CN107830832A - 工件轮廓扫描系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种工件轮廓扫描系统及方法，涉及工件扫描领域。工件轮廓扫描系统包括移动装置、扫描装置、定位装置以及控制装置，扫描装置以及定位装置均设置于移动装置，控制装置分别与移动装置、扫描装置以及定位装置连接；其中，定位装置用于获取移动装置的位置信息并传输至控制装置；控制装置用于基于位置信息以及预设移动路径控制移动装置带动扫描装置移动，且控制移动装置调整扫描装置相对于待测工件的三维姿态；扫描装置用于在移动装置带动下获取待测工件整个外表区域的轮廓数据，并将轮廓数据传输至控制装置；控制装置还用于基于轮廓数据生成待测工件的轮廓。该工件轮廓扫描系统及方法可以实现对于工件的轮廓的自动化扫描及获取。

Description

工件轮廓扫描系统及方法

技术领域

本发明涉及领域，具体而言，涉及一种工件轮廓扫描系统及方法。

背景技术

现有的对于工件的轮廓的检测，需要对轮廓进行扫描，但是对于大型工件的轮廓的扫描，需要人工进行扫描。而人工对大型工件进行扫描，需要搭梯子等，浪费人力物力，还存在不安全因素。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种工件轮廓扫描系统及方法，以改善上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种工件轮廓扫描系统，所述工件轮廓扫描系统包括移动装置、扫描装置、定位装置以及控制装置，所述扫描装置以及所述定位装置均设置于所述移动装置，所述控制装置分别与所述移动装置、所述扫描装置以及所述定位装置连接；其中，所述定位装置用于获取所述移动装置的位置信息并传输至所述控制装置；所述控制装置用于基于所述位置信息以及预设移动路径控制所述移动装置带动所述扫描装置移动，且控制所述移动装置调整所述扫描装置相对于待测工件的三维姿态；所述扫描装置用于在所述移动装置带动下获取所述待测工件整个外表区域的轮廓数据，并将所述轮廓数据传输至所述控制装置；所述控制装置还用于基于所述轮廓数据生成所述待测工件的轮廓。

作为一种可选的实施方式，上述工件轮廓扫描系统中，所述控制装置在获取所述轮廓数据后，还用于控制所述移动装置移动至预设位置。

作为一种可选的实施方式，上述工件轮廓扫描系统中，所述移动装置包括自动引导设备以及机器人，所述机器人设置于所述自动引导设备，所述自动引导设备以及所述机器人均与所述控制装置连接，所述扫描装置设置于所述机器人，所述自动引导装置用于在所述控制装置下带动所述机器人移动，所述机器人用于调整所述扫描装置相对于所述待测工件的三维姿态。

作为一种可选的实施方式，上述工件轮廓扫描系统中，所述机器人包括机器人主体以及机器人手臂，所述机器人手臂的一端可活动连接于所述机器人主体，所述机器人主体设置于所述自动引导设备，所述扫描装置设置于所述机器人手臂的另一端，所述机器人手臂用于调整所述扫描装置相对于所述待测工件的三维姿态。

作为一种可选的实施方式，上述工件轮廓扫描系统中，所述控制装置还用于将所述轮廓数据发送至其他与所述控制装置连接的终端设备，以使其他终端设备获得所述轮廓数据。

作为一种可选的实施方式，上述工件轮廓扫描系统中，所述扫描装置为激光扫描仪或者激光传感器中的一种。

作为一种可选的实施方式，上述工件轮廓扫描系统中，所述定位装置为GPS定位模块、北斗定位模块、GNSS定位模块中的一种。

作为一种可选的实施方式，上述工件轮廓扫描系统中，所述控制装置还用于基于预设工件轮廓检测所述待测工件的轮廓的异常位置，并输出所述待测工件的轮廓的异常位置。

第二方面，本发明实施例提供了一种工件轮廓扫描方法，应用于上述第一方面提供的工件轮廓扫描系统，所述方法包括：所述定位装置获取所述移动装置的位置信息，并将所述位置信息传输至所述控制装置；所述控制装置基于所述位置信息以及预设移动路径控制所述移动装置带动所述扫描装置移动，且控制所述移动装置调整所述扫描装置相对于待测工件的三维姿态；所述扫描装置在所述移动装置带动下获取所述待测工件整个外表区域的轮廓数据，并将所述轮廓数据传输至所述控制装置；所述控制装置基于所述轮廓数据生成所述待测工件的轮廓。

作为一种可选的实施方式，上述工件轮廓扫描方法中，所述扫描装置在所述移动装置带动下获取所述待测工件整个外表区域的轮廓数据，并将所述轮廓数据传输至所述控制装置之后，所述方法还包括：所述控制装置控制所述移动装置移动至预设初始位置。

本发明实现的有益效果：本发明实施例提供的工件轮廓扫描系统及方法，该工件轮廓扫描系统包括移动装置、扫描装置、定位装置以及控制装置，扫描装置以及定位装置均设置于移动装置，控制装置分别与移动装置、扫描装置以及定位装置连接，定位装置用于获取移动装置的位置信息并传输至控制装置，控制装置用于基于位置信息以及预设移动路径控制移动装置带动扫描装置移动，且控制移动装置调整扫描装置相对于待测工件的三维姿态，扫描装置用于在移动装置带动下获取待测工件整个外表区域的轮廓数据，并将轮廓数据传输至控制装置；控制装置还用于基于轮廓数据生成待测工件的轮廓。从而，可以利用移动装置以及扫描装置实现对于工件的轮廓的自动化的扫描以及获取，节省人力物力，解决现有技术中对大型工件进行扫描需要人工进行，浪费人力物力，还存在不安全因素的问题。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例提供的工件轮廓扫描系统的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的工件轮廓扫描系统的模块图；

图3示出了本发明实施例提供的工件轮廓扫描系统的移动装置的结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的工件轮廓扫描方法的流程图。

图标：100-工件轮廓扫描系统；110-移动装置；111-自动引导设备；112-机器人；113-机器人主体；114-机器人手臂；120-扫描装置；130-定位装置；140-控制装置；150-待测工件。

具体实施方式

现有的对大型工件进行轮廓扫描需要人工进行，浪费人力物力，还存在不安全因素。

鉴于上述情况，发明人经过长期的研究和大量的实践，提供了一种工件轮廓扫描系统及方法以改善现有问题。

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

第一实施例

本发明第一实施例提供了一种工件轮廓扫描系统100，请参见图1，该工件轮廓扫描系统100包括移动装置110、扫描装置120、定位装置130以及控制装置140。其中，扫描装置120以及定位装置130均设置于移动装置110。请参见图2，控制装置140分别与移动装置110、扫描装置120以及定位装置130连接。

在本发明实施例中，定位装置130用于获取移动装置110的位置信息并传输至控制装置140；控制装置140用于基于位置信息以及预设移动路径控制移动装置110带动扫描装置120移动，且控制移动装置110调整扫描装置120相对于待测工件150的三维姿态；扫描装置120用于在移动装置110带动下获取待测工件150整个外表区域的轮廓数据，并将轮廓数据传输至控制装置140；控制装置140还用于基于轮廓数据生成待测工件150的轮廓。

需要说明的是，控制装置140与移动装置110、扫描装置120以及定位装置130的具体的连接方式在本发明实施例中并不作为限定，可以为电连接，也可以为通信连接。

可以理解的是，移动装置110在控制装置140的控制下沿预设移动路径移动。扫描装置120随移动装置110移动，并且在移动装置110到达的各个位置，移动装置110可以调整扫描装置120的三维姿态，以使扫描装置120可以扫描到待测工件150的整个外表区域，获得待测工件150的整个外表区域的轮廓数据。

其中，预设移动路径可以是存储于控制装置140的存储器中的对于某个特定的工件进行扫描时，需要移动装置110随该预设移动路径移动的路径，以使扫描装置120可以跟随移动装置110到达对待测工件150进行扫描的所有位置。

在本方实施例中，控制装置140可以为上位机，具体可以为工控机。当然，控制装置140的具体类型在本发明实施例中并不作为限定。

在本发明实施例中，还可以在工控机与移动装置110、扫描装置120、定位装置130之间设置下位机，例如PLC等。以实现移动装置110的定位、避障、移位控制、扫描数据的预处理。

在本发明实施例中，控制装置140在获取轮廓数据后，还用于控制移动装置110移动至预设初始位置。

可以理解的是，在每次扫描完一待测工件150的整个外表区域的轮廓数据后，需要移动装置110回到预设初始位置。因此可以利用控制装置140基于移动装置110的定位数据，判断移动装置110的当前位置是否为移动装置110的预设初始位置。

进一步的，当移动装置110的当前位置为移动装置110的预设初始位置时，则控制装置140不再控制移动装置110进行移动。

当移动装置110的当前位置不是移动装置110的预设初始位置时，则控制装置140需要控制移动装置110进行移动至该预设初始位置，以便于下一次对其他待测工件150的轮廓进行扫描。

在本发明实施例中，请参见图3，移动装置110包括自动引导设备111以及机器人112。其中，机器人112设置于自动引导设备111，自动引导设备111以及机器人112均与控制装置140连接，扫描装置120设置于机器人112，自动引导设备111111用于在控制装置140下带动机器人112移动，机器人112用于调整扫描装置120相对于待测工件150的三维姿态。

具体的，自动引导设备111可以是AGV(Automated Guided Vehicle)小车。AGV小车指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道(electromagnetic path-following system)来设立其行进路线，电磁轨道设置于地面上，无人搬运车则依靠电磁轨道所带来的信息进行移动与动作。

从而，自动引导设备111可以带动机器人112，以及设置于机器人112的扫描装置120进行移动，以使扫描装置120可以跟随移动装置110到达对待测工件150进行扫描的所有位置。

当然，自动引导设备111的具体类型在本发明实施例中并不作为限定。

在本发明实施例中，机器人112的类型可以为工业机器人112。当然，机器人112的具体类型在本发明实施例中并不作为限定。

在本发明实施例中，机器人112包括机器人主体113以及机器人手臂114。其中，机器人手臂114的一端可活动连接于机器人主体113，机器人主体113设置于自动引导设备111，扫描装置120设置于机器人手臂114的另一端，机器人手臂114用于调整扫描装置120相对于待测工件150的三维姿态。

可以理解的是，机器人手臂114可以进行三维姿态的调整，即进行上、下、左、右、前、后等方向的调整，以使机器人手臂114可以调整扫描装置120相对于待测工件150的三维姿态。另外，机器人112与控制装置140连接，可以使机器人112在控制装置140控制下进行需要的三维姿态的调整。以使扫描装置120可以在移动装置110移动到预设移动路径中的某一位置时，在控制装置140控制机器人手臂114调整三维姿态后，扫描装置120能够该位置处对待测工件150的外表的一块区域进行扫描，获得该块区域的轮廓数据。

另外，可以对自动引导设备111以及机器人112设置各种避障以及避免碰撞等策略，以对自动引导设备111以及机器人112进行防护，提高其工作寿命。

在本发明实施例中，控制装置140还用于将轮廓数据发送至其他终端设备，以使其他终端设备获得轮廓数据。从而，可以其他的信息化系统的终端设备获取到该待测工件150的轮廓数据，以作为日后对该待测工件150的产品质量分析、质量跟踪、出厂规格等信息使用。

在本发明实施例中，扫描装置120为激光扫描仪或者激光传感器中的一种。

激光扫描仪利用扫描技术来测量工件的尺寸及形状等工作的一种仪器，激光扫描仪可以采用一个稳定度及精度良好的旋转马达，当光束入射到由马达所带动的多面棱规反射而形成扫描光束。由于多面棱规位于扫描透镜的前焦面上，并均匀旋转使激光束对反射镜而言，其入射角相对地连续性改变，因而反射角也作连续性改变，经由扫描透镜的作用，形成一平行且连续由上而下的扫描线。激光扫描仪可以根据发射激光与接收激光的时间计算激光扫描仪与待测工件150表面的距离。激光扫描仪的处理器可以是由高速ADC采样与FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)采集板组成，可精密测量出发射激光与接收到回射的激光的时间差。利用TOF(time of flight，飞行时间)原理可以测得激光扫描仪与目标物的距离。即其中，L为距离，c为光速，t为发射激光与接收到回射的激光的时间差。

激光传感器也是利用激光技术进行测量的传感器。激光传感器可以由激光器、激光检测器以及测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，可以进行无接触的距离测量，而且速度快、精度高、量程高、抗光以及干扰能力强等。

当然，扫描装置120的具体类型在本发明实施例中并不作为限定。

在本发明实施例中，定位装置130为GPS定位模块、北斗定位模块、GNSS定位模块中的一种。GPS定位模块、北斗定位模块、GNSS定位模块均可实现对于移动装置110的位置信息的检测，以实现控制装置140基于移动装置110的位置信息控制移动装置110的移动。

当然，定位装置130的具体类型在本发明实施例中并不作为限定。

在本发明实施例中，也可以在待测工件160的周围的多个固定位置设置多个检测装置。多个检测装置与控制装置140连接。检测装置用于检测移动装置110，当移动装置110移动到检测装置可检测的位置时，检测装置可以检测到该移动装置110，并且可以将检测到移动装置110的信号传输至控制装置140，以使控制装置140可以基于该信号获得移动装置110的位置，即获取到移动装置110的位置信息

在本发明实施例中，控制装置140还用于基于预设工件轮廓检测待测工件150的轮廓的异常位置，并输出待测工件150的轮廓的异常位置。

可以理解的是，控制装置140的存储器中可以存储有预设工件轮廓。可以理解的是，预设工件轮廓为作为该类型工件的标准的轮廓。控制装置140可以将获取的待测工件150的三维轮廓与预设工件轮廓进行比对，获得待测工件150的轮廓的出现异常的异常位置，并形成异常位置的标记。

在本发明实施例中，可以具有显示模块，显示模块的显示界面可以将待测工件150的轮廓进行显示。并且，控制装置140可以根据对轮廓扫描结果生成用户需要的格式的结果报表。

另外，控制装置140还可以用于对系统的状态进行检测，当出现设备的异常时，可以进行报警，以对用户进行设备出现异常的提示，使用户可以快速的处理异常。

第二实施例

本发明第二实施例提供了一种工件轮廓扫描方法，应用于本发明第一实施例提供的工件轮廓扫描系统。请参见图4，该工件轮廓扫描方法包括：

步骤S110：所述定位装置获取所述移动装置的位置信息，并将所述位置信息传输至所述控制装置。

步骤S120：所述控制装置基于所述位置信息以及预设移动路径控制所述移动装置带动所述扫描装置移动，且控制所述移动装置调整所述扫描装置相对于待测工件的三维姿态。

步骤S130：所述扫描装置在所述移动装置带动下获取所述待测工件整个外表区域的轮廓数据，并将所述轮廓数据传输至所述控制装置。

步骤S140：所述控制装置基于所述轮廓数据生成所述待测工件的轮廓。

在本发明实施例中，所述扫描装置在所述移动装置带动下获取所述待测工件整个外表区域的轮廓数据，并将所述轮廓数据传输至所述控制装置之后，所述工件轮廓扫描方法还可以包括：所述控制装置控制所述移动装置移动至预设初始位置。

本发明实施例提供的工件轮廓扫描系统及方法，该工件轮廓扫描系统包括移动装置、扫描装置、定位装置以及控制装置，扫描装置以及定位装置均设置于移动装置，控制装置分别与移动装置、扫描装置以及定位装置连接，定位装置用于获取移动装置的位置信息并传输至控制装置，控制装置用于基于位置信息以及预设移动路径控制移动装置带动扫描装置移动，且控制移动装置调整扫描装置相对于待测工件的三维姿态，扫描装置用于在移动装置带动下获取待测工件整个外表区域的轮廓数据，并将轮廓数据传输至控制装置；控制装置还用于基于轮廓数据生成待测工件的轮廓。从而，可以利用移动装置以及扫描装置实现对于工件的轮廓的自动化的扫描以及获取，节省人力物力，解决现有技术中对大型工件进行扫描需要人工进行，浪费人力物力，还存在不安全因素的问题。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种工件轮廓扫描系统，其特征在于，所述工件轮廓扫描系统包括移动装置、扫描装置、定位装置以及控制装置，所述扫描装置以及所述定位装置均设置于所述移动装置，所述控制装置分别与所述移动装置、所述扫描装置以及所述定位装置连接；

其中，所述定位装置用于获取所述移动装置的位置信息并传输至所述控制装置；

所述控制装置用于基于所述位置信息以及预设移动路径控制所述移动装置带动所述扫描装置移动，且控制所述移动装置调整所述扫描装置相对于待测工件的三维姿态；

所述扫描装置用于在所述移动装置带动下获取所述待测工件整个外表区域的轮廓数据，并将所述轮廓数据传输至所述控制装置；

所述控制装置还用于基于所述轮廓数据生成所述待测工件的轮廓。

2.根据权利要求1所述的工件轮廓扫描系统，其特征在于，所述控制装置在获取所述轮廓数据后，还用于控制所述移动装置移动至预设初始位置。

3.根据权利要求1所述的工件轮廓扫描系统，其特征在于，所述移动装置包括自动引导设备以及机器人，所述机器人设置于所述自动引导设备，所述自动引导设备以及所述机器人均与所述控制装置连接，所述扫描装置设置于所述机器人，所述自动引导装置用于在所述控制装置下带动所述机器人移动，所述机器人用于调整所述扫描装置相对于所述待测工件的三维姿态。

4.根据权利要求3所述的工件轮廓扫描系统，其特征在于，所述机器人包括机器人主体以及机器人手臂，所述机器人手臂的一端可活动连接于所述机器人主体，所述机器人主体设置于所述自动引导设备，所述扫描装置设置于所述机器人手臂的另一端，所述机器人手臂用于调整所述扫描装置相对于所述待测工件的三维姿态。

5.根据权利要求1所述的工件轮廓扫描系统，其特征在于，所述控制装置还用于将所述轮廓数据发送至其他与所述控制装置连接的终端设备，以使其他终端设备获得所述轮廓数据。

6.根据权利要求1-5中任一权项所述的工件轮廓扫描系统，其特征在于，所述扫描装置为激光扫描仪或者激光传感器中的一种。

7.根据权利要求6所述的工件轮廓扫描系统，其特征在于，所述定位装置为GPS定位模块、北斗定位模块、GNSS定位模块中的一种。

8.根据权利要求7所述的工件轮廓扫描系统，其特征在于，所述控制装置还用于基于预设工件轮廓检测所述待测工件的轮廓的异常位置，并输出所述待测工件的轮廓的异常位置。

9.一种工件轮廓扫描方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的工件轮廓扫描系统，所述方法包括：

所述定位装置获取所述移动装置的位置信息，并将所述位置信息传输至所述控制装置；

所述控制装置基于所述位置信息以及预设移动路径控制所述移动装置带动所述扫描装置移动，且控制所述移动装置调整所述扫描装置相对于待测工件的三维姿态；

所述扫描装置在所述移动装置带动下获取所述待测工件整个外表区域的轮廓数据，并将所述轮廓数据传输至所述控制装置；

所述控制装置基于所述轮廓数据生成所述待测工件的轮廓。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述扫描装置在所述移动装置带动下获取所述待测工件整个外表区域的轮廓数据，并将所述轮廓数据传输至所述控制装置之后，所述方法还包括：

所述控制装置控制所述移动装置移动至预设初始位置。