TWI607814B - 即時三維建模之雷射飛行打標系統及其方法 - Google Patents
即時三維建模之雷射飛行打標系統及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI607814B TWI607814B TW104135329A TW104135329A TWI607814B TW I607814 B TWI607814 B TW I607814B TW 104135329 A TW104135329 A TW 104135329A TW 104135329 A TW104135329 A TW 104135329A TW I607814 B TWI607814 B TW I607814B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- laser
- dimensional
- module
- marking
- modeling
- Prior art date
Links
Description
本發明是關於一種雷射飛行打標系統及其方法，特別是關於一種即時三維建模之雷射飛行打標系統及其方法。
目前，三維雷射飛行打標技術主要是先讀取工件的圖像模型，例如CAD檔等或者利用三維建模的方式取得工件的完整三維模型，然後將讀取的圖像模型或者經由建模得到的完整三維模型進行分區，利用雷射刻印頭移動至各區，來對各區進行打標，但換言之，現有技術具有以下的缺點：首先，需先取得工件的圖像模型或者完整三維模型，否則將無法進行後續的加工動作；再者，對於少量且多樣的加工情況，三維建模會耗費許多時間；另外，分區塊進行打標的方式，則在打標的過程中，雷射刻印頭或者工件需要經過多次移動、停頓及打標的流程，因此無法一次性的飛行打標，而造成速度慢且在色澤及紋路的連續性上亦相對較差；以及目前三維雷射飛行打標僅針對較簡單的曲面的工件進行打標，例如：圓柱面或球面等，而對於較複雜的曲面，仍然存在著打標精度不高的問題。
有鑑於此，本發明提供一種雷射飛行打標系統及其方法，特別是一種即時三維建模之雷射飛行打標系統及其方法。
為了解決上述先前技術的問題，本發明提供一種即時三維建模之雷射飛行打標系統，包括：雷射源，用以發射雷射光；雷射刻印頭，具有振鏡模組，用以對工件進行雷射飛行打標；振鏡控制模組，電性連結至雷射刻印頭，用以控制振鏡模組；三維資訊擷取裝置，用以擷取工件的三維資訊；視覺演算法運算模組，電性連接至三維資訊擷取裝置，用以建構工件的三維模型並進行紋理貼合；承載移動裝置，用以承載及移動三維資訊擷取裝置及雷射刻印頭；路徑規劃模組，電性連接至承載移動裝置，用以計算雷射刻印頭及三維資訊擷取裝置的路徑；以及控制器，電性連結至雷射源、視覺演算法模組、路徑規劃模組及振鏡控制模組，用以控制雷射源、視覺演算法模組、路徑規劃模組及振鏡控制模組。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其承載移動裝置是機械手臂或工具機其中任一。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其振鏡控制模組、視覺演算法運算模組或路徑規劃模組其中任一以上是存在於控制器中。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其雷射刻印頭與振鏡控制模組是存在於雷射刻印系統中；或者三維資訊擷取裝置與視覺演算法運算模組是存在於三維視覺系統中；或者承載移動裝置與路徑規劃模組是存在於承載移動系統中。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其三維資訊擷取裝置擷取工件的三維資訊及雷射刻印頭打標工件是同時運作。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其視覺演算法運算模組建構工件的三維模型是採局部建模的方式，而不對工件進行完整建模。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其視覺演算法運算模組在局部建模後，即將局部建模的三維資訊附加至要打標的紋理圖樣上。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其視覺演算法運算模組在紋理貼合後，保留具三維資訊的新紋理圖樣，而不保留原始的三維資訊。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其路徑規劃模組更會計算雷射刻印頭的姿態。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其路徑規劃模組更會計算雷射飛行打標時的位移偏移。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其雷射飛行打標是指雷射刻印頭相對於工件的表面朝某一方向移動，且此方向會不斷變化。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其三維資訊擷取裝置在擷取工件的局部的三維資訊後，雷射刻印頭才進行雷射飛行打標。
藉由上述的系統，本發明更提供一種即時三維建模之雷射飛行打標方法，包括：擷取工件的三維資訊；建構工件的三維模型並進行紋理貼合；估測路徑及估測姿態；以及依照估測出的路徑及姿態，對工件進行雷射飛行打標。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標方法中，其所述的建構工件的三維模型並進行紋理貼合，包含下列步驟：根據擷取到的三維資訊，建構工件的局部三維模型；計算出局部三維模型的三維資訊；附加紋理圖樣至三維資訊中，獲得新局部三維模型；以及刪除原始的局部三維模型。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標方法中，其所述的估測路徑，包含下列步驟：計算出新局部三維模型的法向量、初始滑動方向及中心點座標；根據法向量、初始滑動方向及中心點座標，計算出新局部三維模型的輪廓；以及計算輪廓在中心點座標的切線向量。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標方法中，其所述的估測姿態，包含下列步驟：計算出新局部三維模型的法向量及中心點座標；以及根據法向量的反向向量及中心點座標，計算出姿態。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標方法中，其建構工件的局部三維模型與對工件進行雷射飛行打標是同時進行。
藉由本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統及其方法，即不需要分區而且建模與打標同時進行，可以大幅提升打標速度及精確度。
10‧‧‧即時三維建模之雷射飛行打標系統
101‧‧‧雷射源
102‧‧‧雷射刻印頭
103‧‧‧振鏡控制模組
104‧‧‧三維資訊擷取裝置
105‧‧‧視覺演算法運算模組
106‧‧‧承載移動裝置
107‧‧‧路徑規劃模組
108‧‧‧控制器
109‧‧‧雷射刻印系統
110‧‧‧三維視覺系統
111‧‧‧承載移動系統
TM‧‧‧新局部三維模型
x 、 y 、 z ‧‧‧三維資訊
f(x 0)‧‧‧輪廓
G‧‧‧灰階資訊
‧‧‧法向量
‧‧‧初始滑動方向
‧‧‧切線向量
x 0‧‧‧中心點座標
O‧‧‧第一圖樣
L、U、D、R‧‧‧第二圖樣
201~208‧‧‧步驟
圖1是本發明的第一實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。
圖2是本發明的第二實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。
圖3是本發明的第三實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。
圖4是本發明的第四實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。
圖5是本發明的第五實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。
圖6是本發明的第六實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。
圖7是本發明的第七實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。
圖8是本發明的第八實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。
圖9是本發明的第九實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。
圖10是本發明的第十實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。
圖11是本發明的第十一實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。
圖12是本發明的第十二實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。
圖13是本發明的第十三實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。
圖14是本發明的第十四實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。
圖15是本發明的第十五實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。
圖16是本發明的即時三維建模之雷射飛行打標方法的流程示意圖。
圖17是本發明的紋理貼合後的四維陣列的示意圖。
圖18是本發明的紋理圖樣具有方向連續性的示意圖。
圖19是本發明的估測三維資訊擷取裝置及雷射刻印頭的路徑的示意圖。
圖20是本發明的估測雷射刻印頭的姿態的示意圖。
以下結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。根據下面說明和申請專利範圍，本發明的優點和特徵將更加清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例之目的。
首先，請參閱圖1，是本發明的第一實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。如圖1所示，本發明提供一種即時三維建模之雷射飛行打標系統10，包括：雷射源101；雷射刻印頭102，具有振鏡模組；振鏡控制模組103，電性連結至雷射刻印頭102；三維資訊擷取裝置104；視覺演算法運算模組105，電性連結至三維資訊擷取裝置104；承載移動裝置106；路徑規劃模組107，電性連結至承載移動裝置106；以及控制器108，電性連結至雷射源101、振鏡控制模組103、視覺演算法運算模組105及路徑規劃模組107。
請繼續參閱圖2，是本發明的第二實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。如圖2所示，本發明更提供另一種即時三維建模之雷射飛行打標系統10，包括：雷射源101；雷射刻印頭102，具有振鏡模組；三維資訊擷取裝置104；承載移動裝置106；控制器108，電性連結至雷射源101，其包含振鏡控制模組103、視覺演算法運算模組105及路徑規劃模組107，其中，振鏡控制模組103電性連結至雷射刻印頭102；視覺演算法運算模組105電性連結至三維資訊擷取裝置104，路徑規劃模組107電性連結至承載移動裝置106。
請參閱圖3，是本發明的第三實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。如圖3所示，本發明更提供另一種即時三維建模之雷射飛行打標系統10，包括：雷射源101；雷射刻印頭102，具有振鏡模組；三維資訊擷取裝置104；視覺演算法運算模組105，電性連結至三維資訊擷取裝置104；承載移動裝置106；以及控制器108，電性連結至雷射源101及視覺演算法運算模組105，其包含振鏡控制模組103及路徑規劃模組107，其中，振鏡控制模組103電性連結至雷射刻印頭102，路徑規劃模組107電性連結至承載移動裝置106。
請參閱圖4，是本發明的第四實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。如圖4所示，本發明更提供另一種即時三維建模之雷射飛行打標系統10，包括：雷射源101；雷射刻印頭102，具有振鏡模組；振鏡控制模組103，電性連結至雷射刻印頭102；三維資訊擷取裝置104；承載移動裝置106；以及控制器108，電性連結至雷射源101及振鏡控制模組103，其包含視覺演算法運算模組105及路徑規劃模組107，其中，視覺演算法運算模組105電性連結至三維資訊擷取裝置104，路徑規劃模組107電性連結至承載移動裝置106。
請參閱圖5，是本發明的第五實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。如圖5所示，本發明更提供另一種即時三維建模之雷射飛行打標系統10，包括：雷射源101；雷射刻印頭102，具有振鏡模組；三維資訊擷取裝置104；承載移動裝置106；路徑規劃模組107，電性連結至承載移動裝置106；以及控制器108，電性連結至雷射源101及路徑規劃模組107，其包含振鏡控制模組103及視覺演算法運算模組105，其中，振鏡控制模組103電性連結至雷射刻印頭102，視覺演算法運算模組105電性連結至三維資訊擷取裝置104。
請參閱圖6，是本發明的第六實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。如圖6所示，本發明更提供另一種即時三維建模之雷射飛行打標系統10，包括：雷射源101；雷射刻印頭102，具有振鏡模組；振鏡控制模組103，電性連結至雷射刻印頭102；三維資訊擷取裝置104；承載移動裝置106；路徑規劃模組107，電性連結至承載移動裝置106；以及控制器108，電性連結至雷射源101、振鏡控制模組103及路徑規劃模組107，其包含視覺演算法運算模組105，其中，視覺演算法運算模組105電性連結至三維資訊擷取裝置104。
請參閱圖7，是本發明的第七實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。如圖7所示，本發明更提供另一種即時三維建模之雷射飛行打標系統10，包括：雷射源101；雷射刻印頭102，具有振鏡模組；三維資訊擷取裝置104；視覺演算法運算模組105，電性連結至三維資訊擷取裝置104；承載移動裝置106；路徑規劃模組107，電性連結至承載移動裝置106；以及控制器108，電性連結至雷射源101、視覺演算法運算模組105及路徑規劃模組107，其包含振鏡控制模組103，其中，振鏡控制模組103電性連結至雷射刻印頭102。
請參閱圖8，是本發明的第八實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。如圖8所示，本發明更提供另一種即時三維建模之雷射飛行打標系統10，包括：雷射源101；雷射刻印頭102，具有振鏡模組；振鏡控制模組103，電性連結至雷射刻印頭102；三維資訊擷取裝置104；視覺演算法運算模組105，電性連結至三維資訊擷取裝置104；承載移動裝置106；以及控制器108，電性連結至雷射源101、振鏡控制模組103及視覺演算法運算模組105，其包含路徑規劃模組107，其中，路徑規劃模組107電性連結至承載移動裝置106。
請參閱圖9，是本發明的第九實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。如圖9所示，本發明更提供另一種即時三維建模之雷射飛行打標系統10，包括：雷射源101；雷射刻印系統109，其包含雷射刻印頭102及振鏡控制模組103，其中，雷射刻印頭102具有振鏡模組，振鏡控制模組103電性連結至雷射刻印頭102；三維視覺系統110，其包含三維資訊擷取裝置104及視覺演算法運算模組105，其中，視覺演算法運算模組105電性連結至三維資訊擷取裝置104；承載移動系統111，其包含承載移動裝置106及路徑規劃模組107，其中，路徑規劃模組107電性連結至承載移動裝置106；以及控制器108，電性連結至雷射源101、振鏡控制模組103、視覺演算法運算模組105及路徑規劃模組107。
請參閱圖10，是本發明的第十實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。如圖10所示，本發明更提供另一種即時三維建模之雷射飛行打標系統10，包括：雷射源101；雷射刻印頭102，具有振鏡模組；承載移動裝置106；三維視覺系統110，其包含三維資訊擷取裝置104及視覺演算法運算模組105，其中，視覺演算法運算模組105電性連結至三維資訊擷取裝置104；
以及控制器108，電性連結至雷射源101及視覺演算法運算模組105，其包含振鏡控制模組103及路徑規劃模組107，其中，振鏡控制模組103電性連結至雷射刻印頭102，路徑規劃模組107電性連結至承載移動裝置106。
請參閱圖11，是本發明的第十一實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。如圖11所示，本發明更提供另一種即時三維建模之雷射飛行打標系統10，包括：雷射源101；三維資訊擷取裝置104；承載移動裝置106；雷射刻印系統109，其包含雷射刻印頭102及振鏡控制模組103，其中，雷射刻印頭102具有振鏡模組，振鏡控制模組103電性連結至雷射刻印頭102；以及控制器108，電性連結至雷射源101及振鏡控制模組103，其包含視覺演算法運算模組105及路徑規劃模組107，其中，視覺演算法運算模組105電性連結至三維資訊擷取裝置104，路徑規劃模組107電性連結至承載移動裝置106。
請參閱圖12，是本發明的第十二實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。如圖12所示，本發明更提供另一種即時三維建模之雷射飛行打標系統10，包括：雷射源101；雷射刻印頭102，具有振鏡模組；三維資訊擷取裝置104；承載移動系統111，其包含承載移動裝置106及路徑規劃模組107，其中，路徑規劃模組107電性連結至承載移動裝置106；以及控制器108，電性連結至雷射源101及路徑規劃模組107，其包含振鏡控制模組103及視覺演算法運算模組105，其中，振鏡控制模組103電性連結至雷射刻印頭102，視覺演算法運算模組105電性連結至三維資訊擷取裝置104。
請參閱圖13，是本發明的第十三實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。如圖13所示，本發明更提供另一種即時三維建模之雷射飛行打標系統10，包括：雷射源101；三維資訊擷取裝置104；雷射刻印系
統109，其包含雷射刻印頭102及振鏡控制模組103，其中，雷射刻印頭102具有振鏡模組，振鏡控制模組103電性連結至雷射刻印頭102；承載移動系統111，其包含承載移動裝置106及路徑規劃模組107，其中，路徑規劃模組107電性連結至承載移動裝置106；以及控制器108，電性連結至雷射源101、振鏡控制模組103及路徑規劃模組107，其包含視覺演算法運算模組105，其中，視覺演算法運算模組105電性連結至三維資訊擷取裝置104。
請參閱圖14，是本發明的第十四實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。如圖14所示，本發明更提供另一種即時三維建模之雷射飛行打標系統10，包括：雷射源101；雷射刻印頭102，具有振鏡模組；三維視覺系統110，其包含三維資訊擷取裝置104及視覺演算法運算模組105，其中，視覺演算法運算模組105電性連結至三維資訊擷取裝置104；承載移動系統111，其包含承載移動裝置106及路徑規劃模組107，其中，路徑規劃模組107電性連結至承載移動裝置106；以及控制器108，電性連結至雷射源101、視覺演算法運算模組105及路徑規劃模組107，其包含振鏡控制模組103，其中，振鏡控制模組103電性連結至雷射刻印頭102。
請參閱圖15，是本發明的第十五實施例的即時三維建模之雷射飛行打標系統的結構示意圖。如圖15所示，本發明更提供另一種即時三維建模之雷射飛行打標系統10，包括：雷射源101；承載移動裝置106；雷射刻印系統109，其包含雷射刻印頭102及振鏡控制模組103，其中，雷射刻印頭102具有振鏡模組，振鏡控制模組103電性連結至雷射刻印頭102；三維視覺系統110，其包含三維資訊擷取裝置104及視覺演算法運算模組105，其中，視覺演算法運算模組105電性連結至三維資訊擷取裝置104；以及控制器108，電性連結至雷射源101、振
鏡控制模組103及視覺演算法運算模組105，其包含路徑規劃模組107，其中，路徑規劃模組107電性連結至承載移動裝置106。
如圖1至圖15所示，在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其雷射源101用以發射雷射光；雷射刻印頭102用以對工件進行雷射飛行打標；振鏡控制模組103用以控制振鏡模組，使雷射刻印頭102打標於工件上的不同位置；三維資訊擷取裝置104用以擷取工件的三維資訊；承載移動裝置106，用以承載及移動雷射刻印頭102及三維資訊擷取裝置104。
如圖1至圖15所示，在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其視覺演算法運算模組105用以建構工件的三維模型並進行紋理貼合；另外，視覺演算法運算模組105建構工件的三維模型是採局部建模的方式，而不對工件進行完整建模；視覺演算法運算模組105在局部建模完成後，即將局部建模的三維資訊附加至要打標的紋理圖樣上；以及視覺演算法運算模組105在紋理貼合後，保留具三維資訊的新紋理圖樣，而不保留原始的三維資訊。
如圖1至圖15所示，在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其路徑規劃模組107用以計算雷射刻印頭102及三維資訊擷取裝置104的路徑；另外，路徑規劃模組107更會計算雷射刻印頭102的姿態；以及路徑規劃模組107更會計算雷射飛行打標時的位移偏移。
如圖1至圖15所示，在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其控制器108用以控制雷射源101、振鏡控制模組103、視覺演算法運算模組105及路徑規劃模組107。
如圖1至圖15所示，在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其承載移動裝置106是機械手臂或工具機其中任一，但不以此為限制。
如圖1至圖15所示，在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其三維資訊擷取裝置是攝影機、三維掃描儀或具有擷取三維資訊功能的裝置等，但不以此為限制。
如圖2至圖15所示，在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其振鏡控制模組、視覺演算法運算模組105及路徑規劃模組107其中任一者以上是存在於控制器108中。
如圖9至圖15所示，在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其雷射刻印頭102與振鏡控制模組103是存在於雷射刻印系統109中；或者三維資訊擷取裝置104與視覺演算法運算模組105是存在於三維視覺系統110中；或者承載移動裝置106與路徑規劃模組107是存在於承載移動系統111中。
如圖1至圖15所示，在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其三維資訊擷取裝置擷取工件的三維資訊及雷射刻印頭打標工件是同時運作。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其雷射飛行打標是指雷射刻印頭102相對於工件的表面朝一方向移動，且所述的方向會不斷變化。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標系統中，其三維資訊擷取裝置104在擷取工件的局部的三維資訊後，雷射刻印頭102才進行雷射飛行打標。
接著，請同時參閱圖1至圖16，圖16是本發明的即時三維建模之雷射飛行打標方法的示意圖。如圖16所示，本發明更提供一種即時三維建模之雷射飛行打標方法，包括以下步驟：步驟201：開始步驟，啟動即時三維建模之
雷射飛行打標系統10；接著，步驟202：三維資訊擷取裝置104依照估測出的路徑移動至工件上，擷取工件的三維資訊；接著，步驟203：建構工件的三維模型並進行紋理貼合；在紋理貼合後，同時執行步驟204：估測雷射刻印頭102及三維資訊擷取裝置104的路徑，以及步驟205：估測雷射刻印頭102的姿態；之後，步驟206：雷射刻印頭102依照估測出的路徑及姿態，對工件進行雷射飛行打標；接著，步驟207：判斷是否打標完成，若打標完成，則執行步驟208：結束步驟，反之，若打標尚未完成，則回到步驟202，繼續執行上述步驟。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標方法中，其建構工件的三維模型與及對工件進行雷射飛行打標是同時進行。
以下將詳細說明即時三維建模之雷射飛行打標方法的各步驟。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標方法中，其步驟203包含以下步驟：根據所擷取到的三維資訊，建構工件的局部三維模型；估算出局部三維模型的三維資訊；附加紋理圖樣至三維資訊中；以及獲得新局部三維模型；在取得新局部三維模型後，即刪除原始的局部三維模型。
接著，請參閱圖17及圖18，圖17是本發明的紋理貼合後的四維陣列的示意圖；以及圖18是本發明的紋理圖樣具有方向連續性的示意圖。如圖17所示，根據所建構的局部三維模型，計算出三維資訊 x 、 y 、 z 後，將三維資訊 x 、 y 、 z 配置給紋理圖樣中的每個對應的像素(pixel)，即可得到具有灰階資訊G及三維資訊 x 、 y 、 z 所形成的四維陣列的新紋理圖樣，從而得到新局部三維模型，接著，系統將不保留原始的三維局部模型，而是直接存取具有灰階資訊G及三維資訊 x 、 y 、 z 的新局部三維模型，如此，即可得知新局部三維模型中的哪些體素(voxel)已經被使用過，其中，體素是指在新局部三維模型中的每個點。需說明的是，
三維資訊 x 、 y 、 z 是相對於原點的實際距離，而非指陣列的座標(index)，其中，原點是新紋理圖樣的左上角點的三維資訊 x 、 y 、 z ；所要貼附的紋理圖樣是具有方向連續性，如圖18所示，假定紋理圖樣是一個方型紋理圖樣，其紋理為皮革紋路，若所述的紋理圖樣具有方向連續性，則在工件的局部三維模型區塊上貼合第一圖樣O，接著，從第一圖樣O的上下左右方向貼合第二圖樣L、U、D、R，在第一圖樣O與第二圖樣L、U、D、R的接合處不會有任何斷口或者紋理不連續的情況；在局部三維模型上貼合紋理圖樣是以面積為貼合依據，例如紋理圖樣的大小為10×10 mm 2，但不以此為限制，因此，需從局部三維模型中找出能放入紋理圖樣的區塊。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標方法中，其步驟204包含以下步驟：計算出新局部三維模型的法向量、初始滑動方向及中心點座標；根據法向量、初始滑動方向及中心點座標，計算出新局部三維模型的輪廓；以及計算輪廓在中心點座標的切線向量，而所述的切線向量即為三維資訊擷取裝置104及雷射刻印頭102下一步的移動路徑及方向。
請參閱圖19，是本發明的估測三維資訊擷取裝置及雷射刻印頭的路徑的示意圖。如圖19所示，從新局部三維模型TM中得到法向量、初始滑動方向及中心點座標 x 0後，利用法向量、初始滑動方向及中心點座標 x 0得到局部三維模型TM上的輪廓f(x 0)，接著，計算輪廓f(x 0)在中心點座標 x 0處的切線向量，而所述的切線向量即為即時三維建模之雷射飛行打標系統10中的三維資訊截取裝置104與雷射刻印頭102下一步所要移動的路徑及方向。需說明的是，三維資訊截取裝置104是設置在前面擷取工件的局部三維模型TM，而雷射刻印頭102是設置於三維資訊截取維資訊擷取裝置104後面對工件進行雷射飛行
打標，其移動路徑會隨著某一方向接近直線前進，直到所偵測到的資訊滿足路徑變換條件，例如遭遇原點或者偵測不到資訊。
在本發明的即時三維建模之雷射飛行打標方法中，其步驟205包含以下步驟：計算出新局部三維模型的法向量及中心點座標；以及根據法向量的反向向量及中心點座標，計算出雷射刻印頭102的姿態。
請參閱圖20，是本發明的估測雷射刻印頭的姿態的示意圖。如圖20所示，從新局部三維模型TM中得到法向量及中心點座標 x 0後，利用法向量的反向向量及中心點座標 x 0得到雷射刻印頭102的姿態。
雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習所屬技術領域之技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧即時三維建模之雷射飛行打標系統
101‧‧‧雷射源
102‧‧‧雷射刻印頭
103‧‧‧振鏡控制模組
104‧‧‧三維資訊擷取裝置
105‧‧‧視覺演算法運算模組
106‧‧‧承載移動裝置
107‧‧‧路徑規劃模組
108‧‧‧控制器
Claims (16)
- 一種即時三維建模之雷射飛行打標系統，包括：一雷射源，用以發射一雷射光；一雷射刻印頭，具有一振鏡模組，用以對一工件進行一雷射飛行打標；一振鏡控制模組，電性連結至該雷射刻印頭，用以控制該振鏡模組；一三維資訊擷取裝置，用以擷取該工件的一三維資訊；一視覺演算法運算模組，電性連接至該三維資訊擷取裝置，用以建構該工件的一三維模型並進行一紋理貼合；一承載移動裝置，用以承載及移動該三維資訊擷取裝置及該雷射刻印頭；一路徑規劃模組，電性連接至該承載移動裝置，用以計算該雷射刻印頭及該三維資訊擷取裝置的路徑；以及一控制器，電性連結至該雷射源、該視覺演算法模組、該路徑規劃模組及該振鏡控制模組，用以控制該雷射源、該視覺演算法模組、該路徑規劃模組及該振鏡控制模組。
- 根據申請專利範圍第1項所述的即時三維建模之雷射飛行打標系統，其中該承載移動裝置是機械手臂或工具機其中任一。
- 根據申請專利範圍第1項所述的即時三維建模之雷射飛行打標系統，其中該振鏡控制模組、該視覺演算法運算模組或該路徑規劃模組其中任一以上是存在於該控制器中。
- 根據申請專利範圍第1項所述的即時三維建模之雷射飛行打標系統，其中該雷射刻印頭與該振鏡控制模組是存在於一雷射刻印系統中；或者該 三維資訊擷取裝置與該視覺演算法運算模組是存在於一三維視覺系統中；或者該承載移動裝置與該路徑規劃模組是存在於一承載移動系統中。
- 根據申請專利範圍第1項所述的即時三維建模之雷射飛行打標系統，其中該三維資訊擷取裝置擷取該工件的該三維資訊及該雷射刻印頭打標該工件是同時運作。
- 根據申請專利範圍第1項所述的即時三維建模之雷射飛行打標系統，其中該視覺演算法運算模組建構該工件的該三維模型是採一局部建模的方式，而不對該工件進行完整建模。
- 根據申請專利範圍第6項所述的即時三維建模之雷射飛行打標系統，其中該視覺演算法運算模組在該局部建模後，即將該局部建模的該三維資訊附加至要打標的一紋理圖樣上。
- 根據申請專利範圍第1項所述的即時三維建模之雷射飛行打標系統，其中該視覺演算法運算模組在該紋理貼合後，保留具該三維資訊的一新紋理圖樣，而不保留原始的該三維資訊。
- 根據申請專利範圍第1項所述的即時三維建模之雷射飛行打標系統，其中該路徑規劃模組更會計算該雷射刻印頭的姿態。
- 根據申請專利範圍第1項所述的即時三維建模之雷射飛行打標系統，其中該路徑規劃模組更會計算該雷射飛行打標時的位移偏移。
- 根據申請專利範圍第1項所述的即時三維建模之雷射飛行打標系統，其中該雷射飛行打標是指該雷射刻印頭相對於該工件的表面朝一方向移動，且該方向會不斷變化。
- 根據申請專利範圍第1項所述的即時三維建模之雷射飛行打標系統，其中該三維資訊擷取裝置在擷取該工件的局部的該三維資訊後，該雷射刻印頭才進行該雷射飛行打標。
- 一種即時三維建模之雷射飛行打標方法，包括下列步驟：擷取一工件的一三維資訊；根據擷取到的該三維資訊，建構該工件的一局部三維模型；計算出該局部三維模型的該三維資訊；附加一紋理圖樣至該三維資訊中，獲得一新局部三維模型；以及刪除原始的該局部三維模型後並進行一紋理貼合；估測一路徑及估測一姿態；以及依照估測出的該路徑及該姿態，對該工件進行一雷射飛行打標。
- 根據申請專利範圍第13項所述的即時三維建模之雷射飛行打標方法，其中所述的估測該路徑，包含下列步驟：計算出該新局部三維模型的一法向量、一初始滑動方向及一中心點座標；根據該法向量、該初始滑動方向及該中心點座標，計算出該新局部三維模型的一輪廓；以及計算該輪廓在該中心點座標的一切線向量。
- 根據申請專利範圍第13項所述的即時三維建模之雷射飛行打標方法，其中所述的估測該姿態，包含下列步驟：計算出該新局部三維模型的一法向量及一中心點座標；以及根據該法向量的一反向向量及該中心點座標，計算出該姿態。
- 根據申請專利範圍第13項所述的即時三維建模之雷射飛行打標方法，其中建構該工件的該三維模型及對該工件進行該雷射飛行打標是同時進行。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104135329A TWI607814B (zh) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | 即時三維建模之雷射飛行打標系統及其方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW104135329A TWI607814B (zh) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | 即時三維建模之雷射飛行打標系統及其方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201714695A TW201714695A (zh) | 2017-05-01 |
| TWI607814B true TWI607814B (zh) | 2017-12-11 |
Family
ID=59366734
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW104135329A TWI607814B (zh) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | 即時三維建模之雷射飛行打標系統及其方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| TW (1) | TWI607814B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3421168B1 (en) * | 2017-06-29 | 2022-11-16 | GF Machining Solutions AG | Method for defining a sequence of relative positionings of a laser head in relation to a part ; method for machining a surface of a part by a laser using such method for defining ; corresponding computer program product and storage medium |
| TWI650914B (zh) * | 2017-08-30 | 2019-02-11 | 新代科技股份有限公司 | 雷射打標機及其校正方法 |
| TWI664043B (zh) * | 2017-12-07 | 2019-07-01 | 新代科技股份有限公司 | 雷射打標機及雷射打標控制方法 |
| CN109175716B (zh) * | 2018-10-12 | 2021-04-13 | 常州英诺激光科技有限公司 | 激光打标控制方法、装置、计算机设备和存储介质 |
| TWI730664B (zh) * | 2020-03-12 | 2021-06-11 | 新代科技股份有限公司 | 雷射打標系統及其控制方法 |
| CN112743238A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-05-04 | 苏州铁人光学技术有限公司 | 一种纹理咬花刻印机的工艺方法 |
| CN113182701A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-30 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 激光加工方法、装置、设备及存储介质 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030024913A1 (en) * | 2002-04-15 | 2003-02-06 | Downes Joseph P. | Laser scanning method and system for marking articles such as printed circuit boards, integrated circuits and the like |
| US20040101000A1 (en) * | 2002-11-27 | 2004-05-27 | Eo Technics Co., Ltd. | Laser system for dual wavelength and chip scale marker having the same |
| US20060086702A1 (en) * | 1999-12-28 | 2006-04-27 | Gsi Group Corp | Energy-efficient, laser-based method and system for processing target material |
| TWI290363B (en) * | 2002-05-17 | 2007-11-21 | Gsi Lumonics Corp | Method and system for marking a workpiece such as a semiconductor wafer and laser marker for use therein |
| TWM390192U (en) * | 2010-06-10 | 2010-10-11 | E-Sun Precision Industrial Co Ltd | Laser processing apparatus |
| TWI332444B (en) * | 2006-03-10 | 2010-11-01 | Nireco Corp | Marking device and marking method |
| TWI346048B (zh) * | 2006-03-14 | 2011-08-01 | Datacard Corp | |
| TWI419298B (zh) * | 2007-05-17 | 2013-12-11 | Hortek Crystal Co Ltd | 雷射打標機之元件承載裝置 |
-
2015
- 2015-10-28 TW TW104135329A patent/TWI607814B/zh active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060086702A1 (en) * | 1999-12-28 | 2006-04-27 | Gsi Group Corp | Energy-efficient, laser-based method and system for processing target material |
| US20030024913A1 (en) * | 2002-04-15 | 2003-02-06 | Downes Joseph P. | Laser scanning method and system for marking articles such as printed circuit boards, integrated circuits and the like |
| TWI290363B (en) * | 2002-05-17 | 2007-11-21 | Gsi Lumonics Corp | Method and system for marking a workpiece such as a semiconductor wafer and laser marker for use therein |
| US20040101000A1 (en) * | 2002-11-27 | 2004-05-27 | Eo Technics Co., Ltd. | Laser system for dual wavelength and chip scale marker having the same |
| TWI332444B (en) * | 2006-03-10 | 2010-11-01 | Nireco Corp | Marking device and marking method |
| TWI346048B (zh) * | 2006-03-14 | 2011-08-01 | Datacard Corp | |
| TWI419298B (zh) * | 2007-05-17 | 2013-12-11 | Hortek Crystal Co Ltd | 雷射打標機之元件承載裝置 |
| TWM390192U (en) * | 2010-06-10 | 2010-10-11 | E-Sun Precision Industrial Co Ltd | Laser processing apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW201714695A (zh) | 2017-05-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI607814B (zh) | 即時三維建模之雷射飛行打標系統及其方法 | |
| CN108283021B (zh) | 机器人和用于机器人定位的方法 | |
| US11504853B2 (en) | Robotic system architecture and control processes | |
| US20200096317A1 (en) | Three-dimensional measurement apparatus, processing method, and non-transitory computer-readable storage medium | |
| JP6323993B2 (ja) | 情報処理装置、情報処理方法、及びコンピュータプログラム | |
| US9436987B2 (en) | Geodesic distance based primitive segmentation and fitting for 3D modeling of non-rigid objects from 2D images | |
| JP5602392B2 (ja) | 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム | |
| US9679385B2 (en) | Three-dimensional measurement apparatus and robot system | |
| JP2016099257A (ja) | 情報処理装置及び情報処理方法 | |
| JP2004213332A (ja) | キャリブレーション装置、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラム、及び、キャリブレーション治具 | |
| JP2011027724A (ja) | ３次元計測装置、その計測方法及びプログラム | |
| CN104976950B (zh) | 物件空间信息量测装置与方法及取像路径的计算方法 | |
| JP2017191576A (ja) | 情報処理装置、情報処理装置の制御方法およびプログラム | |
| CN109213202A (zh) | 基于光学伺服的货物摆放方法、装置、设备和存储介质 | |
| JP5698815B2 (ja) | 情報処理装置、情報処理装置の制御方法及びプログラム | |
| JP2016148649A (ja) | 情報処理装置、情報処理装置の制御方法、およびプログラム | |
| CN106652014A (zh) | 即时三维建模之雷射飞行打标系统及其方法 | |
| Jing et al. | Rgb-d sensor-based auto path generation method for arc welding robot | |
| JP6040264B2 (ja) | 情報処理装置、情報処理装置の制御方法、およびプログラム | |
| CN116438426A (zh) | 用于对物体进行测量、检查或处理的设备和方法 | |
| JP2015007639A (ja) | 情報処理装置、情報処理方法およびプログラム | |
| US20240003675A1 (en) | Measurement system, measurement device, measurement method, and measurement program | |
| US11193755B2 (en) | Measurement system, measurement device, measurement method, and measurement program | |
| Zhang et al. | Visual 3d reconstruction system based on rgbd camera | |
| Wang et al. | Real-time dense scene flow estimation using a RGB-D camera |