[发明专利]非接触式曲面法线测量装置、系统和方法及电子设备

说明书

本发明提供了非接触式曲面法线测量装置、系统和方法及电子设备，包括：机械固定的摄像头、反射模块和激光器；其中，激光器用于向反射模块发出激光线；反射模块用于将接收到的激光线进行反射处理，生成二次激光线，并将二次激光线传输至与机械臂末端的主轴对应的待测曲面；以及，接收待测曲面对二次激光线反射后生成的三次激光线，对三次激光线进行反射处理，并将反射后的三次激光线传输至摄像头；摄像头用于采集视野范围内反射后的三次激光线，得到激光图像，并将激光图像发送至图像处理器，以对待测曲面的法线进行测量，从而实现非接触式测量曲面的法线，不会损伤待测物体表面，且，可测量曲率范围较大，测量精度较高。

技术领域

本发明涉及航空制孔技术领域，尤其是涉及非接触式曲面法线测量装置、系统和方法及电子设备。

背景技术

在航空领域，制孔环节尤为重要，飞机机身铆接时，需要先制孔，再铆接。在采用机器人制孔过程中，孔的垂直度主要取决于机器人末端主轴轴线和制孔点法线的重合程度，由于蒙皮多是曲面的，因此，在机器人制孔前，需调整机器人末端主轴轴线与制孔点的法线相重合，对机器人末端主轴进行调整，由于机器人的绝对定位精度有限，因此机器人末端根据数模对主轴轴线调整后仍和曲面法线有较小夹角(通常3°以内)，需利用其他方法对机器人末端主轴二次调姿，使其与曲面法线最大程度地相重合。

因此，在机器人末端主轴二次调姿之前，需要测量曲面法线与机器人末端主轴轴线的夹角。现有的曲面法线测量方法，不适用于机器人在线测量，且，不能实时测量，造成曲面的法线测量精度较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供非接触式曲面法线测量装置、系统和方法及电子设备，以缓解现有的曲面法线测量方法不适用于机器人在线测量和实时测量，从而造成曲面的法线测量精度较低的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种非接触式曲面法线测量装置，所述装置设置在机器人的机械臂末端，所述装置包括：摄像头、反射模块和激光器；

所述摄像头、所述反射模块和所述激光器机械固定；其中，所述摄像头和所述反射模块依次排列，且，所述摄像头的轴线与所述激光器的轴线相垂直，所述激光器的轴线还与机械臂末端的主轴的轴线相平行，所述反射模块设置在与所述激光器和所述机械臂末端的主轴对应的位置；

所述激光器，用于向所述反射模块发出激光线；

所述反射模块，用于将接收到的所述激光线进行反射处理，生成二次激光线，并将所述二次激光线传输至与所述机械臂末端的主轴对应的待测曲面；以及，接收所述待测曲面对所述二次激光线反射后生成的三次激光线，对所述三次激光线进行反射处理，并将反射后的所述三次激光线传输至所述摄像头；

所述摄像头，用于采集视野范围内反射后的所述三次激光线，得到激光图像，并将所述激光图像发送至图像处理器，以对所述待测曲面的法线进行测量。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述反射模块包括半透半反镜和反射镜；

所述摄像头、所述半透半反镜和所述反射镜依次排列，且，所述半透半反镜的法线与所述摄像头的轴线成预设角度，所述反射镜的法线与所述摄像头的轴线成预设角度；

所述半透半反镜，用于将所述激光器发出的所述激光线反射传输至所述反射镜，以使所述反射镜再次对所述激光线进行反射得到所述二次激光线，并将所述二次激光线反射至所述待测曲面；以及，接收所述待测曲面对所述二次激光线反射后生成的所述三次激光线，对所述三次激光线进行反射处理后，通过所述半透半反镜将反射后的所述三次激光线传输至所述摄像头。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述预设角度为45°。