[实用新型]一种三维点云的实时采集装置

说明书

技术领域

本实用新型应涉及三维点云的获取装置，尤其涉及一种三维点云的实时采集装置。

背景技术

当今，三维点云的获取设备主要有三维激光扫描仪，二维线激光位移传感器加辅助运动，上述两种方法能够获取点数巨大的密集点云。另外也可以通过三坐标测量仪获取点云，这种方法获取的点云位置精度高，为点数较少的稀疏点云。这些设备价格昂贵，使得点云获取成本较高，随着消费级产品的出现，比如Kinect，使得点云技术得到较快的发展。但是上述方法获取的点云会包含目标物体所处的环境信息，需要对原始点云进行滤波、去噪、分割和配准等处理，才能获取目标物的点云，后期处理复杂。

点云主要运用于逆向工程，进行现有物体的三维重构，为其创建数字化信息库；在机器视觉领域，点云可用于目标识别、目标三维检测和地图构建等方向，为机器人提供视觉信息，辅助其决策和路径规划。

机器人技术已广泛运用于焊接、喷涂等领域，但是复杂形状的工件打磨主要还是依靠人工打磨和数控机床加工，前者因为打磨噪声、粉尘大，有损工人健康，且对工人的技术水平要求较高；后者加工精度高，但加工设备价格昂贵，柔性较差限制其广泛应用。

工业机器人具有多自由度，灵活性好，较适合运用于打磨领域。目前，采用机器人离线编程技术，已成功将机器人技术运用于复杂工件打磨，但是离线编程技术要求提前对工具和工件坐标系进行标定，且由于工件的装夹误差和加工不一致性，导致机器人打磨一批工件时，出现精度不一致情况，甚至出现废次品。

实用新型内容

为解决三维点云的获取问题及将点云运用于机器人打磨领域，本实用新型提供了一种基于激光位移传感器的三维点云的实时采集装置及机器人打磨轨迹规划方法。设计不同形状的工件进行实验，规划机器人扫描轨迹，基于总线通信协议和实时操作系统，通过总线通信方式实现机器人和激光位移传感器的实时通信，获取工件三维点云，为将三维点云运用于机器人打磨轨迹规划提供了外在条件。

为实现本实用新型的上述目的，本实用新型提供了一种三维点云的实时采集装置，包括机器人、激光位移传感器、基于实时操作系统的机器人实时控制系统，所述激光位移传感器通过夹具设置在所述机器人的末端，所述机器人为六自由度关节机器人，所述机器人实时控制系统通过实时工业以太网总线连接机器人和激光位移传感器，用于使激光位移传感器的读数和机器人的位姿得到同步，将一维测量扩展为三维测量，从而通过扫描获取工件的三维点云。

进一步地，所述的机器人实时控制系统与机器人和激光位移传感器之间为毫秒级通信。

相比现有技术，本实用新型通过机器人实时控制系统、工业以太网总线使激光位移传感器的读数和机器人的位姿得到同步，将一维测量扩展为三维测量，从而通过扫描获取工件的三维点云。稳定可靠、精度高、具有实时性和柔性特点，且结构简单成本低，能够满足不同工件的加工。

附图说明

图1是本实用新型的点云实时采集装置示意图；

图2是标定装置示意图。

图中：1-机器人，2-激光位移传感器；3-机器人实时控制系统；4-工件；5-标定顶尖。

具体实施方式

为进一步理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明，但是需要说明的是，本实用新型要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

实施例

如图1所示，一种三维点云的实时采集装置，包括机器人1、激光位移传感器2、基于实时操作系统的机器人实时控制系统3，所述激光位移传感器2通过夹具设置在所述机器人1的末端，所述机器人1为六自由度关节机器人，所述机器人实时控制系统3通过实时工业以太网总线连接机器人1和激光位移传感器2，用于使激光位移传感器2的读数和机器人1的位姿得到同步，将一维测量扩展为三维测量，从而通过扫描获取工件4的三维点云；以及，基于采集的三维点云信息进行机器人打磨轨迹规划。

所述的机器人实时控制系统与机器人1和激光位移传感器2之间为毫秒级通信。

激光扫描时，以示教再现的方式控制六轴垂直机器人运动，带着激光位移传感器2扫描工件4，基于本实用新型装置实时的采集工件4上的点，最终得到基于机器人基坐标系的工件三维点云。点云实时采集装置如图1所示。