[发明专利]间隙磁吸式曲面形貌检测机器人及曲面形貌测量方法

摘要

间隙磁吸式曲面形貌检测机器人及曲面形貌测量方法，属于移动机器人和计算机视觉测量技术领域，包括两个驱动轮、万向轮、三个电机、一字线激光器、电机驱动电路、控制器、摄像机、角度传感器和永磁体等。该装置利用间隙永磁吸附原理和磁块集中对称布置在轮子周围的曲面自适应方案实现了机器人吸附在不同曲率的导磁性曲面上且运动灵活；将旋转到不同角度的多束一字线激光投射到待测表面，利用摄像机拍摄具有激光条纹的待测表面序列图像，结合激光测距仪所测距离，检测出表面三维形貌；通过无线视频传输模块将视频传输到上位机显示。该装置结构紧凑，运动灵活，适应曲率范围大，特别适用于狭窄空间内导磁性变曲率曲面工件的全位置三维形貌检测。

主权项

一种间隙磁吸式曲面形貌检测机器人，其特征在于：包括轮式移动平台、检测部件、控制系统三大部件，所述的移动平台包括底架(1)、万向轮(2)、第一电机(3)、第二电机(4)、第一转轴(51)、第二转轴(61)、第一驱动轮(5)、第二驱动轮(6)和永磁体(15)；所述的检测部件包括检测支架(7)、扫描架(8)、扫描旋转轴(9)、一字线激光器(10)、第三电机(11)、摄像机(13)、图像采集模块和角度传感器(14)；所述的控制系统包括电机驱动电路和控制器(12)；所述的万向轮固接在底架下；所述的第一电机和第二电机分别与底架固接；所述的第一转轴套设在底架中，所述的第一电机的输出轴与第一转轴相连并驱动后者转动；所述的第二转轴套设在底架中，所述的第二电机的输出轴与第二转轴相连并驱动后者转动；所述的第一驱动轮和第二驱动轮分别套固在第一转轴和第二转轴上，所述的第一转轴的中心线与第二转轴的中心线共线，所述的第一驱动轮、第二驱动轮和万向轮的中心连线呈等腰三角形，万向轮中心位于两个驱动轮中心连线的垂直平分线上；所述的检测支架与底架固接，所述的扫描架与检测支架固接；所述的扫描旋转轴套设在扫描架中，所述的扫描旋转轴的中心线与两个驱动轮的中心连线平行；所述的摄像机与检测支架固接；将同时相切于第一驱动轮的外边缘下方圆弧、第二驱动轮的外边缘下方圆弧和万向轮的外边缘下方圆弧的平面定义为S平面，则摄像机的光轴与S平面的夹角为‑60°～+120°之间；所述的一字线激光器固接在扫描旋转轴上，所述的一字线激光器发射的激光平面与摄像机的光轴形成的夹角在15°～90°之间，所述的一字线激光器投射到待测工件表面的激光条纹在摄像机的视场范围内；所述的角度传感器安装在扫描架上检测扫描旋转轴的角度位置；所述的第三电机与扫描架固接，第三电机的输出轴与扫描旋转轴相连并驱动后者转动；所述的控制器采用带有相关接口电路的计算机、单片机、DSP或微控制器；所述的控制器与底架固接，所述的第一电机、第二电机、第三电机均通过电机驱动电路与控制器的信号输出端相连，所述的角度传感器与控制器的信号输入端相连；所述摄像机通过图像采集模块与控制器的信号输入端相连；所述的控制器可存储摄像机采集的图像并做图像处理和实时计算，所述的控制器可以通过电机驱动电路控制第一电机、第二电机实现机器人的运动，所述的控制器可以通过电机驱动电路控制第三电机实现扫描旋转轴的旋转运动；所述的永磁体与底架固接，所述的永磁体与待检测的导磁壁面之间存在一定气隙。