一种涂装定位系统和方法.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CN108225180A(43)申请公布日2018.06.29(21)申请号201711495061.XG06T7/73(2017.01)(22)申请日2017.12.31(71)申请人芜湖哈特机器人产业技术研究院有限公司地址241000安徽省芜湖市鸠江区电子产业园E座1层(72)发明人樊璇(74)专利代理机构芜湖安汇知识产权代理有限公司34107代理人朱圣荣(51)Int.Cl.G01B11/00(2006.01)G01B11/24(2006.01)G06T1/00(2006.01)G06T7/33(2017.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种涂装定位系统和方法(57)摘要本发明揭示了一种涂装定位系统，对工件进行喷涂作业的喷枪固定在机械臂端部，所述机械臂固定在机器人基座平台，所述机器人基座平台上固定有线性模组，所述线性模组上固定有获取工件轮廓数据信息的二维激光雷达，所述线性模组驱动二维激光雷达沿工件运动。该方法采用市场已投入大量使用的二维激光雷达对大尺寸部件进行扫描，并结合三维点云模型配准算法，提出了一种较为便捷、简单有效的定位系统。同时，该方法也填补了国内对于复杂且尺寸非常大的部件的定位问题。CN108225180ACN108225180A权利要求书1/1页1.一种涂装定位系统，对工件进行喷涂作业的喷枪固定在机械臂端部，所述机械臂固定在机器人基座平台，其特征在于：所述机器人基座平台上固定有线性模组，所述线性模组上固定有获取工件轮廓数据信息的二维激光雷达，所述线性模组驱动二维激光雷达沿工件运动。2.根据权利要求1所述的涂装定位系统，其特征在于：所述工件上定义有工件定位点。3.根据权利要求1或2所述的涂装定位系统，其特征在于：所述线性模组水平设置，所述二维激光雷达固定在线性模组的活动部上。4.基于权利要求1-3所述涂装定位系统的定位方法，其特征在于：1)固定工件；2)二维激光雷达扫描工件获得建立在视觉坐标系下的工件局部三维点云数据；3)将工件视觉坐标系下的局部三维点云数据转换至机器人基坐标系下的局部三维点云数据；4)根据预存的工件三维模型获得工件整体模型三维点云；5)将局部三维点云数据与整体模型三维点云进行局部配准，获取局部三维点云数据相对于工件定位点的位姿关系；6)获取工件定位点相对于机器人基坐标系之间的坐标系转换矩阵，从而完成工件相对于机器人基坐标系的定位；7)根据工件相对于机器人基坐标系的坐标系转换关系，按照标准机械臂涂装程序，修正飞机相对机械臂的位姿关系，对飞机表面局部区域进行涂装作业。5.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于：所述2)中线性模组匀速带动二维激光雷达沿着移动方向对工件喷涂面进行扫描，获取工件表面涂装区域线性轮廓数据，当扫描完成后，根据所获取的工件表面轮廓数据在视觉坐标系下建立工件三维空间点云模型，生成工件表面涂装区域的局部三维点云数据。6.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于：所述3)坐标转换方法如下：已知二维激光雷的计算视觉坐标系到机器人基座平台坐标系之间的坐标转换关系，以及机器人基座平台坐标系与机械臂基坐标系之间的转换关系；根据以上计算所得两次坐标系转换关系，对机器人基坐标系与二维激光雷达视觉坐标系进行标定，测得视觉坐标系与机器人基座标系之间的固定的齐次变换矩阵。7.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于：所述4)根据预存的工件三维CAD模型，对工件三维CAD模型网格化，并对网格化模型中的平面均匀地采样，生成均匀的工件整体模型三维点云。8.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于：所述5)对工件表面涂装区域的局部三维点云数据进行滤波、采样、聚类进行滤除外点、平滑的操作后，采用ICP迭代最近点方法，对工件局部三维点云和工件整体模型三维点云进行局部配准。9.根据权利要求4所述的定位方法，其特征在于：所述6)通过整合局部三维点云数据与工件定位点的坐标关系，以及工件整体模型三维点云相对于机器人基坐标系的坐标关系，获得工件定位点相对于机器人基坐标系之间的坐标系转换矩阵。2CN108225180A说明书1/3页一种涂装定位系统和方法技术领域[0001]本发明涉及机器人涂装定位领域。背景技术[0002]三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，它通过高速激光扫描测量的方法，大面积地快速获取被测对象表面的三维坐标数据，可以快速、大量的采集空间点位信息，因此，可以用于获取高精度高分辨率的数字模型。在逆向工程、测绘工程、工业测量、数字城市地形可视化等众多领域有广泛的应