一种金属表面检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种金属表面检测装置，特别是一种采用移动机器人和激光结构光视觉的金属表面检测装置。


背景技术：

2.在船舶、重型机械等大型设备的生产过程中，金属材料是一种常用的结构材料。金属材料在加工和使用过程中会产生各种材料表面上的损伤或者缺陷，因此需要在加工和使用过程中的很多环节进行金属表面检测。
3.现有技术的金属表面检测，大多使用人工手持移动式表面检测仪，到达需要检测的位置，然后利用仪器进行手动检测。在这个过程中，工作人员的安全有很大隐患，而且检测效果会因为工作人员手持仪器的稳定度、对仪器操作的熟练度等因素而受到影响。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的上述缺陷，提供一种采用移动机器人和激光结构光视觉的金属表面检测装置，可免除安全隐患，且稳定、精确地对金属表面进行检测。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种金属表面检测装置，其中，包括：
6.移动机器人，包括主体、车轮和吸附装置，所述车轮安装在所述主体上，所述吸附装置设置在所述车轮和主体之间，所述吸附装置与所述车轮的底部具有设定距离，所述移动机器人通过所述吸附装置和车轮在待检测金属表面吸附移动；
7.二维平移机构，安装在所述主体的前端，所述二维平移机构上设置有多个测距仪；
8.激光结构光视觉系统，安装在所述二维平移机构上，所述激光结构光视觉系统对所述待检测金属表面扫描并获取所述待检测金属表面的3d形貌信息；
9.无线通信模块，与所述激光结构光视觉系统连接；以及
10.远程控制计算机，与所述移动机器人、二维平移机构及激光结构光视觉系统连接。
11.上述的金属表面检测装置，其中，所述主体为箱体结构，所述车轮为四个，四个所述车轮分别设置在所述箱体的两侧。
12.上述的金属表面检测装置，其中，所述吸附装置为四个，四个所述吸附装置分别设置在每个所述车轮与箱体之间。
13.上述的金属表面检测装置，其中，所述多个测距仪包括检测与所述待检测金属表面距离的距离测距仪和检测与前方障碍物距离的避障测距仪。
14.上述的金属表面检测装置，其中，所述激光结构光视觉系统设置有用于避免外部光线对激光结构光视觉形成干扰的柔性挡光装置。
15.上述的金属表面检测装置，其中，所述激光结构光视觉系统的激光为红外激光。
16.上述的金属表面检测装置，其中，所述激光结构光视觉系统为双目式结构。
17.上述的金属表面检测装置，其中，所述无线通信模块包括机器人端模块和计算机
端模块，所述机器人端模块安装在所述主体上，所述机器人端模块的天线安装在所述主体的顶部，所述计算机端模块安装在所述远程控制计算机内。
18.上述的金属表面检测装置，其中，所述机器人端模块内设置有图像无线传输模块，所述计算机端模块内设置有图像无线接收模块，所述图像无线传输模块将所述待检测金属表面的3d形貌信息传输至所述图像无线接收模块。
19.上述的金属表面检测装置，其中，所述远程控制计算机内设置有控制模块和图像数据处理模块，所述控制模块分别与所述移动机器人、二维平移机构及激光结构光视觉系统，所述图像数据处理模块与所述图像无线接收模块连接，并对所述图像无线接收模块接收的所述待检测金属表面的3d形貌信息处理得到所述待检测金属表面的检测结果。
20.本实用新型的有益功效在于：
21.1)移动机器人可吸附在金属表面上，可满足船舶、起重机等大型装备生产和使用过程中，对于垂直表面的检测需求；
22.2)二维平移机构可在检测之前相对被测平面调平，避免激光结构光视觉系统检测时产生不必要的误差；
23.3)无线通信模块的无线数据传输稳定，可以保证数据从激光结构光视觉系统传输到远程控制计算机期间，不发生丢包丢帧的现象；
24.4)激光结构光视觉检测精度高，可以识别到一些细微的缺陷或者质量问题；
25.5)激光结构光视觉系统的柔性挡光装置，或所采用的红外激光，都可以有效避免环境光的影响；
26.6)激光结构光视觉系统可采用双目式结构，可以避免表面起伏对激光的遮挡。
27.以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
28.图1为本实用新型一实施例的结构示意图。
29.其中，附图标记
30.1移动机器人
31.2车轮
32.3二维平移机构
33.4激光结构光视觉系统
具体实施方式
34.下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
35.参见图1，图1为本实用新型一实施例的结构示意图。本实用新型可以实现移动机器人1吸附在金属表面上进行检测。该金属表面检测装置包括：移动机器人1，包括主体、车轮2和吸附装置，所述车轮2安装在所述主体上，所述吸附装置设置在所述车轮2和主体之间，所述吸附装置与所述车轮2的底部具有设定距离，所述移动机器人1通过所述吸附装置和车轮2在待检测金属表面吸附移动；二维平移机构3，安装在所述主体的前端，所述二维平移机构3上设置有多个测距仪；激光结构光视觉系统4，安装在所述二维平移机构3上，所述
激光结构光视觉系统4对所述待检测金属表面扫描并获取所述待检测金属表面的3d形貌信息；无线通信模块，与所述激光结构光视觉系统4连接；以及远程控制计算机，与所述移动机器人1、二维平移机构3及激光结构光视觉系统4连接。
36.本实施例中，所述主体为箱体结构，所述车轮2为四个，四个所述车轮2分别设置在所述箱体的两侧。所述吸附装置为四个，四个所述吸附装置分别设置在每个所述车轮2与箱体之间。所述多个测距仪包括检测与所述待检测金属表面距离的距离测距仪和检测与前方障碍物距离的避障测距仪。所述激光结构光视觉系统4设置有用于避免外部光线对激光结构光视觉形成干扰的柔性挡光装置。所述激光结构光视觉系统4的激光可为红外激光。所述激光结构光视觉系统4可为双目式结构。
37.本实施例的无线通信模块包括机器人端模块和计算机端模块，所述机器人端模块安装在所述主体上，所述机器人端模块的天线安装在所述主体的顶部，所述计算机端模块安装在所述远程控制计算机内。所述机器人端模块内设置有图像无线传输模块，所述计算机端模块内设置有图像无线接收模块，所述图像无线传输模块将所述待检测金属表面的3d形貌信息传输至所述图像无线接收模块。所述远程控制计算机内设置有控制模块和图像数据处理模块，所述控制模块分别与所述移动机器人1、二维平移机构3及激光结构光视觉系统4，所述图像数据处理模块与所述图像无线接收模块连接，并对所述图像无线接收模块接收的所述待检测金属表面的3d形貌信息处理得到所述待检测金属表面的检测结果。
38.本实施例的二维平移机构3、激光结构光视觉系统4、无线通信模块机器人端均安装在移动机器人1上，移动机器人1可以在金属表面吸附移动，移动到某一点后，二维平移机构3带动激光结构光对金属表面进行扫描，可获取金属表面3d形貌。四个吸附装置在车轮2与箱体之间，可以将移动机器人1、二维平移机构3、激光结构光视觉系统4和无线通信模块稳定地吸附在金属表面且不影响机器人移动。二维平移机构3不仅有检测与被测表面距离的距离测距仪，可以测量二维平移机构3与待测表面的距离，进而可以对二维平移机构3进行调平；而且有检测与前方障碍物的距离的避障测距仪，可以用于移动机器人1在移动时的避障检测。激光结构光视觉系统4在进行扫描成像时，由二维平移机构3带动进行移动。该激光结构光视觉系统4设置有柔性挡光装置，可以在激光结构光扫描时，形成一个扫描封闭空间，避免阳光对激光结构光视觉形成干扰。而且，激光可以为红外激光，以在不挡光情况下避免阳光对该系统的干扰。此外，该激光结构光视觉系统4可以为双目式结构，以避免表面起伏对激光的遮挡。
39.无线通信模块机器人端设置有图像无线传输模块，可以将激光结构光视觉系统4采集到的3d图像稳定传输到地面端计算机上，期间不发生丢包丢帧情况。无线通信模块机器人端的天线部分放置在移动机器人1箱体顶层。远程控制计算机中的无线通信模块计算机端，用于接收来自机器人端的3d图像数据。远程控制计算机用于远程控制移动机器人1，以及对3d图像数据进行处理，得到金属表面的检测结果。
40.本实用新型的工作过程为：
41.首先对待检测金属表面进行评估，若待检测金属表面为起伏较多的表面，则将激光结构光视觉系统4换为双目式结构的激光结构光视觉系统4；若待检测金属表面为起伏较少的表面，则保持激光结构光视觉系统4不变。之后，将移动机器人1附着在待检测金属表面，远程控制计算机控制移动机器人1移动至待检测点。期间二维平移机构3的避障测距仪
辅助移动机器人1的控制系统，完成移动过程中的避障操作。
42.在移动到待检测点后，二维平移机构3先将激光结构光视觉系统4下降至将近工作高度，然后对待检测金属表面进行平面相对调平。在完成调平后，二维平移机构3将激光机构光视觉系统下降至工作高度。随后，激光结构光视觉系统4开始在二维平移机构3的带动下平移，对待检测金属表面进行扫描和3d成像，并将3d图像数据通过无线通信模块传输到远程控制计算机中。远程控制计算机在接收到3d图像数据后就对其进行处理，得到待检测金属表面的检测结果。
43.本实用新型采用移动机器人1和激光结构光视觉进行金属表面检测，移动机器人1可以在金属表面吸附移动，移动到某一点后，二维平移机构3带动激光结构光视觉系统4对金属表面进行扫描，可获取金属表面3d形貌，并由计算机处理后得到金属表面的检测结果。本实用新型具有可吸附在垂直金属表面上、可相对金属表面调平、可自由调整检测高度、检测精度高等优点。
44.当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。