一种新型激光扫描投影方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111412835A(43)申请公布日2020.07.14(21)申请号202010288487.3(22)申请日2020.04.14(71)申请人长春理工大学地址130022吉林省长春市朝阳区卫星路7089号(72)发明人侯茂盛刘涛陈雨情李丽娟林雪竹刘智超郭丽丽(74)专利代理机构长春吉大专利代理有限责任公司22201代理人杜森垚(51)Int.Cl.G01B11/00(2006.01)G01B11/24(2006.01)G06T3/60(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图3页(54)发明名称一种新型激光扫描投影方法(57)摘要本发明公开了一种新型激光扫描投影方法，首先进行双轴扫描振镜坐标系与被投影目标物体坐标系间坐标转换关系的自动解算和标定，依据推导出的坐标系转换关系，计算各背向反射合作目标圆心相对于双轴扫描振镜坐标系的转角，双轴扫描振镜模块自动控制光束完成各背向反射合作目标的光学扫描，根据被投影目标物体位置和姿态信息，重新解算坐标转换关系，实现对投影图形的位置偏差的实时校正能够实现对被投影目标物体位置和姿态的实时自动检测，最后上位机控制器读取待投影零部件的CAD数学模型并通过数据采集处理及控制模块驱动双轴扫描振镜模块循环转动，在被投影目标物体上形成待装配零件的轮廓线框图形。CN111412835ACN111412835A权利要求书1/3页1.一种新型激光扫描投影方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、双轴扫描振镜坐标系与被投影目标物体坐标系间坐标转换关系的自动解算和标定：S11.在被投影目标物体(11)上设置多个背向反射合作目标(10)；S12.视觉测量模块(5)对被投影目标物体(11)上设置的背向反射合作目标(10)进行图像获取；S13.定义被投影目标物体(11)的坐标系为被投影目标物体坐标系O-XOYOZO；定义视觉测量模块(5)的坐标系为相机坐标系C-XCYCZC；解算得出相机坐标系C-XCYCZC与被投影目标物体坐标系O-XOYOZO间的坐标转换；S14.定义双轴扫描振镜模块(4)的坐标系为双轴扫描振镜坐标系P-XPYPZP；视觉测量模块(5)设置于双轴扫描振镜模块(4)一侧并使双轴扫描振镜坐标系P-XPYPZP与相机坐标系C-XCYCZC的某一轴共线或某两轴共面；S15.建立双轴扫描振镜坐标系P-XPYPZP与相机坐标系C-XCYCZC的数学模型，并确定两坐标系的转换关系；S16.依据双轴扫描振镜坐标系P-XPYPZP与相机坐标系C-XCYCZC的坐标系转换关系，推导得出双轴扫描振镜坐标系P-XPYPZP与被投影目标物体坐标系O-XOYOZO间的坐标转换关系；步骤二、对被投影目标物体上设置的多个背向反射合作目标进行实时自动光学扫描：依据步骤一推导出的坐标系转换关系，计算各背向反射合作目标圆心相对于双轴扫描振镜坐标系的转角；双轴扫描振镜模块(4)自动控制光束完成各背向反射合作目标的光学扫描，并将各背向反射合作目标(10)反射的激光光强信息送入光强反馈探测模块(6)；步骤三、根据步骤二获取的各圆心位置坐标与对应的转角关系，重新解算双轴扫描振镜坐标系与被投影目标物体坐标系间新的、实时的、精准坐标转换关系，实现对被投影目标物体位置和姿态变动信息的实时、自动监测；步骤四、上位机控制器读取待投影零部件的CAD数学模型并通过数据采集处理及控制模块(7)驱动双轴扫描振镜模块(4)循环转动，在被投影目标物体上形成待装配零件的轮廓线框图形，实现由被投影目标物体发生不可避免的位置和姿态变动导致投影图形位置偏差的实时、自动校正。2.如权利要求1所述的一种新型激光扫描投影方法，其特征在于，所述步骤S13中解算得出的相机坐标系C-XCYCZC与被投影目标物体坐标系O-XOYOZO间的坐标转换关系为：CCC其中，(x1,y1,z1)为相机坐标系C-XYZ下各背向反射合作目标(10)的三维坐标值，(X1,OOOY1,Z1)为被投影目标物体坐标系O-XYZ下背向反射合作目标(10)的三维坐标值，R1和T1分别为相机坐标系C-XCYCZC到被投影目标物体坐标系O-XOYOZO的旋转矩阵和平移矩阵。3.如权利要求1所述的一种新型激光扫描投影方法，其特征在于，所述步骤S15中得到的双轴扫描振镜坐标系P-XPYPZP与相机坐标系C-XCYCZC的转换关系为：2CN111412835A权利要求书2/3页CCC其中，(x1,y1,z1)为相机坐标系C-XYZ下背向反射合作目标(10)的三维坐标值，(X2,PPPY2,Z2)为双轴扫描振镜坐标系P-XYZ下背向反射合作目标(10)的三维坐标值，R2和T2分别为视觉测量模块(5)的相机坐标系C-XCYCZC到双轴扫描振镜坐