CN114453981B - 工件找正方法及装置 - Google Patents

工件找正方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114453981B
CN114453981B CN202210377424.4A CN202210377424A CN114453981B CN 114453981 B CN114453981 B CN 114453981B CN 202210377424 A CN202210377424 A CN 202210377424A CN 114453981 B CN114453981 B CN 114453981B
Authority
CN
China
Prior art keywords
dimensional
point set
workpiece
determining
pose transformation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210377424.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114453981A (zh
Inventor
孔祥源
张旭涛
孙艺华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Jingdiao Group Co Ltd
Original Assignee
Beijing Jingdiao Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Jingdiao Group Co Ltd filed Critical Beijing Jingdiao Group Co Ltd
Priority to CN202210377424.4A priority Critical patent/CN114453981B/zh
Publication of CN114453981A publication Critical patent/CN114453981A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114453981B publication Critical patent/CN114453981B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q23/00Arrangements for compensating for irregularities or wear, e.g. of ways, of setting mechanisms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/22Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work
    • B23Q17/2233Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work for adjusting the tool relative to the workpiece
    • B23Q17/225Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work for adjusting the tool relative to the workpiece of a workpiece relative to the tool-axis
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

本发明提供一种工件找正方法及装置,该工件找正方法包括:获取目标工件的实测三维点集,以及获取参考三维特征;基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数;基于所述位姿变换参数,确定工件找正补偿参数;基于所述工件找正补偿参数,控制加工设备执行工件找正补偿。本发明提供的工件找正方法及装置,在加工设备上,通过根据实测三维点集和参考三维特征,来确定位姿变换参数,并根据位姿变换参数确定工件找正补偿参数,再根据工件找正补偿参数,实时的、自动的执行工件找正补偿,这样能够提高工件找正的效率,提高找正精度,并能够适用于具有不同特征的工件,提高找正过程的灵活性。

Description

工件找正方法及装置
技术领域
本发明涉及数字化制造技术领域,尤其涉及一种工件找正方法及装置。
背景技术
工件找正是将实际工件与理论工件进行最佳匹配的过程,以使根据理论工件设计的加工方案在实际工件上具有最佳的效果。其核心是获取实际工件相对理论工件的位姿参数,并根据位姿参数进行找正补偿。对于具有高精度要求、高结构复杂性、无确定基准、微切削余量、大尺寸和高效率要求特征的工件,找正过程存在诸多难点。
目前对工件进行找正的方法,找正效率较低,找正精度较差,找正过程不够灵活,难以适用于不同特征的工件。
发明内容
本发明提供一种工件找正方法及装置,用以解决现有技术中找正效率较低,找正精度较差,找正过程不够灵活,难以适用于不同特征的工件的问题,提高工件找正的效率,提高找正精度,能够适用于不同特征的工件,提高找正过程的灵活性。
本发明提供一种工件找正方法,该工件找正方法包括:
获取目标工件的实测三维点集,以及获取参考三维特征;
基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数;
基于所述位姿变换参数,确定工件找正补偿参数;
基于所述工件找正补偿参数,控制加工设备执行工件找正补偿。
根据本发明提供的所述工件找正方法,所述工件找正方法在所述加工设备上实时自动完成。
根据本发明提供的所述工件找正方法,所述参考三维特征为参考三维点集;所述基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数,包括:
基于所述参考三维点集与所述实测三维点集,确定所述位姿变换参数。
根据本发明提供的所述工件找正方法,所述参考三维特征为参考三维曲线;所述基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数,包括:
基于所述参考三维曲线与所述实测三维点集,确定所述位姿变换参数。
根据本发明提供的所述工件找正方法,所述参考三维特征为参考三维曲面;所述基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数,包括:
基于所述参考三维曲面与所述实测三维点集,确定所述位姿变换参数。
根据本发明提供的所述工件找正方法,所述基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数,还包括:
基于最小二乘法,构造由所述位姿变换参数、所述实测三维点集以及所述参考三维特征组成的找正目标函数;
基于迭代法求解所述找正目标函数,确定所述位姿变换参数。
根据本发明提供的所述工件找正方法,所述基于迭代法求解所述找正目标函数,确定所述位姿变换参数,包括:
基于所述实测三维点集,确定所述参考三维特征上与所述实测三维点集中的目标点距离最近的对应点,得到初始模拟对应点集,确定初始位姿变换参数;
迭代执行如下步骤,直至满足迭代终止条件,确定所述位姿变换参数:
确定所述实测三维点集在基于所述位姿变换参数变换后的变换三维点集;
基于所述变换三维点集,确定所述参考三维特征上与所述变换三维点集中的目标点距离最近的对应点,得到模拟对应点集;
基于所述实测三维点集,与所述模拟对应点集,确定所述位姿变换参数。
本发明还提供一种工件找正装置,该工件找正装置包括:
获取模块,用于获取目标工件的实测三维点集,以及获取参考三维特征;
第一确定模块,用于基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数;
第二确定模块,用于基于所述位姿变换参数,确定工件找正补偿参数;
控制模块,用于基于所述工件找正补偿参数,控制加工设备执行工件找正补偿。
本发明还提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述工件找正方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述工件找正方法。
本发明提供的工件找正方法及装置,在加工设备上,通过根据实测三维点集和参考三维特征,来确定位姿变换参数,并根据位姿变换参数确定工件找正补偿参数,根据工件找正补偿参数,加工设备实时自动的执行工件找正补偿,这样能够提高工件找正的效率,提高找正精度,并能够适用于各种不同特征的工件,提高找正过程的灵活性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图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的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的工件找正方法的流程示意图;
图2是本发明提供的工件找正方法的程序框图;
图3是本发明提供的工件找正装置的结构示意图;
图4是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
下面结合图1-图4描述本发明的工件找正方法及装置。
如图1所示,本发明提供一种工件找正方法,该工件找正方法可在加工设备上实时自动化完成工件找正。
该工件找正方法包括如下步骤110至步骤140。
其中,步骤110、获取目标工件的实测三维点集,以及获取参考三维特征。
可以理解的是,目标工件作为待检测位置是否正确的工件,此处可以对目标工件进行检测,比如可以通过摄像头对目标工件进行拍照扫描,或者采集目标工件的光谱信息,或者通过超声波对目标工件进行探测,可以得到目标工件的实测三维点集。
值得一提的是,可以直接采集目标工件的实测三维点集,也可以先采集目标工件的实测自由曲线,从实测自由曲线上提取实测三维点集,还可以先采集目标工件的实测自由曲面,从实测自由曲面上提取实测三维点集。
目标工件的实测三维点集用于表示目标工件的摆放位置,实测三维点集是立体呈现的,可以展现出目标工件在长宽高三个维度的位置姿态特征。
参考三维特征可以是理论工件模型的三维特征,理论工件模型可以是目标工件理论上讲应当处于的正确位置状态,通常据此设计加工方案。理论工件模型的特征对工件找正的精度和效率影响显著,特别的对于某些无明确基准以及含有自由特征的工件,其找正十分困难。此处的理论工件模型可以是具有复杂结构且无明确基准的工件模型,即本发明提供的工件找正方法,能够实现对复杂无基准工件的高精度和高效率找正。
参考三维特征可以选择参考三维点集的形式,也可以选择参考三维曲线的形式,也可以选择参考三维曲面的形式,应注意的是,这三种参考三维特征在适用的理论工件模型特征、找正的效果、涉及的技术点上是不同的,其可分别独立的构成具体的工件找正方法,应根据具体的理论工件模型特征确定合适的参考三维特征。
步骤120、基于实测三维点集与参考三维特征,确定位姿变换参数。
可以理解的是,可以将实测三维点集与参考三维特征进行配准计算,得到目标工件相对于理论工件模型的位姿变换参数,位姿变换参数可以表示目标工件与理论工件模型的位置姿态关系。
步骤130、基于位姿变换参数,确定工件找正补偿参数。
可以理解的是,在得到了位姿变换参数后,可以将位姿变换参数转换为加工设备系统执行找正动作指令所需要的参数形式,即工件找正补偿参数,比如轴角形式、四元素形式或者欧拉角形式,将工件找正补偿参数自动赋值到工件位置补偿参数表,可以用于加工设备执行工件找正补偿。
步骤140、基于工件找正补偿参数,控制加工设备执行工件找正补偿,完成工件找正。
可以理解的是,在得到了工件找正补偿参数后,基于工件找正补偿参数,加工设备可执行工件找正补偿,具体的补偿策略存在多种方式,比如重新摆正实际工件模型,比如重新调整加工坐标系,此处不做限制。
值得一提的是,在制造技术中,工件找正既是一个贯穿整个制造过程的基本问题,也是一个对制造精度具有显著影响的关键问题,还是一个具有技术挑战性的困难问题,特别是对于某些具有自由特征的工件,由于其无确定的基准,难以进行高效率、高精度的找正。
目前主要的工件找正方法有专业夹具法、划线法和机外软件法,以上找正方法存在的不足主要有:效率不佳,包括找正本身效率不佳,以及由此产生的整体制造过程效率不佳;适应性不足,难以用于复杂无基准零件的高效率和高精度找正;灵活性差,难以灵活应用于不同特征零件。因此借助数字制造技术,显著的提高找正效率以提高制造效率,提高找正适应性以解决复杂无基准零件的找正难题,提高找正灵活性以降低成本,具有非常实际的应用价值。
本发明提供的工件找正方法,在加工设备上,通过根据实测三维点集和参考三维特征,来确定位姿变换参数,并根据位姿变换参数确定工件找正补偿参数,基于工件找正补偿参数,加工设备实时自动化的执行工件找正,这样能够提高工件找正的效率,提高找正精度,并能够适用于具有不同特征的工件,提高找正过程的灵活性。
在一些实施例中,参考三维特征为参考三维点集;基于实测三维点集与参考三维特征,确定位姿变换参数,包括:基于实测三维点集与参考三维点集,确定位姿变换参数。
可以理解的是,此处是将参考三维点集作为工件位置找正的匹配特征,在加工设备上完成工件位置的实时数字化自动找正。具体而言,是将实测三维点集直接与参考三维点集进行配准计算,得到目标工件相对于理论工件模型的位姿变换参数。
本实施例通过在加工设备上完成工件的实时数字化自动找正,显著的提高找正的效率,提高整体制造效率,提高找正的灵活性;以点集为找正的匹配特征,能够提高对复杂无基准零件的找正适应性。
在一些实施例中,参考三维特征为参考三维曲线,基于实测三维点集与参考三维特征,确定位姿变换参数,包括:基于实测三维点集与参考三维曲线,确定位姿变换参数。
可以理解的是,此处是将参考三维曲线作为工件位置找正的匹配特征,在加工设备上完成工件位置的实时数字化自动找正,参考三维曲线可以是从理论工件模型中提取的自由曲线特征,参考三维曲线应表征为可在加工设备读取并解析的曲线数据类型,并作为工件位置找正的基准特征线。具体而言,是将实测三维点集直接与参考三维曲线进行配准计算,得到目标工件相对于理论工件模型的位姿变换参数。
本实施例通过在加工设备上完成工件的实时数字化自动找正,显著的提高找正的效率,提高整体制造效率,提高找正的灵活性;以自由曲线为找正的匹配特征,可提高找正的精度,提高对复杂无基准零件的找正适应性;另外以自由曲线为找正的匹配特征,相比点集特征,通常具有更小的内存占用需求。
在一些实施例中,参考三维特征为参考三维曲面,基于实测三维点集与参考三维特征,确定位姿变换参数,包括:基于实测三维点集与参考三维曲面,确定位姿变换参数。
可以理解的是,此处是将参考三维曲面作为工件位置找正的匹配特征,在加工设备上完成工件位置的实时数字化自动找正,参考三维曲面可以是从理论工件模型中提取的自由曲面特征,参考三维曲面应表征为可在加工设备读取并解析的曲面数据类型,并作为工件位置找正的基准特征面。具体而言,是将实测三维点集直接与参考三维曲面进行配准计算,得到目标工件相对于理论工件模型的位姿变换参数。
本实施例通过在加工设备上完成工件的实时数字化自动找正,显著的提高找正的效率,提高整体制造效率,提高找正的灵活性;以自由曲面为找正的匹配特征,可提高找正的精度,提高对复杂无基准零件的找正适应性;另外以自由曲面为找正的匹配特征,相比点集特征,通常具有更小的内存占用需求。
在一些实施例中,基于实测三维点集与参考三维特征,确定位姿变换参数,还包括:基于实测三维点集,确定参考三维特征上与实测三维点集中的目标点距离最近的对应点,得到模拟对应点集;基于实测三维点集,与模拟对应点集,确定位姿变换参数。
可以理解的是,参考三维特征可以为参考三维点集、参考三维曲线或者参考三维曲面,模拟对应点集是从参考三维点集、参考三维曲线或者参考三维曲面中确定的与目标点距离最近的点,目标点为实测三维点集中的多个关键点,在得到模拟对应点集之后,可以将实测三维点集和模拟三维点集进行对比,从而得到位姿变换参数。
如图2所示,在一个具体的应用场景中,当参考三维特征为参考三维点集时,可以在工件理论模型中,选择参考三维点集,将参考三维点集表示为SP,作为找正的匹配参考特征,参考三维点集的选择可根据模型特征确定,比如可以选择特征显著区域的点集或者自定义区域点集。
可以在参考三维点集SP上,设计找正测量路径,生成找正测量路径程序,表示为 Pro_NCm;可以提取理论工件模型上SP处的坐标数据,将其转换为参考三维点集,表示为 ExcData,参考三维点集以加工设备可解析为原则,可选择标准几何数据交换格式,如IGES 等,也可借助NC代码;可以将找正测量路径程序Pro_NCm和参考三维点集ExcData导入加工 设备系统;在加工设备上,可以根据找正测量路径程序Pro_NCm进行测量,获取目标工件上 参考三维点集SP处数据,构造代表目标工件的实测三维点集,实测三维点集可以表示为
Figure 138757DEST_PATH_IMAGE001
,在加工设备上,对参考三维点集ExcData解析表示为
Figure 599473DEST_PATH_IMAGE002
;在加工设备上,对参考三维点集X和实测三维点集Y 进行配准计算,得到实测三维点集Y相对参考三维点集X的位姿变换参数R和T;在加工设备 上,将位姿变换参数R和T转换为加工设备系统执行找正所需的参数形式,即工件找正补偿 参数,如轴角形式、四元素形式或者欧拉角形式,并自动赋值到工件位置补偿参数表中;在 加工设备上,基于工件找正补偿参数执行工件找正补偿,完成工件位置的实时数字化自动 找正。
在另一个具体的应用场景中,当参考三维特征为参考三维曲线时,可以在理论工件模型中,选择参考三维曲线,将参考三维曲线表示为C,作为找正的匹配参考特征,参考三维曲线的选择可根据模型特征确定,比如可以选择轮廓边缘或者自定义特征轮廓等。
可以在参考三维曲线上,设计找正测量路径,生成找正测量路径程序,表示为Pro_ NCm;可以提取参考三维曲线C的理论数学模型,将其转换为加工设备可解析的参考三维曲 线,表示为ExcData,参考三维曲线以加工设备可解析为原则,可选择标准几何数据交换格 式,如DXF等;可以将找正测量路径程序Pro_NCm和参考三维曲线ExcData导入加工设备系 统;在加工设备上,可以根据找正测量路径程序Pro_NCm进行测量,获取目标工件上自由曲 线处数据,构造代表实际工件模型的实测三维点集,实测三维点集可以表示为
Figure 996956DEST_PATH_IMAGE003
,在加工设备上,对参考三维曲线ExcData解析,得到代表理 论工件模型的自由曲线数学模型,表示为Fun_C,自由曲线模型的数学表示形式多样,比如 可使用样条形式;在加工设备上,可以对参考三维曲线Fun_C和实测三维点集Y进行配准计 算,得到实测三维点集Y相对参考三维曲线Fun_C的位姿变换参数R和T;在加工设备上,将位 姿变换参数R和T转换为加工设备系统找正所需的参数形式,即工件找正补偿参数,如轴角 形式、四元素形式或者欧拉角形式,并自动赋值到工件位置补偿参数表中;在加工设备上, 基于工件找正补偿参数执行工件找正补偿完成工件位置的实时数字化自动找正。
在又一个具体的应用场景中,当参考三维特征为参考三维曲面时,可以在理论工件模型中,选择参考三维曲面,作为找正的匹配参考特征,参考三维曲面的选择可根据模型特征确定,比如可选择特征显著区域或者自定义区域等。
如图2所示,可以在参考三维曲面上,设计找正测量路径,生成找正测量路径程序, 表示为Pro_NCm;可以提取参考三维曲面S的理论数学模型,将其转换为加工设备可解析的 参考三维曲面,表示为ExcData,参考三维曲面以加工设备可解析为原则,比如可选择标准 几何数据交换格式,如IGES等;可以将找正测量路径程序Pro_NCm和参考三维曲面ExcData 导入加工设备系统;在加工设备上,可以根据找正测量路径程序Pro_NCm进行测量,获取目 标工件上自由曲面处数据,可以构造代表目标工件的实测三维点集,实测三维点集可以表 示为
Figure 788195DEST_PATH_IMAGE004
;在加工设备上,对参考三维曲面ExcData解析,得 到代表理论模型的自由曲面数学模型,表示为Fun_S,自由曲面模型的数学表示形式多样, 优选的,可使用样条曲面表示形式;在加工设备上,实时的对参考三维曲面Fun_S和实测三 维点集Y进行配准计算,得到实测三维点集Y相对参考三维曲面Fun_S的位姿变换参数R和T; 在加工设备上,将位姿变换参数R和T转换为加工设备系统找正所需的参数形式,即工件找 正补偿参数,如轴角形式、四元素形式或者欧拉角形式,并自动赋值到工件位置补偿参数表 中;在加工设备上,基于工件找正补偿参数执行工件找正补偿,完成工件位置的实时数字化 自动找正。
如图2所示,在一些实施例中,基于实测三维点集和参考三维特征,确定位姿变换参数,包括:构造由位姿变换参数、实测三维点集以及参考三维特征组成的找正目标函数;基于迭代法求解找正目标函数,得到实测三维点集相对参考三维特征的位姿变换参数。
可以理解的是,可以根据最小二乘原理构造配准优化目标函数,令R和T为位姿变 换参数,当参考三维特征为参考三维点集时,构造的找正目标函数为
Figure 663747DEST_PATH_IMAGE005
;当参考三维特征为参考三维曲线时,构造的目标函数为
Figure 224041DEST_PATH_IMAGE006
;当参考三维特征为参考三维曲面时,构造的目标 函数为
Figure 58005DEST_PATH_IMAGE007
在一些实施例中,基于迭代法求解找正目标函数,确定位姿变换参数,包括:基于实测三维点集,确定参考三维特征上与实测三维点集中的目标点距离最近的对应点,得到初始模拟对应点集,确定初始位姿变换参数;迭代执行如下步骤,直至满足迭代终止条件,确定位姿变换参数:确定实测三维点集在基于位姿变换参数变换后的变换三维点集;基于变换三维点集,确定参考三维特征上与变换三维点集中的目标点距离最近的对应点,得到模拟对应点集;基于实测三维点集与模拟对应点集,确定位姿变换参数。
可以理解的是,可以利用迭代算法ICP求解找正目标函数,得到位姿变换参数,包括:
初始化位姿变换参数R为3阶单位矩阵,T为3维零向量;
将位姿变换参数R和T应用于实测三维点集,得到实测三维点集基于位姿变换参数变换后的变换三维点集Yt,Yt=RY+T;
基于变换三维点集Yt,确定参考三维特征上与所述变换点集中的目标点距离最近的对应点,得到模拟对应点集P;
基于实测三维点集Y和模拟对应点集P,确定实测三维点集相对模拟对应点集的位姿变换参数R和T。
重复上述过程,直至满足迭代终止条件,得到位姿变换参数。
具体的基于实测三维点集Y和模拟点集P,确定实测三维点集相对模拟对应点集的位姿变换参数R和T,存在多种不同的算法,比如可以采用基于SVD分解的求解策略,包括:
计算实测三维点集Y的质心
Figure 70961DEST_PATH_IMAGE008
,并中心化
Figure 15783DEST_PATH_IMAGE009
计算模拟对应点集P的质心
Figure 167934DEST_PATH_IMAGE010
,并中心化
Figure 172799DEST_PATH_IMAGE011
构造辅助矩阵
Figure 673051DEST_PATH_IMAGE012
,对矩阵H进行SVD分解,得
Figure 155985DEST_PATH_IMAGE013
计算位姿变换参数,
Figure 690871DEST_PATH_IMAGE014
Figure 725692DEST_PATH_IMAGE015
如图3所示,下面对本发明提供的工件找正装置进行描述,下文描述的工件找正装置与上文描述的工件找正方法可相互对应参照。
本发明提供一种工件找正装置,该工件找正装置包括:获取模块310、第一确定模块320、第二确定模块330和控制模块340。
获取模块310,用于获取目标工件的实测三维点集,以及获取参考三维特征。
第一确定模块320,用于基于实测三维点集与参考三维特征,确定位姿变换参数。
第二确定模块330,用于基于位姿变换参数,确定工件找正补偿参数。
控制模块340,用于基于工件找正补偿参数,执行工件找正补偿。
图4示例了一种电子设备的实体结构示意图,如图4所示,该电子设备可以包括:处理器(processor)410、通信接口(Communications Interface)420、存储器(memory)430和通信总线440,其中,处理器410,通信接口420,存储器430通过通信总线440完成相互间的通信。处理器410可以调用存储器430中的逻辑指令,以执行工件找正方法,该方法包括:获取目标工件的实测三维点集,以及获取参考三维特征;基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数;基于所述位姿变换参数,确定工件找正补偿参数;基于所述工件找正补偿参数,控制加工设备执行工件找正补偿。
此外,上述的存储器430中的逻辑指令可以通过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取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面,本发明还提供一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括计算机程序,计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上,所述计算机程序被处理器执行时,计算机能够执行上述各方法所提供的工件找正方法,该方法包括:获取目标工件的实测三维点集,以及获取参考三维特征;基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数;基于所述位姿变换参数,确定工件找正补偿参数;基于所述工件找正补偿参数,控制加工设备执行工件找正补偿。
又一方面,本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的工件找正方法,该方法包括:获取目标工件的实测三维点集,以及获取参考三维特征;基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数;基于所述位姿变换参数,确定工件找正补偿参数;基于所述工件找正补偿参数,控制加工设备执行工件找正补偿。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上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,并不使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。

Claims (4)

1.一种工件找正方法,其特征在于,所述工件找正方法在加工设备上实时自动完成,所述工件找正方法包括:
获取目标工件的实测三维点集,以及获取参考三维特征;所述参考三维特征取自于所述目标工件的理论模型;
基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数;所述参考三维特征为参考三维曲线或者参考三维曲面;所述基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数,包括:基于所述参考三维曲线与所述实测三维点集,确定所述位姿变换参数;或者基于所述参考三维曲面与所述实测三维点集,确定所述位姿变换参数;所述基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数,包括:基于最小二乘法,构造由所述位姿变换参数、所述实测三维点集以及所述参考三维特征组成的找正目标函数;基于迭代法求解所述找正目标函数,确定所述位姿变换参数;所述基于迭代法求解所述找正目标函数,确定所述位姿变换参数,包括:基于所述实测三维点集,确定所述参考三维特征上与所述实测三维点集中的目标点距离最近的对应点,得到初始模拟对应点集,确定初始位姿变换参数;迭代执行如下步骤,直至满足迭代终止条件,确定所述位姿变换参数:确定所述实测三维点集在基于所述位姿变换参数变换后的变换三维点集;基于所述变换三维点集,确定所述参考三维特征上与所述变换三维点集中的目标点距离最近的对应点,得到模拟对应点集;基于所述实测三维点集与所述模拟对应点集,确定所述位姿变换参数;
基于所述位姿变换参数,确定工件找正补偿参数;
基于所述工件找正补偿参数,控制加工设备执行工件找正补偿,所述基于所述工件找正补偿参数,控制加工设备执行工件找正补偿包括:将所述工件找正补偿参数自动赋值到工件位置补偿参数表,控制所述加工设备执行工件找正补偿,所述工件找正补偿参数包括:轴角参数、四元素参数或者欧拉角参数。
2.一种实现如权利要求1所述工件找正方法的工件找正装置,其特征在于,所述工件找正方法在加工设备上实时自动完成,所述工件找正装置包括:
获取模块,用于获取目标工件的实测三维点集,以及获取参考三维特征;所述参考三维特征取自于所述目标工件的理论模型;
第一确定模块,用于基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数;所述参考三维特征为参考三维曲线或者参考三维曲面;所述基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数,包括:基于所述参考三维曲线与所述实测三维点集,确定所述位姿变换参数;或者基于所述参考三维曲面与所述实测三维点集,确定所述位姿变换参数;所述基于所述实测三维点集与所述参考三维特征,确定位姿变换参数,包括:基于最小二乘法,构造由所述位姿变换参数、所述实测三维点集以及所述参考三维特征组成的找正目标函数;基于迭代法求解所述找正目标函数,确定所述位姿变换参数;所述基于迭代法求解所述找正目标函数,确定所述位姿变换参数,包括:基于所述实测三维点集,确定所述参考三维特征上与所述实测三维点集中的目标点距离最近的对应点,得到初始模拟对应点集,确定初始位姿变换参数;迭代执行如下步骤,直至满足迭代终止条件,确定所述位姿变换参数:确定所述实测三维点集在基于所述位姿变换参数变换后的变换三维点集;基于所述变换三维点集,确定所述参考三维特征上与所述变换三维点集中的目标点距离最近的对应点,得到模拟对应点集;基于所述实测三维点集与所述模拟对应点集,确定所述位姿变换参数;
第二确定模块,用于基于所述位姿变换参数,确定工件找正补偿参数;
控制模块,用于基于所述工件找正补偿参数,控制加工设备执行工件找正补偿,所述基于所述工件找正补偿参数,控制加工设备执行工件找正补偿包括:将所述工件找正补偿参数自动赋值到工件位置补偿参数表,控制所述加工设备执行工件找正补偿,所述工件找正补偿参数包括:轴角参数、四元素参数或者欧拉角参数。
3.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1项所述工件找正方法。
4.一种非暂态计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述工件找正方法。
CN202210377424.4A 2022-04-12 2022-04-12 工件找正方法及装置 Active CN114453981B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210377424.4A CN114453981B (zh) 2022-04-12 2022-04-12 工件找正方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210377424.4A CN114453981B (zh) 2022-04-12 2022-04-12 工件找正方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114453981A CN114453981A (zh) 2022-05-10
CN114453981B true CN114453981B (zh) 2022-07-19

Family

ID=81416843

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210377424.4A Active CN114453981B (zh) 2022-04-12 2022-04-12 工件找正方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114453981B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115157010B (zh) * 2022-07-28 2023-11-24 北京航空航天大学 一种面向多品种大型薄壁工件的寻位加工系统及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111761406A (zh) * 2020-06-17 2020-10-13 苏州千机智能技术有限公司 基于在机测量的工件各自由度分步找正的快速装夹方法
CN113128610A (zh) * 2021-04-26 2021-07-16 苏州飞搜科技有限公司 一种工业零件位姿估计方法及系统
CN113421291A (zh) * 2021-07-16 2021-09-21 北京华睿盛德科技有限公司 利用点云配准技术和三维重建技术的工件位置找正方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111640145B (zh) * 2020-05-29 2022-03-29 上海商汤智能科技有限公司 图像配准方法及其相关的模型训练方法、设备、装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111761406A (zh) * 2020-06-17 2020-10-13 苏州千机智能技术有限公司 基于在机测量的工件各自由度分步找正的快速装夹方法
CN113128610A (zh) * 2021-04-26 2021-07-16 苏州飞搜科技有限公司 一种工业零件位姿估计方法及系统
CN113421291A (zh) * 2021-07-16 2021-09-21 北京华睿盛德科技有限公司 利用点云配准技术和三维重建技术的工件位置找正方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
毛坯海量点集与CAD数模的自适应快速精确配准方法研究;李欢等;《航空制造技术》;20170215(第04期);第101-105页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114453981A (zh) 2022-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107358629B (zh) 一种基于目标识别的室内建图与定位方法
CN110480075B (zh) 基于点云数据的工件曲面轮廓补偿系统及方法及介质
CN111179321B (zh) 一种基于模板匹配的点云配准方法
US20190139255A1 (en) Posture positioning system for machine and the method thereof
CN110084894B (zh) 三维模型的局部放大展示方法、装置与电子设备
CN112686950B (zh) 位姿估计方法、装置、终端设备及计算机可读存储介质
CN113781561B (zh) 基于自适应高斯权快速点特征直方图的目标位姿估计方法
CN114453981B (zh) 工件找正方法及装置
CN112508895B (zh) 一种基于曲面配准的螺旋桨叶片质量评估方法
JP2009528604A5 (zh)
Ila et al. Fast incremental bundle adjustment with covariance recovery
CN112836558A (zh) 机械臂末端调整方法、装置、系统、设备及介质
CN112743270A (zh) 基于2d/3d视觉定位的机器人焊接装配方法及系统
CN114241018A (zh) 一种牙齿点云配准方法、系统及可读存储介质
CN111400830A (zh) 一种三维毛坯工件的加工校准方法及装置
CN110363801B (zh) 工件实物与工件三维cad模型的对应点匹配方法
CN110153582B (zh) 焊接方案生成方法、装置以及焊接系统
CN116909208B (zh) 基于人工智能的壳体加工路径优化方法及系统
CN113902852A (zh) 一种人脸三维重建方法、装置、电子设备及存储介质
CN113902853A (zh) 一种人脸三维重建方法、装置、电子设备及存储介质
CN113878592A (zh) 基于激光寻位的工件切割方法、装置及切割机器人
CN115846890B (zh) 镭雕设备的控制方法、镭雕设备以及计算机可读存储介质
CN112631200A (zh) 一种机床轴线测量方法以及装置
CN115599526B (zh) 五轴数控机床智能编辑方法、装置、电子设备和存储介质
CN115511935A (zh) 基于迭代离散化与线性插值的正态分布变换点云配准方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant