專利名稱：三維色階比對系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維色階比對系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
幾十年前，制造模具的手段主要是依賴普通的機(jī)械加工設(shè)備，對于形狀復(fù)雜的模具則是 依靠鉗工的技能來完成，優(yōu)秀的模具鉗工在模具企業(yè)內(nèi)起著決定性的作用。隨著近年CAD ( Computer Aided Design,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))/CAM (Computer Aided Manufacture,計(jì)算機(jī) 輔助制造)技術(shù)及數(shù)控加工技術(shù)逐步被廣泛應(yīng)用，制造出形狀復(fù)雜的模具已經(jīng)不再是問題。
然而，由于生成工藝的差異，生產(chǎn)出來的工件可能與原始設(shè)計(jì)的三維設(shè)計(jì)圖并不完全相 同，存在差異。這些差異對于制造領(lǐng)域來說可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。因此，有必要通過一種 方式來精確分析出所生產(chǎn)出來的工件與原始三維設(shè)計(jì)圖之間的這種差異。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種三維色階比對系統(tǒng)，其可標(biāo)示出工件實(shí)際點(diǎn)云與原始三 維設(shè)計(jì)圖之間的差異度，以便進(jìn)一步對該工件進(jìn)行精密制造。
此外，還有必要提供一種三維色階比對方法，其可標(biāo)示出工件實(shí)際點(diǎn)云與原始三維設(shè)計(jì) 圖之間的差異度，以便進(jìn)一步對該工件進(jìn)行精密制造。
一種三維色階比對系統(tǒng)，該三維色階比對系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)及與計(jì)算機(jī)相連的數(shù)據(jù)庫和鐳 射掃描機(jī)臺，所述的鐳射掃描機(jī)臺用于對工件進(jìn)行點(diǎn)云掃描，所述的數(shù)據(jù)庫中儲存有該工件 的三維設(shè)計(jì)圖，其中，所述的計(jì)算機(jī)包括掃描模塊，用于使鐳射掃描機(jī)臺掃描工件的各個(gè) 面，并獲取工件各個(gè)面的點(diǎn)云；處理模塊，用于對所掃描的工件各個(gè)面的點(diǎn)云進(jìn)行處理，得 到一個(gè)整體的工件點(diǎn)云；導(dǎo)入模塊，用于從數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)入與所掃描的工件相應(yīng)的三維設(shè)計(jì)圖
;調(diào)整模塊，用于將所導(dǎo)入的三維設(shè)計(jì)圖中所有曲面的法線方向調(diào)整成一致；對齊模塊，用 于將所得到的整體工件點(diǎn)云與經(jīng)調(diào)整后的三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行對齊；及比對模塊，用于將整體工 件點(diǎn)云與三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行比對，并用不同顏色在三維設(shè)計(jì)圖上標(biāo)示三維設(shè)計(jì)圖與整體工件點(diǎn) 云之間的差異度。
一種三維色階比對方法，可對鐳射掃描機(jī)臺所掃描的工件點(diǎn)云與數(shù)據(jù)庫中所儲存的該工 件的三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行色階比對，該方法包括如下步驟掃描步驟使鐳射掃描機(jī)臺掃描工件 的各個(gè)面，并獲取工件各個(gè)面的點(diǎn)云；處理步驟對所掃描的工件各個(gè)面的點(diǎn)云進(jìn)行處理，得到一個(gè)整體的工件點(diǎn)云；導(dǎo)入步驟從數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)入與所掃描的工件相應(yīng)的三維設(shè)計(jì)調(diào)整步驟將所導(dǎo)入的三維設(shè)計(jì)圖中所有曲面的法線方向調(diào)整成一致；對齊步驟將所得到 的工件點(diǎn)云與經(jīng)調(diào)整后的三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行對齊；及比對步驟將整體工件點(diǎn)云與三維設(shè)計(jì)圖 進(jìn)行比對，并用不同顏色在三維設(shè)計(jì)圖上標(biāo)示三維設(shè)計(jì)圖與整體工件點(diǎn)云之間的差異度。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，所述的三維色階比對系統(tǒng)及方法可比對制造出的工件實(shí)際點(diǎn)云與三維 設(shè)計(jì)圖，標(biāo)示出工件實(shí)際點(diǎn)云與三維設(shè)計(jì)圖之間的差異度，以便進(jìn)一步對該工件進(jìn)行精密制 造。


圖l是本發(fā)明三維色階比對系統(tǒng)較佳實(shí)施例的應(yīng)用環(huán)境架構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明三維色階比對方法較佳實(shí)施例的主流程圖。
圖3是圖2中步驟S12的細(xì)化流程圖。
圖4是本發(fā)明法線方向自動調(diào)整的流程圖。
圖5是本發(fā)明法線方向取點(diǎn)調(diào)整的流程圖。
圖6是圖2中步驟S15的細(xì)化流程圖。
圖7是圖2中步驟S16的細(xì)化流程圖。
圖8是圖2中步驟S17的細(xì)化流程圖。
圖9是曲面法線方向示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，是本發(fā)明三維色階比對系統(tǒng)較佳實(shí)施例的應(yīng)用環(huán)境架構(gòu)圖。所述的三維色 階比對系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)IO、數(shù)據(jù)庫20及鐳射掃描機(jī)臺30。所述的鐳射掃描機(jī)臺30用于對工件 進(jìn)行掃描。所述的數(shù)據(jù)庫20用于儲存所掃描的工件的三維設(shè)計(jì)圖。
所述的三維色階比對系統(tǒng)10包括有掃描模塊110、處理模塊120、導(dǎo)入模塊130、調(diào)整模 塊140、對齊模塊150、比對模塊160及標(biāo)示模塊170。
所述的掃描模塊IIO，用于使鐳射掃描機(jī)臺30掃描工件的各個(gè)面，獲取工件各個(gè)面的點(diǎn) 云。其中，所述的掃描模塊110使所述的鐳射掃描機(jī)臺30對工件每個(gè)面均進(jìn)行多次掃描，獲 取每個(gè)面的多塊點(diǎn)云。
所述的處理模塊120，用于對所掃描的工件各個(gè)面的點(diǎn)云進(jìn)行處理，得到一個(gè)整體工件 點(diǎn)云。其中，所述的處理模塊120對工件各個(gè)面的點(diǎn)云進(jìn)行的處理包括將工件各個(gè)面的點(diǎn) 云組合在一起，形成一個(gè)整體工件點(diǎn)云；去除整體工件點(diǎn)云中每個(gè)面多塊點(diǎn)云重合部分的重 合點(diǎn)；去除整體工件點(diǎn)云中與所掃描的工件無關(guān)的雜點(diǎn)；對整體工件點(diǎn)云進(jìn)行過濾，得到一個(gè)點(diǎn)距均勻的整體工件點(diǎn)云；將整體工件點(diǎn)云中每個(gè)面的多塊點(diǎn)云合并成一塊點(diǎn)云。其中， 所述的過濾的方法包括均勻過濾及曲率過濾。其中，所述的均勻過濾為均勻的過濾掉整個(gè) 工件點(diǎn)云中的部分點(diǎn)。所述的曲率過濾是指對整體工件點(diǎn)云中平坦面的點(diǎn)進(jìn)行大量過濾，對 整體工件點(diǎn)云中曲面的點(diǎn)進(jìn)行少量過濾，使得曲面的點(diǎn)相對于平坦面的點(diǎn)更密集。
所述的導(dǎo)入模塊130，用于從數(shù)據(jù)庫20中導(dǎo)入與所掃描的工件相應(yīng)的三維設(shè)計(jì)圖。其中 ，所述的三維設(shè)計(jì)圖可以是DWG格式、IGES格式或STEP格式的CAD圖檔。所述的工件是根據(jù)該 三維設(shè)計(jì)圖制造出來的。
所述的調(diào)整模塊140，用于將所導(dǎo)入的三維設(shè)計(jì)圖中所有曲面的法線方向調(diào)整成一致。 其中，曲面上某點(diǎn)的法線是指經(jīng)過該點(diǎn)并且與曲面垂直的直線。對于三維模型而言，所述的 法線方向包括向外和向內(nèi)，通常而言，由模型的內(nèi)部指向外部即是法線方向向外，而由模型 的外部指向內(nèi)部即是法線方向向內(nèi)。例如，如圖9所示，該三維模型由三個(gè)曲面組成，左邊 是曲面sl，中間是曲面s2，右邊是曲面s3， sl的法線方向向外(以向上的箭頭表示)，s2、 s3的法線方向向內(nèi)(以向下的箭頭表示)。所述的將所有曲面的法線方向調(diào)整成一致的方法 包括法線方向自動調(diào)整和法線方向取點(diǎn)調(diào)整。其中，所述的調(diào)整模塊140對曲面的法線方向 進(jìn)行的自動調(diào)整包括從三維設(shè)計(jì)圖中選定一個(gè)曲面作為基準(zhǔn)面，并設(shè)定最大公差；獲取三 維設(shè)計(jì)圖上所有曲面以及所選定的基準(zhǔn)面的邊界線；根據(jù)三維設(shè)計(jì)圖中所有曲面的邊界線、 基準(zhǔn)面的邊界線及所設(shè)定的最大公差得到三維設(shè)計(jì)圖中所有曲面與基準(zhǔn)面的相交面；從得到 的相交面中選取法線方向與基準(zhǔn)面的法線方向相同的相交面；及獲取選取的相交面的邊界線 上的邊界點(diǎn)，并將該所選取的邊界點(diǎn)的方向取反，以對所選取的相交面的法線方向進(jìn)行調(diào)整 。所述的調(diào)整模塊l40對曲面的法線方向進(jìn)行的取點(diǎn)調(diào)整包括選取法線方向需調(diào)整的曲面 所在的曲面群；利用三角形對所選取的曲面群進(jìn)行網(wǎng)格化；點(diǎn)選該曲面群上法線方向需調(diào)整 部分的任意一點(diǎn)；獲取該點(diǎn)所在位置的最上層三角形；計(jì)算該最上層三角形的向量與顯示屏 幕當(dāng)前的視角之間的夾角；判斷該夾角是否大于90度；當(dāng)大于90度時(shí)，則獲取該最上層三角 形所在的曲面；獲取該最上層三角形所在的曲面的邊界線上的邊界點(diǎn)，并將該所選取的邊界 點(diǎn)的方向取反，以對最上層三角形所在的曲面的法線方向進(jìn)行調(diào)整。
所述的對齊模塊l50，用于將所得到的整體工件點(diǎn)云與經(jīng)調(diào)整后的三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行對齊 。其中，所述的對齊模塊150將整體工件工件點(diǎn)云與三維設(shè)計(jì)圖所進(jìn)行的對齊包括移動整 體工件點(diǎn)云，使整體工件點(diǎn)云和三維設(shè)計(jì)圖的中心點(diǎn)重合；從整體工件點(diǎn)云中選取部分點(diǎn)， 利用迭代法根據(jù)所選取的部分點(diǎn)粗迭代計(jì)算整體工件點(diǎn)云應(yīng)移動的粗略位置；以整體工件點(diǎn) 云應(yīng)移動的粗略位置為基礎(chǔ)，利用迭代法根據(jù)整體工件點(diǎn)云中所有點(diǎn)進(jìn)一步精迭代計(jì)算整體工件點(diǎn)云應(yīng)移動的精確位置；將整體工件點(diǎn)云移動到所計(jì)算的精確位置。
所述的比對模塊160，用于將整體工件點(diǎn)云與三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行比對，并用不同顏色在三 維設(shè)計(jì)圖上標(biāo)示三維設(shè)計(jì)圖與整體工件點(diǎn)云之間的差異度。其中，所述的比對模塊160所進(jìn) 行的比對和標(biāo)示包括利用三角形對三維設(shè)計(jì)圖上所有曲面進(jìn)行網(wǎng)格化；計(jì)算整體工件點(diǎn)云 上所有點(diǎn)到其所對應(yīng)的曲面三角形的距離；設(shè)定不同的差異度范圍以及不同差異度范圍內(nèi)需 標(biāo)示的顏色；根據(jù)整體工件點(diǎn)云上各點(diǎn)到其所對應(yīng)的三角形的距離所在的差異度范圍，利用 所設(shè)定的對應(yīng)顏色標(biāo)示相應(yīng)的三角形。
所述的標(biāo)示模塊170，用于在三維設(shè)計(jì)圖上創(chuàng)建指引線來標(biāo)示三維設(shè)計(jì)圖上相應(yīng)位置的 差異度。
如圖2所示，是本發(fā)明三維色階比對方法較佳實(shí)施例的主流程圖。首先，步驟Sll，掃描 模塊110使鐳射掃描機(jī)臺30掃描工件的各個(gè)面，獲取工件各個(gè)面的點(diǎn)云。其中，所述的掃描 模塊110使所述的鐳射掃描機(jī)臺30對工件每個(gè)面均進(jìn)行多次掃描，獲取每個(gè)面的多塊點(diǎn)云。
步驟S12，處理模塊120對所掃描的工件各個(gè)面的點(diǎn)云進(jìn)行處理，得到一個(gè)整體工件點(diǎn)云 。該步驟的詳細(xì)流程如圖3所示。
步驟S13，導(dǎo)入模塊130從數(shù)據(jù)庫20中導(dǎo)入與所掃描的工件相應(yīng)的三維設(shè)計(jì)圖。其中，所 述的三維設(shè)計(jì)圖可以是DWG格式、IGES格式或STEP格式的CAD圖檔。所述的工件是根據(jù)該三維 設(shè)計(jì)圖制造出來的。
步驟S14，調(diào)整模塊140將所導(dǎo)入的三維設(shè)計(jì)圖中所有曲面的法線方向調(diào)整成一致。其中 ，曲面上某點(diǎn)的法線是指經(jīng)過該點(diǎn)并且與曲面垂直的直線。對于三維模型而言，所述的法線 方向包括向外和向內(nèi)， 一般來說，由模型的內(nèi)部指向外部即是法線方向向外，而由模型的內(nèi) 部指向外部即是法線方向向外。例如，如圖9所示，該三維模型由三個(gè)曲面組成，左邊是曲 面sl，中間是曲面s2，右邊是曲面s3， sl的法線方向向外(以向上的箭頭表示)，s2、 s3的 法線方向向內(nèi)(以向下的箭頭表示)。所述的將所有曲面的法線方向調(diào)整成一致的方法包括 法線方向自動調(diào)整和法線方向取點(diǎn)調(diào)整。其中，法線方向自動調(diào)整步驟的詳細(xì)流程如圖4所 示，法線方向取點(diǎn)調(diào)整步驟的詳細(xì)流程如圖5所示。
步驟S 15，對齊模塊l50將步驟S 12中得到的整體工件點(diǎn)云與經(jīng)調(diào)整后的三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行 對齊。該步驟的詳細(xì)流程如圖6所示。
步驟S16，比對模塊160將整體工件點(diǎn)云與三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行比對，并用不同顏色在三維設(shè) 計(jì)圖上標(biāo)示三維設(shè)計(jì)圖與整體工件點(diǎn)云之間的差異度。該步驟的詳細(xì)流程如圖7所示。
步驟S 17，標(biāo)示模塊l70在三維設(shè)計(jì)圖上創(chuàng)建指引線來標(biāo)示三維設(shè)計(jì)圖上相應(yīng)位置的差異
8度，并結(jié)束流程。該步驟的詳細(xì)流程如圖8所示。
如圖3所示，是圖2中步驟S12的細(xì)化流程圖。首先，步驟S121，將工件各個(gè)面的點(diǎn)云組 合在一起，形成一個(gè)整體工件點(diǎn)云。
步驟S 122，去除整體工件點(diǎn)云中每個(gè)面多塊點(diǎn)云重合部分的重合點(diǎn)。
步驟S123，去除整體工件點(diǎn)云中與所掃描的工件無關(guān)的雜點(diǎn)。所述的雜點(diǎn)為所掃描的鐳 射掃描機(jī)臺30自身制具的點(diǎn)云。
步驟S124，對整體工件點(diǎn)云進(jìn)行過濾，得到一個(gè)點(diǎn)距均勻的整體工件點(diǎn)云。其中所述的 過濾的方法包括均勻過濾及曲率過濾。其中，所述的均勻過濾為均勻的過濾掉整個(gè)工件點(diǎn) 云中的部分點(diǎn)。所述的曲率過濾是指對整體工件點(diǎn)云中平坦面的點(diǎn)進(jìn)行大量過濾，對整體工 件點(diǎn)云中曲面的點(diǎn)進(jìn)行少量過濾，使得曲面的點(diǎn)相對于平坦面的點(diǎn)更密集。
步驟S125，將整體工件點(diǎn)云中每個(gè)面的多塊點(diǎn)云合并成一塊點(diǎn)云，并結(jié)束流程。
如圖4所示，是本發(fā)明法線方向自動調(diào)整的流程圖。首先，步驟S1411，從三維設(shè)計(jì)圖中 選定一個(gè)曲面作為基準(zhǔn)面，并設(shè)定最大公差。所述的基準(zhǔn)面是三維設(shè)計(jì)圖中所有曲面法線方 向調(diào)整的基準(zhǔn)，法線方向調(diào)整時(shí)將三維設(shè)計(jì)圖上所有曲面的法線方向變?yōu)榕c基準(zhǔn)面的法線方 向一致。如圖9所示，sl的法線方向向外，s2、 s3的法線方向向內(nèi)，若從該三維設(shè)計(jì)圖中選 定的基準(zhǔn)面為sl，則需要將s2、 s3的法線方向方向調(diào)整為向外。
步驟S1412，獲取三維設(shè)計(jì)圖上所有曲面以及所選定的基準(zhǔn)面的邊界線。
步驟S1413，根據(jù)三維設(shè)計(jì)圖中所有曲面的邊界線、基準(zhǔn)面的邊界線及所設(shè)定的最大公 差得到三維設(shè)計(jì)圖中所有曲面與基準(zhǔn)面的相交面。其中，若三維設(shè)計(jì)圖中某個(gè)面的邊界線與 基準(zhǔn)面的邊界線的最近距離小于等于最大公差，則該面為相交面。
步驟S 1414，從得到的相交面中選取法線方向與基準(zhǔn)面的法線方向相同的相交面。
步驟S1415，獲取步驟S1414中選取的相交面的邊界線上的邊界點(diǎn)，并將該所選取的邊界 點(diǎn)的方向取反，以對所選取的相交面的法線方向進(jìn)行調(diào)整，并結(jié)束流程。
如圖5所示，是本發(fā)明法線方向取點(diǎn)調(diào)整的流程圖。首先，步驟S1421，選取法線方向需 調(diào)整的曲面所在的曲面群。
步驟S 1422 ，利用三角形對所選取的曲面群進(jìn)行網(wǎng)格化。
步驟S1423，點(diǎn)選該曲面群上法線方向需調(diào)整部分的任意一點(diǎn)。
步驟S1424，獲取該點(diǎn)所在位置的最上層三角形。
步驟S1425，計(jì)算該最上層三角形的向量與顯示屏幕當(dāng)前的視角之間的夾角。 步驟S1426，判斷該夾角是否大于90度。
9步驟S1427，當(dāng)大于90度時(shí)，則獲取該最上層三角形所在的曲面。
步驟S1428，獲取該最上層三角形所在的曲面的邊界線上的邊界點(diǎn)，并將該所選取的邊 界點(diǎn)的方向取反，以對最上層三角形所在的曲面的法線方向進(jìn)行調(diào)整，并結(jié)束流程。 在步驟S1426中，若該夾角是否不大于90度，則直接結(jié)束本流程。
如圖6所示，是圖2中步驟S15的細(xì)化流程圖。首先，步驟S151，移動整體工件點(diǎn)云，使 整體工件點(diǎn)云和三維設(shè)計(jì)圖的中心點(diǎn)重合。
步驟S 152，從整體工件點(diǎn)云中選取部分點(diǎn)，利用迭代法根據(jù)所選取的部分點(diǎn)粗迭代計(jì)算 整體工件點(diǎn)云應(yīng)移動的粗略位置。其中，當(dāng)該所選取的所有部分點(diǎn)到三維設(shè)計(jì)圖中相應(yīng)面的 距離平方和為最小時(shí)，該所有部分點(diǎn)所處的位置即為所述的粗略位置。在本較佳實(shí)施例中， 所述的迭代法是擬牛頓迭代法，在其他實(shí)施例中，也可采用其他類型的迭代法。
步驟S153，以整體工件點(diǎn)云應(yīng)移動的粗略位置為基礎(chǔ)，利用迭代法根據(jù)整體工件點(diǎn)云中 所有點(diǎn)進(jìn)一步精迭代計(jì)算整體工件點(diǎn)云應(yīng)移動的精確位置。其中，計(jì)算精確位置坐標(biāo)的方法 與計(jì)算粗略位置坐標(biāo)的方法相同。
步驟S154，將整體工件點(diǎn)云移動到所計(jì)算的精確位置，并結(jié)束流程。
如圖7所示，是圖2中步驟S16的細(xì)化流程圖。首先，步驟S161，利用三角形對三維設(shè)計(jì) 圖上所有曲面進(jìn)行網(wǎng)格化。
步驟S 162，計(jì)算整體工件點(diǎn)云上所有點(diǎn)到其所對應(yīng)的曲面三角形的距離。
步驟S163，設(shè)定不同的差異度范圍以及不同差異度范圍內(nèi)需標(biāo)示的顏色。例如，可以設(shè) 定差異度范圍為一0. 15至一0. l需標(biāo)示橙色，一0. 1至一0. 05需標(biāo)示橙黃色，一0. 05至+0. 05 需標(biāo)示淺黃色，+0. 05至+0. l需標(biāo)示黃色，+0. 1至+0. 15需標(biāo)示黃綠色。
步驟S164，根據(jù)整體工件點(diǎn)云上各點(diǎn)到其所對應(yīng)的三角形的距離所在的差異度范圍，利 用步驟S163中設(shè)定的對應(yīng)顏色標(biāo)示相應(yīng)的三角形，并結(jié)束流程。例如，某點(diǎn)云到三維設(shè)計(jì)圖 中相應(yīng)的三角形的距離為O. 025，則將該相應(yīng)的三角形標(biāo)示為淺黃色。
如圖8所示，是圖2中步驟S17的細(xì)化流程圖。首先，步驟S171，點(diǎn)選三維設(shè)計(jì)圖上的任 意一點(diǎn)。
步驟S172，獲取該點(diǎn)的偏差值及顏色信息。其中，所述的偏差值即該點(diǎn)到其所對應(yīng)的曲 面三角形的距離。所述的顏色信息，即為該點(diǎn)所對應(yīng)的曲面三角形的顏色。 步驟S173，創(chuàng)建指引線標(biāo)示出該點(diǎn)的偏差值及顏色信息，并結(jié)束流程。 以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照以上較佳實(shí)施例對本發(fā)明 進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或等同替換都不應(yīng)脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
權(quán)利要求1一種三維色階比對系統(tǒng)，該三維色階比對系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)及與計(jì)算機(jī)相連的數(shù)據(jù)庫和鐳射掃描機(jī)臺，其特征在于，所述的鐳射掃描機(jī)臺用于對工件進(jìn)行點(diǎn)云掃描，所述的數(shù)據(jù)庫中儲存有該工件的三維設(shè)計(jì)圖，其中，所述的計(jì)算機(jī)包括掃描模塊，用于使鐳射掃描機(jī)臺掃描工件的各個(gè)面，并獲取工件各個(gè)面的點(diǎn)云；處理模塊，用于對所掃描的工件各個(gè)面的點(diǎn)云進(jìn)行處理，得到一個(gè)整體工件點(diǎn)云；導(dǎo)入模塊，用于從數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)入與所掃描的工件相應(yīng)的三維設(shè)計(jì)圖；調(diào)整模塊，用于將所導(dǎo)入的三維設(shè)計(jì)圖中所有曲面的法線方向調(diào)整成一致；對齊模塊，用于將所得到的整體工件點(diǎn)云與經(jīng)調(diào)整后的三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行對齊；及比對模塊，用于將所述的整體工件點(diǎn)云與三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行比對，并用不同顏色在三維設(shè)計(jì)圖上標(biāo)示三維設(shè)計(jì)圖與所述的整體工件點(diǎn)云之間的差異度。
2.如權(quán)利要求l所述的三維色階比對系統(tǒng)，其特征在于，所述的計(jì)算 機(jī)還包括標(biāo)示模塊，用于在三維設(shè)計(jì)圖上創(chuàng)建指引線來標(biāo)示三維設(shè)計(jì)圖上相應(yīng)位置的差異 度。
3. 一種三維色階比對方法，可對鐳射掃描機(jī)臺所掃描的工件點(diǎn)云與 數(shù)據(jù)庫中所儲存的該工件的三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行色階比對，其特征在于，該方法包括如下步驟 掃描步驟使鐳射掃描機(jī)臺掃描工件的各個(gè)面，并獲取工件各個(gè)面的點(diǎn)云； 處理步驟對所掃描的工件各個(gè)面的點(diǎn)云進(jìn)行處理，得到一個(gè)整體工件點(diǎn)云； 導(dǎo)入步驟從數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)入與所掃描的工件相應(yīng)的三維設(shè)計(jì)圖； 調(diào)整步驟將所導(dǎo)入的三維設(shè)計(jì)圖中所有曲面的法線方向調(diào)整成一致； 對齊步驟將所得到的整體工件點(diǎn)云與經(jīng)調(diào)整后的三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行對齊；及 比對步驟將所述的整體工件點(diǎn)云與三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行比對，并用不同顏色在三維設(shè)計(jì) 圖上標(biāo)示三維設(shè)計(jì)圖與所述的整體工件點(diǎn)云之間的差異度。
4.如權(quán)利要求3所述的三維色階比對方法，其特征在于，在比對步驟 之后還包括步驟在三維設(shè)計(jì)圖上創(chuàng)建指引線來標(biāo)示三維設(shè)計(jì)圖上相應(yīng)位置的差異度。
5 如權(quán)利要求3所述的三維色階比對方法，其特征在于，所述的處理步驟包括將工件各個(gè)面的點(diǎn)云組合在一起，形成一個(gè)整體工件點(diǎn)云；去除整體工件點(diǎn)云中每個(gè)面多塊點(diǎn)云重合部分的重合點(diǎn)；去除整體工件點(diǎn)云中與所掃描的工件無關(guān)的雜點(diǎn)；對整體工件點(diǎn)云進(jìn)行過濾，得到一個(gè)點(diǎn)距均勻的整體工件點(diǎn)云；及將整體工件點(diǎn)云中每個(gè)面的多塊點(diǎn)云合并成一塊點(diǎn)云。
6 如權(quán)利要求3所述的三維色階比對方法，其特征在于，所述的調(diào)整 步驟包括法線方向自動調(diào)整步驟和法線方向取點(diǎn)調(diào)整步驟。
7 如權(quán)利要求6所述的三維色階比對方法，其特征在于，所述的法線 方向自動調(diào)整的步驟包括從三維設(shè)計(jì)圖中選定一個(gè)曲面作為基準(zhǔn)面，并設(shè)定最大公差；獲取三維設(shè)計(jì)圖上所有曲面以及所選定的基準(zhǔn)面的邊界線；根據(jù)三維設(shè)計(jì)圖中所有曲面的邊界線、基準(zhǔn)面的邊界線及所設(shè)定的最大公差得到三維 設(shè)計(jì)圖中所有曲面與基準(zhǔn)面的相交面；從得到的相交面中選取法線方向與基準(zhǔn)面的法線方向相同的相交面；及獲取選取的相交面的邊界線上的邊界點(diǎn)，并將該所選取的邊界點(diǎn)的方向取反，以對所 選取的相交面的法線方向進(jìn)行調(diào)整。
8 如權(quán)利要求6所述的三維色階比對方法，其特征在于，所述的法線 方向取點(diǎn)調(diào)整的步驟包括選取法線方向需調(diào)整的曲面所在的曲面群；利用三角形對所選取的曲面群進(jìn)行網(wǎng)格化；點(diǎn)選該曲面群上法線方向需調(diào)整部分的任意一點(diǎn)；獲取該點(diǎn)所在位置的最上層三角形；計(jì)算該最上層三角形的向量與顯示屏幕當(dāng)前的視角之間的夾角； 判斷該夾角是否大于90度；當(dāng)大于90度時(shí)，則獲取該最上層三角形所在的曲面；及獲取該最上層三角形所在的曲面的邊界線上的邊界點(diǎn)，并將所選取的邊界點(diǎn)的方向取 反，以對最上層三角形所在的曲面的法線方向進(jìn)行調(diào)整。
9 如權(quán)利要求3所述的三維色階比對方法，其特征在于，所述的對齊 步驟包括移動整體工件點(diǎn)云，使整體工件點(diǎn)云和三維設(shè)計(jì)圖的中心點(diǎn)重合；從整體工件點(diǎn)云中選取部分點(diǎn)，利用迭代法根據(jù)所選取的部分點(diǎn)粗迭代計(jì)算整體工件 點(diǎn)云應(yīng)移動的粗略位置；以整體工件點(diǎn)云應(yīng)移動的粗略位置為基礎(chǔ)，利用迭代法根據(jù)整體工件點(diǎn)云中所有點(diǎn)進(jìn) 一步精迭代計(jì)算整體工件點(diǎn)云應(yīng)移動的精確位置；及將整體工件點(diǎn)云移動到所計(jì)算的精確位置。
10.如權(quán)利要求3所述的三維色階比對方法，其特征在于，所述的比 對步驟包括利用三角形對三維設(shè)計(jì)圖上所有曲面進(jìn)行網(wǎng)格化； 計(jì)算整體工件點(diǎn)云上所有點(diǎn)到其所對應(yīng)的曲面三角形的距離； 設(shè)定不同的差異度范圍以及不同差異度范圍內(nèi)需標(biāo)示的顏色；及根據(jù)整體工件點(diǎn)云上各點(diǎn)到其所對應(yīng)的三角形的距離所在的差異度范圍，利用所設(shè)定 的對應(yīng)顏色標(biāo)示相應(yīng)的三角形。
全文摘要
本發(fā)明提供一種三維色階比對方法，該方法包括如下步驟使鐳射掃描機(jī)臺掃描工件的各個(gè)面，獲取工件各個(gè)面的點(diǎn)云；對所掃描的工件各個(gè)面的點(diǎn)云進(jìn)行處理，得到一個(gè)整體的工件點(diǎn)云；從數(shù)據(jù)庫中導(dǎo)入與所掃描的工件相應(yīng)的三維設(shè)計(jì)圖；將所導(dǎo)入的三維設(shè)計(jì)圖中所有曲面的法線方向調(diào)整成一致；將所得到的工件點(diǎn)云與經(jīng)調(diào)整后的三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行對齊；及將整體工件點(diǎn)云與三維設(shè)計(jì)圖進(jìn)行比對，并用不同顏色在三維設(shè)計(jì)圖上標(biāo)示三維設(shè)計(jì)圖與整體工件點(diǎn)云之間的差異度。本發(fā)明還提供一種三維色階比對系統(tǒng)。利用本發(fā)明可標(biāo)示出工件實(shí)際點(diǎn)云與原始三維設(shè)計(jì)圖之間的差異度，以便進(jìn)一步對該工件進(jìn)行精密制造。
文檔編號G06T7/00GK101464999SQ200710203240
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者吳新元, 孫小超, 張旨光, 敏 王, 胡金波, 謝少勤, 華 黃 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