[实用新型]二维传感器与三维传感器融合的机器人视觉测量系统

说明书

本实用新型提供一种二维传感器与三维传感器融合的机器人视觉测量系统，其包括：工业机器人，其具有机械臂；可调间距安装板，其通过延伸支架连接于该机械臂的末端；两个三维传感器，其相对该机械臂对称地且角度和位置可调节地安装于该可调间距安装板上用于待测物体的三维形貌的测量；二维传感器，其角度和位置可调节地安装于该可调间距安装板上用于对待测物体的外观进行图像采集。本实用新型实现了二维与三维传感器融合的机器人视觉测量，可以同时采集待测物体的二维图像信息与三维点云信息，有效扩展了机器人视觉测量的适用范围。

技术领域

本实用新型属于视觉检测领域，具体涉及一种二维传感器与三维传感器融合的机器人视觉测量系统。

背景技术

随着制造工业的迅速发展，大型复杂曲面零件在工程领域中开始被广泛使用，如大型汽轮机叶片、大型船用螺旋桨、大型飞机壁板、火箭筒体等。这类零件具有尺寸大、价值高、成型过程复杂，在加工完成后需要进行形貌尺寸的检测检测，以保证其加工质量和使用性能。以大型汽轮机铸造叶片尺寸终检过程为例，其需要对叶身的复杂曲面进行测量，将计算获得的特征参数与产品设计值进行比对，对铸造叶片的质量进行评定。但是，这类零件其具有刚性弱、大弯扭、易变形等特点加工过程复杂，因此高效快速的检测是保证其产品质量的重要环节。

传统测量方式有采用人工检测方式，通过人工依靠模板对叶片铸造余量、局部校正量、尺寸误差等进行检测，但是，这种方式涉及复杂的二次装夹、多品种模板定制设计、人工手动操作等，效率低下，无法满足铸造涡轮叶片的快速测量和型面精度控制需求。目前主要的数字化测量手段是采用坐标测量机对叶片某些特定高度的截面逐点测量，但该种手段的检测效率低，不能够快速得到叶片特征参数，大大降低了生产效率。

现如今，针对叶片形貌的非接触式三维检测已逐渐成为主流检测手段，其中，双目结构光三维形貌测量是使用最为广泛的一种测量方式，其通过投影仪将带有编码信息的结构光栅投射在物体表面，根据双目立体视觉的原理，对采集的图片进行解码和三维重建，该种检测手段具有较高的测量精度和测量效率。

而工业机器人由于其高柔性和易于自动化的优点，已经被广泛用于汽车制造、电子装配等自动化程度较高的行业。在工业机器人末端搭载传感器，利用其作为运动平台，搭载二维或者三维传感器到达指定位置进行测量，同时，基于工业机器人构建的测量系统，可以根据被测物体的设计模型，结合二维或者三维传感器的测量原理，规划较优的测量路径。这种方式具有成本较低、自动化程度高、测量效率高等优势，可以适应大多数工业场景。

然而，目前基于工业机器人构建的三维测量系统多采用单一三维传感器，其只能重构待测物体表面的三维形貌点云数据，由于点云数据是基于图像数据经过匹配生成的离散数据，其难以反映待测物体表面的缺陷。

实用新型内容

为克服现有技术的以上缺陷，本实用新型提供一种二维传感器与三维传感器融合的机器人视觉测量系统，旨在通过在工业机器人末端同时安装二维传感器与三维传感器，以便通过对空间中的标准靶标进行测量，对二维传感器和三维传感器分别与机器人的末端坐标系的关系进行标定，同时对机器人关节参数误差进行辨识和补偿，构建二维传感器与三维传感器融合的机器人视觉测量系统，从而可以同时采集被测物体的二维图像数据和三维点云数据，实现二维图像数据和三维点云数据的融合。

为实现上述目的，本实用新型提供一种二维传感器与三维传感器融合的机器人视觉测量系统，其包括：

工业机器人，其具有机械臂；

可调间距安装板，其通过延伸支架连接于该机械臂的末端；

两个三维传感器，其相对该机械臂对称地且角度和位置可调节地安装于该可调间距安装板上用于待测物体的三维形貌的测量；

二维传感器，其角度和位置可调节地安装于该可调间距安装板上用于对待测物体的外观进行图像采集。