三维量测模拟系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种量测系统及方法，尤其涉及一种H维量测模拟系统及方法。
【背景技术】
[0002] H维量测机在执行自动量测时，需要编写其量测路径及程序W对待测产品进行量 巧1|。传统方法一般通过计算机辅助设计（computer Aided Design, CAD)编程，在CAD图档 上用鼠标取点，上述操作方式与CAD图档仅是理论档案，其与实际产品还是有差异的。另 夕F，在CAD上用鼠标取点可能取到背面的点而产生计算错误。因此，利用该传统方法得到的 初始取点坐标对待测产品进行量测容易导致量测结果不够准确，也无法有效地避免在实际 测量过程中由于数据的不准确性而存在的安全隐患，例如测针碰撞到产品而引起的安全隐 虫 ^以、〇
【发明内容】
[0003] 鉴于W上内容，有必要提出一种H维量测模拟系统及方法，其利用虚拟操纵按钮 与测针模型对待测产品的点云进行精确快速地模拟取点，并控制测针模型进行模拟运动且 自动输出碰撞点程序，避免安全隐患。
[0004] 所述H维量测模拟系统运行于计算机中。该系统包括：构建模块，用于构建一个测 针模型与操控该测针模型的虚拟操纵按钮；获取模块，用于从计算机的存储装置中获取一 个待测产品的H维点云；网格化模块，用于根据预设的网格化方法对所述H维点云进行H 角网格化处理，得到网格化后的点云；导入模块，用于导入所构建的测针模型、虚拟操纵按 钮W及网格化后的点云并显示于计算机的显示装置上；控制模块，用于接收点击虚拟操纵 按钮所触发的移动指令，并控制测针模型在显示装置上进行相应方向的移动，使得测针模 型的测头移动到网格化后的点云上；计算模块，用于计算当测针模型的测头移动到网格化 点云上时，计算测头在网格化点云上的初始取点坐标；所述的控制模块，还用于根据所接收 的移动指令控制测针模型重新移动到显示装置上任意一点，并在该点的坐标与所述初始取 点坐标之间构建一条量测路径，控制测针模型在该量测路径进行模拟运动。
[0005] 所述H维量测模拟方法应用于计算机上。该方法包括：构建步骤；构建一个测针 模型与操控该测针模型的虚拟操纵按钮；获取步骤：从计算机的存储装置中获取一个待测 产品的H维点云；网格化步骤；根据预设的网格化方法对所述H维点云进行H角网格化处 理，得到网格化后的点云；导入步骤；导入所构建的测针模型、虚拟操纵按钮W及网格化后 的点云并显示于计算机的显示装置上；控制步骤一；接收点击虚拟操纵按钮所触发的移动 指令，并控制测针模型在显示装置上进行相应方向的移动，使得测针模型的测头移动到网 格化后的点云上；计算步骤；计算当测针模型的测头移动到网格化点云上时，计算测头在 网格化点云上的初始取点坐标；控制步骤二：根据所接收的移动指令控制测针模型重新移 动到显示装置上任意一点，并在该点的坐标与所述初始取点坐标之间构建一条量测路径， 控制测针模型在该量测路径进行模拟运动。
[0006] 本发明所提供的H维量测模拟系统及方法，通过将待测产品的点云进行网格化处 理，使用户在利用虚拟操纵按钮控制测针模型在网格化后的点云上更加方便直观地取点， 通过高精度的计算方法计算实际初始取点坐标，避免计算到产品背面的点。并通过控制测 针模型进行运动模拟，自动输出测针模型的测头与点云有碰撞点的程序，自动判断出在实 际量测时可能存在碰点的安全隐患，使得实际H维量测时更加准确及安全。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明H维量测模拟系统较佳实施例的系统架构图。
[0008] 图2是本发明H维量测模拟方法较佳实施例的流程图。
[0009] 图3是本发明虚拟操纵按钮控与测针模型的示意图。
[0010] 主要元件符号说明
[0011]
【主权项】
1. 一种三维量测模拟系统，运行于计算机中，其特征在于，该系统包括： 构建模块，用于构建一个测针模型与操控该测针模型的虚拟操纵按钮； 获取模块，用于从计算机的存储装置中获取一个待测产品的三维点云； 网格化模块，用于根据预设的网格化方法对所述三维点云进行三角网格化处理，得到 网格化点云； 导入模块，用于导入所构建的测针模型、虚拟操纵按钮以及网格化点云并显示于计算 机的显示装置上； 控制模块，用于接收点击虚拟操纵按钮所触发的移动指令，并控制测针模型在显示装 置上进行相应方向的移动，使得测针模型的测头移动到网格化点云上； 计算模块，用于计算当测针模型的测头移动到网格化点云上时，计算测头在网格化点 云上的初始取点坐标；及 所述的控制模块，还用于根据所接收的移动指令控制测针模型重新移动到显示装置上 任意一点，并在该点的坐标与所述初始取点坐标之间构建一条量测路径，控制测针模型在 该量测路径进行模拟运动。
2. 如权利要求1所述的三维量测模拟系统，其特征在于，所述构建的虚拟操纵按钮包 括多个方向的速度控制图标与移动示意图标，所述多个方向的速度控制图标用于控制测针 模型根据相应方向与速度进行移动，该速度控制图标包括快速控制图标与慢速控制图标， 所述的移动示意图标在未利用所述的速度控制图标控制测针模型进行移动时，以初始颜色 显示，在利用所述速度控制图标控制测针模型进行移动时，以其它预设的颜色显示。
3. 如权利要求1所述的三维量测模拟系统，其特征在于，该系统还包括： 输出模块，用于当所述测针模型在量测路径上的模拟运动与网格化点云有交点时，停 止测针模型的模拟运动，并输出预设格式的碰撞点程序，该碰撞点程序包括上述量测路径 的起点坐标与终点坐标、以及在该交点之前测针模型的测头所经过的量测路径上的点的坐 标与法向量。
4. 如权利要求1所述的三维量测模拟系统，其特征在于，所述测针模型的测头在依所 述构建的量测路径上进行模拟运动时，所述控制模块根据预设的接近阀值与返回阀值，得 到量测路径上各点对应的接近点与返回点，并控制测针模型在量测路径上的点进行接近点 模拟与返回点模拟，使得测针模型在量测路径以及量测路径上的点对应的接近点与返回点 形成的三条路径上进行模拟运动。
5. 如权利要求1所述的三维量测模拟系统，其特征在于，所述计算初始取点坐标的方 法包括步骤： 以该测针模型的测头相对于计算机的显示装置上的法线作为射线； 采用空间包围盒算法在该射线周围找出与射线临近的所有三角形，所述的空间包围盒 算法将射线临近的网格化点云切分成多个小包围盒，在任意一个小包围盒通过标号方法找 到与所述射线临近的所有三角形；及 得到上述三角形中与所述射线的相交的所有交点，并根据法线方向最顶点仅有一个交 点的原则得到测头在网格化点云上的初始取点坐标。
6. -种三维量测模拟方法，应用于计算机中，其特征在于，该方法包括步骤： 构建步骤：构建一个测针模型与操控该测针模型的虚拟操纵按钮； 获取步骤：从计算机的存储装置中获取一个待测产品的三维点云； 网格化步骤：根据预设的网格化方法对所述三维点云进行三角网格化处理，得到网格 化点云； 导入步骤：导入所构建的测针模型、虚拟操纵按钮以及网格化点云并显示于计算机的 显示装置上； 控制步骤一：接收点击虚拟操纵按钮所触发的移动指令，并控制测针模型在显示装置 上进行相应方向的移动，使得测针模型的测头移动到网格化点云上； 计算步骤：计算当测针模型的测头移动到网格化点云上时，计算测头在网格化点云上 的初始取点坐标；及 控制步骤二：根据所接收的移动指令控制测针模型重新移动到显示装置上任意一点， 并在该点的坐标与所述初始取点坐标之间构建一条量测路径，控制测针模型在该量测路径 进行模拟运动。
7. 如权利要求6所述的三维量测模拟方法，其特征在于，所述构建的虚拟操纵按钮包 括多个方向的速度控制图标与移动示意图标，所述多个方向的速度控制图标用于控制测针 模型根据相应方向与速度进行移动，该速度控制图标包括快速控制图标与慢速控制图标， 所述的移动示意图标在未利用所述的速度控制图标控制测针模型进行移动时，以初始颜色 显示，在利用所述速度控制图标控制测针模型进行移动时，以其它预设颜色显示。
8. 如权利要求6所述的三维量测模拟方法，其特征在于，该方法还包括步骤： 输出步骤：当所述测针模型在量测路径上的模拟运动与网格化点云有交点时，停止测 针模型的模拟运动，并输出预设格式的碰撞点程序，该碰撞点程序包括上述量测路径的起 点坐标与终点坐标、以及在该交点之前测针模型的测头所经过的量测路径上的点的坐标与 法向量。
9. 如权利要求6所述的三维量测模拟方法，其特征在于，该方法还包括步骤： 当测针模型的测头在依所述构建的量测路径上进行模拟运动时，根据预设的接近阀值 与返回阀值，得到量测路径上各点对应的接近点与返回点，并控制测针模型在量测路径上 的点进行接近点模拟与返回点模拟，使得测针模型在量测路径以及量测路径上的点对应的 接近点与返回点形成的三条路径上进行模拟运动。
10. 如权利要求6所述的三维量测模拟方法，其特征在于，所述的计算步骤通过以下方 法计算初始取点坐标： 以该测针模型的测头相对于计算机的显示装置上的法线作为射线； 采用空间包围盒算法在该射线周围找出与射线临近的所有三角形，所述的空间包围盒 算法将射线临近的网格化点云切分成多个小包围盒，在任意一个小包围盒通过标号方法找 到与所述射线临近的所有三角形； 得到上述三角形中与所述射线的相交的所有交点，并根据法线方向最顶点仅有一个交 点的原则得到测头在网格化点云上的初始取点坐标。
【专利摘要】一种三维量测模拟系统及方法，应用于计算机上，所述系统包括构建测针模型与虚拟操纵按钮的构建模块；获取待测产品的三维点云的获取模块；对三维点云进行三角网格化处理得到网格化后的点云的网格化模块；导入测针模型、虚拟操纵按钮以及网格化点云于显示装置上显示的导入模块；根据虚拟操纵按钮所触发的移动指令控制测针模型进行相应方向的移动，并移动到网格化点云上的控制模块；计算测头在网格化点云上的初始取点坐标的计算模块；所述的控制模块，还用于在测针模型重新移动到的任意一点的坐标与所述初始取点坐标构建一条量测路径，控制测针模型在该量测路径进行模拟运动。本发明可以准确快速地对待测产品的三维量测进行模拟。
【IPC分类】G01B21-20, G06F17-50
【公开号】CN104567784
【申请号】CN201310493081
【发明人】张旨光, 吴新元
【申请人】鸿富锦精密工业（深圳）有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月18日
【公告号】US20150112655