本發明專利技術涉及三維測量系統領域技術領域，特別涉及一種非接觸式三維掃描測量系統。一種實時在線的三維自動化掃描測量系統，包括：AGV小車、協作機器人、高精度光學掃描測頭、固定式光學跟蹤器、基于5G技術的數據無線傳輸單元、數據處理單元以及自動化控制單元。本發明專利技術利用高精度光學掃描測頭采集被測工件的圖像信息，通過5G技術實時、快速傳送給數據處理單元，數據處理單元完成點云數據解算、點云去噪、點云網格化及形位公差分析等數據處理，得到的測量結果上傳至云服務器，實現測量結果云共享。有效解決了現有在線測量系統在對工件進行實時在線測量時安全性差、編程復雜、適應性差、測量數據因無法實時共享而造成檢測效率低的問題。據因無法實時共享而造成檢測效率低的問題。據因無法實時共享而造成檢測效率低的問題。
【技術實現步驟摘要】
一種實時在線的三維自動化掃描測量系統
[0001]本專利技術涉及三維測量系統領域
，特別涉及一種非接觸式三維掃描測量系統。
技術介紹
[0002]在智能制造的浪潮下，智能化工廠已是一種趨勢，智能測量作為智能制造的重要環節，對測量系統的無線自動化控制、測量系統的應用延展性及測量數據的實時共享提出了更高的要求。
[0003]工廠中現有技術中大部分對工件進行幾何尺寸測量的測量方案都是將工件從機床上取下，運送至測量實驗室或指定測量區域進行離線測量，這種離線測量方法的缺點是：
[0004](1)此方法一般只適用于成品測量，不能對加工過程中的工件進行原位在線測量，實時監測工件加工質量，如果成品件測量時發現問題，可能會導致工件無法修復，這樣會增加廢品率，增加生產成本，降低加工效率。
[0005](2)工件轉運過程中，需要操作人員的干預，增加了人工成本，降低了測量效率。
[0006]基于工件離線測量的一些不足，依靠智能制造技術的蓬勃發展，近年來，工件在線測量技術迅速發展，應用最多的是將柔性接觸式測頭集成在加工中心中，依靠加工中心自身的運動系統實現工件的原位在線測量，但是，此方法存在以下不足：
[0007](1)接觸式測頭數據采集方式為單點采集，點云密度低，無法滿足復雜曲面零件數模比對分析用高密度點云數據要求。
[0008](2)目前，工廠中絕大多數現有的加工中心并沒有配備在線測量功能模塊，設備升級難度大，成本高。
[0009]目前市場上出現了一種應用自動導航小車搭載工業機器臂與三維掃描測頭組成的在線三維掃描測量系統，雖然在一定程度上實現了廠房內工件的在線掃描測量，但是該系統存在的問題有：
[0010](1)安全性差，上述系統采用的機器人為普通的工業六軸機器人，無論是自動導航小車按規定路線穿行于工廠中，還是掃描測量工件過程中，普通工業機器人都會對周邊人員及其它設備存在一定的安全風險，有可能由于機器人飛車傷及人員或者其它設備。
[0011](2)自動化掃描程序編程復雜，測量系統適應性差。一般工廠中加工中心型號多種多樣，加工的零件也千差萬別，還存在不同型號的加工中心加工同一種零件的可能，要想滿足每一種情況下工件的自動化掃描測量，就需要利用機器人示教器預先編制多種機器人自動化測量程序，或者通過示教器實時控制機器人運動完成手動測量。無論哪種測量方式，都需要通過機器人示教器控制機器人運動，工作量大，操作復雜，對人員技術要求依賴性強，成本高，測量效率低。
[0012](3)測量數據無法實時共享，該測量系統得到的工件外形輪廓數據只能保存在本地，后續需要操作人員手動將實測數據導入到加工中心中與工件實時理論模型進行比對分析，造成測量效率低，且測量結果只能本地查看，無法做到跨空間的數據實時共享。
技術實現思路
[0013]本專利技術的目的是：為解決現有在線測量系統在對工件進行實時在線測量時安全性差、編程復雜、適應性差、測量數據因無法實時共享而造成檢測效率低的問題，提供一種實時在線的三維自動化掃描測量系統。
[0014]本專利技術的技術方案是：一種實時在線的三維自動化掃描測量系統，包括：AGV小車、協作機器人、高精度光學掃描測頭、固定式光學跟蹤器、基于5G技術的數據無線傳輸單元、數據處理單元以及自動化控制單元。
[0015]被測工件放置于加工中心的檢測臺。
[0016]集成有自動化控制單元的AGV小車搭載協作機器人；在自動化控制單元的控制下，AGV小車將協作機器人運送至指定測量工位。
[0017]高精度光學掃描測頭安裝在協作機器人的執行末端，用于對被測工件進行掃描。
[0018]固定式光學跟蹤器相對于被測工件的空間位置固定，用于對高精度光學掃描測頭工作時的空間位姿進行實時跟蹤。
[0019]數據處理單元集成于加工中心的計算機內，用于接收高精度光學掃描測頭及固定式光學跟蹤器的輸送數據，評價加工誤差，實現在線測量。
[0020]AGV小車、協作機器人、高精度光學掃描測頭、固定式光學跟蹤器以及加工中心的計算機內均設有數據5G傳輸模塊，工廠設有5G通訊基站，工廠外設有5G服務器，由此形成基于5G技術的數據無線傳輸單元，基于5G通信技術實現數據的無線傳輸。
[0021]上述方案中，進一步的，固定式光學跟蹤器通過安裝在高精度光學掃描測頭上的固定靶標，實時跟蹤高精度光學掃描測頭的位姿，將高精度光學掃描測頭每一測量站位的局部坐標系掃描數據，統一到同一坐標系下，完成數據拼接，獲得完整的被測工件輪廓實測點云數據。此種數據拼接方法無需在被測工件上或者專用測量工裝上黏貼標記點，適應性更強，測量效率更高。掃描過程中，所述固定式光學跟蹤器在世界坐標系中相對于被測工件位置固定，如果根據測量的需要，被測工件發生移動，則所述固定式光學跟蹤器將失去數據拼接的功能，此時可通過在工件上或專用測量工裝上黏貼標記點的方式，實現掃描數據的拼接。
[0022]上述方案中，進一步的，數據處理單元將完整的工件輪廓實測點云數據與被測工件理論模型進行比對分析，評價加工誤差，實現工件的在線測量，測量結束后，數據處理單元將測量結果無線上傳到云端，實現測量結果的實時共享。
[0023]上述方案中，進一步的，AGV小車的導航方式為自動導航或通過運動控制器導航。
[0024]在自動導航模式下，AGV小車的導航方式為視覺導航、電磁導航、磁條導航、激光導航、慣性導航或者GPS導航，依靠自動化控制單元按照預定的最佳路徑自動移動到指定測量工位。
[0025]在運動控制器導航模式下，通過控制器將AGV小車引導至指定測量工位。
[0026]上述方案中，進一步的，AGV小車的供電方式分為在線供電或離線供電，在線供電即在廠房頂部沿運行路徑布置線纜，實時供電；離線供電即AGV小車自帶充電電池，廠房內設有充電站，不工作時，AGV小車自動運行至充電站自行充電。
[0027]上述方案中，進一步的，協作機器人為六自由度關節機器人，通過協作機器人各關節的聯動，實現高精度光學掃描測頭相對于對被測工件任意空間姿態的快速、精確定位；協
作機器人工作模式為：自動工作模式或協作工作模式；協作機器人與高精度光學掃描測頭通過無線網絡實現自動通訊，兩者之間可自動收、發指令信號。
[0028]在自動工作模式下：協作機器人與高精度光學掃描測頭聯動，按照預先設定的自動掃描程序自動完成被測工件遍歷掃描，自動掃描路徑的示教可通過人手拖拽機器人的方式實現，操作簡單，效率高。
[0029]在協作工作模式下：通過拖拽協作機器人的方式，實現高精度光學掃描測頭的定位，通過操作無線藍牙遙控器完成高精度光學掃描測頭的數據采集工作，在操作人員配合下完成被測工件的遍歷掃描。
[0030]協作機器人具有極高的安全性，自動工作模式下，若機器人碰到人，或人碰到機器人，機器人都會自動停止，避免對人造成傷害。協作工作模式下，無需安全圍欄防護，機器人可以與人協同作業。協作機器人具有極高的靈活性與適應性，機本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種實時在線的三維自動化掃描測量系統，其特征在于：被測工件(5)放置于加工中心(8)的檢測臺；集成有自動化控制單元(9)的AGV小車(1)搭載協作機器人(3)；在所述自動化控制單元(9)的控制下，所述AGV小車(1)將所述協作機器人(3)運送至設定測量工位；高精度光學掃描測頭(4)安裝在所述協作機器人(3)的執行末端，用于對所述被測工件(5)進行掃描；固定式光學跟蹤器(2)相對于被測工件(5)的空間位置固定，對所述高精度光學掃描測頭(4)工作時的空間位姿進行實時跟蹤；數據處理單元(7)集成于加工中心的計算機內，用于接收所述高精度光學掃描測頭(4)及所述固定式光學跟蹤器(2)的數據，評價加工誤差，實現在線測量；所述AGV小車(1)、所述固定式光學跟蹤器(2)、所述協作機器人(3)、所述高精度光學掃描測頭(4)以及所述加工中心的計算機內均設有數據5G傳輸模塊，基于5G通信實現數據的無線傳輸。2.如權利要求1所述的實時在線的三維自動化掃描測量系統，其特征在于：所述固定式光學跟蹤器(2)通過安裝在高精度光學掃描測頭(4)上的固定靶標，實時跟蹤高精度光學掃描測頭(4)的位姿；然后將高精度光學掃描測頭(4)每一測量站位的局部坐標系掃描數據，統一到同一坐標系下，完成數據拼接，獲得完整的被測工件(5)輪廓實測點云數據。3.如權利要求2所述的實時在線的三維自動化掃描測量系統，其特征在于：所述數據處理單元(7)將完整的被測工件(5)輪廓實測點云數據與被測工件理論模型進行比對分析，評價加工誤差。4.如權利要求1或2或3所述的實時在線的三維自動化掃描測量系統，其特征在于：所述AGV小車(1)的導航方式為自動導航或通過運動控制器導航；在自動導航模式下，所述AGV小車...
【專利技術屬性】
技術研發人員：吳桐，郭力振，高越，張海存，劉柯，孫增玉，張容卓，
申請(專利權)人：北京航天計量測試技術研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。