一种用于工件涂装的三维扫描系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于工件涂装的三维扫描系统，包括输送线、上位机和执行机构；输送线的进料端设置有箱体，箱体为不透光的密闭箱体、且其上设置有用于发出激光线的激光器和用于拍摄的摄像机；输送线上设置有用于检测工件位置的光电传感器；上位机分别与执行机构、激光器、摄像机、光电传感器电控连接。利用激光器与摄像机的配合可实现大视野的三维扫描，最大可实现宽1500mm、长4500mm的工件扫描，同时可对工件的边、凹槽、凸条和面进行扫描，提高扫描精准度，进而实现工件的精准喷涂，使整个系统既具备传统的工件涂装行业工件的定位功能，同时又解决了机械定位和光幕定位无法对工件形状进行有效扫描的问题，实用性强。实用性强。实用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种用于工件涂装的三维扫描系统


[0001]本技术涉及一种用于工件涂装的三维扫描系统。

技术介绍

[0002]目前对于工件涂装行业的工件定位有两种方式。
[0003]第一种是机械定位法，它的基本原理是将工件通过输送线用机械结构固定工件定位，再通过输送线把工件输送到喷涂工位进行喷涂作业。但是机械定位法是无法对工件的形状进行分析处理，即喷涂工位不能实现工件的精确喷涂作业。
[0004]第二种是通过光幕检测扫描，得到工件的左右边界，然后控制喷涂机器人进行大范围往复喷涂作业。但是，光幕扫描精度低，不能同时对多个工件的边界进行精准扫描，从而影响工件的喷涂成品率，同时光幕扫描只能实现二维扫描，不能实现三维扫描，即无法对工件的沟槽或凸条进行扫描，导致喷涂机器人无法对工件进行精确喷涂作业。
[0005]因此，有必要进一步改进。

技术实现思路

[0006]本技术的目的旨在提供一种用于工件涂装的三维扫描系统，以克服现有技术中的不足之处。
[0007]按此目的设计的一种用于工件涂装的三维扫描系统，包括输送线，其特征在于：还包括上位机和执行机构；所述输送线的进料端设置有箱体，箱体为不透光的密闭箱体、且其上设置有用于发出激光线的激光器和用于拍摄的摄像机；所述输送线上设置有用于检测工件位置的光电传感器；所述上位机分别与执行机构、激光器、摄像机、光电传感器电控连接。
[0008]所述激光器与摄像机之间形成间距，并分别与输送线之间形成高度差。
[0009]所述激光器和摄像机分别设置在箱体的顶部或上部，其中，激光器和摄像机设置的高度一致或不一致。
[0010]所述激光器与摄像机之间形成一定的夹角设置，该夹角为30
‑
60度。
[0011]所述箱体底部敞开、且形成敞开口；所述激光器通过敞开口对输送线上的工件发出激光线；所述摄像机通过敞开口对输送线上的工件进行拍摄。
[0012]所述执行机构至少包括工控机、PLC控制器、上料单元、下料单元、喷涂机器人；所述PLC控制器分别与工控机、上位机、上料单元、下料单元、喷涂机器人电控连接。
[0013]一种扫描成像方法，其特征在于：包括上述用于工件涂装的三维扫描系统；所述上位机内置有视觉软件控制程序，上位机通过视觉软件控制程序设置喷涂工艺参数、且对生产配方进行管理，并可接受激光器和摄像机的图像数据。
[0014]其中，三维扫描系统利用激光器发出激光线、且形成激光三角对工件实现三维扫描，以得到工件的三维点云数据，随后利用摄像机对扫描的工件进行拍摄，以得到工件的深度图，上位机对三维点云数据进行图像处理，并提取深度图特征数据，从而规划喷涂路径，再根据喷涂路径控制喷涂机器人对工件进行精确定位和喷涂作业。
[0015]所述扫描成像方法原理如下：工件通过输送线进入箱体内，激光器投射一条细长的发光直线，该发光直线为激光线、且照射到工件表面，激光线在输送过程中的工件表面被不停地重建，摄像机对投影到工件表面的激光线进行拍摄，并获得工件的不同轮廓图像，上位机根据轮廓图像进行图像处理，以最终实现工件的三维模型，并其将可视化。
[0016]所述扫描成像方法过程如下：
[0017]步骤一、激光器朝输送线投射光平面、且在射出的位置形成激光线，摄像机的光轴与光平面之间形成三角测量角a；
[0018]步骤二、工件通过输送线输送至箱体内、且在输送过程中，光电传感器检测工件进入光平面，随后发送工件到位信号给PLC控制器，PLC控制器接收工件到位信号，并控制摄像机开始拍摄；
[0019]步骤三、激光线与摄像机视点之间形成交叉点，该交叉点取决于工件表面的高度；因此工件在输送过程中，激光线投射到的工件表面在高度上有变化，交叉点的位置跟随发生移动，摄像机开始拍摄到工件表面激光线的成像不是直线，而是工件表面的轮廓；
[0020]步骤四、通过工件相对于激光器和摄像机的移动，摄像机每一次拍摄都可以获得一张工件表面某一位置上的激光线图像，这些激光线图像为工件轮廓图像；
[0021]步骤五、上位机依次将摄像机获取的工件轮廓图像储存为图像中的一行，并得到视差图像；
[0022]步骤六、通过上位机对三维扫描系统的坐标进行标定，使视差图像中的每个点的坐标X
C
、Y
C
、Z
C
以及它的灰度值代表着对应的工件表面上的点在世界坐标中X
W
、Y
W
、Z
W；
[0023]步骤七、上位机根据各个点的坐标X
C
、Y
C
、Z
C
，将其绘制在三维坐标中，即可得到工件的三维模型，并将其可视化，以最终生成工件的三维图像。
[0024]所述步骤二中，三角测量角a为30
‑
60度。
[0025]所述步骤一或步骤二中，PLC控制器控制上料单元对工件进行上料，并放置在输送线上。
[0026]所述步骤七中，上位机将生成的工件三维图像规划成喷涂路径，再根据喷涂路径控制喷涂机器人对工件进行精确定位和喷涂作业，喷涂机器人在工件喷涂完成后发送喷涂完成信号给PLC控制器，PLC控制器接收喷涂完成信号，并控制下料单元对工件进行下料。
[0027]本技术通过上述结构的改良，与现有技术相比，具有以下优点：
[0028]一、可柔性化生产
[0029]1、激光器与摄像机的配合可实现大视野的三维扫描，最大可实现宽 1500mm、长4500mm的工件扫描，使用范围大，升级可能性大；
[0030]2、可对工件的边、凹槽、凸条和面进行扫描，提高扫描精准度；
[0031]3、可实现多品种不同工件的混线生产；
[0032]4、可实现加厚工件不同高度喷涂作业；
[0033]5、可实现较复杂工件的喷涂工艺。
[0034]二、提高喷涂质量和材料使用率
[0035]1、利用三维视觉实现喷涂轨迹的精确生成，提高工件涂膜的均匀性等外观质量；
[0036]2、精准轨迹喷涂能降低喷涂材料的损耗，提高材料利用率；
[0037]3、能有效解决喷涂机器人对边、凹槽、凸条等部分喷涂质量不佳的问题。
[0038]三、易操作和维护
[0039]1、上位机的视觉软件控制程序无需用户编程，大大缩短现场调试时间；
[0040]2、工控机、PLC控制器和上位机可实现模块化设计，大大缩短日常维护时间。
[0041]四、设备利用率高
[0042]1、通过生成喷涂轨迹控制喷涂机器人工作，可实现喷涂机器人的利用率可达90％
‑
95％，远远高于往复式自动喷涂机利用率。
[0043]五、可扩展性
[0044]1、工件的喷涂、上料、下料可采用现场的PLC控制器进行控制，同时 PLC控制器还可以与周边设备以及客户MES等系统联动。
[0045]综合而言，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于工件涂装的三维扫描系统，包括输送线(5)，其特征在于：还包括上位机(8)和执行机构；所述输送线(5)的进料端设置有箱体(9)，箱体(9)为不透光的密闭箱体、且其上设置有用于发出激光线的激光器(3)和用于拍摄的摄像机(1)；所述输送线(5)上设置有用于检测工件位置的光电传感器(6)；所述上位机(8)分别与执行机构、激光器(3)、摄像机(1)、光电传感器(6)电控连接。2.根据权利要求1所述用于工件涂装的三维扫描系统，其特征在于：所述激光器(3)与摄像机(1)之间形成间距，并分别与输送线(5)之间形成高度差。3.根据权利要求2所述用于工件涂装的三维扫描系统，其特征在于：所述激光器(3)和摄像机(1)分别设置在箱体(9)的顶部或上部，其中，激光器(3)和摄像...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡松，谢君，龙文刚，李铭健，
申请(专利权)人：广东博硕涂装技术有限公司，
类型：新型
国别省市：