[發明專利]基于旁軸離線測量的激光精密加工方法

在審

• 申請號: 202110069264.2
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112935562A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 翟順誠;倫寶利;龍潛;張曉世;李捷;李逵
• 申請（專利權）人: 中國科學院云南天文臺;中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: B23K26/362
• 分類號: B23K26/362;B23K26/70
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 劉妮

1.一種基于旁軸離線測量的激光精密加工方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：對拍攝圖片角點亞像素坐標的獲取，用焦距固定的相機對已知尺寸參數的棋盤格標定板進行變換任意位置、姿態的多張拍攝以獲取圖像，把圖像轉化為灰度圖，將上述處理后的灰度圖二值化后通過角點檢測算法判斷是否存在角點，若存在角點，則獲得角點的精確亞像素坐標；

步驟二：對相機設備內參數的獲取，定義對應圖像角點的相應世界坐標，獲得角點的世界坐標和圖像坐標的一一對應關系，選取若干組圖像上角點和對應的世界坐標系上的點，通過標定算法獲得拍攝該組圖片相機設備的內參數和畸變系數；

步驟三：對拍攝該組圖片的相機設備外參數的獲取，保持上述拍攝相機的焦距等內參數不變，在激光加工平面上選擇待加工物體周圍三個不共線的點用激光器打出，相機在任意位置、姿態下拍攝待加工物體獲得圖像，通過多點定位算法得到拍攝的相機設備的外參數；

步驟四：固定已得到內外參數的相機位置，在保持待加工物體成像在相機取景范圍內可任意移動待加工物體，相機重新獲取移動后的圖像，逐像素獲得拍攝圖像上的像素點，通過內外參數計算的轉換矩陣得到激光加工平面與圖像的可視化關系，即可在激光加工平面上對圖像上任意位置進行精密加工操作。

2.根據權利要求1所述的基于旁軸離線測量的激光精密加工方法，其特征在于，在所述步驟一中，圖像的灰度圖是把圖像的灰度值設置為0至255，255代表全白，0代表全黑；把白色與黑色之間按對數關系分為若干等階，灰度分為256階。

3.根據權利要求1所述的基于旁軸離線測量的激光精密加工方法，其特征在于，在所述步驟一中，所述角點檢測算法包括以下步驟：

步驟一：對圖像進行預處理，對圖像進行二值化，把灰度圖轉化為二值圖；

步驟二：尋找每個方格的相鄰方格，并記相鄰方格的個數，對所有相鄰方格分類，分類的原則是類內所有的方格是相鄰的；

步驟三：根據已知角點個數，判別每個類中方格是否為所求的棋盤方格，確認方格位置和個數是否正確，若正確則提取所求棋盤方格所有任意兩個方格的連接點，即為所求角點，獲得所有角點精確亞像素坐標；若不正確，則棋盤角點檢測失敗。

4.根據權利要求1所述的基于旁軸離線測量的激光精密加工方法，其特征在于，相機設備外參數獲取包括以下步驟：保持相機焦距等內參數不變，將待加工物體放在激光加工操作臺上，在激光加工平面上選擇待加工物體周圍不共線三點，用激光器打出，相機在激光器加工平臺旁軸任意位置、姿態下拍攝包含待加工物體和上述用激光器打出的不共線三點的圖像，通過多點定位算法獲得拍攝相機此時的外參數。

5.根據權利要求1或4所述的基于旁軸離線測量的激光精密加工方法，其特征在于：所述多點定位算法包括以下步驟：

步驟一：輸入激光加工平面上選擇的待加工物體周圍三點的激光加工平面坐標；

步驟二：輸入上述激光器打出的激光加工平面上三點的對應世界坐標；

步驟三：通過余弦定理，再利用點云配準方法可以得到此時拍攝的相機系統圖像坐標系相對于世界坐標系的平移和旋轉矩陣。

6.根據權利要求1所述的基于旁軸離線測量的激光精密加工方法，其特征在于：將待加工物體移動后重新拍攝的圖像，通過逐像素檢索的方式，獲得拍攝圖像上所有像素點的矩陣表示形式，通過內外參數得到的變換矩陣與所有像素點進行計算得到變換后的新像素點矩陣坐標，用可視化方法將所有坐標重新映射在另一平面上，將此時得到的可視化后的圖像按刻度放在激光加工平面上，即可得到激光加工平面相對于待加工物體的對應關系，并進行激光的精密加工。