本發(fā)明是關(guān)于一種雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)及其方法，特別是關(guān)于一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

目前，三維雷射飛行打標(biāo)技術(shù)主要是先讀取工件的圖像模型(例如CAD檔等)或通過(guò)三維建模的方式取得工件的完整三維模型，然后將讀取的圖像模型或通過(guò)建模得到的完整三維模型進(jìn)行分區(qū)，通過(guò)雷射刻印頭移動(dòng)至各區(qū)，來(lái)對(duì)各區(qū)進(jìn)行打標(biāo)，但換言之，現(xiàn)有技術(shù)具有以下的缺點(diǎn)：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(wú)法進(jìn)行后續(xù)的加工動(dòng)作；再者，對(duì)于少量且多樣的加工情況，三維建模會(huì)耗費(fèi)許多時(shí)間；另外，分區(qū)塊進(jìn)行打標(biāo)的方式，則在打標(biāo)的過(guò)程中，雷射刻印頭或者工件需要經(jīng)過(guò)多次移動(dòng)、停頓及打標(biāo)的流程，因此無(wú)法一次性的飛行打標(biāo)，而造成速度慢且在色澤及紋路的連續(xù)性上亦相對(duì)較差；以及目前三維雷射飛行打標(biāo)僅針對(duì)較簡(jiǎn)單的曲面的工件進(jìn)行打標(biāo)，例如：圓柱面或球面等，而對(duì)于較復(fù)雜的曲面，仍然存在著打標(biāo)精度不高的問(wèn)題。

有鑒于此，本發(fā)明提供一種雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)及其方法，特別是一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)及其方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述先前技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)，包括：雷射源，用以發(fā)射雷射光；雷射刻印頭，具有振鏡模組，用以對(duì)工件進(jìn)行雷射飛行打標(biāo)；振鏡控制模組，電性連結(jié)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(jué)演算 法運(yùn)算模組，電性連接至三維資訊擷取裝置，用以建構(gòu)工件的三維模型并進(jìn)行紋理貼合；承載移動(dòng)裝置，用以承載及移動(dòng)三維資訊擷取裝置及雷射刻印頭；路徑規(guī)劃模組，電性連接至承載移動(dòng)裝置，用以計(jì)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(jié)至雷射源、視覺(jué)演算法模組、路徑規(guī)劃模組及振鏡控制模組，用以控制雷射源、視覺(jué)演算法模組、路徑規(guī)劃模組及振鏡控制模組。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其承載移動(dòng)裝置是機(jī)械手臂或工具機(jī)其中任一。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其振鏡控制模組、視覺(jué)演算法運(yùn)算模組或路徑規(guī)劃模組其中任一以上是存在于控制器中。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其雷射刻印頭與振鏡控制模組是存在于雷射刻印系統(tǒng)中；或者三維資訊擷取裝置與視覺(jué)演算法運(yùn)算模組是存在于三維視覺(jué)系統(tǒng)中；或者承載移動(dòng)裝置與路徑規(guī)劃模組是存在于承載移動(dòng)系統(tǒng)中。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)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(biāo)工件是同時(shí)運(yùn)作。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其視覺(jué)演算法運(yùn)算模組建構(gòu)工件的三維模型是采局部建模的方式，而不對(duì)工件進(jìn)行完整建模。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其視覺(jué)演算法運(yùn)算模組在局部建模后，即將局部建模的三維資訊附加至要打標(biāo)的紋理圖樣上。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其視覺(jué)演算法運(yùn)算模組在紋理貼合后，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(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其路徑規(guī)劃模組更會(huì)計(jì)算雷射刻印頭的姿態(tài)。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其路徑規(guī)劃模組更會(huì) 計(jì)算雷射飛行打標(biāo)時(shí)的位移偏移。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其雷射飛行打標(biāo)是指雷射刻印頭相對(duì)于工件的表面朝一方向移動(dòng)，且所述方向會(huì)不斷變化。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其三維資訊擷取裝置在擷取工件的局部的三維資訊后，雷射刻印頭才進(jìn)行雷射飛行打標(biāo)。

藉由上述的系統(tǒng)，本發(fā)明更提供一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)方法，包括：擷取工件的三維資訊；建構(gòu)工件的三維模型并進(jìn)行紋理貼合；估測(cè)路徑及估測(cè)姿態(tài)；以及依照估測(cè)出的路徑及姿態(tài)，對(duì)工件進(jìn)行雷射飛行打標(biāo)。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)方法中，其所述建構(gòu)工件的三維模型并進(jìn)行紋理貼合，包含下列步驟：根據(jù)擷取到的三維資訊，建構(gòu)工件的局部三維模型；計(jì)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(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)方法中，其所述估測(cè)路徑，包含下列步驟：計(jì)算出新局部三維模型的法向量、初始滑動(dòng)方向及中心點(diǎn)座標(biāo)；根據(jù)法向量、初始滑動(dòng)方向及中心點(diǎn)座標(biāo)，計(jì)算出新局部三維模型的輪廓；以及計(jì)算輪廓在中心點(diǎn)座標(biāo)的切線向量。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)方法中，其所述的估測(cè)姿態(tài)，包含下列步驟：計(jì)算出新局部三維模型的法向量及中心點(diǎn)座標(biāo)；以及根據(jù)法向量的反向向量及中心點(diǎn)座標(biāo)，計(jì)算出姿態(tài)。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)方法中，其建構(gòu)工件的局部三維模型與對(duì)工件進(jìn)行雷射飛行打標(biāo)是同時(shí)進(jìn)行。

藉由本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)及其方法，即不需要分區(qū)而且建模與打標(biāo)同時(shí)進(jìn)行，可以大幅提升打標(biāo)速度及精確度。

附圖說(shuō)明

圖1,是本發(fā)明的第一實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2,是本發(fā)明的第二實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3,是本發(fā)明的第三實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4,是本發(fā)明的第四實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5,是本發(fā)明的第五實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6,是本發(fā)明的第六實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7,是本發(fā)明的第七實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8,是本發(fā)明的第八實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9,是本發(fā)明的第九實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10,是本發(fā)明的第十實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11,是本發(fā)明的第十一實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12,是本發(fā)明的第十二實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13,是本發(fā)明的第十三實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14,是本發(fā)明的第十四實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15,是本發(fā)明的第十五實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖16,是本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)方法的流程示意圖；

圖17,是本發(fā)明的紋理貼合后的四維陣列的示意圖；

圖18,是本發(fā)明的紋理圖樣具有方向連續(xù)性的示意圖；

圖19,是本發(fā)明的估測(cè)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(fā)明的估測(cè)雷射刻印頭的姿態(tài)的示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利請(qǐng)求，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更加清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例之目的。

首先，請(qǐng)參閱圖1，是本發(fā)明的第一實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明提供一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)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(jié)至雷射刻印頭102；三維資訊擷取裝置104；視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105，電性連結(jié)至三維資訊擷取裝置104；承載移動(dòng)裝置106；路徑規(guī)劃模組107，電性連結(jié)至承載移動(dòng)裝置106；以及控制器108，電性連結(jié)至雷射源101、振鏡控制模組103、視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105及路徑規(guī)劃模組107。

請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2，是本發(fā)明的第二實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打 標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā)明更提供另一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)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(dòng)裝置106；控制器108，電性連結(jié)至雷射源101，其包含振鏡控制模組103、視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105及路徑規(guī)劃模組107，其中，振鏡控制模組103電性連結(jié)至雷射刻印頭102；視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105電性連結(jié)至三維資訊擷取裝置104，路徑規(guī)劃模組107電性連結(jié)至承載移動(dòng)裝置106。

請(qǐng)參閱圖3，是本發(fā)明的第三實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，本發(fā)明更提供另一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)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(jué)演算法運(yùn)算模組105，電性連結(jié)至三維資訊擷取裝置104；承載移動(dòng)裝置106；以及控制器108，電性連結(jié)至雷射源101及視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105，其包含振鏡控制模組103及路徑規(guī)劃模組107，其中，振鏡控制模組103電性連結(jié)至雷射刻印頭102，路徑規(guī)劃模組107電性連結(jié)至承載移動(dòng)裝置106。

請(qǐng)參閱圖4，是本發(fā)明的第四實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，本發(fā)明更提供另一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)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(jié)至雷射刻印頭102；三維資訊擷取裝置104；承載移動(dòng)裝置106；以及控制器108，電性連結(jié)至雷射源101及振鏡控制模組103，其包含視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105及路徑規(guī)劃模組107，其中，視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105電性連結(jié)至三維資訊擷取裝置104，路徑規(guī)劃模組107電性連結(jié)至承載移動(dòng)裝置106。

請(qǐng)參閱圖5，是本發(fā)明的第五實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，本發(fā)明更提供另一種即時(shí)三維建模之雷射飛 行打標(biāo)系統(tǒng)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(dòng)裝置106；路徑規(guī)劃模組107，電性連結(jié)至承載移動(dòng)裝置106；以及控制器108，電性連結(jié)至雷射源101及路徑規(guī)劃模組107，其包含振鏡控制模組103及視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105，其中，振鏡控制模組103電性連結(jié)至雷射刻印頭102，視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105電性連結(jié)至三維資訊擷取裝置104。

請(qǐng)參閱圖6，是本發(fā)明的第六實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，本發(fā)明更提供另一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)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(jié)至雷射刻印頭102；三維資訊擷取裝置104；承載移動(dòng)裝置106；路徑規(guī)劃模組107，電性連結(jié)至承載移動(dòng)裝置106；以及控制器108，電性連結(jié)至雷射源101、振鏡控制模組103及路徑規(guī)劃模組107，其包含視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105，其中，視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105電性連結(jié)至三維資訊擷取裝置104。

請(qǐng)參閱圖7，是本發(fā)明的第七實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7所示，本發(fā)明更提供另一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)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(jué)演算法運(yùn)算模組105，電性連結(jié)至三維資訊擷取裝置104；承載移動(dòng)裝置106；路徑規(guī)劃模組107，電性連結(jié)至承載移動(dòng)裝置106；以及控制器108，電性連結(jié)至雷射源101、視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105及路徑規(guī)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(jié)至雷射刻印頭102。

請(qǐng)參閱圖8，是本發(fā)明的第八實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，本發(fā)明更提供另一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)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(jié)至雷射刻印頭102；三維資訊擷取裝置104；視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105，電性連結(jié)至三維資訊擷取裝置104；承載移動(dòng)裝置106；以及控制器108，電性連結(jié)至雷射源101、振鏡控制模組103及視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105，其包含路徑規(guī)劃模組107，其中，路徑規(guī)劃模組107電性連結(jié)至承載移動(dòng)裝置106。

請(qǐng)參閱圖9，是本發(fā)明的第九實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9所示，本發(fā)明更提供另一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)10，包括：雷射源101；雷射刻印系統(tǒng)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(jié)至雷射刻印頭102；三維視覺(jué)系統(tǒng)110，其包含三維資訊擷取裝置104及視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105，其中，視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105電性連結(jié)至三維資訊擷取裝置104；承載移動(dòng)系統(tǒng)111，其包含承載移動(dòng)裝置106及路徑規(guī)劃模組107，其中，路徑規(guī)劃模組107電性連結(jié)至承載移動(dòng)裝置106；以及控制器108，電性連結(jié)至雷射源101、振鏡控制模組103、視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105及路徑規(guī)劃模組107。

請(qǐng)參閱圖10，是本發(fā)明的第十實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖10所示，本發(fā)明更提供另一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)10，包括：雷射源101；雷射刻印頭102，具有振鏡模組；承載移動(dòng)裝置106；三維視覺(jué)系統(tǒng)110，其包含三維資訊擷取裝置104及視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105，其中，視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105電性連結(jié)至三維資訊擷取裝置104；以及控制器108，電性連結(jié)至雷射源101及視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105，其包含振鏡控制模組103及路徑規(guī)劃模組107，其中，振鏡控制模組103電性連結(jié)至雷射刻印頭102，路徑規(guī)劃模組107電性連結(jié)至承載移動(dòng)裝置106。

請(qǐng)參閱圖11，是本發(fā)明的第十一實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖11所示，本發(fā)明更提供另一種即時(shí)三維建模之雷射 飛行打標(biāo)系統(tǒng)10，包括：雷射源101；三維資訊擷取裝置104；承載移動(dòng)裝置106；雷射刻印系統(tǒng)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(jié)至雷射刻印頭102；以及控制器108，電性連結(jié)至雷射源101及振鏡控制模組103，其包含視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105及路徑規(guī)劃模組107，其中，視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105電性連結(jié)至三維資訊擷取裝置104，路徑規(guī)劃模組107電性連結(jié)至承載移動(dòng)裝置106。

請(qǐng)參閱圖12，是本發(fā)明的第十二實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖12所示，本發(fā)明更提供另一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)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(dòng)系統(tǒng)111，其包含承載移動(dòng)裝置106及路徑規(guī)劃模組107，其中，路徑規(guī)劃模組107電性連結(jié)至承載移動(dòng)裝置106；以及控制器108，電性連結(jié)至雷射源101及路徑規(guī)劃模組107，其包含振鏡控制模組103及視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105，其中，振鏡控制模組103電性連結(jié)至雷射刻印頭102，視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105電性連結(jié)至三維資訊擷取裝置104。

請(qǐng)參閱圖13，是本發(fā)明的第十三實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖13所示，本發(fā)明更提供另一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)10，包括：雷射源101；三維資訊擷取裝置104；雷射刻印系統(tǒng)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(jié)至雷射刻印頭102；承載移動(dòng)系統(tǒng)111，其包含承載移動(dòng)裝置106及路徑規(guī)劃模組107，其中，路徑規(guī)劃模組107電性連結(jié)至承載移動(dòng)裝置106；以及控制器108，電性連結(jié)至雷射源101、振鏡控制模組103及路徑規(guī)劃模組107，其包含視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105，其中，視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105電性連結(jié)至三維資訊擷取裝置104。

請(qǐng)參閱圖14，是本發(fā)明的第十四實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo) 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖14所示，本發(fā)明更提供另一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)10，包括：雷射源101；雷射刻印頭102，具有振鏡模組；三維視覺(jué)系統(tǒng)110，其包含三維資訊擷取裝置104及視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105，其中，視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105電性連結(jié)至三維資訊擷取裝置104；承載移動(dòng)系統(tǒng)111，其包含承載移動(dòng)裝置106及路徑規(guī)劃模組107，其中，路徑規(guī)劃模組107電性連結(jié)至承載移動(dòng)裝置106；以及控制器108，電性連結(jié)至雷射源101、視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105及路徑規(guī)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(jié)至雷射刻印頭102。

請(qǐng)參閱圖15，是本發(fā)明的第十五實(shí)施例的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖15所示，本發(fā)明更提供另一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)10，包括：雷射源101；承載移動(dòng)裝置106；雷射刻印系統(tǒng)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(jié)至雷射刻印頭102；三維視覺(jué)系統(tǒng)110，其包含三維資訊擷取裝置104及視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105，其中，視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105電性連結(jié)至三維資訊擷取裝置104；以及控制器108，電性連結(jié)至雷射源101、振鏡控制模組103及視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105，其包含路徑規(guī)劃模組107，其中，路徑規(guī)劃模組107電性連結(jié)至承載移動(dòng)裝置106。

如圖1至圖15所示，在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其雷射源101用以發(fā)射雷射光；雷射刻印頭102用以對(duì)工件進(jìn)行雷射飛行打標(biāo)；振鏡控制模組103用以控制振鏡模組，使雷射刻印頭102打標(biāo)于工件上的不同位置；三維資訊擷取裝置104用以擷取工件的三維資訊；承載移動(dòng)裝置106，用以承載及移動(dòng)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(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105用以建構(gòu)工件的三維模型并進(jìn)行紋理貼合；另外，視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105建構(gòu)工件的三維模型是采局部建模的方式，而 不對(duì)工件進(jìn)行完整建模；視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105在局部建模完成后，即將局部建模的三維資訊附加至要打標(biāo)的紋理圖樣上；以及視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105在紋理貼合后，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(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其路徑規(guī)劃模組107用以計(jì)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(guī)劃模組107更會(huì)計(jì)算雷射刻印頭102的姿態(tài)；以及路徑規(guī)劃模組107更會(huì)計(jì)算雷射飛行打標(biāo)時(shí)的位移偏移。

如圖1至圖15所示，在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其控制器108用以控制雷射源101、振鏡控制模組103、視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105及路徑規(guī)劃模組107。

如圖1至圖15所示，在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其承載移動(dòng)裝置106是機(jī)械手臂或工具機(jī)其中任一，但不以此為限制。

如圖1至圖15所示，在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其三維資訊擷取裝置是攝影機(jī)、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(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其振鏡控制模組、視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105及路徑規(guī)劃模組107其中任一者以上是存在于控制器108中。

如圖9至圖15所示，在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其雷射刻印頭102與振鏡控制模組103是存在于雷射刻印系統(tǒng)109中；或者三維資訊擷取裝置104與視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105是存在于三維視覺(jué)系統(tǒng)110中；或者承載移動(dòng)裝置106與路徑規(guī)劃模組107是存在于承載移動(dòng)系統(tǒng)111中。

如圖1至圖15所示，在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)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(biāo)工件是同時(shí)運(yùn)作。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其雷射飛行打標(biāo)是指雷射刻印頭102相對(duì)于工件的表面朝一方向移動(dòng)，且所述的方向會(huì)不斷變化。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)中，其三維資訊擷取裝置104在擷取工件的局部的三維資訊后，雷射刻印頭102才進(jìn)行雷射飛行打標(biāo)。

接著，請(qǐng)同時(shí)參閱圖1至圖16，圖16是本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)方法的示意圖。如圖16所示，本發(fā)明更提供一種即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)方法，包括以下步驟：步驟201：開(kāi)始步驟，啟動(dòng)即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)10；接著，步驟202：三維資訊擷取裝置104依照估測(cè)出的路徑移動(dòng)至工件上，擷取工件的三維資訊；接著，步驟203：建構(gòu)工件的三維模型并進(jìn)行紋理貼合；在紋理貼合后，同時(shí)執(zhí)行步驟204：估測(cè)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(cè)雷射刻印頭102的姿態(tài)；之后，步驟206：雷射刻印頭102依照估測(cè)出的路徑及姿態(tài)，對(duì)工件進(jìn)行雷射飛行打標(biāo)；接著，步驟207：判斷是否打標(biāo)完成，若打標(biāo)完成，則執(zhí)行步驟208：結(jié)束步驟，反之，若打標(biāo)尚未完成，則回到步驟202，繼續(xù)執(zhí)行上述步驟。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)方法中，其建構(gòu)工件的三維模型與及對(duì)工件進(jìn)行雷射飛行打標(biāo)是同時(shí)進(jìn)行。

以下將詳細(xì)說(shuō)明即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)方法的各步驟。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)方法中，其步驟203包含以下步驟：根據(jù)所擷取到的三維資訊，建構(gòu)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，獲得新局部三維模型；以及在取得新局部三維模型后，即刪除原始的局部三維模型。

接著，請(qǐng)參閱圖17及圖18，圖17是本發(fā)明的紋理貼合后的四維陣列的 示意圖；以及圖18是本發(fā)明的紋理圖樣具有方向連續(xù)性的示意圖。如圖17所示，在一個(gè)具有X軸、Y軸及Z軸的直角座標(biāo)系中，視覺(jué)演算法運(yùn)算模組105根據(jù)所建構(gòu)的局部三維模型，計(jì)算出三維資訊x、y、z后，將三維資訊x、y、z配置給紋理圖樣中的每個(gè)對(duì)應(yīng)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(tǒng)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(jīng)被使用過(guò)，其中，體素是指在新局部三維模型中的每個(gè)點(diǎn)。需說(shuō)明的是，三維資訊x、y、z是相對(duì)于原點(diǎn)的實(shí)際距離，而非指陣列的座標(biāo)(index)，其中，原點(diǎn)是新紋理圖樣的左上角點(diǎn)的三維資訊x、y、z；所要貼附的紋理圖樣是具有方向連續(xù)性，如圖18所示，假定紋理圖樣是一個(gè)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(xù)性，則在工件的局部三維模型區(qū)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(huì)有任何斷口或者紋理不連續(xù)的情況；以及在局部三維模型上貼合紋理圖樣是以面積為貼合依據(jù)，例如紋理圖樣的大小為10x10mm²，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(qū)塊。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)方法中，其步驟204包含以下步驟：計(jì)算出新局部三維模型的法向量、初始滑動(dòng)方向及中心點(diǎn)座標(biāo)；根據(jù)法向量、初始滑動(dòng)方向及中心點(diǎn)座標(biāo)，計(jì)算出新局部三維模型的輪廓；以及計(jì)算輪廓在中心點(diǎn)座標(biāo)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(dòng)路徑及方向。

請(qǐng)參閱圖19，是本發(fā)明的估測(cè)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(dòng)方向及中心點(diǎn)座標(biāo)x₀后，利用法向量初始滑動(dòng)方向及中心點(diǎn)座標(biāo)x₀得到 新局部三維模型TM上的輪廓f(x₀)，接著，計(jì)算輪廓f(x₀)在中心點(diǎn)座標(biāo)x₀處的切線向量而所述的切線向量即為即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)系統(tǒng)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(dòng)的路徑及方向。需說(shuō)明的是，三維資訊截取裝置104是設(shè)置在前面，擷取工件的局部三維模型，而雷射刻印頭102是設(shè)置于三維資訊截取維資訊擷取裝置104后面，對(duì)工件進(jìn)行雷射飛行打標(biāo)，其移動(dòng)路徑會(huì)隨著某一方向接近直線前進(jìn)，直到所偵測(cè)到的資訊滿足路徑變換條件，例如遭遇原點(diǎn)或者偵測(cè)不到資訊。

在本發(fā)明的即時(shí)三維建模之雷射飛行打標(biāo)方法中，其步驟205包含以下步驟：計(jì)算出新局部三維模型的法向量及中心點(diǎn)座標(biāo)；以及根據(jù)法向量的反向向量及中心點(diǎn)座標(biāo)，計(jì)算出雷射刻印頭102的姿態(tài)。

請(qǐng)參閱圖20，是本發(fā)明的估測(cè)雷射刻印頭的姿態(tài)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(diǎn)座標(biāo)x₀后，利用法向量的反向向量及中心點(diǎn)座標(biāo)x₀得到雷射刻印頭102的姿態(tài)。

雖然本發(fā)明以前述之較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)所屬技術(shù)領(lǐng)域之技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明之專(zhuān)利保護(hù)范圍須視本說(shuō)明書(shū)所附之權(quán)利請(qǐng)求所界定者為準(zhǔn)。