[发明专利]一种轮廓点云坐标采集方法

说明书

本发明一种轮廓点云坐标采集方法。该方法在一个绳驱动的平台上固定一个轮廓点采集装置，该平台表面贴标记点，该标记点由视觉跟踪装置进行跟踪，并可实时记录标记点对应平台的位姿信息。轮廓点采集装置采集的工件轮廓点云坐标信息通过跟踪装置的位姿关系，可换算至视觉跟踪装置的坐标信息。绳驱动装置将按设定路径，驱动轮廓点采集装置采集工件的所有轮廓，并将所有轮廓坐标值反馈至视觉跟踪装置，则完成了工件轮廓的全部点云采集。通过本发明方法，可减少驱动装置尺寸，适用于大型、复杂构件的点云采集，提高检测响应速度，提升点云采集系统柔性，降低成本。

技术领域

本发明涉及的是一种点云采集方法，特别是一种用于工件表面轮廓坐标数据采集方法，属于检测工程领域。

背景技术

激光位移传感器以其小尺寸、高频率，高精度，环境适应性强等优点，作为高精度测量在各行业应用十分广泛。绳驱动有工作空间大、运动速度快、承载能力强、柔顺性好等特点。对于大尺寸复杂异型构件检测的轮廓数据采集，手持式检测设备虽柔性强，但效率低，劳动强度大；采用龙门等其他定制化检测设备成本高，周期长。专利号201610865363.0公开的结合工业机器人与线性导轨的线激光扫描测量系统及方法有效地结合了机器人高柔性、适应性广与线激光器高精度、小尺寸的特点，解决了复杂构件内外点云采集的关键问题。适用于中小尺寸工件的点云数据采集，但无法满足大尺寸工件尺寸检测。

鉴于以上，有必要研究一种方法，集成绳驱动高柔性，大工作空间、高速的特点，大幅提高工件轮廓点云数据采集效率，降低系统研制成本。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服大尺寸构件，尤其是复杂异型构件检测效率低、设备研制成本高等问题，提供一种轮廓点云坐标采集方法，提高轮廓点云坐标数据采集效率、降低系统研制成本。

本发明的技术方案如下：一种轮廓点云坐标采集方法，涉及的装置包括轮廓点采集装置、绳驱动装置、控制系统、视觉跟踪装置和计算机；轮廓点采集装置被加装在绳驱动装置上，用于采集工件部分表面轮廓点云三维坐标数据，并由绳驱动装置进行驱动；控制系统控制绳驱动装置的运动轨迹；轮廓点采集装置位姿由视觉跟踪装置进行跟踪，并将位姿信息反馈至计算机，计算机记录所有路径对应位置的轮廓信息，得到工件轮廓点云三维坐标数据；具体采集步骤如下：

1)视觉跟踪装置固定于地面，跟踪并高频采集轮廓点采集装置表面的标记点坐标信息，求得轮廓点采集装置相比视觉跟踪装置的位姿关系R₁、T₁，其中R₁为旋转矩阵，T₁为平移向量；

2)根据轮廓点采集装置采集的在其本身坐标系下的点云坐标值P₀＝{p₀₁，p₀₂，p₀₃...p_0m,p_0i∈R³}，通过标定以及视觉跟踪装置求得的位姿变换关系P'_0＝R₁*P₀+T₁，计算得到工件轮廓在视觉跟踪装置坐标系下的坐标值P'₀＝{p'₀₁，p'₀₂，p'₀₃...p'_0m,p'_0i∈R³}；

3)轮廓点采集装置由控制系统按设定轨迹控制绳驱动装置运行至下一个姿态，求得轮廓点采集装置相比视觉跟踪装置的位姿关系R₂、T₂；