一种用于相机扫描钢板进行测量的三维机械臂结构的制作方法

本发明涉及一种用于相机扫描钢板进行测量的三维机械臂结构，该结构实现了一种在三个维度上均可调整、对大尺寸钢板进行扫描测量的功能。同时配合光电传感器的控制，实现机电一体化，达到设备扫描采图运行的平稳、可靠、安全和高效。

背景技术：

随着数字图像处理与机器视觉的兴起与发展，大尺寸钢板测量领域也随之智能化，采用机器视觉的方式，将整块钢板的样貌通过线阵相机扫描成图像，运用图像处理的方法将钢板的尺寸信息计算出来，大大颠覆了传统测量的方式，提高了测量的精度、准确度与效率。

对于大尺寸的钢板测量，为了提高扫描检测的效率及降低开发的成本，开发一套行之有效的三维机械臂设备至关重要。采用线阵相机代替面阵相机，增大了可检测的长度范围，在三个维度上可根据钢板尺寸的大小进行调整提高检测的准确度。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提高大尺寸钢板进行视觉检测的效率及降低开发成本，为此，本发明采用的技术方案：

一种用于相机扫描钢板进行测量的三维机械臂结构，包括底座支架、机械臂、驱动装置、采集装置；其特征在于：

所述底座支架包括福马轮、福马轮转接板、拖链支撑板、线槽、135度连接板、直角连接板、光轴、合金支架。所述合金支架共18根，横向8根，分为长合金支架和短合金支架，长合金支架长4米，短合金支架长2米。分别将两根长合金支架和两根短合金支架间隔排列，两两首位相接组成一个长为4米，宽为2米的矩形框支架作为底座的第一层，连接处使用直角支架，剩余4根横向合金支架照以此规则组成底座的第二层。纵向合金支架共10根，长度均为50厘米，用于连接第一层和第二层。所述福马轮共8只，分别通过福马轮转接板置于底座两侧，用于支撑、移动。所述拖链支撑板放在底座外侧，线槽置于其上，以防止缠线。

所述机械臂共有三条，为机械臂1、机械臂2、机械臂3，分别为三个不同维度的运动方向。所述机械臂1为第一个维度方向的机械臂，底座两侧上分别附有滑轨，可供机械臂1在其上面滑动。所述机械臂1本身也作为滑轨，机械臂2置于其上，可在第二个维度方向上运动。所述机械臂2作为机械臂3的滑动轨道，可供机械臂3在第三个维度方向上运动。所述的机械臂3上设置有连接件，用于安装相机。

所述驱动装置包括伺服器、台达750W、光轴、联轴器、主动滑轨、从动滑轨。所述伺服器包括3个，分别为三个维度方向上的运动提供动力。所述台达为直流电源750w，可供三台伺服器同时工作。所述主动滑轨与从动滑轨分别置于底座两侧，位于底座与机械臂1中间。所述伺服器与主动滑轨连接，光轴两头同时与主动滑轨与从动滑轨连接，伺服器的运动转化为主动滑轨皮带的运动，同时光轴保证主动滑轨与从动滑轨运动的一致性。在机械臂2和机械臂3的内部分别含有伺服器，通过连接杆带动整个臂体的运动。

所述采集装置包括相机连接件和光源连接件。所述相机连接件固定在机械臂3上，可随机械臂3的上下运动调整高度，可随机械臂2的左右移动调整左右视野。所述光源连接件安装于机械臂2的低端，可调整角度，光源安装于其上。

本发明具有如下的技术效果：

1.采用福马轮作为底座支撑，可方便移动，且在静止时具有抱死功能，保证机械臂工作的稳定性，从而保证采集图像的质量。

2.采用线阵相机代替面阵相机，增加了可测量钢板尺寸的种类，降低了开发成本。

3.采用伺服器作为驱动装置，可高速、准确地转动，保证了相机采集的连续性、同步性，减小了图像的失真。

4.使用线阵光源对被测钢板进行打光，与相机配合采图，可增加采集图像的清晰度。

5.机械臂的初始端和末端都设有光电传感器，可实现对机械臂位置的判断进行急停，减少臂体与底座之间的碰撞，保护装置。

附图说明

图1：本发明机械臂结构整体示意图。

图2：底座支架结构示意图。

图3：机械臂结构示意图。

图4：驱动装置结构示意图。

图5：采集装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示，一种用于相机扫描钢板进行测量的三维机械臂结构，包括底座支架、机械臂、驱动装置、采集装置。所述底座支架包括福马轮(101)、福马轮转接板(102)、拖链支撑板(103)、线槽(104)、135度连接板(105)、直角连接板(106)、光轴(107)、合金支架(108)。所述合金支架共18根，横向8根，分为长合金支架(109)和短合金支架(110)，长合金支架(109)长4米，短合金支架(110)长2米。分别将两根长合金支架和两根短合金支架间隔排列，两两首位相接组成一个长为4米，宽为2米的矩形框支架作为底座的第一层，连接处使用直角支架，剩余4根横向合金支架照以此规则组成底座的第二层。纵向合金支架共10根，长度均为50厘米，用于连接第一层和第二层。所述福马轮(101)共8只，分别通过福马轮(101)转接板置于底座两侧，用于支撑、移动。所述拖链支撑板(103)放在底座外侧，线槽(104)置于其上，以防止缠线。

所述机械臂共有三条，为机械臂1(201)、机械臂2(202)、机械臂3(203)，分别为三个不同维度的运动方向。所述机械臂1(201)为第一个维度方向的机械臂，底座两侧上分别附有滑轨(204)，可供机械臂1(201)在其上面滑动。所述机械臂1(201)本身也作为滑轨，机械臂2(202)置于其上，可在第二个维度方向上运动。所述机械臂2(202)作为机械臂3(203)的滑动轨道，可供机械臂3(203)在第三个维度方向上运动。所述的机械臂3(203)上设置有连接件(205)，用于安装相机。

所述驱动装置包括伺服器(301)、台达750W(302)、光轴(107)、联轴器(303)、主动滑轨(304)、从动滑轨(305)。所述伺服器包括3个，分别为三个维度方向上的运动提供动力。所述台达为直流电源750w，可供三台伺服器同时工作。所述主动滑轨(304)与从动滑轨(305)分别置于底座两侧，位于底座与机械臂1(201)中间。所述伺服器(301)与主动滑轨(304)连接，光轴(107)两头同时与主动滑轨(304)与从动滑轨(305)连接，伺服器(301)的运动转化为主动滑轨(304)皮带的运动，同时光轴(107)保证主动滑轨(304)与从动滑轨(305)运动的一致性。在机械臂2(202)和机械臂3(203)的内部分别含有伺服器(301)，通过连接杆带动整个臂体的运动。

所述采集装置包括相机连接件(205)和光源连接件(401)。所述相机连接件固定在机械臂3(203)上，可随机械臂3(203)的上下运动调整高度，可随机械臂2(202)的左右移动调整左右视野。所述光源连接件(401)安装于机械臂2(202)的低端，可调整角度，光源安装于其上。

开始工作时，被测钢板平铺在底座正下方的地面上，线阵光源对被测钢板进行打光，此时，相机的扫描区域、打光区域及受光区域的钢板部分在同一个平面，即受光区域为扫描区域。调整机械臂3的高度，配合相机的焦距，同时调节机械臂2对相机进行左右调整，使得钢板在采集区域内。调节伺服器1，将机械臂1置于初始位置，准备就绪后，根据相机的扫描速度调整机械臂1的移动速度，使得相机扫描速度与机械臂1的速度达到同步，尽量减少采集图像的失真。

每条机械臂的初始端和末端都设用正负限位保护机制，即光电传感器。为避免因机械臂到达末端时与底座进行撞击，当机械臂运动到末端时，光电传感器检测可自动检测并进行急停，可有效地保护整个装置。

本发明的主要特点：可在三个维度上进行调整相机的位置，根据相机的采集速度进行匹配各机械臂的移动速度，实现清晰度较高地图像采集。底座安装有8个福马轮，可方便移动、且稳固，滑轨始末端有光电传感器，越界可急停，有效自我保护，综上所述，可高效、准确、安全地对大尺寸钢板进行测量。

本发明不限于以上对实施例的描述，本领域技术人员根据本发明揭示的内容，在本发明基础上不必经过创造性劳动所进行的改进和修改，都应该在本发明的保护范围之内。