[发明专利]一种基于CMM提高机器人激光扫描测量精度的方法

说明书

本发明公开了一种基于CMM提高机器人激光扫描测量精度的方法，利用CMM测得的若干离散点并结合CAD模型的对应信息实现对自由曲面进行精确定位对齐，然后利用机器人驱动激光传感器对工件进行快速扫描测量，并将生成的点云数据进行数据过滤后和CMM测得的精确点数据进行对齐配准，得到高精度的被测工件的三维检测数据。本发明提出了一种提高机器人激光扫描测量精度的补偿方法，解决了机器人激光检测在工业应用中精度低、稳定性差、检测路径规划复杂，测量数据的转换处理问题，另外，通过校准及补偿的算法，可对检测数据进行数字化、智能化处理，其应用价值和市场前景巨大。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种基于CMM提高机器人激光扫描测量精度的方法。

背景技术

三坐标测量机(Coordinate Measuring Machining，缩写CMM)是一种精密测量设备，利用CMM进行精密测量是测量和获得工件尺寸数据的最有效的方法之一，其广泛应用于机械、汽车、航空、军工、模具等行业。CMM最较为通用的是“接触式检测”，其优点是：检测精度较高、性能稳定，尤其适合测量形状规整的高精度零部件，是目前制造质量检测体系中不可缺少的精密检测设备。但接触式检测也有其技术缺点，如：接触式测量的测头与被测面直接接触，容易造成测头损伤，且不易测量复杂零件内部廓形和软质材料。同时，接触式测量时被测面具有微小变形，无法适用于航空航天等领域中具有高精度要求的薄壁复杂曲面。另外，接触式测量多采用逐点测量的方式，测量效率低，测量速度慢，测量结果还需进行测头半径补偿。针对接触式测量的这些缺陷，目前非接触式测量的技术应用发展迅速，其目的主要是解决CMM接触式测量带来的以上问题。非接触式测量具有测量速度快、测量效率高、实施性强、被测面无变形、测头无损伤、无需半径补偿等优点，成为复杂曲面测量的发展趋势，国内外CMM厂商多采用了在CMM设备上加装激光、相机等机器视觉非接触传感器来实现快速检测，但其主要依赖CMM自身结构和控制及数据处理，但该技术领域主要依赖国外的硬件及软件供应商提供技术升级及服务，且功能开放性较差，升级和改造的价格昂贵，接触式检测和非接触检测的技术优势很难二者兼容等。另外，目前随着检测要求不断提高，尤其是基于3D数学模型方向的检测更是未来精密检测发展的方向，而空间三维补偿在复杂零件检测中的关键技术之一。随着机器人技术和高精度传感器技术的快速发展，机器人的应用领域也将向多学科、高科技交叉融合方向发展，其技术涉及电工电子、机械制造、计算机、传感器、数据处理等许多领域。因此可以将CMM接触式测量与机器人灵活控制技术以及激光检测定位原理结合，从而设有一种基于CMM进行机器人激光检测的方法，解决机器人激光检测在工业应用中，精度低、稳定性差、检测路径规划复杂，测量数据转换处理繁琐等一些技术瓶颈，另外借助3D数学模型进行精度校准和补偿，实现数据处理数字化，进一步提高器人激光扫描测量的精度。

现有技术中：发明专利申请号：201610602245.0，发明专利名称：一种机器人坐标系与三维测量标系的变换方法，该发明专利主要提出一种机器人坐标系与三维测量坐标系的变换方法，该方法通过公共点提取、变换矩阵计算和坐标转换步骤实现测量数据的坐标到机器人坐标的交换，而对于机器人末端加载检测工具进行扫描测量的位置校准及控制并未涉及，另外，对于提高机器人进行激光扫描检测精度的方法以及和CMM精密测量数据的误差补偿及数据的融合算法也并未涉及。

发明专利申请号：201910596496.6，发明专利名称：一种基于三坐标平台的机器人标定方法，该发明主要提出了一种基于三坐标平台的机器人标定方法，是在三坐标平台上设置标定点，用工业相机做辅助定位，获取标定点位置信息，分析和测量平台的三维误差，通过线性算法补差测量平台几何误差，完成三坐标平台的误差补偿，建立三坐标平台坐标系与机器人基础坐标系的映射关系进行机器人标定示教。但该方法基于自己搭建的三坐标平台，因此对其搭建的三坐标平台精度要求极高。

发明内容