本实用新型专利技术提供了一种单线激光结合点激光的精确定位装置，包括单线激光雷达、旋转舵机、支架、点激光传感器、机械臂和标定板，所述的旋转舵机设于支架上，所述的单线激光雷达设于旋转舵机上，所述的点激光设于机械臂末端，所述的标定板用于位置关系标定。本实用新型专利技术的装置采用单线激光雷达、旋转舵机和点激光的非接触测量方法，可以大范围内得到目标物体轮廓的三维坐标，达到精确规划机械臂运动的目的。本实用新型专利技术的定位装置，每个模块都可以独立控制；在机械臂运动过程中，只需要控制舵机旋转并读取单线激光雷达和点激光数据，操作过程简单，易于实现。易于实现。易于实现。
【技术实现步骤摘要】
一种单线激光结合点激光的精确定位装置
[0001]本技术涉及机械臂运动中精确寻找目标点三维坐标的装置
技术介绍
[0002]目前机械臂在大范围运动路径规划的过程中，需要已知远处目标点的三维坐标。通过多目相机可以获取三维坐标，但相机受外界环境光影响较大，且距离较远时获得的三维坐标点误差较大。可以通过线结构光或面结构光传感器扫描目标，获得三维坐标，但线激光视野范围较小，且在距离较远时精度较差。也可以通过多线激光雷达扫描目标，获得三维坐标，但多线激光雷达成本较高。通过点激光可以得到单点的深度信息，但难以得到目标点三维坐标，且视野范围较小。因此，能广泛适应市场的低成本高精度位置定位仍是一个技术难点。
技术实现思路
[0003]本技术的目的就在于提供一种能让机械臂时时准确跟踪目标物体轮廓的装置，精准度可以达到毫米级。
[0004]为达上述目的，本技术采取的技术方案如下：
[0005]一种单线激光结合点激光的精确定位装置，包括：单线激光雷达、旋转舵机、支架、点激光传感器、机械臂和标定板，所述的旋转舵机设于支架上，所述的单线激光雷达设于旋转舵机上，所述的点激光设于机械臂末端，所述的标定板用于位置关系标定。
[0006]进一步，所述的单线激光雷达，优选扫描范围为0.05m
‑
10m，扫描角度为
‑
120
°
～120
°
的单线激光雷达。
[0007]进一步，所述的旋转舵机，可以360
°
旋转，角度分辨率为0.25
°
。
[0008]进一步，所述的点激光传感器，测量范围为0.1m
‑
0.8m。
[0009]进一步，所述的支架使用时设于目标物的上方。
[0010]进一步，所述的机械臂的末端使用时可以加载各种应用工具头。
[0011]本技术的有益效果：
[0012]1.本技术提供的单线激光结合点激光的精确定位装置，采用单线激光雷达、旋转舵机和点激光的非接触测量方法，可以大范围内得到目标物体轮廓的三维坐标，达到规划机械臂运动的目的。
[0013]2.本技术的单线激光结合点激光的精确定位装置，采用单线激光雷达进行目标物体粗定位，点激光进行精定位的方法，易于得到目标物体的精确三维坐标，精度可以达到毫米级别。
[0014]3.本技术提供的单线激光结合点激光的精确定位装置，每个模块都可以独立控制。在机械臂运动过程中，只需要控制舵机旋转并读取单线激光雷达和点激光数据，控制过程简单，易于实现。
[0015]下面结合附图对本技术的实施方案进行示例性说明：
附图说明
[0016]图1为实施例单线激光结合点激光的精确定位装置工作状态示意图。
[0017]图2为单线激光雷达和舵机系统与机械臂位置关系标定示意图。
[0018]图3为点激光传感器与机械臂位置关系标定示意图。
[0019]图4为单线激光雷达与旋转舵机位置关系标定示意图。
[0020]图5为实施例单线激光结合点激光的精确定位装置定位目标物体6的工作流程图。
[0021]附图标记说明：
[0022]1单线激光雷达、2旋转舵机、3支架、4点激光传感器、5机械臂
[0023]6目标物体、7标定板
具体实施方式
[0024]此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利的技术方案，而非对公开技术方案的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开技术方案相关的部分而非全部结构。
[0025]在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，实施例中提到的设备部件和/模块本身的结构如果没有详细说明，为本领域技术人员根据现有公开技术可理解或市售产品。
[0026]如图1
‑
4所示，本实施例提供的单线激光结合点激光的精确定位装置，包括：单线激光雷达1、旋转舵机2、支架3、点激光传感器4、机械臂5和标定板7，所述的旋转舵机2设于支架3上，所述的单线激光雷达1设于旋转舵机2上，所述的点激光4设于机械臂5末端，所述的标定板7用于位置关系标定。
[0027]所述的单线激光雷达，优选扫描范围为0.05m
‑
10m、扫描角度为
‑
120
°
[0028]‑
120
°
的单线激光雷达。
[0029]所述的旋转舵机2，可以360
°
旋转。优选角度分辨率为0.25
°
的旋转舵机。
[0030]所述的点激光传感器，优选测量范围为0.1m
‑
0.8m的点激光。
[0031]所述的支架，使用时设于目标物的上方。所述的机械臂1的末端使用时按需加载和更换各种应用工具头。
[0032]以木块6为目标物体，如图1所示，应用本实施例提供的单线激光结合点激光的精确定位装置来引导机械臂进行路径规划。单线激光雷达和舵机配合测量出远距离目标物体木块6的轮廓信息，点激光传感器测量出目标物体木块6精确位置信息，从而引导机械臂进行精确的路径规划。
[0033]参考图5，操作步骤如下：
[0034]S1:对单线激光雷达1与旋转舵机2的位置关系进行标定；
[0035]S2:对单线激光雷达和舵机系统与机械臂5的位置关系进行标定；
[0036]S3:对点激光传感器4与机械臂5的位置关系进行标定；
[0037]S4:旋转舵机2带着单线激光雷达1扫描木块6，得到木块6轮廓点云；
[0038]S5:处理木块6轮廓点云，得到木块6的8个角点在机械臂5坐标系下坐标P1～P8；
[0039]S6:基于P1～P8，机械臂5带着点激光4移动到木块6某一平面上；
[0040]S7:点激光4测量平面上不共线的三个或以上的点，并转换到机械臂5坐标系下为
P
b1
～P
bn
；
[0041]S8:对P
b1
～P
bn
进行平面拟合，得到平面方程:Ax+By+Cz+D＝0；
[0042]S9:重复步骤(7)和(8)，直至得到木块6上所有平面的平面方程；
[0043]S10:计算各个平面之间的交点，得到木块6各个角点的精确三维坐标；
[0044]S11:机械臂5根据木块6的角点三维坐标，得到木块6在机械臂5坐标系下的位置，规划需要完成的行走路径。
[0045]以上是对本技术较佳实施进行了举例说明，但本技术创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本技术精神的前提下还可做出种种的等同组合或替换，这些等同的组合或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种单线激光结合点激光的精确定位装置，其特征在于：包括单线激光雷达(1)、旋转舵机(2)、支架(3)、点激光传感器(4)、机械臂(5)和标定板(7)，所述的旋转舵机(2)设于支架(3)上，所述的单线激光雷达(1)设于旋转舵机(2)上，所述的点激光传感器(4)设于机械臂(5)末端，所述的标定板(7)用于位置关系标定。2.如权利要求1所述的单线激光结合点激光的精确定位装置，其特征在于：所述的单线激光雷达，扫描范围为0.05m
‑
10m，扫描角度为
‑
120
°
～120
°
。3.如权利要求1所述的单线激光结合点激光的精确定位装置，其特征在于：所述的旋转舵机(2)可以360
°
旋转。4.如权利要求3所述的单线激光结合点激光的精确定位装置，其特征在于：所述的旋转舵机(2)角度分辨率为0.25
°
。5.如权利要求1所述的单线激光结合点激光的精确定位装置，其特征在于：所述的点激光传感器测量范围为0.1m...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟浩，张建，左其友，胡雨辰，
申请(专利权)人：上海大界机器人科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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