CN103673962B - 轮廓线自动量测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种轮廓线自动量测系统及方法，该方法包括步骤：获取待测物体的轮廓线及组成该轮廓线的轮廓点；进行轮廓点取样，获取取样点及其对应的方向向量；根据每个取样点的方向向量将获取的取样点偏移第一预定距离得到对应的理论点，并生成一个量测程序；根据该量测程序对待测物体进行测量得到量测点坐标，计算量测点与对应理论点的距离得到各量测点的偏差值，根据最大偏差值与最小偏差值得到轮廓度；画出理论线与上下公差线，连接各个量测点与对应的理论点，标出各量测点的偏差值。利用本发明可以自动量测待测物体的轮廓线。

Description

轮廓线自动量测系统及方法
技术领域
本发明涉及一种影像量测系统及方法，尤其涉及一种轮廓线自动量测系统及方法。
背景技术
随着各种工业产品外观设计的多样化，构成产品表面的结构也越来越复杂，因此产品外壳进行装配组合时，对产品外壳的轮廓线精度要求也越来越高。
然而，在目前三坐标系量测系统中，三次元测量机台作为一种应用最广泛的量测系统，却缺乏专业的产品轮廓线分析报告生成平台，如何提取产品轮廓线对其进行量测，得到轮廓线的偏差及其轮廓度，生成轮廓度图形报告，正日益变为一种需求，并且这种需求也日趋迫切。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种轮廓线自动量测系统，其可对待测物体的轮廓线进行自动量测，得到轮廓线的偏差及其轮廓度，并以图形化的形式，生成轮廓度报告。
鉴于以上内容，还有必要提供一种轮廓线自动量测方法，其对待测物体的轮廓线进行自动量测，得到轮廓线的偏差及其轮廓度，并以图形化的形式，生成轮廓度报告。
一种轮廓线自动量测系统，该系统包括：轮廓线获取模块，用于从计算装置的存储器中获取待测物体的轮廓线及组成该轮廓线的轮廓点；轮廓线采点模块，用于根据相邻轮廓点构造向量，计算每组相邻向量的夹角，根据该夹角大小进行轮廓点取样，获取取样点及其对应的方向向量；量测程序生成模块，用于根据每个取样点的方向向量将获取的取样点偏移第一预定距离得到对应的理论点，当两个相邻理论点之间的连线与轮廓线相交时，则在这两个相邻理论点之间插入一点，并根据理论点及插入点生成一个量测程序；轮廓度量测模块，用于根据该量测程序对待测物体进行测量得到量测点坐标，计算量测点与对应理论点的距离得到各量测点的偏差值，根据最大偏差值与最小偏差值得到轮廓度；量测报告生成模块，用于画出理论线与上下公差线，连接各个量测点与对应的理论点，标出各量测点的偏差值，以图形化的方式显示量测结果。
一种轮廓线自动量测方法，该方法包括：轮廓线获取步骤，从计算装置的存储器中获取待测物体的轮廓线及组成该轮廓线的轮廓点；轮廓线采点步骤，根据相邻轮廓点构造向量，计算每组相邻向量的夹角，根据该夹角大小进行轮廓点取样，获取取样点及其对应的方向向量；量测程序生成步骤，根据每个取样点的方向向量将获取的取样点偏移第一预定距离得到对应的理论点，当两个相邻理论点之间的连线与轮廓线相交时，则在这两个相邻理论点之间插入一点，并根据理论点及插入点生成一个量测程序；轮廓度量测步骤，根据该量测程序对待测物体进行测量得到量测点坐标，计算量测点与对应理论点的距离得到各量测点的偏差值，根据最大偏差值与最小偏差值得到轮廓度；量测报告生成步骤，画出理论线与上下公差线，连接各个量测点与对应的理论点，标出各量测点的偏差值，以图形化的方式显示量测结果。
相较于现有技术，所述的轮廓线自动量测系统及方法，其可对待测物体的轮廓线进行自动量测，得到轮廓线的偏差及其轮廓度，并以图形化的形式，生成轮廓度报告，使用户可以直观地观察到量测结果，提高了量测效率。
附图说明
图1是本发明计算装置的应用环境示意图。
图2是图1中的量测机台的结构示意图。
图3是轮廓线自动量测系统的功能模块图。
图4是本发明轮廓线自动量测方法的较佳实施例的流程图。
图5是图4中步骤S2的具体流程图。
图6是在轮廓线上采点的示意图。
图7是图4中步骤S3的具体流程图。
图8是在两个理论点之间插入一点的示意图。
图9是一个生成的量测程序的示意图。
图10是图4中步骤S4的具体流程图。
图11是计算轮廓度的示意图。
图12是图4中步骤S5的具体流程图。
图13是将量测点连线绘制成不同颜色的示意图。
图14是图形化输出结果的示意图。
主要元件符号说明
计算装置 2
量测机台 4
显示设备 20
输入设备 22
存储器 23
轮廓线自动量测系统 24
处理器 25
探针 41
待测物体 42
轮廓线获取模块 240
轮廓线采点模块 241
量测程序生成模块 242
轮廓度量测模块 243
量测报告生成模块 244
具体实施方式
参阅图1所示，是本发明计算装置的应用环境示意图。在本实施例中，该计算装置2通过数据线与量测机台4连接。其中，该计算装置2包括通过数据总线相连的显示设备20、输入设备22、存储器23、轮廓线自动量测系统24和处理器25。在本实施例中，所述计算装置可以是电脑或服务器等。
参阅图2所示，所述量测机台4包括探针41、待测物体42及X轴马达、Y轴马达和Z轴马达（图2中未示出）等。所述X轴马达、Y轴马达和Z轴马达用于控制探针41在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向进行移动，以实现对待测物体42的量测。在本实施例中，所述量测机台4为三坐标量测系统。
所述轮廓线自动量测系统24用于对待测物体42的轮廓线进行量测，得到轮廓线的偏差及其轮廓度，并以图形化的形式，生成轮廓度报告，显示在显示设备20上，具体过程以下描述。
所述存储器23用于存储所述轮廓线自动量测系统24的程序代码和待测物体42的标准轮廓线等资料。所述显示设备20用于显示量测结果，所述输入设备22用于输入测试人员设置的量测参数等，如预设的公差范围等。
在本实施例中，所述轮廓线自动量测系统24可以被分割成一个或多个模块，所述一个或多个模块被存储在所述存储器23中并被配置成由一个或多个处理器（本实施例为一个处理器25）执行，以完成本发明。例如，参阅图3所示，所述轮廓线自动量测系统24被分割成轮廓线获取模块240、轮廓线采点模块241、量测程序生成模块242、轮廓度量测模块243和量测报告生成模块244。本发明所称的模块是完成一特定功能的程序段，比程序更适合于描述软件在计算装置2中的执行过程。
如图4所示，是本发明轮廓线自动量测方法的较佳实施例的流程图。
步骤S1，轮廓线获取模块240从存储器23中获取待测物体42曲面的标准轮廓线（以下称为“待测物体42的轮廓线”）及组成该轮廓线的轮廓点。
步骤S2，轮廓线采点模块241根据相邻轮廓点构造向量，计算每组相邻向量的夹角，根据该夹角大小进行轮廓点取样，获取取样点及其对应的方向向量（或称为下行向量），具体流程参阅图5的描述。
步骤S3，量测程序生成模块242将获取的取样点按其方向向量偏移第一预定距离（如0.1毫米）得到理论点，当两个相邻理论点之间的连线与轮廓线相交时，则在这两个相邻理论点之间插入一点，并根据理论点及插入点生成一个量测程序，具体流程参阅图7的描述。
步骤S4，轮廓度量测模块243根据该量测程序控制量测机台4的探针41对待测物体42进行测量得到量测点坐标，计算量测点与对应理论点的距离得到各量测点的偏差值，根据最大偏差值与最小偏差值得到轮廓度，具体流程参阅图10的描述。
步骤S5，量测报告生成模块244画出理论线与上下公差线，连接各个量测点与对应的理论点，标出各量测点的偏差值，根据量测点的偏差值大小用不同颜色标注各相邻量测点的连线，具体流程参阅图12的描述。
如图5所示，是图4中步骤S2的具体流程图。
步骤S20，轮廓线采点模块241根据两两相邻轮廓点构造向量，计算每组相邻向量的夹角a，与第一预设值t1比较。例如，参阅图6所示，轮廓点P1与P2之间构造的向量为V12，P3与P4之间构造的向量为V34等等。在本实施例中，t1=5度。
步骤S21，轮廓线采点模块241判断每组相邻向量的夹角a是否大于第一预设值t1。如果某相邻向量的夹角a大于第一预设值t1，则执行步骤S22；如果某相邻向量的夹角a小于或等于第一预设值t1，则执行步骤S23。
步骤S22，轮廓线采点模块241确定该两个相邻轮廓点之间的轮廓线为曲线，根据夹角大小取点得到取样点。在本实施例中，夹角a越大取点数量越多。例如，当该夹角大于5度，且小于等于10度时，取一个点，当该夹角大于10度，且小于等于20度时，取两个点等等。
步骤S23，轮廓线采点模块241确定该两个相邻轮廓点之间的轮廓线为直线，将该两个相邻轮廓点向直线的中点方向偏移第二预定距离（如0.2毫米）得到取样点。
步骤S24，轮廓线采点模块241获取取样点坐标及其对应的方向向量，并将取样点的坐标及每个取样点的方向向量输出到一个文本文档。例如，参阅图6所示，取样点P4对应的下行向量为V4。
如图7所示，是图4中步骤S3的具体流程图。
步骤S30，量测程序生成模块242将获取的取样点按其方向向量偏移第一预定距离（如0.1毫米）得到理论点。由于在实际量测中探针41不能跟待测物体42表面接触（防止待测物体42表面被刮花），所以需要将获取的取样点偏移一定的距离。
步骤S31，量测程序生成模块242判断两个相邻理论点之间的连线是否与轮廓线相交，若出现相交情况，则在这两个相邻理论点之间插入一点，使得所有理论点之间的连线与轮廓线不相交。
例如，参阅图8所示，假设P2代表待测物体42轮廓线的一个取样点，由于取样点P2即是轮廓线P1P2的终点，同时又是轮廓线P2P3的起点，故取样点P2会产生两个理论点，即图8中的P'1、P'2。由于P'1与P'2的连线与轮廓线相交，则在理论点P'1、P'2之间插入一个点P。该插入点P可以是该轮廓点P2向轮廓线外偏移第三预定距离（如0.1毫米）得到。例如，假设理论点P'1的坐标为（x1，y1），P'2的坐标为（x2，y2），插入点P的坐标为（x0，y0），则x1<x0<x2，且y1<y0<y2。
步骤S32，量测程序生成模块242将获取的理论点的坐标、理论点的方向向量，以及插入点的坐标，按照预定的格式存储到一个文档，生成一个量测程序（参阅图9所示）。在本实施例中，所述预定的格式为文本格式。
如图10所示，是图4中步骤S4的具体流程图。
步骤S40，轮廓度量测模块243根据生成的量测程序控制量测机台4的探针41对待测物体42进行测量得到量测点坐标。由于在实际量测中探针41不能跟待测物体42表面接触（防止待测物体42表面被刮花），所以得到的量测点坐标是探针41在三维坐标系中的坐标进行补偿后获得的坐标。
步骤S41，轮廓度量测模块243计算量测点与对应理论点的距离得到各量测点的偏差值D，与第二预设值t2比较。在本实施例中，t2=0.01毫米。
步骤S42，轮廓度量测模块243判断各量测点的偏差值D是否大于该第二预设值t2。如果某个量测点的偏差值D大于该第二预设值t2，则执行步骤S43；如果某个量测点的偏差值D小于或等于该第二预设值t2，则执行步骤S44。
步骤S43，轮廓度量测模块243确定该量测点的偏差值过大，待测物体42在该量测点位置的轮廓线不合格。
步骤S44，轮廓度量测模块243确定该待测物体42在该量测点位置的轮廓线合格，由最大偏差值与最小偏差值之差得到轮廓度。例如，参阅图11所示，假设“D2”代表最大偏差值，“D1”代表最小偏差值，则轮廓度=D2-D1。
如图12所示，是图4中步骤S5的具体流程图。
步骤S50，量测报告生成模块244根据获取的理论点拟合出一条理论线，并根据该理论线确定上下公差线。参阅图13所示，“c0”代表拟合出的理论线（局部），“c1”代表上公差线（局部），“c2”代表下公差线（局部），H1、H2、H3、H4代表理论点，P1、P2、P3、P4代表量测点。
步骤S51，量测报告生成模块244连接各个量测点与该理论线上对应的理论点，在图形界面上标注每组量测点与理论点的偏差值及该轮廓线的轮廓度。
参阅图14所示，是图形界面的一个示意图。量测点A001的偏差值为0.003毫米，最大偏差值为0.014毫米，最小偏差值为-0.004毫米，所以该轮廓线的轮廓度为(0.014-(-0.004))=0.018毫米。
步骤S52，量测报告生成模块244根据量测点的偏差值大小用不同颜色标注各相邻量测点的连线。在本实施例中，如果某个量测点的偏差值位于预先设定的一个偏差范围，则该量测点与下一个量测点的连接线绘制成该偏差范围对应的颜色。
例如，参阅图13所示，如果量测点P1的偏差值在第一偏差范围（如[-0.005，0.005]）内，则P1、P2之间的连线P1P2|绘制成第一颜色（如绿色），如果量测点P3的偏差值在第二偏差范围（如[0.005，0.010]）内，则P3、P4之间的连线|P3P4|绘制成第二颜色（如黄色）。
进一步地，在其他实施例中，所述量测报告生成模块244根据量测点的偏差值大小用不同颜色标注各量测点与对应理论点的连线。例如，如果某个量测点的偏差值位于预先设定的一个偏差范围，则该量测点与对应理论点的连接线绘制成该偏差范围对应的颜色。
举例而言，参阅图13所示，如果量测点P1的偏差值在第一偏差范围（如[-0.005，0.005]）内，则P1、H1之间的连线|P1H1|绘制成第一颜色（如绿色），如果量测点P3的偏差值在第二偏差范围（如[0.005，0.010]）内，则P3、H3之间的连线|P3H3|绘制成第二颜色（如黄色）。
需要说明的是，在其他实施例中，步骤S52也可以去除，即不对各相邻量测点的连线或量测点与对应理论点的连线进行着色。
步骤S53，量测报告生成模块244输出轮廓度图形报告（参阅图14所示），包括标注的偏差值和轮廓度等信息。
最后应说明的是，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等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种轮廓线自动量测系统，应用于计算装置中，其特征在于，该系统包括：
轮廓线获取模块，用于从计算装置的存储器中获取待测物体的轮廓线及组成该轮廓线的轮廓点；
轮廓线采点模块，用于根据相邻轮廓点构造向量，计算每组相邻向量的夹角，根据该夹角大小进行轮廓点取样，获取取样点及其对应的方向向量；
量测方式生成模块，用于根据每个取样点的方向向量将获取的取样点偏移第一预定距离得到对应的理论点，当两个相邻理论点之间的连线与轮廓线相交时，则在这两个相邻理论点之间插入一点，并根据理论点及插入点生成一个量测方式；
轮廓度量测模块，用于根据该量测方式对待测物体进行测量得到量测点坐标，计算量测点与对应理论点的距离得到各量测点的偏差值，根据最大偏差值与最小偏差值得到轮廓度；及
量测报告生成模块，用于画出理论线与上下公差线，连接各个量测点与对应的理论点，标出各量测点的偏差值，以图形化的方式显示量测结果。
2.如权利要求1所述的轮廓线自动量测系统，其特征在于，所述量测方式包括获取的理论点的坐标、理论点的方向向量，以及插入点的坐标。
3.一种轮廓线自动量测方法，运行于计算装置中，其特征在于，该方法包括：
轮廓线获取步骤，从计算装置的存储器中获取待测物体的轮廓线及组成该轮廓线的轮廓点；
轮廓线采点步骤，根据相邻轮廓点构造向量，计算每组相邻向量的夹角，根据该夹角大小进行轮廓点取样，获取取样点及其对应的方向向量；
量测程序生成步骤，根据每个取样点的方向向量将获取的取样点偏移第一预定距离得到对应的理论点，当两个相邻理论点之间的连线与轮廓线相交时，则在这两个相邻理论点之间插入一点，并根据理论点及插入点生成一个量测程序；
轮廓度量测步骤，根据该量测程序对待测物体进行测量得到量测点坐标，计算量测点与对应理论点的距离得到各量测点的偏差值，根据最大偏差值与最小偏差值得到轮廓度；及
量测报告生成步骤，画出理论线与上下公差线，连接各个量测点与对应的理论点，标出各量测点的偏差值，以图形化的方式显示量测结果。
4.如权利要求3所述的轮廓线自动量测方法，其特征在于，所述量测程序包括获取的理论点的坐标、理论点的方向向量，以及插入点的坐标。
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