一种四轴运动控制平台上重构三维场景的控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种四轴运动控制平台上重构三维场景的控制方法及装置，解决当前在线四轴3D光学扫描检测设备上的3D场景重建速度慢，调试周期长，人工成本高，点云数据处理集成度低，装置普适性差等问题，本发明专利技术的有益效果是，通过扫描运动轴软件设置环节的添加，经过算法的计算，减少了业内常见四轴精密检测设备在调试与维护方面的人力成本与时间成本，提高了对不同传感器和产品类型，不同传感器固定方向，不同产品放置方式，不同人员操作的兼容性，标准化软件流程的设计与通用性操作方式，对于产业界现场在线精密检测设备复杂的环境来说具有较大的应用推广价值。有较大的应用推广价值。有较大的应用推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种四轴运动控制平台上重构三维场景的控制方法及装置


[0001]本专利技术涉及四轴运动控制平台上三维场景构建
，特别是一种四轴运动控制平台上重构三维场景的控制方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来工业精密测量和在线光学高速检测的需求和发展，XYZW四轴的在线级3D光学自动化质量检测系统越来越流行及普及，低成本高速高精度的3D成像是其主要特征；
[0003]而基于3D线扫激光传感器的四轴运动控制系统作为当前主要的工业在线3D扫描方案，其对不同产品的兼容性，以及运动控制软件与3D高精度点云数据重构后处理算法往往对于制造业用户和集成商来说有较高的技术门槛与维护调试周期，不同的传感器型号以及不同的传感器安置角度，都会造成运动控制采集方式特别是3D点云保存与标定重构算法重新调试与计算，理论简单但应用维护复杂，总体人力成本和周期变长，普适性低，获得的点云数据还会因工程师水平而精度不稳定；因此，此专利技术研究和开发一种简单高效低成本的四轴运动平台上3D扫描传感器快速重构三维点云场景的通用性方法和装置，具有较大实际意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决上述存在的问题，具体为一种四轴运动控制平台上重构三维场景的控制方法及装置。
[0005]实现上述目的本专利技术的技术方案为，一种四轴运动控制平台上重构三维场景的装置，包括大理石平台、设置于大理石平台上方的X轴线性运动模组、设置于X轴线性运动模组上的电机固定板、设置于电机固定板上方的W轴旋转电机模组、设置于大理石平台上方的载物平台、设置于载物平台上的Y轴线性运动模组、设置于Y轴线性运动模组上的Z轴线性运动模组、设置于Z轴线性运动模组上的安装固定板、设置于安装固定板上的3D线激光传感器，所述X轴线性运动模组固定安装于大理石平台上，所述电机固定板滑动安装于X轴线性运动模组上，所述W轴旋转电机模组固定安装于电机固定板上，所述Y轴线性运动模组固定安装于载物平台上，所述Z轴线性运动模组滑动安装于Y轴线性运动模组上，所述3D线激光传感器固定安装于安装固定板上。
[0006]对本技术方案的进一步补充，所述3D线激光传感器设有多个且其能够根据使用需要安装固定在安装固定板上不同方向。
[0007]一种四轴运动控制平台上重构三维场景的装置的通用性方法，包括以下工作步骤：
[0008]步骤一：根据使用需求安装固定3D线激光传感器；
[0009]步骤二：3D线激光通讯设置确认是否正常；设置3D线激光传感器的触发方式，线激光接线确认，同时使用3D线激光自带软件或运动控制软件进行触发与成像参数测试，指示灯测试确认3D线激光传感器可正常通讯和采集图像；
[0010]步骤三：把被测物体放到3D线激光传感器下进行成像参数测试并设置；
[0011]步骤四：启动运动控制软件，进行四轴运动状态及板卡的监控检查和参数设置，确认接线无误，错误清零操作；
[0012]步骤五：再次确认运动步长与3D线激光传感器扫描成像参数后，开始手动设置单次直线运动的起点和终点，运动参数；以及设置运动过程中的扫描起点和终点位置；
[0013]步骤六：然后设置被测物体和3D线激光传感器之间的相对运动轴向，即X/Y/Z/W，从而实现3D点云数据的自动化设置；
[0014]步骤七：设置完成后，可进行自动化直线路径运行测试，并保存点云数据到指定的文件夹，单步运行测试成功可进入下一步，否则根据运行问题和报错日志来跳回之前对应步骤进行调试；
[0015]步骤八：成功后可继续添加扫描路径，跳转至步骤五执行，如果不再添加扫描路径，进行下一步；
[0016]步骤九：针对多段扫描路径产生的点云数据，进行空间坐标系的统一，同时会额外保存一个新的合并点云数据到指定文件夹；
[0017]步骤十：合并后的点云数据3D图像会在3D交互窗口里显示，方便客户确认查验；
[0018]步骤十一：任务结束。
[0019]对本技术方案的进一步补充，所述步骤一中3D线激光传感器的设置方向及设置数量可根据需求进行设置固定。
[0020]对本技术方案的进一步补充，所述步骤二中3D线激光传感器的触发方式为编码器触发或者软件触发。
[0021]对本技术方案的进一步补充，所述XYZ方向3D点云数据计算方法为：当线激光束投射到被测工件轮廓上，每条线激光可以测量一个工件轮廓截面上的p个点Pij(x,z)，每个采样点的深度为hi，即满足Z
i,j
＝h
j
，其中j＝1,2,
…
p(7
‑
1)，激光线上X轴坐标范围
‑
δ～δ内相邻的激光采样点间隔为Δ，那么X
i,j
＝
‑
δ+
□×
j,j＝1,2,
…
p(7
‑
2),其中i为第i次扫描；记Y
i
为第i次扫描，根据运动关系可以确定Y轴的坐标，扫描系统沿着Y轴匀速运动，使得线激光传感器沿着被测对象等间隔测量，每次采样点的Y轴坐标可由Y
i
＝i
×
(pul/d)
×
Δ，i＝0,1,2
…
,N(7
‑
3)计算。
[0022]对本技术方案的进一步补充，所述步骤七中路径运行后，点云图像会自动显示在3D交互界面上。
[0023]对本技术方案的进一步补充，所述步骤九中空间坐标系的统一采用各点云的矩阵转换。
[0024]对本技术方案的进一步补充，所述步骤九中放到同一个坐标系后合并的精密点云数据根据使用需求用户可自定义设置是否需要自动额外保存一份。
[0025]对本技术方案的进一步补充，所述软件上根据使用需要还设置了是否自动化执行时也进行合并后的点云显示，用户可根据需求确认勾选是否自动化执行时添加此环节。
[0026]其有益效果在于，解决了当前在线四轴3D光学扫描检测设备上的3D场景重建速度慢，调试周期长，人工成本高，点云数据处理集成度低，装置普适性差等问题；采用本装置及控制方法，通过扫描运动轴软件设置环节的添加，经过算法的计算，减少了业内常见四轴精密检测设备在调试与维护方面的人力成本与时间成本，提高了对不同传感器和产品类型，
不同传感器固定方向，不同产品放置方式，不同人员操作的兼容性，标准化软件流程的设计与通用性操作方式，操作方便，减少对于产业界现场在线精密检测设备复杂的环境来说具有较大的应用推广价值。
附图说明
[0027]图1是本专利技术一种四轴运动控制平台上重构三维场景的装置的结构示意图；
[0028]图2是一种四轴运动控制平台上重构三维场景的控制方法工作流程示意图；
[0029]图3是本专利技术激光测量坐标系三维示意图a和线激光在X
‑
Z平面测量示意图；
[0030]图4是本专利技术一种四轴运动控制平台上重构三维场景的控制方法工作流程中部分操作界面图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四轴运动控制平台上重构三维场景的装置，其特征在于，包括大理石平台(1)、设置于大理石平台(1)上方的X轴线性运动模组(2)、设置于X轴线性运动模组(2)上的电机固定板(3)、设置于电机固定板(3)上方的W轴旋转电机模组(4)、设置于大理石平台(1)上方的载物平台(5)、设置于载物平台(5)上的Y轴线性运动模组(6)、设置于Y轴线性运动模组(6)上的Z轴线性运动模组(7)、设置于Z轴线性运动模组(7)上的安装固定板(8)、设置于安装固定板(8)上的3D线激光传感器(9)，所述X轴线性运动模组(2)固定安装于大理石平台(1)上，所述电机固定板(3)滑动安装于X轴线性运动模组(2)上，所述W轴旋转电机模组(4)固定安装于电机固定板(3)上，所述Y轴线性运动模组(6)固定安装于载物平台(5)上，所述Z轴线性运动模组(7)滑动安装于Y轴线性运动模组(6)上，所述3D线激光传感器(9)固定安装于安装固定板(8)上。2.根据权利要求1所述的一种四轴运动控制平台上重构三维场景的装置，其特征在于，所述3D线激光传感器设有多个且其能够根据使用需要安装固定在安装固定板上不同方向。3.一种采用如权利要求1
‑
2任一项所述的四轴运动控制平台上重构三维场景的装置的控制方法，其特征在于，包括以下工作步骤：步骤一：根据使用需求安装固定3D线激光传感器；步骤二：3D线激光通讯设置确认是否正常；设置3D线激光传感器的触发方式，线激光接线确认，同时使用3D线激光自带软件或运动控制软件进行触发与成像参数测试，指示灯测试确认3D线激光传感器可正常通讯和采集图像；步骤三：把被测物体放到3D线激光传感器下进行成像参数测试并设置；步骤四：启动运动控制软件，进行四轴运动状态及板卡的监控检查和参数设置，确认接线无误，错误清零操作；步骤五：再次确认运动步长与3D线激光传感器扫描成像参数后，开始手动设置单次直线运动的起点和终点，运动参数；以及设置运动过程中的扫描起点和终点位置；步骤六：然后设置被测物体和3D线激光传感器之间的相对运动轴向，即X/Y/Z/W，从而实现3D点云数据的自动化设置；步骤七：设置完成后，可进行自动化直线路径运行测试，并保存点云数据到指定的文件夹，单步运行测试成功可进入下一步，否则根据运行问题和报错日志来跳回之前对应步骤进行调试；步骤八：成功后可继续添加扫描路径，跳转至步骤五执行，如果不再添加扫描路径，进行下一步；步骤九：针对多段扫描路径产生的点云数据，进行空间坐标系的统一，同时会额外保存一个新的合并点云数据到指定文件夹；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锐，
申请(专利权)人：苏州锐新视科技有限公司，
类型：发明
国别省市：