[发明专利]一种大幅面工件三维数据提取方法及系统

说明书

本发明公开了一种大幅面工件三维数据提取方法及系统，所述方法包括：工件与扫描系统发生相对运动，使扫描系统发射出的激光线覆盖扫描工件幅面；获取工件幅面激光线上的三维数据；根据工件与扫描系统相对运动的速度和扫描系统图像采集的频率，计算相邻激光线的距离；根据计算所得的距离拼接所有激光线上的三维数据，得到工件幅面三维数据。所述系统包括扫描系统、机器人、高速脉冲模块、PLC控制器和上位机。本发明能够结合相机数据采集的速度和机器人运动的速度，实现激光线上三维数据的精准拼接，能够适应不同场合、不同类型工件的精度提取要求。

技术领域

本发明涉及视觉测量领域，具体涉及一种大幅面工件三维数据提取方法及系统。

背景技术

在机械加工领域，长度和宽度超过500mm的工件被称为大幅面工件。对工件表面三维数据的提取广泛应用于尺寸测量、逆向工程、表面处理等制造工艺中，工件表面三维数据的快速、高精度提取对于推动制造工业的发展起着至关重要作用。

传统大幅面工件的幅面三维数据通过手持式三维扫描仪获取，但是，大幅面工件具有幅面大、重量大、形状变化大、固定成本高等特点，因此对于大幅面工件表面三维数据的提取难度较大。单目线结构光系统是一种新兴的快速提取工件三维数据的方法，但在测量时存在着扫描操作不便的问题。例如专利申请号为202020433209.8的中国实用新型专利公开了一种基于线结构光的三维扫描成像装置，通过转动放置待扫描物体的转台获取不同的待扫描物体轮廓线，而对于大幅面工件而言，类似的转动操作不便。采用机器人控制扫描系统转动可以克服上述问题，但是，通过机器人和结构光传感器进行自动采集，则存在以下问题：

1)相机单次图像采集只能获取一条激光线上的三维数据，多次采集的三维数据难以精确拼接。

2)机器人上下运动采集会导致工件三维数据的竖直方向Z轴上的数据相同，造成激光线的堆积。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种大幅面工件三维数据提取方法及系统，实现了激光线上三维数据的精准拼接，能够适应不同场合、不同类型工件的精度提取要求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种大幅面工件三维数据提取方法，包括：

步骤S1：工件与扫描系统发生相对运动，使扫描系统发射出的激光线覆盖扫描工件幅面；

步骤S2：获取工件幅面激光线上的三维数据；

步骤S3：根据工件与扫描系统相对运动的速度和扫描系统图像采集的频率，计算相邻激光线的距离；

步骤S4：根据计算所得的距离拼接所有激光线上的三维数据，得到工件幅面三维数据。

进一步地，所述工件固定放置，所述扫描系统固定于六轴机器人上，通过六轴机器人机械手的运动实现工件与扫描系统的相对运动。

进一步地，所述相邻激光线的距离计算方法为：

length＝1/f*v

其中，length为相邻激光线的距离，f为扫描系统图像采集频率，v为工件与扫描系统的相对运动速度。

进一步地，所述获取工件幅面激光线上的三维数据通过单目线激光原理获取。

进一步地，所述获取工件幅面激光线上的三维数据，包括：

对扫描系统相机进行标定；

对扫描系统结构光传感器进行标定并获取光平面方程；

获取工件幅面激光线上的图像坐标数据；

根据标定的相机参数和光平面方程，将扫描系统获取的图像坐标转换为摄像机坐标系下的三维坐标。