CN107860338A - 工业自动化三维检测***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自动化三维检测***及方法,包括工件传输***、工作平台、单个或多个三维光学扫描装置、数据中转站、电脑终端,本发明的有益效果在于:本专利产品应用于产线多个物体的工业自动化检测形态及非产线单个物体的自动化扫描检测形态;采用机器人抓取工件置于扫描工作平台检测模式和产线传送带上无需机器人抓取的即停即检工作模式,使用多台单个或多个三维结构光扫描装置布置于产线四周的协作检测模式降低了三维扫描仪的使用难度、维护成本和人工成本,很大的提高了检测效率。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种产品及零部件生产制造加工领域,尤其涉及一种工业自动化三维检测***及方法。
【背景技术】
非接触式三维扫描测量技术越来越多的走进我们的生活,广泛应用于产品逆向开发设计及检测的各个环节,光学三维扫描***是一种精密测量科学仪器,用来侦测并分析、模拟现实世界中物体或环境的几何构造与外观数据,采集到的数据常被用来进行三维重建计算,有明显特征的物体比较分析,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,在三维教学、工业设计、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、游戏创作素材等领域都有重要作用。
在过去,由于技术有限,应用于生产线上三维检测技术应用进展速度缓慢,人工肉眼检测及使用工装夹具检测成为当时主要的检测方法,伴随着科学技术的发展,以及人们生活水平的提高对汽车等产品的需求量不断提升,智能化的生产线运行速度加快,人工靠工装夹具检测的局限性凸显,已不能达到生产线的批量检测的要求。
【发明内容】
本发明的目的在于解决上述背景技术提出缺陷的不足而提供的一种工业自动化三维检测***及方法。
本发明是通过以下技术方案来实现的:一种工业自动化三维检测***,包括工件传输***、工作平台、单个或多个三维光学扫描装置、数据中转站、电脑终端,所述工件传输***工作途径中段一侧或在封闭空间设有工作平台,所述工作平台空间多角度全方位根据检测需要设有单个或多个三维光学扫描装置,所述单个或多个三维光学扫描装置与所述数据中转站信号连接,所述数据中转站与所述电脑终端信号连接,所述电脑终端安装有三维光学扫描软件及三维检测软件,待检测产品放置在工件传输***上,等待检测产品传输到工作平台静止后,电脑终端控制单个或多个三维光学扫描装置对待检测产品进行同步或分步三维扫描,得到所需检测产品的三维扫描数据,再将该扫描数据传输到数据中转站,再由数据中转站统一将三维扫描数据通过数据线传输到电脑终端,电脑终端通过三维检测软件对数据比对分析后判定所测工件是否合格,分类放行。
进一步地,所述工业自动化三维检测***还包括产品工装夹具,所述产品工装夹具位于所述工件传输***上方,产品工装夹具用于放置夹持待检产品。
进一步地,所述工业自动化三维检测***还包括工件扫描转台,所述工件扫描转台位于所述工作平台上方,工件扫描转台可承载被扫描工件水平与多轴向转动旋转,以便被单个或多个三维光学扫描装置进行扫描。
进一步地,所述单个或多个三维光学扫描装置3数量包含单目光学三维扫描仪和多目光学三维扫描仪;
所述单个或多个三维光学扫描装置投射方式包含流动式光栅三维扫描仪,飞秒微结构光三维扫描仪,散斑光栅三维扫描仪;
所述单个或多个三维光学扫描装置光栅解构组合形式包含单线条纹或多线条纹光,单线激光或多线激光,单点激光或多点阵激光、散斑光栅、多相位移光栅、达曼光栅;
所述单个或多个三维光学扫描装置光栅光源色相包含白光、蓝光、红外光、可见有色光源。
进一步地,所述工业自动化三维检测***还包括转运机构,所述转运机构位于所述工作平台一侧。
进一步地,所述单个或多个三维光学扫描装置包括可升降调节杆、三维扫描仪、投射光删传感器,所述可升降调节杆顶部设有三维扫描仪,所述三维扫描仪一侧设有投射光删传感器。
进一步地,所述三维扫描仪包含单目或双目COMS、CCD摄像机及投影光栅发生器。
进一步地,所述转运机构包括转运机械臂、吸盘,所述转运机械臂一端连接有吸盘。
进一步地,所述工件传输***为传输带。
一种工业自动化三维检测方法,包括如下步骤:
(1)多台单目或双目COMS、CCD摄像机获取三维图像信息并传输至数据中转站处理器;
(2)三维光学扫描软件首先对扫描数据图像信息进行预处理;然后通过特征提取算法对扫描数据图像进行特征提取、进行检测对比分析;
(3)计算其几何特征与三维设计图纸偏差生产检测报告并分类识别后分类放行;同时显示模块对检测进行结果显现,及产线检测工件数量统计。
本发明的有益效果在于:本专利产品应用于产线多个物体的工业自动化检测形态及非产线单个物体的自动化扫描检测形态;采用机器人抓取工件置于扫描工作平台检测模式和产线传送带上无需机器人抓取的即停即检工作模式;
使用了多个扫描装置协同工作,提高了扫描速度,减少了累计拼接误差,避免扫描过程中对工件和扫描装置的移动和角度转换;同时,采用基于多视角标定的算法技术,不需要粘贴标志点;满足产线批量智能化检测需求;
多台扫描头协同工作具有灵活、高效、易用、精度高,使用共场协同测量技术可以消除误差积累,得到高精度的整体框架,保证点云的整体精度;
使用白光或蓝光等光源来获取物体表面点云,配合视觉图像标定技术来确定扫描仪在工作过程中的空间位置,此种设计利用自动校准的结果,对点云进行优化,提高点云的整体精度,并能够自动拼接合并扫描数据消除分层。
【附图说明】
图1为本发明工业自动化三维检测***结构示意图;
图2为本发明工业自动化三维检测***除去转运机构结构示意图;
附图标记:1、工件传输***;2、工作平台;3、单个或多个三维光学扫描装置;31、可升降调节杆;32、三维扫描仪;33、投射光删传感器;4、数据中转站;5、电脑终端;6、产品工装夹具;7、工件扫描转台;8、转运机构;81、转运机械臂;82、吸盘。
【具体实施方式】
下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步描述:
如图1、图2所示,一种工业自动化三维检测***,包括工件传输***1、工作平台2、单个或多个三维光学扫描装置3、数据中转站4、电脑终端5,所述工件传输***1工作途径中段一侧或在封闭空间设有工作平台2,所述工作平台2空间多角度全方位根据检测需要设有单个或多个三维光学扫描装置3,所述单个或多个三维光学扫描装置3与所述数据中转站4信号连接,所述数据中转站4与所述电脑终端5信号连接,所述电脑终端5安装有三维光学扫描软件及三维检测软件,待检测产品放置在工件传输***1上,等待检测产品传输到工作平台2静止后,电脑终端5控制单个或多个三维光学扫描装置3对待检测产品进行同步或分步三维扫描,得到所需检测产品的三维扫描数据,再将该扫描数据传输到数据中转站4,再由数据中转站4统一将三维扫描数据通过数据线传输到电脑终端5,电脑终端5通过三维检测软件对数据比对分析后判定所测工件是否合格,分类放行。
优选地,所述工业自动化三维检测***还包括产品工装夹具6,所述产品工装夹具6位于所述工件传输***1上方,产品工装夹具6用于放置夹持待检产品。
优选地,所述工业自动化三维检测***还包括工件扫描转台7,所述工件扫描转台7位于所述工作平台2上方,工件扫描转台7可承载被扫描工件水平与多轴向转动旋转,以便被单个或多个三维光学扫描装置3进行扫描。
优选地,所述工业自动化三维检测***还包括转运机构8,所述转运机构8位于所述工作平台2一侧。
优选地,所述单个或多个三维光学扫描装置3包括可升降调节杆31、三维扫描仪32、投射光删传感器33,所述可升降调节杆31顶部设有三维扫描仪32,所述三维扫描仪32一侧设有投射光删传感器33。
优选地,所述三维扫描仪32包含单目或双目COMS、CCD相机及投影光栅发生器。
优选地,所述单个或多个三维光学扫描装置3数量包含单目光学三维扫描仪和多目光学三维扫描仪;
所述单个或多个三维光学扫描装置投射方式包含流动式光栅三维扫描仪,飞秒微结构光三维扫描仪,散斑光栅三维扫描仪;
所述单个或多个三维光学扫描装置光栅解构组合形式包含单线条纹或多线条纹光,单线激光或多线激光,单点激光或多点阵激光、散斑光栅、多相位移光栅、达曼光栅;
所述单个或多个三维光学扫描装置光栅光源色相包含白光、蓝光、红外光、可见有色光源。
优选地,所述转运机构8包括转运机械臂81、吸盘82,所述转运机械臂81一端连接有吸盘82。
优选地,所述工件传输***1为传输带。
一种工业自动化三维检测方法,包括如下步骤:
(1)多台单目或双目COMS、CCD摄像机获取三维图像信息并传输至数据中转站4处理器;
(2)三维光学扫描软件首先对扫描数据图像信息进行预处理;然后通过特征提取算法对扫描数据图像进行特征提取、进行检测对比分析;
(3)计算其几何特征与三维设计图纸偏差生产检测报告并分类识别后分类放行;同时显示模块对检测进行结果显现,及产线检测工件数量统计。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。
Claims (9)
1.一种工业自动化三维检测***,其特征在于:包括工件传输***、工作平台、单个或多个三维光学扫描装置、数据中转站、电脑终端,所述工件传输***工作途径中段一侧或在封闭空间设有工作平台,所述工作平台空间多角度全方位根据检测需要设有单个或多个三维光学扫描装置,所述单个或多个三维光学扫描装置与所述数据中转站信号连接,所述数据中转站与所述电脑终端信号连接,所述电脑终端安装有三维光学扫描软件及三维检测软件,待检测产品放置在工件传输***上,等待检测产品传输到工作平台静止后,电脑终端控制单个或多个三维光学扫描装置对待检测产品进行同步或分步三维扫描,得到所需检测产品的三维扫描数据,再将该扫描数据传输到数据中转站,再由数据中转站统一将三维扫描数据通过数据线传输到电脑终端,电脑终端通过三维检测软件对数据比对分析后判定所测工件是否合格,分类放行。
2.根据权利要求1所述的工业自动化三维检测***,其特征在于:所述工业自动化三维检测***还包括产品工装夹具,所述产品工装夹具位于所述工件传输***上方,产品工装夹具用于放置夹持待检产品。
3.根据权利要求1所述的工业自动化三维检测***,其特征在于:所述工业自动化三维检测***还包括工件扫描转台,所述工件扫描转台位于所述工作平台上方,工件扫描转台可承载被扫描工件水平与多轴向转动旋转,以便被单个或多个三维光学扫描装置进行扫描。
4.根据权利要求1所述的工业自动化三维检测***,其特征在于:所述工业自动化三维检测***还包括转运机构,所述转运机构位于所述工作平台一侧。
5.根据权利要求1所述的工业自动化三维检测***,其特征在于:所述单个或多个三维光学扫描装置包括可升降调节杆、三维扫描仪、投射光删传感器,所述可升降调节杆顶部设有三维扫描仪,所述三维扫描仪一侧设有投射光删传感器。
6.根据权利要求5所述的工业自动化三维检测***,其特征在于:所述三维扫描仪包含单目或双目COMS、CCD摄像机及投影光栅发生器。
7.根据权利要求4所述的工业自动化三维检测***,其特征在于:所述转运机构包括转运机械臂、吸盘,所述转运机械臂一端连接有吸盘。
8.根据权利要求1所述的工业自动化三维检测***,其特征在于:所述工件传输***为传输带。
9.一种工业自动化三维检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)多台单目或双目COMS、CCD摄像机获取三维图像信息并传输至数据中转站处理器;
(2)三维光学扫描软件首先对扫描数据图像信息进行预处理;然后通过特征提取算法对扫描数据图像进行特征提取、进行检测对比分析;
(3)计算其几何特征与三维设计图纸偏差生产检测报告并分类识别后分类放行;同时显示模块对检测进行结果显现,及产线检测工件数量统计。
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