本發(fā)明涉及檢測定位領(lǐng)域，具體而言，涉及一種定位測量裝置和定位測量方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有空調(diào)器在兩根管路連接焊接時大部分是采用人工火焰焊接，部分預(yù)裝管路的焊接采用自動化焊接，針對自動化焊接時，對于焊接位置的定位多采用機械定位法。但針對管路這種易回彈、易變形的零件，為了適應(yīng)自動化的焊接需要，生產(chǎn)方面需要投入大量設(shè)備更新成本，以保證產(chǎn)品一致性，但收益卻不大。

在對于焊接位置定位時，如果單純使用距離傳感器，由于需要大量掃描區(qū)域，實用效果不佳(只能單管測量，容易受周圍其他管路干擾)。如果僅使用相機視覺定位，同樣需要多臺相機或者需要較長的計算時間，無法在短時間快速定位(單管定位需要30秒，而且需要不同角度的定位，對空間的要求大)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種定位測量裝置和定位測量方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的定位測量裝置無法實現(xiàn)快速定位的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種定位測量裝置，包括：視覺檢測器，用于獲取待測工件在第一預(yù)設(shè)平面內(nèi)的圖像信息；距離傳感器，距離傳感器的感測頭的朝向與視覺檢測器的檢測頭的朝向相同，用于測量視覺檢測器與待測工件的預(yù)定測量點之間沿第一預(yù)設(shè)方向的實時距離值；第一預(yù)設(shè)方向垂直于第一預(yù)設(shè)平面；控制單元，控制單元與距離傳感器與視覺檢測器均連接，以獲取距離傳感器所測量的實時距離值，控制單元對實時距離值與預(yù)定初始值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整視覺檢測器的位置，以使視覺檢測器在位于與待測工件的預(yù)定測量點之間的距離為預(yù)定初始值時獲取圖像信息；其中，控制單元根據(jù)實時距離值和圖像信息得出預(yù)定測量點的實時位置信息。

進(jìn)一步地，定位測量裝置還包括：安裝架，安裝架沿第二預(yù)設(shè)方向可移動地設(shè)置，距離傳感器和視覺檢測器均安裝在安裝架上，以在安裝架的帶動下沿第二預(yù)設(shè)方向移動；其中，第二預(yù)設(shè)方向垂直于第一預(yù)設(shè)方向。

進(jìn)一步地，安裝架包括：底座；移動架，移動架沿第二預(yù)設(shè)方向可移動地設(shè)置在底座上，距離傳感器和視覺檢測器均安裝在移動架上。

進(jìn)一步地，移動架包括：第一安裝架，第一安裝架可移動地設(shè)置在底座上，視覺檢測器安裝在第一安裝架上。

進(jìn)一步地，安裝架還包括：輔助光源，輔助光源設(shè)置在第一安裝架上，以為視覺檢測器提供光源。

進(jìn)一步地，移動架還包括：第二安裝架，第二安裝架設(shè)置在第一安裝架遠(yuǎn)離視覺檢測器的一端，距離傳感器安裝在第二安裝架上。

進(jìn)一步地，定位測量裝置還包括：操作機構(gòu)，操作機構(gòu)用于安裝對待測工件進(jìn)行處理的操作頭，操作機構(gòu)與安裝架連接；控制單元與操作機構(gòu)連接，以根據(jù)位置信息控制操作頭的加工位置，以使操作頭對待測工件進(jìn)行加工處理。

進(jìn)一步地，操作機構(gòu)包括：支撐架，支撐架具有安裝腔，支撐架與安裝架連接；夾持組件，夾持組件安裝在安裝腔內(nèi)，夾持組件用于夾持操作頭。

進(jìn)一步地，視覺檢測器為相機。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種定位測量方法，定位測量方法應(yīng)用上述的定位測量裝置，定位測量方法包括：步驟一：利用距離傳感器測量待測工件的預(yù)定測量點與視覺檢測器之間沿第一預(yù)設(shè)方向的實時距離值x1；步驟二：對實時距離值x1和預(yù)定初始值x0進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整視覺檢測器的位置，以使視覺檢測器在位于與待測工件的預(yù)定測量點之間的距離為預(yù)定初始值時獲取待測工件在第一預(yù)設(shè)平面的圖像信息；步驟三：根據(jù)實時距離值x1和圖像信息獲取待測工件的實時位置信息。

進(jìn)一步地，根據(jù)實時距離值x1和預(yù)定初始值x0的比較結(jié)果調(diào)整視覺檢測器的位置的方法包括：當(dāng)實時距離值x1大于預(yù)定初始值x0時，將視覺檢測器沿第一預(yù)設(shè)方向并朝向靠近待測工件的方向移動，視覺檢測器的移動距離h為實時距離值x1與預(yù)定初始值x0之間的差值；或者當(dāng)實時距離值x1小于預(yù)定初始值x1時，將視覺檢測器沿第一預(yù)設(shè)方向并朝向遠(yuǎn)離待測工件的方向移動，視覺檢測器的移動距離h為實時距離值x1與預(yù)定初始值x0之間的差值；或者當(dāng)實時距離值x1等于預(yù)定初始值x0時，保持視覺檢測器不動。

進(jìn)一步地，預(yù)定初始值x0的確定方法包括：設(shè)置初始零點位置；將視覺檢測器移動至初始零點位置，檢測視覺檢測器與待測工件之間的距離即為預(yù)定初始值x0。

進(jìn)一步地，確定實時位置信息的方法包括：設(shè)置三維坐標(biāo)系，并以初始零點位置為三維坐標(biāo)系的原點位置；其中，三維坐標(biāo)系的第一坐標(biāo)軸與第一預(yù)設(shè)方向平行，三維坐標(biāo)系的第二坐標(biāo)軸和第三坐標(biāo)軸均位于第一預(yù)設(shè)平面內(nèi)；以實時距離值x1與預(yù)定初始值x0之差x1-x0為預(yù)定測量點的第一坐標(biāo)；根據(jù)預(yù)定測量點在第一預(yù)設(shè)平面內(nèi)的相對于第一坐標(biāo)軸和第二坐標(biāo)軸的位置坐標(biāo)得出預(yù)定測量點的第二坐標(biāo)和第三坐標(biāo)。

本發(fā)明的定位測量裝置通過視覺檢測器、距離傳感器以及控制單元的配合使用實現(xiàn)了對待測工件的預(yù)定測量點的位置信息的快速獲取，其中，距離傳感器的感測頭的朝向與視覺檢測器的檢測頭的朝向相同，控制單元，控制單元與距離傳感器與視覺檢測器均連接。在具體定位測量過程中，通過距離傳感器測量視覺檢測器與在第一預(yù)設(shè)平面內(nèi)的待測工件的預(yù)定測量點之間沿第一預(yù)設(shè)方向的實時距離值，并將實時距離值傳入控制單元，通過控制單元對實時距離值與預(yù)定初始值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整視覺檢測器的位置，以使視覺檢測器在位于與待測工件的預(yù)定測量點之間的距離為預(yù)定初始值時獲取圖像信息，在得到圖像信息后，控制單元根據(jù)實時距離值和圖像信息得出預(yù)定測量點的實時位置信息。

相比現(xiàn)有的單獨采用視覺檢測器或距離傳感器對待測工件進(jìn)行定位相比，本發(fā)明的定位測量裝置可以在短時間內(nèi)得到預(yù)定測量點的位置信息的快速獲取，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中的定位測量裝置無法實現(xiàn)快速定位的問題。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的定位測量裝置的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的定位測量方法的實施例的流程圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的定位測量裝置的x-y平面的識別區(qū)域示意圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的定位測量裝置的y-z平面的識別區(qū)域示意圖；以及

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的定位測量裝置的x-z平面的識別區(qū)域示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標(biāo)記：

10、距離傳感器；20、視覺檢測器；30、安裝架；31、底座；32、移動架；321、第一安裝架；322、第二安裝架；33、輔助光源；40、操作機構(gòu)；41、夾持組件；42、支撐架；421、安裝腔；422、第一安裝縱梁；423、第二安裝縱梁；424、安裝橫梁；50、第一預(yù)設(shè)平面；60、待測工件。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種定位測量裝置，請參考圖1，定位測量裝置包括：視覺檢測器20，用于獲取待測工件60在第一預(yù)設(shè)平面50內(nèi)的圖像信息；距離傳感器10，距離傳感器10的感測頭的朝向與視覺檢測器20的檢測頭的朝向相同，用于測量視覺檢測器20與待測工件60的預(yù)定測量點之間沿第一預(yù)設(shè)方向的實時距離值；第一預(yù)設(shè)方向垂直于第一預(yù)設(shè)平面50；控制單元，控制單元與距離傳感器10與視覺檢測器20均連接，以獲取距離傳感器10所測量的實時距離值，控制單元對實時距離值與預(yù)定初始值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整視覺檢測器20的位置，以使視覺檢測器20在位于與待測工件60的預(yù)定測量點之間的距離為預(yù)定初始值時獲取圖像信息；其中，控制單元根據(jù)實時距離值和圖像信息得出預(yù)定測量點的實時位置信息。

本發(fā)明的定位測量裝置通過視覺檢測器20、距離傳感器10以及控制單元的配合使用實現(xiàn)了對待測工件60的預(yù)定測量點的位置信息的快速獲取，其中，距離傳感器10的感測頭的朝向與視覺檢測器20的檢測頭的朝向相同，控制單元，控制單元與距離傳感器10與視覺檢測器20均連接。在具體定位測量過程中，通過距離傳感器10測量視覺檢測器20與在第一預(yù)設(shè)平面50內(nèi)的待測工件60的預(yù)定測量點之間沿第一預(yù)設(shè)方向的實時距離值，并將實時距離值傳入控制單元，通過控制單元對實時距離值與預(yù)定初始值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整視覺檢測器20的位置，以使視覺檢測器20在位于與待測工件60的預(yù)定測量點之間的距離為預(yù)定初始值時獲取圖像信息，在得到圖像信息后，控制單元根據(jù)實時距離值和圖像信息得出預(yù)定測量點的實時位置信息。

相比現(xiàn)有的單獨采用視覺檢測器20或距離傳感器10對待測工件60進(jìn)行定位相比，本發(fā)明的定位測量裝置可以在短時間內(nèi)得到預(yù)定測量點的位置信息的快速獲取，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中的定位測量裝置無法實現(xiàn)快速定位的問題。

為了能夠使距離傳感器10和視覺檢測器20可移動地設(shè)置，如圖1所示，定位測量裝置還包括：安裝架30，安裝架30沿第二預(yù)設(shè)方向可移動地設(shè)置，距離傳感器10和視覺檢測器20均安裝在安裝架30上，以在安裝架30的帶動下沿第二預(yù)設(shè)方向移動；其中，第二預(yù)設(shè)方向垂直于第一預(yù)設(shè)方向。

在本實施例中，通過在定位測量裝置上設(shè)置有安裝架30，其中，安裝架30沿第二預(yù)設(shè)方向可移動地設(shè)置，通過將距離傳感器10和視覺檢測器20均安裝在安裝架30上，從而可以使距離傳感器10和視覺檢測器20在安裝架30的帶動下沿第二預(yù)設(shè)方向移動。

為了能夠使安裝架30沿第二預(yù)設(shè)方向可移動地設(shè)置，安裝架30包括：底座31；移動架32，移動架32沿第二預(yù)設(shè)方向可移動地設(shè)置在底座31上，距離傳感器10和視覺檢測器20均安裝在移動架32上。通過在安裝架30上設(shè)置有底座31和移動架32，其中，移動架32沿第二預(yù)設(shè)方向可移動地設(shè)置在底座31上，通過將距離傳感器10和視覺檢測器20均安裝在移動架32上，從而可以使距離傳感器10和視覺檢測器20在移動架32的帶動下沿第二預(yù)設(shè)方向移動。

為了能夠?qū)⒁曈X檢測器20安裝在移動架32上，移動架32包括：第一安裝架321，第一安裝架321可移動地設(shè)置在底座31上，視覺檢測器20安裝在第一安裝架321上。通過在移動架32上設(shè)置有第一安裝架321，其中，第一安裝架321可移動地設(shè)置在底座31上，通過將視覺檢測器20安裝在第一安裝架321上，從而使得視覺檢測器20通過第一安裝架321可以動地安裝在了移動架32上。

為了能夠保證視覺檢測器20在獲取圖像信息時就有足夠的光源，如圖1所示，安裝架30還包括：輔助光源33，輔助光源33設(shè)置在第一安裝架321上，以為視覺檢測器20提供光源。

在本實施例中，通過在安裝架30上設(shè)置有輔助光源33，其中，輔助光源33設(shè)置在第一安裝架321上，從而可以通過輔助光源33為視覺檢測器20提供足夠的光源以獲取待測工件60的清晰圖像信息。

相應(yīng)地，為了能夠?qū)⒕嚯x傳感器10安裝在移動架32上，移動架32還包括：第二安裝架322，第二安裝架322設(shè)置在第一安裝架321遠(yuǎn)離視覺檢測器20的一端，距離傳感器10安裝在第二安裝架322上。

在本實施例中，通過在移動架32上設(shè)置有第二安裝架322，其中，第二安裝架322設(shè)置在第一安裝架321遠(yuǎn)離視覺檢測器20的一端，通過將距離傳感器10安裝在第二安裝架322上，從而可以使距離傳感器10通過第二安裝架322可移動地設(shè)置在移動架32上。

為了能夠?qū)Χㄎ缓蟮拇郎y工件60進(jìn)行后續(xù)加工處理，定位測量裝置還包括：操作機構(gòu)40，操作機構(gòu)40用于安裝對待測工件60進(jìn)行處理的操作頭，操作機構(gòu)40與安裝架30連接；控制單元與操作機構(gòu)40連接，以根據(jù)位置信息控制操作頭的加工位置，以使操作頭對待測工件60進(jìn)行加工處理。

在本實施例中，定位測量裝置上設(shè)置有操作機構(gòu)40，其中，操作機構(gòu)40用于安裝對待測工件60進(jìn)行處理的操作頭，操作機構(gòu)40與安裝架30連接；控制單元與操作機構(gòu)40連接，以根據(jù)位置信息控制操作頭的加工位置，本實施例中，待測工件60為待焊接的管路，操作頭為焊機，在獲取了管路待焊接點的位置信息后，通過移動焊機對管路進(jìn)行焊接處理。

優(yōu)選地，操作機構(gòu)40包括：支撐架42，支撐架42具有安裝腔421，支撐架42與安裝架30連接；夾持組件41，夾持組件41安裝在安裝腔421內(nèi)，夾持組件41用于夾持操作頭。

針對支撐架42的具體結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，支撐架42包括：第一安裝縱梁422和第二安裝縱梁423，第一安裝縱梁422與第二安裝縱梁平行設(shè)置，所示夾持組件41設(shè)置在第一安裝縱梁422和第二安裝縱梁423之間。

優(yōu)選地，支撐架42還包括：安裝橫梁424，安裝橫梁424設(shè)置在第一安裝縱梁422和第二安裝縱梁423之間，以連接第一安裝縱梁422和第二安裝縱梁423；其中，第一安裝縱梁422、第二安裝縱梁423以及安裝橫梁424圍成安裝腔421。

考慮到視覺檢測器20的獲取圖像信息的方便性，視覺檢測器20為相機。

本發(fā)明中的距離傳感器10和相機分別裝在可單向移動的軸上，或者同時裝在具有xyz三個方向自由度的機器人上。本發(fā)明的安裝架30可采用六軸機器人，其具體控制單元可以采用plc控制。

本發(fā)明還提供了一種定位測量方法，定位測量方法應(yīng)用上述的定位測量裝置，請參考圖2，定位測量方法包括：步驟一：利用距離傳感器測量待測工件的預(yù)定測量點與視覺檢測器之間沿第一預(yù)設(shè)方向的實時距離值x1；步驟二：對實時距離值x1和預(yù)定初始值x0進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整視覺檢測器的位置，以使視覺檢測器在位于與待測工件的預(yù)定測量點之間的距離為預(yù)定初始值時獲取待測工件在第一預(yù)設(shè)平面的圖像信息；步驟三：根據(jù)實時距離值x1和圖像信息獲取待測工件的實時位置信息。

優(yōu)選地，根據(jù)實時距離值x1和預(yù)定初始值x0的比較結(jié)果調(diào)整視覺檢測器的位置的方法包括：當(dāng)實時距離值x1大于預(yù)定初始值x0時，將視覺檢測器沿第一預(yù)設(shè)方向并朝向靠近待測工件的方向移動，視覺檢測器的移動距離h為實時距離值x1與預(yù)定初始值x0之間的差值；或者當(dāng)實時距離值x1小于預(yù)定初始值x1時，將視覺檢測器沿第一預(yù)設(shè)方向并朝向遠(yuǎn)離待測工件的方向移動，視覺檢測器的移動距離h為實時距離值x1與預(yù)定初始值x0之間的差值；或者當(dāng)實時距離值x1等于預(yù)定初始值x0時，保持視覺檢測器不動。

優(yōu)選地，預(yù)定初始值x0的確定方法包括：設(shè)置初始零點位置；將視覺檢測器移動至初始零點位置，檢測視覺檢測器與待測工件之間的距離即為預(yù)定初始值x0。

優(yōu)選地，確定實時位置信息的方法包括：設(shè)置三維坐標(biāo)系，并以初始零點位置為三維坐標(biāo)系的原點位置；其中，三維坐標(biāo)系的第一坐標(biāo)軸與第一預(yù)設(shè)方向平行，三維坐標(biāo)系的第二坐標(biāo)軸和第三坐標(biāo)軸均位于第一預(yù)設(shè)平面內(nèi)；以實時距離值x1與預(yù)定初始值x0之差x1-x0為預(yù)定測量點的第一坐標(biāo)；根據(jù)預(yù)定測量點在第一預(yù)設(shè)平面內(nèi)的相對于第一坐標(biāo)軸和第二坐標(biāo)軸的位置坐標(biāo)得出預(yù)定測量點的第二坐標(biāo)和第三坐標(biāo)。

具體地，第一坐標(biāo)軸為x坐標(biāo)軸，第二坐標(biāo)軸為y坐標(biāo)軸，第三坐標(biāo)軸為z坐標(biāo)軸。

在本實施例中，以對待測工件60為管路時進(jìn)行說明：

設(shè)置初始的零點位置；將相機移動至被測物在視覺范圍內(nèi)的中心位置(視覺坐標(biāo)零點位置)，記錄此時機器坐標(biāo){x，y，z}。此處，整個定位測量裝置看作一個機器人，機器坐標(biāo)即為該機器人的坐標(biāo)。在y方向上平移距離傳感器測量，測量出標(biāo)準(zhǔn)位置對應(yīng)的x0。

測量過程：先將同時裝有相機和距離傳感器的機器人在y方向上移動，測量被測物在x方向的距離，獲得此時的工件距離x1。此時，可根據(jù)對應(yīng)關(guān)系獲得工件與焦距距離(x0)差值：x1-x0。然后，機器人根據(jù)差值移動相機保證工件在焦距x0的距離上。

當(dāng)x1-x0>0時，機器人向靠近工件方向移動距離為x1-x0；當(dāng)x1-x0<0時，機器人向遠(yuǎn)離工件的方向移動距離為|x1-x0|，移動到相機拍攝焦距位置后，進(jìn)行視覺識別。獲得被測物體的zy平面上的坐標(biāo)y1，z1。被測工件的實際坐標(biāo)即為{x1-x0，y1，z1}。

在開始測量時，如圖2至圖5所示，通過在y方向移動距離傳感器10測量管路，當(dāng)距離傳感器10不能獲得管路的距離信息時，表明管路在被測區(qū)域外，則調(diào)整管路所在位置至被測區(qū)域內(nèi)；當(dāng)被測管路位于測量空間范圍內(nèi)時，通過距離傳感器10得到待測點的x方向的坐標(biāo)值x1，通過調(diào)整視覺檢測器20至焦距的拍照位置，以得到管路的圖像信息，控制單元根據(jù)實時距離值和圖像信息得出預(yù)定測量點的y方向的坐標(biāo)值y1以及z方向的坐標(biāo)值z1。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術(shù)效果：

本發(fā)明的定位測量裝置通過視覺檢測器20、距離傳感器10以及控制單元的配合使用實現(xiàn)了對待測工件60的預(yù)定測量點的位置信息的快速獲取，其中，距離傳感器10的感測頭的朝向與視覺檢測器20的檢測頭的朝向相同，控制單元，控制單元與距離傳感器10與視覺檢測器20均連接。在具體定位測量過程中，通過距離傳感器10測量視覺檢測器20與在第一預(yù)設(shè)平面50內(nèi)的待測工件60的預(yù)定測量點之間沿第一預(yù)設(shè)方向的實時距離值，并將實時距離值傳入控制單元，通過控制單元對實時距離值與預(yù)定初始值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整視覺檢測器20的位置，以使視覺檢測器20在位于與待測工件60的預(yù)定測量點之間的距離為預(yù)定初始值時獲取圖像信息，在得到圖像信息后，控制單元根據(jù)實時距離值和圖像信息得出預(yù)定測量點的實時位置信息。

相比現(xiàn)有的單獨采用視覺檢測器20或距離傳感器10對待測工件60進(jìn)行定位相比，本發(fā)明的定位測量裝置可以在短時間內(nèi)得到預(yù)定測量點的位置信息的快速獲取，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中的定位測量裝置無法實現(xiàn)快速定位的問題。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。