激光三维扫描检测仪的制作方法

本实用新型涉及一种检测仪，属于工业测量技术领域。

背景技术：

现代制造技术的发展，促进了品质检测方式的多样性及先进性。国内的量具量仪与国外相比还有比较大的差距，国内制造企业大多使用国外的检测仪器，国内产品仍不能满足企业高精准的要求。中国现已成为世界第一大汽车生产国，但在技术上与欧美发达汽车生产国还是有很大的差距，其中，白车身及组件的检测就是非常具有代表性的一方面。白车身和组件，由于形状复杂(基本都是复杂三维曲面)、体积庞大、精度要求高，对检测提出了很高的要求。而常规检测方法无法对其复杂的三维曲面进行充分和有效的测量。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种快速、精确、灵活的激光三维扫描检测仪。

本实用新型的技术方案是：激光三维扫描检测仪，包括3D扫描系统，所述3D扫描系统通过线缆连接多轴机器人、机器人控制系统和软件处理系统。

所述3D扫描系统包括3D激光传感器，工业相机分别装在3D激光传感器两侧并处于同一高度，工业相机的镜头前端安装有环形光源，环形光源与工业相机的镜头同心，3D激光传感器和工业相机通过视觉处理器经以太网连接机器人控制系统和软件处理系统。

所述工业相机通过辅件安装在3D激光传感器两侧的L型治具的长边上，环形光源安装在工业相机的镜头前端的L型治具短边上，L型治具用螺栓固定在背板两侧，所述背板安装在工具法兰上。

所述线缆包括通过多芯线插头相互连接的外置线缆和内置线缆，外置线缆为双层逆向螺旋弹簧线缆，双层逆向螺旋弹簧线缆位于3D扫描系统外底部，双层逆向螺旋弹簧线缆的内部线缆通过线缆固定头连接3D激光传感器和工业相机，内置线缆位于多轴机器人内部。

所述内置线缆与电机线穿过位于多轴机器人关节内的中空齿轮的中心通孔，连接至机器人控制系统和软件处理系统，所述中空齿轮啮合小齿轮，电机连接小齿轮和电机线，电机固定安装在机器人关节传动部件上。

所述双层逆向螺旋弹簧线缆包括采用记忆金属材质制作的外部弹簧，内部线缆位于外部弹簧内，所述外部弹簧的缠绕方向与内部线缆的缠绕方向互为逆向，且外部弹簧的螺距小于内部线缆的螺距，外部弹,的缠绕紧密度大于内部线缆的缠绕紧密度，外部弹簧的绕径为弹簧丝直径的10-15倍。

所述多轴机器人为六轴机器人，六轴机器人第一轴底面法兰为安装工作面，置顶或置地安装。

所述3D扫描系统通过工具法兰与六轴机器人的第六轴前端法兰相接。

所述机器人控制系统包括机器人控制箱和与机器人控制箱电连接的示教器，所述软件处理系统包括依次连接的工作站电脑和打印 机，工作站电脑中装有三维扫描检测软件。

本实用新型的有益效果是：基于激光扫描测量技术和视觉检测技术，由六轴机器人带动扫描头对待检工件进行快速扫描以获得工件的形状尺寸信息，在软件中构建3D数模并按塑性成型原理进行数模优化，并将构建的数模与标准数模进行对比，从而获得产品质量的相关信息并进行评价；本产品为汽车测量及工业测量提供了快速、精确、灵活的解决方案。内部采用特制的多芯线缆，避免了机器人的外部走线，在六轴机器人内部使用中空齿轮轴，使多芯内置线可以不受机器人运动的干扰。同时，在该激光三维扫描检测仪中，采用记忆金属设计了环形伸缩金属电缆，突破传统方式，让复杂的电缆线彻底隐藏起来。

附图说明

本实用新型共有附图10幅。

图1为本实用新型的结构图；

图2为本实用新型的内部走线图；

图3为本实用新型的3D扫描系统的结构图；

图4为本实用新型的内部放大图；

图5为图4的A-A面剖视图；

图6为双层逆向螺旋弹簧线缆局部放大图；

图7为本实用新型的原理图；

图8为多芯线插头的结构图；

图9为图8的侧视图；

图10为外置线缆端部结构图。

图中附图标记如下：1、3D扫描系统，1.1、3D激光传感器，1.2、工业相机，1.3、环形光源，1.4、辅件，1.5、L型治具，1.6、背板，1.7、线缆固定头，2、工具法兰，3、多轴机器人，4、双层逆向螺旋弹簧线缆，4.1、外部弹簧，4.2、内部线缆，4.3、插孔，4.4、母插头，4.5、线缆固定头，5、内置线缆，6、电机线，7、多芯线插头，7.1、插针，8、中空齿轮，8.1、中心通孔，9、电机，10、小齿轮。

具体实施方式

下面结合附图1-10对本实用新型做进一步说明：

激光三维扫描检测仪，包括3D扫描系统1，所述3D扫描系统1通过线缆连接多轴机器人3、机器人控制系统和软件处理系统。

所述3D扫描系统1包括3D激光传感器1.1，工业相机1.2分别装在3D激光传感器1.1两侧并处于同一高度，工业相机1.2的镜头前端安装有环形光源1.3，环形光源1.3与工业相机1.2的镜头同心，3D激光传感器1.1和工业相机1.2通过视觉处理器经以太网连接机器人控制系统和软件处理系统。

所述工业相机1.2通过辅件1.4安装在3D激光传感器1.1两侧的L型治具1.5的长边上，环形光源1.3安装在工业相机1.2的镜头前端的L型治具1.5短边上，L型治具1.5用螺栓固定在背板1.6两侧，所述背板1.6安装在工具法兰2上。

所述线缆包括通过多芯线插头7相互连接的外置线缆和内置线缆5，外置线缆为双层逆向螺旋弹簧线缆4，双层逆向螺旋弹簧线缆 4的外部弹簧4.1位于3D扫描系统1外底部和多轴机器人3的第4轴前端之间，双层逆向螺旋弹簧线缆4的内部线缆通过线缆固定头1.7连接3D激光传感器1.1和工业相机1.2，内置线缆5位于多轴机器人3内部。

所述内置线缆5与电机线6穿过位于多轴机器人3关节内的中空齿轮8的中心通孔8.1，连接至机器人控制系统和软件处理系统，所述中空齿轮8啮合小齿轮10，电机9连接小齿轮10和电机线6。

所述双层逆向螺旋弹簧线缆4包括采用记忆金属材质制作的外部弹簧4.1，内部线缆4.2位于外部弹簧4.1内，所述外部弹簧4.1的缠绕方向与内部线缆4.2的缠绕方向互为逆向，且外部弹簧4.1的螺距小于内部线缆4.2的螺距，外部弹,4.1的缠绕紧密度大于内部线缆4.2的缠绕紧密度，外部弹簧4.1的绕径为弹簧丝直径的10-15倍。内部线缆4.2端部设有与多芯线插头7的插针7.1相配合的插孔4.3，插孔4.3外依次设有母插头4.4和线缆固定头4.5。

所述多轴机器人3为六轴机器人，六轴机器人第一轴底面法兰为安装工作面，置顶或置地安装。

所述3D扫描系统1通过工具法兰2与六轴机器人的第六轴前端法兰相接。

所述机器人控制系统包括机器人控制箱和与机器人控制箱电连接的示教器，所述软件处理系统包括依次连接的工作站电脑和打印机，工作站电脑中装有三维扫描检测软件。

根据需要，可采用多轴机器人3、机器人控制系统和软件处理系 统结合的方式进行三维扫描检测。

3D激光传感器可以对待检工件进行快速扫描以获得工件的形状尺寸信息，在软件中构建3D数模后与标准数模进行对比，从而获得产品质量的相关信息并对此进行评价。该传感器还可以以3D模式执行检测和测量，用于检测高度、倾斜、间隙与面差、孔深、平面安装、体积和横截面等。

工业相机可以快速定位及校准，提供六轴机器人引导3D激光传感器进行检测时准确的检测位置信息。同时，在进行局部特征检测时，例如定位孔、边缘检测、齿轮轴的装配检查等，使用工业相机更快捷方便。

激光三维扫描检测仪包括3D扫描系统1、机器人控制系统及软件处理系统。该激光三维扫描检测仪基于激光扫描测量技术和视觉检测技术，由六轴机器人带动扫描头对待检工件进行快速扫描以获得工件的形状尺寸信息，在软件中构建3D数模并按塑性成型原理进行数模优化，并将构建的数模与标准数模进行对比，从而获得产品质量的相关信息并进行评价。在检测中，可以根据检测需求配合使用3D激光传感器和工业相机，也可单独调用。

该激光三维扫描检测仪内部采用特制的多芯线缆，避免了机器人的外部走线，在六轴机器人内部使用中空齿轮轴，使多芯内置线可以不受机器人运动的干扰。

同时，在该激光三维扫描检测仪中，采用记忆金属设计了环形伸缩金属电缆，突破传统方式，让复杂的电缆线彻底隐藏起来。

该双层逆向螺旋弹簧线缆采用双层结构，外层为螺距小、缠绕紧密、绕径较大的金属弹簧，内层为螺距大、缠绕稀疏、绕径较小的线缆，外层弹簧与内层线缆的缠绕方向互为逆向，保证外层金属与内层线缆永不缠绕。该线缆连接方便，传输稳定，使用寿命长，性价比高，可应用于各种极端恶劣环境，适用于伸缩型、旋转型设备连接，尤其是机器人前端用线，可有效避免刮碰、断线等线缆带来的安全事故，安全性高，实用性强。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。