[发明专利]一种随形轮廓扫描表面形貌的方法及装置

权利要求书

1.一种随形轮廓扫描表面形貌的装置，其特征在于，包括：机械臂、三维扫描设备和计算机；

所述机械臂与所述三维扫描设备连接，且由所述机械臂控制所述三维扫描设备移动的位置方向和移动速度；

所述机械臂由所述计算机控制扫描路径，带动三维扫描设备在空间运动，使三维扫描设备完整扫描到工件表面的所有三维点云数据。

2.根据权利要求1所述的随形轮廓扫描表面形貌的装置，其特征在于，所述计算机包括：工件CAD数据分析系统和路径自动生成系统；

所述工件CAD数据分析系统通过导入工件的CAD数据，并对导入的工件CAD数据进行数据分析，提取工件的轮廓数据，生成均匀分布的坐标点阵；

所述路径自动生成系统通过对工件CAD数据分析系统生成的均匀分布的坐标点阵结合三维扫描设备的景深和焦距参数生成覆盖点阵所有点的最佳扫描路径；

所述最佳扫描路径是使三维扫描设备通过最短的路径得到最完整的三维点云数据，且当前最佳扫描路径经过的点能使被扫描工件处于三维扫描设备的最佳扫描距离范围内。

3.根据权利要求1所述的随形轮廓扫描表面形貌的装置，其特征在于，所述三维扫描设备包括：基于激光扫描三维点云数据的三维扫描设备；基于激光扫描三维点云数据的三维扫描设备是基于光学跟踪测量技术，实现跟踪式三维扫描。

4.一种随形轮廓扫描表面形貌的方法，其特征在于，运用权利要求1-3任一权利要求所述的随形轮廓扫描表面形貌的装置执行如下步骤：

步骤M1：将工件原始CAD数据导入计算机；

步骤M2：计算机对导入的工件原始CAD数据进行数据分析得到完整覆盖工件外部轮廓表面的轮廓信息；

步骤M3：根据完整覆盖工件外部轮廓表面的轮廓信息生成工件表面均匀分布的点阵；

步骤M4：根据工件表面均匀分布的点阵结合三维扫描设备的景深和焦距参数生成覆盖点阵所有点的最佳扫描路径；

步骤M5：机械臂根据最佳扫描路径带动三维扫描设备运动，完成对工件的扫描，得到工件表面的三维点云数据；

所述最佳扫描路径是使三维扫描设备通过最短的路径得到最完整的三维点云数据，且当前最佳扫描路径经过的点能使被扫描工件处于三维扫描设备的最佳扫描距离范围内。

5.根据权利要求4所述的随形轮廓扫描表面形貌的方法，其特征在于，所述步骤M2包括：

步骤M2.1：根据导入的原始工件CAD数据进行数据分析，得到工件外部轮廓、内部结构以及深孔特征；

步骤M2.2：根据工件外部轮廓、内部结构以及深孔特征，得到工件外形轮廓以及工件表面特征的数据信息。

6.根据权利要求4所述的随形轮廓扫描表面形貌的方法，其特征在于，所述步骤M3包括：

步骤M3.1：根据工件外形轮廓以及工件表面特征的数据信息，得到工件表面均匀分布的点阵；

步骤M3.2：将工件表面均匀分布的点阵基于预设坐标系的三维坐标计算点的方向信息，得到点的三维坐标及方向。

7.根据权利要求6所述的随形轮廓扫描表面形貌的方法，其特征在于，所述步骤M4包括：根据点的三维坐标及方向得到当前点的三维扫描设备的角度和位置，生成覆盖所有点的最佳扫描路径。

8.根据权利要求6所述的随形轮廓扫描表面形貌的方法，其特征在于，还包括：基于点的三维坐标及方向，使得每一次扫描时三维扫描设备的激光始终垂直照在工件表面。