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专利号: 2021107481657
申请人: 长春理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种激光扫描投影系统圆形背向反射合作目标扫描方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一、基于外摆线方程或太阳花线方程,设计圆形背向反射合作目标扫描路径;

步骤二、在待投影工件上设置至少6个圆形背向反射合作目标,根据步骤一设计的扫描路径对设置的圆形背向反射合作目标进行扫描;

步骤三、建立投影系统坐标系与工件坐标系的坐标转换关系:光电探测器模块接收和处理圆形背向反射合作目标及其周围区域反射的光强信号,并将其转化为电压信号;记录在背向反射合作目标周围但不属于合作目标的区域的扫描点电压信号,提取其中最大的电压值设置为电压阈值;根据电压阈值,提取各圆形背向反射合作目标区域的扫描点;通过点云处理,提取背向反射合作目标区域边缘的边缘扫描点;利用边缘扫描点解算各背向反射合作目标的圆心坐标;根据各圆形背向反射合作目标分别在投影系统坐标系和工件坐标系下的坐标,求解坐标转换矩阵参数,确定两坐标系的坐标转换关系;

步骤四、读取并解析待投影零部件的CAD数学模型,在待投影工件上形成待投影图形。

2.如权利要求1所述的一种激光扫描投影系统圆形背向反射合作目标扫描方法,其特征在于,所述步骤一中,太阳花线方程为:r=a+b*sin(c*θ)

转换为直角坐标系下的方程为:

太阳花线是一种封闭曲线,θ表示曲线上的点和圆心连线与x轴的夹角;

太阳花线的半径r的最大值为(a+b),最小值为(a‑b),即a决定了半径r的平均值,b控制半径r的变化范围,c决定了半径r的变化周期数,每条封闭曲线中,r的大小变化c个周期。

3.如权利要求1所述的一种激光扫描投影系统圆形背向反射合作目标扫描方法,其特征在于,所述步骤一中,外摆线方程为:外摆线是一个动圆沿一个定圆外部滚动而无滑动时,动圆圆周上一点M的轨迹;

其中,a为定圆半径,b为动圆半径,θ是动圆圆心和定圆圆心连线与x轴正半轴的夹角。

4.如权利要求1所述的一种激光扫描投影系统圆形背向反射合作目标扫描方法,其特征在于,所述步骤二包括以下步骤:S21.在待投影工件上设置多个圆形背向反射合作目标;

S22.根据步骤一设计的扫描路径,双轴扫描振镜模块对待投影工件上设置的圆形背向反射合作目标进行扫描,同时扫描背向反射扫描合作目标周围且不属于合作目标的区域;

O O O

S23.定义待投影工件的坐标系为工件坐标系O‑X YZ ;定义双轴扫描振镜模块的坐标P P P

系为投影系统坐标系P‑XYZ。

5.如权利要求1所述的一种激光扫描投影系统圆形背向反射合作目标扫描方法,其特征在于,所述步骤三包括以下步骤:S31.光电探测器模块接收圆形背向反射合作目标10及其周围区域反射的光强,并将光强信号转换为电压信号;

S32.记录在背向反射合作目标周围但不属于合作目标的区域的扫描点电压信号,提取其中最大的电压值,并将该值设置为电压阈值;

S33.根据电压阈值,提取圆形背向反射合作目标区域的扫描点;通过点云处理,提取背向反射合作目标的区域边缘的边缘扫描点;

S34.根据圆心拟合算法,利用边缘扫描点解算各背向反射合作目标的圆心坐标,并以与其对应的扫描振镜偏转角表示;

P P P O O O

S35.建立投影系统坐标系P‑X Y Z与工件坐标系O‑X YZ的数学模型,并根据至少6个圆形背向反射合作目标分别在投影系统坐标系和工件坐标系下的坐标,利用非线性最优化算法求解坐标转换矩阵参数,确定两坐标系的坐标转换关系。

6.如权利要求1所述的一种激光扫描投影系统圆形背向反射合作目标扫描方法,其特征在于,所述步骤四包括以下步骤:上位机控制器读取待投影零部件的CAD数学模型,并对CAD数学模型进行数模特征信息解析;通过数据采集处理及控制模驱动双轴扫描振镜模块循环转动,在待投影工件上形成待装配零件的待投影图形。