CN211452243U - 一种球面轨迹扫描设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种球面轨迹扫描设备，包括扫描工具、机器人手臂、控制模组和AGV，所述的扫描工具设于机器人手臂上，所述的机器人手臂设于AGV上，所述的控制模组包含机器人手臂2的配套控制柜及工作平台，设于AGV上。本实用新型采用机器人手臂和AGV结合的方式对工件进行三维扫描，不需要每次扫描前对工件场地进行固定的轨道结构搭设，处理不同场地的工件时，直接将扫描设备运输过去即可快速进行球面轨迹扫描作业；同时，机器人手臂末端位置也可使扫描数据具有毫米级的拼接精度，极大的降低了传统扫描手段地拼接计算量与误差。解决了现有手持式三维扫描设备和轨道扫描的缺陷，提高了工作效率和精度。

Description

一种球面轨迹扫描设备

技术领域

本实用新型涉及工件的三维扫描设备技术领域。

背景技术

使用扫描相机进行工件的三维扫描重建是现有工件检测的一种常用手段。现有扫描重建时相机多采用手持或固定轨道，手持扫描的缺点是：1、手持扫描重建范围有限；2、手持扫描拼接精度差。固定轨道扫描的不足在于：1、轨道扫描虽精度好于手持式扫描，但需要根据不同工件搭建不同的扫描轨道；2、大型的扫描轨道安装时间长、难以移动。总体来说，也就是成本高，效率低。

鉴于此，需要提供一种更加高效灵活且保障扫描精度的三维扫描设备。

实用新型内容

本实用新型的目的就是解决上述已有技术中存在的不足之处，提供一种基于机械臂的球面轨迹扫描设备，不需要建立复杂轨道也可实现在不固定的场地内，对工件球面轨迹的三维准确扫描。

为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案如下：

一种球面轨迹扫描设备，包括扫描工具、机器人手臂、控制模组和AGV，所述的扫描工具设于机器人手臂上，所述的机器人手臂设于AGV上，所述的控制模组包含机器人手臂的配套控制柜及工作平台，设于AGV上。

进一步，所述的扫描工具与机器人手臂的前端活动连接，可根据需要扫描的工件大小和扫描需求进行更换；同时也可更换不同类型的扫描工具，如采用主动式的扫描工具进行例如光照模拟等附加的扫描业务。更换不同尺寸与不同的扫描工具，即可实现不同尺寸与不同功能的球面轨迹扫描作业。更进一步，所述的扫描工具包括相机支架、三维扫描相机和定位相机，所述的三维扫描相机设于相机支架的前端，执行球面轨迹扫描任务；所述的定位相机设于相机支架的末端，用于拍摄定位地面标志物。

进一步，所述的机器人手臂为一台轴工业机器人手臂，其根据控制模组下发的控制指令完成球面的一个截面圆弧轨迹的运动动作。

进一步，所述的机器人手臂的工作平台为独立的外部控制平板，与控制柜无线信号连接。更进一步，所述的控制模组还包括AGV控制平板，所述的AGV 控制平板与机器人手臂的外部控制平板一体化设置。

所述的AGV为自动导航小车，根据地面的二维码、色带或磁导引标志自主的进行圆周移动。进一步，所述的AGV包括小车本体、调平电缸、电驱动麦克纳姆轮、工业相机和激光雷达，所述的调平电缸设于小车本体的四角，所述的电驱动麦克纳姆轮设小车本体的底部，所述的工业相机和激光雷达分别设于小车本体的前方无无阻挡处。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的球面轨迹扫描设备，采用机器人手臂和AGV结合的方式对工件进行三维扫描，同时解决了现有手持式三维扫描设备和轨道扫描的缺陷。

1、不需要每次扫描前对工件场地进行固定的轨道结构搭设，仅需少量快速的场地测量搭设，如粘贴二维码等可识别的位置标识，即可完成工件的球面轨迹扫描。效率高，成本低。

2、适应性好，扫描外形差距比较大的不同的工件也仅需更换不同尺寸与不同的扫描工具，同时能适应多款扫描工具，也可采用主动式的扫描工具进行例如光照模拟等附加的扫描业务。需要不同场地的工件时，直接将扫描设备运输过去即可快速进行球面轨迹扫描作业。

3、由于机器人手臂位置可通过位姿与AGV所在位置反接，后期扫描得到的点云数据拼接快、精度高。同时，机器人手臂末端位置也可使扫描数据具有毫米级的拼接精度，极大的降低了传统扫描手段地拼接计算量与误差。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式举例说明：

附图说明

图1为本专利实施例提供的球面轨迹扫描设备轴测图。

图2为专利实施例提供的球面轨迹扫描设备应用时场地布置俯视图。

图3为本专利实施例提供的球面轨迹扫描设备工作时的球面轨迹模拟图。

附图标记：

1扫描工具、101相机支架、102三维扫描相机、103定位相机

2机器人手臂

3控制模组

4AGV、401小车本体、402调平电缸、403电驱动麦克纳姆轮、404工业相机、405激光雷达

5定位二维码

6被测工件

具体实施方式

此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利的技术方案，而非对公开技术方案的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开技术方案相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，实施例中提到的设备部件和/模块本身的结构如果没有详细说明，为本领域技术人员根据现有公开技术可理解或市售产品。

如图1所示，本实施例提供的球面轨迹扫描设备，包括扫描工具1、机器人手臂2、控制模组3和AGV4，所述的扫描工具1设于机器人手臂2上，所述的机器人手臂2设于AGV4上，所述的控制模组3包含机器人手臂2的配套控制柜及工作平台，设于AGV4上；

所述的扫描工具1与机器人手臂2的前端活动连接，如法兰连接等，可根据需要扫描的工件大小和扫描需求进行更换；同时也可更换不同类型的扫描工具，如采用主动式的扫描工具进行例如光照模拟等附加的扫描业务；更换不同尺寸与不同的扫描工具，即可实现不同尺寸与不同功能的球面轨迹扫描作业；例如所述的扫描工具1可包括相机支架101、三维扫描相机102和定位相机103，所述的三维扫描相机102设于相机支架的前端，执行球面轨迹扫描任务；所述的定位相机103设于相机支架的末端，用于拍摄定位地面标志物；

所述的机器人手臂2为一台6轴工业机器人手臂，其根据控制模组3下发的控制指令完成球面的一个截面圆弧轨迹的运动动作；机器人手臂2的工作平台为独立的外部控制平板，与控制柜无线信号连接；

所述的控制模组3同时还包括AGV的控制平板，所述的AGV控制平板与机器人手臂2的外部控制平板可一体化设置；

所述的AGV4为自动导航小车，根据地面的二维码、色带或磁导引标志自主的进行圆周移动；AGV包括小车本体401、调平电缸402、电驱动麦克纳姆轮403、工业相机404和激光雷达405，所述的调平电缸402设于小车本体401的四角，所述的电驱动麦克纳姆轮403设小车本体的底部，所述的工业相机404和激光雷达405分别设于小车本体401的前方无阻挡处。

为了取得更好的实施效果，基于上述实施例的基础上，本专利进一步提供优选的实施例进行参考，如：

所述的三维扫描相机可选用白光结构光相机，扫描范围2600x1600x1300mm, 精度0.5mm。

所述的机器人手臂可根据需求不同选用的尺寸大小，例如采用90KG荷载， 3100mm工作范围的机器人手臂型号。

所述的控制模组3采用C4 Standard或其它机器人手臂控制柜，内装 Bechhoff—EtherCAT通讯模块与工控机，工控机通过工业无线网与外部控制平板通讯。

所述的定位相机103采用POE供电及通讯，焦距12mm。

所述的AGV尺寸2700x1800x500mm，功率6kw，荷载2T，电驱，包含麦克纳姆轮4只，可实现数控行走、平移与转动，定位精度±2mm，角定位精度±1°；采用485与上位机通讯；上装调平电缸共4只，缸径95mm，电机功率400W，行程200mm，采用倾角式传感器检测水平，精度±0.05°；激光雷达，量程20m，精度±2cm；工业相机实现车辆的精确定位，采用POE供电及通讯，焦距12mm。更进一步优选的，所述的工业相机采用PG码识别相机，自带算法处理，如德国倍加福PGV位置定位传感器。

本实施例的球面轨迹扫描设备工作过程如下：

1)在设备进场扫描之前，如图2所示，围绕被被测工件6，以扫描工作设定的球面半径，在扫描地面位置粘贴定位二维码5；

2)完成上述工作后，本实施例的球面轨迹扫描设备进场，控制模组3自主控制AGV到达第一定位二维码5附近，AGV上装的工业相机404开始拍摄，控制模组3得到AGV与理论位置的角度与位移差值，并按照此差值修正AGV位置，修正完成后，AGV四角上装的调平电缸放下，调整AGV至水平状态；

3)完成后，控制模组3启动机器人手臂2，带动定位相机拍摄相邻二维码 5，得到机器人手臂工具坐标与理论位置的角度与位移差值，并回传至控制模组；控制模组根据回馈的偏移量数据修正预设的球面扫描轨迹坐标，并下发至机器人手臂，同时启动扫描相机；

4)如图3所示，机器人手臂带动扫描工具，完成一个球面截面线的扫描。

5)重复3)和4)步骤直至完成全部球面截线的扫描过程。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了举例说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种球面轨迹扫描设备，其特征在于：包括扫描工具(1)、机器人手臂(2)、控制模组(3)和AGV(4)，所述的扫描工具(1)设于机器人手臂(2)上，所述的机器人手臂(2)设于AGV(4)上，所述的控制模组(3)包含机器人手臂(2)的配套控制柜及工作平台，设于AGV(4)上。

2.如权利要求1所述的球面轨迹扫描设备，其特征在于：所述的扫描工具(1)与机器人手臂(2)的前端活动连接，根据需要扫描的工件大小和扫描需求进行不同尺寸和类型的更换。

3.如权利要求1所述的球面轨迹扫描设备，其特征在于：所述的扫描工具(1)包括相机支架(101)、三维扫描相机(102)和定位相机(103)，所述的三维扫描相机(102)设于相机支架的前端，执行球面轨迹扫描任务；所述的定位相机(103)设于相机支架的末端，用于拍摄定位地面标志物。

4.如权利要求1所述的球面轨迹扫描设备，其特征在于：所述的机器人手臂(2)为一台6轴工业机器人手臂，其根据控制模组(3)下发的控制指令完成球面的一个截面圆弧轨迹的运动动作。

5.如权利要求1所述的球面轨迹扫描设备，其特征在于：所述的机器人手臂(2)的工作平台为独立的外部控制平板，与控制柜无线信号连接。

6.如权利要求1所述的球面轨迹扫描设备，其特征在于：所述的控制模组(3)还包括AGV控制平板，所述的AGV控制平板与机器人手臂(2)的外部控制平板一体化设置。

7.如权利要求1所述的球面轨迹扫描设备，其特征在于：所述的AGV为自动导航小车，根据地面的二维码、色带或磁导引标志自主的进行圆周移动。

8.如权利要求1所述的球面轨迹扫描设备，其特征在于：所述的AGV包括小车本体(401)、调平电缸(402)、电驱动麦克纳姆轮(403)、工业相机(404)和激光雷达(405)，所述的调平电缸(402)设于小车本体(401)的四角，所述的电驱动麦克纳姆轮(403)设小车本体的底部，所述的工业相机(404)和激光雷达(405)分别设于小车本体(401)的前方无无阻挡处。

9.如权利要求8所述的球面轨迹扫描设备，其特征在于：所述的工业相机(404)为自带算法的PG码识别相机。

10.如权利要求3所述的球面轨迹扫描设备，其特征在于：所述的三维扫描相机采用白光结构光相机，扫描范围2600x1600x1300mm,精度0.5mm。

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