[发明专利]一种三维扫描设备的全局定位方法

权利要求书

1.一种三维扫描设备的全局定位方法，其利用固定设置于检测工位内的至少两个全局相机获取全局定位点的图像，以实现所述三维扫描设备在不同位姿下获取图像的拼接；

所述三维扫描设备固定安装在机器人末端，其包括双目相机和投影仪，所述双目相机和投影仪在同一检测位姿下的位置相对固定；

其特征在于：所述投影仪为可编程投影仪；

该全局定位方法包括如下步骤：

1)预先获取投影仪坐标系与三维扫描设备坐标系的转换关系；

预先获取全局相机测量坐标系与工件坐标系的转换关系；

预先在一个示教工件上布置全局定位点，获取各个全局定位点在工件坐标系下的坐标，记为点集I；

将待测工件置于检测工位内；

2)机器人带动三维扫描设备到预设位姿，依据工件坐标系与机器人基坐标系、机器人基坐标系与机器人法兰坐标系、机器人法兰坐标系与三维扫描设备坐标系、三维扫描设备坐标系与投影仪坐标系的转换关系，确定投影仪在工件坐标系下的位置；

三维扫描设备获取待测工件的在三维扫描设备坐标系的点云数据；

3)依据投影仪在工件坐标系下的位置，获取点集I中属于投影仪投射区域内的点，记载为点集J_i，i取值为自然数，代表第i个位姿；

4)将点集J_i中点的三维坐标，依据成像投影原理映射到投影平面上，获得各点的二维坐标，生成投影图片，通过投影仪投射到待测工件表面；

5)全局相机采集点集J_i，获取其在工件坐标系下的坐标；

同时，所述三维扫描设备采集点集J_i，获取其在三维扫描设备坐标系下的坐标；

6)依据同名点刚体变换，获得此位姿下三维扫描设备与工件坐标系之间的转换关系，继而将此位姿下待测工件表面的点云数据转换到工件坐标系下，实现此片点云的拼接；

7)重复步骤2)～6)，直至实现所有点云的拼接。

2.如权利要求1所述三维扫描设备的全局定位方法，其特征在于：步骤5)中同时至少有两个全局相机采集全局定位点。

3.如权利要求1所述三维扫描设备的全局定位方法，其特征在于：所述步骤1)中的全局定位点为贴点或者示教工件表面的通孔或角点。

4.如权利要求1所述三维扫描设备的全局定位方法，其特征在于：单个位姿下，投射到待测工件表面的点至少有三个。

5.如权利要求1所述三维扫描设备的全局定位方法，其特征在于：单个位姿下，投射到待测工件表面的点与此时全局相机和三维扫描设备视场内待测工件表面特征点之和大于等于三。

6.如权利要求1所述三维扫描设备的全局定位方法，其特征在于：所述投影仪投射到待测工件表面的点亮度等同或优于圆形标记点。

7.如权利要求1所述三维扫描设备的全局定位方法，其特征在于：所述投影仪投射到待测工件表面的点的分辨力能达到高精度提取要求。

8.如权利要求1所述三维扫描设备的全局定位方法，其特征在于：测试前预先获取工件坐标系与机器人基坐标系、机器人法兰坐标系与三维扫描设备坐标系的转换关系。

9.如权利要求1所述三维扫描设备的全局定位方法，其特征在于：所述全局定位点为圆形、环形、方形或十字形。