CN202523112U - 一种机器人激光扫描重建三维模型系统 - Google Patents

一种机器人激光扫描重建三维模型系统 Download PDF

Info

Publication number
CN202523112U
CN202523112U CN2012201474694U CN201220147469U CN202523112U CN 202523112 U CN202523112 U CN 202523112U CN 2012201474694 U CN2012201474694 U CN 2012201474694U CN 201220147469 U CN201220147469 U CN 201220147469U CN 202523112 U CN202523112 U CN 202523112U
Authority
CN
China
Prior art keywords
robot
laser
scanner
dimensional model
industrial computer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CN2012201474694U
Other languages
English (en)
Inventor
刘博�
刘军传
岳红强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BEIJING TUOBOER ROBOT TECHNOLOGY CO LTD
Original Assignee
BEIJING TUOBOER ROBOT TECHNOLOGY CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEIJING TUOBOER ROBOT TECHNOLOGY CO LTD filed Critical BEIJING TUOBOER ROBOT TECHNOLOGY CO LTD
Priority to CN2012201474694U priority Critical patent/CN202523112U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN202523112U publication Critical patent/CN202523112U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种机器人激光扫描重建三维模型系统，包括显示器，还包括：工控机、机器人控制器、机器人、激光三维扫描仪和视频采集卡；所述工控机与所述机器人控制器电连接，所述视频采集卡内置于所述工控机中，所述激光三维扫描仪和机器人控制器设置在所述机器人上。利用本实用新型的技术方案，能够通过机器人携带扫描仪重建工业用大型零部件破损部位的三维数字模型。

Description

一种机器人激光扫描重建三维模型系统
技术领域
本实用新型涉及一种激光扫描重建三维模型系统，具体说，涉及一种机器人激光扫描重建三维模型系统。
背景技术
工业生产中常常使用大型贵重设备，这些设备的关键零部件制造周期长、造价昂贵，一旦损坏，短期内很难获得可替换的新件，影响工业生产；即使获得新件，其装配的成本也往往很高。如果能在使用现场修复这些零部件，不但可以快速恢复生产，还能降低采购新件和运输装配带来的成本。因此，现场采集大型零部件破损部位数据，建立三维数字模型，获得机器人激光加工路径，并利用机器人激光熔敷技术对大型零部件惊进行修复，已经成为大型零部件修复技术发展的必然趋势。
目前，三维模型的重建经常采用机床式激光扫描三维模型重建系统进行。其工作方式为：目标物体固定在工作台上，工作台携带物体上下、左右直线运动，并能绕竖直轴旋转；扫描仪固定在工作台之外，镜头垂直于工作台的平动面，并距离75mm左右。机床式激光扫描三维模型重建系统的缺陷在于：设备加工能力受到工作台尺寸的限制，难以加工大型零部件；同时，设备不具有可移动性，无法完成需要现场修复的工作任务。
发明内容
本实用新型解决的技术问题是提供一种机器人激光扫描重建三维模型系统，通过机器人携带扫描仪重建工业用大型零部件破损部位的三维数字模型。
技术方案如下：
一种机器人激光扫描重建三维模型系统，包括显示器，还包括：工控机、机器人控制器、机器人、激光三维扫描仪和视频采集卡；所述工控机与所述机器人控制器电连接，所述视频采集卡内置于所述工控机中，所述激光三维扫描仪和机器人控制器设置在所述机器人上。
进一步：所述工控机通过以太网网口与所述机器人控制器相电连接。
进一步：所述视频采集卡通过外设部件互连标准PCI总线插槽内置于所述工控机中。
进一步：所述三维激光扫描仪包括电连接的线结构光激光发生器和电荷耦合元件CCD相机。
本实用新型优点和有益效果，具体包括以下几个方面：
1、自动标定机器人设备与加工目标间的位置关系；
2、自动重建目标物体的三维数字模型；
3、提高了生产自动化程度，获得更优的加工精度和质量。
附图说明
图1是本实用新型中系统总体结构示意图；
图2是本实用新型中系统工作流程图；
图3是本实用新型中扫描数据处理过程示意图。
具体实施方式
下面参考附图和优选实施例，对本发明技术方案作详细描述。
如图1所示，为本实用新型中机器人激光扫描重建三维模型系统总体结构示意图。机器人激光扫描重建三维模型系统的结构包括工控机1、机器人控制器2、机器人3、激光三维扫描仪4、视频采集卡5和显示器6；工控机1通过以太网网口与机器人控制器2相连，视频采集卡5通过PCI(PeripheralComponent Interconnect，即外设部件互连标准)总线插槽内置于工控机1中，激光三维扫描仪4安装在机器人3末端；机器人控制器2控制机器人3，机器人3利用其末端的激光三维扫描仪4对工件进行扫描，获得工件信息并传递给视频采集卡6，进一步传递工控机1；工控机1对工件信息进行处理，将处理后的信息通过显示器6显示给用户。
如图2所示，为本实用新型中系统工作流程图。包括：
步骤101：系统启动；
步骤102：建立机器人3与激光三维扫描仪4的坐标系转换关系，即手眼标定，完成激光三维扫描仪4的标定；
三维激光扫描仪4由线结构光激光发生器和CCD(Charge-coupled Device，即电荷耦合元件)相机组成，激光发生器和CCD相机的相对位置关系以及CCD相机的内部参数经过事先标定后固化在系统内，测量时CCD相机采集投射在被测物体上的线结构光并按一定间隔采样，可计算出结构光上各点在激光三维扫描仪4坐标系下的坐标。将三维激光扫描仪4安装在运动平台上，通过事先标定的激光三维扫描仪4与运动平台之间的位姿关系，结合运动平台的运动信息，即可通过运动平台的运动对被测目标进行大面积扫描测量，得到一系列点云，点云中各点在运动平台坐标系中的坐标可通过上述标定关系求得。三维激光扫描仪4自身的标定一般在出厂时已经完成，并固化在软硬件中。
以一个半径为R的球标定激光三维扫描仪4与机器人3坐标系之间的变换关系为例对手眼标定原理进行阐述如下。
机器人3携带激光三维扫描仪4从不同的方向对整个球进行扫描，对于每个方向上的扫描，扫描过程中机器人3姿态保持不变，从而得到一系列的激光线与球面的交线。对于每个扫描位姿，任选两条交线，利用每条交线上的点在扫描仪坐标系中的坐标拟合圆，通过圆的信息恢复球心坐标列方程可求得激光三维扫描仪4坐标系与机器人3坐标系间的姿态变换矩阵Rs，方程中已知量为机器人3运动信息、球的半径以及拟合圆的圆心坐标和半径，未知量为Rs；利用所有交线上点的信息、机器人3运动信息以及求得的Rs列方程，可进一步求得扫描仪坐标系与机器人3坐标系间的平移向量Ts。
步骤103：机器人3携带激光三维扫描仪4，围绕目标物体或目标物体局部做粗略扫描；获得目标的三维点云数据；
如图3所示，为本实用新型中扫描数据处理过程，完成激光三维扫描仪4的手眼标定后，激光三维扫描仪4对工件的每一次扫描，采集到的点云在扫描仪坐标系中的坐标(XS)都可以通过工控机1直接转换成点云在机器人3坐标系中的坐标(XR)。
步骤104：利用模型重建软件，将目标的三维点云数据连接成图形；完成扫描目标的三维重建；
通过点云的三角化算法，可由一系列空间点组成的点云数据生成由顶点、三角面片及其法向信息组成的STL格式的数据，完成扫描目标的三维重建。
步骤105：系统完成。

Claims (4)

1.一种机器人激光扫描重建三维模型系统，包括显示器，其特征在于，还包括：工控机、机器人控制器、机器人、激光三维扫描仪和视频采集卡；所述工控机与所述机器人控制器电连接，所述视频采集卡内置于所述工控机中，所述激光三维扫描仪和机器人控制器设置在所述机器人上。
2.如权利要求1所述的机器人激光扫描重建三维模型系统，其特征在于：所述工控机通过以太网网口与所述机器人控制器相电连接。
3.如权利要求1所述的机器人激光扫描重建三维模型系统，其特征在于：所述视频采集卡通过外设部件互连标准PCI总线插槽内置于所述工控机中。
4.如权利要求1所述的机器人激光扫描重建三维模型系统，其特征在于：所述三维激光扫描仪包括电连接的线结构光激光发生器和电荷耦合元件CCD相机。
CN2012201474694U 2012-04-09 2012-04-09 一种机器人激光扫描重建三维模型系统 Expired - Lifetime CN202523112U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012201474694U CN202523112U (zh) 2012-04-09 2012-04-09 一种机器人激光扫描重建三维模型系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012201474694U CN202523112U (zh) 2012-04-09 2012-04-09 一种机器人激光扫描重建三维模型系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN202523112U true CN202523112U (zh) 2012-11-07

Family

ID=47106050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012201474694U Expired - Lifetime CN202523112U (zh) 2012-04-09 2012-04-09 一种机器人激光扫描重建三维模型系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN202523112U (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104801784A (zh) * 2015-04-22 2015-07-29 福建工程学院 一种螺旋锥齿轮加工过程的在线检测方法
CN106323167A (zh) * 2016-08-22 2017-01-11 上海交通大学 一种基于图像识别的智能扫描在线测量系统和测量方法
CN107144236A (zh) * 2017-05-25 2017-09-08 西安交通大学苏州研究院 一种机器人自动扫描仪及扫描方法
CN107553033A (zh) * 2017-08-31 2018-01-09 中车唐山机车车辆有限公司 投影定位系统
CN108278970A (zh) * 2018-02-02 2018-07-13 中铁二十二局集团有限公司 一种crtsⅲ型轨道板加工偏差自动化检测方法
CN108444382A (zh) * 2018-02-02 2018-08-24 中铁二十二局集团第二工程有限公司 一种crtsⅲ型轨道板各外观检测项目的提取方法
CN108519049A (zh) * 2018-02-02 2018-09-11 中铁二十二局集团有限公司 一种建立满足规定要求的crtsⅲ型轨道板检测特征的方法
US10725447B2 (en) * 2017-11-24 2020-07-28 Bombardier Transportation Gmbh Method for automated straightening of welded assemblies
CN111798570A (zh) * 2020-07-16 2020-10-20 浙江大学 一种叶轮机械叶片曲面网格化快速生成方法
CN113376649A (zh) * 2021-06-30 2021-09-10 华中科技大学 基于全局粗略扫描成像后的机器人自动局部扫描规划方法
CN113385486A (zh) * 2020-03-11 2021-09-14 山东省科学院激光研究所 一种基于线结构光的激光清洗路径自动生成系统及方法

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104801784A (zh) * 2015-04-22 2015-07-29 福建工程学院 一种螺旋锥齿轮加工过程的在线检测方法
CN106323167A (zh) * 2016-08-22 2017-01-11 上海交通大学 一种基于图像识别的智能扫描在线测量系统和测量方法
CN106323167B (zh) * 2016-08-22 2019-06-07 上海交通大学 一种基于图像识别的智能扫描在线测量系统和测量方法
CN107144236A (zh) * 2017-05-25 2017-09-08 西安交通大学苏州研究院 一种机器人自动扫描仪及扫描方法
CN107553033A (zh) * 2017-08-31 2018-01-09 中车唐山机车车辆有限公司 投影定位系统
US10725447B2 (en) * 2017-11-24 2020-07-28 Bombardier Transportation Gmbh Method for automated straightening of welded assemblies
CN108519049A (zh) * 2018-02-02 2018-09-11 中铁二十二局集团有限公司 一种建立满足规定要求的crtsⅲ型轨道板检测特征的方法
CN108444382A (zh) * 2018-02-02 2018-08-24 中铁二十二局集团第二工程有限公司 一种crtsⅲ型轨道板各外观检测项目的提取方法
CN108278970A (zh) * 2018-02-02 2018-07-13 中铁二十二局集团有限公司 一种crtsⅲ型轨道板加工偏差自动化检测方法
CN113385486A (zh) * 2020-03-11 2021-09-14 山东省科学院激光研究所 一种基于线结构光的激光清洗路径自动生成系统及方法
CN113385486B (zh) * 2020-03-11 2022-09-02 山东省科学院激光研究所 一种基于线结构光的激光清洗路径自动生成系统及方法
CN111798570A (zh) * 2020-07-16 2020-10-20 浙江大学 一种叶轮机械叶片曲面网格化快速生成方法
CN111798570B (zh) * 2020-07-16 2022-06-17 浙江大学 一种叶轮机械叶片曲面网格化快速生成方法
CN113376649A (zh) * 2021-06-30 2021-09-10 华中科技大学 基于全局粗略扫描成像后的机器人自动局部扫描规划方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN202523112U (zh) 一种机器人激光扫描重建三维模型系统
CN109990701B (zh) 一种大型复杂曲面三维形貌机器人移动测量系统及方法
CN109029257A (zh) 基于立体视觉和结构光视觉的大型工件位姿测量系统、方法
Wang et al. An efficient calibration method of line structured light vision sensor in robotic eye-in-hand system
CN102706277B (zh) 一种基于全方位点约束的工业机器人在线零位标定装置及方法
US20190193268A1 (en) Robotic arm processing system and method, and non-transitory computer-readable storage medium therefor
CN108198224B (zh) 一种用于立体视觉测量的线阵相机标定装置及标定方法
CN104034263A (zh) 一种锻件尺寸的非接触测量方法
CN112577447B (zh) 一种三维全自动扫描系统及方法
CN110142770B (zh) 一种基于头戴显示装置的机器人示教系统及方法
CN106737859B (zh) 基于不变平面的传感器与机器人的外部参数标定方法
Arai et al. Automated calibration of robot coordinates for reconfigurable assembly systems
CN104385282A (zh) 一种视觉智能数控系统及其视觉计测方法
WO2015058486A1 (zh) 一种基于光电扫描的单站式三维坐标测量方法
CN102937426A (zh) 一种基于机器人视觉伺服的大型复杂零件测量方法
CN102654387A (zh) 一种基于空间曲面约束的工业机器人在线标定装置
CN105021144A (zh) 一种工业机器人运动学参数标定装置及标定方法
Galantucci et al. Semi-automatic low cost 3D laser scanning systems for reverse engineering
Yin et al. A novel TCF calibration method for robotic visual measurement system
Hvilshøj et al. Calibration techniques for industrial mobile manipulators: Theoretical configurations and best practices
CN105427289A (zh) 一种机器人贴片应用ccd视觉对位算法
Liu et al. Portable light pen 3D vision coordinate measuring system-probe tip center calibration
Kang et al. Multi-position calibration method for laser beam based on cyclicity of harmonic turntable
CN107478206B (zh) 适用于大场景测量的装置及方法
CN114279325A (zh) 视觉测量模块测量坐标系空间位置关系标定系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CX01 Expiry of patent term
CX01 Expiry of patent term

Granted publication date: 20121107