CN109781029A - 一种产品测量三维数据拼接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种产品测量三维数据拼接方法，包括以下步骤：将产品固定安装在固定夹具上；控制三维扫描仪对产品进行扫描；总控制器记录在产品被完整扫描过程中，三维扫描仪的扫描路径、以及移动控制装置的运动轨迹；拆卸固定夹具上的产品，再安装标定治具；总控制器控制三维扫描仪、移动控制装置分别根据记录的扫描路径、运动轨迹对标定治具进行同样的扫描与位置控制；以标定治具点云数据中的某个数据作为基准，对标定治具的若干点云数据进行拼接整合；将标定治具点云数据拼接时的约束值，对应补偿到产品点云数据的拼接中，完成产品点云数据的拼接。通过上述方式，本发明能够完整的扫描产品结构，保证产品扫描的完整性；且大大提高了工作效率。

Description

一种产品测量三维数据拼接方法

技术领域

本发明涉及三维检测领域，特别是涉及一种产品测量三维数据拼接方法。

背景技术

三维扫描技术是三维空间数据建模的基础，在各行各业都有广泛应用。现有三维扫描技术通过扫描仪器在不同视角多次扫描获取三维空间的点集称为点云数据，然后将各个视角的点云数据转化为同一三维坐标系下进行点云数据的拼接，最终形成三维扫描点云数据。

现有玻璃面板检测设备采用了这种三维扫描技术来检测玻璃产品，能够精准的检测玻璃面板，检测结构准确。现有的玻璃面板检测设备包括用于扫描测量产品的扫描仪器，用于固定产品和标定治具的夹具装置，用于控制产品空间位置以配合扫描仪器对产品进行扫描的移动控制装置，以及用于控制扫描仪器、夹具装置、移动控制装置动作的总控制器；标定治具与产品是同时固定在夹具装置上的，标定治具围绕在产品四周，以使扫描仪器每次扫描产品时都可以扫到标定治具，从而方便对每次扫描到点云数据的拼接。现有玻璃面板检测设备每次扫描到的点云数据的拼接都依赖于扫描到的标定治具的点云数据，其点云数据的拼接方法都是以标定治具点云数据的特征点做重合拼接基准。但是围绕在产品四周的标定治具会遮挡产品外圈，从而影响产品扫描的完整性；另外，该拼接方法每次都需要扫描到围绕在产品四周的标定治具，所以扫描仪器每次扫描到的路径都较长，使得整体的工作效率低。

现有专利号为201820631317.9的专利文件，公开了一种玻璃面板检测设备，包括：机架、移动控制装置、面板固定装置和三维线扫描设备；移动控制装置控制面板固定装置在三维线扫描设备上扫描传感器的检测区域内移动，三维线扫描设备分析处理扫描传感器扫描到的关于面板固定装置上玻璃面板的数据信息；面板固定装置包括面板固定夹具和设置在面板固定夹具上的扫描定位治具，扫描定位治具包括通过四个边框围绕而成的治具框架。该玻璃面板检测设备能够精准的检测玻璃面板，且简化了面板固定装置的结构，降低了加工难度。还公开了一种检测图像拼接方法，包括如下步骤：a、将玻璃面板固定安装在面板固定装置上；b、Y轴运动单元、Z轴运动单元、第一旋转单元和第二旋转单元动作自由调整玻璃面板7的扫描状态；c、X轴运动单元动作使三维线扫描设备扫描采集若干条3D点云数据，并对这若干条3D点云数据进行网格化处理；d、三维线扫描设备按b、c所述的方法多次进行扫描采集处理，其中，玻璃面板每次的扫描状态都不相同；e、将网格化处理后的多个数据进行拼接，拼接方式以每次采集到的基准面、斜面和凹槽面的数据作为重合拼接基准；其中，该拼接方式可以是每增加一个网格化的数据就进行一次拼接，也可以是等到所有的数据都采集并网格化后进行总的拼接；f、将拼接完成后的图像与理论模型进行对比，生成全尺寸报告和彩虹图。对于该拼接方法，同样需要基于围绕在产品四周的标定治具，是通过每次扫描到关于标定治具的点云数据作为图像重合拼接的基础。因此，该拼接方法仍然会存在扫描完整性差、工作效率低等问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种产品测量三维数据拼接方法，能够完整的扫描产品结构，保证产品扫描的完整性；且大大提高了工作效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种产品测量三维数据拼接方法，包括如下步骤：

步骤一：将产品固定安装在固定夹具上；

步骤二：控制三维扫描仪对产品表面进行扫描；移动控制装置动作配合所述三维扫描仪控制所述固定夹具的空间位置，以使三维扫描仪能够完整的扫描产品外表面；总控制器记录在产品被完整扫描过程中，三维扫描仪的扫描路径、以及移动控制装置的运动轨迹；

步骤三：拆卸固定夹具上的产品，并在该固定夹具上安装标定治具；标定治具在安装固定后，标定治具上表面相对固定夹具的位置与原先产品在固定时产品上表面相对固定夹具的位置相同；所述标定治具上具有若干用于标定治具点云数据拼接的特征点；

步骤四：总控制器控制三维扫描仪、移动控制装置分别根据记录的扫描路径、运动轨迹对标定治具进行同样的扫描与位置控制；三维扫描仪每次扫描所述标定治具时都能扫描到特征点；

步骤五：以标定治具点云数据中的某个数据作为基准，对标定治具的若干点云数据进行拼接整合；

步骤六：将标定治具点云数据拼接时的约束值，对应补偿到产品点云数据的拼接中，以约束拼接产品上相应的点云数据，完成产品点云数据的拼接。

优选的，后续测量同类型产品时：先拆卸固定夹具上的标定治具或测量好的产品，并在该固定夹具上固定安装待测量的产品，再控制三维扫描仪、移动控制装置分别根据记录的扫描路径、运动轨迹对待测量的产品进行同样的扫描与位置控制，最后将标定治具点云数据拼接时的约束值，对应补偿到产品点云数据的拼接中；如此反复循环。

优选的，所述约束值为标定治具点云数据拼接时所计算出来的在X方向、Y方向、Z方向的相对距离以及角度数值。

优选的，所述特征点为圆锥槽或沟槽。

优选的，所述特征点的深度大于所述三维扫描仪的量程。

优选的，所述标定治具上还具有斜面。

本发明的有益效果是：本发明能够完整的扫描产品结构，保证产品扫描的完整性；且大大提高了工作效率；其方法简单，操作容易。

附图说明

图1是玻璃面板检测设备的立体结构示意图；

图2是固定夹具部分在本发明一种产品测量三维数据拼接方法步骤一中的结构示意图；

图3是固定夹具部分在本发明一种产品测量三维数据拼接方法步骤三中的结构示意图。

附图中各部件的标记如下：1、三维扫描仪；2、固定夹具；3、移动控制装置；4、总控制器；5、标定治具；6、玻璃面板；7、特征点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1至图3，本发明实施例包括：

一种产品测量三维数据拼接方法，应用于玻璃面板检测设备对玻璃面板6的检测；玻璃面板检测设备包括用于扫描测量玻璃面板6的三维扫描仪1，用于固定玻璃面板6的固定夹具2，用于控制玻璃面板6空间位置以配合扫描仪器对玻璃面板6进行扫描的移动控制装置3，以及用于控制三维扫描仪1、固定夹具2、移动控制装置3动作的总控制器4。本产品测量三维数据拼接方法包括如下步骤：

步骤一：将玻璃面板6固定安装在固定夹具2上。

步骤二：使三维扫描仪1对玻璃面板6表面进行扫描；移动控制装置3动作配合所述三维扫描仪1控制所述固定夹具2的空间位置，以使三维扫描仪1能够完整的扫描玻璃面板6外表面；总控制器4记录玻璃面板6被完整扫描过程中，三维扫描仪1的扫描路径、以及移动控制装置3的运动轨迹。

步骤三：拆卸固定夹具2上的玻璃面板6，并在该固定夹具2上安装标定治具5；标定治具5在安装固定后，标定治具5上表面相对固定夹具2的位置与原先玻璃面板6在固定时玻璃面板6上表面相对固定夹具2的位置相同；所述标定治具5上具有若干用于标定治具点云数据拼接的特征点7。所述特征点7为圆锥槽或沟槽，加工简单，特征性强；所述特征点7的深度大于所述三维扫描仪1的量程，以能够更好的被扫描识别出来。所述标定治具5上还具有斜面，能够增加标定治具5点云数据拼接的重合特征，保证拼接效果。

步骤四：总控制器4控制三维扫描仪1、移动控制装置3分别根据记录的扫描路径、运动轨迹对标定治具5进行同样的扫描与位置控制；三维扫描仪1每次扫描所述标定治具5时都能扫描到特征点7或和斜面，以便于对标定治具5的点云数据进行整合拼接。

步骤五：以扫描到的标定治具点云数据中的某个数据作为基准，对标定治具5的若干点云数据进行拼接整合；某个数据为标定治具点云数据中的任意一组点云数据。若干个标定治具点云数据在拼接整合时具有约束值，所述约束值为标定治具点云数据拼接时所计算出来的在X方向、Y方向、Z方向的相对距离以及角度数值。

步骤六：将标定治具点云数据拼接时的约束值，对应补偿到玻璃面板点云数据的拼接中，以约束拼接玻璃面板6上相应的点云数据，完成玻璃面板点云数据的拼接。

后续测量同类型玻璃面板时：先拆卸固定夹具2上的标定治具5或测量好的玻璃面板，并在该固定夹具2上固定安装待测量的玻璃面板，再控制三维扫描仪1、移动控制装置3分别根据记录的扫描路径、运动轨迹对待测量的玻璃面板进行同样的扫描与位置控制，最后将标定治具点云数据拼接时的约束值，对应补偿到玻璃面板点云数据的拼接中；如此反复循环。

本发明能够完整的扫描产品(玻璃面板)结构，保证产品扫描的完整性；且大大提高了工作效率，随着检测产品数量的提高，工作效率相对原先的拼接方法越高；其方法简单，操作容易。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种产品测量三维数据拼接方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将产品固定安装在固定夹具上；

步骤二：控制三维扫描仪对产品表面进行扫描；移动控制装置动作配合所述三维扫描仪控制所述固定夹具的空间位置，以使三维扫描仪能够完整的扫描产品外表面；总控制器记录在产品被完整扫描过程中，三维扫描仪的扫描路径、以及移动控制装置的运动轨迹；

步骤三：拆卸固定夹具上的产品，并在该固定夹具上安装标定治具；标定治具在安装固定后，标定治具上表面相对固定夹具的位置与原先产品在固定时产品上表面相对固定夹具的位置相同；所述标定治具上具有若干用于标定治具点云数据拼接的特征点；

步骤四：总控制器控制三维扫描仪、移动控制装置分别根据记录的扫描路径、运动轨迹对标定治具进行同样的扫描与位置控制；三维扫描仪每次扫描所述标定治具时都能扫描到特征点；

步骤五：以标定治具点云数据中的某个数据作为基准，对标定治具的若干点云数据进行拼接整合；

步骤六：将标定治具点云数据拼接时的约束值，对应补偿到产品点云数据的拼接中，以约束拼接产品上相应的点云数据，完成产品点云数据的拼接。

2.根据权利要求1所述的一种产品测量三维数据拼接方法，其特征在于：后续测量同类型产品时：先拆卸固定夹具上的标定治具或测量好的产品，并在该固定夹具上固定安装待测量的产品，再控制三维扫描仪、移动控制装置分别根据记录的扫描路径、运动轨迹对待测量的产品进行同样的扫描与位置控制，最后将标定治具点云数据拼接时的约束值，对应补偿到产品点云数据的拼接中；如此反复循环。

3.根据权利要求1所述的一种产品测量三维数据拼接方法，其特征在于：所述约束值为标定治具点云数据拼接时所计算出来的在X方向、Y方向、Z方向的相对距离以及角度数值。

4.根据权利要求1所述的一种产品测量三维数据拼接方法，其特征在于：所述特征点为圆锥槽或沟槽。

5.根据权利要求4所述的一种产品测量三维数据拼接方法，其特征在于：所述特征点的深度大于所述三维扫描仪的量程。

6.根据权利要求1或4或5所述的一种产品测量三维数据拼接方法，其特征在于：所述标定治具上还具有斜面。