一种三维毛坯工件的加工校准方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种三维毛坯工件的加工校准方法及装置，通过在三维毛坯工件的表面确定预设数量的第一采样区域；获取第一采样区域对应的第一云数据集；获取三维模型，三维模型包括安装有工件模型的机床模型；通过第一云数据集与工件模型中第一目标区域的模型数据集的匹配，得到工件模型的第一坐标系；获取机床模型的第二坐标系；根据第一坐标系、第二坐标系以及工件模型生成加工路径，然后对安装在机床上的三维毛坯工件进行加工。本发明专利技术通过实体工件的局部区域对应的点云数据集，对理论三维模型的对应局部区域的模型数据集进行配准，在保证了配准精度的基础上，降低了数据处理量，提高了处理效率。

【技术实现步骤摘要】
一种三维毛坯工件的加工校准方法及装置
本专利技术属于数字化加工
，特别是涉及一种三维毛坯工件的加工校准方法及装置。
技术介绍
随着计算机辅助设计技术的快速发展，使得其在工件加工领域得到了广泛应用，当需要进行工件的加工时，通过计算机加工软件与工件、机床三维理论模型的配合，通过数字化控制机床，实现对实体毛坯工件的加工，得到成品工件。在目前，工件的三维型面结构通常较为复杂，在进行数字化工件加工的过程中，为了保证加工精度，需要将加工软件中的三维理论模型与实体机床、实体工件进行三维型面结构的配准，目前的配准方案有两种。方案一，采用三维扫描技术，对实体机床、实体工件进行整体扫描，通过扫描得到的点云数据集重建模型，并通过重建模型与三维理论模型进行匹配计算，调整三维理论模型与实体机床、实体工件之间的误差。方案二，可以制作一个与实体工件的型面吻合的模具，根据该模具上的典型特征，调整三维理论模型与实体机床、实体工件之间的误差。但是，目前的方案一中，对实体机床、实体工件进行整体扫描会产生较大的点云数据集量，在后期进行重建模型和模型配准的过程中会存在数据计算量巨大，配准操作时间长的问题，方案二中存在开发模具的时间成本和经济成本较高的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种三维毛坯工件的加工校准方法及装置，以便解决现有技术中数据计算量巨大，配准操作时间长，时间成本和经济成本较高的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术是这样实现的：第一方面，本专利技术实施例提供了一种三维毛坯工件的加工校准方法，该方法可以包括：在三维毛坯工件的表面确定预设数量的第一采样区域；获取所述第一采样区域对应的第一云数据集；获取三维模型，所述三维模型包括安装有工件模型的机床模型；获取所述机床模型的第二坐标系；通过所述第一云数据集与所述工件模型中第一目标区域的模型数据集的匹配，得到所述工件模型的第一坐标系，所述第一目标区域的定位信息包括所述工件模型中对应所述第一采样区域的位置和方向信息；根据所述第二坐标系、所述第一坐标系以及所述工件模型，生成加工路径，然后对安装在所述机床上的三维毛坯工件进行加工。第二方面，本专利技术实施例提供了一种三维毛坯工件的加工校准装置，该三维毛坯工件的加工校准装置可以包括：第一确定模块，用于在三维毛坯工件的表面确定所述预设数量的第一采样区域；第一获取模块，用于获取所述第一采样区域对应的第一云数据集；第二获取模块，用于获取三维模型，所述三维模型包括安装有工件模型的机床模型；第三获取模块，用于获取所述机床模型的第二坐标系；配准模块，用于通过所述第一云数据集与所述工件模型中第一目标区域的模型数据集的匹配，得到所述工件模型的第一坐标系，所述第一目标区域的定位信息包括所述工件模型中对应所述第一采样区域的位置和方向信息；加工模块，用于根据所述第二坐标系、所述第一坐标系以及所述工件模型，生成加工路径，然后对安装在所述机床上的三维毛坯工件进行加工。在本专利技术实施例中，通过在三维毛坯工件的表面确定预设数量的第一采样区域；获取第一采样区域对应的第一云数据集；获取三维模型，三维模型包括安装有工件模型的机床模型；通过第一云数据集与工件模型中第一目标区域的模型数据集的匹配，得到工件模型的第一坐标系，第一目标区域的定位信息包括工件模型中对应第一采样区域的位置和方向信息；获取机床模型的第二坐标系；根据第一坐标系、第二坐标系以及工件模型，生成加工路径，然后对安装在机床上的三维毛坯工件进行加工。本专利技术通过实体工件的局部区域对应的点云数据集，对理论三维模型的对应局部区域的模型数据集进行配准，在保证了配准精度的基础上，降低了数据处理量，提高了处理效率。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种三维毛坯工件的加工校准方法的步骤流程图；图2是本专利技术实施例提供的一种三维毛坯工件和机床的装配结构图；图3是本专利技术实施例提供的一种三维毛坯工件和机床的局部装配结构图；图4是本专利技术实施例提供的一种三维毛坯工件的加工校准方法的具体步骤流程图；图5是本专利技术实施例提供的一种三维模型的离散结构图；图6是本专利技术实施例提供的一种三维模型的点云采样示意图；图7是本专利技术实施例提供的一种三维模型的点云位置示意图；图8是本专利技术实施例提供的一种三维模型的点云配准示意图；图9是本专利技术实施例提供的一种三维毛坯工件的加工校准装置的框图；图10是本专利技术实施例提供的一种三维毛坯工件的加工校准装置的具体框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1是本专利技术实施例提供的一种三维毛坯工件的加工校准方法的步骤流程图，该方法可以应用于三维毛坯工件的加工校准装置，如图1所示，该方法可以包括：步骤101、在三维毛坯工件的表面确定预设数量的第一采样区域。在本专利技术实施例中，参照图2，示出了本专利技术实施例提供的一种三维毛坯工件和机床的装配结构图，其中，机床10可以支持数字化机械加工，即可以通过计算机加工软件中存储的机床、工件的理论三维模型，确定加工时的机床坐标和工件坐标，并规划相应的加工路径，通过切割头12对安装在机床10上的三维毛坯工件20进行加工处理，得到最终的成品工件。可以将加工软件中的理论三维模型与机床10、三维毛坯工件20进行三维型面结构的配准，使得得到精确的机床坐标和工件坐标，保证了较高的加工精度。在该步骤中，为了修正工件模型，可以在三维毛坯工件20的表面确定相同预设数量的第一采样区域21，具体的，参照图3，示出了本专利技术实施例提供的一种三维毛坯工件和机床的局部装配结构图，其中，在三维毛坯工件20上设置了三个第一采样区域21。需要说明的是，为了确保理论三维模型与机床10、三维毛坯工件20的三维型面结构的精确配准，第一采样区域21可以是三维毛坯工件20中具有三维特征的局部表面，以便准确表述三维毛坯工件20的三维型面结构，比如第一采样区域21可以是三个垂直平面相交形成的凸角或凹角部位，再比如第一采样区域21可以是拐角、球面等部位。进一步的，第一采样区域21的数量可以根据实际需求进行设定，采样区域的数量越多，处理数据量相应的越大，配准精度也更高，优选的，第一采样区域21的数量可以为3个，另外，第一采样区域21可以为利用贴标记点或喷涂的方法选取的区域。步骤102、获取所述第一采样区域对应的第一云数据集。在本专利技术实施例中，可以利用三维扫描技术，采样三维扫描仪获取第一采样区域对应的第一云数据集，三维扫描仪可以用来侦测并分析现实世界中物体或环境的形状与外观的数据，该数据可以为物体表面的各个点的数据，搜集到的点的数据常被用来进行三维重建计算，在虚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维毛坯工件的加工校准方法，其特征在于，所述方法包括：/n在三维毛坯工件的表面确定预设数量的第一采样区域；/n获取所述第一采样区域对应的第一云数据集；/n获取三维模型，所述三维模型包括安装有工件模型的机床模型；/n通过所述第一云数据集与所述工件模型中第一目标区域的模型数据集的匹配，得到所述工件模型的第一坐标系，所述第一目标区域的定位信息包括所述工件模型中对应所述第一采样区域的位置和方向信息；/n获取所述机床模型的第二坐标系；/n根据所述第一坐标系、所述第二坐标系以及所述工件模型，生成加工路径，然后对安装在所述机床上的三维毛坯工件进行加工。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维毛坯工件的加工校准方法，其特征在于，所述方法包括：
在三维毛坯工件的表面确定预设数量的第一采样区域；
获取所述第一采样区域对应的第一云数据集；
获取三维模型，所述三维模型包括安装有工件模型的机床模型；
通过所述第一云数据集与所述工件模型中第一目标区域的模型数据集的匹配，得到所述工件模型的第一坐标系，所述第一目标区域的定位信息包括所述工件模型中对应所述第一采样区域的位置和方向信息；
获取所述机床模型的第二坐标系；
根据所述第一坐标系、所述第二坐标系以及所述工件模型，生成加工路径，然后对安装在所述机床上的三维毛坯工件进行加工。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述机床模型的第二坐标系，包括：
在安装有所述三维毛坯工件的机床表面确定所述预设数量的第二采样区域；
获取所述第二采样区域对应的第二云数据集；
通过所述第二云数据集与所述机床模型中第二目标区域的模型数据集的匹配，得到所述机床模型的第二坐标系，所述第二目标区域的定位信息包括所述机床模型中对应所述第二采样区域的位置和方向信息。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述获取三维模型的步骤之后，还包括：
根据所述第一云数据集和所述第二云数据集，确定所述工件模型中的第一目标区域的定位信息和所述机床模型中的第二目标区域的定位信息。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一云数据集和所述第二云数据集，确定所述工件模型中的第一目标区域的定位信息和所述机床模型中的第二目标区域的定位信息的步骤，包括：
根据所述第一云数据集，建立包括所述第一采样区域的第一云场景模型；
根据所述第二云数据集，建立包括所述第二采样区域的第二云场景模型；
将所述工件模型与所述第一云场景模型进行匹配，确定所述工件模型中对应所述第一采样区域的第一目标区域的定位信息；
将所述机床模型与所述第二云场景模型进行匹配，确定所述机床模型中对应所述第二采样区域的第二目标区域的定位信息。


5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过所述第二云数据集与所述机床模型中第二目标区域的模型数据集进行匹配，得到所述机床模型的第二坐标系的步骤，包括：
确定所述第二云数据集中的第一关键点，以及所述第二目标区域的模型数据集中的第二关键点；
获取所述第一关键点的第一特征向量，以及所述第二关键点的第二特征向量；
将所述第一特征向量和所述第二特征向量进行配准计算，得到第一旋转矩阵和第一平移向量；
根据所述第一旋转矩阵和所述第一平移向量修正所述第二目标区域的模型数据集，得到第一模型数据集；
根据所述第一模型数据集，确定所述机床模型的第二坐标系。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述第一云数据集与所述工件模型中第一目标区域的模型数据集进行匹配，得到所述工件模型的第一坐标系的步骤，包括：
确定所述第一云数据集中的第三关键点，以及所述第一目标区域的模型数据集中的第四关键点；
获取所述第三关键点的第三特征向量，以及所述第四关键点的第四特征向量；
将所述第三特征向量和所述第四特征向量进行配准计算，得到第二旋转矩阵和第二平移向量；
根据所述第二旋转矩阵和所述第二平移向量修正所述第一目标区域的模型数据集，得到第二模型数据集；
根据所述第二模型数据集，确定所述工件模型的第一坐标系。


7.一种三维毛坯工件的加工校准装置，其特征在于，所述三维毛坯工件的加工校准装置包括：
第一确定模块，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾继跃，张仕进，
申请(专利权)人：上海狮迈科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31