CN115846890A - 镭雕设备的控制方法、镭雕设备以及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种镭雕设备的控制方法、镭雕设备以及计算机可读存储介质，其中，所述方法包括：获取所述待加工产品对应的三维模型的三维基准坐标；于所述三维模型上绘制镭雕图案；确定镭雕图案在所述三维模型上的映射坐标；控制所述机械手基于所述三维基准坐标进行初始位姿校准，并根据所述映射坐标确定校准后的所述机械手对应的目标移动位置；在接收到打标指令时，控制所述机械手移动至所述目标移动位置对所述待加工产品执行加工操作。通过确保整个过程中机械手、待加工产品和三维模型三者之间的位置变化一致，达到快速完成设备调试时间的效果，解决了如何降低镭雕设备的调试时长的问题。

Description

镭雕设备的控制方法、镭雕设备以及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种镭雕设备的控制方法、镭雕设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

在激光加工领域，二维激光镭雕机已经广泛应用在各种产品的平面雕刻中。但随着行业的发展，出现了对三维曲面工件的加工需求（如：汽车配件、水轮机叶片等），为了满足这样的需求，市面上开始出现能够对三维曲面工件进行加工的三维激光镭雕机。

为了确保镭雕的图案能够准确地雕刻在产品上，在雕刻之前通常需要对镭雕机进行坐标校对，从而确保镭雕的图案能够准确地打标在产品上。

然而，由于三维曲面工件的加工流程相较于二维平面工件的加工流程更为复杂，在进行镭雕加工之前对三维激光镭雕机中的各个工件进行控制的要求也会更高。因此，若采用传统的二维激光镭雕机的坐标校对方式进行控制，则会出现镭雕设备的调试时间过长且调试后的制备精度不高的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种镭雕设备的控制方法，旨在解决如何降低三维镭雕设备的调试时长的问题。

为实现上述目的，本发明提供的一种镭雕设备的控制方法，所述方法包括：

获取所述待加工产品对应的三维模型的三维基准坐标；

于所述三维模型上绘制镭雕图案；

确定镭雕图案在所述三维模型上的映射坐标；

控制所述机械手基于所述三维基准坐标进行初始位姿校准，并根据所述映射坐标确定校准后的所述机械手对应的目标移动位置；

在接收到打标指令时，控制所述机械手移动至所述目标移动位置对所述待加工产品执行加工操作。

可选地，所述获取所述待加工产品对应的三维模型的三维基准坐标的步骤之前，还包括：

获取所述待加工产品预设的加工范围和加工角度；

确定所述加工范围在所述三维模型上对应的可绘制区域；

获取所述镭雕图案，以所述加工角度在所述可绘制区域内绘制时对应的拉伸形变参数；

获取所述镭雕图案的原始图样坐标；

根据所述拉伸形变参数和所述原始图样坐标，生成所述三维基准坐标。

可选地，所述镭雕图案的映射方式为投影映射，所述确定镭雕图案在所述三维模型上的映射坐标的步骤包括：

确定所述镭雕图案在所述三维模型上的目标映射区域是否为平面区域；

若为所述平面区域，获取所述目标映射区域对应的镭雕识别点；

根据所述镭雕识别点确定所述映射坐标。

可选地，所述镭雕图案的映射方式为包裹映射，所述确定所述镭雕图案在所述三维模型上的目标映射区域是否为平面区域的步骤之后，还包括：

若所述目标映射区域不为所述平面区域；

将所述目标映射区域划分为多个子映射区域，其中，所述子映射区域的划分与Z轴坐标关联；

根据各个所述子映射区域的子镭雕识别点，确定所述映射坐标。

可选地，所述机械手包括移动臂，所述移动臂用于对所述机械手的位姿进行校准，所述控制所述机械手基于所述三维基准坐标进行初始位姿校准包括：

获取所述移动臂的当前位姿，并根据所述三维基准坐标预测所述移动臂的目标位姿；

确定所述目标位姿和所述当前位姿之间的偏离度；

根据所述偏离度，确定所述移动臂的平移量和旋转量；

将满足所述平移量和所述旋转量的所述移动臂的控制参数，确定为目标控制参数；

控制所述移动臂按照所述目标控制参数移动至所述目标位姿，以进行所述机械手的初始位姿校准，从而使所述待加工产品的坐标与所述三维模型的坐标一致。

可选地，所述根据所述映射坐标确定校准后的所述机械手对应的目标移动位置包括：

获取预存的所述映射坐标对应的齐次坐标矩阵；

将所述齐次坐标矩阵做归一化处理，得到所述映射坐标对应的X轴坐标方程、Y轴坐标方程和Z轴坐标方程；

根据所述映射坐标、所述X轴坐标方程、所述Y轴坐标方程和所述Z轴坐标方程，生成所述映射坐标在所述机械手上对应的仿射变换矩阵；

基于所述仿射变换矩阵确定所述映射坐标对应的目标移动坐标，并根据所述目标移动坐标确定所述机械手的目标移动位置。

可选地，所述镭雕设备设有深度相机，所述深度相机用于以多个预设角度拍摄所述待加工产品，生成深度图像数据，所述获取所述待加工产品对应的三维模型的三维基准坐标的步骤之前，还包括：

获取所述深度相机多个角度采集的所述待加工产品的多个深度图像数据；

对所述深度图像数据进行降噪预处理，得到预处理图像；

获取所述深度相机在各个所述角度拍摄所述深度图像数据时对应的相机位姿，并根据各个所述相机位姿生成刚性变换矩阵；

基于所述刚性变换矩阵构建初始三维模型；

提取各个所述预处理图像中所述待加工产品对应的深度值；

基于所述深度值优化所述初始三维模型，得到所述待加工产品对应的三维模型。

可选地，所述镭雕设备包括镭雕模组，所述镭雕模组包括激光头，所述激光头在所述机械手移动至目标移动位置时，对所述工装夹具上的所述待加工产品进行镭雕，所述控制所述机械手移动至所述目标移动位置对所述待加工产品执行加工操作的步骤包括：

控制所述机械手移动至所述目标移动位置，其中，所述机械手在移动过程中保持位姿校准后的姿态不变；

获取所述镭雕图案绘制在所述三维模型后生成的镭雕参数；

控制所述激光头按所述镭雕参数在所述待加工产品上进行镭雕加工。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种镭雕设备，所述镭雕设备包括：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镭雕设备的控制程序，所述镭雕设备的控制程序被所述处理器执行时实现如上所述的镭雕设备的控制方法的步骤。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有镭雕设备的控制程序，所述镭雕设备的控制程序被处理器执行时实现如上所述的镭雕设备的控制方法的步骤。

本发明实施例提供一种镭雕设备的控制方法、镭雕设备以及计算机可读存储介质，其中，所述方法包括：获取所述待加工产品对应的三维模型的三维基准坐标；于所述三维模型上绘制镭雕图案；确定镭雕图案在所述三维模型上的映射坐标；控制所述机械手基于所述三维基准坐标进行初始位姿校准，并根据所述映射坐标确定校准后的所述机械手对应的目标移动位置；在接收到打标指令时，控制所述机械手移动至所述目标移动位置对所述待加工产品执行加工操作。通过对待加工的产品工件进行建模，得到三维模型，然后将镭雕图案绘制在三维模型上后获取其在三维模型上的映射坐标，在对三维模型基于曲面镭雕设备、产品工件和镭雕图案之间的工艺参数进行校准之后，将校准得到的三维基准坐标去校准曲面镭雕设备的机械手的初始位姿，然后根据映射坐标去确定机械手的目标移动位置，从而在接收到打标指令时控制机械手移动至所述目标移动位置，快速完成对所述待加工产品的镭雕加工操作。

附图说明

图1为本发明实施例涉及的镭雕设备的硬件运行环境的架构示意图；

图2为本发明镭雕设备的控制方法的第一实施例的流程示意图；

图3为本发明镭雕设备的控制方法的第二实施例的流程示意图；

图4为本发明镭雕设备的控制方法的第三实施例中步骤S50的细化流程示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图作进一步说明。

具体实施方式

本申请通过对待加工的产品工件进行建模，得到三维模型，然后将镭雕图案绘制在三维模型上后获取其在三维模型上的映射坐标，在对三维模型基于曲面镭雕设备、产品工件和镭雕图案之间的工艺参数进行校准之后，将校准得到的三维基准坐标去校准曲面镭雕设备的机械手的初始位姿，然后根据映射坐标去确定机械手的目标移动位置，从而在接收到打标指令时控制机械手移动至所述目标移动位置，快速完成对所述待加工产品的镭雕加工操作。

将三维模型及2D镭雕图案与机械手、工装夹具、产品工件5者间的快速准确校对。利用激光设备物理数据及大量工艺验证数据确定的三维基准坐标；采用合理的工序、正确的2D图案绘制方式、标准的夹具制作及安装方式，来实现各对象间的快速整合校对。

为了更好地理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

作为一种实现方案，图1为本发明实施例方案涉及的镭雕设备的硬件运行环境的架构示意图。

如图1所示，该镭雕设备可以包括：处理器1001，例如CPU，存储器1005，用户接口1003，网络接口1004，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器（non-volatile memory），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的镭雕设备架构并不构成对镭雕设备限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及镭雕设备的控制程序。其中，操作系统是管理和控制镭雕设备的硬件和软件资源的程序，镭雕设备的控制程序以及其他软件或程序的运行。

在图1所示的镭雕设备中，用户接口1003主要用于连接终端，与终端进行数据通信；网络接口1004主要用于后台服务器，与后台服务器进行数据通信；处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的镭雕设备的控制程序。

在本实施例中，镭雕设备包括：存储器1005、处理器1001及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的镭雕设备的控制程序，其中：

处理器1001调用存储器1005中存储的镭雕设备的控制程序时，执行以下操作：

获取所述待加工产品对应的三维模型的三维基准坐标；

于所述三维模型上绘制镭雕图案；

确定镭雕图案在所述三维模型上的映射坐标；

控制所述机械手基于所述三维基准坐标进行初始位姿校准，并根据所述映射坐标确定校准后的所述机械手对应的目标移动位置；

在接收到打标指令时，控制所述机械手移动至所述目标移动位置对所述待加工产品执行加工操作。

处理器1001调用存储器1005中存储的镭雕设备的控制程序时，执行以下操作：

获取所述待加工产品预设的加工范围和加工角度；

确定所述加工范围在所述三维模型上对应的可绘制区域；

获取所述镭雕图案，以所述加工角度在所述可绘制区域内绘制时对应的拉伸形变参数；

获取所述镭雕图案的原始图样坐标；

根据所述拉伸形变参数和所述原始图样坐标，生成所述三维基准坐标。

处理器1001调用存储器1005中存储的镭雕设备的控制程序时，执行以下操作：

确定所述镭雕图案在所述三维模型上的目标映射区域是否为平面区域；

若为所述平面区域，获取所述目标映射区域对应的镭雕识别点；

根据所述镭雕识别点确定所述映射坐标。

处理器1001调用存储器1005中存储的镭雕设备的控制程序时，执行以下操作：

若所述目标映射区域不为所述平面区域；

将所述目标映射区域划分为多个子映射区域，其中，所述子映射区域的划分与Z轴坐标关联；

根据各个所述子映射区域的子镭雕识别点，确定所述映射坐标。

处理器1001调用存储器1005中存储的镭雕设备的控制程序时，执行以下操作：

获取所述移动臂的当前位姿，并根据所述三维基准坐标预测所述移动臂的目标位姿；

确定所述目标位姿和所述当前位姿之间的偏离度；

根据所述偏离度，确定所述移动臂的平移量和旋转量；

将满足所述平移量和所述旋转量的所述移动臂的控制参数，确定为目标控制参数；

控制所述移动臂按照所述目标控制参数移动至所述目标位姿，以进行所述机械手的初始位姿校准，从而使所述待加工产品的坐标与所述三维模型的坐标一致。

处理器1001调用存储器1005中存储的镭雕设备的控制程序时，执行以下操作：

获取预存的所述映射坐标对应的齐次坐标矩阵；

将所述齐次坐标矩阵做归一化处理，得到所述映射坐标对应的X轴坐标方程、Y轴坐标方程和Z轴坐标方程；

根据所述映射坐标、所述X轴坐标方程、所述Y轴坐标方程和所述Z轴坐标方程，生成所述映射坐标在所述机械手上对应的仿射变换矩阵；

基于所述仿射变换矩阵确定所述映射坐标对应的目标移动坐标，并根据所述目标移动坐标确定所述机械手的目标移动位置。

处理器1001调用存储器1005中存储的镭雕设备的控制程序时，执行以下操作：

获取所述深度相机多个角度采集的所述待加工产品的多个深度图像数据；

对所述深度图像数据进行降噪预处理，得到预处理图像；

获取所述深度相机在各个所述角度拍摄所述深度图像数据时对应的相机位姿，并根据各个所述相机位姿生成刚性变换矩阵；

基于所述刚性变换矩阵构建初始三维模型；

提取各个所述预处理图像中所述待加工产品对应的深度值；

基于所述深度值优化所述初始三维模型，得到所述待加工产品对应的三维模型。

处理器1001调用存储器1005中存储的镭雕设备的控制程序时，执行以下操作：

控制所述机械手移动至所述目标移动位置，其中，所述机械手在移动过程中保持位姿校准后的姿态不变；

获取所述镭雕图案绘制在所述三维模型后生成的镭雕参数；

控制所述激光头按所述镭雕参数在所述待加工产品上进行镭雕加工。

基于上述基于激光加工技术的镭雕设备的硬件架构，提出本发明镭雕设备的控制方法的实施例。

在本实施例中，镭雕设备包括机械手和工装夹具，工装夹具以预设角度夹持待加工产品，机械手带动工装夹具移动，从而间接地带动待加工产品移动至目标位置来执行镭雕加工操作。

参照图2，在第一实施例中，所述镭雕设备的方法包括以下步骤：

步骤S10，获取所述待加工产品对应的三维模型的三维基准坐标；

在本实施例中，镭雕设备为三维镭雕设备，待加工产品为复杂曲面加工产品。首先将待加工产品进行三维建模，得到该待加工产品对应的三维模型，三维模型上设有三维基准坐标，三维基准坐标表征为根据镭雕设备的工艺参数，以及需要加工至待加工产品上的镭雕图案的拉伸量、形变量等数据生成的该待加工产品X、Y、Z三轴最适坐标。

可选地，三维模型的建立，可以是由专业人员对该外形的待加工产品进行建模，也可以是通过深度相机从多个角度拍摄该待加工产品后，根据拍摄后的深度图像数据自动建立待加工产品对应的三维模型。

需要说明的是，三维模型和待加工产品之间的大小为1:1，三维模型的建模空间中的坐标轴，与镭雕设备中的坐标轴的刻度一致，换言之，三维模型在建模空间内移动时，与待加工产品被工装夹具夹持，在镭雕设备中通过机械手移动执行加工操作时发生的移动相一致，即可通过软件来实现对镭雕设备中的机械结构的控制。

可选地，三维基准坐标的确定方式，首先由工作人员设置好需要在该类产品上进行加工的加工范围，以及对应的加工角度，并以进程的形式进行保存，镭雕设备中的三维基准坐标生成进程获取到该加工范围和加工角度后，确定该加工范围在三维模型上对应的可绘制区域，并获取镭雕图案在可绘制区域内进行绘制时的拉伸形变参数。接着获取该镭雕图案对应的原始图样坐标，最后根据拉伸形变参数和原始图样坐标，生成所述三维基准坐标。

需要说明的是，拉伸形变参数为测试人员在对镭雕加工前的预设值。

具体的，基于该拉伸形变参数，能够确定出镭雕图案绘制在三维模型上的目标位置后原始图样坐标发生的变化，即绘制后的镭雕图案的图像相较于原始图像的形变量，当形变量小于预设形变量阈值时（即镭雕图案在镭雕前后的改变量处于许可改变区间内时），将当前姿态下的三维模型的几何中心在建模空间内的三维坐标，作为三维基准坐标。

步骤S20，于所述三维模型上绘制镭雕图案；

步骤S30，确定镭雕图案在所述三维模型上的映射坐标；

在本实施例中，于三维模型上模拟绘制镭雕图案，并确定该镭雕图案在该模型上的映射坐标。映射坐标表征为镭射图案贴合至三维模型上的目标映射区域之后对应的坐标。

可选地，由于镭雕图案映射在三维模型上的区域，可能是平面，也可能为曲面。若目标映射区域为平面，则通常映射坐标相较于镭雕图案的原始图样不会发生较大形变，采用投影映射的方式进行映射。具体的，获取该目标映射区域的镭雕识别点，将该镭雕识别点输入镭雕设备中的映射坐标获取进程中即可确定出映射坐标。

若目标映射区域为曲面，则意味着镭雕图案相较于原始图样会产生一定的形变，则采用包裹映射的方式进行映射。具体的，将目标映射区域基于Z轴坐标分为多个不同的多个子映射区域。在一些实施方式中，目标映射区域内的Z轴坐标不同的区域，即判断为处于不同平面的区域，将曲面划分为多个平面（子映射区域），并获取镭雕图案映射在该子映射区域上对应的子镭雕识别点，统计各个子镭雕识别点，得到映射坐标。

在另一些实施方式中，也可以将目标映射区域中Z轴坐标处于一定区间内的部分，划分为子映射区域。

需要说明的是，镭雕识别点表征为镭雕设备的加工顺序点，镭雕设备的激光头在工作时根据镭雕标识点的顺序进行移动，没有进行标识的点位则不出射激光，从而在待加工产品上镭雕出对应的镭雕图案。

还需要说明的是，本实施例中的步骤S20和S30的执行也可以在步骤S10之前，也可以和步骤S10同时进行，在本实施例中不做限定。

步骤S40，控制所述机械手基于所述三维基准坐标进行初始位姿校准，并根据所述映射坐标确定校准后的所述机械手对应的目标移动位置；

在本实施例中，在确定出三维基准坐标和映射坐标之后，镭雕设备控制机械手基于三维基准坐标进行初始位姿校准，从而确保待加工产品和其对应的三维模型的坐标一致。

需要说明的是，待加工产品的移动是基于机械手的位姿变化而进行的，而机械手与待加工产品之间还存在一定的空间位置差，因此，用于位姿校准的三维基准坐标并非机械手校准后的实际坐标，而是机械手带动待加工产品移动至三维基准坐标，来实现位姿校准。

可选地，控制机械手进行位姿校准的具体方式为：机械手包括移动臂，移动臂用于对所述机械手的位姿进行校准。首先获取移动臂的当前位姿，并根据三维基准坐标预测所述移动臂的目标位姿，确定目标位姿和当前位姿之间的偏离度，根据偏离度，确定所述移动臂的平移量和旋转量，将满足该平移量和该旋转量的移动臂的控制参数，确定为目标控制参数，最后控制所述移动臂按照所述目标控制参数移动至所述目标位姿，以进行所述机械手的初始位姿校准。

可选地，目标移动位置的移动方式，可以通过仿射变换，将镭雕图案在待加工产品上的映射坐标，变化为机械手的目标移动坐标，从而控制机械手移动至目标移动位置。具体的，获取映射坐标对应的齐次坐标矩阵，该齐次坐标矩阵为预设的，为了便于提取数据，将该矩阵做归一化处理后得到该映射坐标对应的X轴坐标方程、Y轴坐标方程和Z轴坐标方程，再根据X轴坐标方程、Y轴坐标方程和Z轴坐标方程确定出仿射变换矩阵，该仿射变换矩阵即可体现出映射坐标和机械手的移动坐标之间的映射关系。进一步的，基于该仿射变换矩阵，即可确定出该映射坐标对应的机械手的目标移动坐标，最后根据目标移动坐标确定出机械手应当移动的目标移动位置。

需要说明的是，目标移动位置的确定，在具体实施方式中通常整合为机械手的一控制进程，即在实际运行过程中，镭雕设备将映射坐标输入至控制进程中即可得到目标移动位置。

步骤S50，在接收到打标指令时，控制所述机械手移动至所述目标移动位置对所述待加工产品执行加工操作。

在本实施例中，在对机械手进行位姿校准以及确定出目标移动位置之后，镭雕设备等待接收到用户发起的打标指令，在接收到打标指令时，立刻控制机械手移动至目标移动位置对待加工产品执行镭雕加工操作。

可选地，本实施例中的镭雕加工操作为三维镭雕加工，因此采用的加工也与传统的二维镭雕加工的方式不同。本实施例中所采用镭雕加工操作为可变焦距的三轴操控技术，该技术的特点之一在于可在任何距离保持最小的激光光斑，且焦距可在预设范围内进行调整。示例性的，预设范围可以为40mm。

进一步的，相较于传统的二维雕刻技术通过散焦的方式进行调整，该技术的另一特点在于可使用任一大小的光斑来进行镭雕，从而使镭雕的光斑的粗细深浅程度更加均匀，相较于传统的方式，采用这种话方式雕刻出来的坐标偏位量和字符大小变化程度更小，实现了更好的雕刻效果，且可在较小的区域进行雕刻。

进一步的，可变焦距的三轴操控技术的特点还在于，将工件的雕刻面保持在同一个焦距面，从而确保目标镭雕区域中心的光斑大小和边缘的光斑大小相同。示例性地，在一些具体实施方式中，采用3D专用大口径F-thetalens结合三轴控制，来实现将所用雕刻面保持在同一焦距面。

在本实施例提供的技术方案中，通过建立待加工产品的三维模型，并确保三维模型和待加工产品的坐标保持一致，将三维模型的三维基准坐标作为镭雕设备的机械手的位姿校准基准，将镭雕图案模拟绘制在三维模型上的映射坐标作为机械手的目标移动位置基准，将对机械手进行位姿校准后，镭雕设备接收到打标指令时，控制机械手移动至映射模型对应的目标移动位置进行加工。整个过程中机械手、待加工产品和三维模型三者之间的位置变化保持高度一致，达到了缩短设备调试时间的效果。

参照图3，在第二实施例中，基于第一实施例，所述步骤S10之前，还包括：

步骤S60，获取所述深度相机多个角度采集的所述待加工产品的多个深度图像数据；

步骤S70，对所述深度图像数据进行降噪预处理，得到预处理图像；

步骤S80，获取所述深度相机在各个所述角度拍摄所述深度图像数据时对应的相机位姿，并根据各个所述相机位姿生成刚性变换矩阵；

步骤S90，基于所述刚性变换矩阵构建初始三维模型；

步骤S100，提取各个所述预处理图像中所述待加工产品对应的深度值；

步骤S110，基于所述深度值优化所述初始三维模型，得到所述待加工产品对应的三维模型。

可选地，为了缩短设备的调试时间，在本实施例提供一种通过深度图像数据来对待加工产品完成建模的方式。在本实施例中，曲面镭雕设备上设有深度相机，深度相机用于以多个预设角度拍摄所述待加工产品，生成深度图像数据。在深度相机完成拍摄之后，获取各个深度图像数据，并基于深度图像数据对待加工产品进行建模。

具体的，首先对采集到的各个深度图像数据进行降噪预处理，得到预处理图像。深度图的噪声可分为三类深度缺失、深度错误和深度不一致，深度缺失表征为太近或太远、表面不连续、高光或阴影等原因；深度错误表征为深度测量的和实际产品之间的误差；深度不一致表征为随着时间变化，对同一点的测量的深度可能不一致。大多数情况下使用双边滤波去除深度图的噪声。在去噪之后，KinectFusion通过降采样得到三层的深度图金字塔，用于后续估计相机位姿。

然后获取深度相机在各个角度拍摄时，相机自身的相机位姿，并找到不同位姿下拍摄的深度图像时间的点对应关系，基于该点对应关系去生成刚性变换矩阵。具体的，相机位姿通常指六自由度的变换，通过一个刚体变换矩阵T表示。ICP（Iterative ClosestPoint，迭代最近点）是相对位姿估计中非常重要的算法，主要用于3D形状的配准。通过计算相邻帧的点云的匹配关系，然后最小化点对之间的欧氏距离，从而计算得出一个刚体变换。这样会有一个问题，就是相邻帧的误差会在扫描过程中不断累积，也就是常说的累计误差。为了消除累计误差问题，有frame-to-model的相机跟踪方法，即每次将当前帧已经重建的整个模型进行配准，而不是和前一帧进行配准。这种方法能在一定程度上减少相机跟踪时的漂移。

在基于刚性变换矩阵构建初始三维模型之后，提取各个所述预处理图像中所述待加工产品对应的深度值，通过该深度值对初始三维模型进行优化，从而实现待加工产品的纹理重建，得到最终的三维模型。

在本实施例提供的技术方案中，通过在镭雕设备上设置深度相机，通过深度相机从多个角度采集待加工产品的深度图像数据，并根据深度图像数据生成三维模型的方式，相较于传统的人工建模的方式，具有缩短设备的调试时间的效果。

参照图4，在第三实施例中，基于任一实施例，所述步骤S50包括：

步骤S51，控制所述机械手移动至所述目标移动位置，其中，所述机械手在移动过程中保持位姿校准后的姿态不变；

步骤S52，获取所述镭雕图案绘制在所述三维模型后生成的镭雕参数；

步骤S53，控制所述激光头按所述镭雕参数在所述待加工产品上进行镭雕加工。

可选地，在本实施例中，镭雕设备包括镭雕模组、工装夹具、机械手，所述镭雕模组包括激光头。在镭雕设备对机械手进行校准，并确定出机械手的目标移动位置之后，在接收到打标指令时控制机械手移动至所述目标移动位置，激光头在机械手移动至目标移动位置时，获取镭雕图案绘制在所述三维模型后生成的镭雕参数，从而根据镭雕参数对工装夹具上的待加工产品进行镭雕。

具体的，镭雕参数包括镭雕识别点，各个镭雕识别点对应的激光输出功率和镭雕时间。激光头按照该镭雕时间，以该激光输出功率，在各个镭雕识别点之间移动，从而完成对待加工产品的加工。

在本实施例提供的技术方案中，在完成对镭雕设备中各个工件之间的校对之后，对待加工产品执行镭雕加工操作，从而实现产品工件的加工，缩短了设备调试阶段的调试时间，降低了设备工件之间的校对难度。

此外，本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可以存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被镭雕设备中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。

因此，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有镭雕设备的控制程序，所述镭雕设备的控制程序被处理器执行时实现如上实施例所述的镭雕设备的控制方法的各个步骤。

其中，所述计算机可读存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器（Read-OnlyMemory，ROM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。

需要说明的是，由于本申请实施例提供的存储介质，为实施本申请实施例的方法所采用的存储介质，故而基于本申请实施例所介绍的方法，本领域所属人员能够了解该存储介质的具体结构及变形，故而在此不再赘述。凡是本申请实施例的方法所采用的存储介质都属于本申请所欲保护的范围。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种镭雕设备的控制方法，其特征在于，应用于镭雕设备，所述镭雕设备包括机械手和工装夹具，所述工装夹具用于以预设角度夹持待加工产品，所述机械手带动所述工装夹具移动，所述方法包括：

获取所述待加工产品对应的三维模型的三维基准坐标；

于所述三维模型上绘制镭雕图案；

确定镭雕图案在所述三维模型上的映射坐标；

控制所述机械手基于所述三维基准坐标进行初始位姿校准，并根据所述映射坐标确定校准后的所述机械手对应的目标移动位置；

在接收到打标指令时，控制所述机械手移动至所述目标移动位置对所述待加工产品执行加工操作。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述待加工产品对应的三维模型的三维基准坐标的步骤之前，还包括：

获取所述待加工产品预设的加工范围和加工角度；

确定所述加工范围在所述三维模型上对应的可绘制区域；

获取所述镭雕图案，以所述加工角度在所述可绘制区域内绘制时对应的拉伸形变参数；

获取所述镭雕图案的原始图样坐标；

根据所述拉伸形变参数和所述原始图样坐标，生成所述三维基准坐标。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镭雕图案的映射方式为投影映射，所述确定镭雕图案在所述三维模型上的映射坐标的步骤包括：

确定所述镭雕图案在所述三维模型上的目标映射区域是否为平面区域；

若为所述平面区域，获取所述目标映射区域对应的镭雕识别点；

根据所述镭雕识别点确定所述映射坐标。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述镭雕图案的映射方式为包裹映射，所述确定所述镭雕图案在所述三维模型上的目标映射区域是否为平面区域的步骤之后，还包括：

若所述目标映射区域不为所述平面区域；

将所述目标映射区域划分为多个子映射区域，其中，所述子映射区域的划分与Z轴坐标关联；

根据各个所述子映射区域的子镭雕识别点，确定所述映射坐标。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机械手包括移动臂，所述移动臂用于对所述机械手的位姿进行校准，所述控制所述机械手基于所述三维基准坐标进行初始位姿校准包括：

获取所述移动臂的当前位姿，并根据所述三维基准坐标预测所述移动臂的目标位姿；

确定所述目标位姿和所述当前位姿之间的偏离度；

根据所述偏离度，确定所述移动臂的平移量和旋转量；

将满足所述平移量和所述旋转量的所述移动臂的控制参数，确定为目标控制参数；

控制所述移动臂按照所述目标控制参数移动至所述目标位姿，以进行所述机械手的初始位姿校准，从而使所述待加工产品的坐标与所述三维模型的坐标一致。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述映射坐标确定校准后的所述机械手对应的目标移动位置包括：

获取预存的所述映射坐标对应的齐次坐标矩阵；

将所述齐次坐标矩阵做归一化处理，得到所述映射坐标对应的X轴坐标方程、Y轴坐标方程和Z轴坐标方程；

根据所述映射坐标、所述X轴坐标方程、所述Y轴坐标方程和所述Z轴坐标方程，生成所述映射坐标在所述机械手上对应的仿射变换矩阵；

基于所述仿射变换矩阵确定所述映射坐标对应的目标移动坐标，并根据所述目标移动坐标确定所述机械手的目标移动位置。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镭雕设备设有深度相机，所述深度相机用于以多个预设角度拍摄所述待加工产品，生成深度图像数据，所述获取所述待加工产品对应的三维模型的三维基准坐标的步骤之前，还包括：

获取所述深度相机多个角度采集的所述待加工产品的多个深度图像数据；

对所述深度图像数据进行降噪预处理，得到预处理图像；

获取所述深度相机在各个所述角度拍摄所述深度图像数据时对应的相机位姿，并根据各个所述相机位姿生成刚性变换矩阵；

基于所述刚性变换矩阵构建初始三维模型；

提取各个所述预处理图像中所述待加工产品对应的深度值；

基于所述深度值优化所述初始三维模型，得到所述待加工产品对应的三维模型。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镭雕设备包括镭雕模组，所述镭雕模组包括激光头，所述激光头在所述机械手移动至目标移动位置时，对所述工装夹具上的所述待加工产品进行镭雕，所述控制所述机械手移动至所述目标移动位置对所述待加工产品执行加工操作的步骤包括：

控制所述机械手移动至所述目标移动位置，其中，所述机械手在移动过程中保持位姿校准后的姿态不变；

获取所述镭雕图案绘制在所述三维模型后生成的镭雕参数；

控制所述激光头按所述镭雕参数在所述待加工产品上进行镭雕加工。

9.一种镭雕设备，其特征在于，所述镭雕设备包括：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镭雕设备的控制程序，所述镭雕设备的控制程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的镭雕设备的控制方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有镭雕设备的控制程序，所述镭雕设备的控制程序被处理器执行时实现如权利要求1至8中任一项所述的镭雕设备的控制方法的步骤。

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