CN114170382B - 基于数控机床的高精度三维重建方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数控机床的高精度三维重建方法和装置，其中，上述方法包括：将目标物体或拍摄装置固定在数控机床上，当数控机床的主轴移动时，所述目标物体和所述拍摄装置之间发生相对位移；根据设定的拍摄精度和拍摄装置的帧率，获得数控机床的主轴的移动速度；基于所述移动速度控制数控机床的主轴移动并控制所述拍摄装置按照所述帧率对目标物体进行拍摄，获得不同景深的图像序列；采用三维重建模型处理所述图像序列获得目标物体的三维重建结果。与现有技术相比，本发明方案通过直接在数控机床上完成高精度拍摄，然后采用三维重建模型进行目标物体表面的三维重建，从而在数控机床的加工现场获得目标物体表面的高精度三维重建结果。

Description

基于数控机床的高精度三维重建方法和装置

技术领域

本发明涉及三维检测技术领域，尤其涉及的是一种基于数控机床的高精度三维重建方法和装置。

背景技术

物体表面的三维测量是现代测试技术的一个重要分支，随着现代科学技术的发展和现代制造业的进步，人们对物体表面的三维测量提出了越来越高的要求。

直接采用显微镜检测时，由于物体表面结构的凹凸不平以及显微镜的景深限制，得到的图像存在局部离焦的情况。在观测较大视场时还需要对局部离焦部分再进行测量，这大大增加了操作者的检测难度，并且难以避免地产生一定的人为误差。

使用现有的三维检测设备进行检测时，需要将其取下，拿到专门的检测室里面去测量，无法现场获得相关的数据，从而当场反映当时的加工状况；并且检测设备控制平台的移动精度并不高，导致测量的精度范围不够精确。

因此，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于数控机床的高精度三维重建方法和装置，旨在解决现有技术中无法在加工现场实现高精度三维重建的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于数控机床的高精度三维重建方法，其中，上述方法包括：

预先将目标物体或拍摄装置固定在数控机床上，当数控机床的主轴移动时，所述目标物体和所述拍摄装置之间发生相对位移；

根据设定的拍摄精度和拍摄装置的帧率，获得数控机床的主轴的移动速度；

基于所述移动速度控制数控机床的主轴移动并控制所述拍摄装置按照所述帧率对目标物体进行拍摄，获得不同景深的图像序列；

采用三维重建方法处理所述图像序列获得目标物体的三维重建结果。

可选的，预先将所述目标物体和所述拍摄装置相对置的固定在数控机床的主轴上和与所述主轴相对的一端。

可选的，所述拍摄装置对目标物体进行拍摄，包括：

通过显微镜对所述目标物体进行聚焦，获得景深图像；

当数控机床的主轴移动时，控制工业摄像机摄制所述景深图像，获得景深视频；

对所述景深视频进行处理获得所述图像序列。

可选的，所述对所述景深视频进行处理获得所述图像序列，包括：

根据所述目标物体的最大景深差值和所述拍摄精度，获得所述景深视频的关键帧的数量；

从所述景深视频中提取所述数量的关键帧，并组合所述关键帧，获得所述图像序列。

可选的，所述基于所述移动速度控制数控机床主轴移动并控制所述拍摄装置按照所述帧率对目标物体进行拍摄前，还包括：

根据最大景深定位点确定所述目标物体与所述拍摄装置之间的初始距离，所述最大景深定位点为所述目标物体表面的最深的凹点或所述目标物体表面的最高的凸点。

可选的，所述根据设定的拍摄精度和拍摄装置的帧率，获得数控机床的主轴的移动速度，包括：

获得所述目标物体表面的凹点与凸点之间的最大景深差值；

根据所述拍摄精度和所述最大景深差值，获得所述图像序列的图像总数；

根据所述图像总数和所述帧率获得所述数控机床的主轴的移动速度。

可选的，所述采用三维重建方法处理所述图像序列获得目标物体的三维重建结果后，还包括：

根据所述三维重建结果，获得刀具磨损值；

将所述刀具磨损值传输给数控机床的可编程控制器；

所述可编程控制器根据所述刀具磨损值对加工参数进行修正。

可选的，基于所述移动速度控制所述控制数控机床的主轴移动，包括：

将所述移动速度发送给数控机床的可编程控制器，通过所述可编程控制器控制数控机床按照所述移动速度移动。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种基于数控机床的高精度三维重建装置，包括：

拍摄装置，用于对目标物体进行拍摄，获得不同景深的图像序列；

控制装置，用于控制数控机床的主轴移动和控制拍摄装置进行拍摄；

处理装置，用于采用三维重建模型处理图像序列获得目标物体的三维重建结果。

可选的，所述拍摄装置包括：工业摄像机和显微镜。

由上述可见，本发明的基于数控机床的高精度三维重建方法和装置，通过将目标物体或拍摄装置固定在数控机床上，基于数控机床的主轴的高移动精度，对目标物体表面进行高精度拍摄获得不同景深的图像序列，然后采用三维重建模型对获得的图像序列进行目标物体表面的三维重建，从而在数控机床的加工现场获得目标物体表面的高精度三维重建结果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例提供的基于数控机床的高精度三维重建方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种基于数控机床的高精度三维重建装置的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况下，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当…时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似的，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述的条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

下面结合本发明实施例的附图，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的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

物体表面的三维测量是现代测试技术的一个重要分支，随着现代科学技术的发展和现代制造业的进步，人们对物体表面的三维测量提出了越来越高的要求。

直接采用显微镜检测时，由于物体表面结构的凹凸不平以及显微镜的景深限制，得到的图像存在局部离焦的情况。在观测较大视场时还需要对局部离焦部分再进行测量，这大大增加了操作者的检测难度，并且难以避免地产生一定的人为误差。

使用现有的三维检测设备进行检测时，需要将其取下，拿到专门的检测室里面去测量，无法现场获得相关的数据，从而当场反映当时的加工状况；并且检测设备控制平台的移动精度并不高，导致测量的精度范围不够精确。

本发明方案中，预先将目标物体或拍摄装置固定在数控机床上，当数控机床的主轴移动时，所述目标物体和所述拍摄装置之间发生相对位移；根据设定的拍摄精度和拍摄装置的帧率，获得数控机床的主轴的移动速度；基于所述移动速度控制数控机床的主轴移动并控制所述拍摄装置按照所述帧率对目标物体进行拍摄，获得不同景深的图像序列；采用三维重建模型处理所述图像序列获得目标物体的三维重建结果。与现有技术相比，本发明通过将目标物体或拍摄装置固定在数控机床上，基于数控机床的主轴的高移动精度，对目标物体表面进行高精度拍摄获得不同景深的图像序列，然后采用三维重建模型对获得的图像序列进行目标物体表面的三维重建，从而在数控机床的加工现场获得目标物体表面的高精度三维重建结果。

示例性方法

如图1所示，本发明实施例提供一种基于数控机床的高精度三维重建方法，具体的，上述方法包括如下步骤：

步骤S100：预先将目标物体或拍摄装置固定在数控机床上，当数控机床的主轴移动时，目标物体和拍摄装置之间发生相对位移；

本发明基于聚焦法的原理，通过改变目标物体与拍摄装置之间的距离，从而采集到目标物体表面的不同景深的序列图像，再通过图像处理技术确定目标物体表面的聚焦清晰区域的深度信息，从而完成三维重建。

具体地说，由于显微镜的景深有限，在改变目标物体与拍摄装置之间的距离过程中，在显微镜中获得的图像的每一个像素点都会经历从离焦到聚焦再到离焦的过程。只用显微镜拍摄单张图片进行检测时，由于物体表面结构的凹凸不平以及显微镜的景深限制，得到的图像存在局部离焦的情况。需要对局部离焦的部分重复测量，导致出现测量误差。因此，本实施例中采用包括显微镜和工业相机的拍摄装置，利用工业相机对显微镜中获得的图像进行连续拍摄，形成图像序列，再通过图像处理技术确定图像序列各图像中目标物体表面聚焦清晰区域的深度信息，从而获得目标物体表面所有区域的深度信息并完成三维重建。由上述可知，三维重建的精度取决于图像序列中的拍摄精度，也就是说序列图像中的拍摄精度越高，获得的三维重建结果的精度也越高。

为了提高图像序列的拍摄精度，本发明预先将目标物体或拍摄装置固定在数控机床上，当数控机床的主轴移动时，目标物体和拍摄装置之间发生相对位移，两者之间的距离发生改变。由于数控机床的主轴的精度非常高，精密机床的稳定移动速度一般可达1μm/s及以下,也就是说，随着数控机床的主轴精密移动，目标物体和拍摄装置之间距离也能以微米级精度发生改变，从而拍摄精度也能达到微米级。通常情况下市面上的工业相机的帧数n可达2000-100000，数控机床的主轴移动精度叠加工业相机的高速拍照，拍摄精度可以进一步的达到纳米级。假定机床的Z轴移动速度a(mm/min),工业相机的拍摄帧数为n，那么可达到的Z轴拍摄精度为：

举例来说，数控机床的主轴移动速度a＝0.06mm/min，工业相机的帧数为2000，计算获得的Z轴精度为0.5nm。该精度等级足以和大部分昂贵的白光干涉仪相匹级。

本实施例以对刀具表面的三维测量来对本发明方法作进一步的说明，因此，目标物体就是待检测的刀具，将刀具固定在数控机床的主轴上，拍摄装置(显微镜和工业相机)沿数控机床的主轴的轴向固定在与数控机床的主轴相对的一端。具体的，可以将拍摄装置固定连接在数控机床上的固定台上或者固定在数控机床一侧的固定架上。需要说明的是，本发明不仅可以对刀具表面进行三维测量，还可以对工件表面进行三维测量，两者之间的区别在于，对工件表面进行测量时，拍摄装置固定在数控机床的主轴上，工件固定在固定台上。也就是说，对刀具表面进行测量时，刀具随着机床的主轴移动相对于拍摄装置移动；对工件表面进行测量时，拍摄装置随着机床的主轴移动相对于工件移动。

当然，虽然本实施例采用了工业相机和显微镜的组合，但也可以是其他的高精度拍摄设备，本发明不做具体限制，只要能满足需要的拍摄精度要求都在本发明的构思之内。工业相机可以仅具备快速拍照的功能，还可以具备拍摄视频的功能。

步骤S200：根据设定的拍摄精度和拍摄装置的帧率，获得数控机床的主轴的移动速度；

具体的，拍摄精度是指两张相邻的照片被拍摄时，目标物体与拍摄装置之间距离的改变量。本实施例中，只有刀具随着数控机床的主轴发生移动，因此，拍摄精度为两张相邻的照片被拍摄时，刀具的移动量。根据前述Z轴拍摄精度的计算公式：

就可以根据拍摄精度和拍摄装置的帧率n，求得数控机床的主轴的移动速度a。

显微镜通过视场直径内观察到的物体表面凸起的位置与凹下的位置分别聚焦得很清楚时.那么凸点与凹点之间的高度差就是景深了。可选的，获得刀具表面的凹点与凸点之间的最大景深差值后，即：通过显微镜分别获得刀具表面的最高凸点的聚焦清晰照片与刀具表面的最低凹点的聚焦清晰照片时，刀具的随着数控机床的主轴的移动距离后，根据拍摄精度和最大景深差值，可以计算出连续拍摄能够获得的图像序列的图像总数，再根据图像总数、帧率和最大景深差值就可以计算出数控机床的主轴的移动速度。

当然，如果拍摄的是视频，拍摄精度是对视频进行处理获得关键帧后，相邻两个关键帧被拍摄时，目标物体与拍摄装置之间距离的改变量。

步骤S300：基于移动速度控制数控机床的主轴移动并控制拍摄装置按照帧率对目标物体进行拍摄，获得不同景深的图像序列；

具体的，本实施例通过电脑与数控机床的可编程控制器相连，将数控机床的主轴移动速度发送给数控机床的可编程控制器，通过可编程控制器控制数控机床按照主轴移动速度移动。同时，电脑还与工业相机相连接，控制拍摄装置按照帧率对刀具进行连续拍摄，获得不同景深的图像序列。

可选的，当工业相机具备拍摄视频的功能时，通过显微镜对刀具进行聚焦获得景深图像后；当刀具随着数控机床的主轴移动时，控制工业摄像机摄制上述景深图像，获得景深视频；然后对景深视频进行关键帧提取处理同样可以获得图像序列。较佳的，根据拍摄精度和刀具表面的凹点与凸点之间的最大景深差值，可以获得景深视频的关键帧的数量；从景深视频中提取该数量的关键帧，并组合关键帧的图片，就可以获得图像序列。

优选的，控制数控机床的主轴移动和控制工业相机拍摄前，可以根据刀具的最深的凹点或最高的凸点调节显微镜进行聚焦。具体为：先通过移动数控机床主轴的位置或者调节显微镜，使得能清晰聚焦到刀具的最深的凹点或最高的凸点，获得相应的两个最大景深定位点，以此两点分别作为刀具移动的起始点和终止点，使得获得的图像序列刚好可以覆盖到刀具的凹点与凸点的全部景深范围。

当然，还可以通过专门的控制装置分别连接到数控机床的可编程控制器上和工业相机上。

步骤S400：采用三维重建模型处理图像序列获得目标物体的三维重建结果。

具体的，获得刀具的图像序列后，通过图像处理技术确定图像上聚焦清晰区域的深度信息，对图像中每一个像素点进行清晰度评价，并对评价的数值进行拟合处理，最终计算出每一个点的深度信息，从而完成微观场景的三维重建。本实施例中使用基于多景深融合的三维重建模型对图像序列进行处理获得三维重建结果。基于多景深融合的三维重建模型已被广泛应用在三维重建的相关领域中，在此不再进行赘述。

进一步的，还可以对获得的三维重建结果进行进一步处理，如：根据三维重建结果，获得刀具磨损值；将刀具磨损值传输给数控机床的可编程控制器；可编程控制器根据刀具磨损值对加工参数进行修正。使得加工的过程更加可控和智能化。

综上所述，本发明借助机床高性能的主轴移动精度和灵活的主轴移动速度控制，配合工业相机帧数，可以实现微米级至纳米级精度的三维重建，在机床现场就可以实现刀具磨损面或工件表面的三维重建。便于工人当场了解刀具或工件表面的实际状况。

示例性设备

如图2中所示，对应于基于数控机床的高精度三维重建方法，本发明实施例还提供一种基于数控机床的高精度三维重建装置，上述基于数控机床的高精度三维重建装置包括：

拍摄装置600，用于对目标物体进行拍摄，获得不同景深的图像序列；

具体的，由于显微镜的景深有限，在改变目标物体与拍摄装置之间的距离过程中，在显微镜中获得的图像的每一个像素点都会经历从离焦到聚焦再到离焦的过程。只用显微镜拍摄单张图片进行检测时，由于物体表面结构的凹凸不平以及显微镜的景深限制，得到的图像存在局部离焦的情况。需要对局部离焦的部分重复测量，导致出现测量误差。因此，本实施例中的拍摄装置600包括显微镜和工业相机，利用工业相机对显微镜中获得的图像进行连续拍摄，形成图像序列，再通过图像处理技术确定图像序列各图像中目标物体表面聚焦清晰区域的深度信息，从而获得目标物体表面所有区域的深度信息并完成三维重建。由上述可知，三维重建的精度取决于图像序列中的拍摄精度，也就是说序列图像中的拍摄精度越高，获得的三维重建结果的精度也越高。

为了提高图像序列的拍摄精度，本发明将目标物体或拍摄装置600固定在数控机床上，当数控机床的主轴移动时，目标物体和拍摄装置之间发生相对位移，两者之间的距离发生改变。由于数控机床的主轴的精度非常高，精密机床的稳定移动速度一般可达1μm/s及以下,也就是说，随着数控机床的主轴精密移动，目标物体和拍摄装置之间距离也能以微米级精度发生改变，从而拍摄精度也能达到微米级。通常情况下市面上的工业相机的帧数n可达2000-100000，数控机床的主轴移动精度叠加工业相机的高速拍照，拍摄精度可以进一步的达到纳米级。假定机床的Z轴移动速度a(mm/min),工业相机的拍摄帧数为n，那么可达到的Z轴拍摄精度为：

举例来说，数控机床的主轴移动速度a＝0.06mm/min，工业相机的帧数为2000，计算获得的Z轴精度为0.5nm。该精度等级足以和大部分昂贵的白光干涉仪相匹级。

本实施例是对刀具表面进行三维测量，因此，目标物体就是待检测的刀具，将刀具固定在数控机床的主轴上，拍摄装置600沿数控机床的主轴的轴向方向固定在与数控机床的主轴相对的一端。具体的，可以将拍摄装置固定连接在数控机床上的固定台上。需要说明的是，本发明不仅可以对刀具表面进行三维测量，还可以对工件表面进行三维测量，两者之间的区别在于，对工件表面进行测量时，拍摄装置固定在数控机床的主轴上，工件固定在固定台上。也就是说，对刀具表面进行测量时，刀具随着机床的主轴移动相当于拍摄装置移动；对工件表面进行测量时，拍摄装置随着机床的主轴移动相对于工件移动。

当然，虽然本实施例采用了工业相机和显微镜的组合，但也可以是其他的高精度拍摄设备，本发明不做具体限制，只要能满足需要的拍摄精度要求都在本发明的构思之内。工业相机可以仅具备快速拍照的功能，还可以具备拍摄视频的功能。

控制装置610，用于控制数控机床的主轴移动和控制拍摄装置进行拍摄；

具体的，本实施例的控制装置610为一部高性能的电脑，通过电脑与数控机床的可编程控制器相连，将数控机床的主轴移动速度发送给数控机床的可编程控制器，通过可编程控制器控制数控机床按照主轴移动速度移动。同时，电脑还与工业相机相连接，控制拍摄装置按照帧率对刀具进行连续拍摄，获得不同景深的图像序列。

可选的，当工业相机具备拍摄视频的功能时，通过显微镜对刀具进行聚焦获得景深图像后；当刀具随着数控机床的主轴移动时，控制工业摄像机摄制上述景深图像，获得景深视频；然后对景深视频进行关键帧提取处理同样可以获得图像序列。较佳的，根据拍摄精度和刀具表面的凹点与凸点之间的最大景深差值，可以获得景深视频的关键帧的数量；从景深视频中提取该数量的关键帧，并组合关键帧的图片，就可以获得图像序列。

优选的，控制数控机床的主轴移动和控制工业相机拍摄前，可以根据刀具的最深的凹点或最高的凸点调节显微镜进行聚焦。具体为：先通过移动数控机床主轴的位置或者调节显微镜，使得能清晰聚焦到刀具的最深的凹点或最高的凸点，获得相应的两个最大景深定位点，以此两点分别作为刀具移动的起始点和终止点，使得获得的图像序列刚好可以覆盖到刀具的凹点与凸点的全部景深范围。

当然，还可以设置专门的控制装置，控制装置分别连接到电脑、数控机床的可编程控制器上和工业相机上。

处理装置620，用于采用三维重建模型处理图像序列获得目标物体的三维重建结果。

具体的，获得刀具的图像序列后，处理装置620通过图像处理技术确定图像上聚焦清晰区域的深度信息，对图像中每一个像素点进行清晰度评价，并对评价的数值进行拟合处理，最终计算出每一个点的深度信息，从而完成微观场景的三维重建。本实施例中的控制装置610与处理装置620都集成在一部高性能的电脑内，通过该电脑完成对机床主轴、工业相机的控制，并能够对获得的图像序列进行三维重建和在显示屏上显示三维重建结果。

本实施例中，上述基于数控机床的高精度三维重建装置的各模块的具体功能可以参照上述基于数控机床的高精度三维重建方法中的对应描述，在此不再赘述。

应理解，上述实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将上述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各实例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟是以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以由另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

上述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。上述计算机可读介质可以包括：能够携带上述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，上述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不是相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于数控机床的高精度三维重建方法，其特征在于，包括：

预先将目标物体或拍摄装置固定在数控机床上，当数控机床的主轴移动时，所述目标物体和所述拍摄装置之间发生相对位移；

根据设定的拍摄精度和拍摄装置的帧率，获得数控机床的主轴的移动速度；

基于所述移动速度控制数控机床的主轴移动并控制所述拍摄装置按照所述帧率对目标物体进行拍摄，获得不同景深的图像序列；

采用三维重建模型处理所述图像序列获得目标物体的三维重建结果；

所述根据设定的拍摄精度和拍摄装置的帧率，获得数控机床的主轴的移动速度，包括：

获得所述目标物体表面的凹点与凸点之间的最大景深差值；

根据所述拍摄精度和所述最大景深差值，获得所述图像序列的图像总数；

根据所述图像总数和所述帧率获得所述数控机床的主轴的移动速度。

2.如权利要求1所述的基于数控机床的高精度三维重建方法，其特征在于，预先将所述目标物体和所述拍摄装置相对置的固定在数控机床的主轴上和与所述主轴相对的一端。

3.如权利要求1所述的基于数控机床的高精度三维重建方法，其特征在于，所述拍摄装置对目标物体进行拍摄，包括：

通过显微镜对所述目标物体进行聚焦，获得景深图像；

当数控机床的主轴移动时，控制工业摄像机摄制所述景深图像，获得景深视频；

对所述景深视频进行处理获得所述图像序列。

4.如权利要求3所述的基于数控机床的高精度三维重建方法，其特征在于，所述对所述景深视频进行处理获得所述图像序列，包括：

根据所述目标物体的最大景深差值和所述拍摄精度，获得所述景深视频的关键帧的数量；

从所述景深视频中提取所述数量的关键帧，并组合所述关键帧，获得所述图像序列。

5.如权利要求1所述的基于数控机床的高精度三维重建方法，其特征在于，所述基于所述移动速度控制数控机床主轴移动并控制所述拍摄装置按照所述帧率对目标物体进行拍摄前，还包括：

根据最大景深定位点确定所述目标物体与所述拍摄装置之间的初始距离，所述最大景深定位点为所述目标物体表面的最深的凹点或所述目标物体表面的最高的凸点。

6.如权利要求1所述的基于数控机床的高精度三维重建方法，其特征在于，所述采用三维重建方法处理所述图像序列获得目标物体的三维重建结果后，还包括：

根据所述三维重建结果，获得刀具磨损值；

将所述刀具磨损值传输给数控机床的可编程控制器；

所述可编程控制器根据所述刀具磨损值对加工参数进行修正。

7.如权利要求1所述的基于数控机床的高精度三维重建方法，其特征在于，基于所述移动速度控制所述控制数控机床的主轴移动，包括：

将所述移动速度发送给数控机床的可编程控制器，通过所述可编程控制器控制数控机床按照所述移动速度移动。

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