基于三维成像的加工方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于三维成像的加工方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，第一图像和第二图像为向工件投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；第一图像和第二图像中二维图案信息的像素值的极大值区域互不重合；根据第一图像各像素点的像素值与第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，及根据第二图像各像素点的像素值与第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像，通过两者确定采集区域的三维图像。根据三维图像和预设三维信息获得待加工余量；获取加工刀头的坐标；及确定加工刀头的加工路径。上述基于三维成像的加工方法能够重建出清晰且完整的三维模型。

【技术实现步骤摘要】
基于三维成像的加工方法、装置、设备及存储介质
本专利技术涉及数控加工领域，特别是涉及一种基于三维成像的加工方法、装置、设备及存储介质。
技术介绍
以结构光三维成像和共聚焦三维成像技术为代表的非接触式三维测量技术具有扫描速度快、非接触以及点云密集等优点，且被应用在多个领域中。例如在工业制造的过程中，需要对工件进行检测以判断工件表面是否存在凹陷、凸起等非预期的三维特征，而一般地，对工件的检测常常会通过结构光投影并摄像的方式以采集工件表面的信息，进而对所采集的图像进行分析处理以重建出工件表面的三维模型。随后将所获得的三维模型与理论模型比对，进而对工件进行加工。以上，随着利用三维成像以对目标工件进行三维扫描检测的逐渐普及，如何获得更为清晰且完整的工件的三维模型，以对工件实现准确的加工，已成为了目前业界所关注的重点之一。
技术实现思路
基于此，有必要针对如何获得更为清晰且完整的三维模型，以对工件实现准确的加工的问题，提供一种基于三维成像的加工方法、装置、设备及存储介质。一种基于三维成像的加工方法，包括如下步骤：获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，所述第一图像和所述第二图像为向采集区域投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；所述第一图像和所述第二图像均包括所述二维图案信息，所述第一图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第一区域，所述第二图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第二区域，所述第一区域与所述第二区域互不重合；根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，以及根据所述第二图像各像素点的像素值与所述第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像；根据所述第一特征图像和所述第二特征图像确定所述采集区域的三维图像；根据所述三维图像和所述采集区域的预设三维信息以获得所述采集区域的待加工余量；获取所述采集区域的坐标信息及加工刀头的坐标信息；及根据所述采集区域的坐标信息、所述加工刀头的坐标信息及所述待加工余量确定所述加工刀头的加工路径。在上述加工方法中，在预设时间内获取第一图像和第二图像，所述第一图像和所述第二图像为向工件投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像，通过在预设时间内获取所述第一图像和所述第二图像，从而可视为在同一预设时间内所获取的所述第一图像和所述第二图像是对工件上相同或几乎相同的采集区域的成像。另外，所述第一图像和所述第二图像均包括反射回来的二维图案信息，且由于在预设时间内获得的所述第一图像和所述第二图像中，两者中的第一区域与第二区域互不重合，即所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域互不重合，因此第一区域和第二区域对应着相同(或几乎相同)采集区域的不同子区域，从而使得预设时间内获得的第一图像和第二图像共同包含了工件表面的大量特征信息。进一步地，根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，以及根据所述第二图像各像素点的像素值与所述第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像。由于在预设时间内获取所述第一图像和所述第二图像，所述第一图像和第二图像所对应的工件表面的采集区域几乎重合，因此当采集区域存在高反射部分时，所述第一图像和所述第二图像不仅也存在相应的高亮区域(图像中的相应像素点的像素值表现为高幅值信号)，且两个对比图像中由工件高反射现象产生的高幅值信号的位置几乎重合。此时通过差值处理，所述第一特征图像保留了所述第一图像中携带有工件三维特征信息的二维图案，且消去了所述第一图像中由于工件表面高反射现象而引起的高幅值信号。同理，所述第二特征图像保留了所述第二图像中携带有工件三维特征信息的二维图案，且消去了所述第二图像中由于工件表面高反射现象而引起的高幅值信号。即，对应相同采集区域的第一特征图像和第二特征图像分别携带了工件于同一采集区域中不同子区域的三维特征。随后，根据所述第一特征图像和所述第二特征图像确定工件的相应采集区域的三维图像。进一步地，根据所述三维图像和相应采集区域的预设三维信息以获得该采集区域的待加工余量，并根据所述采集区域的坐标信息、所述加工刀头的坐标信息及所述待加工余量确定所述加工刀头的加工路径，最终通过控制加工刀头沿所述加工路径移动以消除该采集区域的待加工余量即可。以上，在上述加工方法中，不仅可以获得工件表面的大量特征信息，且可以消除工件表面的高反射信号，避免高反射信号干扰三维特征的重建计算，另外也能使最终的三维图像能够保留原本位于高反射信号区域中的三维特征信息，从而通过上述方法能够重建出采集区域的清晰且完整的三维图像，进而使加工刀头能够更准确且全面地对消除相应采集区域的待加工余量，实现对工件的准确加工，以得到符合预期要求的工件。在其中一个实施例中，所述根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，包括：利用所述第一图像各像素点的像素值减去所述第二图像相应像素点的像素值，并利用像素值差大于或等于第一阈值的部分以形成第一特征图像。在其中一个实施例中，在确定第一特征图像的步骤中，所述第一阈值大于或等于0，且小于所述第一图像中所述二维图案信息的各像素点的像素值中的最大值。在其中一个实施例中，所述根据所述第二图像各像素点的像素值与所述第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像，包括：利用所述第二图像各像素点的像素值减去所述第一图像相应像素点的像素值，并利用像素值差大于或等于第二阈值的部分以形成第二特征图像。在其中一个实施例中，所述方法还包括：获取相邻两帧的所述三维图像，每一帧的三维图像分别在一段所述预设时间内获取的所述第一图像和所述第二图像得到；将相邻两帧的所述三维图像进行特征匹配处理，得到匹配结果；根据所述匹配结果将所述相邻两帧的所述三维图像进行拼接，得到拼接后的连续三维图像；及根据所述连续三维图像和采集区域的预设三维信息以获得所述连续三维图像所对应的采集区域的待加工余量。在其中一个实施例中，将所述相邻两帧的所述三维图像进行特征匹配处理，得到匹配结果，包括：采用迭代最近点方法将所述相邻两帧的所述三维图像进行点云匹配处理，得到匹配结果。在其中一个实施例中，所述预设时间满足0＜t≤200ms。一种基于三维成像的加工装置，包括：获取模块，用于获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，所述第一图像和所述第二图像为向采集区域投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；所述第一图像和所述第二图像均包括所述二维图案信息，所述第一图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第一区域，所述第二图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第二区域，所述第一区域与所述第二区域互不重合，获取所述采集区域的坐标信息及加工刀头的坐标信息；确定模块，用于根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，根据所述第二图像各像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于三维成像的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：/n获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，所述第一图像和所述第二图像为向采集区域投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；所述第一图像和所述第二图像均包括所述二维图案信息，所述第一图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第一区域，所述第二图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第二区域，所述第一区域与所述第二区域互不重合；/n根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，以及根据所述第二图像各像素点的像素值与所述第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像；/n根据所述第一特征图像和所述第二特征图像确定所述采集区域的三维图像；/n根据所述三维图像和所述采集区域的预设三维信息以获得所述采集区域的待加工余量；/n获取所述采集区域的坐标信息及加工刀头的坐标信息；及/n根据所述采集区域的坐标信息、所述加工刀头的坐标信息及所述待加工余量确定所述加工刀头的加工路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于三维成像的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，所述第一图像和所述第二图像为向采集区域投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；所述第一图像和所述第二图像均包括所述二维图案信息，所述第一图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第一区域，所述第二图像中所述二维图案信息的像素值的极大值所在区域为第二区域，所述第一区域与所述第二区域互不重合；
根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，以及根据所述第二图像各像素点的像素值与所述第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像；
根据所述第一特征图像和所述第二特征图像确定所述采集区域的三维图像；
根据所述三维图像和所述采集区域的预设三维信息以获得所述采集区域的待加工余量；
获取所述采集区域的坐标信息及加工刀头的坐标信息；及
根据所述采集区域的坐标信息、所述加工刀头的坐标信息及所述待加工余量确定所述加工刀头的加工路径。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一图像各像素点的像素值与所述第二图像相应像素点的像素值的差值确定第一特征图像，包括：
利用所述第一图像各像素点的像素值减去所述第二图像相应像素点的像素值，并利用像素值差大于或等于第一阈值的部分以形成第一特征图像。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在确定第一特征图像的步骤中，所述第一阈值大于或等于0，且小于所述第一图像中所述二维图案信息的各像素点的像素值中的最大值。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二图像各像素点的像素值与所述第一图像相应像素点的像素值的差值确定第二特征图像，包括：
利用所述第二图像各像素点的像素值减去所述第一图像相应像素点的像素值，并利用像素值差大于或等于第二阈值的部分以形成第二特征图像。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取相邻两帧的所述三维图像，每一帧的三维图像分别在一段所述预设时间内获取的所述第一图像和所述第二图像得到；
将相邻两帧的所述三维图像进行特征匹配处理，得到匹配结果；
根据所述匹配结果将所述相邻两帧的所述三维图像进行拼接，得到拼接后的连续三维图像；及
根据所述连续三维图像和采集区域的预设三维信息以获得所述连续三维图像所对应的采集区域的待加工余量。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述相邻两帧的所述三维图像进行特征匹配处理，得到匹配结果，包括：
采用迭代最近点方法将所述相邻两帧的所述三维图像进行点云匹配处理，得到匹配结果。


7.根据权利要求1至6任意一项所述的方法，其特征在于，所述预设时间满足0＜t≤200ms。


8.一种基于三维成像的加工装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取在预设时间内采集的第一图像和第二图像，所述第一图像和所述第二图像为向采集区域投射具有二维图案信息的投影光后采集到的图像；所述第一图像和所述第二图像...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕键，陈光磊，张飞豹，李明明，
申请(专利权)人：广东省航空航天装备技术研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44