专利名称：三维坐标系补正及绘制系统与方法
技术领域：
本发明涉及一种坐标补正系统与方法，尤其是一种三维坐标系补正及绘制系统与
方法。
背景技术：
传统的精密影像量测行业中，在某一坐标系下对产品进行精密量测时，只能将待 测的产品摆放在某个固定的位置上，且摆放角度不能有偏差，才能进行精确量测。否则，若 待测产品摆放的位置稍有偏差，就会使量测的结果不精确。 因此，有必要提供一种坐标系补正方法，其可以根据任意摆放的产品进行坐标系 补正。此外，为了进一步增强坐标系补正方法的直观性与方便性，将坐标系补正与补正结果 图示化相结合成为了推进量测行业发展的当务之急。
发明内容
鉴于以上内容，提供一种三维坐标系补正及绘制系统，其能够在产品摆放在任意 位置时进行精确量测，此外还可以图形化显示补正后的三维坐标系。 鉴于以上内容，还提供一种三维坐标系补正及绘制方法，其能够在产品摆放在任 意位置时进行精确量测，此外还可以图形化显示补正后的三维坐标系。 —种三维坐标系补正及绘制系统，其运行于一台服务器中。该系统包括参数设置 模块，用于设置补正三维坐标系过程中所需要的参数；Z轴方向向量确定模块，用于根据设 置的参数计算一个补正坐标系的Z轴方向向量；坐标原点确定模块，用于根据设置的参数 计算所述补正坐标系的坐标原点；X/Y轴方向向量确定模块，用于根据设置的参数计算所 述补正坐标系的X/Y轴方向向量；及坐标系确定模块，用于根据上述计算的Z轴方向向量、 坐标原点及X/Y轴方向向量得到所述补正坐标系。 —种三维坐标系补正及绘制方法，该方法包括步骤参数设置步骤设置补正三 维坐标系过程中所需要的参数；Z轴方向向量确定步骤根据设置的参数计算一个补正坐 标系的Z轴方向向量；坐标原点确定步骤根据设置的参数计算所述补正坐标系的坐标原 点；X/Y轴方向向量确定步骤根据设置的参数计算所述三维坐标系的X/Y轴方向向量；及 坐标系确定步骤根据上述计算的Z轴方向向量、坐标原点及X/Y轴方向向量得到所述补正 坐标系。 相较于现有技术，本发明所提供的三维坐标系补正及绘制系统与方法可以在产品 摆放在任意位置及摆放成任意角度的时候进行量测，大大提高了量测操作灵活性，减少不 必要的误差更具准确性，扩大了量测范围。此外，将坐标系补正与补正结果图示化相结合进 一步增强坐标系补正方法的直观性与方便性。
图1是本发明三维坐标系补正及绘制系统较佳实施例的硬件实施架构图。
图2是本发明三维坐标系补正及绘制系统的功能模块图。
图3是本发明三维坐标系补正及绘制方法较佳实施例的流程图。
具体实施例方式
参阅图1所示，是本发明三维坐标系补正及绘制系统20较佳实施例的硬件实施架 构图。该系统20安装并运行于一台应用服务器2中。该应用服务器2可以内置或者外接 一台数据库1，并可以通过网络3与至少一台客户端计算机4(图中显示两台)相连接。所 述的数据库l用于存储在三维坐标系补正及绘制过程中输入及产生的数据。所述网络3可 以为企业内部网(Intranet)、互联网(Internet)或者其它类型的网络。所述客户端计算机 4可以提供交互式的用户界面，用于显示对三维坐标系补正及绘制的过程，以及输出图形化 的补正后的三维坐标系(以下，将补正后的三维坐标系称为"补正坐标系")。
参阅图2所示，是本发明三维坐标系补正及绘制系统20的功能模块图。该系统20 主要包括参数设置模块200、 Z轴方向向量确定模块210、坐标原点确定模块220、 X/Y轴方 向向量确定模块230、坐标系确定模块240及图形控件250。 上述所称的各个模块是完成一特定功能的计算机程序段，比程序更适合于描述软 件在计算机中的执行过程，因此在本发明中对软件程序的描述都以模块描述。
所述的参数设置模块200用于设置三维坐标系补正过程中所需要的各种参数。其 中，该参数包括，但不限于参考坐标系、补正面参数、补正原点参数及/或补正轴向参数。所 述的参考坐标系为一个三维坐标系，其可以是该三维坐标系补正及绘制系统20当前所需 补正的坐标系。以下所述的补正三维坐标系即补正该参考坐标系。所述的补正面参数包括 用于补正三维坐标系的Z轴的面元素。所述的补正原点参数包括用于补正三维坐标系的坐 标原点的点元素，其中，该点元素可以包括三个，分别用于补正三维坐标系的坐标原点的X、 Y及Z轴坐标值。所述的补正轴向参数包括用于补正三维坐标系的X/Y轴的线元素、点元 素、圆元素等。所述设置的参数可以存储在数据库1中。 所述的Z轴方向向量确定模块210用于根据设置的参数，即补正面元素，计算补正 坐标系的Z轴方向向量。 具体而言，当参数设置模块200设置了补正面参数时，该Z轴方向向量确定模块 210计算该补正面参数中的面元素的法向量，根据该法向量得到补正坐标系的Z轴方向向 量。其中，该补正坐标系的Z轴方向向量即上述补正面参数中的面元素的法向量。
另一方面，当参数设置模块200没有设置补正面参数时，该Z轴方向向量确定模块 210获取参考坐标系的Z轴方向向量，并根据该参考坐标系的Z轴方向向量得到补正坐标系 的Z轴方向向量。此时，该补正坐标系的Z轴方向向量即参考坐标系的Z轴方向向量。
所述的坐标原点确定模块220用于根据设置的参数，即补正原点参数，计算补正 坐标系的坐标原点。 具体而言，当参数设置模块200设置了补正原点参数时，坐标原点确定模块220根
据设置的补正原点参数计算补正坐标系的坐标原点，具体计算过程如下 首先，坐标原点确定模块220判断参数设置模块200是否设置了用于补正三维坐
标系的坐标原点的X轴坐标值的点元素，若设置了这样的点元素，则获取该点元素的X轴坐
标值，否则，若没有设置这样的点元素，则获取参考坐标系的坐标原点的X轴坐标值；然后，坐标原点确定模块220判断参数设置模块200是否设置了用于补正三维坐标系的坐标原点 的Y轴坐标值的点元素，若判断结果为是，则获取该点元素的Y轴坐标值，否则，若判断结果 为否，则获取参考坐标系的坐标原点的Y轴坐标值；其次，坐标原点确定模块220判断参数 设置模块200是否设置了用于补正三维坐标系的坐标原点的Z轴坐标值的点元素，若判断 结果为是，则获取该点元素的Z轴坐标值，否则，若判断结果为否，则获取参考坐标系的坐 标原点的Z轴坐标值；最后，坐标原点确定模块220根据上述获取的X、 Y及Z轴坐标值，得 到补正坐标系的坐标原点。 另一方面，当参数设置模块200没有设置补正原点参数时，坐标原点确定模块220 获取参考坐标系的坐标原点，根据该参数坐标系的坐标原点计算补正坐标系的坐标原点。 此时，该参数坐标系的坐标原点即为补正坐标系的坐标原点。 所述的X/Y轴方向向量确定模块230用于根据设置的参数，即补正轴向参数，计算 补正坐标系的X轴或者Y轴方向向量。 具体而言，当参数设置模块200设置了补正轴向参数时，该X/Y轴方向向量确定模 块230判断该补正轴向参数中设置的是否为线元素，若是线元素，则计算该线元素的轴向 量，并根据该线元素的轴向量得到补正坐标系的X/Y轴方向向量。此时，所述线元素的轴向 量即补正坐标系的X/Y轴方向向量。 当补正轴向参数中设置的不是线元素时，该X/Y轴方向向量确定模块230将该补 正轴向参数中设置的元素拟化成一个点(下称"拟化点")。例如，若补正轴向参数中设置 的是点元素，则直接获取该点作为拟化点；若补正轴向参数中设置的是圆元素，则获取该圆 元素的圆心作为拟化点；若补正轴向参数中设置的是面元素，则获取该面元素的中心点作 为拟化点。所述X/Y轴方向向量确定模块230进一步获取上述计算的补正坐标系的坐标原 点，并计算由拟化点与该补正坐标系的坐标原点所组成直线的轴向量，根据该轴向量得到 补正坐标系的X/Y轴方向向量。此时，该轴向量即补正坐标系的X/Y轴方向向量。
另一方面，当参数设置模块200没有设置补正轴向参数时，该X/Y轴方向向量确定 模块230获取参考坐标系的X/Y轴方向向量，根据该参考坐标系的X/Y轴方向向量得到补 正坐标系的X/Y轴方向向量。此时，参考坐标系的X/Y轴方向向量即是补正坐标系的X/Y 轴方向向量。 所述的坐标系确定模块240用于根据上述确定的Z轴方向向量、坐标原点及X/Y 轴方向向量得到一个补正坐标系。 所述的图形控件250用于将上述得到的补正坐标系载入到该图形控件250中，以 图形化显示该补正坐标系。其中，该图形控件250为OpenGL图形辅助工具。
参阅图3所示，是本发明三维坐标系补正及绘制方法较佳实施例的流程图。
步骤SIO，参数设置模块200设置三维坐标系补正过程中所需要的各种参数。如 上所述，该参数包括，但不限于参考坐标系、补正面参数、补正原点参数及/或补正轴向参 数。所述的参考坐标系是一个三维坐标系，其可以是该三维坐标系补正及绘制系统20当前 所需补正的坐标系。以下所述的补正三维坐标系即补正该参考坐标系。所述的补正面参数 包括用于补正三维坐标系的Z轴的面元素。所述的补正原点参数包括用于补正三维坐标系 的坐标原点的点元素，其中，该点元素可以包括三个，分别用于补正三维坐标系的坐标原点 的X、 Y及Z轴坐标值。所述的补正轴向参数包括用于补正三维坐标系X/Y轴的线元素、点元素、圆元素等。 步骤Sll， Z轴方向向量确定模块210判断参数设置模块200是否设置了补正面参 数。 若没有设置补正面参数，则进入步骤S12， Z轴方向向量确定模块210获取参考坐 标系的Z轴方向向量，并在步骤S14中，根据该参考坐标系的Z轴方向向量得到补正坐标系 的Z轴方向向量，此时，该参考坐标系的Z轴方向向量即是补正坐标系的Z轴方向向量。
若设置了补正面参数，则进入步骤S13， Z轴方向向量确定模块210计算该补正面 参数中的面元素的法向量，并进入步骤S14，根据该面元素的法向量得到补正坐标系的Z轴 方向向量，此时，该面元素的法向量即是补正坐标系的Z轴方向向量。 步骤S15，坐标原点确定模块220判断参数设置模块200是否设置了补正原点参 数。 若没有设置补正原点参数，则步骤S16中，坐标原点确定模块220获取参考坐标系 的坐标原点，并在步骤S17中，根据该参考坐标系的坐标原点得到补正坐标系的坐标原点， 此时，该参考坐标系的坐标原点即是补正坐标系的坐标原点。 否则，若设置了补正原点参数，则直接进入步骤S17，坐标原点确定模块220根据 设置的补正原点参数计算补正坐标系的坐标原点。具体而言，首先，坐标原点确定模块220 判断参数设置模块200是否设置了用于补正三维坐标系的坐标原点的X轴坐标值的点元 素，若设置了这样的点元素，则获取该点元素的X轴坐标值，否则，若没有设置这样的点元 素，则获取参考坐标系的坐标原点的X轴坐标值；然后，坐标原点确定模块220判断参数设 置模块200是否设置了用于补正三维坐标系的坐标原点的Y轴坐标值的点元素，若判断结 果为是，则获取该点元素的Y轴坐标值，否则，若判断结果为否，则获取参考坐标系的坐标 原点的Y轴坐标值；其次，坐标原点确定模块220判断参数设置模块200是否设置了用于补 正三维坐标系的坐标原点的Z轴坐标值的点元素，若判断结果为是，则获取该点元素的Z轴 坐标值，否则，若判断结果为否，则获取参考坐标系的坐标原点的Z轴坐标值；最后，坐标原 点确定模块220根据上述获取的X、 Y及Z轴坐标值，得到补正坐标系的坐标原点。
步骤S18，X/Y轴方向向量确定模块230判断参数设置模块200是否设置了补正轴 向参数。 当没有设置补正轴向参数时，进入步骤S19， X/Y轴方向向量确定模块230获取参 考坐标系的X/Y轴方向向量，并在步骤S22中，根据该参考坐标系的X/Y轴方向向量得到补 正坐标系的X/Y轴方向向量，此时，该参考坐标系的X/Y轴方向向量即是补正坐标系的X/Y 轴方向向量。 当设置了补正轴向参数时，则在步骤S20中，X/Y轴方向向量确定模块230判断该 补正轴向参数中设置的是否为线元素。若是线元素，则步骤S21， X/Y轴方向向量确定模块 230计算该线元素的轴向量，并进入步骤S22，根据该线元素的轴向量得到补正坐标系的X/ Y轴方向向量，此时，该线元素的轴向量即是补正坐标系的X/Y轴方向向量。
当补正轴向参数中设置的不是线元素时，步骤S23， X/Y轴方向向量确定模块230 将该补正轴向参数中设置的元素拟化成一个点(下称"拟化点")。如上所述，若补正轴向 参数中设置的是点元素，则直接获取该点作为拟化点；若补正轴向参数中设置的是圆元素， 则获取该圆元素的圆心作为拟化点；若补正轴向参数中设置的是面元素，则获取该面元素的中心点作为拟化点。 步骤S24，X/Y轴方向向量确定模块230进一步获取上述计算的补正坐标系的坐标原点，并进入步骤S22， X/Y轴方向向量确定模块230计算由拟化点与该补正坐标系的坐标原点所组成直线的轴向量，根据该轴向量得到补正坐标系的X/Y轴方向向量。此时，该轴向量即补正坐标系的X/Y轴方向向量。 步骤S25，坐标系确定模块240根据上述确定的Z轴方向向量、坐标原点及X/Y轴方向向量得到所述补正坐标系。 步骤S26，图形控件250用于将上述得到的补正坐标系载入到该图形控件250中，以图形化显示该补正坐标系。其中，该图形控件250为0penGL图形辅助工具。
权利要求
一种三维坐标系补正及绘制系统，其运行于一台服务器中，其特征在于，该系统包括参数设置模块，用于设置补正三维坐标系过程中所需要的参数；Z轴方向向量确定模块，用于根据设置的参数计算一个补正坐标系的Z轴方向向量；坐标原点确定模块，用于根据设置的参数计算所述补正坐标系的坐标原点；X/Y轴方向向量确定模块，用于根据设置的参数计算所述补正坐标系的X/Y轴方向向量；及坐标系确定模块，用于根据上述计算的Z轴方向向量、坐标原点及X/Y轴方向向量得到所述补正坐标系。
2. 如权利要求1所述的三维坐标系补正及绘制系统，其特征在于，所述的参数包括参 考坐标系、补正面参数、补正原点参数及/或补正轴向参数。
3. 如权利要求1所述的三维坐标系补正及绘制系统，其特征在于，该系统还包括 图形控件，用于将上述得到的补正坐标系载入到该图形控件中，以图形化显示该补正坐标系。
4. 如权利要求3所述的三维坐标系补正及绘制系统，其特征在于，所述的图形控件为 0penGL图形辅助工具。
5. —种三维坐标系补正及绘制方法，其特征在于，该方法包括步骤 参数设置步骤设置补正三维坐标系过程中所需要的参数；Z轴方向向量确定步骤根据设置的参数计算一个补正坐标系的Z轴方向向量； 坐标原点确定步骤根据设置的参数计算所述补正坐标系的坐标原点； X/Y轴方向向量确定步骤根据设置的参数计算所述三维坐标系的X/Y轴方向向量；及 坐标系确定步骤根据上述计算的Z轴方向向量、坐标原点及X/Y轴方向向量得到所述 补正坐标系。
6. 如权利要求5所述的三维坐标系补正及绘制方法，其特征在于，所述的参数包括参 考坐标系、补正面参数、补正原点参数及/或补正轴向参数。
7. 如权利要求6所述的三维坐标系补正及绘制方法，其特征在于，Z轴方向向量确定步骤包括当设置了补正面参数时，计算该补正面参数中的面元素的法向量，根据该法向量得到补正坐标系的Z轴方向向量；或者当没有设置补正面参数时，获取参考坐标系的Z轴方向向量，并根据该参考坐标系的Z轴方向向量得到补正坐标系的z轴方向向量。
8. 如权利要求6所述的三维坐标系补正及绘制方法，其特征在于，坐标原点确定步骤包括判断是否设置了补正原点参数；若没有设置补正原点参数，则获取参考坐标系的坐标原点，根据该参数坐标系的坐标原点得到补正坐标系的坐标原点；或者若设置了补正原点参数，则判断是否设置了用于补正三维坐标系的坐标原点的X轴坐标值的点元素；若判断结果为是，则获取该点元素的X轴坐标值作为补正坐标系的坐标原点的X轴坐 标值；或者若判断结果为否，则获取参考坐标系的坐标原点的X轴坐标值作为补正坐标系的坐标原点的X轴坐标值；进一步判断是否设置了用于补正三维坐标系的坐标原点的Y轴坐标值的点元素； 若判断结果为是，则获取该点元素的Y轴坐标值作为补正坐标系的坐标原点的Y轴坐标值；或者若判断结果为否，则获取参考坐标系的坐标原点的Y轴坐标值作为补正坐标系的坐标原点的Y轴坐标值；进一步判断是否设置了用于补正三维坐标系的坐标原点的Z轴坐标值的点元素；若判断结果为是，则获取该点元素的z轴坐标值作为补正坐标系的坐标原点的z轴坐标值；或者若判断结果为否，则获取参考坐标系的坐标原点的Z轴坐标值作为补正坐标系的坐标原点的Z轴坐标值；及根据上述获取的X、Y及Z轴坐标值，得到补正坐标系的坐标原点。
9. 如权利要求8所述的三维坐标系补正及绘制方法，其特征在于，X/Y轴方向向量确定步骤包括判断是否设置了补正轴向参数；若没有设置补正轴向参数，则获取参考坐标系的X/Y轴方向向量，根据该参考坐标系 的X/Y轴方向向量得到补正坐标系的X/Y轴方向向量；或者若设置了补正轴向参数，则判断 该补正轴向参数中设置的是否为线元素；若是线元素，则计算该线元素的轴向量，并根据该线元素的轴向量得到补正坐标系的 X/Y轴方向向量；或者若补正轴向参数中设置的不是线元素，将该补正轴向参数中设置的 元素拟化成一个拟化点，并获取上述得到的补正坐标系的坐标原点；计算由拟化点与该参考坐标系的坐标原点所组成直线的轴向量，并根据该轴向量得到 补正坐标系的X/Y轴方向向量。
10. 如权利要求5所述的三维坐标系补正及绘制方法，其特征在于，该方法还包括 将得到的补正坐标系载入到该图形控件中，以图形化显示该补正坐标系。
全文摘要
本发明提供一种三维坐标系补正及绘制系统。该系统包括参数设置模块，用于设置补正三维坐标系过程中所需要的参数；Z轴方向向量确定模块，用于根据设置的参数计算一个补正坐标系的Z轴方向向量；坐标原点确定模块，用于根据设置的参数计算所述补正坐标系的坐标原点；X/Y轴方向向量确定模块，用于根据设置的参数计算所述补正坐标系的X/Y轴方向向量；及坐标系确定模块，用于根据上述计算的Z轴方向向量、坐标原点及X/Y轴方向向量得到所述补正坐标系。本发明还提供一种三维坐标系补正及绘制方法。本发明可以在产品摆在任意位置时进行精确量测。
文档编号G01B11/00GK101713636SQ200810304769
公开日2010年5月26日 申请日期2008年10月8日 优先权日2008年10月8日
发明者张旨光, 洪毅容, 蒋理, 袁忠奎 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