CN101713636A - 三维坐标系补正及绘制系统与方法 - Google Patents

三维坐标系补正及绘制系统与方法 Download PDF

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Abstract

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。

Description

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。
一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。
一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。
附图说明
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1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S10，参数设置模块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S11，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OpenGL图形辅助工具。

Claims (10)

1.一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OpenGL图形辅助工具。
5.一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。
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