[发明专利]对工件表面进行在线测量和加工导引的方法及装置、设备

权利要求书

1.一种对工件表面进行在线测量和加工导引的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：利用具有投影仪和相机的测量设备扫描并采集工件的表面模型；

步骤二：将采集到的工件的表面模型与工件的理论模型进行对比，并计算出表面模型相对于理论模型所需的加工余量；

步骤三：将所述加工余量映射到所述投影仪的坐标系，并将所述加工余量的图像投射并叠加到工件表面；

其中，所述测量设备包括一台所述投影仪和一台所述相机，在步骤三中，包括如下过程：

根据步骤一和步骤二，由每一个图像像素在时间序列上的灰度值，计算所述图像像素对应的相位值，所述相位值对应于所述投影仪所投影的图像的像素位置，

根据步骤二，由物理点空间坐标计算物理点对应的加工余量，由此得到加工余量所对应的相位值，即投影仪所投影的图像的像素位置，

将所述加工余量通过所述投影仪投影出去，其投射的加工余量与实际物理点一致；

或者，

所述测量设备包括一台所述投影仪和第一相机、第二相机，在步骤三中，包括如下过程：

标定所述第一相机和所述第二相机的几何关系，

利用所述投影仪投射多幅条纹结构光图像到工件表面，利用所述第一相机、所述第二相机同步采集所述图像，

根据每一个图像像素在时间序列上的灰度值，计算所述第一相机上的每一个所述图像像素对应的相位值，以及计算所述第二相机上的每一个所述图像像素对应的相位值，

将所述第一相机所得到的相位值与所述第二相机所得到的相位值进行匹配，计算对应的物理点坐标,同步得到物理点坐标与相位值对应关系，

根据步骤二，由物理点空间坐标计算物理点对应的加工余量，由此得到加工余量所对应的相位值，即投影仪所投影的图像的像素位置，

将所述加工余量通过所述投影仪投影出去，其投射的加工余量与实际物理点一致。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤一中，利用所述投影仪投射结构光到工件表面，利用所述相机同步采集投射了结构光的工件表面图像。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤一之前，通过手眼标定将所述测量设备的测量坐标系与工件的定位并固定的坐标系对齐，其中，工件的定位并固定的坐标系与工件的理论模型坐标系定义相同；在步骤二中，包括如下过程：

设定工件的理论模型为第一理论模型A,其中，为单个表面，由n个表面组成；

将在步骤一中采集到的工件的表面模型设定为点云模型B，其中，为所述点云模型B中的第i个点，由m个点组成；

定义所述点云模型B的点到所述第一理论模型A的表面的距离；

定义所述点云模型B的点到所述第一理论模型A的距离以得到所述加工余量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述定义所述点云模型B的点到所述第一理论模型A的表面的距离，包括如下过程：

利用最小二乘法拟合得到点的法线方向，沿法线方向与表面交于点，定义点到所述表面的距离，其中，。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，每一点的所述加工余量为，定义的点到第一理论模型A的距离，其中，。