一种新型激光扫描投影方法技术

本发明专利技术公开了一种新型激光扫描投影方法，首先进行双轴扫描振镜坐标系与被投影目标物体坐标系间坐标转换关系的自动解算和标定，依据推导出的坐标系转换关系，计算各背向反射合作目标圆心相对于双轴扫描振镜坐标系的转角，双轴扫描振镜模块自动控制光束完成各背向反射合作目标的光学扫描，根据被投影目标物体位置和姿态信息，重新解算坐标转换关系，实现对投影图形的位置偏差的实时校正能够实现对被投影目标物体位置和姿态的实时自动检测，最后上位机控制器读取待投影零部件的CAD数学模型并通过数据采集处理及控制模块驱动双轴扫描振镜模块循环转动，在被投影目标物体上形成待装配零件的轮廓线框图形。

【技术实现步骤摘要】
一种新型激光扫描投影方法
本专利技术属于先进光电测试仪器领域，尤其涉及一种新型激光扫描投影方法，具体应用于先进制造装配领域中的智能辅助装配定位等。
技术介绍
激光扫描投影仪主要应用于先进智能制造装配领域，该仪器可依据待加工或待装配零部件的三维CAD数模驱动双轴扫描振镜进行高精度偏转，使激光器出射的光线被快速转折，从而在三维空间中的目标投影位置处显示出由激光光线快速循环扫描形成的零部件外形轮廓线框。该激光轮廓线框明亮、清晰可见，并能够准确地显示在零部件待安装或加工的空间三维位置上。利用激光三维扫描投影仪器的这一特性，能够解决技术操作人员在制造装配现场难于找出精准参考位置的重要难题，使原本仅标记于CAD数模图纸上的相关制造装配信息更直观、准确、实用地呈现于制造装配现场的目标操作位置，有效地将CAD数模与制造、装配工艺衔接起来，从而实现智能化的辅助加工和装配指导。在进行投影操作前，需要建立投影仪器与被投影目标物体间准确的坐标转换关系，才能将CAD数模中任意点或任意坐标值转换为双轴振镜的转角值，进而控制双轴振镜完成对应角度的偏转，最后在被投影目本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型激光扫描投影方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一、双轴扫描振镜坐标系与被投影目标物体坐标系间坐标转换关系的自动解算和标定：/nS11.在被投影目标物体(11)上设置多个背向反射合作目标(10)；/nS12.视觉测量模块(5)对被投影目标物体(11)上设置的背向反射合作目标(10)进行图像获取；/nS13.定义被投影目标物体(11)的坐标系为被投影目标物体坐标系O-X

【技术特征摘要】
1.一种新型激光扫描投影方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、双轴扫描振镜坐标系与被投影目标物体坐标系间坐标转换关系的自动解算和标定：
S11.在被投影目标物体(11)上设置多个背向反射合作目标(10)；
S12.视觉测量模块(5)对被投影目标物体(11)上设置的背向反射合作目标(10)进行图像获取；
S13.定义被投影目标物体(11)的坐标系为被投影目标物体坐标系O-XOYOZO；定义视觉测量模块(5)的坐标系为相机坐标系C-XCYCZC；解算得出相机坐标系C-XCYCZC与被投影目标物体坐标系O-XOYOZO间的坐标转换；
S14.定义双轴扫描振镜模块(4)的坐标系为双轴扫描振镜坐标系P-XPYPZP；视觉测量模块(5)设置于双轴扫描振镜模块(4)一侧并使双轴扫描振镜坐标系P-XPYPZP与相机坐标系C-XCYCZC的某一轴共线或某两轴共面；
S15.建立双轴扫描振镜坐标系P-XPYPZP与相机坐标系C-XCYCZC的数学模型，并确定两坐标系的转换关系；
S16.依据双轴扫描振镜坐标系P-XPYPZP与相机坐标系C-XCYCZC的坐标系转换关系，推导得出双轴扫描振镜坐标系P-XPYPZP与被投影目标物体坐标系O-XOYOZO间的坐标转换关系；
步骤二、对被投影目标物体上设置的多个背向反射合作目标进行实时自动光学扫描：依据步骤一推导出的坐标系转换关系，计算各背向反射合作目标圆心相对于双轴扫描振镜坐标系的转角；双轴扫描振镜模块(4)自动控制光束完成各背向反射合作目标的光学扫描，并将各背向反射合作目标(10)反射的激光光强信息送入光强反馈探测模块(6)；
步骤三、根据步骤二获取的各圆心位置坐标与对应的转角关系，重新解算双轴扫描振镜坐标系与被投影目标物体坐标系间新的、实时的、精准坐标转换关系，实现对被投影目标物体位置和姿态变动信息的实时、自动监测；
步骤四、上位机控制器读取待投影零部件的CAD数学模型并通过数据采集处理及控制模块(7)驱动双轴扫描振镜模块(4)循环转动，在被投影目标物体上形成待装配零件的轮廓线框图形，实现由被投影目标物体发生不可避免的位置和姿态变动导致投影图形位置偏差的实时、自动校正。


2.如权利要求1所述的一种新型激光扫描投影方法，其特征在于，所述步骤S13中解算得出的相机坐标系C-XCYCZC与被投影目标物体坐标系O-XOYOZO间的坐标转换关系为：



其中，(x1,y1,z1)为相机坐标系C-XCYCZC下各背向反射合作目标(10)的三维坐标值，(X1,Y1,Z1)为被投影目标物体坐标系O-XOYOZO下背向反射合作目标(10)的三维坐标值，R1和T1分别为相机坐标系C-XCYCZC到被投影目标物体坐标系O-XOYOZO的旋转矩阵和平移矩阵。


3.如权利要求1所述的一种新型激光扫描投影方法，其特征在于，所述步骤S15中得到的双轴扫描振镜坐标系P-XPYPZP与相机坐标系C-XCYCZC的转换关系为：



其中，(x1,y1,z1)为相机坐标系C-XCYCZ...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯茂盛，刘涛，陈雨情，李丽娟，林雪竹，刘智超，郭丽丽，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22