CN100462675C - 三次元离线扫描编程系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三次元离线扫描编程系统，包括：一接收模块、一计算模块、一创建模块、一生成模块及一输出模块。本发明还提供一种三次元离线扫描编程方法，其包括如下步骤：接收用户设置的参数及用户选择的待测工件上的一组实体面；计算量测元素参数；创建量测元素；生成每个量测元素的三次元程序，并添加到当前三次元程序中形成一个控制文件；输出所生成的控制文件并加载到一量测设备中的量测控制软件中合成量测程序，以控制该量测设备对待测工件的测量。本发明所提供的三次元离线扫描编程系统及方法，其可实现自动采点方案，进而实现了量测编程任务的批处理，保证了量测元素分布的合理性和高效性。

Description

三次元离线扫描编程系统及方法

【技术领域】

本发明涉及一种三次元离线扫描编程系统及方法。

【背景技术】

对于产品制造业，产品品质精密度的提升已成为企业生存竞争的不二法门，而量测设备也从传统的卡尺、显微镜、投影机到三次元接触式量测设备，这是伴随着产品精密度的提升，而随之增加量测设备的精密度。三次元量测设备可对产品执行高精密及高速度的几何尺寸和几何公差的量测，需要对量测设备进行在线编程，即在量测机台所配备的用户端电脑上直接运用量测机台对产品进行编程。现有的编程系统需用户手动实现量测采点方案，机械性的重复操作非常多，且量测点分布存在不合理性，量测过程针对性不强，从而降低了量测效率。

【发明内容】

鉴于以上内容，有必要提供一种三次元离线扫描编程系统，其可实现自动采点方案，进而实现了量测编程任务的批处理，保证了量测元素分布的合理性和高效性。

鉴于以上内容，还有必要提供一种三次元离线扫描编程方法，其可实现自动采点方案，进而实现了量测编程任务的批处理，保证了量测元素分布的合理性和高效性。

一种三次元离线扫描编程系统，其通过一电脑对由一量测控制软件控制的量测设备进行自动离线编程。该系统包括：一接收模块，用于接收用户设定的扫描方式参数和扫描输出参数，及接收用户选择的待测工件上的一组实体面，其中扫描输出参数包括量测元素的类型；一计算模块，用于根据上述扫描方式参数和用户选择的实体面来计算量测元素的行列数及每个量测元素所处面的法向量，得出一量测元素参数队列并对其进行有效性检查，以得出有效的量测元素参数队列；一创建模块，用于根据上述量测元素的类型创建相应的量测元素，并将所创建的量测元素标识存于上述有效的量测元素参数队列中，从而创建一带有量测元素标识的量测元素参数队列；一生成模块，用于根据上述带有量测元素标识的量测元素参数队列及量测元素的类型生成每个量测元素对应的三次元程序，并添加到当前三次元程序所在文件中形成一个控制文件；一输出模块，用于将上述控制文件输出并加载到上述量测控制软件中合成量测程序，以控制量测设备对待测工件的测量。

所述系统还包括一绘制模块，用于根据用户需要来绘制测针移动轨迹线以模拟量测过程。

所述系统还包括一判断模块，用于判断用户选择的实体面是否处理完毕，判断接收模块中是否接收到绘制测针移动轨迹线的参数设置，及判断绘制模块绘制测针移动轨迹线时测针是否到达量测元素参数队列的队尾。

一种三次元离线扫描编程方法，其通过一电脑对由一量测控制软件控制的量测设备进行自动离线编程，该方法包括以下步骤：(a)接收用户设置的参数及用户选择的待测工件上的一组实体面，其中用户设置的参数包括扫描方式参数和扫描输出参数，所述扫描输出参数包括量测元素的类型；(b)根据上述扫描方式参数和用户选择的实体面来计算量测元素的行列数及每个量测元素所处面的法向量，得出一量测元素参数队列并对其进行有效性检查，以得出有效的量测元素参数队列；(c)根据上述量测元素的类型创建相应的量测元素，并将所创建的量测元素标识存于上述有效的量测元素参数队列中，从而创建一带有量测元素标识的量测元素参数队列；(d)根据上述带有量测元素标识的量测元素参数队列及量测元素的类型生成每个量测元素对应的三次元程序，并添加到当前三次元程序中形成一个控制文件；(e)输出所生成的控制文件并加载到上述量测控制软件中合成量测程序，以控制量测设备对待测工件的测量。

所述的三次元离线扫描编程系统及方法，能够根据用户需要自动在所选择的实体面上生成分布均匀的量测元素，保证了量测元素分布的合理性，且由于可同时处理多个实体面的量测元素的编程，因而提高了量测编程的高效性。

【附图说明】

图1是本发明三次元离线扫描编程系统较佳实施例的实施环境图。

图2是本发明三次元离线扫描编程系统较佳实施例的功能模块图。

图3是本发明三次元离线扫描编程方法较佳实施例的作业流程图。

【具体实施方式】

参阅图1所示，是本发明三次元离线扫描编程系统较佳实施例的实施环境图。该三次元离线扫描编程系统实施环境包括一量测设备4及一台用户端电脑5。该量测设备4包括一量测机台2和一电脑3，二者通过数据线相连。该电脑3安装有量测控制软件。所述用户端电脑5可以是任一台个人电脑，该用户端电脑5既可以独立于该量测设备4，也可以通过内部网或因特网与电脑3相连，在图1中示出用户端电脑5与量测设备4相连的情形，未示出相互独立的情形。该用户端电脑5中安装有三次元离线扫描编程系统1。所述的三次元离线扫描编程系统1包括一系列功能模块(详见图2)，用于对量测机台2进行自动离线编程，即可不在量测机台2所配备的电脑3上直接进行编程，而是在用户端电脑5上进行脱机编程，然后再将编好的程序输出并载入量测机台2所配备的电脑3上，即加载到该电脑3上的量测控制软件中合成量测程序，然后再在量测设备4上执行该量测程序。

参阅图2所示，是本发明三次元离线扫描编程系统较佳实施例的功能模块图。该三次元离线扫描编程系统1包括一接收模块11，一计算模块12，一创建模块13，一绘制模块14、一生成模块15、一输出模块16及一判断模块17。

其中接收模块11用于接收用户设置的参数，其包括扫描方式参数、扫描输出参数及接收用户选择的待量测工件上的一组实体面。其中所述的扫描方式是确定一个实体面生成的量测元素的个数的方法，其包括如下三种扫描方式：(1)By UV：根据行数U和列数V确定每个实体面生成的量测点即量测元素的个数U*V；(2)By Points：直接输入每个实体面生成的量测元素的个数(Points Number)；(3)By Color&Area：根据实体面的面积和颜色查表确定每个实体面生成的量测元素的个数，表中每行的信息依次为颜色名称(Color)，颜色索引号(ID)，面积下界，面积上界，及对应的量测元素，该表格信息是在文本编辑器中打开的ScanParameter.txt文件，用户可以按照指定格式编辑表格内容，将表格刷新后，系统会自动读取该表格中的内容。所述的扫描输出参数包括：(1)量测元素的类型，包括：点、面及圆；(2)法向量是否反向；(3)是否绘制测针移动轨迹线；(4)把量测元素添加到三次元程序时是否显示面扫描相关摘要信息。

计算模块12用于根据用户设置的扫描方式参数和用户提取的实体面来计算量测元素的行列数及每个量测元素所处面的法向量，根据计算出的量测元素的行列数及计算出的法向量得出一量测元素参数队列，并对该量测元素参数队列进行有效性检查，从而得到一有效的量测元素参数队列。所述的每个量测元素参数均由一量测元素坐标(x，y，z)和该量测元素所处面的法向量(i，j，k)构成。所述的有效性检查是指通过提取量测元素参数队列中的一个量测元素参数(x，y，z)(i，j，k)，生成一个在法向(i，j，k)上与该量测元素坐标(x，y，z)偏距很小的点，若该偏移点在工件的实体内，则表明该量测元素参数(x，y，z)(i，j，k)有效，否则生成一个在法向(i，j，k)的反向上与该量测元素坐标(x，y，z)偏距很小的点，若该偏移点在工件的实体内，则表明该量测元素参数(x，y，z)(i，j，k)是有效的，否则表明该量测元素参数(x，y，z)(i，j，k)是无效的，需从量测元素参数队列中删除。

创建模块13用于根据接收模块11所接收的量测元素的类型创建相应的量测元素，并将所创建的量测元素标识储存于计算模块12得到的有效量测元素参数队列中，从而创建成一带有量测元素标识的量测元素参数队列。即若创建的量测元素的类型是“点”类型，则根据计算模块12计算得到的量测元素参数队列中每个量测元素参数中的量测元素坐标及法向量来创建对应的量测点；若创建的量测元素的类型是“面”类型，则以上述量测元素参数队列中每个量测元素参数中的量测元素坐标作为面上一点的坐标，以法向量作为面的法向量创建每个量测元素对应的面；若创建的量测元素的类型是“圆”类型，则以上述量测元素参数队列中每个量测元素参数中的量测元素坐标为圆心坐标，以法向量作为圆所在平面的法向量创建每个量测元素对应的单位圆。

绘制模块14用于根据用户需要来绘制测针移动轨迹线以模拟量测过程，首先将测针置于创建模块13所创建的带有量测元素标识的量测元素参数队列的队首位置，然后提取量测元素参数队列中的下一个量测元素参数作为该测针移动的目标位置，测针移动至目标位置，并绘制当前位置坐标和目标位置坐标之间的测针移动轨迹线，若测针还没有到达上述量测元素参数队列的队尾，则把测针移动目标位置设置为测针当前位置，再提取下一个量测元素参数作为测针移动的目标位置再绘制轨迹线。

生成模块15用于根据创建模块13所创建的带有量测元素标识的量测元素参数队列及接收模块11所接收的扫描输出参数中的量测元素类型生成每个量测元素对应的三次元程序，并添加到当前三次元程序所在文件中而形成一控制文件。所述三次元程序包括生成模块15首先根据量测元素类型所生成的量测元素的名称，其为量测元素类型名称缩写加流水号，所标识的量测元素的类型，及根据创建模块13所创建的带有量测元素标识的量测元素参数队列中的每个量测元素参数及其类型而输出的相应的量测点的坐标。

若量测元素的类型为“点”类型，则在该“点”类型量测元素对应的三次元程序中生成该量测元素对应的量测点在理论坐标系下的坐标、在理论坐标系下的法向量及在用户坐标系下的坐标，其中该量测点在用户坐标系下的坐标是由其在理论坐标系下的坐标通过矩阵变换得到的。“点”类型量测元素对应的三次元程序代码如下：

PNT1＝FEAT/POINT

    THEO/-27.51，17.3，3.22，0.01，-1，0

    MEAS/POINT，1

    HIT/BASIC，-27.51，17.3，3.22，0.01，-1，0，-27.34，17.55，3.22

    ENDMEAS\

其中，PNT1表示量测元素名称，其为类型名称缩写加流水号；FEAT表示量测元素起始标示；POINT标示量测元素为“点”类型；THEO/-27.51，17.3，3.22，0.01，-1，0中的-27.51，17.3，3.22表示量测点在理论坐标系下的坐标，0.01，-1，0表示量测点在理论坐标系下的法向量；MEAS/POINT，1表示测针量测动作指示，末尾的1表示量测一个点；HIT/BASIC，-27.51，17.3，3.22，0.01，-1，0，-27.34，17.55，3.22中的HIT/BASIC表示量测点起始标示，-27.51，17.3，3.22表示量测点在理论坐标系下的坐标，0.01，-1，0表示量测点在理论坐标系下的法向量，-27.34，17.55，3.22表示量测点在用户坐标系下的坐标；ENDMEAS\表示量测元素结束标示。

若量测元素的类型为“面”类型，则在该“面”类型量测元素对应的三次元程序中生成以该量测元素坐标为圆心坐标的单位圆的三分点坐标，每一分点坐标均由其在理论坐标系下的坐标、在理论坐标系下的法向量及在用户坐标系下的坐标组成。“面”类型量测元素对应的三次元程序代码如下：

PLN2＝FEAT/PLANE

    THEO/8.64，1.65，2，0，0，1

    MEAS/PLANE，3

    HIT/BASIC，31.27，11.52，2，0，0，1，31.39，11.23，2

    HIT/BASIC，35.32，-3.05，2，0，0，1，35.3，-3.38，2

    HIT/BASIC，-11.06，-7.63，2，0，0，1，-11.12，-7.53，2

    ENDMEAS\

其中，MEAS/PLANE，3表示量测面时，以面上一点为圆心作单位圆，量测圆的三分点。

若量测元素的类型为“圆”类型，则在该“圆”类型量测元素对应的三次元程序中生成创建模块13所创建的每个单位圆的四分点坐标，每一分点坐标均由其在理论坐标系下的坐标、在理论坐标系下的法向量及在用户坐标系下的坐标组成。“圆”类型量测元素对应的三次元程序代码如下：

S1＝FEAT/CIRCLE

  THEO/0.00，0.00，-0.50，0.00，0.00，1.00

  ACTL/0.00，0.00，-0.50，0.00，0.00，1.00

  MEAS/CIRCLE，4

  HIT/BASIC，10.00，0.00，-0.50，-1.00，0.00，0.00，10.00，0.00，0.00

  HIT/BASIC，0.00，10.00，-0.50，0.00，-1.00，0.00，0.00，10.00，0.00

  HIT/BASIC，-10.00，0.00，-0.50，1.00，0.00，0.00，-10.00，0.00，0.00

  HIT/BASIC，0.00，-10.00，-0.50，0.00，1.00，0.00，0.00，-10.00，0.00

  ENDMEAS\

MEAS/CIRCLE，4表示量测圆时，量测圆的四分点。

输出模块16用于将生成模块15所生成的控制文件输出并加载到与量测机台2相连的电脑3中的量测控制软件中合成量测程序，以控制量测机台2对待测工件的测量。

判断模块17用于判断用户所选择的一组实体面是否处理完毕，判断接收模块11中是否接收到绘制测针移动轨迹线的参数设置，及判断绘制模块14绘制测针移动轨迹线时测针是否到达量测元素参数队列的队尾。

参阅图3所示，是本发明三次元离线扫描编程方法较佳实施例的作业流程图。首先接收模块11接收用户设置的参数，其包括扫描方式参数和扫描输出参数(步骤S100)。接收模块11接收用户选择的一组实体面，其可包括一个或多个实体面(步骤S102)。计算模块12提取用户所选择的一组实体面中的一个实体面计算量测元素参数，其包括量测元素的行列数计算及每个量测元素所处面的法向量计算，并根据计算出的量测元素的行列数及计算出的法向量得出一量测元素参数队列，再对该量测元素参数队列进行有效性检查，从而得到有效的量测元素参数队列(步骤S104)。创建模块13根据接收模块11所接收的量测元素的类型创建相应的量测元素，并将所创建的量测元素标识储存于量测元素参数队列中，从而创建成一带有量测元素标识的量测元素参数队列。(步骤S106)。判断模块17判断所有被选择的实体面是否处理完(步骤S108)。若所选择的一组实体面都已处理完，则判断模块17再判断接收模块11中是否接收到绘制测针移动轨迹线的参数设置(步骤S110)。若接收到绘制测针移动轨迹线的设置，则绘制模块14用创建模块13创建的带有量测元素标识的量测元素参数队列中的第一个量测元素参数初始化测针的位置(步骤S112)。绘制模块14从上述量测元素参数队列中提取下一个量测元素参数作为测针移动的目标位置(步骤S114)。绘制模块14绘制测针移动轨迹线以模拟量测过程(步骤S116)。判断模块17判断绘制模块14绘制测针移动轨迹线时测针是否到达上述量测元素参数队列的队尾(步骤S118)。生成模块15根据创建模块13所创建的带有量测元素标识的量测元素参数队列及接收模块11所接收的扫描输出参数中的量测元素类型生成该量测参数队列中每个量测元素对应的三次元程序，并添加到当前三次元程序所在文件中以形成一控制文件(步骤S120)。输出模块16将生成模块15所生成的控制文件输出并加载到与量测机台2相连的电脑3中的量测控制软件中合成量测程序，以控制量测机台2对待测工件的测量(步骤S122)。

在步骤S108中，若还有被选择的实体面没有处理完，则返回步骤S104。

在步骤S110中，若判断没有绘制测针移动轨迹线的设置，则转入步骤S120。

在步骤S118中，若测针没有到达量测元素参数队列的队尾，则返回步骤S114。

Claims (8)

1.一种三次元离线扫描编程系统，其通过一电脑对由一量测控制软件控制的量测设备进行自动离线编程，其特征在于，该系统包括：

一接收模块，用于接收用户设定的扫描方式参数和扫描输出参数，及接收用户选择的待测工件上的一组实体面，其中扫描输出参数包括量测元素的类型；

一计算模块，用于根据上述扫描方式参数和用户选择的实体面来计算量测元素的行列数及每个量测元素所处面的法向量，得出一量测元素参数队列并对其进行有效性检查，以得出有效的量测元素参数队列；

一创建模块，用于根据上述量测元素的类型创建相应的量测元素，并将所创建的量测元素标识存于上述有效的量测元素参数队列中，从而创建一带有量测元素标识的量测元素参数队列；

一生成模块，用于根据上述带有量测元素标识的量测元素参数队列及量测元素的类型生成每个量测元素对应的三次元程序，并添加到当前三次元程序所在文件中形成一个控制文件；

一输出模块，用于将上述控制文件输出并加载到上述量测控制软件中合成量测程序，以控制量测设备对待测工件的测量。

2.如权利要求1所述的三次元离线扫描编程系统，其特征在于，所述的系统还包括一绘制模块，用于根据用户需要来绘制测针移动轨迹线以模拟量测过程。

3.如权利要求2所述的三次元离线扫描编程系统，其特征在于，所述的系统还包括一判断模块，用于判断用户选择的实体面是否处理完毕，判断接收模块中是否接收到绘制测针移动轨迹线的参数设置，及判断绘制模块绘制测针移动轨迹线时测针是否到达量测元素参数队列的队尾。

4.如权利要求1所述的三次元离线扫描编程系统，其特征在于，所述的扫描方式参数包括：行数及列数、量测点数、颜色和面积。

5.如权利要求1所述的三次元离线扫描编程系统，其特征在于，所述的扫描输出参数还包括：法向量是否反向、是否绘制测针移动轨迹线、及把量测元素添加到三次元程序时是否显示面扫描相关摘要信息。

6.一种三次元离线扫描编程方法，其通过一电脑对由一量测控制软件控制的量测设备进行自动离线编程，其特征在于，该方法包括以下步骤：

接收用户设置的参数及用户选择的待测工件上的一组实体面，其中用户设置的参数包括扫描方式参数和扫描输出参数，所述扫描输出参数包括量测元素的类型；

根据上述扫描方式参数和用户选择的实体面来计算量测元素的行列数及每个量测元素所处面的法向量，得出一量测元素参数队列并对其进行有效性检查，以得出有效的量测元素参数队列；

根据上述量测元素的类型创建相应的量测元素，并将所创建的量测元素标识存于上述有效的量测元素参数队列中，从而创建一带有量测元素标识的量测元素参数队列；

根据上述带有量测元素标识的量测元素参数队列及量测元素的类型生成每个量测元素对应的三次元程序，并添加到当前三次元程序中形成一个控制文件；

输出所生成的控制文件并加载到上述量测控制软件中合成量测程序，以控制量测设备对待测工件的测量。

7.如权利要求6所述的三次元离线扫描编程方法，其特征在于，所述根据上述带有量测元素标识的量测元素参数队列及量测元素的类型生成每个量测元素对应的三次元程序的步骤之前还包括如下步骤：

判断是否接收到绘制测针移动轨迹线的设置；

若接收到绘制测针移动轨迹线的设置，则用该带有量测元素标识的量测元素参数队列的队首初始化测针位置；

提取下一个量测元素参数作为测针移动的目标位置；

移动测针到目标位置，同时绘制测针移动轨迹线；

判断测针是否到达该量测元素参数队列的队尾；

若测针到达该量测元素参数队列的队尾，则进入生成每个量测元素对应的三次元程序的步骤；

若测针没有到达该量测元素参数队列的队尾，则返回上述提取下一个量测元素参数作为测针移动的目标位置的步骤。

8.如权利要求6所述的三次元离线扫描编程方法，其特征在于，所述量测元素的类型包括：“点”类型、“面”类型及“圆”类型。

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