CN117091533B - 用于三维激光扫描仪器的自动转向适配扫描区域的方法 - Google Patents
用于三维激光扫描仪器的自动转向适配扫描区域的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及三维激光扫描技术领域,具体地说,涉及用于三维激光扫描仪器的自动转向适配工件模型扫描区域的方法。其中包括结合部件扫描结果模型,得出扫描结果模型各项参考数据;记录扫描部件过程中机械臂各个关节偏移角度,并与扫描结果模型各项参考数据进行绑定。本发明通过结合部件扫描结果模型,得出扫描结果模型各项参考数据,记录扫描部件过程中机械臂各个关节偏移角度,并与扫描结果模型各项参考数据进行绑定,绑定后,当后期需要对同类型的部件进行扫描时,只需输入扫描结果模型参考数据,即可调用其绑定的机械臂各个关节偏移角度,直接调整三维激光扫描仪器至扫描区域,无需进行位置二次校准,提高扫描效率。
Description
技术领域
本发明涉及三维扫描技术领域,具体地说,涉及用于三维扫描仪器的自动转向适配扫描区域的方法。
背景技术
三维扫描系统主要由三维扫描仪、计算机、电源供应系统、支架、机械臂以及系统配套软件构成,三维扫描仪作为三维扫描系统的主要组成部分,它通过高速激光扫描测量的方法,大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据,可以快速、大量的采集空间点位信息,为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。
在进行三维扫描部件过程中,需要通过机械臂悬挂三维扫描进行位置调整,直至三维扫描仪器扫描区域能够适配部件安置区域,在此过程中,每次进行一次三维扫描仪器,均需要对机械臂各个关节进行适配性路径规划调整,例如部件厚度增加时,需要将三维扫描仪器向上适配性调整,如果不能记录各个部件对应的机械臂偏移角度,就会导致每次更换完部件后需要进行一次机械臂偏移角度路径规划,影响扫描效率。
为了应对上述问题,现在需用于三维激光扫描仪器的自动转向适配扫描区域的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供用于三维扫描仪器的自动转向适配扫描区域的方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,提供了用于三维扫描仪器的自动转向适配扫描区域的方法,包括如下步骤:
S1、规划三维激光扫描仪器启动步骤,按照规划步骤启动三维激光扫描仪器各项功能;
S2、制定三维激光扫描仪器路径规划方案,按照校准方案调整悬挂三维扫描仪器的机械臂偏移角度,对三维激光扫描仪器进行扫描路径规划;
S3、采集的路径规划过程中机械臂各个关节偏移角度,记录为路径规划关节适配角度;
S4、将部件安置在扫描区域,启动三维扫描仪器对部件进行扫描,得出部件扫描结果模型;
S5、结合部件扫描结果模型,得出扫描结果模型各项参考数据;
S6、记录扫描部件过程中机械臂各个关节偏移角度,并与扫描结果模型各项参考数据进行绑定;
S7、建立机械臂关节偏移角度数据库,存储不同时段以及不同类型部件扫描结果模型对应的机械臂各个关节偏移角度。
作为本技术方案的进一步改进,所述S1中三维扫描仪器启动步骤如下:
S1.1、将三维激光扫描仪器各个接口接入对应连接线,将电源线插入插座;
S1.2、验证三维激光扫描仪器各个接口连接状态;
S1.3、验证三维激光扫描仪器扫描结构运行状态。
作为本技术方案的进一步改进,所述S1.3中三维激光扫描仪器扫描结构包括蓝色LED、摄像头以及激光发射器。
作为本技术方案的进一步改进,所述S2中三维激光扫描仪器路径规划方案包括如下步骤:
S2.1、将三维激光扫描仪器对准扫描区域条形码,使三维激光扫描仪器识别扫描区域;
S2.2、平行调整三维扫描仪器前后左右角度位置来校准三维扫描仪,来达到三维扫描仪的精度值;
作为本技术方案的进一步改进,所述S3中采集路径规划过程中机械臂各个关节偏移角度的方法包括如下步骤:
S3.1、确定机械臂各个关节分布位置,按照分布位置对各个关节进行标记;
S3.2、确定路径规划过程中角度恒定关节以及角度变化关节,计算出角度恒定关节偏移角度;
S3.3、结合路径规划起始时间点,确定出各个角度变化关节角度变化规律。
作为本技术方案的进一步改进,所述S4中三维扫描仪器对部件进行扫描方法包括如下步骤:
S4.1、在扫描部件和扫描区域上布置标点;
S4.2、连接三维扫描仪器,扫描部件标点并保存好扫描模板文件,并输出工件扫描模板;
S4.3、在Polyworks软件里导入数模和扫描数据,做好需要的测量元素,并制作好报告后保存工作区和项目。
作为本技术方案的进一步改进,所述S5中扫描结果模型各项参考数据包括表面标点区域分布、标点数量以及与三维激光扫描仪器扫描距离。
作为本技术方案的进一步改进,所述S5中扫描结果模型各项参考数据比对采用数据比对算法,其算法公式如下:
Wμ=[w1,w2,…,wn];
Mθ=[m1,m2,…,mc];
其中Wμ为已完成扫描的部件各项参数数据集合,w1至wn为已完成扫描的部件各项参数数据,Mθ为当前待扫描的部件各项参数数据集合,m1至mc为当前待扫描的部件各项参数数据,F(N)为重合参数数据判断函数,N为参数数据重合率,为参数数据重合率阈值,当参数数据重合率N低于参数数据重合率阈值/>时,重合参数数据判断函数F(N)输出为0,表明此时已完成扫描的部件与待扫描的部件不属于同一类型部件,当参数数据重合率N不低于参数数据重合率阈值/>时,重合参数数据判断函数F(N)输出为1,表明此时已完成扫描的部件与待扫描的部件属于同一类型部件。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
该用于三维扫描仪器的自动转向适配扫描区域的方法中,通过结合部件扫描结果模型,得出扫描结果模型各项参考数据,记录扫描部件过程中机械臂各个关节偏移角度,并与扫描结果模型各项参考数据进行绑定,绑定后,当后期需要对同类型的部件进行扫描时,只需输入扫描结果模型参考数据,即可调用其绑定的机械臂各个关节偏移角度,直接调整三维扫描仪器至扫描区域,无需进行位置二次路径规划,提高扫描效率。
附图说明
图1为本发明的整体流程框图;
图2为本发明的三维激光扫描仪器启动步骤图;
图3为本发明的三维激光扫描仪器路径规划方案流程框图;
图4为本发明的采集的路径规划过程中机械臂各个关节偏移角度的方法流程框图;
图5为本发明的三维激光扫描仪器对部件进行扫描方法流程框图。
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。
请参阅图1-图5所示,提供了用于三维扫描仪器的自动转向适配扫描区域的方法,包括如下步骤:
S1、规划三维扫描仪器启动步骤,按照规划步骤启动三维激光扫描仪器各项功能;
S2、制定三维激光扫描仪器路径规划方案,按照路径规划方案调整悬挂三维激光扫描仪器的机械臂偏移角度,对三维激光扫描仪器进行扫描路径规划;
S3、采集路径规划过程中机械臂各个关节偏移角度,记录为路径规划关节适配角度;
S4、将部件安置在扫描区域,启动三维扫描仪器对部件进行扫描,得出部件扫描结果模型;
S5、结合部件扫描结果模型,得出扫描结果模型各项参考数据;
S6、记录扫描部件过程中机械臂各个关节偏移角度,并与扫描结果模型各项参考数据进行绑定;
S7、建立机械臂关节偏移角度数据库,存储不同时段以及不同类型部件扫描结果模型对应的机械臂各个关节偏移角度。
具体使用时,在通过三维扫描仪器对部件进行扫描过程中,需要通过机械臂悬挂三维激光扫描仪器调整位置,直至三维激光扫描仪器扫描区域能够适配部件安置区域,在此过程中,每次进行一次三维激光扫描仪器,均需要对机械臂各个关节进行适配性路径规划调整,例如部件厚度增加时,需要将三维激光扫描仪器向上适配性调整,如果不能记录各个部件对应的机械臂偏移角度,就会导致每次更换完部件后需要进行一次机械臂偏移角度路径规划,影响扫描效率;
为了应对上述问题,三维激光扫描仪器对部件进行扫描过程中,首先规划三维激光扫描仪器启动步骤,按照规划步骤启动三维激光扫描仪器各项功能,即确定三维激光扫描仪器是否处于正常工作状态,当三维激光扫描仪器各项功能均能够正常启动后,制定三维激光扫描仪器路径规划方案,按照路径规划方案调整悬挂三维激光扫描仪器的机械臂偏移角度,对三维激光扫描仪器进行扫描路径规划,判断激光发射装置能够投射激光至扫描区域,同时接收装置能够接收到扫描区域反射回的激光,以供后期对部件进行定点扫描,完成校准后,采集路径规划过程中机械臂各个关节偏移角度,记录为路径规划关节适配角度,后期进行二次路径规划时,只需按照路径规划关节适配角度进行适配性路径规划,避免进行重复角度调整,提高路径规划效率;
部件扫描时,将部件安置在扫描区域,启动三维激光扫描仪器对部件进行扫描,得出部件扫描结果模型,通过三维激光扫描仪器发射激光点至部件各个区域,部件将激光点发射至接收装置,通过激光点定位部件结构,生成部件扫描结果模型,在此过程中,结合部件扫描结果模型,得出扫描结果模型各项参考数据,记录扫描部件过程中机械臂各个关节偏移角度,并与扫描结果模型各项参考数据进行绑定,绑定后,当后期需要对同类型的部件进行扫描时,只需输入扫描结果模型参考数据,即可调用其绑定的机械臂各个关节偏移角度,直接调整三维激光扫描仪器至扫描区域,无需进行位置二次路径规划,提高扫描效率。
此外,S1中三维激光扫描仪器启动步骤如下:
S1.1、将三维激光扫描仪器各个接口接入对应连接线,将电源线插入插座;
S1.2、验证三维激光扫描仪器各个接口连接状态;
S1.3、验证三维激光扫描仪器扫描结构运行状态。
在启动三维激光扫描仪器过程中,首先将三维激光扫描仪器各个接口接入对应连接线,其连接步骤包括:将电源线插入插座;将电源连接到USB电缆;将USB电缆连接到USB3.0端口;将USB电缆的其他末端连接到扫描仪;将电源线连接到扫描仪;启动VXelements(即三维激光扫描仪器),随后验证三维扫描仪器各个接口连接状态以及三维扫描仪器扫描结构运行状态,保证整个三维扫描仪器处于正常运行状态。
进一步的,S1.3中三维扫描仪器扫描结构包括蓝色LED、两个工业相机以及激光发射器。原理:手持三维扫描仪,自带校准功能,配有一部激光发射器和两个工业相机,工作时将激光线照射到物体上,两个相机来捕捉这一瞬间的三维扫描数据,由于物体表面的曲率不同,光线照射在物体上会发生反射和折射,然后这些信息会通过第三方软件转换为3D图像。
再进一步的,S2中三维激光扫描仪器路径规划方案包括如下步骤:
S2.1、将三维扫描仪器对准扫描区域条形码,使三维激光扫描仪器识别扫描区域;
S2.2、平行调整三维扫描仪器前后左右角度位置来校准三维扫描仪,来达到三维扫描仪的精度值;
在进行三维激光扫描仪器标定过程中,首先三维激光扫描仪器对准扫描区域条形码,使三维激光扫描仪器识别扫描区域,在此过程中需要确保扫描区域附近没有反射物,随后保持三维激光扫描仪器平行状态,前后角度调整三维激光扫描仪器,最后前后左右角度调整三维激光扫描仪器,得出校准结果,判断校准结果是否与标准结果一致,一致则完成中三维激光扫描仪器校准工作,不一致则按照上述步骤重新校准。
具体的,S3中采集的路径规划过程中机械臂各个关节偏移角度的方法包括如下步骤:
S3.1、确定机械臂各个关节分布位置,按照分布位置对各个关节进行标记;
S3.2、确定校准过程中角度恒定关节以及角度变化关节,计算出角度恒定关节偏移角度;
S3.3、结合路径规划起始时间点,确定出各个角度变化关节角度变化规律。
由于在进行三维激光扫描仪器路径规划过程中,需要通过机械臂悬挂三维激光扫描仪器进行位置路径规划,而机械臂由多个运动关节组成,路径规划时,部分关节只参与三维激光扫描仪器定位工作,例如当三维激光扫描仪器移动至扫描区域后,其位于底部关节角度保持不变,此时进行扫描时,只需调整位于顶部关节,此时需要确定机械臂各个关节分布位置,按照分布位置对各个关节进行标记,确定校准过程中角度恒定关节以及角度变化关节,计算出角度恒定关节偏移角度(角度保持恒定),随后结合校准起始时间点,确定出各个角度变化关节角度变化规律,例如三维激光扫描仪器每扫描一次调整一次角度,记录每次角度调整大小,作为后期关节调整参考。
此外,S4中三维扫描仪器对部件进行扫描方法包括如下步骤:
S4.1、在扫描部件和扫描区域上布置标点;
S4.2、连接三维扫描仪器,扫描部件标点并保存好扫描模板文件,并输出工件扫描模板;
S4.3、在Polyworks软件里导入数模和扫描数据,做好需要的测量元素,并制作好报告后保存工作区和项目。
在进行部件扫描过程中,首先在扫描部件和扫描区域上布置标点,通过标点定位部件,随后连接三维激光扫描仪器,扫描部件标点并保存好扫描模板文件,并输出工件扫描模板,用于进行存储,最后在Polyworks软件里导入数模和扫描数据,做好需要的测量元素,并制作好报告后保存工作区和项目,以供后期进行参数调用。
进一步的,S5中扫描结果模型各项参考数据包括表面标点区域分布、标点数量以及与三维扫描仪器扫描距离,通过获知扫描结果模型的表面标点区域分布、标点数量以及与三维激光扫描仪器扫描距离,定位扫描结果模型,后期需要对相同扫描部件进行扫描时,只需提前输入参考数据,比对参考数据即可调用对应扫描步骤,减少二次扫描校准,提高模型扫描效率。
再进一步的,S5中扫描结果模型各项参考数据比对采用数据比对算法,其算法公式如下:
Wμ=[w1,w2,…,wn];
Mθ=[m1,m2,…,mc];
其中Wμ为已完成扫描的部件各项参数数据集合,w1至wn为已完成扫描的部件各项参数数据,Mθ为当前待扫描的部件各项参数数据集合,m1至mc为当前待扫描的部件各项参数数据,F(N)为重合参数数据判断函数,N为参数数据重合率,为参数数据重合率阈值,当参数数据重合率N低于参数数据重合率阈值/>时,重合参数数据判断函数F(N)输出为0,表明此时已完成扫描的部件与待扫描的部件不属于同一类型部件,当参数数据重合率N不低于参数数据重合率阈值/>时,重合参数数据判断函数F(N)输出为1,表明此时已完成扫描的部件与待扫描的部件属于同一类型部件。
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.用于三维扫描仪器的自动转向适配扫描区域的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、规划三维扫描仪器启动步骤,按照规划步骤启动三维扫描仪器各项功能;
S2、制定三维激光扫描仪器路径规划方案,按照路径规划方案调整悬挂三维激光扫描仪器的机械臂偏移角度,对三维激光扫描仪器进行扫描路径规划;
S3、采集路径规划过程中机械臂各个关节偏移角度,记录为路径规划关节适配角度;
S4、将部件安置在扫描区域,启动三维扫描仪器对部件进行扫描,得出部件扫描结果模型;
S5、结合部件扫描结果模型,得出扫描结果模型各项参考数据;
S6、记录扫描部件过程中机械臂各个关节偏移角度,并与扫描结果模型各项参考数据进行绑定;
S7、建立机械臂关节偏移角度数据库,存储不同时段以及不同类型部件扫描结果模型对应的机械臂各个关节偏移角度;
所述S5采用数据比对算法,其算法公式如下:
Wμ=[w1,w2,…,wn];
Mθ=[m1,m2,…,mc];
其中Wμ为已完成扫描的部件各项参数数据集合,w1至wn为已完成扫描的部件各项参数数据,Mθ为当前待扫描的部件各项参数数据集合,m1至mc为当前待扫描的部件各项参数数据,F(N)为重合参数数据判断函数,N为参数数据重合率,为参数数据重合率阈值,当参数数据重合率N低于参数数据重合率阈值/>时,重合参数数据判断函数F(N)输出为0,表明此时已完成扫描的部件与待扫描的部件不属于同一类型部件,当参数数据重合率N不低于参数数据重合率阈值/>时,重合参数数据判断函数F(N)输出为1,表明此时已完成扫描的部件与待扫描的部件属于同一类型部件;
所述S2包括如下步骤:
S2.1、将三维激光扫描仪器对准扫描区域条形码,使三维激光扫描仪器识别扫描区域;
S2.2、平行调整三维扫描仪器前后左右角度位置来校准三维扫描仪,来达到三维扫描仪的精度值;
所述S3包括如下步骤:
S3.1、确定机械臂各个关节分布位置,按照分布位置对各个关节进行路径规划;
S3.2、确定校准路径规划过程中角度恒定关节以及角度变化关节,计算出角度恒定关节偏移角度;
S3.3、结合路径规划起始时间点,确定出各个角度变化关节角度变化规律。
2.根据权利要求1所述的用于三维扫描仪器的自动转向适配扫描区域的方法,其特征在于:所述S1中三维激光扫描仪器启动步骤如下:
S1.1、将三维扫描仪器各个接口接入对应连接线,将电源线插入插座;
S1.2、验证三维扫描仪器各个接口连接状态;
S1.3、验证三维扫描仪器扫描结构运行状态。
3.根据权利要求2所述的用于三维扫描仪器的自动转向适配扫描区域的方法,其特征在于:所述S1.3中三维扫描仪器扫描结构包括蓝色LED、摄像头以及激光发射器。
4.根据权利要求1所述的用于三维扫描仪器的自动转向适配扫描区域的方法,其特征在于:所述S4中三维激光扫描仪器对部件进行扫描方法包括如下步骤:
S4.1、在扫描部件和扫描区域上布置标点;
S4.2、连接三维扫描仪器,扫描部件标点并保存好扫描模板文件,并输出工件扫描模板;
S4.3、在Polyworks软件里导入数模和扫描数据,做好需要的测量元素,并制作好报告后保存工作区和项目。
5.根据权利要求1所述的用于三维扫描仪器的自动转向适配扫描区域的方法,其特征在于:所述S5中扫描结果模型各项参考数据包括表面标点区域分布、标点数量以及与三维扫描仪器扫描距离。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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