CN116989676A - 一种通过agv小车建立可移动场景的激光扫描设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光扫描技术领域，具体地说，涉及一种通过AGV小车建立可移动场景的激光扫描设备。其包括扫描部、小车和追踪部，所述扫描部用于形成扫描区对物体进行激光扫描，以获取物体表面的几何信息；所述小车上放置物体，通过小车携带物体进行移动，以使物体在扫描区之外的部分落于扫描区内；所述追踪部用于形成识别区；其中，物体和扫描区均落于识别区内形成被测目标，所述追踪部对被测目标的位置和姿态进行追踪。本发明中通过跟踪这个光斑的移动，C‑Track实时计算出被测目标在三维空间中的位置和方向，通过与预先设定的位置和姿态信息进行比较，C‑Track可以实时计算出物体在三维空间中的坐标和姿态，从而能够精准的按照轨迹进行扫描。

Description

一种通过AGV小车建立可移动场景的激光扫描设备
技术领域
本发明涉及激光扫描技术领域，具体地说，涉及一种通过AGV小车建立可移动场景的激光扫描设备。
背景技术
激光扫描是一种使用激光束在物体表面上进行三维测量的技术。它通过激光器发射激光束，并使用接收器记录激光束的反射信号，从而获取物体表面的几何信息。通过激光扫描，我们可以获取物体表面的高精度三维数据，为各种应用提供准确的空间信息。
如今已经出现多自由度的机器人带动激光扫描设备对物体表面进行扫描，其已经能够实现全方位的扫描，但是当物体体积较大时，那么就需要更大的机器人跨过物体对另一侧进行扫描，如此一来成本大大提高。
不仅如此，进行激光扫描时，为了方便对物体进行定位，物体很难进行任意位置的移动，这样面对较大体积物体扫描时，又会增加扫描的难度。
鉴于此，本发明提出一种通过AGV小车建立可移动场景的激光扫描设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过AGV小车建立可移动场景的激光扫描设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，提供了一种通过AGV小车建立可移动场景的激光扫描设备，至少包括：
扫描部，所述扫描部用于形成扫描区对物体进行激光扫描，以获取物体表面的几何信息；
小车，所述小车上放置物体，通过小车携带物体进行移动，以使物体在扫描区之外的部分落于扫描区内；
追踪部，所述追踪部用于形成识别区；
其中，物体和扫描区均落于识别区内形成被测目标，所述追踪部对被测目标的位置和姿态进行追踪。
作为本技术方案的进一步改进，所述扫描部包括机器手和扫描仪，所述扫描仪设置在机器手的末端，在所述机器手的带动下，所述扫描仪按照预设轨迹进行移动，形成扫描区。
作为本技术方案的进一步改进，所述扫描区形成被测目标时，通过对扫描仪的位置和姿态进行识别来确定扫描区的位置和姿态。
作为本技术方案的进一步改进，所述追踪部包括支架和激光探测仪，所述激光探测仪设置在支架的顶部，所述激光探测仪用于识别被测目标的位置和姿态。
作为本技术方案的进一步改进，所述支架为可伸缩结构，具体由多节管体套设，并利用液压驱动多节管体进行升降。
作为本技术方案的进一步改进，所述小车的底部设置有车轮，在电机的驱动下车轮转动，然后驱使小车进行移动，所述小车的顶部设置台面，所述台面上放置物体。
作为本技术方案的进一步改进，所述激光探测仪包括发射器、接收器和传感器，其中：
发射器发射一束红外光线，这束光线经过透镜后，形成光斑的投影，当这个光斑照射到被测目标上时，会被被测目标表面的接收器捕获；
接收器中的光学元件会将接收到的反射光聚焦到传感器所检测的区域；
传感器检测和记录被测物体表面上的反射光斑的位置，通过跟踪这个光斑的移动，实时计算出被测目标在三维空间中的坐标和姿态。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该通过AGV小车建立可移动场景的激光扫描设备中，通过跟踪这个光斑的移动，C-Track实时计算出被测目标在三维空间中的位置和方向，通过与预先设定的位置和姿态信息进行比较，C-Track可以实时计算出物体在三维空间中的坐标和姿态，从而能够精准的按照轨迹进行扫描。
2、该通过AGV小车建立可移动场景的激光扫描设备中，小车携带被扫描的物体进行任意位置的移动，同时通过旋转再进行一个自由度的调整，这样被扫描的物体即使不在扫描区的范围内，也能够通过小车的调整改变被扫描的物体落位，外加上被扫描的物体作为被测目标，利用C-Track对物体进行追踪，以使其精准落位，从而实现更大角度和范围的扫描。
附图说明
图1为本发明的机器手和扫描仪结构示意图；
图2为本发明的机器手、小车以及支架安装位置示意图；
图3为本发明的小车结构示意图；
图4为本发明的支架和激光探测仪结构示意图；
图5为本发明的扫描区和识别区结构示意图。
图中各个标号意义为：
100、机器手；110、扫描仪；200、小车；210、车轮；220、台面；300、支架；310、激光探测仪。
具体实施方式
下面将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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，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设备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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
激光扫描是一种使用激光束在物体表面上进行三维测量的技术。它通过激光器发射激光束，并使用接收器记录激光束的反射信号，从而获取物体表面的几何信息。通过激光扫描，我们可以获取物体表面的高精度三维数据，为各种应用提供准确的空间信息。
如图1所示，本发明提供了一种通过AGV小车建立可移动场景的激光扫描设备，其包括机器手100，机器手100的末端设置扫描仪110，二者组成扫描部，通过机器手100带动扫描仪110按照预设轨迹进行移动，以对物体进行扫描，从而获取物体的轮廓信息，也就是物体表面的几何信息；那么当扫描仪110的运动轨迹确定后，就必须要保证物体能够准确的落位，否则在此运动轨迹下的扫描仪110并不能精确的扫描到物体表面的几何信息，为此，如图2和图4所示，还包括支架300，支架300顶部设置激光探测仪310，二者组成追踪部，激光探测仪310用于识别物体所在位置以及所处姿态，但激光探测仪310的识别范围有限，所以根据实际需求确定设置激光探测仪310的数量，以此扩大对物体的位置识别范围，每设置一个激光探测仪310都需要配置一个支架300进行使用，因为激光探测仪310识别物体是需要在一定高度进行，而支架300的作用就是抬升激光探测仪310的高度。
优选的，支架300为可伸缩结构，具体可以通过多节管体套设，然后利用液压驱动多节管体进行升降，这样就能够根据实际情况调节激光探测仪310的识别高度。
请参阅图5所示，通过搭建的两个激光探测仪310形成了识别区A，扫描区B形成被测目标时，通过对扫描仪110的位置和姿态进行识别来确定扫描区B的位置和姿态，结合图2所示，在识别区A内设置小车200，如图3所示，小车200的底部设置有车轮210，在电机的驱动下车轮210转动，然后驱使小车200进行移动，在小车200的顶部设置台面220，台面220上放置物体。
放置物体后，扫描仪110按照预设轨迹进行移动，形成扫描区B，然后对落在扫描区B内的物体进行扫描，以获取物体表面的几何信息，通过移动的小车200构建一个物体可进行移动的场景，当物体移动后，就能够让其全方位的暴露在扫描区B内，具体原理如下：
如图1所示，机器手100为六轴的机器人，也就是说机器手100具有六个自由度的机械臂，从而带动扫描仪110进行较为复杂路径的运动，扫描仪110是型号为MetraSCAN-RBLACK | Elite HD的扫描仪，然后扫描仪110在扫描的过程，型号为C-Track的激光探测仪310对扫描仪110进行追踪，C-Track首先通过发射器发射一束红外光线，这束光线经过透镜后，形成一个具有特定光斑的投影，当这个光斑照射到被测目标上时，会被被测目标表面的反射光线接收器捕获。在接收器中，光学元件会将接收到的反射光聚焦到一个具有高分辨率传感器的区域。传感器会检测和记录被测物体表面上的反射光斑的位置。通过跟踪这个光斑的移动，C-Track可以实时计算出被测目标（即扫描仪110）在三维空间中的位置和方向，通过与预先设定的位置和姿态信息进行比较，C-Track可以实时计算出物体在三维空间中的坐标和姿态，从而使扫描仪110能够精准的按照轨迹进行扫描。
不仅如此，小车200还能携带被扫描的物体进行任意位置的移动，同时通过旋转再进行一个自由度的调整，这样被扫描的物体即使不在扫描区B的范围内，也能够通过小车200的调整改变被扫描的物体落位，外加上被扫描的物体作为被测目标，利用C-Track对物体进行追踪，以使其精准落位，从而实现更大角度和范围的扫描。
车轮210为麦克纳姆轮，麦克纳姆轮的运动原理基于麦克纳姆效应，以下是麦克纳姆轮运动的基本原理：麦克纳姆轮通常由多个斜向排列的轮子组成，每个轮子上都有一定角度的槽口或凹槽，以提供额外的摩擦力。这种布局使得麦克纳姆轮可以同时在多个方向上施加力，实现全向运动。当麦克纳姆轮沿特定方向旋转时，每个轮子会以不同的速度和方向旋转，从而产生合力及扭矩。例如，当麦克纳姆轮以一个固定的角度旋转时，其中一部分轮子会朝相反的方向旋转，而其他轮子则朝相同的方向旋转。这种差异化的旋转会导致麦克纳姆轮整体产生一个向一个特定方向移动的力，并且可以在不改变轮子的旋转方向的情况下实现全方位移动。通过调整每个轮子的转速和方向，麦克纳姆轮可以实现各种复杂的运动，包括平移、旋转和斜向移动。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种通过AGV小车建立可移动场景的激光扫描设备，其特征在于，至少包括：
扫描部，所述扫描部用于形成扫描区对物体进行激光扫描，以获取物体表面的几何信息；
小车（200），所述小车（200）上放置物体，通过小车（200）携带物体进行移动，以使物体在扫描区之外的部分落于扫描区内；
追踪部，所述追踪部用于形成识别区；
其中，物体和扫描区均落于识别区内形成被测目标，所述追踪部对被测目标的位置和姿态进行追踪；
所述追踪部包括支架（300）和激光探测仪（310），所述激光探测仪（310）设置在支架（300）的顶部，所述激光探测仪（310）用于识别被测目标的位置和姿态；
所述激光探测仪（310）包括发射器、接收器和传感器，其中：
发射器发射一束红外光线，这束光线经过透镜后，形成光斑的投影，当这个光斑照射到被测目标上时，会被被测目标表面的接收器捕获；
接收器中的光学元件会将接收到的反射光聚焦到传感器所检测的区域；
传感器检测和记录被测物体表面上的反射光斑的位置，通过跟踪这个光斑的移动，实时计算出被测目标在三维空间中的坐标和姿态。
2.根据权利要求1所述的通过AGV小车建立可移动场景的激光扫描设备，其特征在于，所述扫描部包括机器手（100）和扫描仪（110），所述扫描仪（110）设置在机器手（100）的末端，在所述机器手（100）的带动下，所述扫描仪（110）按照预设轨迹进行移动，形成扫描区。
3.根据权利要求2所述的通过AGV小车建立可移动场景的激光扫描设备，其特征在于，所述扫描区形成被测目标时，通过对扫描仪（110）的位置和姿态进行识别来确定扫描区的位置和姿态。
4.根据权利要求1所述的通过AGV小车建立可移动场景的激光扫描设备，其特征在于，所述支架（300）为可伸缩结构，具体由多节管体套设，并利用液压驱动多节管体进行升降。
5.根据权利要求1所述的通过AGV小车建立可移动场景的激光扫描设备，其特征在于，所述小车（200）的底部设置有车轮（210），在电机的驱动下车轮（210）转动，然后驱使小车（200）进行移动，所述小车（200）的顶部设置台面（220），所述台面（220）上放置物体。
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