三維量測模擬系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種量測系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種H維量測模擬系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] H維量測機(jī)在執(zhí)行自動(dòng)量測時(shí)，需要編寫其量測路徑及程序W對待測產(chǎn)品進(jìn)行量 巧1|。傳統(tǒng)方法一般通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（computer Aided Design, CAD)編程，在CAD圖檔 上用鼠標(biāo)取點(diǎn)，上述操作方式與CAD圖檔僅是理論檔案，其與實(shí)際產(chǎn)品還是有差異的。另 夕F，在CAD上用鼠標(biāo)取點(diǎn)可能取到背面的點(diǎn)而產(chǎn)生計(jì)算錯(cuò)誤。因此，利用該傳統(tǒng)方法得到的 初始取點(diǎn)坐標(biāo)對待測產(chǎn)品進(jìn)行量測容易導(dǎo)致量測結(jié)果不夠準(zhǔn)確，也無法有效地避免在實(shí)際 測量過程中由于數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確性而存在的安全隱患，例如測針碰撞到產(chǎn)品而引起的安全隱 蟲 ^以、〇

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 鑒于W上內(nèi)容，有必要提出一種H維量測模擬系統(tǒng)及方法，其利用虛擬操縱按鈕 與測針模型對待測產(chǎn)品的點(diǎn)云進(jìn)行精確快速地模擬取點(diǎn)，并控制測針模型進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)且 自動(dòng)輸出碰撞點(diǎn)程序，避免安全隱患。
[0004] 所述H維量測模擬系統(tǒng)運(yùn)行于計(jì)算機(jī)中。該系統(tǒng)包括：構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建一個(gè)測 針模型與操控該測針模型的虛擬操縱按鈕；獲取模塊，用于從計(jì)算機(jī)的存儲裝置中獲取一 個(gè)待測產(chǎn)品的H維點(diǎn)云；網(wǎng)格化模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的網(wǎng)格化方法對所述H維點(diǎn)云進(jìn)行H 角網(wǎng)格化處理，得到網(wǎng)格化后的點(diǎn)云；導(dǎo)入模塊，用于導(dǎo)入所構(gòu)建的測針模型、虛擬操縱按 鈕W及網(wǎng)格化后的點(diǎn)云并顯示于計(jì)算機(jī)的顯示裝置上；控制模塊，用于接收點(diǎn)擊虛擬操縱 按鈕所觸發(fā)的移動(dòng)指令，并控制測針模型在顯示裝置上進(jìn)行相應(yīng)方向的移動(dòng)，使得測針模 型的測頭移動(dòng)到網(wǎng)格化后的點(diǎn)云上；計(jì)算模塊，用于計(jì)算當(dāng)測針模型的測頭移動(dòng)到網(wǎng)格化 點(diǎn)云上時(shí)，計(jì)算測頭在網(wǎng)格化點(diǎn)云上的初始取點(diǎn)坐標(biāo)；所述的控制模塊，還用于根據(jù)所接收 的移動(dòng)指令控制測針模型重新移動(dòng)到顯示裝置上任意一點(diǎn)，并在該點(diǎn)的坐標(biāo)與所述初始取 點(diǎn)坐標(biāo)之間構(gòu)建一條量測路徑，控制測針模型在該量測路徑進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)。
[0005] 所述H維量測模擬方法應(yīng)用于計(jì)算機(jī)上。該方法包括：構(gòu)建步驟；構(gòu)建一個(gè)測針 模型與操控該測針模型的虛擬操縱按鈕；獲取步驟：從計(jì)算機(jī)的存儲裝置中獲取一個(gè)待測 產(chǎn)品的H維點(diǎn)云；網(wǎng)格化步驟；根據(jù)預(yù)設(shè)的網(wǎng)格化方法對所述H維點(diǎn)云進(jìn)行H角網(wǎng)格化處 理，得到網(wǎng)格化后的點(diǎn)云；導(dǎo)入步驟；導(dǎo)入所構(gòu)建的測針模型、虛擬操縱按鈕W及網(wǎng)格化后 的點(diǎn)云并顯示于計(jì)算機(jī)的顯示裝置上；控制步驟一；接收點(diǎn)擊虛擬操縱按鈕所觸發(fā)的移動(dòng) 指令，并控制測針模型在顯示裝置上進(jìn)行相應(yīng)方向的移動(dòng)，使得測針模型的測頭移動(dòng)到網(wǎng) 格化后的點(diǎn)云上；計(jì)算步驟；計(jì)算當(dāng)測針模型的測頭移動(dòng)到網(wǎng)格化點(diǎn)云上時(shí)，計(jì)算測頭在 網(wǎng)格化點(diǎn)云上的初始取點(diǎn)坐標(biāo)；控制步驟二：根據(jù)所接收的移動(dòng)指令控制測針模型重新移 動(dòng)到顯示裝置上任意一點(diǎn)，并在該點(diǎn)的坐標(biāo)與所述初始取點(diǎn)坐標(biāo)之間構(gòu)建一條量測路徑， 控制測針模型在該量測路徑進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)。
[0006] 本發(fā)明所提供的H維量測模擬系統(tǒng)及方法，通過將待測產(chǎn)品的點(diǎn)云進(jìn)行網(wǎng)格化處 理，使用戶在利用虛擬操縱按鈕控制測針模型在網(wǎng)格化后的點(diǎn)云上更加方便直觀地取點(diǎn)， 通過高精度的計(jì)算方法計(jì)算實(shí)際初始取點(diǎn)坐標(biāo)，避免計(jì)算到產(chǎn)品背面的點(diǎn)。并通過控制測 針模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬，自動(dòng)輸出測針模型的測頭與點(diǎn)云有碰撞點(diǎn)的程序，自動(dòng)判斷出在實(shí) 際量測時(shí)可能存在碰點(diǎn)的安全隱患，使得實(shí)際H維量測時(shí)更加準(zhǔn)確及安全。
【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明H維量測模擬系統(tǒng)較佳實(shí)施例的系統(tǒng)架構(gòu)圖。
[0008] 圖2是本發(fā)明H維量測模擬方法較佳實(shí)施例的流程圖。
[0009] 圖3是本發(fā)明虛擬操縱按鈕控與測針模型的示意圖。
[0010] 主要元件符號說明
[0011]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三維量測模擬系統(tǒng)，運(yùn)行于計(jì)算機(jī)中，其特征在于，該系統(tǒng)包括： 構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建一個(gè)測針模型與操控該測針模型的虛擬操縱按鈕； 獲取模塊，用于從計(jì)算機(jī)的存儲裝置中獲取一個(gè)待測產(chǎn)品的三維點(diǎn)云； 網(wǎng)格化模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的網(wǎng)格化方法對所述三維點(diǎn)云進(jìn)行三角網(wǎng)格化處理，得到 網(wǎng)格化點(diǎn)云； 導(dǎo)入模塊，用于導(dǎo)入所構(gòu)建的測針模型、虛擬操縱按鈕以及網(wǎng)格化點(diǎn)云并顯示于計(jì)算 機(jī)的顯示裝置上； 控制模塊，用于接收點(diǎn)擊虛擬操縱按鈕所觸發(fā)的移動(dòng)指令，并控制測針模型在顯示裝 置上進(jìn)行相應(yīng)方向的移動(dòng)，使得測針模型的測頭移動(dòng)到網(wǎng)格化點(diǎn)云上； 計(jì)算模塊，用于計(jì)算當(dāng)測針模型的測頭移動(dòng)到網(wǎng)格化點(diǎn)云上時(shí)，計(jì)算測頭在網(wǎng)格化點(diǎn) 云上的初始取點(diǎn)坐標(biāo)；及 所述的控制模塊，還用于根據(jù)所接收的移動(dòng)指令控制測針模型重新移動(dòng)到顯示裝置上 任意一點(diǎn)，并在該點(diǎn)的坐標(biāo)與所述初始取點(diǎn)坐標(biāo)之間構(gòu)建一條量測路徑，控制測針模型在 該量測路徑進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的三維量測模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述構(gòu)建的虛擬操縱按鈕包 括多個(gè)方向的速度控制圖標(biāo)與移動(dòng)示意圖標(biāo)，所述多個(gè)方向的速度控制圖標(biāo)用于控制測針 模型根據(jù)相應(yīng)方向與速度進(jìn)行移動(dòng)，該速度控制圖標(biāo)包括快速控制圖標(biāo)與慢速控制圖標(biāo)， 所述的移動(dòng)示意圖標(biāo)在未利用所述的速度控制圖標(biāo)控制測針模型進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，以初始顏色 顯示，在利用所述速度控制圖標(biāo)控制測針模型進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，以其它預(yù)設(shè)的顏色顯示。
3. 如權(quán)利要求1所述的三維量測模擬系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括： 輸出模塊，用于當(dāng)所述測針模型在量測路徑上的模擬運(yùn)動(dòng)與網(wǎng)格化點(diǎn)云有交點(diǎn)時(shí)，停 止測針模型的模擬運(yùn)動(dòng)，并輸出預(yù)設(shè)格式的碰撞點(diǎn)程序，該碰撞點(diǎn)程序包括上述量測路徑 的起點(diǎn)坐標(biāo)與終點(diǎn)坐標(biāo)、以及在該交點(diǎn)之前測針模型的測頭所經(jīng)過的量測路徑上的點(diǎn)的坐 標(biāo)與法向量。
4. 如權(quán)利要求1所述的三維量測模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述測針模型的測頭在依所 述構(gòu)建的量測路徑上進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述控制模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的接近閥值與返回閥值，得 到量測路徑上各點(diǎn)對應(yīng)的接近點(diǎn)與返回點(diǎn)，并控制測針模型在量測路徑上的點(diǎn)進(jìn)行接近點(diǎn) 模擬與返回點(diǎn)模擬，使得測針模型在量測路徑以及量測路徑上的點(diǎn)對應(yīng)的接近點(diǎn)與返回點(diǎn) 形成的三條路徑上進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)。
5. 如權(quán)利要求1所述的三維量測模擬系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算初始取點(diǎn)坐標(biāo)的方 法包括步驟： 以該測針模型的測頭相對于計(jì)算機(jī)的顯示裝置上的法線作為射線； 采用空間包圍盒算法在該射線周圍找出與射線臨近的所有三角形，所述的空間包圍盒 算法將射線臨近的網(wǎng)格化點(diǎn)云切分成多個(gè)小包圍盒，在任意一個(gè)小包圍盒通過標(biāo)號方法找 到與所述射線臨近的所有三角形；及 得到上述三角形中與所述射線的相交的所有交點(diǎn)，并根據(jù)法線方向最頂點(diǎn)僅有一個(gè)交 點(diǎn)的原則得到測頭在網(wǎng)格化點(diǎn)云上的初始取點(diǎn)坐標(biāo)。
6. -種三維量測模擬方法，應(yīng)用于計(jì)算機(jī)中，其特征在于，該方法包括步驟： 構(gòu)建步驟：構(gòu)建一個(gè)測針模型與操控該測針模型的虛擬操縱按鈕； 獲取步驟：從計(jì)算機(jī)的存儲裝置中獲取一個(gè)待測產(chǎn)品的三維點(diǎn)云； 網(wǎng)格化步驟：根據(jù)預(yù)設(shè)的網(wǎng)格化方法對所述三維點(diǎn)云進(jìn)行三角網(wǎng)格化處理，得到網(wǎng)格 化點(diǎn)云； 導(dǎo)入步驟：導(dǎo)入所構(gòu)建的測針模型、虛擬操縱按鈕以及網(wǎng)格化點(diǎn)云并顯示于計(jì)算機(jī)的 顯示裝置上； 控制步驟一：接收點(diǎn)擊虛擬操縱按鈕所觸發(fā)的移動(dòng)指令，并控制測針模型在顯示裝置 上進(jìn)行相應(yīng)方向的移動(dòng)，使得測針模型的測頭移動(dòng)到網(wǎng)格化點(diǎn)云上； 計(jì)算步驟：計(jì)算當(dāng)測針模型的測頭移動(dòng)到網(wǎng)格化點(diǎn)云上時(shí)，計(jì)算測頭在網(wǎng)格化點(diǎn)云上 的初始取點(diǎn)坐標(biāo)；及 控制步驟二：根據(jù)所接收的移動(dòng)指令控制測針模型重新移動(dòng)到顯示裝置上任意一點(diǎn)， 并在該點(diǎn)的坐標(biāo)與所述初始取點(diǎn)坐標(biāo)之間構(gòu)建一條量測路徑，控制測針模型在該量測路徑 進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)。
7. 如權(quán)利要求6所述的三維量測模擬方法，其特征在于，所述構(gòu)建的虛擬操縱按鈕包 括多個(gè)方向的速度控制圖標(biāo)與移動(dòng)示意圖標(biāo)，所述多個(gè)方向的速度控制圖標(biāo)用于控制測針 模型根據(jù)相應(yīng)方向與速度進(jìn)行移動(dòng)，該速度控制圖標(biāo)包括快速控制圖標(biāo)與慢速控制圖標(biāo)， 所述的移動(dòng)示意圖標(biāo)在未利用所述的速度控制圖標(biāo)控制測針模型進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，以初始顏色 顯示，在利用所述速度控制圖標(biāo)控制測針模型進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，以其它預(yù)設(shè)顏色顯示。
8. 如權(quán)利要求6所述的三維量測模擬方法，其特征在于，該方法還包括步驟： 輸出步驟：當(dāng)所述測針模型在量測路徑上的模擬運(yùn)動(dòng)與網(wǎng)格化點(diǎn)云有交點(diǎn)時(shí)，停止測 針模型的模擬運(yùn)動(dòng)，并輸出預(yù)設(shè)格式的碰撞點(diǎn)程序，該碰撞點(diǎn)程序包括上述量測路徑的起 點(diǎn)坐標(biāo)與終點(diǎn)坐標(biāo)、以及在該交點(diǎn)之前測針模型的測頭所經(jīng)過的量測路徑上的點(diǎn)的坐標(biāo)與 法向量。
9. 如權(quán)利要求6所述的三維量測模擬方法，其特征在于，該方法還包括步驟： 當(dāng)測針模型的測頭在依所述構(gòu)建的量測路徑上進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)預(yù)設(shè)的接近閥值 與返回閥值，得到量測路徑上各點(diǎn)對應(yīng)的接近點(diǎn)與返回點(diǎn)，并控制測針模型在量測路徑上 的點(diǎn)進(jìn)行接近點(diǎn)模擬與返回點(diǎn)模擬，使得測針模型在量測路徑以及量測路徑上的點(diǎn)對應(yīng)的 接近點(diǎn)與返回點(diǎn)形成的三條路徑上進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)。
10. 如權(quán)利要求6所述的三維量測模擬方法，其特征在于，所述的計(jì)算步驟通過以下方 法計(jì)算初始取點(diǎn)坐標(biāo)： 以該測針模型的測頭相對于計(jì)算機(jī)的顯示裝置上的法線作為射線； 采用空間包圍盒算法在該射線周圍找出與射線臨近的所有三角形，所述的空間包圍盒 算法將射線臨近的網(wǎng)格化點(diǎn)云切分成多個(gè)小包圍盒，在任意一個(gè)小包圍盒通過標(biāo)號方法找 到與所述射線臨近的所有三角形； 得到上述三角形中與所述射線的相交的所有交點(diǎn)，并根據(jù)法線方向最頂點(diǎn)僅有一個(gè)交 點(diǎn)的原則得到測頭在網(wǎng)格化點(diǎn)云上的初始取點(diǎn)坐標(biāo)。
【專利摘要】一種三維量測模擬系統(tǒng)及方法，應(yīng)用于計(jì)算機(jī)上，所述系統(tǒng)包括構(gòu)建測針模型與虛擬操縱按鈕的構(gòu)建模塊；獲取待測產(chǎn)品的三維點(diǎn)云的獲取模塊；對三維點(diǎn)云進(jìn)行三角網(wǎng)格化處理得到網(wǎng)格化后的點(diǎn)云的網(wǎng)格化模塊；導(dǎo)入測針模型、虛擬操縱按鈕以及網(wǎng)格化點(diǎn)云于顯示裝置上顯示的導(dǎo)入模塊；根據(jù)虛擬操縱按鈕所觸發(fā)的移動(dòng)指令控制測針模型進(jìn)行相應(yīng)方向的移動(dòng)，并移動(dòng)到網(wǎng)格化點(diǎn)云上的控制模塊；計(jì)算測頭在網(wǎng)格化點(diǎn)云上的初始取點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算模塊；所述的控制模塊，還用于在測針模型重新移動(dòng)到的任意一點(diǎn)的坐標(biāo)與所述初始取點(diǎn)坐標(biāo)構(gòu)建一條量測路徑，控制測針模型在該量測路徑進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明可以準(zhǔn)確快速地對待測產(chǎn)品的三維量測進(jìn)行模擬。
【IPC分類】G01B21-20, G06F17-50
【公開號】CN104567784
【申請?zhí)枴緾N201310493081
【發(fā)明人】張旨光, 吳新元
【申請人】鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月18日
【公告號】US20150112655