一種結(jié)合機器人的三維掃描系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種結(jié)合機器人的三維掃描系統(tǒng)，包括三維掃描模組、機器人模組和控制器模組，所述三維掃描模組掛載于機器人模組端部，所述機器人模組與控制器模組通過機械臂連接組件連接。本實用新型提供了一種新型三維掃描系統(tǒng)，該系統(tǒng)工作時無需在待掃描物體表面粘貼標(biāo)志點，不會造成數(shù)據(jù)的破壞和紋理的缺失，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、高效率、高精度、高分辨率的特點。
【專利說明】
一種結(jié)合機器人的三維掃描系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于測繪技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種結(jié)合機器人的三維掃描系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]三維掃描系統(tǒng)用來偵測并分析現(xiàn)實世界中物體或環(huán)境的形狀(幾何構(gòu)造)與外觀數(shù)據(jù)(如顏色、表面反照率等性質(zhì))，搜集到的數(shù)據(jù)常被用來進行三維重建計算，在虛擬世界中創(chuàng)建實際物體的數(shù)字模型，這些模型具有相當(dāng)廣泛的用途，舉凡工業(yè)設(shè)計、瑕疵檢測、逆向工程、機器人導(dǎo)引、地貌測量、醫(yī)學(xué)信息、生物信息、刑事鑒定、數(shù)字文物典藏、電影制片、游戲創(chuàng)作素材等等都可見其應(yīng)用。
[0003]一個三維掃描系統(tǒng)在采集數(shù)據(jù)的過程中分為以下步驟:
[0004](I)單片三維點云數(shù)據(jù)的獲取；
[0005](2)獲取兩片不同角度三維點云數(shù)據(jù)的拼接；
[0006](3)重復(fù)以上過程實現(xiàn)多片三維點云數(shù)據(jù)的拼接。
[0007]傳統(tǒng)的三維掃描系統(tǒng)在兩片(多片)三維數(shù)據(jù)獲取和拼接中主要通過兩種技術(shù)路線:
[0008]第一種是在待掃描物體表面粘貼標(biāo)志點，獲取兩片不同角度以標(biāo)志點的坐標(biāo)為基準(zhǔn)的三維點云數(shù)據(jù)，再做兩片三維點云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化以實現(xiàn)數(shù)據(jù)拼接，在這個過程中因為需要在物體表面粘貼標(biāo)志點，會對物體表面粘貼標(biāo)志點部分的數(shù)據(jù)造成破壞和紋理的缺失；
[0009]第二種是在待掃描物體下面加設(shè)一個電動的轉(zhuǎn)臺和運動控制模組，先在一個角度拍攝一片三維點云數(shù)據(jù)，然后用上位機控制轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動一定角度，將轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動量和角度信息回傳給上位機，然后拍攝第二幅三維點云數(shù)據(jù)，最后在數(shù)據(jù)處理的時候，算法通過轉(zhuǎn)臺回傳回來的角度信息做兩片三維點云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)兩片(多片)三維點云數(shù)據(jù)的拼接，這種方式雖然不需要在物體表面粘貼標(biāo)志點，但是對轉(zhuǎn)臺和運動控制的精度要求極高，轉(zhuǎn)臺設(shè)備成本高，而且要求三維掃描模組部分和轉(zhuǎn)臺之間的相對位置固定，掃描模組不能任意移動，不然無法轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系，多片點云數(shù)據(jù)無法拼接，會造成掃描過程中，視野和角度受限的情況。
【實用新型內(nèi)容】
[0010]針對現(xiàn)有技術(shù)不足，本實用新型提供了一種結(jié)合機器人的三維掃描系統(tǒng)，該系統(tǒng)工作前對控制器模組、機器人模組和三維掃描模組進行適配與標(biāo)定，使得控制器模組的運動坐標(biāo)系、機器人模組的運動坐標(biāo)系與三維掃描模組坐標(biāo)系之間歸一化，可以自由轉(zhuǎn)換，該系統(tǒng)工作時，因為已知三維掃描模組的運動軌跡，所以無需在待掃描物體表面粘貼標(biāo)志點即可精確獲取待掃描物體表面的三維數(shù)據(jù)，將多片三維數(shù)據(jù)高精度的拼合，就能得到完整的物體表面三維數(shù)據(jù)，不會造成數(shù)據(jù)的破壞和紋理的缺失;該系統(tǒng)既可以單純的按預(yù)先設(shè)定軌跡全自動掃描物體，以獲取三維掃描數(shù)據(jù)，也可以將獲取的三維掃描數(shù)據(jù)用于機器視覺檢測(和模版數(shù)據(jù)進行比對)并指導(dǎo)應(yīng)用裝置工作，比如對物體進行搬運、打磨、分揀等；該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、高效率、高精度、高分辨率的特點。
[0011 ]為實現(xiàn)實用新型目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[O 012 ] —種結(jié)合機器人的三維掃描系統(tǒng)，包括三維掃描模組、機器人模組和控制器模組，所述三維掃描模組掛載于機器人模組端部，所述機器人模組與控制器模組通過機械臂連接組件連接，機械臂連接組件是承重關(guān)節(jié)，可以定向轉(zhuǎn)動。
[0013]優(yōu)選為，所述三維掃描模組為激光三維模組、結(jié)構(gòu)光三維模組或者雙目被動視覺三維模組。
[0014]優(yōu)選為，所述機器人模組包括承重機械臂、伸縮機械臂和應(yīng)用裝置，所述承重機械臂通過變相球頭機械臂組件與所述伸縮機械臂連接，所述應(yīng)用裝置與所述伸縮機械臂連接，伸縮機械臂內(nèi)設(shè)滑動導(dǎo)軌，變相球頭機械臂組件是承重關(guān)節(jié)，可以定向轉(zhuǎn)動。
[0015]優(yōu)選為，所述控制器模組包括基臺，所述基臺上部設(shè)有轉(zhuǎn)臺，所述轉(zhuǎn)臺和所述基臺轉(zhuǎn)動連接，基臺起到固定支撐的作用，轉(zhuǎn)臺內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)臺軸，可自由轉(zhuǎn)動。
[0016]優(yōu)選為，所述應(yīng)用裝置為打磨刀頭、搬運機械手或者分揀機械手。
[0017]本實用新型的有益效果是:
[0018]1、本實用新型提供了一種結(jié)合機器人的三維掃描系統(tǒng)，該系統(tǒng)工作前對控制器模組、機器人模組和三維掃描模組進行適配與標(biāo)定，使得控制器模組的運動坐標(biāo)系、機器人模組的運動坐標(biāo)系與三維掃描模組坐標(biāo)系之間歸一化，可以自由轉(zhuǎn)換，該系統(tǒng)工作時，因為已知三維掃描模組的運動軌跡，所以無需在待掃描物體表面粘貼標(biāo)志點即可精確獲取待掃描物體表面的三維數(shù)據(jù)，將多片三維數(shù)據(jù)高精度的拼合，就能得到完整的物體表面三維數(shù)據(jù)，不會造成數(shù)據(jù)的破壞和紋理的缺失；
[0019]2、本實用新型提供了一種結(jié)合機器人的三維掃描系統(tǒng)，該系統(tǒng)既可以單純的按預(yù)先設(shè)定軌跡全自動掃描物體，以獲取三維掃描數(shù)據(jù)，也可以將獲取的三維掃描數(shù)據(jù)用于機器視覺檢測(和模版數(shù)據(jù)進行比對)并指導(dǎo)應(yīng)用裝置工作，比如對物體進行搬運、打磨、分揀等;
[0020]3、本實用新型提供了一種結(jié)合機器人的三維掃描系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、高效率、高精度、高分辨率的特點。
【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0022]圖中:1、三維掃描模組;2、機器人模組;3、控制器模組;4、機械臂連接組件;5、承重機械臂;6、伸縮機械臂;7、應(yīng)用裝置;8、變相球頭機械臂組件;9、基臺；1、轉(zhuǎn)臺。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖通過【具體實施方式】對本實用新型作進一步的說明。
[0024]如圖1所不，一種結(jié)合機器人的三維掃描系統(tǒng)，包括三維掃描模組1、機器人模組2和控制器模組3，所述三維掃描模組I掛載于機器人模組2端部，所述機器人模組2與控制器模組3通過機械臂連接組件4連接，機械臂連接組件4是承重關(guān)節(jié)，可以定向轉(zhuǎn)動，所述三維掃描模組I為激光三維模組、結(jié)構(gòu)光三維模組或者雙目被動視覺三維模組，所述機器人模組2包括承重機械臂5、伸縮機械臂6和應(yīng)用裝置7，所述承重機械臂5通過變相球頭機械臂組件8與所述伸縮機械臂6連接，所述應(yīng)用裝置7與所述伸縮機械臂6連接，伸縮機械臂6內(nèi)設(shè)滑動導(dǎo)軌，變相球頭機械臂組件8是承重關(guān)節(jié)，可以定向轉(zhuǎn)動，所述控制器模組3包括基臺9，所述基臺9上部設(shè)有轉(zhuǎn)臺1，所述轉(zhuǎn)臺1和所述基臺9轉(zhuǎn)動連接，基臺9起到固定支撐的作用，轉(zhuǎn)臺10內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)臺軸，可自由轉(zhuǎn)動，所述應(yīng)用裝置7為打磨刀頭、搬運機械手或者分揀機械手。
[0025]以上所述僅為本實用新型的具體實施例，但本實用新型的結(jié)構(gòu)特征并不局限于此，本實用新型可以用于類似的產(chǎn)品上，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本實用新型的專利范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種結(jié)合機器人的三維掃描系統(tǒng)，其特征在于:包括三維掃描模組、機器人模組和控制器模組，所述三維掃描模組掛載于機器人模組端部，所述機器人模組與控制器模組通過機械臂連接組件連接。2.如權(quán)利要求1所述結(jié)合機器人的三維掃描系統(tǒng)，其特征在于:所述三維掃描模組為激光三維模組、結(jié)構(gòu)光三維模組或者雙目被動視覺三維模組。3.如權(quán)利要求1所述結(jié)合機器人的三維掃描系統(tǒng)，其特征在于:所述機器人模組包括承重機械臂、伸縮機械臂和應(yīng)用裝置，所述承重機械臂通過變相球頭機械臂組件與所述伸縮機械臂連接，所述應(yīng)用裝置與所述伸縮機械臂連接。4.如權(quán)利要求1所述結(jié)合機器人的三維掃描系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器模組包括基臺，所述基臺上部設(shè)有轉(zhuǎn)臺，所述轉(zhuǎn)臺和所述基臺轉(zhuǎn)動連接。5.如權(quán)利要求3所述結(jié)合機器人的三維掃描系統(tǒng)，其特征在于:所述應(yīng)用裝置為打磨刀頭、搬運機械手或者分揀機械手。
【文檔編號】G01C11/00GK205664790SQ201620549835
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】茹方軍, 李冠楠, 馬威武, 魏愛權(quán)
【申請人】杭州非白三維科技有限公司