CN105333819A - 基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统及其检测方法，其特点是：包括有定位组件，该定位组件的外围设置有相互通讯的面激光传感器、机器人设备、工控机。依托于机器人搭载面激光传感器对工件的错漏装及形位公差进行检测，面激光传感器可在机器人静止的情况下一次性获取被测位置表面三维数据和灰度图像数据的特点也使得系统精度较高，且相比于双目视觉的检测方式，不需要外部设备的辅助，也不需要额外的标记点，实现简单，成本低。

Description

基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种公差检测系统及检测方法，尤其涉及一种基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统及检测方法。

背景技术

在汽车行业中，汽车部件的检测已经越来越普及，其检测要求一般是多样性的，比如错漏装的检测以及关键点形位公差的检测通常希望一起完成。机器人携带视觉传感器的检测方式以其非接触、自动化的特点被普遍采用。但是错漏装检测和形位公差检测属于不同类型的检测，在视觉检测领域，对错漏装的检测通常通过平面图像处理的方法进行错漏、漏装的判别，而对形位公差的检测则通过工件三维点云数据的处理和计算进行。

目前主流的检测方式都不能很好的处理这种复杂的检测要求，诸如：机器人携带工业相机的方式，由于相机不能得到三维数据，仅能进行错漏装的检测，对关键点的形位公差无能为力。机器人携带线激光器的方式，能有效检测形位公差，却很难检测装配正确与否。机器人同时携带线激光器和工业相机的方式能够同时进行形位公差和错漏装的检测，但是机器人末端携带两个传感器更容易带来干涉，传感器变位时会造成检测精度的损失，且线激光器依靠机器人提供第三轴坐标的方式使手眼标定非常复杂并且会造成所采集数据的精度损失。

同时，双目视觉的检测方式往往需要依靠外部设备（如激光跟踪仪），或者在被测物体表面贴标记点，来完成系统的全局标定，前者会增加系统对应用场合的限制，后者会给检测造成不便，且双目视觉的检测方式成本会很高。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统及检测方法。由于面激光传感器可在静止状态下一次性获取测量范围内物体表面三维数据（可用于形位公差检测）及图像灰度数据（可用于错漏装检测），系统能同时实现装配及形位公差的检测。同时面激光传感器可独立获取三维数据的特点也使得系统精度较高，且相比于双目视觉的检测方式，不需要外部设备的辅助，也不需要额外的标记点，实现简单，成本低。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

上述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，其中：所述定位组件的外围设置有相互通讯的面激光传感器、机器人设备、工控机，所述面激光传感器安装在机器人设备末端，由机器人设备携带对机器人设备运动范围内的被测位置采集工件表面三维数据，所述面激光传感器在采集工件表面三维数据的同时还采集灰度图像数据，采集所得的工件表面三维数据用于工件关键点形位公差检测，采集所得的灰度图像数据用于工件错漏装检测；所述工控机同时连接面激光传感器、机器人控制柜，用于控制检测过程及处理检测数据，所述工控机根据检测计划启动检测过程，控制机器人本体运动到工件被测位置，通过面激光传感器采集被测工件表面三维数据及灰度图像数据，对采集到的数据进行处理和分析得到检测结果。

进一步地，上述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，其中：所述的工控机内设置有通信及控制模块，所述的通信及控制模块的数据处理端口上连接有数据处理组件，所述数据处理组件的辅助通讯端口上连接有显示存储及统计分析模块；所述机器人设备包括机器人本体，所述机器人本体上连接有机器人控制柜，所述机器人控制柜连接有机器人示教器，所述机器人本体用于带动面激光传感器以到达工件被检测位置，所述机器人控制柜用于机器人本体的伺服控制，所述机器人控制柜和工控机连接用于传输机器人位置数据，所述机器人示教器用于机器人编程调试。

更进一步地，上述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，其中：所述通信及控制模块用于完成和面激光传感器、机器人控制柜的通信，通过面激光传感器采集灰度图像数据和三维位置数据，并记录面激光传感器拍摄时机器人的位置和姿态信息，所述通信及控制模块同时实现整个检测过程的协调控制，根据检测计划，依次控制机器人本体到达被测位置，在机器人本体到达被测位置后触发面激光传感器采集被测位置数据；所述数据处理组件包括相互通讯的标定模块、坐标转换模块、计算模块，所述标定模块计算面激光传感器坐标系相对于机器人本体末端工具坐标系的旋转平移矩阵，完成被测部件基准的建立；所述坐标转换模块根据标定模块所求得旋转和平移矩阵、机器人本体位置和姿态信息、基准坐标对面激光传感器采集到的三维位置数据进行坐标变换，将其从面激光传感器坐标系下变换到被测部件坐标系下；所述计算模块包括二维图像处理模块和三维图形处理模块，所述二维图像处理模块通过特征识别进行错漏装的检测，所述三维图形处理模块通过点云计算得到形位公差信息；所述显示存储及统计分析模块用于对检测结果进行统计分析，并将检测结果上传至企业数据库并通过显示器实时直观显示测量结果。

更进一步地，上述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，其中：所述的通信及控制模块上设置有PLC接口。

更进一步地，上述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，其中：所述显示存储及统计分析模块能给用户提供检测报表。

再进一步地，上述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，其中：所述的安全组件还包括有安全围栏。

基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤①，进行系统标定，确定面激光传感器坐标系和机器人末端工具坐标系的相对关系；

步骤②，机器人本体带动面激光传感器至被测工件基准位置，面激光传感器拍摄基准数据，工控机根据所采集数据建立工件基准；

步骤③，通过工控机控制机器人运动到第一个被测位置，面激光传感器采集被测工件表面的三维数据及灰度图像，工控机同时根据机器人当前的位置和姿态信息，将采集得到的三维数据变换到工件基准坐标系下；

步骤④，在第一个位置扫描完成之后，工控机控制机器人扫描第二个被测位置，并继续将采集得到的三维数据变换到工件基准坐标系下，以此循环，直至完成所有检测数据采集任务；

步骤⑤，完成检测数据采集后，工控机对工件基准坐标系下的数据进行处理，计算关键点的各种形位公差，工控机还对灰度图像数据进行处理，通过特征提取、识别的方法进行错漏装的检测，给出装配是否合格的结果；

步骤⑥，数据处理完成后，检测结果将被上传至数据库存储，并生成图形化的统计报表。

上述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测方法，其中：所述的步骤①中，首先，机器人本体带动面激光传感器，使被测位置在面激光传感器视野范围内，对固定在三维空间中的标准球进行拍摄，根据所得到的三维位置数据拟合得到球心在面激光传感器坐标系下的坐标值，则有表达式①，表达式①中，为球心在机器人世界坐标系下的坐标值，、表示此次测量中机器人末端工具坐标系相对于机器人世界坐标系的旋转和平移矩阵，、表示面激光传感器坐标系相对于机器人末端工具坐标系的旋转和平移矩阵，、通过此时机器人位置信息得到；之后，机器人本体在工具坐标系下做平移运动，保证标准球仍在面激光传感器的视野范围内，记录机器人位置姿态，并再次进行拍摄、拟合标准球，得到球心在面激光传感器坐标系下的坐标值，则有表达式②，表达式②中，、表示此次测量中机器人末端工具坐标系相对于机器人世界坐标系的旋转和平移矩阵，由于机器人本体在工具坐标系下做平移运动，故，由表达式①和表达式②得到表达式③，；重复上述两个步骤，获取若干个表达式③的方程，求解方程组可得到；接着，多次改变机器人位置和姿态，每次测量并拟合球心，记录机器人位置姿态得到方程组④：，该方程组④中已经求出，分别为第一次，第二次，第n次测量时机器人末端工具坐标系相对于机器人世界坐标系的旋转和平移矩阵，分别表示第一次，第二次，第n次测量时面激光传感器坐标下的球心坐标，方程组④可得；最终，求得面激光传感器相对于机器人末端工具坐标系的旋转和平移矩阵，面激光传感器所采集到的三维数据可转换至机器人世界坐标系下。

本发明技术方案的优点主要体现在：面激光传感器能够在机器人本体不运动的情况下，一次性获取测量范围内的工件表面三维数据和灰度图像数据，且不需要额外的辅助设备和标记点，可方便简单地实现汽车部件装配和形位公差的检测，成本低，精度较高。同时，系统可扩展性强，柔性强，可经过简单的模块编程及机器人本体路径编程用于其它产品的检测。再者，可实现产品的在线检测，并能将测量结果上传至车间网络甚至工厂网络，方便信息化管理。

附图说明

图1是基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统构造示意图。

图2是基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统的通讯网络示意图。

图3是数据处理组件与通信及控制模块、显示存储及统计分析模块的通讯示意图。

图4是基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测方法流程示意图。

图5是标定流程示意图。

图中各附图标记的含义如下：

1	定位组件	2	工控机
				3	面激光传感器	4	机器人本体
5	机器人控制柜	6	机器人示教器
				7	通信及控制模块	8	数据处理组件
9	显示存储及统计分析模块	10	PLC接口
				11	PLC组件	12	安全光栅
13	安全门	14	标准球
				15	标定模块	16	坐标转换模块
17	计算模块	18	安全围栏

具体实施方式

如图1～5所示的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，包括有用于夹持被测工件的定位组件1，其与众不同之处在于：该定位组件1优选工装夹具，其外围设置有相互通讯的面激光传感器3、机器人设备、工控机2组成。具体来说，将面激光传感器3安装在机器人本体4末端，由机器人本体4携带对机器人本体4运动范围内的被测位置采集工件表面三维数据。由此，面激光传感器3在采集工件表面三维数据的同时还采集灰度图像数据，采集所得的工件表面三维数据用于工件关键点形位公差检测，而采集所得的灰度图像数据用于工件错漏装检测。

进一步来看，本发明采用的机器人设备包括机器人本体。为了便于操控，机器人本体上连接有机器人控制柜5该，在机器人控制柜5连接有机器人示教器6。具体来说，机器人本体用于带动面激光传感器3以到达工件被检测位置，而机器人控制柜5用于机器人设备的伺服控制。机器人控制柜5和工控机2连接用于传输机器人位置数据，而机器人示教器6用于机器人编程调试。

同时，工控机2同时连接面激光传感器、机器人控制柜5，用于控制检测过程及处理检测数据。在实际使用时，工控机2根据检测计划启动检测过程，控制机器人本体4运动到工件被测位置。并且，通过面激光传感器采集被测工件表面三维数据及灰度图像数据，对采集到的数据进行处理和分析得到检测结果。

为了便于使用，所采用的工控机2内设置有通信及控制模块7，通信及控制模块7的数据处理端口上连接有数据处理组件8，在数据处理组件8的辅助通讯端口上连接有显示存储及统计分析模块9。具体结合数据处理来看，通信及控制模块7用于完成和面激光传感器、机器人控制柜5的通信，通过面激光传感器3采集灰度图像数据和三维位置数据，并记录面激光传感器拍摄时机器人的位置和姿态信息。同时，通信及控制模块7同时实现整个检测过程的协调控制，根据检测计划，依次控制机器人本体4到达被测位置，在机器人本体4到达被测位置后触发面激光传感器采集被测位置数据。

再进一步来看，为了有效对各个数据进行有效的运算处理，数据处理组件8包括相互通讯的标定模块15、坐标转换模块16、计算模块17。在实际运算处理时，标定模块15计算面激光传感器坐标系相对于机器人本体4末端工具坐标系的旋转平移矩阵，完成被测部件基准的建立。坐标转换模块16根据标定模块15所求得旋转和平移矩阵、机器人本体4位置和姿态信息、基准坐标对面激光传感器采集到的三维位置数据进行坐标变换，将其从面激光传感器坐标系下变换到被测部件坐标系下。同时，计算模块17包括二维图像处理模块和三维图形处理模块，该二维图像处理模块通过特征识别进行错漏装的检测，而三维图形处理模块通过点云计算得到形位公差信息。并且，采用显示存储及统计分析模块9用于对检测结果进行统计分析，并将检测结果上传至企业数据库并通过显示器实时直观显示测量结果。同时，亦可以通过显示存储及统计分析模块9能给用户提供检测报表。当然，考虑到整体系统后续工业现场应用的便利，在通信及控制模块7上设置有PLC接口10。

在实际实施过程中，从现场的实施安全考虑，在工控机2上还连接有电控安防设备。具体来说，电控安防设备包括有PLC组件11与安全组件。该PLC组件11用于机器人设备、工控机2、定位组件1及安全组件的协调控制。在实际工作时，在安全组件在没有被触发并且工件装夹正常的情况下PLC组件才能允许工控机2启动检测过程，如果在检测过程中安全组件被触发则强制停止正在运行的机器人，并告知工控机2结束检测过程。具体来说，本发明采用的安全组件包括安全光栅12与安全门13安全光栅12用于检测人员闯入，安全门13主用于检修。当然，为了进一步提升安全性，采用的安全组件还包括有安全围栏18，能够为机器人系统划分出一片可靠的安全活动空间。

并且，采用工控机2连接面激光传感器、机器人控制柜5、PLC组件11，用于检测过程的控制及检测数据的处理。由此，工控机2在PLC组件11给出就位信号后启动检测过程，控制机器人运动到工件被测位置。同时，通过面激光传感器采集被测工件表面三维数据及灰度图像数据，对采集到的数据进行处理和分析得到检测结果。最终，借由工控机2在PLC组件11给出停止检测信号时终止检测过程。

结合基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统的实际检测使用过程来看，其包括以下步骤：

首先要完成的是进行系统标定，确定面激光传感器坐标系和机器人末端工具坐标系的相对关系。具体来说，首先，机器人本体4带动面激光传感器，使被测位置在面激光传感器视野范围内，对固定在三维空间中的标准球14进行拍摄，根据所得到的三维位置数据拟合得到球心在面激光传感器坐标系下的坐标值，则有表达式①。该表达式①中，为球心在机器人世界坐标系下的坐标值，、表示此次测量中机器人末端工具坐标系相对于机器人世界坐标系的旋转和平移矩阵，、表示面激光传感器坐标系相对于机器人末端工具坐标系的旋转和平移矩阵，而、通过此时机器人位置信息得到。

之后，机器人本体4在工具坐标系下做平移运动，保证标准球14仍在面激光传感器的视野范围内，记录机器人位置姿态，并再次进行拍摄、拟合标准球，得到球心在面激光传感器坐标系下的坐标值，则有表达式②。该表达式②中，、表示此次测量中机器人末端工具坐标系相对于机器人世界坐标系的旋转和平移矩阵，可以通过此时机器人位置信息得到。由于通过机器人本体4在工具坐标系下做平移运动，故。

接着，通过表达式①和表达式②得到表达式③，。重复上述两个步骤，获取若干个表达式③的方程，求解方程组可得到。接着，多次改变机器人位置和姿态，每次测量并拟合球心，记录机器人位置姿态得到方程组④：。由于该方程组④中已经求出，而分别为第一次，第二次，第n次测量时机器人末端工具坐标系相对于机器人世界坐标系的旋转和平移矩阵，且分别表示第一次，第二次，第n次测量时面激光传感器坐标下的球心坐标。这样，通过方程组④可得。最终，求得面激光传感器相对于机器人末端工具坐标系的旋转和平移矩阵，面激光传感器所采集到的三维数据可转换至机器人世界坐标系下。

完成了上述的系统标定后，机器人本体4带动面激光传感器至被测工件基准位置，面激光传感器拍摄基准数据，工控机2根据所采集数据建立工件基准。具体来说，本发明所采用的工件基准是一个局部坐标系，可根据工件上的基准特征（如点、线、面等）进行建立，方法随检测工件而定。

随后，通过工控机2控制机器人运动到第一个被测位置，面激光传感器采集被测工件表面的三维数据及灰度图像。在此期间，工控机2同时根据机器人当前的位置和姿态信息，将采集得到的三维数据变换到工件基准坐标系下。

接着，在第一个位置扫描完成之后，工控机2控制机器人扫描第二个被测位置，并继续将采集得到的三维数据变换到工件基准坐标系下，以此循环，直至完成所有检测数据采集任务。

在完成检测数据采集后，通过工控机2对工件基准坐标系下的数据进行处理，计算关键点的各种形位公差。与此同时，工控机2还对灰度图像数据进行处理。由此，通过特征提取、识别的方法进行错漏装的检测，给出装配是否合格的结果。具体来说，采用的检测过程为，首先进行滤波处理，去除噪声，然后提取图像中能代表装配特点的特征，最后将提取的特征和标准特征作对比，若特征近乎于无，则判定为漏装。若特征和标准的相差大于一定阈值则判定为错装。并且，若特征和标准特征的差别小于一定阈值则判定为装配合格。这样，可以有效针对根据具体的被测工件特征，对装配检测进行优化。

最终，待数据处理完成后，检测结果将被上传至数据库存储，并生成图形化的统计报表。

结合本发明一较佳的实施方式来看，如图2所示，工控机2通过以太网方式和机器人控制柜5、面激光传感器、PLC组件11通信，PLC组件11以IO直连的方式和安全组件（安全光栅12、安全门13）、定位组件1、机器人通信。

结合本发明的实际使用情况来看，针对不同的工件，检测的侧重点不同，以汽车仪表板作为工件为例，需要检测其骨架上卡扣的错漏装检测及关键点形位公差检测，卡扣共计6种37个，要求检测卡扣的有无以及是否装配正确，关键点共计8个，要求检测关键点处特征（圆孔、槽、平面等）的形状参数（半径、开口大小、平面度等）以及特征中心相对于基准的位置度。并且根据实际情况来看，如果仅需要检测卡扣错漏装的被测位置，则面激光传感器仅采集灰度图像数据。当然，对于某些仅需要检测形位公差的被测位置，则面激光传感器3仅采集工件表面三维数据。并且，对于错漏装及形位公差都需要检测的被测位置，面激光传感器同时采集灰度图像数据和工件表面三维数据。下述工作流程中不做区别，均描述为面激光传感器采集数据。

实际操作时，需要根据本实施例实际的检测要求，制定检测计划。检测计划的制定首先根据检测要求将被测关键点输入汽车仪表板骨架数模中。然后，机器人仿真确认所有被测关键点及卡口都能被检测到。接着，根据机器人仿真结果进行离线编程并根据实际汽车仪表板骨架工件调整优化机器人路径并编写模块化检测程序。

首先，工人装夹汽车仪表板，装夹完毕后退出机器人工作区域。之后，PLC组件11检查系统状态，如安全门13是否正常关闭、工件有无装夹、安全光幕有无异物遮挡等，如果所有的安全条件都满足，则PLC组件11发信号给工控机2，通知工控机2启动检测过程。

接着，机器人本体4带动面激光传感器按发明内容所属方法拍摄标准球14，确定面激光传感器坐标系和机器人本体4末端工具坐标系的相对关系，使面激光传感器所采集到的三维数据可以转换至机器人本体4世界坐标系下，系统标定流程如图5所示。

之后，机器人本体4带动面激光传感器至被测工件基准位置，面激光传感器拍摄基准数据，工控机2根据所采集数据建立工件基准。工控机2控制机器人本体4运动到第一个被测位置，随后面激光传感器采集被测工件表面的三维数据及灰度图像，并且，工控机2同时根据机器人本体4当前的位置和姿态信息，将采集得到的三维数据变换到工件基准坐标系下。

待第一个位置扫描完成之后，工控机2控制机器人本体4扫描第二个被测位置，并继续将采集得到的三维数据变换到工件基准坐标系下，如此循环，直至完成所检测数据采集任务。

在完成检测数据采集后，工控机2对工件基准坐标系下的数据进行处理，计算关键点的各种形位公差。在此期间，工控机2还对灰度图像数据进行处理，通过特征提取、识别的方法进行错漏装的检测，给出装配是否合格的结果。鉴于本实施例中每种卡口都有一个圆形孔，且大小不同，通过阈值分割发提取该圆孔的轮廓并根据轮廓大小特征进行卡口的识别。

在数据处理完成后，先前的检测结果将被上传至数据库存储，并生成图形化的统计报表。同时，在工控机2进行数据、存储、统计分析的同时工人卸下完成检测的汽车仪表板，并装夹下一个需要检测的汽车仪表板，装夹完成之后开始下一个汽车仪表板的检测，如此循环，提高工作效率。结合本实施例来看，能够在120s的时间内完成一个工件的所有检测要求，且错漏装检测基本无差错，形位公差的检测精度在+-0.5mm以内。

通过上述的文字表述可以看出，采用本发明后，面激光传感器能够在机器人本体不运动的情况下，一次性获取测量范围内的工件表面三维数据和灰度图像数据，且不需要额外的辅助设备和标记点，可方便简单地实现汽车部件装配和形位公差的检测，成本低，精度较高。同时，系统可扩展性强，柔性强，可经过简单的模块编程及机器人本体路径编程用于其它产品的检测。再者，可实现产品的在线检测，并能将测量结果上传至车间网络甚至工厂网络，方便信息化管理。

这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，包括有定位组件，其特征在于：所述定位组件的外围设置有相互通讯的面激光传感器、机器人设备、工控机，所述面激光传感器安装在机器人设备末端，由机器人设备携带对机器人设备运动范围内的被测位置采集工件表面三维数据，所述面激光传感器在采集工件表面三维数据的同时还采集灰度图像数据，采集所得的工件表面三维数据用于工件关键点形位公差检测，采集所得的灰度图像数据用于工件错漏装检测；所述工控机同时连接面激光传感器、机器人控制柜，用于控制检测过程及处理检测数据，所述工控机根据检测计划启动检测过程，控制机器人本体运动到工件被测位置，通过面激光传感器采集被测工件表面三维数据及灰度图像数据，对采集到的数据进行处理和分析得到检测结果。

2.根据权利要求1所述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，其特征在于：所述的工控机内设置有通信及控制模块，所述的通信及控制模块的数据处理端口上连接有数据处理组件，所述数据处理组件的辅助通讯端口上连接有显示存储及统计分析模块；所述机器人设备包括机器人本体，所述机器人本体上连接有机器人控制柜，所述机器人控制柜连接有机器人示教器，所述机器人本体用于带动面激光传感器以到达工件被检测位置，所述机器人控制柜用于机器人本体的伺服控制，所述机器人控制柜和工控机连接用于传输机器人位置数据，所述机器人示教器用于机器人编程调试。

3.根据权利要求2所述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，其特征在于：所述通信及控制模块用于完成和面激光传感器、机器人控制柜的通信，通过面激光传感器采集灰度图像数据和三维位置数据，并记录面激光传感器拍摄时机器人的位置和姿态信息，所述通信及控制模块同时实现整个检测过程的协调控制，根据检测计划，依次控制机器人本体到达被测位置，在机器人本体到达被测位置后触发面激光传感器采集被测位置数据；所述数据处理组件包括相互通讯的标定模块、坐标转换模块、计算模块，所述标定模块计算面激光传感器坐标系相对于机器人本体末端工具坐标系的旋转平移矩阵，完成被测部件基准的建立；所述坐标转换模块根据标定模块所求得旋转和平移矩阵、机器人本体位置和姿态信息、基准坐标对面激光传感器采集到的三维位置数据进行坐标变换，将其从面激光传感器坐标系下变换到被测部件坐标系下；所述计算模块包括二维图像处理模块和三维图形处理模块，所述二维图像处理模块通过特征识别进行错漏装的检测，所述三维图形处理模块通过点云计算得到形位公差信息；所述显示存储及统计分析模块用于对检测结果进行统计分析，并将检测结果上传至企业数据库并通过显示器实时直观显示测量结果。

4.根据权利要求2所述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，其特征在于：所述的通信及控制模块上设置有PLC接口。

5.根据权利要求2所述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，其特征在于：所述显示存储及统计分析模块能给用户提供检测报表。

6.根据权利要求1所述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，其特征在于：所述的工控机连接有电控安防设备，所述的电控安防设备包括有PLC组件与安全组件，所述的PLC组件用于机器人设备、工控机、定位组件及安全组件的协调控制，在安全组件没有被触发并且工件装夹正常的情况下，PLC组件允许工控机启动检测过程，所述安全组件包括安全光栅与安全门，所述安全光栅用于检测人员闯入，安全门主用于检修，所述工控机在PLC组件给出就位信号后启动检测过程，控制机器人运动到工件被测位置，通过面激光传感器采集被测工件表面三维数据及灰度图像数据，对采集到的数据进行处理和分析得到检测结果，所述工控机在PLC组件给出停止检测信号时终止检测过程。

7.根据权利要求6所述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测系统，其特征在于：所述的安全组件还包括有安全围栏。

8.基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤①，进行系统标定，确定面激光传感器坐标系和机器人末端工具坐标系的相对关系；

步骤②，机器人本体带动面激光传感器至被测工件基准位置，面激光传感器拍摄基准数据，工控机根据所采集数据建立工件基准；

步骤③，通过工控机控制机器人运动到第一个被测位置，面激光传感器采集被测工件表面的三维数据及灰度图像，工控机同时根据机器人当前的位置和姿态信息，将采集得到的三维数据变换到工件基准坐标系下；

步骤④，在第一个位置扫描完成之后，工控机控制机器人扫描第二个被测位置，并继续将采集得到的三维数据变换到工件基准坐标系下，以此循环，直至完成所有检测数据采集任务；

步骤⑤，完成检测数据采集后，工控机对工件基准坐标系下的数据进行处理，计算关键点的各种形位公差，工控机还对灰度图像数据进行处理，通过特征提取、识别的方法进行错漏装的检测，给出装配是否合格的结果；

步骤⑥，数据处理完成后，检测结果将被上传至数据库存储，并生成图形化的统计报表。

9.根据权利要求8所述的基于面激光传感器的机器人工件装配及形位公差检测方法，其特征在于：所述的步骤①中，首先，机器人本体带动面激光传感器，使被测位置在面激光传感器视野范围内，对固定在三维空间中的标准球进行拍摄，根据所得到的三维位置数据拟合得到球心在面激光传感器坐标系下的坐标值，则有表达式①，表达式①中，为球心在机器人世界坐标系下的坐标值，、表示此次测量中机器人末端工具坐标系相对于机器人世界坐标系的旋转和平移矩阵，、表示面激光传感器坐标系相对于机器人末端工具坐标系的旋转和平移矩阵，、通过此时机器人位置信息得到；之后，机器人本体在工具坐标系下做平移运动，保证标准球仍在面激光传感器的视野范围内，记录机器人位置姿态，并再次进行拍摄、拟合标准球，得到球心在面激光传感器坐标系下的坐标值，则有表达式②，表达式②中，、表示此次测量中机器人末端工具坐标系相对于机器人世界坐标系的旋转和平移矩阵，由于机器人本体在工具坐标系下做平移运动，故，由表达式①和表达式②得到表达式③，；重复上述两个步骤，获取若干个表达式③的方程，求解方程组可得到；接着，多次改变机器人位置和姿态，每次测量并拟合球心，记录机器人位置姿态得到方程组④：，该方程组④中已经求出，分别为第一次，第二次，第n次测量时机器人末端工具坐标系相对于机器人世界坐标系的旋转和平移矩阵，分别表示第一次，第二次，第n次测量时面激光传感器坐标下的球心坐标，方程组④可得；最终，求得面激光传感器相对于机器人末端工具坐标系的旋转和平移矩阵，面激光传感器所采集到的三维数据可转换至机器人世界坐标系下。