三维激光全自动扫描测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种在器具精确测量情况下使用的扫描测量系统。更具体地说， 本实用新型涉及一种用在器具精确测量情况下的三维激光全自动扫描测量系统。
【背景技术】
[0002] 大尺寸复杂表面机加零件的计量检测及计量器具的精确测量一直是困扰计量界 的一个难题，激光跟踪仪系统的出现为这一类问题的解决提供的可能，三维扫描测量和数 模的对比分析，为制造精度评价、制定修模工艺等提供依据。
[0003] 随着国家经济的发展和先进制造水平的提高，航空、航天、造船、钢铁、能源生产及 储运等大型机械制造企业以及相关的科研院所和计量部门对各类大尺寸的零部件和大型 几何检测的需求越来越多，目前的三维激光扫描测量系统是通过人对反射器或激光扫描仪 进行握持，大大地增加了人员的劳动强度，降低了劳动效率，同时也不能保证运行平稳性以 及移动的准确性，使得测量的准确性降低，而且对计量器具的校准和复杂曲面的测量无法 执行。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明 的优点。
[0005] 本实用新型还有一个目的是提供一种通过工业机械手辅以滑轨代替人工握持扫 描的三维激光全自动扫描测量系统，使得测量可达空间更大，可完成人工控制困难完成的 精确测量。
[0006] 本实用新型还有一个目的是提供一种高精度的全自动扫描测量系统，其能够大大 降低总体的测量误差。
[0007] 本实用新型还有一个目的是提供一种零部件加工或者装配现场的全自动扫描测 量系统，实现了在现场环境下高速与高精度的测量。
[0008] 为了实现本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种三维激光全自动扫描测 量系统，包括：
[0009] 导轨；
[0010] 底座，其可滑动地连接至所述导轨；
[0011] 工业机械手，其通过轴组件与所述底座连接，使得其通过所述底座在所述导轨上 移动；
[0012] 反射器，其夹持在所述工业机械手上，所述反射器响应于所述工业机械手的旋转 或者在所述导轨上移动而做出相应的旋转或者移动，以与激光跟踪仪配合，为所述激光跟 踪仪提供反射；
[0013] 激光跟踪仪。
[0014] 优选的是，其中，所述工业机械手还包括：
[0015] 平衡组件，其与所述轴组件连接，为所述轴组件提供平衡支撑作用；
[0016] 摆动臂，其通过螺钉与所述平衡组件连接，所述摆动臂通过伺服电机和减速机提 供动力，所述轴组件带动在规定范围内摆动；
[0017] 支撑杆，其通过所述轴组件与所述摆动臂连接；
[0018] 机械抓手，其设置在所述支撑杆上，所述机械抓手与所述反射器连接，通过气缸提 供动力带动所述反射器移动。
[0019] 优选的是，其中，所述轴组件包括：
[0020] 第一旋转轴，其旋转连接在所述底座，由伺服电机和减速机为其提供动力产生规 定范围的旋转运动；
[0021] 第二旋转轴，其旋转连接在所述平衡组件上，由伺服电机和减速机为其提供动力 带动所述摆动臂在规定范围的摆动；
[0022] 第三旋转轴，其通过螺钉与所述摆动臂连接，由伺服电机和减速机为其提供动力 与所述第二旋转轴一起带动所述摆动臂在规定范围的摆动；
[0023] 第四旋转轴，其一端与所述第三旋转轴连接，另一端与所述支撑杆连接，所述第四 旋转轴通过伺服电机和减速机为其提供动力产生规定范围的旋转运动；
[0024] 第五旋转轴，其套设在所述支撑杆上，一端与所述气缸连接，所述第五旋转轴通过 气缸提供动力带动所述机械抓手旋转运动。
[0025] 优选的是，其中，所述激光跟踪仪具体包括：光束发射单元、检测单元与光束调整 单元，其中，所述光束发射单元发射激光射到所述反射器上，经反射器反射，反射光返回到 检测单元，检测单元测算目标的空间位置，当反射器跟随所述工业机械手在所述导轨上移 动时，所述光束调整单元调整光束来对准目标。
[0026] 优选的是，其中，所述导轨两边设置有滑块，所述滑块两侧贯通设置凹槽，以使所 述底座上的滑件与其配合滑动，使得所述工业机械手在所述导轨上滑动。
[0027] 优选的是，其中，所述导轨两端设置挡块，以限制所述工业机械手的滑动范围。
[0028] 优选的是，其中，所述摆动臂的每个部分之间活动连接，使得所述摆动臂做摆动运 动。
[0029] 优选的是，其中，所述反射器可以绕所述支撑杆旋转0~360度。
[0030] 优选的是，其中，所述导轨的宽度大于所述底座的宽度。
[0031] 本实用新型至少包括以下有益效果：
[0032] 1、由于由大工作空间的工业工业机械手辅以滑轨来代替人工扫描测量，使测量可 达空间更大，很有人工测量不到或者测量存在很大困难的地方都能方便的完成测量；
[0033] 2、由于设置了高精度的激光跟踪仪和激光扫描头，保证了曲面扫描的精度，总体 上测量误差可以控制在±50 μ m之内；
[0034] 3、由于由高可靠性的工业机械抓手持高精度反射器按照规划的测量路径作连续 轨迹运动，可有效防止激光跟踪仪断光，不仅保证了测量精度，同时可大大提高测量工作的 效率；
[0035] 4、实现了在现场环境下（温度：0~40°C，湿度：90%以下）的高速、高精度测量， 且实现了在零件加工或者装配过程中的的现场过程测量以及计量器具的标定和测量；
[0036] 5、全部测量过程实现全程、全尺寸数字化测量。
[0037] 本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过 对本实用新型的研宄和实践而为本领域的技术人员所理解。
【附图说明】
[0038] 图1为本实用新型的一个实施例中三维激光全自动扫描测量系统的结构示意图；
[0039] 图2为本实用新型的另一个实施例中三维激光全自动扫描测量系统的局部放大 示意图；
[0040] 图3为本实用新型的另一个实施例中三维激光全自动扫描测量系统的局部放大 示意图；
[0041] 图4为本实用新型的另一个实施例中三维激光全自动扫描测量系统的局部放大 示意图；
[0042] 图5为本实用新型的另一个实施例中三维激光全自动扫描测量系统的测量流程 示意图；
[0043] 图6为本实用新型的另一个实施例中三维激光全自动扫描测量系统中工业机械 手测量作业规划的流程示意图。
【具体实施方式】
[0044] 下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明 书文字能够据以实施。
[0045] 应当理解，本文所使用的诸如"具有"、"包含"以及"包括"术语并不配出一个或多 个其它元件或其组合的存在或添加。
[0046] 图1，图2,图3与图4示出了根据本实用新型的一种三维激光全自动扫描测量系 统的整体以及局部实现形式，其中包括：
[0047] 导轨 1 ;
[0048] 底座2,其可滑动地连接至所述导轨1 ;
[0049] 工业机械手，其通过轴组件与所述底座2连接，使得其通过所述底座2在所述导轨 1上移动；
[0050] 反射器12,其夹持在所述工业机械手上，所述反射器12响应于所述工业机械手的 旋转或者在所述导轨1上移动而做出相应的旋转或者移动，以与激光跟踪仪14配合，为所 述激光跟踪仪14提供反射；
[0051] 激光跟踪仪14。
[0052] 在实例1中，所述工业机械手还包括：
[0053] 平衡组件4,其与所述轴组件连接，为所述轴组件提供平衡支撑作用；
[0054] 摆动臂6,其通过螺钉与所述平衡组件4连接，所述摆动臂6通过伺服电机和减速 机提供动力，所述轴组件带动在规定范围内摆动；
[0055] 支撑杆13,其通过所述轴组件与所述摆动臂6连接；
[0056] 机械抓手，其设置在所述支撑杆上，所述机械抓手与所述反射器连接，通过气缸11 提供动力带动所述反射器12移动。
[0057] 上述方案中的轴组件的一种实现方式为：所述轴组件包括：
[0058] 第一旋转轴3,其旋转连接在所述底座2,由伺服电机和减速机为其提供动力产生 规定范围的旋转运动；
[0059] 第二旋转轴5,其旋转连接在所述平衡组件4上，由伺服电机和减速机为其提供动 力带动所述摆动臂在规定范围的摆动；
[0060] 第三旋转轴8,其通过螺钉与所述摆动臂6连接，由伺服电机和减速机为其提供动 力与所述第二旋转轴5 -起带动所述摆动臂在规定范围的摆动；
[0061] 第四旋转轴7,其一端与所述第三旋转轴8连接，另一端与所述支撑杆13连接，所 述第四旋转轴7通过伺服电机和减速机为其提供动力产生规定范围的旋转运动；
[0062] 第五旋转轴9,其套设在所述支撑杆13上，一端与所述气缸11连接，所述第五旋转 轴9通过气缸11提供动力带动所述机械抓手旋转运动。
[0063] 在实例2中，所述激光跟踪仪具体包括：光束发射单元、检测单元与光束调整单 元，其中，所述光束发射单元发射激光射到所述反射器上，经反射器反射，反射光返回到检 测单元，检测单元测算目标的空间位置，当反射器跟随所述工业机械手在所述导轨上移动 时，所述光束调整单元调整光束来对准目标，本实用新型所述激光跟踪仪为高精度激光跟 踪仪，能够在正常光条件下完成光亮和扩散曲面的数字化（不需要表面喷涂等）。在测量范 围直径18米范围内，能够更加精确地扫描大型物体，相对类似的产品，测量速度加快50%。 设置时间达到最少，并不需要摄影测量目标物体，并且，这种方式只是一种较佳实例的说 明，但并不局限于此。在实施本实用新型时，可以根据使用者需求激光跟踪仪的精度以及其 他要求做相应更换的实施态样，例如还可以采用超轻型的非接触式激光扫描仪，具有每秒 采集20000点数据的采集能力，在短短几分钟内就可以精确采集数百万个点的坐标数据， 而且在整个量程范围内（18米），空间测量误差不超过20μπι。可