CN104034300A - 星型探针安装角度检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种星型探针安装角度检测系统及方法，应用于影像量测设备中，该影像量测设备包括星型探针、滑轨支架、水平工作平台以及显示设备。该方法包括步骤：将星型探针固定在垂直于水平工作平台的滑轨支架上；在水平工作平台上放置并固定一个标准球；控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第一根探针在标准球的表面量测出第一根探针对应的第一量测点；控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第二根探针在标准球的表面量测出第二至第五根探针对应的量测点；根据每一个量测点的坐标值计算出第一根探针与每一根探针的安装角度偏差。实施本发明，能够自动计算出星型探针的每一根探针的安装角度偏差，以及找出每一根探针精确的实际安装位置。

Description

星型探针安装角度检测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种影像量测设备检测系统及方法，特别是关于一种影像量测设备的星型探针安装角度检测系统及方法。

背景技术

星型探针系统有星型延长杆，通过选择该星型延长杆可连接用户选定的探针组（1～5根），以竖直方向为第一根探针，从上而下方向向右的为第二根探针，按照逆时针方向分别为第三、四、五根探针，其它四根针分别和第一根的安装角度都是垂直的。

为保证星型探针系统中的每一探针垂直，在安装滑轨装置时必须垂直于工作平面。检查探针是否装正，只需以第一根针为中心，第二根针必须保证与第一根针垂直，第三根针必须保证与第一根针垂直，其它几根针依次类推。由于人工安装探针时会存在一定的误差，然而，硬件工程师在安装星型探针系统时，用肉眼是无法识别探针装置是否垂直于工作平面。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种星型探针安装角度检测系统及方法，能够自动计算出星型探针的每一根探针的安装角度偏差，以及找出每一根探针精确的实际安装位置。

所述的星型探针安装角度检测系统，安装并运行于影像量测设备中，该影像量测设备包括星型探针、滑轨支架、水平工作平台以及显示设备。所述的星型探针安装角度检测系统包括：探针定位模块，用于将星型探针固定在垂直于水平工作平台的滑轨支架上，以及在水平工作平台上放置并固定一个标准球；探针量测模块，用于控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第一根探针在标准球的上顶端表面量测出第一根探针对应的第一量测点，以及控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第二根探针在标准球的左顶端表面量测出第二根探针对应的第二量测点；角度计算模块，用于以第一量测点为原点在水平面上建立XY坐标系，并将第二量测点投影到XY坐标系上，根据第二量测点在XY坐标系上的坐标值计算出第一根探针与第二根探针的第一安装角度偏差，以及判断第一安装角度偏差是否为零；信息显示模块，用于当第一安装角度偏差为零时，在显示设备上显示第一根探针与第二根探针之间的安装角度准确，当第一安装角度偏差不为零时，在显示设备上显示第一根探针与第二根探针的实际安装角度有误差，并在显示设备上显示第一安装角度偏差。

所述的星型探针安装角度检测方法，应用于影像量测设备中，该影像量测设备包括星型探针、滑轨支架、水平工作平台以及显示设备。该方法包括步骤：将星型探针固定在垂直于水平工作平台的滑轨支架上；在水平工作平台上放置并固定一个标准球；控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第一根探针在标准球的上顶端表面量测出第一根探针对应的第一量测点；控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第二根探针在标准球的左顶端表面量测出第二根探针对应的第二量测点；以第一量测点为原点在水平面上建立XY坐标系，并将第二量测点投影到XY坐标系上；根据第二量测点在XY坐标系上的坐标值计算出第一根探针与第二根探针的第一安装角度偏差；判断第一安装角度偏差是否为零；当第一安装角度偏差为零时，在显示设备上显示第一根探针与第二根探针之间的安装角度准确；当第一安装角度偏差不为零时，在显示设备上显示第一根探针与第二根探针的实际安装角度有误差，并在显示设备上显示第一安装角度偏差。

相较于现有技术，本发明所述的星型探针安装角度检测系统及方法，能够能够自动计算出星型探针的每一根星型探针的安装角度偏差，以及找出每一根探针精确的实际安装位置，而且精度高、速度快，从而保证了使用星型探针测量时的准确性。

附图说明

图1是本发明星型探针安装角度检测系统较佳实施例的架构图。

图2是本发明星型探针之第一根探针与第二根探针的安装角度检测方法较佳实施例的流程图。

图3是本发明星型探针之第一根探针与第三根探针的安装角度检测方法较佳实施例的流程图。

图4是本发明星型探针之第一根探针与第四根探针的安装角度检测方法较佳实施例的流程图。

图5是本发明星型探针之第一根探针与第五根探针的安装角度检测方法较佳实施例的流程图。

图6是利用星型探针的五根探针在标准球表面量测出对应量测点的示意图。

图7是每一根探针对应的量测点在XY坐标系上的坐标示意图。

主要元件符号说明

影像量测设备 1

星型探针安装角度检测系统 10

探针定位模块 101

探针量测模块 102

角度计算模块 103

信息显示模块 104

星型探针 11

滑轨支架 12

水平工作平台 13

存储设备 14

处理器 15

显示设备 16

标准球 20

具体实施方式

如图1所示，是本发明星型探针安装角度检测系统10较佳实施例的架构图。在本实施例中，所述的星型探针安装角度检测系统10安装并运行于影像量测设备1中，用于自动计算出星型探针11的每一根探针的安装角度偏差，并根据角度偏差找出每一根探针精确的实际安装位置。所述的影像量测设备1包括星型探针11、滑轨支架12、水平工作平台13、存储设备14、处理器15以及显示设备16。

所述的星型探针11包括一个由五根探针组成的探针组，通过星型延长杆连接每一根探针。参考图6所示，星型探针11包括：竖直方向的为第一根探针，从左而右方向且向右的为第二根探针，按照逆时针方向分别为第三、四、五根探针。当星型探针11的每一根都安装正常时，第二至五根探针分别和第一根探针的角度都是垂直的。

所述的滑轨支架12用于使星型探针11垂直固定在水平工作平台13的水平上，该水平工作平台13还用于放置一个作为校准星型探针11的标准球20。星型探针11可以在滑轨支架12上沿任意方向滑动，从而使每一根探针均能接触待测物体（例如标准球20）的表面便于量测。

在本实施例中，所述的星型探针安装角度检测系统10包括探针定位模块101、探针量测模块102、角度计算模块103以及信息显示模块104。本发明所称的功能模块是指一种能够被影像量测设备1的处理器15所执行并且能够完成固定功能的一系列程序指令段，其存储在影像量测设备11的存储设备14中。关于各功能模块101-104将于下图2-5的流程图中作具体描述。

参考图2所示，是本发明星型探针之第一根探针与第二根探针的安装角度检测方法较佳实施例的流程图。在本实施例中，该方法能够自动计算出星型探针11的第一根探针与第二根探针的安装角度偏差，并根据角度偏差找出第二根探针探针精确的实际安装位置。

步骤S21，探针定位模块101将星型探针11固定在垂直于水平工作平台13的滑轨支架12上。参考图6所示，星型探针11包括一个由五根探针（第一根探针至第五根探针）组成的探针组，滑轨支架12垂直固定在水平工作平台13上，星型探针11固定在滑轨支架12上，从而使星型探针11的第一根探针垂直于水平面。

步骤S22，探针定位模块101在水平工作平台13上放置一个标准球20。参考图6所示，使用者将标准球20放置并固定在水平工作平台13上，以便利用该标准球20来计算出星型探针11的每一根探针的安装角度偏差。

步骤S23，探针量测模块102控制星型探针11在滑轨支架12上移动使第一根探针在标准球20的上顶端表面量测出第一根探针对应的第一量测点P1。参考图6所示，使用者可以多次移动星型探针11使第一根探针的在标准球20的上顶端表面精确地量测出第一量测点P1。

步骤S24，探针量测模块102控制星型探针11在滑轨支架12上移动使第二根探针在标准球的左顶端表面量测出第二根探针对应的第二量测点P2。参考图6所示，使用者可以多次移动星型探针11使第二根探针的在标准球20的左顶端表面精确地量测出第二量测点P2。

步骤S25，角度计算模块103以第一量测点P1为原点在水平面上建立XY坐标系，并将第二量测点P2投影到XY坐标系上。参考图7所示，XY坐标系的原点为第一量测点P1（0，0），水平方向为X轴，竖直方向为Y轴，第二量测点P2在XY坐标系中的坐标为P2（X2，Y2）。

步骤S26，角度计算模块103根据第二量测点P2在XY坐标系上的坐标值计算出第一根探针与第二根探针的第一安装角度偏差。参考图7所示，线段P1P2与X轴之间的角度α=arctan（（Y2-Y1）/（X2-X1）），角度计算模块103以该角度α作为第一根探针与第二根探针的第一安装角度偏差，例如α=-0.0224。

步骤S27，角度计算模块103判断第一安装角度偏差是否为零。在本实施例中，假如第一根探针与第二根探针是安装准确的，则第一根探针与第二根探针是相互垂直的，也就是说，第一根探针与第二根探针之间的安装角度为0度。若第一安装角度偏差为零，则流程执行步骤S28；若第一安装角度偏差不为零，则流程执行步骤S29。

步骤S28，信息显示模块104在显示设备16上显示星型探针11的第一根探针与第二根探针之间的安装角度准确。步骤S29，信息显示模块104在显示设备16上显示星型探针11的第一根探针与第二根探针的实际安装角度有误差，并在显示设备16上显示第一安装角度偏差。

参考图3所示，是本发明星型探针之第一根探针与第三根探针的安装角度检测方法较佳实施例的流程图。在本实施例中，该方法能够自动计算出星型探针11的第一根探针与第三根探针的安装角度偏差，并根据该安装角度偏差找出第三根探针精确的实际安装位置。

步骤S34，探针量测模块102控制星型探针11在滑轨支架12上移动使第三根探针在标准球的前顶端表面测出第三根探针对应的第三量测点P3。参考图6所示，使用者可以多次移动星型探针11使第三根探针的在标准球20的左顶端表面量量精确地量测出第三量测点P3。

步骤S35，角度计算模块103以第一量测点P1为原点在水平面上建立XY坐标系，并将第三量测点P3投影到XY坐标系上。参考图7所示，XY坐标系的原点为第一量测点P1（0，0），第三量测点P3在XY坐标系中的坐标为P3（X3，Y3）。

步骤S36，角度计算模块103根据第三量测点P2在XY坐标系上的坐标值计算出第一根探针与第三根探针的第二安装角度偏差。参考图7所示，线段P1P3与X轴之间的角度β=arctan（（Y3-Y1）/（X3-X1）），角度计算模块103以该角度β作为第一根探针与第三根探针的第二安装角度偏差，例如β=0.2528。

步骤S37，角度计算模块103判断第二安装角度偏差是否为零。在本实施例中，假如第一根探针与第三根探针是安装准确的，则第一根探针与第三根探针是相互垂直的，也就是说，第一根探针与第三根探针之间的安装角度为0度。若第二安装角度偏差为零，则流程执行步骤S38；若第二安装角度偏差不为零，则流程执行步骤S39。

步骤S38，信息显示模块104在显示设备16上显示星型探针11的第一根探针与第三根探针之间的安装角度准确。步骤S39，信息显示模块104在显示设备16上显示星型探针11的第一根探针与第三根探针的实际安装角度有误差，并在显示设备16上显示第二安装角度偏差。

参考图4所示，是本发明星型探针之第一根探针与第四根探针的安装角度检测方法较佳实施例的流程图。在本实施例中，该方法能够自动计算出星型探针11的第一根探针与第四根探针的安装角度偏差，并根据角度偏差找出第四根探针探针精确的实际安装位置。

步骤S44，探针量测模块102控制星型探针11在滑轨支架12上移动使第四根探针在标准球的右顶端表面测出第四根探针对应的第四量测点P4。参考图6所示，使用者可以多次移动星型探针11使第三根探针的在标准球20的左顶端表面量量精确地量测出第四量测点P4。

步骤S45，角度计算模块103将第四量测点P3投影到XY坐标系上。参考图7所示，XY坐标系的原点为第一量测点P1（0，0），第四量测点P4在XY坐标系中的坐标为P4（X4，Y4）。

步骤S46，角度计算模块103根据第四量测点P4在XY坐标系上的坐标值计算出第一根探针与第四根探针的第三安装角度偏差。参考图7所示，线段P1P4与X轴之间的角度δ=arctan（（Y4-Y1）/（X4-X1）），角度计算模块103以该角度δ作为第一根探针与第四根探针的第三安装角度偏差，例如δ=0.0326。

步骤S47，角度计算模块103判断第三安装角度偏差是否为零。在本实施例中，若第一根探针与第四根探针是安装准确的，则第一根探针与第四根探针是相互垂直的，也就是说，第一根探针与第四根探针之间的安装角度为0度。若第三安装角度偏差为零，则流程执行步骤S48；若第三安装角度偏差不为零，则流程执行步骤S49。

步骤S48，信息显示模块104在显示设备16上显示星型探针11的第一根探针与第四根探针之间的安装角度准确。步骤S49，信息显示模块104在显示设备16上显示星型探针11的第一根探针与第四根探针的实际安装角度有误差，并在显示设备16上显示第三安装角度偏差。

参考图5所示，是本发明星型探针之第一根探针与第五根探针的安装角度检测方法较佳实施例的流程图。在本实施例中，该方法能够自动计算出星型探针11的第一根探针与第五根探针的安装角度偏差，并根据角度偏差找出第五根探针探针精确的实际安装位置。

步骤S54，探针量测模块102控制星型探针11在滑轨支架12上移动使第五根探针在标准球的后顶端表面测出第五根探针对应的第五量测点P5。参考图6所示，使用者可以多次移动星型探针11使第五根探针的在标准球20的左顶端表面量量精确地量测出第五量测点P5。

步骤S55，角度计算模块103以第一量测点P1为原点在水平面上建立XY坐标系，并将第五量测点P3投影到XY坐标系上。参考图7所示，XY坐标系的原点为第一量测点P1（0，0），第五量测点P5在XY坐标系中的坐标为P5（X5，Y5）。

步骤S56，角度计算模块103根据第五量测点P5在XY坐标系上的坐标值计算出第一根探针与第五根探针的第四安装角度偏差。参考图7所示，线段P1P5与X轴之间的角度ψ=arctan（（Y5-Y1）/（X5-X1）），角度计算模块103以该角度ψ作为第一根探针与第五根探针的第四安装角度偏差，例如ψ=-0.0305。

步骤S57，角度计算模块103判断第四安装角度偏差是否为零。在本实施例中，若第一根探针与第五根探针是安装准确的，则第一根探针与第五根探针是相互垂直的，也就是说，第一根探针与第五根探针之间的安装角度为0度。若第四安装角度偏差为零，则流程执行步骤S58；若第四安装角度偏差不为零，则流程执行步骤S59。

步骤S58，信息显示模块104在显示设备16上显示星型探针11的第一根探针与第五根探针之间的安装角度准确。步骤S59，信息显示模块104在显示设备16上显示星型探针11的第一根探针与第五根探针的实际安装角度有误差，并在显示设备16上显示第四安装角度偏差。

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)

1.一种星型探针安装角度检测系统，安装并运行于影像量测设备中，该影像量测设备包括星型探针、滑轨支架、水平工作平台以及显示设备，其特征在于，所述的星型探针安装角度检测系统包括：

探针定位模块，用于将星型探针固定在垂直于水平工作平台的滑轨支架上，以及在水平工作平台上放置并固定一个标准球；

探针量测模块，用于控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第一根探针在标准球的上顶端表面量测出第一根探针对应的第一量测点，以及控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第二根探针在标准球的左顶端表面量测出第二根探针对应的第二量测点；

角度计算模块，用于以第一量测点为原点在水平面上建立XY坐标系，并将第二量测点投影到XY坐标系上，根据第二量测点在XY坐标系上的坐标值计算出第一根探针与第二根探针的第一安装角度偏差，以及判断第一安装角度偏差是否为零；以及

信息显示模块，用于当第一安装角度偏差为零时，在显示设备上显示第一根探针与第二根探针之间的安装角度准确，当第一安装角度偏差不为零时，在显示设备上显示第一根探针与第二根探针的实际安装角度有误差，并在显示设备上显示第一安装角度偏差。

2.如权利要求1所述的星型探针安装角度检测系统，其特征在于：

所述的探针量测模块还用于控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第三根探针在标准球的前顶端表面量测出第三根探针对应的第三量测点；

所述的角度计算模块还用于将第三量测点投影到XY坐标系上，根据第三量测点在XY坐标系上的坐标值计算出第一根探针与第三根探针的安装角度偏差，以及判断第二安装角度偏差是否为零；以及

所述的信息显示模块还用于当第二安装角度偏差为零时，在显示设备上显示第一根探针与第三根探针之间的安装角度准确，当第二安装角度偏差不为零时，在显示设备上显示第一根探针与第三根探针的实际安装角度有误差，并在显示设备上显示第二安装角度偏差。

3.如权利要求1所述的星型探针安装角度检测系统，其特征在于：

所述的探针量测模块还用于控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第四根探针在标准球的右顶端表面量测出第四根探针对应的第四量测点；

所述的角度计算模块还用于将第四量测点投影到XY坐标系上，根据第四量测点在XY坐标系上的坐标值计算出第一根探针与第四根探针的安装角度偏差，以及判断第三安装角度偏差是否为零；以及

所述的信息显示模块还用于当第三安装角度偏差为零时，在显示设备上显示第一根探针与第四根探针之间的安装角度准确，当第三安装角度偏差不为零时，在显示设备上显示第一根探针与第四根探针的实际安装角度有误差，并在显示设备上显示第三安装角度偏差。

4.如权利要求1所述的星型探针安装角度检测系统，其特征在于：

所述的探针量测模块还用于控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第五根探针在标准球的后顶端表面量测出第五根探针对应的第五量测点；

所述的角度计算模块还用于将第五量测点投影到XY坐标系上，根据第五量测点在XY坐标系上的坐标值计算出第一根探针与第四根探针的安装角度偏差，以及判断第四安装角度偏差是否为零；以及

所述的信息显示模块还用于当第四安装角度偏差为零时，在显示设备上显示第一根探针与第五根探针之间的安装角度准确，当第四安装角度偏差不为零时，在显示设备上显示第一根探针与第五根探针的实际安装角度有误差，并在显示设备上显示第四安装角度偏差。

5.如权利要求1所述的星型探针安装角度检测系统，其特征在于，所述的星型探针由第一根探针至第五根探针组成的探针组，每一根探针通过星型延长杆相互连接，其中，以竖直方向的为第一根探针，从左而右方向且向右的为第二根探针，按照逆时针方向分别为第三、四、五根探针。

6.一种星型探针安装角度检测方法，应用于影像量测设备中，该影像量测设备包括星型探针、滑轨支架、水平工作平台以及显示设备，其特征在于，该方法包括步骤：

将星型探针固定在垂直于水平工作平台的滑轨支架上；

在水平工作平台上放置并固定一个标准球；

控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第一根探针在标准球的上顶端表面量测出第一根探针对应的第一量测点；

控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第二根探针在标准球的左顶端表面量测出第二根探针对应的第二量测点；

以第一量测点为原点在水平面上建立XY坐标系，并将第二量测点投影到XY坐标系上；

根据第二量测点在XY坐标系上的坐标值计算出第一根探针与第二根探针的第一安装角度偏差；

判断第一安装角度偏差是否为零；

当第一安装角度偏差为零时，在显示设备上显示第一根探针与第二根探针之间的安装角度准确；以及

当第一安装角度偏差不为零时，在显示设备上显示第一根探针与第二根探针的实际安装角度有误差，并在显示设备上显示第一安装角度偏差。

7.如权利要求6所述的星型探针安装角度检测方法，其特征在于，该方法还包括步骤：

控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第三根探针在标准球的前顶端表面量测出第三根探针对应的第三量测点；

将第三量测点投影到XY坐标系上；

根据第三量测点在XY坐标系上的坐标值计算出第一根探针与第三根探针的安装角度偏差；

判断第二安装角度偏差是否为零；

当第二安装角度偏差为零时，在显示设备上显示第一根探针与第三根探针之间的安装角度准确；以及

当第二安装角度偏差不为零时，在显示设备上显示第一根探针与第三根探针的实际安装角度有误差，并在显示设备上显示第二安装角度偏差。

8.如权利要求6所述的星型探针安装角度检测方法，其特征在于，该方法还包括步骤：

控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第四根探针在标准球的右顶端表面量测出第四根探针对应的第四量测点；

将第四量测点投影到XY坐标系上；

根据第四量测点在XY坐标系上的坐标值计算出第一根探针与第四根探针的安装角度偏差；

判断第三安装角度偏差是否为零；

当第三安装角度偏差为零时，在显示设备上显示第一根探针与第四根探针之间的安装角度准确；以及

当第三安装角度偏差不为零时，在显示设备上显示第一根探针与第四根探针的实际安装角度有误差，并在显示设备上显示第三安装角度偏差。

9.如权利要求6所述的星型探针安装角度检测方法，其特征在于，该方法还包括步骤：

控制星型探针在滑轨支架上移动使星型探针的第五根探针在标准球的后顶端表面量测出第五根探针对应的第五量测点；

将第五量测点投影到XY坐标系上；

根据第五量测点在XY坐标系上的坐标值计算出第一根探针与第四根探针的安装角度偏差；

判断第四安装角度偏差是否为零；

当第四安装角度偏差为零时，在显示设备上显示第一根探针与第五根探针之间的安装角度准确；以及

当第四安装角度偏差不为零时，在显示设备上显示第一根探针与第五根探针的实际安装角度有误差，并在显示设备上显示第四安装角度偏差。

10.如权利要求6所述的星型探针安装角度检测方法，其特征在于，所述的星型探针由第一根探针至第五根探针组成的探针组，每一根探针通过星型延长杆相互连接，其中，以竖直方向的为第一根探针，从左而右方向且向右的为第二根探针，按照逆时针方向分别为第三、四、五根探针。