本發(fā)明涉及激光測量，特別涉及一種吊掛式可變角度激光檢測裝置及檢測方法。

背景技術(shù)：

1、由于激光具備的高亮性、直線性、相干性和單色性等技術(shù)特點(diǎn)，能夠?qū)Ω黝愋湍繕?biāo)實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、高精度的非接觸式測量，近年來，激光檢測在安全檢查、醫(yī)學(xué)影像、文物保護(hù)等各領(lǐng)域均取得了顯著的成果。

2、現(xiàn)有激光檢測技術(shù)手段中，常用于材料特性檢測的單路反射式激光檢測方法大部分為針對小型試件進(jìn)行定點(diǎn)掃描模式，缺乏針對大型件的移動(dòng)式檢測裝置。而現(xiàn)有的定點(diǎn)式掃描裝置基本都具有定點(diǎn)機(jī)械底座，與待掃描大型試件表面產(chǎn)生干涉的概率極大，不適用于大型件的自動(dòng)化掃描應(yīng)用。因此，本發(fā)明提出一種吊掛式可變角度激光檢測裝置及檢測方法，已解決以上問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種吊掛式可變角度激光檢測裝置及檢測方法，采用太陽輪與行星輪配合的周轉(zhuǎn)輪系結(jié)構(gòu)，在保障實(shí)現(xiàn)標(biāo)定、測厚、成像等基本功能的同時(shí)，以虛擬圓心為掃描中心點(diǎn)，避開底部冗余的機(jī)械式掃描中心點(diǎn)，最大限度地保障機(jī)構(gòu)整體不與掃描件表面產(chǎn)生物理干涉，極大地拓寬了本機(jī)構(gòu)的應(yīng)用環(huán)境，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)面向各類非定點(diǎn)試件、大尺寸試件的沿預(yù)設(shè)軌跡的自動(dòng)掃描檢測，極大的提高了檢測效率。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種吊掛式可變角度激光檢測裝置，其包括變角驅(qū)動(dòng)模塊、發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂，所述變角驅(qū)動(dòng)模塊包括連接背板、環(huán)形齒輪、第一驅(qū)動(dòng)組件和第二驅(qū)動(dòng)組件，所述環(huán)形齒輪的第一端面設(shè)有所述連接背板，且所述環(huán)形齒輪的第二端面設(shè)有環(huán)形導(dǎo)軌，所述第一驅(qū)動(dòng)組件設(shè)于所述環(huán)形齒輪的第一端，且所述第一驅(qū)動(dòng)組件中的第一齒輪與所述環(huán)形齒輪嚙合傳動(dòng)，所述第一驅(qū)動(dòng)組件中的第一連接架滑動(dòng)設(shè)于所述環(huán)形導(dǎo)軌上，所述第二驅(qū)動(dòng)組件設(shè)于所述環(huán)形齒輪的第二端，且所述第二驅(qū)動(dòng)組件中的第二齒輪與所述環(huán)形齒輪嚙合傳動(dòng)，所述第二驅(qū)動(dòng)組件中的第二連接架滑動(dòng)設(shè)于所述環(huán)形導(dǎo)軌上；所述發(fā)射調(diào)整臂設(shè)于所述第一驅(qū)動(dòng)組件中的第一連接架上，且所述發(fā)射調(diào)整臂包括發(fā)射導(dǎo)軌、發(fā)射滑塊、發(fā)射旋轉(zhuǎn)臺(tái)、發(fā)射源、發(fā)射光路組件和發(fā)射鎖緊器，所述發(fā)射導(dǎo)軌設(shè)于所述第一連接架上，且所述發(fā)射導(dǎo)軌上滑動(dòng)設(shè)有所述發(fā)射滑塊，所述發(fā)射滑塊設(shè)于所述發(fā)射旋轉(zhuǎn)臺(tái)的定平臺(tái)上，且所述發(fā)射源設(shè)于所述發(fā)射旋轉(zhuǎn)臺(tái)的動(dòng)平臺(tái)上，所述發(fā)射光路組件設(shè)于所述發(fā)射導(dǎo)軌的上方，所述發(fā)射源與所述發(fā)射光路組件之間通過所述發(fā)射鎖緊器固定連接，且所述發(fā)射源與發(fā)射光路組件處于同一直線上；所述接收調(diào)整臂設(shè)于所述第二驅(qū)動(dòng)組件中的第二連接架上，且所述接收調(diào)整臂包括接收導(dǎo)軌、接收滑塊、接收旋轉(zhuǎn)臺(tái)、接收源、接收光路組件和接收鎖緊器，所述接收導(dǎo)軌設(shè)于所述第二連接架上，且所述接收導(dǎo)軌上滑動(dòng)設(shè)有所述接收滑塊，所述接收滑塊設(shè)于所述接收旋轉(zhuǎn)臺(tái)的定平臺(tái)上，且所述接收源設(shè)于所述接收旋轉(zhuǎn)臺(tái)的動(dòng)平臺(tái)上，所述接收光路組件設(shè)于所述接收導(dǎo)軌的上方，所述接收源與所述接收光路組件之間通過所述接收鎖緊器固定連接，且所述接收源與所述接收光路組件處于同一直線上。

3、優(yōu)選地，所述連接背板的第一端面上設(shè)有與機(jī)器人末端執(zhí)行器相連接的連接法蘭，且所述連接背板的第二端面還設(shè)有供電模塊。

4、進(jìn)一步地，所述第一驅(qū)動(dòng)組件包括第一電機(jī)、第一齒輪、第一轉(zhuǎn)軸、第一連接架和第一滑板，所述第一滑板設(shè)于所述第一連接架的第一端，且所述第一滑板的邊角處設(shè)有第一導(dǎo)向輪，所述第一導(dǎo)向輪與所述環(huán)形導(dǎo)軌滾動(dòng)接觸，且所述第一電機(jī)設(shè)于所述第一連接架上，所述第一轉(zhuǎn)軸支撐于所述第一連接架上，且所述第一電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與所述第一轉(zhuǎn)軸的第一端連接，所述第一齒輪設(shè)于所述第一轉(zhuǎn)軸上，且所述第一齒輪與所述環(huán)形齒輪嚙合傳動(dòng)。

5、進(jìn)一步地，所述第二驅(qū)動(dòng)組件包括第二電機(jī)、第二齒輪、第二轉(zhuǎn)軸、第二連接架和第二滑板，所述第二滑板設(shè)于所述第二連接架的第一端，且所述第二滑板的邊角處設(shè)有第二導(dǎo)向輪，所述第二導(dǎo)向輪與所述環(huán)形導(dǎo)軌滾動(dòng)接觸，且所述第二電機(jī)設(shè)于所述第二連接架上，所述第二轉(zhuǎn)軸支撐于所述第二連接架上，且所述第二電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與所述第二轉(zhuǎn)軸的第一端連接，所述第二齒輪設(shè)于所述第二轉(zhuǎn)軸上，且所述第二齒輪與所述環(huán)形齒輪嚙合傳動(dòng)。

6、優(yōu)選地，所述發(fā)射鎖緊器包括發(fā)射源連接板、發(fā)射光路連接板、發(fā)射支撐環(huán)和發(fā)射鎖緊軸，所述發(fā)射源連接板與所述發(fā)射源固定連接，且所述發(fā)射源連接板的第一端設(shè)有發(fā)射凸耳，所述發(fā)射光路連接板與所述發(fā)射光路組件固定連接，且所述發(fā)射光路連接板的第一端設(shè)有發(fā)射鎖緊環(huán)，所述發(fā)射光路組件設(shè)于所述發(fā)射源的一端，且所述發(fā)射鎖緊軸的第一端與所述發(fā)射凸耳連接，所述發(fā)射鎖緊環(huán)通過所述發(fā)射支撐環(huán)鎖緊于所述發(fā)射鎖緊軸的第二端。

7、優(yōu)選地，所述接收鎖緊器包括接收源連接板、接收光路連接板、接收支撐環(huán)和接收鎖緊軸，所述接收源連接板與所述接收源固定連接，且所述接收源連接板的第一端設(shè)有接收凸耳，所述接收光路連接板與所述接收光路組件固定連接，且所述接收光路連接板的第一端設(shè)有接收鎖緊環(huán)，所述接收光路組件設(shè)于所述接收源的一端，且所述接收鎖緊軸的第一端與所述接收凸耳連接，所述接收鎖緊環(huán)通過所述接收支撐環(huán)鎖緊于所述接收鎖緊軸的第二端。

8、本發(fā)明的另一方面，提供一種吊掛式可變角度激光檢測裝置的檢測方法，其包括以下步驟：

9、s1、組裝激光檢測裝置，并進(jìn)行初步校準(zhǔn)；

10、s2、依據(jù)對待測試試件的特性檢測要求，選取不同的測試模式對待測試試件進(jìn)行特性檢測，若選用定角模式檢測待測試試件的厚度，則執(zhí)行步驟s3至s4；若選用并角模式待測試試件的特征，則直接執(zhí)行步驟s5至s8；

11、s3、驅(qū)動(dòng)所述發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂轉(zhuǎn)動(dòng)至空間指定角度并進(jìn)行固定；

12、s4、啟動(dòng)發(fā)射源發(fā)射激光信號(hào)，激光信號(hào)經(jīng)發(fā)射光路組件、激光信號(hào)反射至接收光路組件，并被接收源接收，獲取單路反射激光回路信號(hào)，繼而完成對待測試試件的檢測，并執(zhí)行步驟s9；

13、s5、驅(qū)動(dòng)所述發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂轉(zhuǎn)動(dòng)，將所述發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂由水平狀態(tài)調(diào)整為豎直狀態(tài)，并完成所述發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂的并攏；

14、s6、通過所述發(fā)射調(diào)整臂上的發(fā)射旋轉(zhuǎn)臺(tái)以及所述接收調(diào)整臂上的接收旋轉(zhuǎn)臺(tái)，調(diào)整所述發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂的旋轉(zhuǎn)角度；

15、s7、通過所述發(fā)射調(diào)整臂上的發(fā)射導(dǎo)軌以及所述接收調(diào)整臂上的接收導(dǎo)軌，調(diào)整所述發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂的線性位置；

16、s8、啟動(dòng)所述發(fā)射源發(fā)射激光信號(hào)，激光信號(hào)經(jīng)所述發(fā)射光路組件、激光信號(hào)反射至所述接收光路組件，并被所述接收源接收，獲取單路反射激光回路信號(hào)，繼而完成對待測試試件的檢測，并執(zhí)行步驟s9；

17、s9、重復(fù)步驟s2至步驟s8，對待測試試件進(jìn)行全方位激光檢測。

18、進(jìn)一步地，所述步驟s1中組裝激光檢測裝置，并對其進(jìn)行初步校準(zhǔn)，具體步驟如下：

19、s11、將變角驅(qū)動(dòng)模塊安裝在機(jī)器人的末端執(zhí)行器上；

20、s12、分別將發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂安裝于第一驅(qū)動(dòng)組件和第二驅(qū)動(dòng)組件上；

21、s13、啟動(dòng)所述第一驅(qū)動(dòng)組件和第二驅(qū)動(dòng)組件，分別帶動(dòng)所述發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂轉(zhuǎn)動(dòng)至空間任意固定夾角；

22、s14、測量所述發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂之間的實(shí)際運(yùn)行夾角值，并判斷所述發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂的實(shí)際運(yùn)行夾角值與理論驅(qū)動(dòng)角度值之間的誤差是否符合角度誤差值要求，若所述發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂的實(shí)際運(yùn)行夾角值與理論驅(qū)動(dòng)角度值之間的誤差超出角度誤差值要求，則執(zhí)行步驟s15；若所述發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂的實(shí)際運(yùn)行夾角值與理論驅(qū)動(dòng)角度值之間的誤差符合角度誤差值要求，則執(zhí)行步驟s16；

23、s15、重新調(diào)整所述第一驅(qū)動(dòng)組件和第二驅(qū)動(dòng)組件中齒輪與所述變角驅(qū)動(dòng)模塊中環(huán)形齒輪的輪齒嚙合精度；

24、s16、將待測試試件放置于機(jī)器人的下方，開始對待測試試件進(jìn)行激光檢測。

25、優(yōu)選地，所述步驟s14中的角度誤差值范圍為-3°～3°。

26、本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是：

27、1、本發(fā)明提供的吊掛式可變角度激光檢測裝置及檢測方法，采用太陽輪與行星輪配合的周轉(zhuǎn)輪系結(jié)構(gòu)，整體以吊掛方式安裝，在保障實(shí)現(xiàn)標(biāo)定、測厚、成像等基本功能的同時(shí)，以虛擬圓心為掃描中心點(diǎn)，避開底部冗余的機(jī)械式掃描中心點(diǎn)，保障機(jī)構(gòu)整體不與掃描件表面產(chǎn)生物理干涉，拓寬了本機(jī)構(gòu)的應(yīng)用環(huán)境。

28、2、本發(fā)明提供的吊掛式可變角度激光檢測裝置及檢測方法，基于特殊的吊掛式安裝方式，能夠配合機(jī)器臂自動(dòng)掃描軌跡，通過將本機(jī)構(gòu)與負(fù)載機(jī)器人配合，使用自動(dòng)化掃描檢測方法，能夠?qū)崿F(xiàn)面向各類非定點(diǎn)試件、大尺寸試件的沿預(yù)設(shè)軌跡的自動(dòng)掃描檢測，提高檢測效率。

29、3、本發(fā)明提供的吊掛式可變角度激光檢測裝置及檢測方法，在變角驅(qū)動(dòng)模塊的兩端分別設(shè)置發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂，且發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂上的各驅(qū)動(dòng)組件與環(huán)形齒輪之間采用齒輪嚙合，通過驅(qū)動(dòng)各驅(qū)動(dòng)組件上的齒輪與環(huán)形齒輪齒輪嚙合傳動(dòng)，可以帶動(dòng)發(fā)射調(diào)整臂和接收調(diào)整臂運(yùn)動(dòng)至空間指定夾角，有利于控制角度變化精度，實(shí)現(xiàn)測量儀發(fā)射源和接收源的精確電動(dòng)變角，避免角度偏差所導(dǎo)致的測量結(jié)果出現(xiàn)較大偏差的問題。

30、4、本發(fā)明提供的吊掛式可變角度激光檢測裝置及檢測方法，分別在發(fā)射源和接收源下方設(shè)置調(diào)整組件，發(fā)射源和接收源可以在連接板上轉(zhuǎn)動(dòng)以及水平線性移動(dòng)，可以根據(jù)不同待測量試件型號(hào)及測試要求，對發(fā)生源和接收源進(jìn)行調(diào)整，有利于對待測量試件進(jìn)行不同特性的測量，同時(shí)還可以提高試件測量的靈活性和適應(yīng)性。