一种3D变姿态激光引导系统技术方案

本申请提供了一种3D变姿态激光引导系统，包括视觉引导机构、驱动机构和激光器，所述视觉引导机构包括3D相机，所述3D相机被配置为能够获取工作面的位置信息，所述驱动机构被配置为具有至少五个自由度，所述激光器被配置为能够在所述驱动机构驱动下运动。本系统中的激光器与3D相机在驱动机构带动下移动，3D相机扫描工作部分轨迹，发送精确轨迹位置信息给运动机构，引导激光器进行工作，同时运动机构保证激光器发出的激光垂直于工作平面。优选地，通过采用2D相机与3D相机相结合，配合数控系统联动控制的驱动系统，能够极大程度地提高工作精确度和效率。度和效率。度和效率。

【技术实现步骤摘要】
一种3D变姿态激光引导系统


[0001]本专利技术涉及激光引导技术，尤其涉及一种3D变姿态激光引导系统。

技术介绍

[0002]当今社会，随着计算机技术、人工智能等科学技术的出现和发展，以及研究的深入，工业生产中对自动化的要求也越来越高，视觉技术已被广泛引入产品识别引导行业，具备视觉的自动化机械能更快、更准、更灵活地完成产品的定位抓取、对位组装等。基于图像分析的视觉技术在机器人引导相关应用中的主要作用是精确获取对象物(待抓取物体)和目标物(待组装物体)的坐标位置和角度，并将图像坐标转换为机器能识别的机器人坐标，指导机器进行纠偏和组装。
[0003]自20世纪80年代中期激光清洗技术理念诞生后，激光清洗一直伴随着激光技术的进步而发展。传统的机械清洗与化学清洗可能导致绘画作品表层的物质损伤，或者化学物质对颜料的破坏。从而对绘画艺术品造成不可修复的破坏。与这些传统方法相比，激光清洗具有环境友好、非接触、可精准控制、可实时监控反馈和对基材无损微损等优点，有望部分替代传统清洗方法，成为目前具有很大发展潜力的清洗技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种能够高精度完成清洗、焊接等任务的3D变姿态激光引导系统。
[0005]以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
[0006]根据本专利技术的一方面，提供了一种3D变姿态激光引导系统，包括视觉引导机构、驱动机构和激光器，所述视觉引导机构包括3D相机，所述3D相机被配置为能够获取工作面的位置信息，所述驱动机构被配置为具有至少五个自由度，所述激光器被配置为能够在所述驱动机构驱动下运动。
[0007]在一实施例中，所述驱动机构的各个自由度之间相互联动。
[0008]在一实施例中，所述驱动机构包括三轴平台、第一转轴和第二转轴，所述三轴平台驱动所述第一转轴，所述第一转轴驱动所述第二转轴，所述第二转轴驱动所述激光器，所述三轴平台、第一转轴和第二转轴均连接到数控系统并由数控系统联动控制。
[0009]在一实施例中，所述数控系统具有RTCP功能。
[0010]在一实施例中，所述视觉引导机构被所述三轴平台驱动。
[0011]在一实施例中，所述第一转轴与所述第二转轴垂直。
[0012]在一实施例中，所述视觉引导机构还包括2D相机，所述2D相机被配置为能够获取工作面的轮廓信息。
[0013]在一实施例中，所述3D相机设置于所述2D相机的正上方。
[0014]本专利技术实施例的有益效果是：激光器与3D相机在驱动机构带动下移动，3D相机扫描后发送精确轨迹位置信息给运动机构，引导激光器进行工作，同时运动机构保证激光器发出的激光垂直于工作平面。优选地，通过采用2D相机与3D相机相结合，配合数控系统联动控制的驱动系统，能够极大程度地提高工作精确度和效率。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0016]在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本专利技术的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
[0017]图1是2D相机获取的轮廓图像示例；
[0018]图2是3D相机获取的位置图像示例；
[0019]图3是本申请实施例的立体结构示意图；
[0020]其中：11
‑
三轴平台；12
‑
第一转轴；13
‑
第二转轴；21
‑
2D相机；22
‑
3D相机；3
‑
振镜机。
具体实施方式
[0021]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本专利技术的保护范围进行任何限制。
[0022]本申请实施例提供了一种3D变姿态激光引导系统，包括视觉引导机构、驱动机构和激光器，视觉引导机构包括3D相机，该3D相机被配置为能够获取工作面的位置信息，驱动机构被配置为具有至少五个自由度，激光器被配置为能够在驱动机构驱动下运动，对工作面进行激光清洗、焊接等操作。本系统基于视觉引导技术，能够充分发挥激光精确控制的特性。
[0023]其中，视觉引导机构通过拍摄工作面的图像，给驱动机构提供运动路径的计算依据。在可能的实施例中，视觉引导机构包括3D相机和2D相机。2D相机拍摄视野广，因此用于快速抓取整体轮廓(例如图1所示的轮廓图像)，3D相机拍摄精确度高，用于获取工作面准确的位置信息(例如图2所示的三维坐标图像)。3D相机和2D相机可以搭配使用，以获得
±
0.1mm的引导精度。
[0024]驱动机构带动激光器运动，需要满足各种姿态，因此驱动机构需要至少具有五个自由度。进一步地，除了通过视觉引导机构提高获取的工作面信息的精度，还可从驱动机构方面提高精度。一种可能的实施方式为，驱动机构各个自由度之间相互联动控制。在可能的实施例中，将五轴联动数控机床作为驱动机构。五轴联动数控机床可以为双摆头或俯垂型摆头式、双转台或一转一摆式等。五轴联动的数控机床为零件加工领域的成熟技术，但是在激光引导领域尚未有应用。本实施例创造性地将联动控制技术应用于激光引导领域，配合
上视觉识别技术，可以进一步提高引导精度。
[0025]在此基础上，还可采用具有RTCP(Rotation tool center point，刀尖点跟随功能)功能的数控系统来控制驱动机构。在零件加工行业中，由于回转运动，产生刀尖点的附加运动。数控系统控制点往往与刀尖点不重合，因此数控系统要自动修正控制点，以保证刀尖点按指令既定轨迹运动。拥有RTCP功能的机床，无需工件精确的和转台轴心线对齐，机床能够自动补偿偏移，大大减少辅助时间，同时提高加工精度。同时后处理制作简单，只要输出刀尖点坐标和矢量就行了。将具有RTCP功能的数控机床用于本3D变姿态激光引导系统中，能够消除激光光线的附加运动带来的误差，从而达到更高的精度。
[0026]以下结合具体实施例对本设备进行介绍。
[0027]实施例一如图3所示，该3D变姿态激光引导系统的驱动机构包括三轴平台11、第一转轴12和第二转轴13，其中三轴平台11驱动第一转轴12，第一转轴12驱动第二转轴13，第二转轴13驱动激光器3。在本实施例中，第一转轴12与第二转轴13垂直。三轴平台11、第一转轴12和第二转轴13均连接到数控机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D变姿态激光引导系统，其特征在于，包括视觉引导机构、驱动机构和激光器，所述视觉引导机构包括3D相机，所述3D相机被配置为能够获取工作面的位置信息，所述驱动机构被配置为具有至少五个自由度，所述激光器被配置为能够在所述驱动机构驱动下运动。2.根据权利要求1所述的3D变姿态激光引导系统，其特征在于，所述驱动机构的各个自由度之间相互联动。3.根据权利要求2所述的3D变姿态激光引导系统，其特征在于，所述驱动机构包括三轴平台、第一转轴和第二转轴，所述三轴平台驱动所述第一转轴，所述第一转轴驱动所述第二转轴，所述第二转轴驱动所述激光器，所述三轴平台、第一转轴和第二转轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：何银军，
申请(专利权)人：苏州苏映视图像软件科技有限公司，
类型：发明
国别省市：