探针补点系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及影像检测领域，尤其涉及一种利用探针对产品的点云数据进行补点的 系统及方法。
【背景技术】
[0002] 利用三维扫描(光学点云扫描/激光线扫描）装置扫描产品的点云数据时，由于电 荷耦合器件（CCD，Charge Coupled Device)或镭射扫描时会因为检测角度或景深等问题， 从而使得产品的一些被遮住的部位或深孔等地方，不容易被扫描到，并最终导致获取的点 云数据出现破面、破洞等情况，降低了整体点云的质量，并影响了测量效果。
【发明内容】
[0003] 鉴于以上内容，有必要提供一种探针补点系统及方法，可利用接触式探针对产品 不容易被扫描的部位进行补点。
[0004] 一种探针补点方法，应用于三维扫描装置中，所述三维扫描装置包括C⑶镜头，所 述探针补点方法利用接触式探针对待测产品进行补点测量，所述接触式探针上预设有多个 标志点，该方法包括：根据所述标志点建立该接触式探针的三维坐标系统，并在指定测量装 置对所述接触式探针进行测量后，从所述指定测量装置获取所述标志点及所述接触式探针 的球心的原始三维坐标；计算所述标志点及所述接触式探针的球心在该接触式探针的三维 坐标系统中的初始三维坐标；在利用所述接触式探针接触待测产品时，利用所述CCD镜头 拍摄所述接触式探针的影像；计算所述影像中的接触式探针的多个标志点的二维坐标；利 用所述三维扫描装置中预存的转换矩阵将所述标志点的二维坐标转换为三维坐标；根据对 所述标志点转换后的三维坐标及所述标志点在所述接触式探针的三维坐标系统中的初始 三维坐标的比较,确定所述标志点的变化参数；根据所述球心在所述接触式探针的三维坐 标系统中的初始三维坐标及所述标志点的变化参数，确定所述球心当前的三维坐标；及输 出所述球心当前的三维坐标作为待补点的坐标。
[0005] -种探针补点系统，应用于三维扫描装置中，所述三维扫描装置包括C⑶镜头，所 述探针补点系统利用接触式探针对待测产品进行补点测量，所述接触式探针上预设有多个 标志点，该系统包括：探针测量模块，用于根据所述标志点建立该接触式探针的三维坐标系 统，并在指定测量装置对所述接触式探针进行测量后，从所述指定测量装置获取所述标志 点及所述接触式探针的球心的原始三维坐标；计算模块，用于计算所述标志点及所述接触 式探针的球心在该接触式探针的三维坐标系统中的初始三维坐标；影像获取模块，用于在 利用所述接触式探针接触待测产品时，利用所述CCD镜头拍摄所述接触式探针的影像；所 述计算模块，还用于计算所述影像中的接触式探针的多个标志点的二维坐标，利用所述三 维扫描装置中预存的转换矩阵将所述标志点的二维坐标转换为三维坐标，根据对所述标志 点转换后的三维坐标及所述标志点在所述接触式探针的三维坐标系统中的初始三维坐标 的比较,确定所述标志点的变化参数,及根据所述球心在所述接触式探针的三维坐标系统 中的初始三维坐标及所述标志点的变化参数，确定所述球心当前的三维坐标；及输出模块， 用于输出所述球心当前的三维坐标作为待补点的坐标。
[0006] 相较于现有技术，所述的探针补点系统及方法，可利用接触式探针对产品不容易 被扫描的部位进行补点，从而确保该产品的点云数据的准确性，以提高测量准确度。
【附图说明】
[0007] 图1是本发明探针补点系统的较佳实施方式的硬件架构图。
[0008] 图2是本发明探针补点系统的较佳实施方式的接触式探针的结构示意图。
[0009] 图3是本发明探针补点系统的较佳实施方式的功能模块图。
[0010]图4是本发明探针补点系统的较佳实施方式的基于所述接触式探针创建的三维 坐标系。
[0011] 图5是本发明探针补点方法的较佳实施方式的流程图。
[0012] 主要元件符号说明
【主权项】
1. 一种探针补点方法，应用于三维扫描装置中，所述三维扫描装置包括CCD镜头，其特 征在于，所述探针补点方法利用接触式探针对待测产品进行补点测量，所述接触式探针上 预设有多个标志点，该方法包括： 根据所述标志点建立该接触式探针的三维坐标系统，并在指定测量装置对所述接触式 探针进行测量后，从所述指定测量装置获取所述标志点及所述接触式探针的球心的原始三 维坐标； 计算所述标志点及所述接触式探针的球心在该接触式探针的三维坐标系统中的初始 三维坐标； 在利用所述接触式探针接触待测产品时，利用所述CCD镜头拍摄所述接触式探针的影 像； 计算所述影像中的接触式探针的多个标志点的二维坐标； 利用所述三维扫描装置中预存的转换矩阵将所述标志点的二维坐标转换为三维坐 标； 根据对所述标志点转换后的三维坐标及所述标志点在所述接触式探针的三维坐标系 统中的初始三维坐标的比较，确定所述标志点的变化参数； 根据所述球心在所述接触式探针的三维坐标系统中的初始三维坐标及所述标志点的 变化参数，确定所述球心当前的三维坐标；及 输出所述球心当前的三维坐标作为待补点的坐标。
2. 如权利要求1所述的探针补点方法，其特征在于，该方法还包括： 获取所述待测产品的三维点云数据；及 根据所述待补点的坐标对所述三维点云数据进行修补。
3. 如权利要求2所述的探针补点方法，其特征在于，其中，所述的获取所述待测产品的 三维点云数据的步骤包括： 利用所述CCD镜头扫描所述待测产品，并输出所述待测产品的三维点云数据；及 根据所述三维点云数据构建曲面，对所述曲面进行三角网格化处理并输出处理后的三 角网格面。
4. 如权利要求3所述的探针补点方法，其特征在于，对所述曲面进行的三角网格化处 理包括如下步骤： 以所述待测产品的三维点云数据中的任意一点为第一点，寻找与该第一点距离最近的 一个第二点，其中，所述第二点与第一点之间的距离需小于预设的阀值； 将所述第一点与第二点连接成线； 寻找与该线邻近的第三点，并将第一点、第二点及第三点连接成三角形； 在连接的三角形的外接圆内不包含所述三维点云数据中除该三角形的顶点外的其他 点时，根据相邻两个三角形的法向量夹角不超过一个预设角度的原则判断上述连接的三角 形是否合格；及 在该三角形与邻近的三角形的法向量的夹角不超过预设角度时，确定该三角形连接正 确。
5. 如权利要求1所述的探针补点方法，其特征在于，所述接触式探针的三维坐标系统 通过如下步骤进行建立： 确定其中一个标志点为该接触式探针的三维坐标系统的原点，并设置X轴、Y轴及Z轴 的方向；及 将所述指定测量装置所测量得到的所述多个标志点的原始三维坐标转换为该接触式 探针的三维坐标系统中的初始三维坐标。
6. -种探针补点系统，应用于三维扫描装置中，所述三维扫描装置包括CCD镜头，其特 征在于，所述探针补点系统利用接触式探针对待测产品进行补点测量，所述接触式探针上 预设有多个标志点，该系统包括： 探针测量模块，用于根据所述标志点建立该接触式探针的三维坐标系统，并在指定测 量装置对所述接触式探针进行测量后，从所述指定测量装置获取所述标志点及所述接触式 探针的球心的原始三维坐标； 计算模块，用于计算所述标志点及所述接触式探针的球心在该接触式探针的三维坐标 系统中的初始三维坐标； 影像获取模块，用于在利用所述接触式探针接触待测产品时，利用所述CCD镜头拍摄 所述接触式探针的影像； 所述计算模块，还用于计算所述影像中的接触式探针的多个标志点的二维坐标，利用 所述三维扫描装置中预存的转换矩阵将所述标志点的二维坐标转换为三维坐标，根据对所 述标志点转换后的三维坐标及所述标志点在所述接触式探针的三维坐标系统中的初始三 维坐标的比较,确定所述标志点的变化参数,及根据所述球心在所述接触式探针的三维坐 标系统中的初始三维坐标及所述标志点的变化参数，确定所述球心当前的三维坐标；及 输出模块，用于输出所述球心当前的三维坐标作为待补点的坐标。
7. 如权利要求6所述的探针补点系统，其特征在于，该系统还包括处理模块，用于获取 所述待测产品的三维点云数据，及根据所述待补点的坐标对所述三维点云数据进行修补。
8. 如权利要求7所述的探针补点系统，其特征在于，所述的处理模块通过下述方式获 取所述待测产品的三维点云数据： 利用所述CCD镜头扫描所述待测产品，并输出所述待测产品的三维点云数据；及 根据所述三维点云数据构建曲面，对所述曲面进行三角网格化处理并输出处理后的三 角网格面。
9. 如权利要求8所述的探针补点系统，其特征在于，所述的处理模块通过下述方式对 所述曲面进行的三角网格化处理： 以所述待测产品的三维点云数据中的任意一点为第一点，寻找与该第一点距离最近的 一个第二点，其中，所述第二点与第一点之间的距离需小于预设的阀值； 将所述第一点与第二点连接成线； 寻找与该线邻近的第三点，并将第一点、第二点及第三点连接成三角形； 在连接的三角形的外接圆内不包含所述三维点云数据中除该三角形的顶点外的其他 点时，根据相邻两个三角形的法向量夹角不超过一个预设角度的原则判断上述连接的三角 形是否合格；及 在该三角形与邻近的三角形的法向量的夹角不超过预设角度时，确定该三角形连接正 确。
10. 如权利要求6所述的探针补点系统，其特征在于，所述的指定测量装置是三坐标测 量装置或者三维扫描装置。
【专利摘要】一种探针补点系统，包括探针测量模块、计算模块、影像获取模块及输出模块。利用上述模块可根据多个标志点建立接触式探针的三维坐标系统并确定标志点及球心的初始坐标；利用该接触式探针接触待测产品时，拍摄所述接触式探针的影像；计算所述影像中标志点的二维坐标，并将该二维坐标转换为三维坐标；确定所述标志点的变化参数，及根据所述球心在所述接触式探针的三维坐标系统中的初始三维坐标及所述标志点的变化参数，确定所述球心的当前坐标；及输出所述球心的当前坐标。本发明还提供一种探针补点方法。利用本发明可对产品的点云进行修补。
【IPC分类】G01B11-00, G01C11-00
【公开号】CN104634242
【申请号】CN201310559452
【发明人】张旨光, 吴新元, 杨宗涛
【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5月20日
【申请日】2013年11月12日
【公告号】US20150134303