本发明专利技术公开了一种工件点位三维坐标获取装置、方法及系统，其中，所述装置包括：移动机构，所述移动机构用于放置工件，所述工件上标有第一工件点；成像仪，设置于所述移动机构，所述成像仪用于对所述第一工件点进行成像；激光器，设置于所述移动机构，所述激光器用于发射光线对所述第一工件点的位置进行确定；其中，所述成像仪的光轴与所述激光器发射的光线相交形成一交点。本发明专利技术通过移动机构带动成像仪和激光器同步运动，以使第一工件点位于所述成像仪采集的图像中，得到成像仪的移动参数，继续通过激光器移动，以使第一工件点与交点对齐，得到第一工件点的三维坐标，提高测量工件上第一工件点的三维坐标的准确性。上第一工件点的三维坐标的准确性。上第一工件点的三维坐标的准确性。
【技术实现步骤摘要】
一种工件点位三维坐标获取装置、方法及系统
[0001]本专利技术涉及坐标测量领域，尤其涉及一种工件点位三维坐标获取装置、方法及系统。
技术介绍
[0002]现有技术中的主要三维坐标测量方法及缺陷如下：
[0003]第一，尺规手工测量：采用直尺、角规等测量工件点相对原点的三维坐标，但对于无法摆放直尺等量具的工件无法测量，随着工件结构愈加复杂，手工测量越来越无法满足需求；另外，此方法在多个非共面测量点位的三维坐标无法确定。
[0004]第二，视觉二次元测量：将工件放置在背光源下，工件的轮廓和通孔边缘会清晰的呈现；然后利用相机拍摄图像，根据图像选择相应的测量点位进行测量，但要求测量工件为平板，如果测量点位存在高度差、或测量点位不在轮廓线或边沿，则无法测量；此外，绝大部分视觉二次元测量系统都是基于一个固定位置的相机，要求测量工件不能超过相机视野，否则无法测量；要扩大测量范围，需要加装高精度XYZ运动轴。
[0005]第三，触碰式三次元测量：采用红宝石小球作为触碰点，通过高精度XYZ轴移动红宝石小球触碰工件上的点位，获得每个触碰点位的三维坐标，但是这种测量方法对于窄小缝隙、小孔、深孔等无法触碰，因此无法进行测量；第二，由于触碰红宝石小球是一个有体积的球，因此对于尖锐的边缘、顶点等，红宝石小球要准确触碰在正确的位置是比较困难的，稍有偏差，由于尖锐点位的梯度较大，会造成相当大的测量误差；第三，在测量过程中要求工件位置固定不动，如果发生移动，测量就会出现误差。
[0006]第四，视觉3D测量：一般采用高精度3D相机，配合高精度XYZ三轴运动平台，通过多次拍摄拼接获得工件的几何三维模型，然后通过选择三维模型上的点位实现对工件对应点位的三维坐标测量；但这类方法对视觉的成像效果有较大依赖，对遮挡、反射、材质、环境光等都有较多要求；例如对于深孔高度，一般由于遮挡无法获得底部高度，造成无法测量；再如工件上不同材质造成的折反射会严重影响测量精度。
[0007]在现有的上述坐标测量方案中，采用单一的测量方法和工具针对不同情况下工件上工件点的三维坐标测量，容易产生较大的测量误差，进而导致测量工件点三维坐标的准确性较低。
[0008]因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
[0009]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种工件点位三维坐标获取装置、方法及系统，旨在解决现有技术中测量工件上工件点的三维坐标准确性较低的问题。
[0010]本专利技术的技术方案如下：
[0011]第一方面，本专利技术提供一种工件点位三维坐标获取装置，其中，所述装置包括：
[0012]移动机构，所述移动机构用于放置工件，所述工件上标有第一工件点；
[0013]成像仪，设置于所述移动机构，所述成像仪用于对所述第一工件点进行成像；
[0014]激光器，设置于所述移动机构，所述激光器用于发射光线对所述第一工件点的位置进行确定；
[0015]其中，所述成像仪的光轴与所述激光器发射的光线相交形成一交点。
[0016]在一种实施方式中，所述移动机构包括：
[0017]工件安装平台，所述工件安装平台用于放置工件；
[0018]运动轴，与所述工件安装平台移动连接，所述运动轴用于带动所述成像仪和所述激光器同步运动。
[0019]在一种实施方式中，所述成像仪为相机，所述相机的光轴与所述工件安装平台的端面垂直；
[0020]所述成像仪采集的图像包括：激光反射点；所述激光反射点由所述激光器发射的光线投射到所述工件上形成；
[0021]其中，所述激光反射点可与所述交点重合。
[0022]在一种实施方式中，所述装置还包括：
[0023]控制器，分别与所述移动机构、所述成像仪和所述激光器信号连接；
[0024]显示装置，与所述控制器信号连接，所述显示装置用于显示所述成像仪采集的图像。
[0025]第二方面，本专利技术提供一种工件点位三维坐标获取方法，其中，所述方法包括：
[0026]控制移动机构在水平方向移动，以使工件的第一工件点位于成像仪采集的图像中，得到所述成像仪的移动参数；其中，所述移动机构上设有成像仪和激光器，所述成像仪和所述激光器同步运动，所述工件上标有第一工件点；
[0027]控制所述移动机构在竖直方向移动，以使所述成像仪的光轴与所述激光器发射的光线形成的交点对准所述第一工件点，得到所述激光器的位移参数；
[0028]根据所述移动参数、所述位移参数和所述图像，得到所述第一工件点的三维坐标。
[0029]在一种实现方式中，所述成像仪的光轴与所述工件安装平台的端面垂直，所述成像仪的光轴与所述工件相交形成一光轴成像点；
[0030]所述成像仪采集的图像包括：激光反射点；所述激光反射点由所述激光器发射的光线投射到所述工件上形成；
[0031]其中，所述光轴成像点可与所述激光反射点重合形成所述交点；
[0032]所述移动参数包括X轴移动距离和Y轴移动距离，所述位移参数包括Z轴移动距离，所述第一工件点的三维坐标包括：X坐标、Y坐标以及Z坐标；
[0033]所述水平方向包括X轴方向和Y轴方向，所述竖直方向包括Z轴方向；其中，所述X轴方向、Y轴方向和Z轴方向互相垂直；
[0034]所述控制移动机构在水平方向移动，以使工件的第一工件点位于成像仪采集的图像中，得到所述成像仪的移动参数，包括：
[0035]控制成像仪和激光器在X轴方向和Y轴方向移动，以使所述第一工件点与所述光轴成像点在所述成像仪采集的图像中重合，得到X轴移动距离和Y轴移动距离；
[0036]所述控制所述移动机构移动，以使所述成像仪的光轴与所述激光器发射的光线形成的交点对准所述第一工件点，得到所述激光器的位移参数，包括：
[0037]控制所述成像仪和所述激光器在Z轴方向移动，以使所述第一工件点与所述激光反射点在所述成像仪采集的图像中重合，得到Z轴移动距离；
[0038]根据所述移动参数、所述位移参数和所述图像，得到所述第一工件点的三维坐标，包括：
[0039]根据所述X轴移动距离，确定X坐标；
[0040]根据所述Y轴移动距离，确定Y坐标；
[0041]根据所述Z轴移动距离，确定Z坐标。
[0042]在一种实现方式中，所述工件上还标有第二工件点；
[0043]所述方法还包括：
[0044]确定所述第二工件点的三维坐标；
[0045]根据所述第一工件点和所述第二工件点各自的三维坐标，确定所述第一工件点和所述第二工件点之间的直线距离。
[0046]在一种实现方式中，所述光轴成像点与显示装置的标识点重合，其中，所述显示装置用于显示所述成像仪采集的图像；
[0047]所述控制成像仪和激光器在X轴方向和Y轴方向移动，以使所述第一工件点与所述光轴成像点在所述成像仪采集的图像中重合，得到X轴移动距离和Y轴移动距离，包括：
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种工件点位三维坐标获取装置，其特征在于，所述装置包括：移动机构，所述移动机构用于放置工件，所述工件上标有第一工件点；成像仪，设置于所述移动机构，所述成像仪用于对所述第一工件点进行成像；激光器，设置于所述移动机构，所述激光器用于发射光线对所述第一工件点的位置进行确定；其中，所述成像仪的光轴与所述激光器发射的光线相交形成一交点。2.根据权利要求1所述的工件点位三维坐标获取装置，其特征在于，所述移动机构包括：工件安装平台，所述工件安装平台用于放置工件；运动轴，与所述工件安装平台移动连接，所述运动轴用于带动所述成像仪和所述激光器同步运动。3.根据权利要求2所述的工件点位三维坐标获取装置，其特征在于，所述成像仪为相机，所述相机的光轴与所述工件安装平台的端面垂直；所述成像仪采集的图像包括：激光反射点；所述激光反射点由所述激光器发射的光线投射到所述工件上形成；其中，所述激光反射点可与所述交点重合。4.根据权利要求3所述的工件点位三维坐标获取装置，其特征在于，所述装置还包括：控制器，分别与所述移动机构、所述成像仪和所述激光器信号连接；显示装置，与所述控制器信号连接，所述显示装置用于显示所述成像仪采集的图像。5.一种工件点位三维坐标获取方法，其特征在于，所述方法包括：控制移动机构在水平方向移动，以使工件的第一工件点位于成像仪采集的图像中，得到所述成像仪的移动参数；其中，所述移动机构上设有成像仪和激光器，所述成像仪和所述激光器同步运动，所述工件上标有第一工件点；控制所述移动机构在竖直方向移动，以使所述成像仪的光轴与所述激光器发射的光线形成的交点对准所述第一工件点，得到所述激光器的位移参数；根据所述移动参数、所述位移参数和所述图像，得到所述第一工件点的三维坐标。6.根据权利要求5所述的工件点位三维坐标获取方法，其特征在于，所述成像仪的光轴与所述工件安装平台的端面垂直，所述成像仪的光轴与所述工件相交形成一光轴成像点；所述成像仪采集的图像包括：激光反射点；所述激光反射点由所述激光器发射的光线投射到所述工件上形成；其中，所述光轴成像点可与所述激光反射点重合形成所述交点；所述移动参数包括X轴移动距离和Y轴移动距离，所述位移参数包括Z轴移动距离，所述第一工件点的三维坐标包括：X坐标、Y坐标以及Z坐标；所述水平方向包括X轴方向和Y轴方向，所述竖直方向包括Z轴方向；其中，所述X轴方向、Y轴方向和Z轴方向互相垂直；所述控制移动机构在水平方向移动，以使工件的第一工件点位于成像仪采集的图像中，得到所述成像仪的移动参数，包括：控制成像仪和激光器在X轴方向和Y轴方向移动，以使所述第一工件点与所述光轴成像
点在所述成像仪...
【专利技术属性】
技术研发人员：贺庆，吴献，邓祖键，邵前程，林伟瀚，郭斌，周胜杰，
申请(专利权)人：康佳集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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