CN100377141C - 点云量测系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种点云量测系统及方法，其可自动完成点云的量测。该系统包括多个客户端计算机、一应用服务器及一数据库。客户端计算机用于提供一交互式用户界面，以便于用户执行相应操作并获得量测尺寸。应用服务器用于量测点云，其包括一程序库、一量测步骤存储模块及一错误判断模块。上述程序库包括一元素拟合模块、一坐标系建立模块、一量测元素创建模块、一量测元素量测模块及一量测尺寸输出模块。数据库用于存储程序库、量测的点云、量测步骤及量测尺寸。利用本发明，可自动完成点云的量测，并将量测程序以程序库的形式提供给其它应用程序调用。

Description

点云量测系统及方法

【技术领域】

本发明涉及一种量测系统及方法，特别是涉及一种点云量测系统及方法。

【背景技术】

质量是一个企业保持长久发展能力的重要因素之一，如何提高和保证产品质量，是企业活动中的重要内容。为了提高和保证产品质量，对产品实施检验是必不可少的，同时，日渐增多且急迫的检验需求要求企业能够快速、准确地实施产品的检验。

早期对于工件的检验，一般采用特定的检验仪器，经人工比对后确定检测值。近年来，随着计算机硬件性能的提高及价格的降低，计算机在工件检验活动中被大量的引入，因而提高了检验的速度和准确性。如台湾智慧财产局于92年07月21日公告的公告编号为542901号专利，名称为“工件之量测方法及其装置”，该专利提供了一种工件的量测技术，该技术通过一摄影装置获取工件的影像，由一中央处理单元将工件影像数字化而形成一比对影像，然后，设定一标准线，使比对影像与标准线相对移动或转动，当标准线与比对影像的各边线重叠时，输出一坐标值或转动量，将二个以上的坐标值或转动量比对，即取得量测值。但是，该专利在工件量测时存在较大的局限性，只能进行直线或角度的量测。如今，通过点云可以对工件进行复杂的量测，比如量测通过三个圆圆心的圆的直径。上述点云是由多个三维离散点组成的点的集合，一般通过扫描机台扫描工件而获得。

所以需要提供一种点云量测系统及方法，其可自动完成点云的量测，并将量测程序以程序库的形式提供给其它应用程序调用。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种点云量测系统，其可自动完成点云的量测，并将量测程序以程序库的形式提供给其它应用程序调用。该系统包括多个客户端计算机、应用服务器及数据库。客户端计算机用于提供交互式用户界面，以便于用户执行相应操作并获得量测尺寸。应用服务器用于量测点云，其包括程序库、量测步骤存储模块及错误判断模块。上述程序库用于量测点云，其包括元素拟合模块，用于根据用户所选的点云上需要拟合的点，拟合成元素，如拟合成一个圆、一条线及一个矩形等，上述拟合为仿真合成之意；坐标系建立模块，用于根据客户需求或量测需求，建立坐标系；量测元素创建模块，用于根据所选的多个元素，创建量测元素，如在两圆间创建一条两圆圆心连线，该连线即为需要量测的元素；量测元素量测模块，用于量测上述量测元素，得到量测尺寸；量测尺寸输出模块，用于输出量测尺寸，并比对设计尺寸，判断量测尺寸是否合格。上述元素指线、圆、矩形等基本的几何图形。上述量测元素指需要量测的元素。上述量测尺寸指量测元素的尺寸。上述程序库中各模块提供应用程序接口，其它应用程序通过声明可调用上述模块。量测步骤存储模块用于存储点云量测时的量测步骤。点云量测一次后，其量测步骤存储在数据库中，以后量测同一型号工件的点云时，只需要更改其点云目录名即可，而不需要选择需要拟合的点、选择需要创建量测元素的多个元素及输入设计尺寸等。错误判断模块用于判断在执行上述程序库的各模块时是否出错。数据库用于存储程序库、量测的点云、量测步骤及量测尺寸。

本发明还提供一种点云量测方法，该方法包括以下步骤：(a)元素拟合模块根据用户所选的点云上需要拟合的点拟合元素；(b)坐标系建立模块建立坐标系；(c)量测元素创建模块根据用户所选的拟合元素创建量测元素；(d)量测元素量测模块量测上述量测元素，得到量测尺寸；(e)量测尺寸输出模块输出量测尺寸。

利用本发明，可自动完成点云的量测，并将量测程序以程序库的形式提供给其它应用程序调用。

【附图说明】

图1是本发明点云量测系统的硬件架构图。

图2是本发明点云量测系统的应用服务器的功能模块图。

图3是本发明点云量测方法的作业流程图。

图4是本发明点云量测方法的引用程序库作业流程图。

【实施方式】

如图1所示，是本发明点云量测系统的硬件架构图。该点云量测系统包括多个客户端计算机1、网络2、应用服务器3、连接4及数据库5。其中多个客户端计算机1利用网络2与应用服务器3相连，网络2可以是企业内部网(Intranet)，也可以是互联网(Internet)或其它类型通讯网络。应用服务器3利用连接4与数据库5相连，连接4是一种数据库连接，如开放式数据库连接(Open DatabaseConnectivity，ODBC)，或者Java数据库连接(Java DatabaseConnectivity，JDBC)。

客户端计算机1用于提供交互式用户界面，以便于用户执行相应操作，如选择工件的点云、从该点云上选择需要拟合成元素的点、从拟合所得的元素中选择需要创建一量测元素的多个元素，并供用户输入工件的设计尺寸，及获取量测尺寸等。上述拟合为仿真合成之意。上述元素指线、圆、矩形等基本的几何图形。上述量测元素指需要量测的元素。上述量测尺寸指量测元素的尺寸。应用服务器3用于量测点云。该应用服务器3还用于影像量测及机台量测等，在本实施例中仅以点云量测为例。数据库5用于存储程序库、量测的点云、量测步骤及量测尺寸。

如图2所示，是本发明点云量测系统的应用服务器的功能模块图。应用服务器3用于量测点云，其包括程序库30、量测步骤存储模块31及错误判断模块32。其中，程序库包括元素拟合模块300、坐标系建立模块301、量测元素创建模块302、量测元素量测模块303及量测尺寸输出模块304。

程序库30用于量测点云。

元素拟合模块300用于根据用户所选点云上需要拟合的点拟合元素，如拟合成一个圆、一条线或一个矩形等，在拟合一个圆时，去除粗大误差，运用最小二乘法将点仿真合成为一个圆。

坐标系建立模块301用于根据客户需求或量测需求，建立坐标系。

量测元素创建模块302用于根据用户所选的多个元素创建量测元素，如在两圆间创建一条两圆圆心连线，该连线即为需要量测的元素。

量测元素量测模块303用于量测上述量测元素，得到量测尺寸。

量测尺寸输出模块304用于输出上述量测尺寸，并将量测尺寸与设计尺寸比对，判断量测尺寸是否合格。上述输出的量测尺寸以一种计算机可识别的格式储存，在本实施例中，该量测尺寸以Excel格式储存于一Excel活页簿中。Excel是微软公司(Microsoft)所推出一种表格处理软件。上述程序库中各模块提供应用程序接口，其它应用程序通过声明可调用上述模块。

量测步骤存储模块31用于存储点云量测时的量测步骤。点云量测一次后，其量测步骤存储在数据库5中，以后量测同一型号工件的点云时，只需要更改其点云目录名即可，而不需要选择需要拟合的点、选择需要创建量测元素的多个元素及输入设计尺寸等。错误判断模块32用于判断在执行程序库30的各模块时是否出错。

如图3所示，是本发明点云量测方法的作业流程图。首先，元素拟合模块300根据用户所选点云上需要拟合的点拟合元素，如拟合成一个圆、一条线或一个矩形等，在拟合一个圆时，去除粗大误差，运用最小二乘法将点仿真合成为一个圆(步骤S30)。坐标系建立模块301根据客户需求或量测需求，建立坐标系(步骤S31)。然后，量测元素创建模块302根据所选的多个元素创建量测元素，如在两圆间创建一条两圆圆心连线，该连线即为需要量测的元素(步骤S32)。量测元素量测模块303量测上述量测元素，得到量测尺寸(步骤S33)。量测尺寸输出模块304输出上述量测尺寸，并与设计尺寸比对，判断量测尺寸是否合格(步骤S34)。最后，量测步骤存储模块31将上述量测步骤存储于数据库5中(步骤S35)。

如图4所示，是本发明点云量测系统的引用程序库作业流程图。首先，引用程序库30(步骤S40)，声明所需要使用的程序库30中的模块，可声明其中的一个或多个模块(步骤S41)。然后，执行程序库30中已经声明的模块(步骤S42)。错误判断模块32判断在执行上述模块时是否出错(步骤S43)。如果上述模块执行出错，错误判断模块32提示错误原因(步骤S44)，并返回步骤S42；如果上述模块执行正确，则结束本流程。

Claims (11)

1.一种点云量测系统，其可自动完成点云的量测，其包括多个客户端计算机、应用服务器及数据库，其特征在于：

客户端计算机用于提供交互式用户界面，以便于用户选择点云、选择点云上需要拟合的点、选择需要创建量测元素的多个元素；

应用服务器用于量测点云，该应用服务器包括：

程序库，用于量测点云，该程序库包括：

元素拟合模块，用于根据用户所选的点云上需要拟合的点拟合元素；

量测元素创建模块，用于根据用户所选的多个拟合元素创建量测元素；

量测元素量测模块，用于量测上述量测元素，得到一量测尺寸；

量测尺寸输出模块，用于输出量测尺寸，并将量测尺寸和设计尺寸作比对，以判断量测尺寸是否合格；及

数据库用于存储程序库、量测的点云及量测尺寸。

2.如权利要求1所述的点云量测系统，其特征在于，所述客户端计算机还用于获得点云量测尺寸。

3.如权利要求1所述的点云量测系统，其特征在于，所述客户端计算机还用于接收用户输入的设计尺寸。

4.如权利要求1所述的点云量测系统，其特征在于，所述应用服务器，还包括量测步骤存储模块，用于将上述模块的处理步骤存储于数据库中。

5.如权利要求1所述的点云量测系统，其特征在于，所述应用服务器，还包括错误判断模块，用于判断在执行上述程序库的各模块时是否出错。

6.如权利要求1所述的点云量测系统，其特征在于，所述程序库，还包括坐标系建立模块，用于根据客户需求或量测需求，建立坐标系。

7.如权利要求1所述的点云量测系统，其特征在于，所述程序库中各模块，还用于提供应用程序接口，以便其它应用程序调用。

8.一种点云量测方法，其可自动完成点云的量测，其特征在于，该方法包括以下步骤：

根据所选的点云上需要拟合的点拟合元素；

根据用户所选的多个元素创建量测元素；

量测上述量测元素，得到量测尺寸；及

输出量测尺寸并将量测尺寸与设计尺寸比对，以判断量测尺寸是否合格。

9.如权利要求8所述的点云量测方法，其特征在于，还包括步骤：根据客户需求或量测需求，建立坐标系。

10.如权利要求8所述的点云量测方法，其特征在于，还包括步骤：判断上述量测步骤是否出错。

11.如权利要求8所述的点云量测方法，其特征在于，还包括步骤：存储上述量测步骤。

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