[發明專利]一種三維圖像定位的數控車床及三維圖像構建輸出方法

有效

• 申請號: 201810893137.2
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN110825026B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 宋福喜
• 申請（專利權）人: 武漢鑫成旌實業有限公司
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19;H04N13/246
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 崔自京

1.一種三維圖像定位的數控車床，其特征在于，包括

車床(1)；

三維成像輸入裝置(2)，所述三維成像輸入裝置(2)包括三維攝像機(21)和成像平臺(22)，所述成像平臺(22)根據所述三維攝像機(21)發出的運動指令進行旋轉；

三維成像輸出裝置(3)，所述三維成像輸出裝置(3)包括三維圖像激光定位機(31)和圓環形磁力軸承(32)，所述三維圖像激光定位機(31)包括三維攝像頭(311)、激光定位距離探測器(312)以及圓弧形支架(313)，所述三維攝像頭(311)與所述激光定位距離探測器(312)間隔布置在所述圓弧形支架上，所述三維攝像頭(311)與所述激光定位距離探測器(312)之間設有用于清掃車床(1)上的待加工工件上切割削的出風口(314)；所述圓環形磁力軸承(32)為兩個，分別活動連接與所述車床(1)的支撐固定臺上，所述三維圖像激光定位機(31)呈圓弧形固定在兩個所述圓環形磁力軸承(32)之間；

運動控制系統(4)，所述運動控制系統(4)接收所述三維成像輸入裝置(2)的成像信息，確定空間距離并將處理后信息發送至三維成像輸出裝置(3)；通過三維成像輸出裝置(3)的掃描與定位與三維成像輸入裝置(2)的成像信息進行比對，比對后由運動控制系統(4)控制所述車床(1)的切割刀運動。

2.根據權利要求1所述的一種三維圖像定位的數控車床，其特征在于，所述三維攝像機(21)包括

呈弧形排列的五個攝像頭，用于同時拍攝待成像對象；

圖像處理模塊，用于根據所述五個攝像頭拍攝的圖像信息進行參數標定和參數矯正，并根據標定的參數及校正后的標定的參數構建三維圖像；

圖像處理控制模塊，用于觸發所述圖像處理模塊開始進行圖像處理。

3.根據權利要求2所述的一種三維圖像定位的數控車床，其特征在于，還包括圖像顯示模塊(5)，所述圖像顯示模塊(5)與所述圖像處理控制模塊的輸出端連接，用于接收并顯示經過所述圖像處理模塊處理的三維圖像，所述圖像顯示模塊與所述運動控制系統(4)集成在同一電路板上，用于將三維圖像的可視化調整和輸出。

4.根據權利要求3所述的一種三維圖像定位的數控車床，其特征在于，所述三維攝像機的攝像頭到所述成像平臺中心點距離與所述三維圖像激光定位機(31)到車床(1)支撐固定臺中心點的距離相同。

5.三維圖像構建輸出方法，基于權利要求1至4任一項所述一種三維圖像定位的數控車床，其特征在于，

將待成像對象放置于所述成像平臺(22)上，所述成像平臺(22)根據所述三維攝像機(21)發出的運動指令進行旋轉；

利用所述三維攝像機(21)的攝像頭，分別獲取左側雙攝像頭所拍攝的第二、第三圖像和右側雙攝像頭模組所拍攝的第四、第五圖像；

分別根據所述第二、第三圖像和第四、第五圖像與中間攝像頭拍攝的第一圖像比較，對左側雙攝像頭和右側雙攝像頭各自的內參和外參進行標定；

根據所述標定后的內參和外參進行立體標定，以確定左側雙攝像頭與右側雙攝像頭之間相對的平移向量和旋轉矩陣；

根據第二圖像、第三圖像、第四圖像、第五圖像標定后的內參和外參、平移向量和旋轉矩陣，對左側攝像頭模組和右側攝像頭模組各自標定后的內參和外參進行立體校正；

根據標定的內參和外參及立體校正后的內參和外參對左側雙攝像頭和右側雙攝像頭拍攝的圖像構建目待成像對象的三維圖像；

將待加工工件定位裝夾在機床(1)的支撐固定臺中，

轉動機床(1)的支撐固定臺的運動軸，利用所述三維成像輸出裝置(3)對所述待加工工件進行測量，獲取所述待加工工件定位點在機床坐標系的空間坐標；

將構建的三維圖像與所述待加工工件進行空間坐標比對，根據所述待加工工件的空間坐標比對后的最大值，進行輸出的縮放；

通過比對，計算構建的三維圖像與實際工件坐標的變換矩陣，將變換矩陣應用于運動控制系統(4)，控制機床(1)切割刀到加工工件的轉換。