一种碳块打磨方法及装置与流程

1.本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种碳块打磨方法及装置。


背景技术：

2.碳块打磨是碳块生产过程不可或缺的环节。初加工生产出的碳块的外表面通常十分粗糙，遍布裂痕、缺陷、碳渣，需要经过打磨使其表面光滑，然后才能出厂销售。
3.现有技术中，往往通过人工进行碳块打磨的流程，存在效率低下的问题。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种碳块打磨方法及装置，提高了碳块打磨的效率。
5.本技术实施例的第一方面提供了一种碳块打磨方法，包括：
6.获取待打磨碳块的全局深度图；
7.根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗圆心坐标；
8.根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标；
9.根据碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标获取待打磨碳块的空间位置后，根据空间位置对待打磨碳块进行打磨。
10.在第一方面的一种可能的实现方式中，获取待打磨碳块的全局深度图，具体为：
11.通过3d相机获取待打磨碳块的点云图；
12.将点云图映射为全局深度图并获取。
13.在第一方面的一种可能的实现方式中，根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗圆心坐标，具体为：
14.根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗区域；
15.根据深度模型获取碳碗区域的掩膜；
16.根据掩膜的边界点形成拟合圆，计算拟合圆的面积和掩膜的面积之间的面积差；
17.计算拟合圆的圆心和掩膜的质心之间的相对距离；
18.当面积差小于第一预设数值且相对距离小于第二预设数值时，判定拟合圆的圆心和掩膜的质心重合，将拟合圆的圆心的坐标作为待打磨碳块的碳碗圆心坐标并获取。
19.在第一方面的一种可能的实现方式中，根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标，具体为：
20.根据分割模型获取碳碗区域的键槽区域；
21.根据预设键槽模板对键槽区域进行匹配，根据匹配结果获取待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标。
22.在第一方面的一种可能的实现方式中，根据碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标获取待打磨碳块的空间位置，具体为：
23.根据碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标，计算键槽的方位角度，可由以下公式表示：
[0024][0025]
其中，x0、y0代表碳碗圆心坐标；x1、y1代表碳碗键槽中心点坐标；θ代表键槽的方位角度；
[0026]
根据键槽的方位角度、碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标，构成待打磨碳块的空间位置并获取。
[0027]
本技术实施例的第二方面提供了一种碳块打磨装置，包括：第一获取模块、第二获取模块、第三获取模块和打磨模块；
[0028]
其中，第一获取模块用于获取待打磨碳块的全局深度图；
[0029]
第二获取模块用于根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗圆心坐标；
[0030]
第三获取模块用于根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标；
[0031]
打磨模块用于根据碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标获取待打磨碳块的空间位置后，根据空间位置对待打磨碳块进行打磨。
[0032]
在第二方面的一种可能的实现方式中，获取待打磨碳块的全局深度图，具体为：
[0033]
通过3d相机获取待打磨碳块的点云图；
[0034]
将点云图映射为全局深度图并获取。
[0035]
在第二方面的一种可能的实现方式中，根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗圆心坐标，具体为：
[0036]
根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗区域；
[0037]
根据深度模型获取碳碗区域的掩膜；
[0038]
根据掩膜的边界点形成拟合圆，计算拟合圆的面积和掩膜的面积之间的面积差；
[0039]
计算拟合圆的圆心和掩膜的质心之间的相对距离；
[0040]
当面积差小于第一预设数值且相对距离小于第二预设数值时，判定拟合圆的圆心和掩膜的质心重合，将拟合圆的圆心的坐标作为待打磨碳块的碳碗圆心坐标并获取。
[0041]
在第二方面的一种可能的实现方式中，根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标，具体为：
[0042]
根据分割模型获取碳碗区域的键槽区域；
[0043]
根据预设键槽模板对键槽区域进行匹配，根据匹配结果获取待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标。
[0044]
在第二方面的一种可能的实现方式中，根据碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标获取待打磨碳块的空间位置，具体为：
[0045]
根据碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标，计算键槽的方位角度，可由以下公式表示：
[0046][0047]
其中，x0、y0代表碳碗圆心坐标；x1、y1代表碳碗键槽中心点坐标；θ代表键槽的方位角度；
[0048]
根据键槽的方位角度、碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标，构成待打磨碳块的
空间位置并获取。
[0049]
相比于现有技术，本发明实施例提供的一种碳块打磨方法及装置，所述方法包括：获取待打磨碳块的全局深度图；根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗圆心坐标；根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标；根据碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标获取待打磨碳块的空间位置后，根据空间位置对待打磨碳块进行打磨。
[0050]
其有益效果在于：本发明实施例获取待打磨碳块的全局深度图后，根据待打磨碳块的全局深度图获取待打磨碳块的碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标，并根据碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标获取待打磨碳块的空间位置后，对待打磨碳块进行打磨，能够实现对于待打磨碳块的自动化打磨，避免了现有技术中由于人工进行碳块打磨而导致的效率低下的问题。
[0051]
进一步地，本发明实施例将2d图像处理与3d视觉技术结合，将深度学习模型与模板匹配方法结合，能够准确获取待打磨碳块的空间位置，从而进一步保证了对于碳块打磨的精度。
附图说明
[0052]
图1是本发明一实施例提供的一种碳块打磨方法的流程示意图；
[0053]
图2是是本发明一实施例提供的待打磨碳块的全局深度图示意图；
[0054]
图3是本发明一实施例提供的碳碗区域示意图；
[0055]
图4是本发明一实施例提供的键槽分布示意图；
[0056]
图5是本发明一实施例提供的一种碳块打磨装置的结构示意图。
具体实施方式
[0057]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0058]
参照图1，是本发明一实施例提供的一种碳块打磨方法的流程示意图，包括s101-s104：
[0059]
s101：获取待打磨碳块的全局深度图。
[0060]
在本实施例中，所述获取待打磨碳块的全局深度图，具体为：
[0061]
通过3d相机获取待打磨碳块的点云图；
[0062]
将所述点云图映射为全局深度图并获取。
[0063]
进一步地，碳块点云与深度图之间可以相互映射，其映射关系为：
[0064][0065]
其中u、v为深度图的任意坐标点。u0、v0为深度图的中心坐标。xw、yw、zw表示碳块点云的三维坐标点。zc表示3d相机坐标的z轴值，即目标到相机的距离。d
x
、dy、f均为3d相机的
自带参数。
[0066]
s102：根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗圆心坐标。
[0067]
在本实施例中，所述根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗圆心坐标，具体为：
[0068]
根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗区域；
[0069]
根据深度模型获取所述碳碗区域的掩膜；
[0070]
根据所述掩膜的边界点形成拟合圆，计算所述拟合圆的面积和所述掩膜的面积之间的面积差；
[0071]
计算所述拟合圆的圆心和所述掩膜的质心之间的相对距离；
[0072]
当所述面积差小于第一预设数值且所述相对距离小于第二预设数值时，判定所述拟合圆的圆心和所述掩膜的质心重合，将所述拟合圆的圆心的坐标作为所述待打磨碳块的碳碗圆心坐标并获取。
[0073]
其中，第一预设数值为200像素，第二预设数值为3毫米。该步骤的详细流程如下：1)针对单个碳碗区域的深度图，使用深度模型获得碳碗区域的掩膜mask；2)利用掩膜mask的边界点拟合一个标准圆；3)比较拟合圆的面积与掩膜mask的面积，生成面积差，同时比较拟合圆的圆心与掩膜mask的质心的相对距离，如果面积差小于200像素，圆心与质心的相对距离小于3毫米，则认为圆心与质心是重合的，拟合圆与掩膜mask能够准确覆盖碳碗，拟合圆心即为碳碗圆心；否则，系统弹出错误。
[0074]
进一步地，深度模型采用的是深度学习模型pointrend，分割模型的训练过程具体为：将人工标注过的大量碳碗图片输入至pointrend中，以使pointrend根据人工标注过的大量碳碗图片进行训练，直至模型收敛，训练完毕并生成深度模型。最后将训练好的深度模型集成到硬件上，每当输入碳碗图，系统就能立即输出掩膜mask的位置，用于碳块打磨的后续步骤。
[0075]
s103：根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标。
[0076]
在本实施例中，所述根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标，具体为：
[0077]
根据分割模型获取所述碳碗区域的键槽区域；
[0078]
根据预设键槽模板对所述键槽区域进行匹配，根据匹配结果获取所述待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标。
[0079]
s104：根据碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标获取待打磨碳块的空间位置后，根据空间位置对待打磨碳块进行打磨。
[0080]
在本实施例中，所述根据所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标获取所述待打磨碳块的空间位置，具体为：
[0081]
根据所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标，计算键槽的方位角度，可由以下公式表示：
[0082][0083]
其中，x0、y0代表所述碳碗圆心坐标；x1、y1代表所述碳碗键槽中心点坐标；θ代表所述键槽的方位角度(即键槽与x轴正向之间的夹角)；
[0084]
根据所述键槽的方位角度、所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标，构成所述待打磨碳块的空间位置并获取。
[0085]
由上述可得，所述待打磨碳块的空间位置即包括：所述键槽的方位角度、所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标。
[0086]
进一步地，为了更好地说明待打磨碳块的全局深度图，请参照图2，图2是是本发明一实施例提供的待打磨碳块的全局深度图示意图。由图2所示，待打磨碳块上包括4个碳碗，对这4个碳碗进行剪切，便能得到碳碗区域。
[0087]
剪切得到的碳碗区域如图3所示，图3是本发明一实施例提供的碳碗区域示意图。由图3可得，因为四个碳碗在碳块上的位置相对固定，并且此处只要求剪切区域包含完整碳碗即可，不需要非常精确，只要按照预设坐标剪切图片即可满足要求。
[0088]
每个碳碗有6个键槽，6个键槽在碳碗边沿等距分布。也就是说，任意两个相邻键槽夹角为60度。需要注意，虽然任意两个相邻键槽的夹角相等，但是6个键槽在碳碗边沿的分布是不同的，请参照图4，图4是本发明一实施例提供的键槽分布示意图。由图4可得，由于6个键槽在碳碗边沿的分布是不同的，所以不能通过预设坐标实现键槽区域分割，而需要使用深度学习模型来分割键槽区域。
[0089]
进一步地，每一块碳块粗坯(即待打磨碳块)上键槽的形状存在细微差别，这些差别导致键槽的中心点存在差异。为了准确获得碳碗键槽中心点坐标，可以在获取上万个键槽图片之后，对这些图片进行聚类，生成500个典型的键槽形状的模板(即预设键槽模板)。将分割得到的键槽图片与这些键槽模板进行匹配，找到匹配最好的模板，从而得到分割出的键槽的碳碗键槽中心点坐标，进而得到该键槽的方位角度。其中，分割得到的每个键槽图片都会与全部键槽模板进行匹配，匹配算法为每次匹配打分，得分最高的匹配被认为是匹配最好的模板。
[0090]
为了进一步说明碳块打磨装置，请参照图5，图5是本发明一实施例提供的一种碳块打磨装置的结构示意图，包括：第一获取模块501、第二获取模块502、第三获取模块503和打磨模块504；
[0091]
其中，所述第一获取模块用于获取待打磨碳块的全局深度图；
[0092]
所述第二获取模块用于根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗圆心坐标；
[0093]
所述第三获取模块用于根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标；
[0094]
所述打磨模块用于根据所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标获取所述待打磨碳块的空间位置后，根据所述空间位置对所述待打磨碳块进行打磨。
[0095]
在本实施例中，所述获取待打磨碳块的全局深度图，具体为：
[0096]
通过3d相机获取待打磨碳块的点云图；
[0097]
将所述点云图映射为全局深度图并获取。
[0098]
在本实施例中，所述根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗圆心坐标，具体为：
[0099]
根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗区域；
[0100]
根据深度模型获取所述碳碗区域的掩膜；
[0101]
根据所述掩膜的边界点形成拟合圆，计算所述拟合圆的面积和所述掩膜的面积之间的面积差；
[0102]
计算所述拟合圆的圆心和所述掩膜的质心之间的相对距离；
[0103]
当所述面积差小于第一预设数值且所述相对距离小于第二预设数值时，判定所述拟合圆的圆心和所述掩膜的质心重合，将所述拟合圆的圆心的坐标作为所述待打磨碳块的碳碗圆心坐标并获取。
[0104]
在一具体实施例中，所述根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标，具体为：
[0105]
根据分割模型获取所述碳碗区域的键槽区域；
[0106]
根据预设键槽模板对所述键槽区域进行匹配，根据匹配结果获取所述待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标。
[0107]
在一具体实施例中，所述根据所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标获取所述待打磨碳块的空间位置，具体为：
[0108]
根据所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标，计算键槽的方位角度，可由以下公式表示：
[0109][0110]
其中，x0、y0代表所述碳碗圆心坐标；x1、y1代表所述碳碗键槽中心点坐标；θ代表所述键槽的方位角度；
[0111]
根据所述键槽的方位角度、所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标，构成所述待打磨碳块的空间位置并获取。
[0112]
本发明实施例通过第一获取模块获取待打磨碳块的全局深度图；通过第二获取模块根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗圆心坐标；通过第三获取模块根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标；通过打磨模块根据碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标获取待打磨碳块的空间位置后，根据空间位置对待打磨碳块进行打磨。
[0113]
本发明实施例获取待打磨碳块的全局深度图后，根据待打磨碳块的全局深度图获取待打磨碳块的碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标，并根据碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标获取待打磨碳块的空间位置后，对待打磨碳块进行打磨，能够实现对于待打磨碳块的自动化打磨，避免了现有技术中由于人工进行碳块打磨而导致的效率低下的问题。
[0114]
进一步地，本发明实施例将2d图像处理与3d视觉技术结合，将深度学习模型与模板匹配方法结合，能够准确获取待打磨碳块的空间位置，从而进一步保证了对于碳块打磨的精度。
[0115]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种碳块打磨方法，其特征在于，包括：获取待打磨碳块的全局深度图；根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗圆心坐标；根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标；根据所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标获取所述待打磨碳块的空间位置后，根据所述空间位置对所述待打磨碳块进行打磨。2.根据权利要求1所述的一种碳块打磨方法，其特征在于，所述获取待打磨碳块的全局深度图，具体为：通过3d相机获取待打磨碳块的点云图；将所述点云图映射为全局深度图并获取。3.根据权利要求2所述的一种碳块打磨方法，其特征在于，所述根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗圆心坐标，具体为：根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗区域；根据深度模型获取所述碳碗区域的掩膜；根据所述掩膜的边界点形成拟合圆，计算所述拟合圆的面积和所述掩膜的面积之间的面积差；计算所述拟合圆的圆心和所述掩膜的质心之间的相对距离；当所述面积差小于第一预设数值且所述相对距离小于第二预设数值时，判定所述拟合圆的圆心和所述掩膜的质心重合，将所述拟合圆的圆心的坐标作为所述待打磨碳块的碳碗圆心坐标并获取。4.根据权利要求3所述的一种碳块打磨方法，其特征在于，所述根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标，具体为：根据分割模型获取所述碳碗区域的键槽区域；根据预设键槽模板对所述键槽区域进行匹配，根据匹配结果获取所述待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标。5.根据权利要求4所述的一种碳块打磨方法，其特征在于，所述根据所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标获取所述待打磨碳块的空间位置，具体为：根据所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标，计算键槽的方位角度，可由以下公式表示：其中，x0、y0代表所述碳碗圆心坐标；x1、y1代表所述碳碗键槽中心点坐标；θ代表所述键槽的方位角度；根据所述键槽的方位角度、所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标，构成所述待打磨碳块的空间位置并获取。6.一种碳块打磨装置，其特征在于，包括：第一获取模块、第二获取模块、第三获取模块和打磨模块；其中，所述第一获取模块用于获取待打磨碳块的全局深度图；
所述第二获取模块用于根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗圆心坐标；所述第三获取模块用于根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标；所述打磨模块用于根据所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标获取所述待打磨碳块的空间位置后，根据所述空间位置对所述待打磨碳块进行打磨。7.根据权利要求6所述的一种碳块打磨装置，其特征在于，所述获取待打磨碳块的全局深度图，具体为：通过3d相机获取待打磨碳块的点云图；将所述点云图映射为全局深度图并获取。8.根据权利要求7所述的一种碳块打磨装置，其特征在于，所述根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗圆心坐标，具体为：根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗区域；根据深度模型获取所述碳碗区域的掩膜；根据所述掩膜的边界点形成拟合圆，计算所述拟合圆的面积和所述掩膜的面积之间的面积差；计算所述拟合圆的圆心和所述掩膜的质心之间的相对距离；当所述面积差小于第一预设数值且所述相对距离小于第二预设数值时，判定所述拟合圆的圆心和所述掩膜的质心重合，将所述拟合圆的圆心的坐标作为所述待打磨碳块的碳碗圆心坐标并获取。9.根据权利要求8所述的一种碳块打磨装置，其特征在于，所述根据所述全局深度图获取所述待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标，具体为：根据分割模型获取所述碳碗区域的键槽区域；根据预设键槽模板对所述键槽区域进行匹配，根据匹配结果获取所述待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标。10.根据权利要求7所述的一种碳块打磨装置，其特征在于，所述根据所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标获取所述待打磨碳块的空间位置，具体为：根据所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标，计算键槽的方位角度，可由以下公式表示：其中，x0、y0代表所述碳碗圆心坐标；x1、y1代表所述碳碗键槽中心点坐标；θ代表所述键槽的方位角度；根据所述键槽的方位角度、所述碳碗圆心坐标和所述碳碗键槽中心点坐标，构成所述待打磨碳块的空间位置并获取。

技术总结
本发明公开了一种碳块打磨方法及装置，所述方法包括：获取待打磨碳块的全局深度图；根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗圆心坐标；根据全局深度图获取待打磨碳块的碳碗键槽中心点坐标；根据碳碗圆心坐标和碳碗键槽中心点坐标获取待打磨碳块的空间位置后，根据空间位置对待打磨碳块进行打磨。采用本发明实施例提高了碳块打磨的效率。高了碳块打磨的效率。高了碳块打磨的效率。


技术研发人员：袁野 张泽阳 万里红
受保护的技术使用者：河南中原动力智能制造有限公司
技术研发日：2022.10.25
技术公布日：2023/1/6