CN113269866A - 一种三维镜像仿形复刻系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及图像识别技术领域，具体地说，涉及一种三维镜像仿形复刻系统及方法。包括机座，机座的左右两端相对立设有两道滑轨，机座的左右两端分别滑动连接有第一机械臂和第二机械臂，第一机械臂的端头设有扫描笔，第二机械臂的端头设有复刻笔，机座中间相对立设有两块底托板，机座的外侧设有工控机。本发明设计通过在机座上设置两组结构相同的机械臂，其中一组机械臂可以扫描原材料的图形，并对图形进行识别及镜像切换处理，另一组机械臂可以根据镜像处理后的图形自动在建材原料上刻画对应的图形，实现快速的仿形复刻；不需要通过人工处理，省时省力，且适用于各种尺寸的材料，提高工作效率及材料裁切的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及图像识别技术领域，具体地说，涉及一种三维镜像仿形复刻系统及方法，可用于加工浮雕等立体形态。
背景技术
建筑建造及装修过程中，很多位置会设计到对称结构，这些结构在裁切建材时，一般都需要工人将两块建材重叠在一起，通过手动描摹后再进行裁剪，这种操作不仅费时费力，而且存在描摹不准确的情况，遇到尺寸较大的材料很难进行处理，同时在建材形状复杂、原始数据缺失或镜像对称的结构时，手动仿形的偏差很大。若能通过对原检查形状进行扫描编绘，再通过对图像进行镜像对称后并通过自动化机械自动进行仿形复刻，则能够很好地规避人工操作过程存在的局限。然而，目前却没有较完善的通过图像识别技术来实现材料仿形复刻的系统产品及其运行方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三维镜像仿形复刻系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供一种三维镜像仿形复刻系统产品，包括机座，所述机座的左右两端相对立设有两道滑轨，所述机座的左右两端分别滑动连接有第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂的端头设有扫描笔，所述第二机械臂的端头设有复刻笔，所述机座中间相对立设有两块底托板，所述底托板的前后两端均设有拉槽，所述底托板上刻印有坐标网格，所述机座的外侧设有工控机。
作为本技术方案的进一步改进，所述第一机械臂的底端设有滑块，所述滑块与所述滑轨滑动连接，所述滑块的中间转动连接有主支撑臂，所述主支撑臂的顶端通过第一万向球连接有伸缩臂，所述伸缩臂的另一端通过第二万向球连接有操作臂，所述第二机械臂与所述第一机械臂的结构相同。
本发明的目的之二在于，提供一种三维镜像仿形复刻系统，该系统装载于所述工控机内部，包括
基础建设单元、扫描管理单元、数据处理单元和复刻控制单元；所述基础建设单元的信号输出端与所述扫描管理单元、所述数据处理单元、所述复刻控制单元的信号输入端连接，所述扫描管理单元的信号输出端与所述数据处理单元的信号输入端连接，所述数据处理单元的信号输出端与所述复刻控制单元的信号输入端连接；所述基础建设单元用于提供支持系统运行的基础装置载体、智能技术及应用等；所述扫描管理单元用于对图像的扫描过程进行控制管理；所述数据处理单元用于对扫描获取的图像进行处理转换；所述复刻控制单元用于以扫描获得的图形为基础控制复刻图形的运行过程；
所述基础建设单元包括终端载体模块、动作管理模块、技术支持模块和网络通信模块；
所述扫描管理单元包括运行控制模块、图像扫描模块、尺寸测量模块和图形编绘模块；
所述数据处理单元包括图像处理模块、逆向扫描模块、坐标定位模块和镜像切换模块；
所述复刻控制单元包括图形解析模块、路径规划模块、同步运行模块和仿形复刻模块。
作为本技术方案的进一步改进，所述终端载体模块、所述动作管理模块与所述技术支持模块依次通过以太网通讯连接；所述终端载体模块用于提供支持系统运行的机械、传感装置及其配套的工控处理器；所述动作管理模块用于管理记录各机械臂的动作过程并进行调用；所述技术支持模块用于在系统内加载多种智能技术以支持系统的顺滑运行；所述网络通信模块用于在系统各层面之间建立连接及数据传输的通道。
其中，终端载体的设备包括但不限于运行机械、机械臂、扫描仪、距离传感器、红外探测装置、工控机等。
其中，智能技术包括但不限于远程距离测量技术、图像识别技术、镜像转换技术等。
其中，网络通信的类型包括但不限于有线通信、无线WiFi、5G数据流量、蓝牙等。
作为本技术方案的进一步改进，所述运行控制模块的信号输出端与所述图像扫描模块的信号输入端连接，所述图像扫描模块的信号输出端与所述尺寸测量模块的信号输入端连接，所述尺寸测量模块的信号输出端与所述图形编绘模块的信号输入端连接；所述运行控制模块用于控制扫描端机械臂及扫描装置的运行过程；所述图像扫描模块用于通过扫描装置按运行路径对待复刻的建材图像及其形状进行扫描；所述尺寸测量模块用于在扫描过程中对建材形状各边缘的尺寸进行测量；所述图形编绘模块用于根据扫描的图像信息及测量的尺寸按比例编绘对应的图形。
作为本技术方案的进一步改进，所述图像处理模块的信号输出端与所述逆向扫描模块的信号输入端连接，所述逆向扫描模块的信号输出端与所述坐标定位模块的信号输入端连接，所述坐标定位模块的信号输出端与所述镜像切换模块的信号输入端连接；所述图像处理模块用于对编绘的图形进行去杂质化、灰度转化及色彩过滤等操作以降低因图像背景杂乱导致影响识别的精确度；所述逆向扫描模块用于对仿形对象的轮廓及结构进行逆向扫描并以此为基础进行数字仿真及三维建模操作；所述坐标定位模块用于获取针对三维仿真模型各点对应底托板上定位网格上的精确坐标值；所述镜像切换模块用于对三维模型及定位后的的图像进行镜像切换并将切换后的图形传输到复刻端处理层。
作为本技术方案的进一步改进，所述逆向扫描模块的操作方法流程包括如下步骤：
step1、调用3D OMS仿真模型软件；
Step2、获取点云数据，并进行点云前端处理；
Step3、搭建STL模型，使点云数据快速成型；
Step4、以STL模型为基础进行逆向设计、曲面造型及三维设计，获取三维实体数据；
Step5、对三维实体数据进行进一步设计修改后，通过CAM进行加工。
作为本技术方案的进一步改进，所述镜像切换模块的计算表达式为：
水平镜像的变换公式为：
垂直镜像的变换公式为：
作为本技术方案的进一步改进，所述图形解析模块的信号输出端与所述路径规划模块的信号输入端连接，所述路径规划模块的信号输出端与所述同步运行模块的信号输入端连接，所述同步运行模块的信号输出端与所述仿形复刻模块的信号输入端连接；所述图形解析模块用于获取镜像切换后的图形并对图形及其对应的尺寸和坐标进行解析；所述路径规划模块根据图形解析的结果规划复刻装置的运行路径；所述同步运行模块用于根据规划的路径结合扫描装置端机械臂的动作记录，控制复刻装置端机械臂与扫描装置端机械臂同步运行；所述仿形复刻模块用于按照获取的图形及动作信息，在建材原料上完成三维镜像仿形复刻的操作过程。
本发明的目的之三在于，提供一种三维镜像仿形复刻方法，该方法以上述的三维镜像仿形复刻系统为载体及执行机构，包括如下步骤：
S1、先将两块可拆卸的底托板相对立地安装好并固定，再将待复刻的建材安置在靠近扫描笔一侧的底托板上并固定；
S2、取用建材原料，安置在靠近复刻笔一侧的底托板上，根据对应的坐标网格调整好位置并固定；
S3、将工控机接通外界电源，启动机器；
S4、扫描笔一侧的机械臂沿着其对应的滑轨从前至后地运行，机械臂按照预设的路径动作，对待复刻的建材图像进行扫描并将扫描数据传输到处理器上；
S5、处理器获取数据，根据测量的尺寸自动编绘图像；
S6、系统对图像进行去色彩及灰度化操作，而后系统自动对图形进行逆向扫描，将仿形对象的形状、结构扫描出来，并进行三维建模分析；
S7、而后系统将三维建模、数字仿真及坐标定位后的图形进行镜像切换，并将切换后的镜像图形传输到复刻端处理层面；
S8、复刻端处理层面对镜像图形进行解析，根据图形规划复刻笔一侧的机械臂的运行路径，结合扫描笔一侧的机械臂的动作记录，与扫描笔一侧的机械臂同步运动，在建材原料上刻画出镜像对称的轮廓图形；
S9、最后可以取下建材原料，按照客户的轮廓图形对建材原料进行裁切，或直接使用带激光切割功能的复刻笔直接在复刻勾画过程中完成建材裁切的动作。
本发明的目的之四在于，提供一种三维镜像仿形复刻系统及方法的运行装置，包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机程序时实现上述任一的三维镜像仿形复刻系统及方法的步骤。
本发明的目的之五在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一的三维镜像仿形复刻系统及方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.该三维镜像仿形复刻系统中，通过在机座上设置两组结构相同的机械臂，其中一组机械臂可以扫描原材料的图形，并对图形进行识别及镜像切换处理，另一组机械臂可以根据镜像处理后的图形自动在建材原料上刻画对应的图形，实现快速的仿形复刻；
2.该三维镜像仿形复刻方法中，通过系统控制机械自动完成建材的三维镜像仿形复刻过程，不需要通过人工处理，省时省力，且适用于各种尺寸的材料，提高工作效率及材料裁切的准确性。
附图说明
图1为本发明的示例性产品结构示意图；
图2为本发明的示例性产品局部结构示意图；
图3为本发明的整体系统装置结构图；
图4为本发明的局部系统装置结构图之一；
图5为本发明的局部系统装置结构图之二；
图6为本发明的局部系统装置结构图之三；
图7为本发明的局部系统装置结构图之四；
图8为本发明的示例性计算机程序产品结构图；
图9为本发明的示例性方法流程图。
其中：
1、机座；11、滑轨；
2、第一机械臂；21、滑块；22、主支撑臂；23、第一万向球；24、伸缩臂；25、第二万向球；26、操作臂；
3、第二机械臂；
4、扫描笔；
5、复刻笔；
6、底托板；61、拉槽；62、坐标网格；
7、工控机；
100、基础建设单元；101、终端载体模块；102、动作管理模块；103、技术支持模块；104、网络通信模块；
200、扫描管理单元；201、运行控制模块；202、图像扫描模块；203、尺寸测量模块；204、图形编绘模块；
300、数据处理单元；301、图像处理模块；302、逆向扫描模块；303、坐标定位模块；304、镜像切换模块；
400、复刻控制单元；401、图形解析模块；402、路径规划模块；403、同步运行模块；404、仿形复刻模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
实施例1
如图1-图2所示，本实施例提供了一种三维镜像仿形复刻系统产品，包括机座1，机座1的左右两端相对立设有两道滑轨11，机座1的左右两端分别滑动连接有第一机械臂2 和第二机械臂3，第一机械臂2的端头设有扫描笔4，第二机械臂3的端头设有复刻笔5，机座1中间相对立设有两块底托板6，机座1的外侧设有工控机7。
本实施例中，第一机械臂2的底端设有滑块21，滑块21与滑轨11滑动连接。
进一步地，滑块21的中间转动连接有主支撑臂22，主支撑臂22的顶端通过第一万向球23连接有伸缩臂24，伸缩臂24的另一端通过第二万向球25连接有操作臂26。
具体地，通过上述结构，可以有效提高机械臂的操作自由度及工作范围。
进一步地，第二机械臂3与第一机械臂2的结构相同。
本实施例中，底托板6的前后两端均设有拉槽61，拉槽61用于拆卸及安装底托板6。
进一步地，底托板6上刻印有坐标网格62，坐标网格62用作调整建材的位置的参考，并通过定位坐标来提高仿形复刻的精确度。
如图3-图8所示，本实施例还提供了一种三维镜像仿形复刻系统，该系统装载于工控机7内部，包括
基础建设单元100、扫描管理单元200、数据处理单元300和复刻控制单元400；基础建设单元100的信号输出端与扫描管理单元200、数据处理单元300、复刻控制单元400 的信号输入端连接，扫描管理单元200的信号输出端与数据处理单元300的信号输入端连接，数据处理单元300的信号输出端与复刻控制单元400的信号输入端连接；基础建设单元100用于提供支持系统运行的基础装置载体、智能技术及应用等；扫描管理单元200用于对图像的扫描过程进行控制管理；数据处理单元300用于对扫描获取的图像进行处理转换；复刻控制单元400用于以扫描获得的图形为基础控制复刻图形的运行过程；
基础建设单元100包括终端载体模块101、动作管理模块102、技术支持模块103和网络通信模块104；
扫描管理单元200包括运行控制模块201、图像扫描模块202、尺寸测量模块203和图形编绘模块204；
数据处理单元300包括图像处理模块301、逆向扫描模块302、坐标定位模块303和镜像切换模块304；
复刻控制单元400包括图形解析模块401、路径规划模块402、同步运行模块403和仿形复刻模块404。
本实施例中，终端载体模块101、动作管理模块102与技术支持模块103依次通过以太网通讯连接；终端载体模块101用于提供支持系统运行的机械、传感装置及其配套的工控处理器；动作管理模块102用于管理记录各机械臂的动作过程并进行调用；技术支持模块103用于在系统内加载多种智能技术以支持系统的顺滑运行；网络通信模块104用于在系统各层面之间建立连接及数据传输的通道。
其中，终端载体的设备包括但不限于运行机械、机械臂、扫描仪、距离传感器、红外探测装置、工控机等。
其中，智能技术包括但不限于远程距离测量技术、图像识别技术、镜像转换技术等。
其中，网络通信的类型包括但不限于有线通信、无线WiFi、5G数据流量、蓝牙等。
本实施例中，运行控制模块201的信号输出端与图像扫描模块202的信号输入端连接，图像扫描模块202的信号输出端与尺寸测量模块203的信号输入端连接，尺寸测量模块203 的信号输出端与图形编绘模块204的信号输入端连接；运行控制模块201用于控制扫描端机械臂及扫描装置的运行过程；图像扫描模块202用于通过扫描装置按运行路径对待复刻的建材图像及其形状进行扫描；尺寸测量模块203用于在扫描过程中对建材形状各边缘的尺寸进行测量；图形编绘模块204用于根据扫描的图像信息及测量的尺寸按比例编绘对应的图形。
本实施例中，图像处理模块301的信号输出端与逆向扫描模块302的信号输入端连接，逆向扫描模块302的信号输出端与坐标定位模块303的信号输入端连接，坐标定位模块303 的信号输出端与镜像切换模块304的信号输入端连接；图像处理模块301用于对编绘的图形进行去杂质化、灰度转化及色彩过滤等操作以降低因图像背景杂乱导致影响识别的精确度；逆向扫描模块302用于对仿形对象的轮廓及结构进行逆向扫描并以此为基础进行数字仿真及三维建模操作；坐标定位模块303用于获取针对三维仿真模型各点对应底托板上定位网格上的精确坐标值；镜像切换模块304用于对三维模型及定位后的图像进行镜像切换并将切换后的图形传输到复刻端处理层。
具体地，逆向扫描模块302的操作方法流程包括如下步骤：
step1、调用3D OMS仿真模型软件；
Step2、获取点云数据，并进行点云前端处理；
Step3、搭建STL模型，使点云数据快速成型；
Step4、以STL模型为基础进行逆向设计、曲面造型及三维设计，获取三维实体数据；
Step5、对三维实体数据进行进一步设计修改后，通过CAM进行加工。
其中，逆向扫描可以在原始数据缺失的情况下，实现较为精确的镜像仿形。
具体地，镜像切换模块304的计算表达式为：
水平镜像的变换公式为：
垂直镜像的变换公式为：
本实施例中，图形解析模块401的信号输出端与路径规划模块402的信号输入端连接，路径规划模块402的信号输出端与同步运行模块403的信号输入端连接，同步运行模块403 的信号输出端与仿形复刻模块404的信号输入端连接；图形解析模块401用于获取镜像切换后的图形并对图形及其对应的尺寸和坐标进行解析；路径规划模块402根据图形解析的结果规划复刻装置的运行路径；同步运行模块403用于根据规划的路径结合扫描装置端机械臂的动作记录，控制复刻装置端机械臂与扫描装置端机械臂同步运行；仿形复刻模块404 用于按照获取的图形及动作信息，在建材原料上完成三维镜像仿形复刻的操作过程。
如图9所示，本实施例还提供了一种三维镜像仿形复刻方法，该方法以上述的三维镜像仿形复刻系统为载体及执行机构，包括如下步骤：
S1、先将两块可拆卸的底托板相对立地安装好并固定，再将待复刻的建材安置在靠近扫描笔一侧的底托板上并固定；
S2、取用建材原料，安置在靠近复刻笔一侧的底托板上，根据对应的坐标网格调整好位置并固定；
S3、将工控机接通外界电源，启动机器；
S4、扫描笔一侧的机械臂沿着其对应的滑轨从前至后地运行，机械臂按照预设的路径动作，对待复刻的建材图像进行扫描并将扫描数据传输到处理器上；
S5、处理器获取数据，根据测量的尺寸自动编绘图像；
S6、系统对图像进行去色彩及灰度化操作，而后系统自动对图形进行逆向扫描，将仿形对象的形状、结构扫描出来，并进行三维建模分析；
S7、而后系统将三维建模、数字仿真及坐标定位后的图形进行镜像切换，并将切换后的镜像图形传输到复刻端处理层面；
S8、复刻端处理层面对镜像图形进行解析，根据图形规划复刻笔一侧的机械臂的运行路径，结合扫描笔一侧的机械臂的动作记录，与扫描笔一侧的机械臂同步运动，在建材原料上刻画出镜像对称的轮廓图形；
S9、最后可以取下建材原料，按照客户的轮廓图形对建材原料进行裁切，或直接使用带激光切割功能的复刻笔直接在复刻勾画过程中完成建材裁切的动作。
此外，上述的仿形复刻产品及其系统、方法也可应用于具有对称及镜像对称结构的文物的修复操作。
参阅图8，本实施例还提供了一种三维镜像仿形复刻系统及方法的运行装置，该装置包括处理器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序。
处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与处理器相连，存储器用于存储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的三维镜像仿形复刻系统及方法。
可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随时存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的三维镜像仿形复刻系统及方法的步骤。
可选的，本发明还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述各方面三维镜像仿形复刻系统及方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储与一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种三维镜像仿形复刻系统，其特征在于：包括机座(1)，所述机座(1)的左右两端相对立设有两道滑轨(11)，所述机座(1)的左右两端分别滑动连接有第一机械臂(2)和第二机械臂(3)，所述第一机械臂(2)的端头设有扫描笔(4)，所述第二机械臂(3)的端头设有复刻笔(5)，所述机座(1)中间相对立设有两块底托板(6)，所述底托板(6)的前后两端均设有拉槽(61)，所述底托板(6)上刻印有坐标网格(62)，所述机座(1)的外侧设有工控机(7)。
2.根据权利要求1所述的三维镜像仿形复刻系统，其特征在于：所述第一机械臂(2)的底端设有滑块(21)，所述滑块(21)与所述滑轨(11)滑动连接，所述滑块(21)的中间转动连接有主支撑臂(22)，所述主支撑臂(22)的顶端通过第一万向球(23)连接有伸缩臂(24)，所述伸缩臂(24)的另一端通过第二万向球(25)连接有操作臂(26)，所述第二机械臂(3)与所述第一机械臂(2)的结构相同。
3.根据权利要求1所述的三维镜像仿形复刻系统，其特征在于：所述工控机(7)内部装载有控制系统，包括
基础建设单元(100)、扫描管理单元(200)、数据处理单元(300)和复刻控制单元(400)；所述基础建设单元(100)的信号输出端与所述扫描管理单元(200)、所述数据处理单元(300)、所述复刻控制单元(400)的信号输入端连接，所述扫描管理单元(200)的信号输出端与所述数据处理单元(300)的信号输入端连接，所述数据处理单元(300)的信号输出端与所述复刻控制单元(400)的信号输入端连接；所述基础建设单元(100)用于提供支持系统运行的基础装置载体、智能技术及应用等；所述扫描管理单元(200)用于对图像的扫描过程进行控制管理；所述数据处理单元(300)用于对扫描获取的图像进行处理转换；所述复刻控制单元(400)用于以扫描获得的图形为基础控制复刻图形的运行过程；
所述基础建设单元(100)包括终端载体模块(101)、动作管理模块(102)、技术支持模块(103)和网络通信模块(104)；
所述扫描管理单元(200)包括运行控制模块(201)、图像扫描模块(202)、尺寸测量模块(203)和图形编绘模块(204)；
所述数据处理单元(300)包括图像处理模块(301)、逆向扫描模块(302)、坐标定位模块(303)和镜像切换模块(304)；
所述复刻控制单元(400)包括图形解析模块(401)、路径规划模块(402)、同步运行模块(403)和仿形复刻模块(404)。
4.根据权利要求3所述的三维镜像仿形复刻系统，其特征在于：所述终端载体模块(101)、所述动作管理模块(102)与所述技术支持模块(103)依次通过以太网通讯连接；所述终端载体模块(101)用于提供支持系统运行的机械、传感装置及其配套的工控处理器；所述动作管理模块(102)用于管理记录各机械臂的动作过程并进行调用；所述技术支持模块(103)用于在系统内加载多种智能技术以支持系统的顺滑运行；所述网络通信模块(104)用于在系统各层面之间建立连接及数据传输的通道。
5.根据权利要求3所述的三维镜像仿形复刻系统，其特征在于：所述运行控制模块(201)的信号输出端与所述图像扫描模块(202)的信号输入端连接，所述图像扫描模块(202)的信号输出端与所述尺寸测量模块(203)的信号输入端连接，所述尺寸测量模块(203)的信号输出端与所述图形编绘模块(204)的信号输入端连接；所述运行控制模块(201)用于控制扫描端机械臂及扫描装置的运行过程；所述图像扫描模块(202)用于通过扫描装置按运行路径对待复刻的建材图像及其形状进行扫描；所述尺寸测量模块(203)用于在扫描过程中对建材形状各边缘的尺寸进行测量；所述图形编绘模块(204)用于根据扫描的图像信息及测量的尺寸按比例编绘对应的图形。
6.根据权利要求3所述的三维镜像仿形复刻系统，其特征在于：所述图像处理模块(301)的信号输出端与所述逆向扫描模块(302)的信号输入端连接，所述逆向扫描模块(302)的信号输出端与所述坐标定位模块(303)的信号输入端连接，所述坐标定位模块(303)的信号输出端与所述镜像切换模块(304)的信号输入端连接；所述图像处理模块(301)用于对编绘的图形进行去杂质化、灰度转化及色彩过滤等操作以降低因图像背景杂乱导致影响识别的精确度；所述逆向扫描模块(302)用于对仿形对象的轮廓及结构进行逆向扫描并以此为基础进行数字仿真及三维建模操作；所述坐标定位模块(303)用于获取针对三维仿真模型各点对应底托板上定位网格上的精确坐标值；所述镜像切换模块(304)用于对三维模型及定位后的图像进行镜像切换并将切换后的图形传输到复刻端处理层。
7.根据权利要求6所述的三维镜像仿形复刻系统，其特征在于：所述逆向扫描模块(302)的操作方法流程包括如下步骤：
step1、调用3D OMS仿真模型软件；
Step2、获取点云数据，并进行点云前端处理；
Step3、搭建STL模型，使点云数据快速成型；
Step4、以STL模型为基础进行逆向设计、曲面造型及三维设计，获取三维实体数据；
Step5、对三维实体数据进行进一步设计修改后，通过CAM进行加工。
8.根据权利要求6所述的三维镜像仿形复刻系统，其特征在于：所述镜像切换模块(304)的计算表达式为：
水平镜像的变换公式为：
垂直镜像的变换公式为：
9.根据权利要求3所述的三维镜像仿形复刻系统，其特征在于：所述图形解析模块(401)的信号输出端与所述路径规划模块(402)的信号输入端连接，所述路径规划模块(402)的信号输出端与所述同步运行模块(403)的信号输入端连接，所述同步运行模块(403)的信号输出端与所述仿形复刻模块(404)的信号输入端连接；所述图形解析模块(401)用于获取镜像切换后的图形并对图形及其对应的尺寸和坐标进行解析；所述路径规划模块(402)根据图形解析的结果规划复刻装置的运行路径；所述同步运行模块(403)用于根据规划的路径结合扫描装置端机械臂的动作记录，控制复刻装置端机械臂与扫描装置端机械臂同步运行；所述仿形复刻模块(404)用于按照获取的图形及动作信息，在建材原料上完成三维镜像仿形复刻的操作过程。
10.一种三维镜像仿形复刻方法，该方法以权利要求1-9任一所述的三维镜像仿形复刻系统为载体及执行机构，其特征在于：包括如下步骤：
S1、先将两块可拆卸的底托板相对立地安装好并固定，再将待复刻的建材安置在靠近扫描笔一侧的底托板上并固定；
S2、取用建材原料，安置在靠近复刻笔一侧的底托板上，根据对应的坐标网格调整好位置并固定；
S3、将工控机接通外界电源，启动机器；
S4、扫描笔一侧的机械臂沿着其对应的滑轨从前至后地运行，机械臂按照预设的路径动作，对待复刻的建材图像进行扫描并将扫描数据传输到处理器上；
S5、处理器获取数据，根据测量的尺寸自动编绘图像；
S6、系统对图像进行去色彩及灰度化操作，而后系统自动对图形进行逆向扫描，将仿形对象的形状、结构扫描出来，并进行三维建模分析；
S7、而后系统将三维建模、数字仿真及坐标定位后的图形进行镜像切换，并将切换后的镜像图形传输到复刻端处理层面；
S8、复刻端处理层面对镜像图形进行解析，根据图形规划复刻笔一侧的机械臂的运行路径，结合扫描笔一侧的机械臂的动作记录，与扫描笔一侧的机械臂同步运动，在建材原料上刻画出镜像对称的轮廓图形；
S9、最后可以取下建材原料，按照客户的轮廓图形对建材原料进行裁切，或直接使用带激光切割功能的复刻笔直接在复刻勾画过程中完成建材裁切的动作。
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| CN114932155B (zh) * | 2022-07-22 | 2022-09-20 | 中之捷(常州)汽车零部件再制造有限公司 | 一种车门再制造用整形装置 |
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