CN113290580A - 逆向特种加工机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三维重建技术领域，是一种逆向特种加工机器人，包括机械臂、固定板、处理模块、摄像模块和激光测距模块。本发明结构合理而紧凑，使用时将加工设备安装于执行座右侧，利用摄像模块采集加工零件的二维图片边沿信息，利用激光测距模块采集深度信息，利用机械臂改变摄像模块和激光测距模块的位置，激光测距模块采集加工零件表面三个点的深度信息，即可获得被加工面的姿态，然后利用加工设备进行加工，缩短扫描时间，能够根据采集到的加工零件的三维信息立马进行加工，避免了传统的加工过程中因先扫描后加工过程中产生的装夹误差、机器人定位误差等，提高加工精度，具有安全、省力、简便、高效的特点。

Description

逆向特种加工机器人

技术领域

本发明涉及三维重建技术领域，是一种逆向特种加工机器人。

背景技术

目前的三维重建技术存在步骤多、时间长、精度差等诸多问题，实时的三维重构技术更是少之又少。

现在，利用机械臂进行加工，首选需要利用三维扫描仪采集待加工零件的三维信息，再将三维信息导入仿真进行路径规划，最后进行加工，传统的手持三维扫描仪采集信息前，先要粘贴工件标志点，然后获取点云，最后再进行特征匹配，将点云重构为三维模型复杂算法以及利用复杂算法将二维图合成三维模型的方法的步骤繁琐、耗时长，传统的扫描设备与加工设备是分开的，机器人路径规划是基于扫描模型，存在定位误差，同时在加工过程中不可避免会产生震动等不利因素，采用传统的加工方式，路径在电脑端生成后不可改变，导致加工精度不足。

发明内容

本发明提供了一种逆向特种加工机器人，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有三维重建过程中存在的步骤繁琐、耗时长、因装夹零件产生的误差导致加工精度不足的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种逆向特种加工机器人，包括机械臂、固定板、处理模块、摄像模块和激光测距模块，机械臂上端右侧固定安装有执行座，执行座上侧固定安装有固定板，固定板上侧可拆卸安装有处理模块，固定板右侧固定安装有安装板，安装板右侧设有摄像模块，摄像模块包括由左至右依次固定安装于安装板右侧的摄像头主板、光感组件和镜头，安装板下端左侧与位于固定板右部下方的调节板右侧转动安装在一起，激光测距模块包括激光测距主板、接收端和发射端，激光测距主板可拆卸安装于调节板下侧，发射端和接收端由前至后依次固定安装于激光测距主板右侧，镜头、光感组件和摄像头主板依次连接，发射端和接收端均与激光测距主板连接，激光测距主板和摄像头主板均与处理模块连接。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述处理模块可包括处理主板和显示器，处理主板与固定板上侧可拆卸安装在一起，显示器固定安装于处理主板上侧，显示器、激光测距主板和摄像头主板均与处理主板连接。

上述执行座可包括圆盘、安装柱和固定柱，圆盘左端与机械臂上端右侧固定安装在一起，圆盘右方设有上侧与固定板固定安装在一起的固定柱，圆盘右端与固定柱左侧之间固定安装有若干个绕圆盘的中心轴线呈环形阵列分布的安装柱，圆盘左侧设有与安装柱固定安装在一起的控制主板，处理主板与控制主板连接。

上述对应控制主板右方与固定柱左方之间位置的安装柱上可安装有风扇，控制主板与风扇连接。

上述固定柱左部外侧可套设有固定环，固定环前侧和后侧均矩阵分布有若干个内外连通的固定螺孔，每个固定螺孔内均螺接有螺杆端与固定柱外侧相接触的固定螺栓，固定环上侧前后间隔固定安装有若干个上侧分别与固定板下侧对应位置固定安装在一起的立柱。

上述安装板下端左侧可固定有截面为矩形的固定块，固定块左侧面下端形成有从左侧面过渡至下侧面的弧形过渡面，固定块上侧面前后间隔设有若干个上下贯通且开口向左的卡槽，固定块前侧设有前后贯通的转动孔，调节板右端上侧设有开口向右且与固定块左侧相匹配的弧形凹槽，弧形凹槽内壁固定有与卡槽相对应的转动块，每个转动块前侧均设有与转动孔相对应的连接孔，安装板下端左侧与调节板右侧通过后端依序穿过转动孔和连接孔后螺接有螺母的螺杆转动连接在一起。

本发明结构合理而紧凑，使用时将加工设备安装于执行座右侧，利用摄像模块采集加工零件的二维图片边沿信息，利用激光测距模块采集深度信息，利用机械臂改变摄像模块和激光测距模块的位置，激光测距模块采集加工零件表面三个点的深度信息，即可获得被加工面的姿态，然后利用加工设备进行加工，缩短扫描时间，能够根据采集到的加工零件的三维信息立马进行加工，避免了传统的加工过程中因先扫描后加工过程中产生的装夹误差、机器人定位误差等，提高加工精度，具有安全、省力、简便、高效的特点。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的主视结构示意图。

附图2为附图1的俯视结构示意图。

附图3为附图1的立体结构示意图。

附图4为本发明最佳实施例拆掉机械臂后的右视结构示意图。

附图5为附图4的仰视剖视结构示意图。

附图6为附图5的立体缩放结构示意图。

附图7为本发明最佳实施例的电路框图。

附图中的编码分别为：1为机械臂，2为固定板，3为安装板，4为调节板，5为圆盘，6为安装柱，7为固定柱，8为固定环，9为固定螺栓，10为立柱，11为固定块，12为转动块，13为螺杆，14为处理主板，15为显示器，16为摄像头主板，17为光感组件，18为镜头，19为激光测距主板，20为接收端，21为发射端，22为控制主板，23为风扇。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1、2、3、4、5、6、7所示，该逆向特种加工机器人包括机械臂1、固定板2、处理模块、摄像模块和激光测距模块，机械臂1上端右侧固定安装有执行座，执行座上侧固定安装有固定板2，固定板2上侧可拆卸安装有处理模块，固定板2右侧固定安装有安装板3，安装板3右侧设有摄像模块，摄像模块包括由左至右依次固定安装于安装板3右侧的摄像头主板16、光感组件17和镜头18，安装板3下端左侧与位于固定板2右部下方的调节板4右侧转动安装在一起，激光测距模块包括激光测距主板19、接收端20和发射端21，激光测距主板19可拆卸安装于调节板4下侧，发射端21和接收端20由前至后依次固定安装于激光测距主板19右侧，镜头18、光感组件17和摄像头主板16依次连接，发射端21和接收端20均与激光测距主板19连接，激光测距主板19和摄像头主板16均与处理模块连接。

根据需求，摄像头主板16、光感组件17和镜头18可组成现有公知技术的摄像头，如型号为LRCP7720-480P的摄像头，镜头18、光感组件17和摄像头主板16可组成现有公知技术的L系列可见激光测距传感器，如型号为L2或者L2s激光测距传感器，精度为±（1mm+d*万分之5），d为量程，量程范围为0.05-40/80m，机械臂1为现有公知技术，如六轴机械臂、七轴机械臂或八轴机械臂。在使用过程中，将加工设备（如：激光器、焊枪、喷头等）安装于执行座右侧，利用摄像模块采集加工零件的二维图片边沿信息，利用激光测距模块采集深度（距离）信息，利用机械臂1改变摄像模块和激光测距模块的位置，激光测距模块采集加工零件表面三个点的深度信息，即可获得被加工面的姿态，然后利用加工设备进行加工，通过摄像模块和激光测距模块能够获得加工零件的三维信息，缩短扫描时间，能够根据采集到的加工零件的三维信息立马进行加工，避免了传统的加工过程中因先扫描后加工过程中产生的装夹误差、机器人定位误差等，提高加工精度，机械臂1既是加工装置，同时也是测量装置的一部分，通过机械臂1使摄像模块和激光测距模块对加工零件表面的不同位置进行数据采集，使加工零件表面采集的信息完整、连续，本发明结构合理而紧凑，使用方便，具有安全、省力、简便、高效的特点。

可根据实际需要，对上述逆向特种加工机器人作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、3、4、6、7所示，处理模块包括处理主板14和显示器15，处理主板14与固定板2上侧可拆卸安装在一起，显示器15固定安装于处理主板14上侧，显示器15、激光测距主板19和摄像头主板16均与处理主板14连接。

根据需求，处理主板14为现有公知技术，如STM32F407ZGT6系统板，显示器15为现有公知技术。在使用过程中，由于在加工过程中不可避免会产生震动等不利因素，采用传统的加工方式，路径在电脑端生成后不可改变，通过设置处理主板14，能够根据采集的信息实时动态修改加工路径，即根据加工状态实时调整加工路径，显示器15能够显示零件的加工状态和采集的数据信息，便于操作人员的观测。

如附图1、2、3、4、6所示，执行座包括圆盘5、安装柱6和固定柱7，圆盘5左端与机械臂1上端右侧固定安装在一起，圆盘5右方设有上侧与固定板2固定安装在一起的固定柱7，圆盘5右端与固定柱7左侧之间固定安装有若干个绕圆盘5的中心轴线呈环形阵列分布的安装柱6，圆盘5左侧设有与安装柱6固定安装在一起的控制主板22，处理主板14与控制主板22连接。

根据需求，控制主板22与安装于固定柱7右侧的加工设备的驱动部分连接。在使用过程中，通过这样的设置，能够使加工设备与机械臂1有效连接，实现多轴运动，从而对多种复杂零件进行加工，灵活性好。

如附图1、3、6、7所示，对应控制主板22右方与固定柱7左方之间位置的安装柱6上安装有风扇23，控制主板22与风扇23连接。

在使用过程中，通过这样的设置，能够对控制主板22和处理主板14进行散热，延长本发明的使用寿命。

如附图1、3、4、6所示，固定柱7左部外侧套设有固定环8，固定环8前侧和后侧均矩阵分布有若干个内外连通的固定螺孔，每个固定螺孔内均螺接有螺杆端与固定柱7外侧相接触的固定螺栓9，固定环8上侧前后间隔固定安装有若干个上侧分别与固定板2下侧对应位置固定安装在一起的立柱10。

在使用过程中，通过这样的设置，便于调节固定板2的左右位置，能够与不同的加工设备安装，便于调节加工设备、摄像模块和激光测距模块之间的相对位置关系，便于实现调节激光测距模块与加工设备如：激光器、焊枪、喷头等交点的位置，同时还可以满足不同零件的加工工艺需求。

如附图1、3、5、6所示，安装板3下端左侧固定有截面为矩形的固定块11，固定块11左侧面下端形成有从左侧面过渡至下侧面的弧形过渡面，固定块11上侧面前后间隔设有若干个上下贯通且开口向左的卡槽，固定块11前侧设有前后贯通的转动孔，调节板4右端上侧设有开口向右且与固定块11左侧相匹配的弧形凹槽，弧形凹槽内壁固定有与卡槽相对应的转动块12，每个转动块12前侧均设有与转动孔相对应的连接孔，安装板3下端左侧与调节板4右侧通过后端依序穿过转动孔和连接孔后螺接有螺母的螺杆13转动连接在一起。

在使用过程中，通过这样的设置，能够调节安装板3和调节板4之间的夹角，从而调节摄像模块和激光测距模块之间的夹角，适应不同的零件，增大适用范围。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (7)

1.一种逆向特种加工机器人，其特征在于包括机械臂、固定板、处理模块、摄像模块和激光测距模块，机械臂上端右侧固定安装有执行座，执行座上侧固定安装有固定板，固定板上侧可拆卸安装有处理模块，固定板右侧固定安装有安装板，安装板右侧设有摄像模块，摄像模块包括由左至右依次固定安装于安装板右侧的摄像头主板、光感组件和镜头，安装板下端左侧与位于固定板右部下方的调节板右侧转动安装在一起，激光测距模块包括激光测距主板、接收端和发射端，激光测距主板可拆卸安装于调节板下侧，发射端和接收端由前至后依次固定安装于激光测距主板右侧，镜头、光感组件和摄像头主板依次连接，发射端和接收端均与激光测距主板连接，激光测距主板和摄像头主板均与处理模块连接。

2.根据权利要求1所述的逆向特种加工机器人，其特征在于处理模块包括处理主板和显示器，处理主板与固定板上侧可拆卸安装在一起，显示器固定安装于处理主板上侧，显示器、激光测距主板和摄像头主板均与处理主板连接。

3.根据权利要求2所述的逆向特种加工机器人，其特征在于执行座包括圆盘、安装柱和固定柱，圆盘左端与机械臂上端右侧固定安装在一起，圆盘右方设有上侧与固定板固定安装在一起的固定柱，圆盘右端与固定柱左侧之间固定安装有若干个绕圆盘的中心轴线呈环形阵列分布的安装柱，圆盘左侧设有与安装柱固定安装在一起的控制主板，处理主板与控制主板连接。

4.根据权利要求3所述的逆向特种加工机器人，其特征在于对应控制主板右方与固定柱左方之间位置的安装柱上安装有风扇，控制主板与风扇连接。

5.根据权利要求3或4所述的逆向特种加工机器人，其特征在于固定柱左部外侧套设有固定环，固定环前侧和后侧均矩阵分布有若干个内外连通的固定螺孔，每个固定螺孔内均螺接有螺杆端与固定柱外侧相接触的固定螺栓，固定环上侧前后间隔固定安装有若干个上侧分别与固定板下侧对应位置固定安装在一起的立柱。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的逆向特种加工机器人，其特征在于安装板下端左侧固定有截面为矩形的固定块，固定块左侧面下端形成有从左侧面过渡至下侧面的弧形过渡面，固定块上侧面前后间隔设有若干个上下贯通且开口向左的卡槽，固定块前侧设有前后贯通的转动孔，调节板右端上侧设有开口向右且与固定块左侧相匹配的弧形凹槽，弧形凹槽内壁固定有与卡槽相对应的转动块，每个转动块前侧均设有与转动孔相对应的连接孔，安装板下端左侧与调节板右侧通过后端依序穿过转动孔和连接孔后螺接有螺母的螺杆转动连接在一起。

7.根据权利要求5所述的逆向特种加工机器人，其特征在于安装板下端左侧固定有截面为矩形的固定块，固定块左侧面下端形成有从左侧面过渡至下侧面的弧形过渡面，固定块上侧面前后间隔设有若干个上下贯通且开口向左的卡槽，固定块前侧设有前后贯通的转动孔，调节板右端上侧设有开口向右且与固定块左侧相匹配的弧形凹槽，弧形凹槽内壁固定有与卡槽相对应的转动块，每个转动块前侧均设有与转动孔相对应的连接孔，安装板下端左侧与调节板右侧通过后端依序穿过转动孔和连接孔后螺接有螺母的螺杆转动连接在一起。

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