CN205664790U - 一种结合机器人的三维扫描系统 - Google Patents

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茹方军
李冠楠
马威武
魏爱权
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Abstract

本实用新型公开了一种结合机器人的三维扫描系统,包括三维扫描模组、机器人模组和控制器模组,所述三维扫描模组挂载于机器人模组端部,所述机器人模组与控制器模组通过机械臂连接组件连接。本实用新型提供了一种新型三维扫描系统,该系统工作时无需在待扫描物体表面粘贴标志点,不会造成数据的破坏和纹理的缺失,具有结构简单、成本低廉、高效率、高精度、高分辨率的特点。

Description

一种结合机器人的三维扫描系统
技术领域
[0001]本实用新型属于测绘技术领域,具体涉及一种结合机器人的三维扫描系统。
背景技术
[0002]三维扫描系统用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状(几何构造)与外观数据(如颜色、表面反照率等性质),搜集到的数据常被用来进行三维重建计算,在虚拟世界中创建实际物体的数字模型,这些模型具有相当广泛的用途,举凡工业设计、瑕疵检测、逆向工程、机器人导引、地貌测量、医学信息、生物信息、刑事鉴定、数字文物典藏、电影制片、游戏创作素材等等都可见其应用。
[0003] 一个三维扫描系统在采集数据的过程中分为以下步骤:
[0004] (I)单片三维点云数据的获取;
[0005] (2)获取两片不同角度三维点云数据的拼接;
[0006] (3)重复以上过程实现多片三维点云数据的拼接。
[0007]传统的三维扫描系统在两片(多片)三维数据获取和拼接中主要通过两种技术路线:
[0008]第一种是在待扫描物体表面粘贴标志点,获取两片不同角度以标志点的坐标为基准的三维点云数据,再做两片三维点云数据的坐标系转化以实现数据拼接,在这个过程中因为需要在物体表面粘贴标志点,会对物体表面粘贴标志点部分的数据造成破坏和纹理的缺失;
[0009]第二种是在待扫描物体下面加设一个电动的转台和运动控制模组,先在一个角度拍摄一片三维点云数据,然后用上位机控制转台转动一定角度,将转台的转动量和角度信息回传给上位机,然后拍摄第二幅三维点云数据,最后在数据处理的时候,算法通过转台回传回来的角度信息做两片三维点云数据的坐标系转换,实现两片(多片)三维点云数据的拼接,这种方式虽然不需要在物体表面粘贴标志点,但是对转台和运动控制的精度要求极高,转台设备成本高,而且要求三维扫描模组部分和转台之间的相对位置固定,扫描模组不能任意移动,不然无法转换坐标系,多片点云数据无法拼接,会造成扫描过程中,视野和角度受限的情况。
实用新型内容
[0010]针对现有技术不足,本实用新型提供了一种结合机器人的三维扫描系统,该系统工作前对控制器模组、机器人模组和三维扫描模组进行适配与标定,使得控制器模组的运动坐标系、机器人模组的运动坐标系与三维扫描模组坐标系之间归一化,可以自由转换,该系统工作时,因为已知三维扫描模组的运动轨迹,所以无需在待扫描物体表面粘贴标志点即可精确获取待扫描物体表面的三维数据,将多片三维数据高精度的拼合,就能得到完整的物体表面三维数据,不会造成数据的破坏和纹理的缺失;该系统既可以单纯的按预先设定轨迹全自动扫描物体,以获取三维扫描数据,也可以将获取的三维扫描数据用于机器视觉检测(和模版数据进行比对)并指导应用装置工作,比如对物体进行搬运、打磨、分拣等;该系统具有结构简单、成本低廉、高效率、高精度、高分辨率的特点。
[0011 ]为实现实用新型目的,本实用新型采用以下技术方案:
[O 012 ] —种结合机器人的三维扫描系统,包括三维扫描模组、机器人模组和控制器模组,所述三维扫描模组挂载于机器人模组端部,所述机器人模组与控制器模组通过机械臂连接组件连接,机械臂连接组件是承重关节,可以定向转动。
[0013]优选为,所述三维扫描模组为激光三维模组、结构光三维模组或者双目被动视觉三维模组。
[0014]优选为,所述机器人模组包括承重机械臂、伸缩机械臂和应用装置,所述承重机械臂通过变相球头机械臂组件与所述伸缩机械臂连接,所述应用装置与所述伸缩机械臂连接,伸缩机械臂内设滑动导轨,变相球头机械臂组件是承重关节,可以定向转动。
[0015]优选为,所述控制器模组包括基台,所述基台上部设有转台,所述转台和所述基台转动连接,基台起到固定支撑的作用,转台内设有转台轴,可自由转动。
[0016]优选为,所述应用装置为打磨刀头、搬运机械手或者分拣机械手。
[0017]本实用新型的有益效果是:
[0018] 1、本实用新型提供了一种结合机器人的三维扫描系统,该系统工作前对控制器模组、机器人模组和三维扫描模组进行适配与标定,使得控制器模组的运动坐标系、机器人模组的运动坐标系与三维扫描模组坐标系之间归一化,可以自由转换,该系统工作时,因为已知三维扫描模组的运动轨迹,所以无需在待扫描物体表面粘贴标志点即可精确获取待扫描物体表面的三维数据,将多片三维数据高精度的拼合,就能得到完整的物体表面三维数据,不会造成数据的破坏和纹理的缺失;
[0019] 2、本实用新型提供了一种结合机器人的三维扫描系统,该系统既可以单纯的按预先设定轨迹全自动扫描物体,以获取三维扫描数据,也可以将获取的三维扫描数据用于机器视觉检测(和模版数据进行比对)并指导应用装置工作,比如对物体进行搬运、打磨、分拣等;
[0020] 3、本实用新型提供了一种结合机器人的三维扫描系统,该系统具有结构简单、成本低廉、高效率、高精度、高分辨率的特点。
附图说明
[0021]图1是本实用新型的结构不意图;
[0022]图中:1、三维扫描模组;2、机器人模组;3、控制器模组;4、机械臂连接组件;5、承重机械臂;6、伸缩机械臂;7、应用装置;8、变相球头机械臂组件;9、基台;1、转台。
具体实施方式
[0023]下面结合附图通过具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。
[0024]如图1所不,一种结合机器人的三维扫描系统,包括三维扫描模组1、机器人模组2和控制器模组3,所述三维扫描模组I挂载于机器人模组2端部,所述机器人模组2与控制器模组3通过机械臂连接组件4连接,机械臂连接组件4是承重关节,可以定向转动,所述三维扫描模组I为激光三维模组、结构光三维模组或者双目被动视觉三维模组,所述机器人模组2包括承重机械臂5、伸缩机械臂6和应用装置7,所述承重机械臂5通过变相球头机械臂组件8与所述伸缩机械臂6连接,所述应用装置7与所述伸缩机械臂6连接,伸缩机械臂6内设滑动导轨,变相球头机械臂组件8是承重关节,可以定向转动,所述控制器模组3包括基台9,所述基台9上部设有转台1,所述转台1和所述基台9转动连接,基台9起到固定支撑的作用,转台10内设有转台轴,可自由转动,所述应用装置7为打磨刀头、搬运机械手或者分拣机械手。
[0025]以上所述仅为本实用新型的具体实施例,但本实用新型的结构特征并不局限于此,本实用新型可以用于类似的产品上,任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内,所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (5)

1.一种结合机器人的三维扫描系统,其特征在于:包括三维扫描模组、机器人模组和控制器模组,所述三维扫描模组挂载于机器人模组端部,所述机器人模组与控制器模组通过机械臂连接组件连接。
2.如权利要求1所述结合机器人的三维扫描系统,其特征在于:所述三维扫描模组为激光三维模组、结构光三维模组或者双目被动视觉三维模组。
3.如权利要求1所述结合机器人的三维扫描系统,其特征在于:所述机器人模组包括承重机械臂、伸缩机械臂和应用装置,所述承重机械臂通过变相球头机械臂组件与所述伸缩机械臂连接,所述应用装置与所述伸缩机械臂连接。
4.如权利要求1所述结合机器人的三维扫描系统,其特征在于:所述控制器模组包括基台,所述基台上部设有转台,所述转台和所述基台转动连接。
5.如权利要求3所述结合机器人的三维扫描系统,其特征在于:所述应用装置为打磨刀头、搬运机械手或者分拣机械手。
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