CN102467597A - 量测路径优化系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种量测路径优化方法，包括：计算包围所有量测元素的最小包围盒；确定CCD镜头每一次能够捕获的影像范围的长和宽；将最小包围盒等距划分为多个元素包围盒；计算每个量测元素的最小包围区域；若某个量测元素的最小包围区域落在单个的元素包围盒内，将该元素包围盒的编号放入第一数组；若某个量测元素的最小包围区域落在多个元素包围盒内，将该多个元素包围盒的编号作为整体放入第二数组；对上述第一数组及第二数组中所包括的元素包围盒的编号进行排序、合并，生成影像量测机台量测上述量测元素时移动的量测路径。本发明还提供一种量测路径优化系统。本发明能够优化量测机台对量测元素的量测路径，使量测机台移动的量测路径达到最优、最短。

Description

量测路径优化系统及方法

技术领域

本发明涉及一种工件量测系统及方法，尤其是涉及一种在对工件量测过程中的量测路径优化系统及方法。

背景技术

当前，对工件的量测大都是利用量测机台完成的。通常，量测机台在对工件进行量测时需要移动才能实现对工件上所创建的所有量测元素，如点、线、面、圆等的量测。

以往，量测机台在对工件上的量测元素进行量测时，其量测的顺序是按照量测元素的创建顺序进行的，因此，使得量测机台移动的量测路径如图1所示的杂乱无章。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种量测路径优化系统，能够优化量测机台对量测元素的量测路径，使量测机台移动的量测路径达到最优、最短。

此外，还有必要提供一种量测路径优化方法，能够优化量测机台对量测元素的量测路径，使量测机台移动的量测路径达到最优、最短。

一种量测路径优化系统，与一台量测机台通讯连接。所述量测机台包括一个工件。该工件上创建有量测元素。该系统包括：数据接收模块，用于从量测机台接收所述工件上量测元素的数目、位置坐标及特征值；最小包围盒计算模块，用于根据上述各量测元素的位置坐标，计算出包围该所有量测元素的最小包围盒Box；影像范围确定模块，用于通过获取量测机台的CCD镜头的倍率，确定该CCD镜头每一次能够捕获的影像范围的长L和宽W；切分模块，用于利用上述的长L和宽W，对最小包围盒Box等距切分，将最小包围盒Box划分为M行N列个元素包围盒，并对该M行N列个元素包围盒编号；最小包围区域计算模块，用于根据每个量测元素的位置坐标，计算每个量测元素的最小包围区域S；判断模块，用于判断每一个量测元素的最小包围区域S是否落在一个单个的元素包围盒内，当某个量测元素的最小包围区域S落在一个单个的元素包围盒内时，将该元素包围盒的编号放入第一数组中，及当某个量测元素的最小包围区域落在多个元素包围盒内时，将该多个元素包围盒的编号作为整体放入第二数组中；及路径生成模块，用于对上述第一数组及第二数组中所包括的元素包围盒的编号进行排序、合并，生成影像量测机台量测上述量测元素时移动的量测路径。

一种量测路径优化方法，包括：从一台量测机台接收该量测机台需要量测的工件上的量测元素的数目、位置坐标及特征值；根据上述各量测元素的位置坐标，计算出包围该所有量测元素的最小包围盒Box；通过获取量测机台的CCD镜头的倍率，确定该CCD镜头每一次能够捕获的影像范围的长L和宽W；利用上述的长L和宽W，对最小包围盒Box等距切分，将最小包围盒Box划分为M行N列个元素包围盒，并对该M行N列个元素包围盒编号；根据每个量测元素的位置坐标，计算每个量测元素的最小包围区域S；判断每一个量测元素的最小包围区域S是否落在一个单个的元素包围盒内；当某个量测元素的最小包围区域S落在一个单个的元素包围盒内时，将该元素包围盒的编号放入第一数组中；当某个量测元素的最小包围区域落在多个元素包围盒内时，将该多个元素包围盒的编号作为整体放入第二数组中；及对上述第一数组及第二数组中所包括的元素包围盒的编号进行排序、合并，生成影像量测机台量测上述量测元素时移动的量测路径。

相较现有技术，所述的量测路径优化系统及方法利用计算机辅助设计技术对量测机台的量测路径进行优化，可以使量测路径达到最短，减少量测机台不必要的使用及磨损，延长量测机台的使用寿命。

附图说明

图1是没有进行量测路径优化之前量测机台移动的量测路径。

图2是本发明量测路径优化系统较佳实施方式的硬件架构图。

图3是图2中量测路径优化系统的功能模块图。

图4举例演示了十二个量测元素的最小包围盒。

图5是利用本发明量测路径优化系统及方法得到的图4所示十二个量测元素的量测路径。

图6是本发明量测路径优化方法较佳实施方式的具体实施流程图。

图7是利用本发明量测路径优化系统及方法对图1所示量测路径进行优化的结果。

主要元件符号说明

量测机台                                              1

数据采集与传送模块                                    10

CCD镜头                                               11

平台                                                  12

工件                                                  2

数据处理设备                                          3

量测路径优化系统                                      30

数据接收模块                                          300

最小包围盒计算模块                                    301

影像范围确定模块                                      302

切分模块                                              303

最小包围区域计算模块                                  304

判断模块                                              305

路径生成模块                                          306

存储模块                                              307

存储设备                                              31

中央处理器                                            32

具体实施方式

参阅图2所示，是本发明量测路径优化系统30较佳实施例的硬件架构图。本发明所述的量测路径优化系统30安装在一台数据处理设备3中。该数据处理设备3与一台量测机台1通讯连接。所述量测机台1包括数据采集与传送模块10、CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)镜头11、及平台12。平台12上放置有一个工件2。工件2上创建有量测元素，如点、线、面、圆等。所述量测路径优化系统30包括多个功能模块(见图3所示)，用于在量测机台1对工件2上的量测元素进行量测时进行量测路径的优化处理，以使量测路径达到最优、最短。

所述数据处理设备3可以是计算机、服务器等，其包括存储设备31及中央处理器(central processing unit)32。所述存储设备31用于在上述量测路径优化系统30进行量测路径优化处理时，存储相关数据。所述中央处理器32用于执行量测路径优化系统30中的各功能模块。

参阅图3所示，是量测路径优化系统30的功能模块图。该量测路径优化系统30包括数据接收模块300、最小包围盒计算模块301、影像范围确定模块302、切分模块303、最小包围区域计算模块304、判断模块305、路径生成模块306及存储模块307。

所述数据接收模块300用于从量测机台1的数据采集与传送模块10处接收在工件2上所创建的量测元素的数目、位置坐标及特征值。如上所述，量测元素包括点、线、面、圆等。所述量测元素的位置坐标是指创建该量测元素时所用到的点的坐标。例如当量测元素为线时，该量测元素的位置坐标为创建该线时所用到的两个点的坐标；当量测元素为圆时，该量测元素的位置坐标为创建该圆时所用到的三个点的坐标。

所述最小包围盒计算模块301用于根据上述各量测元素的位置坐标，计算出包围该所有量测元素的最小包围盒Box。该最小包围盒计算模块301从所有量测元素的位置坐标中找出最大的X轴坐标Xmax、最小的X轴坐标Xmin、最大的Y轴坐标Ymax及最小的Y轴坐标Ymin，利用坐标(Xmax，Ymax)，(Xmax，Ymin)，(Xmin，Ymax)，及(Xmin，Ymin)所确定的四个点得到最小包围盒Box。

所述影像范围确定模块302用于通过获取量测机台1的CCD镜头11的倍率，确定该CCD镜头11每一次能够捕获的影像范围的长L和宽W。该影像范围确定模块302根据CCD镜头11的倍率与每一次能够捕获的影像范围之间的对应关系，确定该影像范围的长L和宽W。

所述切分模块303用于利用上述的长L和宽W，对最小包围盒Box等距切分，将最小包围盒Box划分为M行N列个元素包围盒。其中：

M＝(Xmax-Xmin)/L，N＝(Ymax-Ymin)/W；或者

M＝(Xmax-Xmin)/W，N＝(Ymax-Ymin)/L。

若M、N为小数，则M、N取整数部分加1。此外，该切分模块303还用于对该M行N列个元素包围盒编号。

所述最小包围区域计算模块304用于根据每个量测元素的位置坐标，计算每个量测元素的最小包围区域S。其中所述量测元素的最小包围区域S的计算方法与上述最小包围盒Box的计算方法相同。

所述判断模块305用于判断每一个量测元素的最小包围区域S是否落在一个单个的元素包围盒内。参阅图4所示的十二个量测元素的最小包围盒Box，该最小包围盒Box被划分为4行7列28个元素包围盒。在这十二个量测元素中，量测元素一、三、七、九及十为圆，量测元素二、四、五、六、八、十一及十二为线。量测元素一、二、四、五、六、七、九、十及十一的最小包围区域均落在单个的元素包围盒内，而量测元素三的最小包围区域落在了12、13、16、17四个元素包围盒内，量测元素八的最小包围区域落在了20、23两个元素包围盒内，及量测元素十二的最小包围区域落在了13、14、15三个元素包围盒内。进一步地，上述判断模块305还用于当某个量测元素的最小包围区域S落在一个单个的元素包围盒内时，将该元素包围盒的编号放入第一数组中，及当某个量测元素的最小包围区域S落在多个元素包围盒内时，将该多个元素包围盒的编号作为整体放入第二数组中。根据图4所示的例子，第一数组中包括编号{2，6，8，10，17，25，27，28}及第二数组中包括编号{(12、13、16、17)、(20、23)、(13、14、15)}。

所述路径生成模块306用于对上述第一数组及第二数组中所包括的元素包围盒的编号进行排序、合并，生成影像量测机台1移动的量测路径。详细地，该路径生成模块306将第一数组及第二数组中所包括的编号按照大小依次排序。当某个编号来自于第二数组时，用该编号所在的整体取代该编号，从而生成一个量测路径。例如，若第一数组为{2，6，8，10，17，25，27，28}，及第二数组为{(12、13、16、17)、(20、23)、(13、14、15)}，该路径生成模块306对第一数组及第二数组中的编号从小到大依次排序2、6、8、10。当排到编号12时，由于该编号12位于第二数组，因此，利用编号12所在的整体(12、13、16、17)取代编号12。接着，编号13也是位于第二数组，因此将(13、14、15)取代编号13。如此直至完成编号排序，从而得到量测路径为{2、6、8、10、(12、13、16、17)、(13、14、15)、(20、23)、25、27、28}，参见图5所示的虚线部分。

所述存储模块307用于将上述的量测路径存储于存储设备31中。

参阅图6所示，是本发明量测路径优化方法较佳实施方式的具体实施流程图。

步骤S10，数据接收模块300从量测机台1的数据采集与传送模块10处接收在工件2上所创建的量测元素的数目、位置坐标及特征值。所述量测元素包括点、线、面、圆等。所述量测元素的位置坐标是指创建该量测元素时所用到的点的坐标。例如当量测元素为线时，该量测元素的位置坐标为创建该线时所用到的两个点的坐标；当量测元素为圆时，该量测元素的位置坐标为创建该圆时所用到的三个点的坐标。

步骤S11，最小包围盒计算模块301根据上述各量测元素的位置坐标，计算出包围该所有量测元素的最小包围盒Box。

步骤S12，影像范围确定模块302通过获取量测机台1的CCD镜头11的倍率，确定该CCD镜头11每一次能够捕获的影像范围的长L和宽W。

步骤S13，切分模块303利用上述的长L和宽W，对最小包围盒Box等距切分，将最小包围盒Box划分为M行N列个元素包围盒。

步骤S14，切分模块303对该M行N列个元素包围盒编号。

步骤S15，最小包围区域计算模块304根据每个量测元素的位置坐标，计算每个量测元素的最小包围区域S。

步骤S16，判断模块305判断每一个量测元素的最小包围区域S是否落在一个单个的元素包围盒内。若某一个量测元素的最小包围区域S落在一个单个的元素包围盒内，则流程进入步骤S17。否则，若某一个量测元素的最小包围区域S不只落在一个元素包围盒内，而是落在多个元素包围盒内，则流程进入步骤S18。

在步骤S17中，判断模块305将该最小包围区域S所在的单个元素包围盒的编号放入第一数组中。

在步骤S18中，判断模块305将该最小包围区域S所在的多个元素包围盒的编号作为整体放入第二数组中。

步骤S19，路径生成模块306对上述第一数组及第二数组中所包括的元素包围盒的编号进行排序、合并，生成影像量测机台1移动的量测路径。

步骤S20，存储模块307将上述的量测路径存储于存储设备31中。

上述量测路径优化系统及方法利用计算机辅助设计技术对量测机台的量测路径进行优化，使得量测路径从图1所示的杂乱无章达到图7所示的最优、最短，减少量测机台不必要的使用及磨损，延长量测机台的使用寿命。

Claims (8)

1.一种量测路径优化系统，运行于数据处理设备，该数据处理设备与一台量测机台通讯连接，所述量测机台用于量测工件，该工件上创建有量测元素，其特征在于，该系统包括：

数据接收模块，用于从量测机台接收所述工件上量测元素的数目、位置坐标及特征值；

最小包围盒计算模块，用于根据上述各量测元素的位置坐标，计算出包围该所有量测元素的最小包围盒Box；

影像范围确定模块，用于通过获取量测机台的CCD镜头的倍率，确定该CCD镜头每一次能够捕获的影像范围的长L和宽W；

切分模块，用于利用上述的长L和宽W，对最小包围盒Box等距切分，将最小包围盒Box划分为M行N列个元素包围盒，并对该M行N列个元素包围盒编号；

最小包围区域计算模块，用于根据每个量测元素的位置坐标，计算每个量测元素的最小包围区域S；

判断模块，用于判断每一个量测元素的最小包围区域S是否落在一个单个的元素包围盒内，当某个量测元素的最小包围区域S落在一个单个的元素包围盒内时，将该元素包围盒的编号放入第一数组中，及当某个量测元素的最小包围区域落在多个元素包围盒内时，将该多个元素包围盒的编号作为整体放入第二数组中；及

路径生成模块，用于对上述第一数组及第二数组中所包括的元素包围盒的编号进行排序、合并，生成影像量测机台量测上述量测元素时移动的量测路径。

2.如权利要求1所述的量测路径优化系统，其特征在于，所述量测元素包括点、线、面、及圆。

3.如权利要求2所述的量测路径优化系统，其特征在于，所述量测元素的特征值是指代表该量测元素是点、线、面、还是圆的值。

4.如权利要求1所述的量测路径优化系统，其特征在于，该系统还包括：

存储模块，用于将上述的量测路径存储于一个存储设备。

5.一种量测路径优化方法，其特征在于，该方法包括：

从一台量测机台接收该量测机台需要量测的工件上的量测元素的数目、位置坐标及特征值；

根据上述各量测元素的位置坐标，计算出包围该所有量测元素的最小包围盒Box；

通过获取量测机台的CCD镜头的倍率，确定该CCD镜头每一次能够捕获的影像范围的长L和宽W；

利用上述的长L和宽W，对最小包围盒Box等距切分，将最小包围盒Box划分为M行N列个元素包围盒，并对该M行N列个元素包围盒编号；

根据每个量测元素的位置坐标，计算每个量测元素的最小包围区域S；

判断每一个量测元素的最小包围区域S是否落在一个单个的元素包围盒内；

当某个量测元素的最小包围区域S落在一个单个的元素包围盒内时，将该元素包围盒的编号放入第一数组中；

当某个量测元素的最小包围区域落在多个元素包围盒内时，将该多个元素包围盒的编号作为整体放入第二数组中；及

对上述第一数组及第二数组中所包括的元素包围盒的编号进行排序、合并，生成影像量测机台量测上述量测元素时移动的量测路径。

6.如权利要求5所述的量测路径优化方法，其特征在于，所述量测元素包括点、线、面、圆。

7.如权利要求6所述的量测路径优化方法，其特征在于，所述量测元素的特征值是指代表该量测元素是点、线、面、还是圆的值。

8.如权利要求5所述的量测路径优化方法，其特征在于，该方法还包括：

将所述的量测路径存储于一个存储设备。

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