测量元素点的图形化处理系统及方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103363895 A (43)申请公布日 2013.10.23 CN 103363895 A *CN103363895A* (21)申请号 201210101927.5 (22)申请日 2012.04.09 G01B 11/00(2006.01) (71)申请人 鸿富锦精密工业 （深圳） 有限公司 地址 518109 广东省深圳市宝安区龙华镇油 松第十工业区东环二路 2 号 申请人 鸿海精密工业股份有限公司 (72)发明人 张旨光 吴新元 张正志 (54) 发明名称 测量元素点的图形化处理系统及方法 (57) 摘要 一种测量元素点的图形化处理系统及方法， 包括 ： 。

2、获取从待测工件上采集的测量元素点的坐 标信息 ； 利用所述测量元素点的坐标信息进行元 素拟合， 得到拟合偏差值最小的拟合元素以及该 拟合元素的参数 ； 计算该拟合元素上各测量元素 点的新向量 ； 绘制拟合元素及该拟合元素上的测 量元素点， 并显示所绘制的拟合元素的参数调整 窗口 ； 当参数调整窗口中的测量元素点的个数有 更新时， 重新分布所述的拟合元素中所包含的测 量元素点， 并记录为新测量元素点 ； 计算拟合元 素上新测量元素点下行后的坐标 ； 在所绘制的拟 合元素中绘制下行后的新测量元素点。利用本发 明能够更加方便以及图形化地处理测量元素点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说。

3、明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103363895 A CN 103363895 A *CN103363895A* 1/2 页 2 1. 一种测量元素点的图形化处理方法， 其特征在于， 该方法包括 ： 获取步骤 ： 获取并记录从待测工件上采集的测量元素点的坐标信息 ； 拟合步骤 ： 利用所记录的测量元素点的坐标信息进行元素拟合， 得到拟合偏差值最小 的拟合元素以及该拟合元素的参数 ； 第一计算步骤 ： 根据所述测量元素点的坐标信息及该拟合元素的参数， 计算该拟合元 素上各测量。

4、元素点的新向量 ； 第一绘制步骤 ： 根据该拟合元素的参数、 测量元素点的坐标及新向量， 绘制所述拟合元 素及该拟合元素上的测量元素点， 并显示所绘制的拟合元素的参数调整窗口 ； 分布步骤 ： 当参数调整窗口中的测量元素点的个数有更新时， 重新分布所述拟合元素 所包含的测量元素点， 并记为新测量元素点 ； 第二计算步骤 ： 根据预设的下行深度计算所述新测量元素点下行后的坐标 ； 第二绘制步骤 ： 删除掉该拟合元素上的测量元素点， 并利用所计算的新测量元素点下 行后的坐标， 在上述绘制出的拟合元素中绘制该下行后的新测量元素点。 2. 如权利要求 1 所述的测量元素点的图形化处理方法， 其特征在于。

5、， 该方法还包括 ： 处理步骤 ： 设定下行后新测量元素点的测量顺序， 并根据所设定的测量顺序输出预设 格式的机器程序。 3. 如权利要求 1 所述的测量元素点的图形化处理方法， 其特征在于， 所述的参数调整 窗口包括拟合元素类型、 该拟合元素中所包含的测量元素点的个数以及预设的下行深度， 该预设的下行深度为对待测工件进行测量的测针的直径。 4. 如权利要求 3 所述的测量元素点的图形化处理方法， 其特征在于， 所述的分布步骤 以向量与 X 坐标轴正方向同向的点作为新起始测量元素点， 及利用更新后的个数 N 对拟合 元素进行 N 等分， 以得到 N-1 个新测量元素点。 5. 如权利要求 1 。

6、所述的测量元素点的图形化处理方法， 其特征在于， 所述的拟合步骤 是将所记录的测量元素点的坐标信息输入至测量工具进行元素拟合， 该测量工具以六种特 征元素类型对输入的点的坐标信息进行拟合， 并输出拟合出的拟合元素的参数以及该拟合 元素与所输入的点的拟合偏差值， 所述六种特征元素类型包括点、 线、 面、 圆、 圆柱、 球以及 圆锥体。 6. 一种测量元素点的图形化处理系统， 其特征在于， 该系统包括 ： 获取模块， 用于获取从待测工件上采集的测量元素点的坐标信息并记录 ； 拟合模块， 用于利用所记录的测量元素点的坐标信息进行元素拟合， 得到拟合偏差值 最小的拟合元素以及该拟合元素的参数 ； 第一。

7、计算模块， 用于根据所述测量元素点的坐标信息及该拟合元素的参数， 计算该拟 合元素上各测量元素点的新向量 ； 第一绘制模块， 用于根据该拟合元素的参数、 测量元素点的坐标及新向量， 绘制所述拟 合元素及该拟合元素上的测量元素点， 并显示所绘制的拟合元素的参数调整窗口 ； 分布模块， 用于当参数调整窗口中的测量元素点的个数有更新时， 重新分布所述的拟 合元素中所包含的测量元素点， 并记录为新测量元素点 ； 第二计算模块， 用于根据预设的下行深度计算所述新测量元素点下行后的坐标 ； 第二绘制模块， 用于删除掉该拟合元素上的测量元素点， 并利用所计算的新测量元素 权 利 要 求 书 CN 10336。

8、3895 A 2 2/2 页 3 点下行后的坐标， 在上述绘制出的拟合元素中绘制该下行后的新测量元素点。 7. 如权利要求 6 所述的测量元素点的图形化处理系统， 其特征在于， 该系统还包括 ： 处理模块， 用于设定下行后新测量元素点的测量顺序， 并根据所设定的测量顺序输出 预设格式的机器程序。 8. 如权利要求 6 所述的测量元素点的图形化处理系统， 其特征在于， 所述的参数调整 窗口包括拟合元素类型、 该拟合元素中所包含的测量元素点的个数以及预设的下行深度， 该预设的下行深度为对待测工件进行测量的测针的直径。 9. 如权利要求 8 所述的测量元素点的图形化处理系统， 其特征在于， 所述的分。

9、布模块 以向量与 X 坐标轴正方向同向的点作为新起始测量元素点， 及利用更新后的个数 N 对拟合 元素进行 N 等分， 以得到 N-1 个新测量元素点。 10. 如权利要求 6 所述的测量元素点的图形化处理系统， 其特征在于， 所述的拟合模块 通过将所记录的测量元素点的坐标信息输入至测量工具进行元素拟合， 该测量工具以六种 特征元素类型对输入的点的坐标信息进行拟合， 并输出拟合出的拟合元素的参数以及该拟 合元素与所输入的点的拟合偏差值， 所述六种特征元素类型包括点、 线、 面、 圆、 圆柱、 球以 及圆锥体。 权 利 要 求 书 CN 103363895 A 3 1/5 页 4 测量元素点的图。

10、形化处理系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及一种影像测量系统及方法， 尤其涉及一种测量元素点的图形化处理系 统及方法。 背景技术 0002 在传统的三次元测量过程中， 通常采用人工采集测量元素点的方式。这种方式通 常会因采集到的测量元素点的信息不够准确， 而导致拟合出来的测量元素的精确度不高。 此外， 这种方式需要人工逐个采集测量元素上的测量元素点， 因而效率也会大大降低。 当用 户采集到工件上的测量元素点后， 也无法动态修改测量元素点的参数。 发明内容 0003 鉴于以上内容， 有必要提供一种测量元素点的图形化处理系统及方法， 对测量元 素点进行重新拟合并重新计算向量， 且对测量元素上。

11、的测量元素点进行图形化地动态修改 及处理。 0004 一种测量元素点的图形化处理系统， 运行于计算机中， 该系统包括 ： 获取模块， 用 于获取从待测工件上采集的测量元素点的坐标信息并记录 ； 拟合模块， 用于利用所记录的 测量元素点的坐标信息进行元素拟合， 得到拟合偏差值最小的拟合元素以及该拟合元素的 参数 ； 第一计算模块， 用于根据所述测量元素点的坐标信息及该拟合元素的参数， 计算该拟 合元素上各测量元素点的新向量 ； 第一绘制模块， 用于根据该拟合元素的参数、 测量元素点 的坐标及新向量， 绘制所述拟合元素及该拟合元素上的测量元素点， 并显示所绘制的拟合 元素的参数调整窗口 ； 分布模。

12、块， 用于当参数调整窗口中的测量元素点的个数有更新时， 重 新分布所述的拟合元素中所包含的测量元素点， 并记录为新测量元素点 ； 第二计算模块， 用 于根据预设的下行深度计算所述新测量元素点下行后的坐标 ； 第二绘制模块， 用于删除掉 该拟合元素上的测量元素点， 并利用所计算的新测量元素点下行后的坐标， 在上述绘制出 的拟合元素中绘制该下行后的新测量元素点。 0005 一种测量元素点的图形化处理方法， 应用于计算机中， 该方法包括 ： 获取步骤 ： 获 取并记录从待测工件上采集的测量元素点的坐标信息 ； 拟合步骤 ： 利用所记录的测量元素 点的坐标信息进行元素拟合， 得到拟合偏差值最小的拟合元。

13、素以及该拟合元素的参数 ； 第 一计算步骤 ： 根据所述测量元素点的坐标信息及该拟合元素的参数， 计算该拟合元素上各 测量元素点的新向量 ； 第一绘制步骤 ： 根据该拟合元素的参数、 测量元素点的坐标及所述 新向量绘制所述拟合元素及该拟合元素上的测量元素点， 并显示所绘制的拟合元素的参 数调整窗口 ； 分布步骤 ： 当参数调整窗口中的测量元素点的个数有更新时， 重新分布所述 拟合元素所包含的测量元素点， 并记为新测量元素点 ； 第二计算步骤 ： 根据预设的下行深 度计算所述新测量元素点下行后的坐标 ； 第二绘制步骤 ： 删除掉该拟合元素上的测量元素 点， 并利用所计算的新测量元素点下行后的坐标。

14、， 在上述绘制出的拟合元素中绘制该下行 后的新测量元素点。 说 明 书 CN 103363895 A 4 2/5 页 5 0006 相较于现有技术， 本发明所述的测量元素点的图形化处理系统及方法， 对测量元 素点进行重新拟合得到最适合拟合的测量元素， 并重新计算所述测量元素点的向量， 提高 所拟合的测量元素的精度， 且可对测量元素上的测量元素点进行图形化地动态修改及处 理， 并输出该修改后测量元素的机器程序， 避免了人工逐个采集测量元素上的测量元素点， 大大提高了在测量元素上提取测量元素点的效率。 附图说明 0007 图 1 是本发明测量元素点的图形化处理系统较佳实施例的运行环境示意图。 00。

15、08 图 2 是图 1 中测量元素点的图形化处理系统较佳实施例的功能模块图。 0009 图 3 是本发明测量元素点的图形化处理方法较佳实施例的流程图。 0010 图 4A 和图 4B 是本发明对测量元素点修改后重新分布的新测量元素点的示意图。 0011 图 5 是本发明参数调整窗口的显示示意图。 0012 主要元件符号说明 0013 计算机 1 图形化处理系统 10 显示单元 11 测量工具 12 存储装置 13 处理器 14 获取模块 100 拟合模块 101 第一计算模块 102 第一绘制模块 103 分布模块 104 第二计算模块 105 第二绘制模块 106 处理模块 107 0014。

16、 如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。 说 明 书 CN 103363895 A 5 3/5 页 6 具体实施方式 0015 如图 1 所示， 是本发明测量元素点的图形化处理系统较佳实施例的架构示意图。 所述的测量元素点的图形化处理系统 10( 以下简称图形化处理系统 10) 运行于计算机 1 上。所述的计算机 1 还包括显示单元 11、 测量工具 12、 存储装置 13 以及处理器 14。所述的 显示单元 11 用于显示计算机 1 的可视化数据， 例如， 计算机 1 中的图片等。 0016 所述的测量工具 12 用于将离散的点拟合成线、 面、 圆、 圆柱或球等特征元素。在本 较佳。

17、实施例中， 所述的测量工具 12 以六种特征元素类型对输入的离散的点进行拟合， 并输 出能够拟合出的拟合元素的参数以及该拟合元素与所输入的离散的点的拟合偏差值。 所述 六种元素类型包括点、 线、 面、 圆、 圆柱、 球以及圆锥体。在本较佳实施例中， 该测量工具 12 可以利用如牛顿迭代法进行特征元素的拟合。应说明的是， 各类特征元素都有固定的名称 与图形类型， 例如， 点的名称为 “PT1” 以及图形类型为 “.” ， 圆的名称为 “CIR1” 以及图形类 型为 “” 等， 名称后面的数字可以根据各特征元素的数量相应增加。 0017 其中， 测量工具 12 所输出的拟合元素的参数根据元素类型的。

18、不同而不同， 例如， 当拟合元素为点时， 所述参数包括该点的坐标 ； 当拟合元素为线时， 所述参数包括线的起始 点、 结束点及线的法向量 ； 当拟合元素为面时， 所述参数包括面的中心点和面的法向量 ； 当 拟合元素为圆时， 所述参数包括圆心、 圆的半径和圆的法向量 ； 当拟合元素为圆柱时， 所述 参数包括圆柱的中心点、 半径、 高度及圆柱的法向量 ； 当拟合元素为球时， 所述参数包括球 心和球的半径 ； 当拟合元素为圆锥时， 所述参数包括圆锥的顶点、 高、 圆锥的底面半径及圆 锥的法向量等。 0018 所述的存储装置13用于存储计算机1的各类数据， 例如所采集的待测工件的测量 元素点的数据等。。

19、 0019 如图 2 所示， 是本发明测量元素点的图形化处理系统较佳实施例的功能模块图。 所述的图形化处理系统10包括获取模块100、 拟合模块101、 第一计算模块102、 第一绘制模 块 103、 分布模块 104、 第二计算模块 105、 第二绘制模块 106 以及处理模块 107。以上各模 块均以软件程序或指令的形式安装在计算机 1 的存储装置 13 中或固化于该计算机 1 的操 作系统中， 并由该计算机 1 的处理器 14 所执行。本发明所称的模块是完成一特定功能的程 序段， 比程序更适合于描述软件在计算机 1 中的执行过程。以下结合图 3 至图 5 对测量元 素点的图形化处理系统 。

20、10 中的各功能模块进行详细说明。 0020 如图 3 所示， 是本发明测量元素点的图形化处理方法较佳实施例的流程图。步骤 S10， 所述的获取模块 100 从存储装置 13 获取从待测工件上采集的测量元素点的坐标信息 并记录。 该坐标信息包括各测量元素点的理论坐标值、 向量以及实际坐标值。 在本较佳实施 例中， 后续利用所采集的测量元素点的坐标信息进行计算时， 均利用实际坐标值进行计算。 0021 步骤 S11， 所述的拟合模块 101 将所记录的测量元素点的坐标信息输入至测量工 具 12 进行元素拟合， 得到能够拟合出的拟合偏差值最小的拟合元素以及该拟合元素的参 数。具体而言， 所述的测量。

21、工具 12 会根据记录的测量元素点的坐标信息拟合出多个拟合元 素， 拟合模块101记录测量工具12所拟合出的该多个拟合元素的参数以及各拟合元素的拟 合偏差值， 并将该多个拟合元素按拟合偏差值从小到大排列显示， 以得到所述拟合偏差值 最小的拟合元素。所述的拟合模块 101 还会通过上述多个拟合元素的图形类型与名称进行 显示。例如， 利用如图 4A 中所述的四个测量元素点 (A1、 A2、 A3、 A4) 进行元素拟合， 能够拟 说 明 书 CN 103363895 A 6 4/5 页 7 合出点、 线、 面、 圆四种特征元素， 该四种拟合元素的拟合偏差值从小到大为 ： 圆、 面、 线、 点， 即。

22、拟合偏差值最小的拟合元素为圆。在本较佳实施例中， 所述的拟合偏差值最小的拟合元 素即为后续步骤中需要进行图形化处理的拟合元素。 0022 步骤 S12， 所述的第一计算模块 102 对拟合偏差值最小的拟合元素上的测量元素 点重新进行向量计算。具体地， 所述第一计算模块 102 根据所采集的测量元素点的坐标信 息及该拟合元素的参数计算各测量元素点的新向量 ( 以下统称 “新向量” )。例如， 当拟合偏 差值最小的拟合元素为圆时， 假设所述测量元素点的向量为 (I， J， K)， 圆心坐标为 (x0， y0， z0)， 测量元素点的坐标为 (x1， y1， z1)， 该第一计算模块 102 通过公。

23、式 I (x0-x1)R ； J (y0-y1)R ； K (z0-z1)R 来计算测量元素点的新向量。 0023 步骤 S13， 所述的第一绘制模块 103 根据该拟合元素的参数以及所采集的测量元 素点的坐标及新向量， 绘制拟合元素及该拟合元素上的测量元素点， 并显示所绘制的拟合 元素的参数调整窗口。所述的参数调整窗口包括拟合元素类型、 该拟合元素中所包含的测 量元素点的个数以及预设的下行深度。如图 5 所示， 表示该绘制的拟合元素的类型为圆， 所 包括的测量元素点的个数为4个， 预设的下行深度默认为1。 该预设的下行深度是对待测工 件进行测量的测针的直径。应说明的是， 用户可以修改上述测量。

24、元素所包含的测量元素点 的个数， 以实现动态取点的功能。 0024 步骤 S14， 当所述参数调整窗口中的测量元素点的个数有更新时， 所述的分布模块 104 重新分布所述拟合元素所包含的测量元素点， 并记为新测量元素点。在本较佳实施例 中， 所述的分布模块104以向量与X坐标轴正方向同向的点作为新起始测量元素点， 然后利 用更新后的个数 N 对拟合元素进行 N 等分， 以得到 N-1 个新测量元素点。其中， 所述的拟合 元素上的所有点的向量均指向该拟合元素的中心， 例如圆心等。如图 4B 所示， 若所述的拟 合元素为圆以及更新后的个数 N 6 时， 以该圆的最左边的点 B1( 该点的向量与 X。

25、 坐标轴 正方形同向)为新起始测量元素点PT1， 将该新起始测量元素点PT1顺时针或逆时针绕圆心 旋转 360/N 度得到一个新测量元素点， 如每旋转 60 度得到一个新测量元素点， 旋转 5 次就 得到除新起始测量元素点之外的剩余 5 个新测量元素点 (PT2、 PT3、 PT4、 PT5、 PT6)。 0025 步骤 S15， 所述的第二计算模块 105 根据预设的下行深度以及所述拟合元素中所 包含的新测量元素点， 计算所述新测量元素点下行后的坐标。所述的下行后的坐标是指将 所述的新测量元素点的坐标减少预设的下行深度。 该步骤计算下行后的坐标是为了满足在 实际测量过程中需要考虑测针的直径才。

26、能进行准确的测量。当拟合元素的法向量为 (a， b， c)， 新测量元素点的坐标为 (x2， y2， z2)， 测针直径为 D， 所述的第二计算模块 105 通过计算 (x2-aD， y2-bD， z2-cD) 计算得到新测量元素点下行后的坐标。 0026 步骤S16， 所述的第二绘制模块106删除掉该拟合元素上的测量元素点(即原有的 测量元素点 )， 并利用所计算的下行后的新测量元素点的坐标， 在上述绘制出的拟合元素中 绘制该下行后的新测量元素点。 0027 步骤 S17， 所述的处理模块 107 设定下行后新测量元素点的测量顺序， 并根据所设 定的测量顺序输出预设格式的机器程序。后续利用测。

27、针对待测工件进行测量时， 利用该机 器程序进行取点测量。例如， 结合图 4B 中的六个测量元素点时， 包括 PT1， PT2， PT3， PT4， PT5， PT6， 可以设定测量顺序为顺时针取点测量， 例如PT1PT2PT3PT4PT5PT6， 也可以根据用户的实际需求进行测量顺序的设定。所述的处理模块 107 所输出的预设格式 说 明 书 CN 103363895 A 7 5/5 页 8 的机器程序如下所示 ： 0028 C0001 PtMeas(IJK(-0.00000， -0.0000， 1.00000)， X(0,00000)， Y(0.00000)， Z(0.0000) 0029 。

28、C0002 GoTo(X(4.07433837)， Y(2.51326082)， Z(0.908476770) 0030 C0003 GoTo(X(4.449771432)， Y(2.76850634)， Z(0.908476770) 0031 C0004 GoTo(X(4.19719867)， Y(2.23973502)， Z(0.908476770) 0032 C0005 GoTo(X(4.88152855)， Y(-2.97137282)， Z(0.908476770) 0033 C0006 GoTo(X(8.90914029)， Y(3.69028674)， Z(0.908476770。

29、) 0034 C0007 GoTo(X(10.60660172)， Y(-4039339828)， Z(0.908476770)。 0035 最后应说明的是， 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照 较佳实施例对本发明进行了详细说明， 本领域的普通技术人员应当理解， 可以对本发明的 技术方案进行修改或等同替换， 而不脱离本发明技术方案的精神和范围。 说 明 书 CN 103363895 A 8 1/4 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103363895 A 9 2/4 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103363895 A 10 3/4 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103363895 A 11 4/4 页 12 图 4A图 4B 图 5 说 明 书 附 图 CN 103363895 A 12 。