CN110046335B - 一种外形检测报告的快速生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种检测报告的快速生成方法，步骤是：根据测点类型的不同，实现对测点类型的区分以及同类点的聚类，并结合待测零件的实际要求，调用检测报告模板，生成可视化报告。通过提取特征参数，计算期望中心点位置以及矢量中值，得到该页报告中三维模型位姿参数矩阵，自动将报告中模型视角调整到合适位置，同时考虑整体布局等因素，实现标签和引线的自动布局，有效解决检测报告中标签、引线以及三维模型之间相互干涉的现象。本发明可以实现各类零件产品三坐标测量数据等测量方式方法的检测报告的快速生成，极大提高检测报告生成的效率，满足企业多样化的报告定制需求。

Description

一种外形检测报告的快速生成方法

技术领域

本发明涉及报告系统及生成方法，尤其涉及一种外形检测报告的快速生成方法。

背景技术

机械零件的检测，在生产加工制造中是十分重要的一项工作。其主要是对产品各项参数进行评估，以判断其能够符合社会的需求，保证产品质量，在零件生产加工制造中具有重要意义，是现代企业发展不可或缺的重要组成。

近几年来，三维计算机图形学技术已经取得了长远的发展，成为了日常生活中不可或缺的一部分。三维模型作为三维计算机图形学的基本要素，尤其扮演着越来越为重要的角色。为了在真实应用程序中取得更好的运行结果，就要求各类三维模型相关的分析建模算法拥有更高的计算精度。为三维模型自动地选取最佳视角是其中最为重要的算法之一，常常作为其它三维模型相关算法的预处理工作。三维模型相比于文本等其他数据形态，具有更明显的高维特性、更强的语义性，因此三维模型在可视化报告中有着重要的作用。但是由于可视化的检验报告格式繁多，人工取点位置的随机性以及检测报告中模型视角以及标签等摆放位置不合理，造成大量检测位置点被遮挡，现有的软件或方法需要操作人员在得到测量数据报告之后，进行大量的手工交互操作，调整三维模型的位置等，同时质量报告的生成方式不灵活，不能很好的满足企业多样化的实际需求，极大的浪费了检测仪器的在线有效工作时间，降低了操作人员的工作效率，造成极大的无用重复冗余劳动。中国专利“一种基于草图轮廓特征的三维模型最佳视角选取方法”(专利申请号201510145279.7)，使用基于轮廓线条上下文环境的特征匹配算法，旨在从相关手绘草图中学习出能够反映人类视觉系统观察物体习惯的信息并以此计算出对应三维模型的最佳视角，但是该方法只适用于二维草图轮廓特征；中国专利“一种电能质量检测装置检测报告自动生成方法”(专利申请号201510851392.7)，提出将检测数据录入Excel或则Word，最终生成最终报告，但是该方法自动化程度比较低，仍需要人工拷贝数据，效率不高；《轮胎轮廓工程图自动标注方法研究》一文中，提出了基于CATIA提出一种轮胎轮廓图自动标注方法，但仍存在一定的局限性，随着标注工程图的数量增大，可能会出现布局不合理之处。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种外形检测报告中快速生成方法，并且自动将报告中模型视角调整到合适位置，为该模型计算出合适的观察视角并且使得这些视角最为符合人类的视觉感受，能够将待测点全部显示出来，增加了报告格式和数据处理的灵活性，同时考虑整体布局以及标签的大小等因素，实现标签和引线的自动布局，有效解决检测报告中标签、引线以及三维模型之间相互干涉的现象，实现检测报告的快速生成，极大提高检测效率和准确性，满足企业多样化需求。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种外形检测报告的自动生成方法，包括以下步骤：

步骤(1)、遍历报告中所有的测点，提取点位信息，并且为每一个点位信息建立对应的特征集；

步骤(2)、根据步骤(1)中的点位信息以及对应的特征集，对所有的测点进行聚类并进行排序；

步骤(3)、根据步骤(2)中新的零件测点位顺序，调用报告模板，生成可视化报告；

步骤(4)、根据报告中新生成的点位顺序，提取其特征参数，建立位姿矩阵，计算期望中心点位置以及期望矢量值，并进行归一化处理，从而获得该页报告中三维模型位姿参数矩阵；

步骤(5)、根据步骤(4)中三维模型位姿参数矩阵，从而获得该页报告中与位姿参数矩阵相对于的三维对象的调整模型；

步骤(6)、对调整好视角的报告页面进行标签以及引线的重新布局，同时对模型显示比例缩放，调整其比例因子，使得其整体大小比例至合适；

步骤(7)、刷新报告页面，根据输出需要，生成Excel或者PDF格式的报告。

作为进一步的优选方案，所述步骤(1)中，提取测量程序中的点位信息，并且为每一个点位信息建立对应的特征集；特征集中包括各个视角的点位信息，即测量点的ID以及X、Y、Z的实测值和理论值。

作为进一步的优选方案，所述步骤(2)中的测点按照位置坐标与矢量动态智能调整其顺序与聚类分块，并根据聚类算法，自动调整其前后次序，生成新的测点顺序。

作为进一步的优选方案，所述步骤(3)中，生成的可视化报告主要包括：待测零件的封面信息、报告表头封面信息以及具体的三维模型信息；待测零件的封面信息以及报告表头信息主要包括企业名称、零件名称、产品零件号、检具名称、CMM型号、测量精度、检测温度、检测湿度等。

作为进一步的优选方案，所述步骤(4)中，提取待测点的特征参数，包括测量点的X、Y、Z的实测值以及矢量值i,j,k；建立位姿矩阵包括旋转矩阵以及平移矩阵。

作为进一步的优选方案，所述步骤(5)中，读取该页报告中所对应的视角类别的位置参数矩阵，获得与之对应三维对象调整模型，驱动三维对象模型处理器，从而将三维模型旋转到最佳视角位置，将各个待测点合理的显示出来。

作为进一步的优选方案，所述步骤(6)中，提出一种自动布局方法，综合考虑标签定位中心以及标签大小，采用冒泡排序法，解决标签、引线以及三维模型干涉问题。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.分组内的数据点，根据其坐标点的位置坐标与矢量动态智能调整其顺序与聚类分块，并根据分块内的检测点个数，自动调整其前后次序。

2.模型的视角调整依据当前分块数据点的位置，找到其中心位置，设置为视角旋转中心，旋转的角度根据分块当中数据点的位置与法向量，智能调整其方位，使该视角内所有的检测点都能合理的显示出来。

3.模型显示的缩放，根据当前页面的大小与其中包含的检测点个数以及标签大小自动进行按比例缩放。

4.聚类分析，以将合适的检测点显示到合理的页面，综合考虑坐标、矢量、在模型中的位置、所起到的功能作用。

5.考虑整体布局以及标签的大小等因素，实现标签和引线的自动布局，有效解决检测报告中标签、引线以及三维模型之间相互干涉的现象。

6.对于报告的整体生成，操作人员在得到测量数据之后无需进行大量的手工交互操作，调整文字、符号、表格和图形的位置与格式等，从而使质量报告的生成方式具有灵活多样性，很好的满足企业多样化的实际需求，增加了检测仪器的在线有效工作时间，提高了操作人员的工作效率。

附图说明

图1为外形检测报告自动生成流程图；

图2为直线度评价原理图；

图3为聚类算法简易流程图；

图4为K-means聚类结果图；

图5为多视图报告图；

图6为可视化图形报告；

图7为提取报告中位姿矩阵流程图；

图8为冒泡算法流程图；

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选技术方法。

一种外形检测报告的自动生成方法，如图1所示流程，具体步骤如下：

步骤(1)：遍历报告中所有的测点，提取点位信息，并且为每一个点位信息建立对应的特征集；

坐标测量的基本原理是将被测零件放入允许的测量空间，精确测量出零件表面的点在空间的三个坐标位置的数值，将这些点的坐标值经过计算机的数值处理，拟合成测试元素，如圆、圆柱、圆锥等，在经过数学计算的方法得出其形状、位置以及其他几何数据。如图2所示为直线度的评价原理，三坐标测量软件先用最小二乘法将所打的直线点拟合成一条虚拟直线，找到分别位于这条直线两边且距离最大的两个点，这两个点在该直线所在的工作平面内到该拟合直线L的距离之和，即为所测这条直线的直线度。任何物体的形状都是由空间点组成的，而所有几何测量都可以归结为空间点的测量，因此对空间点的坐标采集，是评定任何几何形状及误差的基础。对于待测零件形位公差的测量，实际上是对其表面点的位置的测量。但是其各个测点顺序与人工取点顺序相关，即由于人工取点的随机性从而影响取点顺序，从而使本应处于同一区域的测点出现了顺序混乱的问题，导致了无法测点位置无法合理显示，影响了报告整体的美观。因此，需要对测量程序中的待测零件的位置信息进行获取，并且为每一个待测点建立对应的特征集；特征集中包括测量点的ID以及X、Y、Z的实测值和理论值。

步骤(2)：根据步骤(1)中的点位信息以及对应的特征集，对所有的待测点进行聚类，对测点的顺序进行重新排序；

由于人工取点的随机性从而影响取点顺序，导致了测点位置无法合理显示，影响了报告整体的美观。所以需要对这些测点的顺序进行重新排序，尽可能将所处于同一区域或者相邻区域的测点在同一页报告中显示，并且综合考虑到测点类型的不同，采用遍历所有测点的方法，通过其ID属性值的不同将测点进行初步分类，大致将所有测点分为一下三类，包括基准点、定位点以及型面点，其中型面点比例最大。对于初步分类之后的型面点，通常可以采用聚类算法实现对测量点的聚类，从而实现对测量点的排序；最常见的就是k-means算法，通过不断地对数据对象进行迭代计算聚类中心点的过程，该算法具有简单高效并且收敛速度快。该算法的简易流程图，如图3所示，其基本步骤如下：

在随机数据集X中随机的选取k个数据对象，将这k个数据对象设定为初始聚类中心，即有C₁、C₂、····C_k个初始中心，这样就可以确定数集需要被划分成多少类。

计算数集中剩余的每一个数据对象到K个初始中心点距离，将每一个数据对象划分到最近的类中，形成以K个初始中心点为中心的类。例如，数据对象X_p距离中心点C_i(i≤k)，那么数据对象X_p划分到C_i类中；

根据公式

重新计算每一个聚类的中心点，即得到C₁ ^*、C₂ ^*···C_k ^*；

重复步骤(2)、(3)，直到重新计算后的聚类中心与计算前的聚类中心点相同，没有发生任何变化，则说明该聚类结果已经达到收敛；其中距离的度量采用欧几里得距离，三维空间的欧几里得距离公式为：

输出聚类结果。

对步骤(1)中获取的型面点的点位信息以及对应的特征集进行聚类处理，采用欧几里德距离就的计算出数据相似度并输出聚类结果。其中待测零件为塑料保险杠壳体，设置的聚类中心k＝3，聚类结果由图4可知，将塑料保险杠壳体上的点位分为3类，包括前侧护板以及左右侧护板，与实际情况相符，验证了算法的可行性。通过K-means算法将保险杠壳体上所有的点位信息进行了重新排序，并输出新的点位信息。

步骤(3)：根据步骤(2)中新的零件待测点位顺序，生成可视化报告；

对于步骤(2)中，对测量数据进行重新排序后生成测量数据，通过数据接口导入到报告模板中，在生成外形检测报告时，需要与测量数据对应的三维模型导入到报告中；结合待测零件的复杂程度以及客户的实际要求，选择合适的报告模板。通常检测报告是由用户调用创建的报告模板而生成的，而报告模板的创建主要是由各种图形、表格、标签的搭配以及其属性值的更改，从而构建报告的用户界面。现有的报告模板大多是为单视图报告，即在报告模板中只有一个视图来表达待测零件的点位信息；对于结构复杂的待测零件，采用单视图的报告模板要兼顾整体模型以及待测点位显示，通常会造成待测点显示偏小，点位信息表达不合理，无法清晰的显示待测点的位置。针对这一情况，提出一种多视图报告模板，即采用多个视图来表达待测点的位置信息。如图5所示，多视图报告中每一页报告中包含两个待测零件视角，其中左侧视角为总视图，并用一个红色的标记圆来表示待测的点位区域；右侧为待测点位的局部放大图；对于右侧的局部放大图，采用模型显示的缩放的方法，根据当前页面的大小与其中包含的检测点个数以及标签大小确定模型缩放比例因子，从而实现模型自动按比例缩放。当用户选择合适的报告模板之后，点标签处理器会根据标签的定义，基于报告标签对应的数据获取地址和数据获取类型，自动读取步骤(2)中的新的测量点，然后根据报告标签对应的处理能力，将待测的三维模型获取并导入到报告中去。由此来实现该几何特征与几何实体建立了联系，增加了报告格式和数据处理的灵活性，能够将检测数据生成如图6可视化的图形报告。

步骤(4)：根据新生成的点位顺序，提取特征参数，建立位姿矩阵，计算期望中心点位置以及期望矢量值，并进行归一化处理，从而获得该页报告中三维模型位姿参数矩阵；

对于步骤(3)中生成的零件外形检测报告，由于报告中CAD模型的摆放视角位置与置于CAD窗口位置中模型摆放位置有关，因此整个外形检测报告中模型视角都是处于一个初始位置，会造成待测点显示不清晰，存在视角遮挡问题，需要对报告中的模型视角进行调整。如图7所示，为提取报告中位姿矩阵的流程图；对于一份标准的检测报告，需要遍历所有的控件，找到标签控件并提取特征参数，其中提取的特征参数包括每个测量点X、Y、Z的实测值以及矢量值I、J、K。对于获取的每一页的待测点的X、Y、Z的实测值，采用算数平均值计算期望中心点位置以及矢量中值，建立位置矩阵以及旋转矩阵，同时对旋转矩阵进行归一化处理，从而获得该页报告中三维模型位姿参数矩阵。另外，对于多视图的报告，由于每个报告中存在两个视角，对于右侧的局部放大图仍需计算其比例放大因子μ。比例因子μ的计算，一般根据当前页面的大小与其中包含的检测点个数以及标签大小自动进行计算。在一个具体示例中，从每页报告中的三维模型提取的位置参数表示为x_m，其中m是该页报告特征的维数。从n个报告中的三维模型提取的所有位置参数表示为位置矩阵x_m*n。另外，计算提取的位置参数x_m相应的三维对象姿势信息表示为y_p，其中p是三维对象姿势信息的维数。从n个输入图像中提取的所有位置参数相应三维对象姿势信息表示为旋转矩阵y_p*n，将矩阵(x_m*n，y_p*n)作为报告中的三维模型位姿参数矩阵。

步骤五：读取步骤(4)中三维模型位姿参数矩阵，从而获得该页报告中与位姿参数矩阵相对于的三维对象的调整模型。

依托测量报告软件良好的开放性，提供了开放的数据结构和便捷的二次开发环境，通过COM(Component Object Model，组件对象模型)或OLE(object Linking andEmbeding，对象连接与嵌入)技术为开发者提供了强大的二次开发接口，即API函数。其中包含了操作的所有功能函数，开发者只需在编程时调用所需的API函数，即可实现软件功能拓展。根据在步骤(4)中，通过计算获取每一页报告中三维模型的位姿参数，输入位姿参数，从而获得该视角类别下与所输入的位姿参数矩阵相应的三维对象的调整模型。

步骤六：对调整好视角的报告页面进行标签以及引线的重新布局

详细报告包括三维模型、标签以及引线。对于自动生成标注的标签以及引线由于未经布局，尺寸之间容易出现干涉，即标签与标签之间以及标签与引线之间存在交叉重叠现在，从而导致点位信息看不清楚的现象。首先考虑到三维模型与标签以及标签之间的相互干涉，考虑只需将标签置于三维模型图元之外，即可实现标签与三维模型不发生干涉。因此只需要确定每个标签定位中心的横坐标以及纵坐标。具体流程图8所示，首先运用接口函数获取三维模型视图边界的MinX,MaxX,MinY,MaxY，确定三维模型视图的外部尺寸布局范围。在一个具体实施例中，需要将所有的标签均布在三维模型左侧区域。对于第一个标签中心位置横坐标可设为X＝MINX-a/2-c,纵坐标为Y＝MINY,其中第i个标签坐标中心值为(MINX-a/2-c，MinY+b),式中a为标签的长度，b为标签的宽度，c为标签与三维模型边界间距值。对于初步布局好的标签模板，仍会存在尺寸线交叉的情况，对此可采用冒泡排序法对于已经初步布局的报告标签进行排序，其流程图如图8，根据测点Z值的大小，对该页报告中的标签位置进行重新排序，从而避免了因为尺寸线相互交叉的情况，影响整体报告布局。

步骤七：刷新报告页面，根据输出需要，生成Excel或者PDF格式的报告。

对于上述步骤(4)～步骤(6)，模型的视角调整依据当前分块数据点的位置，找到其中心位置，设置为视角旋转中心，旋转的角度根据分块当中数据点的位置与法向量，智能调整其方位，使该视角内所有的检测点都能合理的显示出来。模型显示的缩放，根据当前页面的大小与其中包含的检测点个数以及标签大小自动进行按比例缩放。考虑整体布局以及标签的大小等因素，实现标签和引线的自动布局，有效解决检测报告中标签、引线以及三维模型之间相互干涉的现象。从而使质量报告的生成方式具有灵活多样性，很好的满足企业多样化的实际需求，增加了检测仪器的在线有效工作时间，提高了操作人员的工作效率。最后，根据输出需求，生成Excel或者PDF格式的报告。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种外形检测报告的快速生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)、遍历报告中所有的测点，提取点位信息，并且为每一个点位信息建立对应的特征集；

步骤(2)、根据步骤一中的点位信息以及对应的特征集，对所有的测点进行聚类和排序；

步骤(3)、根据步骤二中新的零件测点位顺序，调用报告模板，生成可视化报告；

步骤(4)、根据可视化报告中新生成的点位顺序，提取其特征参数，主要包括测量点的X、Y、Z的实测值以及矢量值I，j，k，建立位姿矩阵，计算期望中心点位置以及期望矢量值，并进行归一化处理，从而获得所述可视化报告中三维模型位姿参数矩阵；

步骤(5)、根据步骤(4)中三维模型位姿参数矩阵，从而获得所述可视化报告中与位姿参数矩阵相对于的三维对象的调整模型；

步骤(6)、对调整好视角的报告页面进行标签以及引线的重新布局，同时对模型显示比例缩放，调整三维模型比例因子，使得其大小比例至合适；

步骤(7)、刷新报告页面，根据输出需要，生成Excel或者PDF格式的报告；

其中，步骤(2)中，所述的对所有的测点进行聚类和排序的具体内容和方法是，将测点按照位置坐标与矢量动态智能调整其顺序与聚类分块，并根据聚类算法，自动调整其前后次序，生成新的测点顺序；

步骤(6)中，所述的布局为自动布局法，具体是综合考虑标签定位中心以及标签大小，采用冒泡排序法，解决标签、引线以及三维模型干涉问题，同时根据当前页面的大小与其中包含的检测点个数以及标签大小自动对三维模型进行比例缩放，调整其整体大小比例至合适。

2.根据权利要求1所述的一种外形检测报告的快速生成方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的特征集，包括各个视角的点位信息，即测量点的ID以及X、Y、Z的实测值和理论值。

3.根据权利要求1所述的一种外形检测报告的快速生成方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的生成可视化报告，主要包括：待测零件的封面信息、报告表头封面信息以及具体的三维模型信息；其中，待测零件的封面信息以及报告表头信息主要包括企业名称、零件名称、产品零件号、检具名称、CMM型号、测量精度、检测温度、检测湿度。

4.根据权利要求1所述的一种外形检测报告的快速生成方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的特征参数，包括测量点的X、Y、Z的实测值以及矢量值I，j，k；所述的位姿矩阵包括旋转矩阵以及平移矩阵。

5.根据权利要求1所述的一种外形检测报告的快速生成方法，其特征在于：步骤(5)中，所述的获得与位姿参数矩阵相对应的三维对象的调整模型的具体内容和方法是，根据位姿参数矩阵从而驱动三维对象模型处理器，将三维模型旋转到最佳视角位置，将各个待测点合理的显示出来。

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