本發(fā)明涉及基于移動(dòng)端數(shù)據(jù)采集的3D激光內(nèi)雕，具體的是涉及一種實(shí)現(xiàn)3D激光內(nèi)雕自動(dòng)化匹配模型與玻璃大小的方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)常利用激光在玻璃內(nèi)部的任意位置進(jìn)行高精度的雕刻；但是激光內(nèi)雕設(shè)備由于不夠智能化，只能針對(duì)預(yù)先設(shè)置的圖像或者客戶提供的圖像進(jìn)行雕刻，且在雕刻前，還需要進(jìn)行各種參數(shù)調(diào)整，十分不便，不僅雕刻效率不高，還難以滿足人們個(gè)性化的雕刻需求。

個(gè)性化需求又包括對(duì)玻璃或水晶形狀的選擇，現(xiàn)有技術(shù)中大多數(shù)玻璃是選用長(zhǎng)方體或正方體形狀的，如果是選用棱錐體或者圓形、橢圓形的玻璃形狀，那么就需要進(jìn)行打印對(duì)象的參數(shù)設(shè)置，但每次都調(diào)整設(shè)置，不僅很麻煩，雕刻效率大大降低，而且設(shè)置不準(zhǔn)確會(huì)造成圖像超出玻璃邊界或缺失的情況，造成材料浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，提供了一種對(duì)移動(dòng)端實(shí)時(shí)采集到的圖像的3D模型可以自動(dòng)化玻璃大小與形狀的方法，在打印時(shí)，只要選取好對(duì)應(yīng)的形狀，放置好對(duì)應(yīng)形狀的玻璃，即可在玻璃內(nèi)部打印完整的3D模型圖像。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種實(shí)現(xiàn)3D激光內(nèi)雕自動(dòng)化匹配模型與玻璃形狀大小的方法，在激光內(nèi)雕設(shè)備的控制主機(jī)運(yùn)行有三維內(nèi)雕軟件，在三維內(nèi)雕軟件內(nèi)建有至少一個(gè)用于接收3D模型的三維預(yù)處理框，所述的三維預(yù)處理框大小可預(yù)先設(shè)定；從外部獲取的3D模型等比例縮放至三維預(yù)處理框內(nèi)；設(shè)定每個(gè)3D模型的X、Y、Z點(diǎn)云距離以及整個(gè)3D模型在三維預(yù)處理框內(nèi)的點(diǎn)云坐標(biāo)；在對(duì)比度調(diào)節(jié)后，對(duì)3D模型進(jìn)行三維剖切，形成3D坐標(biāo)點(diǎn)位圖形；預(yù)先設(shè)定3D坐標(biāo)點(diǎn)位圖形在不同形狀的預(yù)處理框內(nèi)的位置，并保存成不同的位置參數(shù)；在雕刻前，三維內(nèi)雕軟件提醒選取好不同形狀的水晶或玻璃，選取后，擺放相應(yīng)形狀的玻璃，雕刻時(shí)，激光聚焦點(diǎn)或玻璃按照預(yù)先設(shè)定的位置參數(shù)進(jìn)行移動(dòng)并進(jìn)行雕刻。

以往三維內(nèi)雕較為單一，使用長(zhǎng)方體或正方體的玻璃進(jìn)行雕刻，且在雕刻前還需進(jìn)行各種參數(shù)設(shè)置，使圖像雕刻在玻璃內(nèi)的合適位置，這就降低了效率；為了進(jìn)一步滿足個(gè)性化的需求，提高雕刻效率，并且使3D模型可以自動(dòng)適應(yīng)并雕刻在諸如錐體、球體等不同形狀的玻璃內(nèi)；采用了上述技術(shù)方案，這樣就解決了激光內(nèi)雕設(shè)備與移動(dòng)端大數(shù)據(jù)采集3D建模的自動(dòng)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，又可以為了下一步的激光打印，使激光聚焦點(diǎn)對(duì)每個(gè)點(diǎn)形成微爆點(diǎn)，進(jìn)而完成一整幅3D模型圖像的雕刻。

操作時(shí)，在控制主機(jī)上先選取意欲雕刻的玻璃形狀，比如錐體，則三維內(nèi)雕軟件即調(diào)取相應(yīng)的位置參數(shù)，在擺放好錐體形狀的玻璃后，就可以將3D模型圖像雕刻在玻璃內(nèi)部而不會(huì)超出玻璃邊界。

作為優(yōu)選，所述的外部是指云服務(wù)器。

作為優(yōu)選，3D模型的X、Y、Z點(diǎn)云距離即點(diǎn)與點(diǎn)的距離為0.01～0.15mm。優(yōu)選為0.1mm，3D模型的每一個(gè)位置點(diǎn)就對(duì)應(yīng)一個(gè)X、Y、Z坐標(biāo)，這樣的間距設(shè)定是為了避免點(diǎn)與點(diǎn)之間的間距過(guò)小，在激光聚焦點(diǎn)微爆時(shí)形成交叉，造成雕刻瑕疵。

作為優(yōu)選，所述的位置參數(shù)是指3D坐標(biāo)點(diǎn)位圖形在不同形狀的預(yù)處理框內(nèi)的大小以及偏移量。通過(guò)這樣的設(shè)定，使3D坐標(biāo)點(diǎn)位圖形可以雕刻在玻璃的合適位置，而不會(huì)出現(xiàn)缺少或者超出玻璃邊界的情況。

作為優(yōu)選，將玻璃放置在激光內(nèi)雕設(shè)備的X軸移動(dòng)臺(tái)或Y軸移動(dòng)臺(tái)上，X軸移動(dòng)臺(tái)與Y軸移動(dòng)臺(tái)相連，在玻璃的上方設(shè)置一個(gè)由控制主機(jī)控制的高速數(shù)字振鏡系統(tǒng)，利用激光源的激光射向所述的高速數(shù)字振鏡系統(tǒng)，同時(shí)通過(guò)控制主機(jī)控制移動(dòng)X軸移動(dòng)臺(tái)或Y軸移動(dòng)臺(tái)，使玻璃移至激光聚焦點(diǎn)的下方進(jìn)行雕刻。

在圖像較厚的情況下，為了在Z軸方向?qū)θS圖像進(jìn)行高質(zhì)量雕刻，作為優(yōu)選，還包括一個(gè)Z軸移動(dòng)臺(tái)，Z軸移動(dòng)臺(tái)與X軸移動(dòng)臺(tái)、Y軸移動(dòng)臺(tái)相連，通過(guò)控制主機(jī)控制移動(dòng)X軸移動(dòng)臺(tái)、Y軸移動(dòng)臺(tái)和Z軸移動(dòng)臺(tái)，來(lái)改變玻璃的空間位置，利用玻璃空間位置的改變來(lái)使激光聚集點(diǎn)對(duì)玻璃的不同部位進(jìn)行雕刻。

作為優(yōu)選，在雕刻過(guò)程中，記憶每個(gè)已完成雕刻的三維點(diǎn)位圖形的坐標(biāo)數(shù)據(jù)及已完成的雕刻點(diǎn)數(shù)；在斷電或雕刻系統(tǒng)重啟后，可手動(dòng)輸入已完成的大致雕刻點(diǎn)數(shù)，高速振鏡即移動(dòng)至記憶的上次所處的坐標(biāo)位置，以進(jìn)入下一步雕刻。

采用了上述技術(shù)方案的本發(fā)明的原理及有益效果是：

本發(fā)明事先可以通過(guò)移動(dòng)端實(shí)時(shí)采集人物、任意物體或情景的圖像數(shù)據(jù)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至云服務(wù)器進(jìn)行3D模型化處理，再由控制主機(jī)進(jìn)行下載作3D點(diǎn)云圖形處理，再由激光內(nèi)雕設(shè)備進(jìn)行即時(shí)雕刻打印。

進(jìn)一步說(shuō)，本發(fā)明可以通過(guò)移動(dòng)端攝像頭采集人像，并由移動(dòng)端APP生成個(gè)性化的3D人物圖像，經(jīng)云服務(wù)器處理后形成訂單，并由控制主機(jī)下載后再進(jìn)行參數(shù)選取或設(shè)定，再控制激光內(nèi)雕設(shè)備對(duì)讀取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，最后形成精美的個(gè)性化禮品。

本發(fā)明可以根據(jù)訂單指定的水晶材料的大小形狀對(duì)3D模型數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)縮放、偏移、旋轉(zhuǎn)、剪切等操作，使之自動(dòng)適應(yīng)指定的水晶或玻璃材料；亦即使3D模型可以自動(dòng)適應(yīng)并雕刻在諸如錐體、球體等不同形狀的玻璃或水晶內(nèi)，不會(huì)超出邊界。

操作時(shí)，在控制主機(jī)上先選取意欲雕刻的玻璃形狀，比如錐體，則三維內(nèi)雕軟件即調(diào)取相應(yīng)的位置參數(shù)，在擺放好錐體形狀的玻璃后，就可以將3D模型圖像雕刻在玻璃內(nèi)部而不會(huì)超出玻璃邊界。

本發(fā)明的控制主機(jī)還可以根據(jù)事先設(shè)置好的參數(shù)，對(duì)獲取到的3D圖像數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行一系列的圖像增強(qiáng)，如亮度、對(duì)比度、銳度等等。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)施例中本發(fā)明激光內(nèi)雕設(shè)備的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例中本發(fā)明激光內(nèi)雕設(shè)備的另一角度的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例中本發(fā)明激光內(nèi)雕設(shè)備的內(nèi)部平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例中3D激光內(nèi)雕系統(tǒng)的模塊連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實(shí)施例中激光內(nèi)雕設(shè)備的內(nèi)部立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為實(shí)施例中激光內(nèi)雕設(shè)備另一角度的內(nèi)部立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的具體實(shí)施方式如下：

實(shí)施例：

一種基于移動(dòng)端數(shù)據(jù)采集的3D激光內(nèi)雕方法，包括如下步驟：

一，移動(dòng)端對(duì)拍攝對(duì)象進(jìn)行多個(gè)角度的拍攝，并將采集到的多個(gè)角度的平面圖像數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)上傳到運(yùn)行有三維大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的云服務(wù)器；移動(dòng)端優(yōu)選具有鏡頭的智能手機(jī)；通常情況下，移動(dòng)端固定不動(dòng)，拍攝對(duì)象對(duì)著移動(dòng)端攝像頭來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，以使攝像頭獲取拍攝對(duì)象各個(gè)角度的平面圖像；例如，在智能手機(jī)自拍模式下，人的臉部對(duì)著鏡頭左右轉(zhuǎn)動(dòng)，使臉部各處的平面圖像由鏡頭采集到智能手機(jī)里，再由智能手機(jī)的相關(guān)APP進(jìn)行收集；

二，云服務(wù)器將各個(gè)角度的平面圖像處理成3D模型；具體是說(shuō)，在云服務(wù)器中建有至少一個(gè)3D模塊，每個(gè)平面圖像根據(jù)所展現(xiàn)的角度在3D模塊對(duì)應(yīng)的位置進(jìn)行立體貼圖，進(jìn)行不同平面的拼接形成3D模型；

3D模塊可以是一個(gè)立體的臉部框架，預(yù)留了多個(gè)空白區(qū)域；每個(gè)平面圖像貼在相應(yīng)的區(qū)域位置上形成3D模型；

再進(jìn)一步說(shuō)，在云服務(wù)器中還預(yù)設(shè)有至少一個(gè)3D模板，不同角度的平面圖像在3D模塊上拼圖后再與用戶選中的3D模板組合形成3D模型。3D模板可以是預(yù)設(shè)的各種卡通形象，比如有帽子和上半身的僅留頭部部位空出的卡通圖像，3D模塊拼圖后填充頭部空缺區(qū)域，與相應(yīng)的卡通圖像組合形成3D模型；再進(jìn)一步說(shuō)，在所述的3D模板上預(yù)留有預(yù)設(shè)框；不同角度的平面圖像進(jìn)行對(duì)比度、亮度調(diào)節(jié)后拼接在3D模塊上，再移動(dòng)到預(yù)設(shè)框內(nèi)進(jìn)行縮放或調(diào)節(jié)3D模塊在預(yù)設(shè)框的位置，直到與3D模板合為一體形成3D模型。

三，控制主機(jī)從云服務(wù)器獲取3D模型，并將所述3D模型轉(zhuǎn)換成3D坐標(biāo)點(diǎn)位圖形；如圖7所示，具體是說(shuō)，在激光內(nèi)雕設(shè)備控制主機(jī)運(yùn)行有三維內(nèi)雕軟件，在三維內(nèi)雕軟件內(nèi)建有至少一個(gè)用于接收3D模型的三維預(yù)處理框，所述的三維預(yù)處理框大小可預(yù)先設(shè)定；從云服務(wù)器獲取的3D模型等比例縮放至三維預(yù)處理框內(nèi)；設(shè)定每個(gè)3D模型的X、Y、Z點(diǎn)云距離以及整個(gè)3D模型在三維預(yù)處理框內(nèi)的點(diǎn)云坐標(biāo)；在對(duì)比度調(diào)節(jié)后，對(duì)3D模型進(jìn)行三維剖切，形成3D坐標(biāo)點(diǎn)位圖形；3D模型的X、Y、Z點(diǎn)云距離即點(diǎn)與點(diǎn)的距離優(yōu)選為0.1mm。

四，控制主機(jī)控制激光內(nèi)雕設(shè)備按照3D坐標(biāo)點(diǎn)位圖形在玻璃內(nèi)進(jìn)行雕刻；具體是說(shuō)，預(yù)先設(shè)定3D坐標(biāo)點(diǎn)位圖形在不同形狀的預(yù)處理框內(nèi)的位置，并保存成不同的位置參數(shù)；在雕刻前，三維內(nèi)雕軟件提醒選取好不同形狀的水晶或玻璃，選取后，擺放相應(yīng)形狀的玻璃，雕刻時(shí)，激光聚焦點(diǎn)或玻璃按照預(yù)先設(shè)定的位置參數(shù)進(jìn)行移動(dòng)并進(jìn)行雕刻。所述的位置參數(shù)是指3D坐標(biāo)點(diǎn)位圖形在不同形狀的預(yù)處理框內(nèi)的大小以及偏移量。

具體操作時(shí)，將玻璃放置在激光內(nèi)雕設(shè)備的X軸移動(dòng)臺(tái)或Y軸移動(dòng)臺(tái)上，X軸移動(dòng)臺(tái)與Y軸移動(dòng)臺(tái)相連，在玻璃的上方設(shè)置一個(gè)由控制主機(jī)控制的高速數(shù)字振鏡系統(tǒng)，利用激光源的激光射向所述的高速數(shù)字振鏡系統(tǒng)，同時(shí)通過(guò)控制主機(jī)控制移動(dòng)X軸移動(dòng)臺(tái)或Y軸移動(dòng)臺(tái)，使玻璃移至激光聚焦點(diǎn)的下方進(jìn)行雕刻。

還包括一個(gè)Z軸移動(dòng)臺(tái)，Z軸移動(dòng)臺(tái)與X軸移動(dòng)臺(tái)、Y軸移動(dòng)臺(tái)相連，通過(guò)控制主機(jī)控制移動(dòng)X軸移動(dòng)臺(tái)、Y軸移動(dòng)臺(tái)和Z軸移動(dòng)臺(tái)，來(lái)改變玻璃的空間位置，利用玻璃空間位置的改變來(lái)使激光聚集點(diǎn)對(duì)玻璃的不同部位進(jìn)行雕刻。

在雕刻過(guò)程中，記憶每個(gè)已完成雕刻的三維點(diǎn)位圖形的坐標(biāo)數(shù)據(jù)及已完成的雕刻點(diǎn)數(shù)；在斷電或雕刻系統(tǒng)重啟后，可手動(dòng)輸入已完成的大致雕刻點(diǎn)數(shù)，高速振鏡即移動(dòng)至記憶的上次所處的坐標(biāo)位置，以進(jìn)入下一步雕刻。

一種基于移動(dòng)端數(shù)據(jù)采集的3D激光內(nèi)雕系統(tǒng)，如圖4所示，包括：

移動(dòng)端，用于采集拍攝對(duì)象的圖像數(shù)據(jù)；

云服務(wù)器，與移動(dòng)端無(wú)線連接，用于接收移動(dòng)端采集的圖像數(shù)據(jù)并處理成3D模型；

控制主機(jī)，與云服務(wù)器無(wú)線連接，從云服務(wù)器獲取3D模型，并將所述3D模型作縮放、偏移、旋轉(zhuǎn)或?qū)Ρ榷日{(diào)節(jié)處理；

激光內(nèi)雕設(shè)備，與控制主機(jī)相連，用于接受控制主機(jī)控制，將處理后的3D模型雕刻在玻璃上。

如圖1、2、3、5、6所示，所述的激光內(nèi)雕設(shè)備包括支架1、玻璃擱放平臺(tái)2、移動(dòng)定位機(jī)構(gòu)3及高速振鏡系統(tǒng)4，其中，控制主機(jī)7集成在支架1上，所述的高速振鏡系統(tǒng)4設(shè)置在支架1中，所述的移動(dòng)定位機(jī)構(gòu)3包括X向移動(dòng)臺(tái)5和Y向移動(dòng)臺(tái)6，所述的X向移動(dòng)臺(tái)5與Y向移動(dòng)臺(tái)6相連，移動(dòng)定位機(jī)構(gòu)3與支架1連接并位于高速振鏡系統(tǒng)4的下方，所述的玻璃擱放平臺(tái)2設(shè)置在X向移動(dòng)臺(tái)5上；控制主機(jī)7控制移動(dòng)定位機(jī)構(gòu)3帶動(dòng)玻璃移動(dòng)以改變玻璃的空間位置，使激光聚焦點(diǎn)射入玻璃進(jìn)行雕刻。

移動(dòng)定位機(jī)構(gòu)3還包括Z向移動(dòng)臺(tái)8，Z向移動(dòng)臺(tái)8連接Y向移動(dòng)臺(tái)6；所述的高速振鏡系統(tǒng)4包括高速振鏡9、反射鏡10與激光源11，激光源11發(fā)射的激光經(jīng)反射鏡10反射至高速振鏡9，再由高速振鏡9偏轉(zhuǎn)射出。

再進(jìn)一步說(shuō)，所述的X向移動(dòng)臺(tái)5、Y向移動(dòng)臺(tái)6和Z向移動(dòng)臺(tái)8均各自與一個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均由絲桿螺母副和伺服電機(jī)連接構(gòu)成，任意一個(gè)所述的伺服電機(jī)均與一個(gè)控制器連接。

具體操作時(shí)，先通過(guò)移動(dòng)端攝像頭采集人像，并由移動(dòng)端APP生成個(gè)性化的3D人物圖像，經(jīng)云服務(wù)器處理后形成訂單，并由控制主機(jī)下載后再進(jìn)行參數(shù)選取或設(shè)定，放置想要雕刻形狀的玻璃后，再控制激光內(nèi)雕設(shè)備對(duì)讀取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，最后形成精美的個(gè)性化禮品。