[发明专利]用于大尺寸复杂形面的机器人自动测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于大尺寸复杂形面的机器人自动测量系统，包括工控机、移动机器人平台、机器人等，工控机各设备进行电气连接，按照扫描路径规划得到的路径，控制机器人平台及机器人运动，带动扫描设备对待测量部件进行扫描，并实时跟踪空间位姿，采集扫描数据及跟踪定位数据，根据跟踪定位数据，对扫描数据进行拼接处理，得到待测量部件形面的测量数据。本发明能够实现大尺寸复杂形面的自动测量，提高大尺寸复杂形面的测量效率，同时在测量中保证产品安全。

技术领域

本发明属于大型曲面测量技术领域，具体涉及一种用于大尺寸复杂形面的机器人自动测量方法及系统。

背景技术

大型曲面在航空航天领域的应用广泛，例如卫星大型天线的反射面、大型飞机机翼等。这些曲面的制造精度将影响航空航天设备的主体性能，如天线的型面精度将影响型号发射传输的性能，飞机机翼的型面精度则会影响飞机的气动性能，需要有相应的技术手段测量这些大型曲面是否满足精度要求。

已有的曲面自动测量方法中，通常采用工业机器人携带扫描测量设备，机器人按照设计的路径运动，携带扫描测量设备对曲面进行扫描，为避免机器人自身定位误差对测量结果造成影响，通常采用第三方测量系统，如激光跟踪仪、iGps系统等对扫描设备的空间位姿进行跟踪测量，使得扫描拼接结果与机器人定位精度无关，保证了曲面整体的测量精度。这种方法中机器人固定与地面，测量范围受限于机器人的工作空间，对于超出机器人工作空间范围的大型曲面，采用这种方法难以实现全覆盖测量。

本发明提出一种用于大尺寸复杂形面的机器人自动测量方法及系统，将移动机器人与工业机器人相结合，在工业机器人末端安装扫描测量设备，工业机器人固定于移动机器人之上，移动机器人搭载工业机器人可在地面移动，扩展了扫描测量设备的可达范围，实现大型曲面的全覆盖扫描测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于大尺寸复杂形面的机器人自动测量方法及系统，解决传统测量方法测量范围小的问题，实现大型曲面的全覆盖自动测量。

根据本发明的一方面，提出一种用于大尺寸复杂形面的机器人自动测量系统，该系统包括：工控机、移动机器人平台、机器人控制器、工业机器人、全局测量系统、扫描设备、扫描路径规划控制器、扫描数据处理器，其中：

所述工控机与所述机器人控制器、扫描设备、移动机器人平台进行电气连接，扫描路径规划控制器运行于工控机中，用于根据测量需求规划移动机器人平台的行走路径，以及工业机器人的运动路径，工控机按照扫描路径规划控制器得到的路径，控制移动机器人平台及工业机器人运动，带动扫描设备对待测量部件进行扫描；所述全局测量系统实时跟踪扫描设备的空间位姿，工控机实时采集扫描设备的扫描数据及全局测量系统的跟踪定位数据，扫描数据处理器运行于工控机中，根据全局测量系统的跟踪定位数据，对扫描设备的扫描数据进行拼接处理，得到待测量部件型面的测量数据。

其中，所述路径规划控制器集成在工控机上，读取待测部件、移动机器人平台、工业机器人、扫描设备等测量现场元素的三维模型，根据测量得到的相对位姿关系构建扫描路径规划仿真环境，通过路径规划方法生成无干涉的移动机器人平台及工业机器人运动路径；

其中，所述移动机器人平台与工业机器人、机器人控制器机械连接，用于根据工控机的控制指令实现扫描设备的空间移动扫描；

其中，所述扫描设备用于扫描待测部件的三维形貌数据，经过扫描数据处理器处理后形成待测部件曲面的三维模型；

根据本发明的另一方面，还提供一种用于大尺寸复杂形面的机器人自动测量方法，该方法包括以下步骤：

步骤1，在测量场地内布置全局测量系统，在移动平台机器人、扫描设备、待测部件上设置用于全局测量系统测量定位的测量靶标；

步骤2，全局测量系统测量得到移动机器人平台、待测部件的空间位姿信息，并发送给工控机；