[发明专利]一种基于陀螺仪的机械手臂热源追踪辅助系统及其方法

摘要

本发明公开了一种基于陀螺仪的机械手臂热源追踪辅助系统及其方法，收集大量图片信息数据，建模机械手臂工作环境图像，在机械手臂臂端加入热源供应装置和陀螺仪，通过精确追踪机械手臂臂端热源，准确的测量出机械手臂臂端位置，并利用高精度陀螺仪测量出的高精度角度信息，结合数论公式，精确计算出机械手臂末端的相对位置，用以单独定位机械手臂末端位置，或辅助其他追踪机械手臂末端位置的算法或装置，对机械手臂末端位置进行误差修正和校准，以保障图像处理系统中显示出来的手臂末端位置的精度。可实时持续动态追踪机械手臂末端位置位置，将其虚拟在对应的图像系统中，定位机械手臂末端位置，辅助和引导操作者或智能算法进行各类精细机械操作。 1

主权项

1.一种基于陀螺仪的机械手臂热源追踪辅助系统，其特征在于，包括

3D建模部分：收集和分析被控物体的扫描图，对收集的被控物体图进行图像增强后，再将图像进行压缩编码，传输到PC端后，解码图像构造被控物体的3D模拟图像，以(x,y,z)三维数据存储，定义横轴为x,纵轴为y,竖轴为z,若(x,y,z)坐标点数据不为零时，即为被控物体某部分的图源数据；

机械手臂臂端捕捉部分：两机械手臂臂端捕捉设备对机械手臂臂端固定的热源进行捕捉，其中一台热源捕捉设备获取(x2,y2),另一台热源捕捉设备获取(y2,z2),其中两组纵轴Y坐标可用来互相校准，再由热源追踪系统计算出机械手臂臂端相对位置数据(x2,y2,z2)，将数据传输至数字图像处理系统部分中；

图像处理系统部分：根据机械手臂臂端捕捉部分提供的坐标确定了机械手臂臂端位置后，同时获取实时的陀螺仪数据，依据陀螺仪获取的三维角度信息，对机械手臂的工作角度方向进行计算，结合机械手臂臂端相对位置(x2,y2,z2)和机械手臂的三维角度信息，即可计算出机械手臂末端的相对位置(x1,y1,z1)，再收集大量图片数据进行整合，将整合后的图片进行图像灰度处理，并在横轴位置、纵轴位置和竖轴位置具体加深标注。

2.如权利要求1所述的一种基于陀螺仪的机械手臂热源追踪辅助系统，其特征在于：所述3D建模部分通过利用不限于CT、磁共振、3D扫描、X射线的技术收集和分析被控物体的扫描图。

3.如权利要求1所述的一种基于陀螺仪的机械手臂热源追踪辅助系统，其特征在于：所述机械手臂臂端捕捉部分安装在工作台右侧200cm和顶部200cm位置。

4.如权利要求1所述的一种基于陀螺仪的机械手臂热源追踪辅助系统，其特征在于：所述机械手臂末端相对位置(x1,y1,z1)在显示系统的图像中标注出来后，图像系统中的显示图片可进行放大缩小。

5.如权利要求1所述的一种基于陀螺仪的机械手臂热源追踪辅助系统，其特征在于：所述两机械手臂臂端捕捉设备均以频率为50Hz对机械手臂臂端固定的热源进行捕捉。

6.一种基于陀螺仪的机械手臂热源追踪辅助方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、收集和分析被控物体的扫描图，对收集的被控物体图进行图像增强后，再将图像进行压缩编码，传输到PC端后，解码图像构造被控物体的3D模拟图像；

步骤2、两机械手臂端捕设备均能以频率为50Hz对机械手臂臂端固定的热源进行捕捉，其中一台热源捕捉设备获取(x2,y2),另一台热源捕捉设备获取(y2,z2)，再由热源追踪系统计算出机械手臂臂端相对位置数据(x2,y2,z2)，将数据传输至数字图像处理部分中；

步骤3、根据机械手臂端捕捉部分提供的坐标确定了机械手臂端位置后，同时获取实时的陀螺仪数据，依据陀螺仪获取的三维角度信息，计算出机械手臂末端的相对位置，然后收集大量图片数据进行整合，将整合后的图片进行图像灰度处理，并在横轴位置、纵轴位置和竖轴位置具体加深标注。