[发明专利]一种新型激光扫描投影装置

说明书

本发明公开了一种新型激光扫描投影装置，能够对被投影目标物体位置和姿态实时自动检测，自动获取新的位置和姿态信息后重新解算坐标转换关系。包括激光器、激光调谐单元、激光分束模块、双轴扫描振镜模块、视觉测量模块、光强反馈探测模块、数据采集处理及控制模块、上位机控制器；激光器、激光调谐单元、激光分束模块、双轴扫描振镜模块沿光路方向依次设置，视觉测量模块的坐标系与视觉测量模块的坐标系的某一轴共线或某两轴共面；由各背向反射合作目标反射的激光光强信息沿原光路返回并送入光强反馈探测模块；视觉测量模块及光强反馈探测模块分别与数据采集处理及控制模块通讯连接；上位机控制器与数据采集处理及控制模块通讯连接。

技术领域

本发明属于先进光电测试仪器领域，尤其涉及一种新型激光扫描投影装置，具体应用于先进制造装配领域中的智能辅助装配定位等。

背景技术

激光扫描投影仪主要应用于先进智能制造装配领域，该仪器可依据待加工或待装配零部件的三维CAD数模驱动双轴扫描振镜进行高精度偏转，使激光器出射的光线被快速转折，从而在三维空间中的目标投影位置处显示出由激光光线快速循环扫描形成的零部件外形轮廓线框。该激光轮廓线框明亮、清晰可见，并能够准确地显示在零部件待安装或加工的空间三维位置上。利用激光三维扫描投影仪器的这一特性，能够解决技术操作人员在制造装配现场难于找出精准参考位置的重要难题，使原本仅标记于CAD数模图纸上的相关制造装配信息更直观、准确、实用地呈现于制造装配现场的目标操作位置，有效地将CAD数模与制造、装配工艺衔接起来，从而实现智能化的辅助加工和装配指导。

在进行投影操作前，需要建立投影仪器与被投影目标物体间准确的坐标转换关系，才能将CAD数模中任意点或任意坐标值转换为双轴振镜的转角值，进而控制双轴振镜完成对应角度的偏转，最后在被投影目标物体的准确位置上扫描投影出CAD数模中零部件的准确形状。

现阶段的激光扫描投影装置，大多需要通过键盘、鼠标或遥控器等装置人工手动控制激光光束的偏转，将激光扫描光束引导至被投影目标物体上的合作目标附近，再控制激光扫描投影系统对至少六个合作目标进行扫描，依次对合作目标完成扫描后，方可建立起投影仪器与被投影目标物体间的坐标转换关系。该坐标转换关系建立和求解的操作耗时长、操作复杂、降低装配效率以及产品质量。

更严重的问题是，在制造装配现场，被投影目标物体不可避免的会产生位置和姿态的变动，位置和姿态的变动会导致投影图形位置出现偏差，也就无法依据激光扫描投影图形实现准确的零部件安装定位等操作。现有技术均需要人为介入再次使用遥控装置对合作目标进行上述引导、扫描过程，以重新建立激光扫描投影仪器与被投影目标物体间的坐标转换关系，才能重新完成准确位置上的激光扫描投影。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种新型激光扫描投影装置，能够实现对被投影目标物体位置和姿态的实时自动检测，能够自动获取新的位置和姿态信息后重新解算坐标转换关系，从而实现对投影图形的位置偏差实现实时校正。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，结合附图：

一种新型激光扫描投影装置，包括激光器1、激光调谐单元2、激光分束模块3、双轴扫描振镜模块4、视觉测量模块5、光强反馈探测模块6、数据采集处理及控制模块7、上位机控制器8、被投影目标物体11；激光器1出射的激光束进入设置于其光路前方的激光调谐单元2；经激光调谐单元2出射的激光光束入射至激光分束模块3；由激光分束模块3出射的激光光束入射至双轴扫描振镜模块4中，通过激光光束经双轴扫描振镜模块4在被投影目标物体11上实现激光扫描投影图形的循环扫描绘制投影；被投影目标物体11上设置多个背向反射合作目标10；视觉测量模块5设置于双轴扫描振镜模块4附近且保证双轴扫描振镜模块的坐标系与视觉测量模块5的坐标系的某一轴共线或某两轴共面；光强反馈探测模块6设置在激光分束模块3反射分光光路正前方，由各背向反射合作目标10反射的激光光强信息沿原光路返回并送入光强反馈探测模块6；视觉测量模块5及光强反馈探测模块6分别与数据采集处理及控制模块7通讯连接；上位机控制器8与数据采集处理及控制模块7通讯连接。