CN103105126A - 星型探针量测校正系统及方法 - Google Patents

星型探针量测校正系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种星型探针量测校正系统及方法，应用于影像量测机台中，该影像量测机台包括星型探针、摄像镜头及存储设备，该星型探针包括多个探针测头。该方法包括步骤：从存储设备中查找是否存在星型探针的探针配置文件；当存储设备不存在探针配置文件时，配置星型探针的探针配置信息；根据探针配置信息判断每一个探针测头是否需要校正；当探针测头需要校正时，对探针测头的球心半径进行校正；检测探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点是否有偏差；当探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点有偏差时，对探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点之间的偏差进行校正。本发明所述的星型探针量测校正系统及方法满足复杂尺寸的工件检测要求并提高量测的精确度。

Description

星型探针量测校正系统及方法
技术领域
本发明涉及一种影像量测系统及方法，特别是关于一种应用于影像量测的星型探针量测校正系统及方法。
背景技术
在影像量测领域中，受影像量测机台的空间制约，无论是影像量测系统还是单向探针系统都不能很好地满足多方位尺寸的影像量测需求。星型探针的量测方式在很大程度上弥补了这一缺陷，通过对星型探针的配置可选择任意方向、长度和大小的探针测头组建用户所需的星型探针模型。然而，由于在使用星型探针进行工件量测时，探针测头经常需要与待测工件接触而可能造成探针测头受磨损，从而影响量测精确度。因此，在使用该星型探针对工件量测之前必须对星型探针做相应的校正工作，以确保达到用户所期待的量测精确度。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种星型探针量测校正系统及方法，应用于影像量测机台中，能够配置星型探针信息以及对星型探针进行校正，从而满足复杂尺寸的工件检测要求，并能够提高量测精确度。
所述的星型探针量测校正系统应用于影像量测机台中，该影像量测机台包括星型探针、摄像镜头、显示设备以及存储设备，该星型探针包括多个探针测头。该系统包括：探针配置模块，用于从存储设备中查找是否存在星型探针的探针配置文件，当存储设备中不存在探针配置文件时，配置星型探针的探针配置信息；探针校正模块，用于根据星型探针的探针配置信息判断每一个探针测头是否需要校正，当探针测头需要校正时，对探针测头的球心半径进行校正，以及检测探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点是否有偏差，当探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点有偏差时，对探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点之间的偏差进行校正；探针显示模块，用于根据星型探针的配置信息和校正信息产生星型探针模型，以及将该星型探针模型显示在显示设备上。
所述的星型探针量测校正方法应用于影像量测机台中，该影像量测机台包括星型探针、摄像镜头、显示设备以及存储设备，该星型探针包括多个探针测头。该方法包括步骤：从存储设备中查找是否存在星型探针的探针配置文件；当存储设备不存在探针配置文件时，配置星型探针的探针配置信息；根据星型探针的探针配置信息判断每一个探针测头是否需要校正；当探针测头需要校正时，对探针测头的球心半径进行校正；检测探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点是否有偏差；当探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点有偏差时，对探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点之间的偏差进行校正；根据星型探针的配置信息和校正信息产生星型探针模型，并将该星型探针模型显示在显示设备上。
相较于现有技术，本发明所述的星型探针量测校正系统及方法应用于影像量测机台中，能够配置星型探针信息以及对星型探针进行校正，通过该影像量测机台对被测工件进行量测，从而满足复杂尺寸的工件检测要求，并提高了量测的精确度。
附图说明
图1是本发明星型探针量测校正系统较佳实施例的架构图。
图2是一种星型探针示意图。
图3是本发明星型探针量测校正方法较佳实施例的流程图。
图4是图3的步骤S34的细化流程图。
图5是图3的步骤S36的细化流程图。
主要元件符号说明
影像量测机台        1
星型探针量测校正系统10
探针配置模块        101
探针校正模块        102
信息存储模块        103
探针显示模块        104
星型探针            11
探针测头            110
探针延长杆          111
传感器              112
传感器延长杆        113
摄像镜头            12
显示设备            13
存储设备            14
微处理器            15
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
如图1所示，是本发明星型探针量测校正系统10较佳实施例的架构图。在本实施例中，所述的星型探针量测校正系统10安装并运行于影像量测机台1中，该影像量测机台1可以为一种具有影像量测能力的影像量测仪或者其它光学影像量测设备。所述的影像量测机台1还包括星型探针11、摄像镜头12、显示设备13、存储设备14以及微处理器15。
参考图2所示，是影像量测机台1中星型探针示意图。该星型探针11包括多个探针测头110、探针延长杆111、传感器112以及传感器延长杆113。在本实施例中，该星型探针11具有五个探针测头110，例如编号(1)至编号(5)的探针测头110，每一探针测头110用于与被测工件接触进行影像量测。所述的星型探针11与单向探针相比，该星型探针11有其特殊的配置部件，即探针延长杆111，通过选择该探针延长杆111可连接用户选定的探针测头110，例如1～5根，以竖直方向为第一根探针测头110，从上而下向右方向为第二根探针测头110，按照逆时针方向分别为第三、四、五根探针测头110。
所述的探针延长杆111用于连接每一个探针测头110，通过其长度的伸缩和方向的旋转控制探针测头110与被测工件之间的量测距离与量测方向，使探针测头110能够沿任意方向接触被测工件，从而对被测工件进行多方位、多角度的3D几何量测。所述的传感器112用于将探针测头110感测到的量测数据传送给影像量测机台1进行处理，该传感器延长杆113连接探针延长杆111，用于通过其长度的伸缩控制传感器112的传感距离。
所述的显示设备13是一种LED显示屏或者其它显示器，用于显示星型探针模型及影像量测数据。所述的存储设备14是一种外部存储器、Flash内存、或者为一种外部存储介质，其用于存储星型探针11的探针配置文件。在本实施中，所述的探针配置文件包括星型探针11的配置信息，其包括每一个探针测头110的型号、探针延长杆11的配置信息、传感器112及传感器延长杆113的配置信息、以及探针测头110的配置信息。
在本实施例中，所述的星型探针量测校正系统10包括探针配置模块101、探针校正模块102，信息存储模块103、以及探针显示模块104。本发明所称的模块是指一种能够被微处理器15所执行并且能够完成固定功能的一系列计算机程序段，其存储在存储设备14中。在本实施例中，关于各模块的功能将在图3的流程图中具体描述。
如图3所示，是本发明星型探针量测校正方法较佳实施例的流程图。在本实施例中，本发明所述的方法应用于影像量测机台1中，能够配置星型探针11的探针配置信息以及对星型探针11进行校正，通过该影像量测机台1对被测工件进行3D几何量测，从而完成复杂尺寸的工件检测要求。
步骤S30，用户启动影像量测机台1的星型探针11的量测功能。例如，用户可以通过星型探针启动界面开启应用星型探针11对被测工件的3D几何量测功能。
步骤S31，当星型探针11的量测功能被启动后，探针配置模块101从存储设备13中查找是否存在探针配置文件。若存储设备14中不存在探针配置文件，执行步骤S32；若存储设备14中存在探针配置文件，执行步骤S33。
步骤S32，用户通过探针配置模块101配置星型探针11的探针配置信息，例如，将探针测头110的型号分别配置为“PH1-PH5”，将探针延长杆11配置为默认值，将传感器112配置为“TP20”，将传感器延长杆113配置为“5WAY”，以及将探针测头110配置为“BALL2BY20”。
步骤S33，探针校正模块102根据每一根星型探针11的探针配置信息判断每一个探针测头110是否需要校正。若探针测头110需要校正，执行步骤S34；若探针测头110不需要校正，执行步骤S35。
步骤S34，探针校正模块102对需要校正的探针测头110进行校正，该步骤S34将在图4中作详细描述。在本实施例中，探针校正模块102按照编号(1)至(5)依次对需要校正的探针测头110进行校正。例如，先以竖直方向的第一根探针测头(1)进行校正，再从上而下向右方向的第二根探针测头(2)进行校正，然后按照逆时针方向分别为第三、四、五根探针测头(3)至(5)进行校正。
步骤S35，探针校正模块102检测探针测头110的球心与摄像镜头12的镜头焦点是否有偏差。若探针测头110的球心与摄像镜头12的镜头焦点有偏差，则执行步骤S36；若探针测头110的球心与摄像镜头12的镜头焦点没有偏差，则执行步骤S37。
步骤S36，探针校正模块102校正探针测头110的球心与摄像镜头12的镜头焦点之间的偏差，该步骤S36将在图5中作详细描述。在本实施例中，探针校正模块102通过探针测头110量测被测工件的量测数据与摄像镜头12摄取被测工件的的影像数据为依据来校正探针测头110的球心与摄像镜头12的镜头焦点之间的偏差。
步骤S37，信息存储模块103将星型探针11的探针配置信息以及校正信息载入到影像量测机台1的存储设备14中，以供用户利用星型探针11在对被测工件进行3D几何量测时使用。在本实施例中，信息存储模块103还能够将星型探针11的探针配置信息以及校正信息保存为探针配置文件并加密，方便用户重复使用及提高使用的安全性。
步骤S38，探针显示模块104根据星型探针11的探针配置信息以及校正信息产生星型探针模型，并将星型探针模型显示在显示设备13上，以便用户在量测被测工件时即时选择星型探针11的量测方向。在本实施例中，探针显示模块104使用3D图形根据用户所配置的探针信息显示出星型探针模型，用户可以通过拖拉星型探针模型的方式对星型探针11进行任意角度的旋转，以方便量测被测工件并能够达到直观效果。
如图4所示，是图3的步骤S34的细化流程图。步骤S341，用户在影像量测机台1上放置一个标准球，并记录该标准球的球心坐标及半径。步骤S342，用户在星型探针11中选择一个所需校正的探针测头110，并利用该探针测头110在标准球的表面选取一点作为参考点。在本实施例中，假如选择探针测头(1)号进行校正，则利用探针测头(1)号在标准球上表面顶部取点；假如选择探针测头(2)号进行校正，则利用探针测头(2)号在标准球左表面顶端取点。依次类推，可以对探针测头(3)至(5)号进行校正。
步骤S343，探针校正模块102根据参考点坐标及球心坐标计算出与该参考点不全部共面的三个点作为三个目标点。步骤S344，探针校正模块102将参考点与目标点进行拟合得到一个虚拟球，并计算该虚拟球的球心坐标及半径。步骤S345，探针校正模块102计算标准球半径与虚拟球半径的半径差值。
步骤S346，探针校正模块102判断所述半径差值是否符合量测误差要求，例如，用户设置的误差要求为0.01mm。若半径差值不符合量测误差要求，则返回步骤S342利用探针测头110继续对标准球取点操作，直到计算出的半径差值符合量测误差要求为止；若半径差值符合量测误差要求，则执行步骤S347，即探针校正模块102根据所述半径差值来校正所选择探针测头110的球心半径。
如图5所示，是图3的步骤S36的细化流程图。步骤S361，用户在星型探针11中选择一个所需校正的探针测头110，并使用该探针测头110获取放置在影像量测机台1上标准球的球心坐标，称为第一球心坐标。步骤S362，探针校正模块102使用摄像镜头12获取标准球的另外一个球心坐标，称为第二球心坐标。步骤S363，探针校正模块102计算第一球心坐标与第二球心坐标之间的坐标差值。步骤S364，探针校正模块102根据该坐标差值来校正探针测头110的球心与摄像镜头12的镜头焦点之间的偏差。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种星型探针量测校正系统，应用于影像量测机台中，该影像量测机台包括星型探针、摄像镜头、显示设备以及存储设备，该星型探针包括多个探针测头，其特征在于，该系统包括：
探针配置模块，用于从存储设备中查找是否存在星型探针的探针配置文件，当存储设备中不存在探针配置文件时，配置星型探针的探针配置信息；
探针校正模块，用于根据星型探针的探针配置信息判断每一个探针测头是否需要校正，当探针测头需要校正时，对探针测头的球心半径进行校正，以及检测探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点是否有偏差，当探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点有偏差时，对探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点之间的偏差进行校正；以及
探针显示模块，用于根据星型探针的配置信息和校正信息产生星型探针模型，以及将该星型探针模型显示在显示设备上。
2.如权利要求1所述的星型探针量测校正系统，其特征在于，所述的探针信息包括探针测头的型号、探针延长杆的配置信息、传感器及其延长杆的配置信息以及探针测头的配置信息。
3.如权利要求1所述的星型探针量测校正系统，其特征在于，该系统还包括信息存储模块，用于将星型探针的配置信息和校正信息载入到存储设备中，以及将星型探针的探针配置信息和校正信息保存为探针配置文件并将该探针配置文件进行加密。
4.如权利要求1所述的星型探针量测校正系统，其特征在于，所述的校正探针测头的球心半径包括步骤：
在影像量测机台上放置标准球，并记录该标准球的球心坐标及半径；
在星型探针中选择一个所需校正的探针测头，并利用该探针测头在标准球的表面选取一点作为参考点；
根据参考点坐标及球心坐标计算出与该参考点不全部共面的三个点作为三个目标点；
将参考点与目标点进行拟合得到一个虚拟球，并计算该虚拟球的球心坐标及半径；
计算出标准球半径与虚拟球半径的半径差值；以及
当所述的半径差值符合量测误差要求时，根据该半径差值来校正所选择探针测头的球心半径。
5.如权利要求1所述的星型探针量测校正系统，其特征在于，所述的校正探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点之间的偏差包括步骤：
在影像量测机台上放置标准球；
在星型探针中选择一个所需校正的探针测头，并使用该探针测头获取放置在影像量测机台上标准球的第一球心坐标；
使用摄像镜头获取标准球的第二球心坐标；
计算第一球心坐标与第二球心坐标之间的坐标差值；以及
根据所述坐标差值来校正探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点之间的偏差。
6.一种星型探针量测校正方法，应用于影像量测机台中，该影像量测机台包括星型探针、摄像镜头、显示设备以及存储设备，该星型探针包括多个探针测头，其特征在于，该方法包括步骤：
从存储设备中查找是否存在星型探针的探针配置文件；
当存储设备不存在探针配置文件时，配置星型探针的探针配置信息；
根据星型探针的探针配置信息判断每一个探针测头是否需要校正；
当探针测头需要校正时，对探针测头的球心半径进行校正；
检测探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点是否有偏差；
当探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点有偏差时，对探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点之间的偏差进行校正；以及
根据星型探针的配置信息和校正信息产生星型探针模型，并将该星型探针模型显示在显示设备上。
7.如权利要求6所述的星型探针量测校正方法，其特征在于，所述的探针信息包括探针测头的型号、探针延长杆的配置信息、传感器及其延长杆的配置信息以及探针测头的配置信息。
8.如权利要求6所述的星型探针量测校正方法，其特征在于，该方法还包括步骤：
将星型探针的配置信息和校正信息载入到存储设备中；以及
将星型探针的探针配置信息和校正信息保存为探针配置文件并将该探针配置文件进行加密。
9.如权利要求6所述的星型探针量测校正方法，其特征在于，所述的校正探针测头的球心半径包括步骤：
在影像量测机台上放置标准球，并记录该标准球的球心坐标及半径；
在星型探针中选择一个所需校正的探针测头，并利用该探针测头在标准球的表面选取一点作为参考点；
根据参考点坐标及球心坐标计算出与该参考点不全部共面的三个点作为三个目标点；
将参考点与目标点进行拟合得到一个虚拟球，并计算该虚拟球的球心坐标及半径；
计算出标准球半径与虚拟球半径的半径差值；以及
当所述的半径差值符合量测误差要求时，根据该半径差值来校正所选择探针测头的球心半径。
10.如权利要求6所述的星型探针量测校正方法，其特征在于，所述的校正探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点之间的偏差包括步骤：
在影像量测机台上放置标准球；
在星型探针中选择一个所需校正的探针测头，并使用该探针测头获取放置在影像量测机台上标准球的第一球心坐标；
使用摄像镜头获取标准球的第二球心坐标；
计算第一球心坐标与第二球心坐标之间的坐标差值；以及
根据所述坐标差值来校正探针测头的球心与摄像镜头的镜头焦点之间的偏差。
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