CN111929339B - 一种基于3d点云的扫描电子显微镜自动扫描方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于3D点云的扫描电子显微镜自动扫描方法及系统，该方法通过3D扫描设备获取多曲面样品几何表面空间点云数据，并选取样品需要分析区域的空间点云数据，通过空间坐标系转换，将上述点云数据转换为基于扫描电镜空间坐标系的点云数据，根据样品分析需求将转换后的点云数据转换为扫描电镜控制指令，使扫描电镜依据指令快速完成多曲面样品扫描分析；该系统主要包括样品3D模块、空间坐标转换模块、扫描轨迹计算模块及扫描电镜控制模块等。本发明依据3D扫描后获取的不规则多曲面样品几何表面空间点云数据，可控制扫描电镜自动、快速地完成样品的分析工作，从而有效缩短了复杂表面样品分析时间，减轻工作强度，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于扫描电子显微镜自动扫描技术领域，涉及一种基于3D点云的扫描电子显微镜自动扫描方法及系统，具体涉及一种基于3D扫描获取的多曲面（或不规则）样品几何表面点云的扫描电子显微镜自动、快速扫描方法与系统。
背景技术
扫描电子显微镜作为精密分析仪器，在金属、地质、新能源、半导体等领域中的作用日渐突出，扫描电子显微镜主要用于分析样品表面微观组织结构、成分等信息。对于表面平整的样品，扫描电子显微镜可通过人员操作或自动扫描程序快速完成扫描工作，对于如图1所示的简单有规律的曲面样品，则可通过曲面建模，生成扫描扫描电子显微镜可执行指令，从而使扫描电子显微镜根据指令自动完成分析工作。
但是在实际的研发、生产中，存在大量如图2所示的不规则多曲面样品，例如金属或非金属部件断口、异形零部件，多孔结构、天然矿石等。由于这些不规则多曲面样品的表面结构复杂、无规律，从而无法进行建模，因此对于此类样品，就需要经过专业操作培训，并具有一定操作经验的扫描电子显微镜工作人员，根据样品表面几何形貌以及需要分析的区域，手动调整样品的移动与旋转，以及扫描电子显微镜相关参数（加速电压、探针电流、工作距离等），不仅分析时间长，工作强度大，而且无法避免人为因素导致的分析误差。
总的来说，扫描电子显微镜自动化采集分析样品信息是提高研发效率，缩短实验周期，降低研发成本，融入工业自动化的最有效途径之一，特别是对于不规则，多曲面几何表面样品。因此对于多曲面不规则几何表面样品，目前急需一种可以通过预先获取样品表面空间数据，然后根据空间数据生成扫描电子显微镜工作指令，从而自动完成样品分析工作的方法。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种基于3D点云的扫描电子显微镜自动扫描方法及系统，以缩短多曲面不规则几何表面样品的扫描时间，减轻分析时的工作强度，避免人为因素导致的分析误差等。
为解决上述技术问题，实现上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种基于3D点云的扫描电子显微镜自动扫描方法，包括以下步骤：
步骤1）将样品固定在带有标记点的样品台上；
步骤2）通过3D扫描设备获取载有样品的样品台的全部3D扫描空间数据；
步骤3）在获取到的涵盖整个样品及样品台的3D扫描空间数据中，选取样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间点云数据，以提高数据处理效率；
由于获取的3D扫描空间数据包含的内容多，数据量大，根据样品分析需求，选取需要分析区域的3D扫描空间点云数据，主要为包含所需分析区域几何表面的3D扫描空间坐标的数据，即X，Y，Z三维空间坐标；
需要分析区域的3D扫描空间点云数据的选取可通过3D扫描设备自有软件实现，也可通过脚本语言（如python）实现；
步骤4）将载有样品的样品台放入扫描电子显微镜中，通过空间坐标系转换，将选取的样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间点云数据转换为基于扫描电镜空间坐标系的点云数据；
步骤5）根据样品分析需求，从转换后的基于扫描电镜空间坐标系的点云数据中抓取对应数据，并生成相应的扫描电子显微镜可执行指令；
步骤6）将扫描电子显微镜可执行指令分别传输给样品台和扫描电子显微镜成像系统，样品台和扫描电子显微镜成像系统根据收到的可执行指令协同工作，配合完成样品的扫描成像和分析工作。
进一步的，步骤2）中，所述样品台上预先设置有若干标记点，所述3D扫描空间数据中亦包含有这些标记点的3D扫描空间数据，标记点的3D扫描空间数据用于3D扫描空间坐标与扫描电子显微镜空间坐标转换的参照。
进一步的，步骤4）中点云数据的转换包括以下步骤：
步骤4.1）依据标记点在3D扫描空间坐标系中的空间坐标和在扫描电镜空间坐标系中的空间坐标，计算空间坐标转换矩阵；
步骤4.2）依据计算出的空间坐标转换矩阵，将选取的样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间点云数据转换为基于扫描电镜空间坐标系的点云数据。
进一步的，步骤4.1）中，标记点在3D扫描空间坐标系中的空间坐标的计算方法为，选取样品台上的一个标记点，标记点的上表面预先设置有一个圆心点和多个同心的圆形凹槽，通过选取同一圆形凹槽上的多个（大于等于3个）位置点的3D扫描空间数据来计算该标记点圆心点的3D扫描空间坐标，并将其作为该标记点在3D扫描空间坐标系中的空间坐标；
标记点在扫描电镜空间坐标系中的空间坐标的计算方法为，将载有样品的样品台放入扫描电子显微镜后，由扫描电子显微镜读取出标记点上同一圆形凹槽上的多个（大于等于3个）位置点的扫描电子显微镜空间数据来计算该标记点圆心点的扫描电子显微镜空间坐标，并将其作为该标记点扫描电镜空间坐标系中的空间坐标。
进一步的，步骤5）中扫描电子显微镜可执行指令的生成包括以下步骤：
步骤5.1）根据扫描需求，计算扫描路径；
步骤5.2）根据计算出的扫描路径，从转换后的基于扫描电镜空间坐标系的点云数据中抓取出对应扫描路径的数据；
步骤5.3）根据抓取到的对应扫描路径的点云数据生成扫描电子显微镜可执行指令。
进一步的，步骤5.1）中，所述的扫描需求包括扫描区域尺寸、扫描区域位置、放大倍数等。
进一步的，步骤5.3）中，所述的扫描电子显微镜可执行指令中包含样品台的运动参数以及描电子显微镜的工作距离、工作电压、探针电流参数。
一种基于3D点云的扫描电子显微镜自动扫描系统，包括样品台、扫描电子显微镜、3D扫描设备、样品3D模块、空间坐标转换模块、扫描轨迹计算模块和扫描电镜控制模块；
所述3D扫描设备与所述样品3D模块连接，所述样品3D模块与所述空间坐标转换模块连接，所述空间坐标转换模块与所述扫描轨迹计算模块，所述扫描轨迹计算模块与所述扫描电镜控制模块，所述扫描电镜控制模块分别与所述样品台和所述扫描电子显微镜，所述扫描电子显微镜与所述空间坐标转换模块连接，且所述样品台上预置有若干标记点；其中，
所述样品台，用于承载并固定待分析的样品，并根据接收到的样品台可执行指令进行移动，以保证样品上需要扫描电子显微镜分析的区域处于所述扫描电子显微镜的扫描电子束下方；
所述标记点分别在3D扫描空间坐标系和扫描电镜空间坐标系中的空间坐标，用于3D扫描空间坐标与扫描电子显微镜空间坐标转换的参照；
所述扫描电子显微镜，具有开放的编程接口，用于根据接收到的扫描电子显微镜可执行指令进行样品扫描成像并分析；
所述3D扫描设备，用于扫描带有样品的所述样品台，以获取涵盖整个样品及所述样品台的3D扫描空间数据，可以采用固定式高精度扫描仪；
所述样品3D模块，用于根据所述3D扫描设备获取到的涵盖整个样品及所述样品台的3D扫描空间数据，选取样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间点云数据；
所述空间坐标转换模块，用于计算标记点分别在3D扫描空间坐标系和扫描电镜空间坐标系中的空间坐标，并根据标记点分别在3D扫描空间坐标系和扫描电镜空间坐标系中的空间坐标计算空间坐标转换矩阵，并把样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间点云数据转换为基于扫描电镜空间坐标系的点云数据；
所述扫描轨迹计算模块，用于根据包括放大倍数、扫描区域位置、区域大小在内的样品分析需求，计算样品上的扫描路径，以及扫描路径上每个扫描点位置，并从转换后的基于扫描电镜空间坐标系的点云数据中取出扫描点位置的对应数据；
所述扫描电镜控制模块，用于生成包含基于扫描电镜空间坐标系的扫描点点云数据的扫描电子显微镜可执行指令，通过调整样品台移动参数和扫描电子显微镜扫描参数设定等，协同控制样品台和扫描电子显微镜自动、快速完成样品扫描成像和分析。
进一步的，所述样品台的上表面的四个顶角处分别设置有一个所述标记点。
进一步的，所述标记点的上表面设置有圆心点以及多个同心的圆形凹槽，用于给计算标记点分别在3D扫描空间坐标系和扫描电镜空间坐标系中的空间坐标提供依据。
本发明的有益效果为：
1、本发明通过3D扫描可快速获取不规则多曲面样品几何表面空间点云数据，依据此点云数据可控制扫描电镜自动、快速完成样品的分析工作，从而大大降低研发人工成本，缩短产品研发周期，提高生产效率。
2、本发明对于不规则多曲面样品实现了自动化分析，整个流程操作简单，有效缩短了复杂表面样品分析时间，减轻分析时的工作强度，同时避免了人为因素导致的分析误差等问题。
3、本发明适用性高，对于不同类型表面样品，均可使用此方法完成自动、快速分析，同时利用本发明可针对性分析样品的特定位置，避免在无需分析区域耗费时间，提高了生产效率。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为规则曲面样品（圆柱面）位于现有样品台的示意图；
图2为不规则多曲面样品位于本发明预置标记点的样品台的示意图；
图3为本发明预置标记点的样品台一角的放大图；
图4为本发明系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
参见图2-4所示，一种基于3D点云的扫描电子显微镜自动扫描系统，包括样品台1、扫描电子显微镜2、3D扫描设备3、样品3D模块4、空间坐标转换模块5、扫描轨迹计算模块6和扫描电镜控制模块7；
所述3D扫描设备3与所述样品3D模块4连接，所述样品3D模块4与所述空间坐标转换模块5连接，所述空间坐标转换模块5与所述扫描轨迹计算模块6，所述扫描轨迹计算模块6与所述扫描电镜控制模块7，所述扫描电镜控制模块7分别与所述样品台1和所述扫描电子显微镜2，所述扫描电子显微镜2与所述空间坐标转换模块5连接，且所述样品台1上表面的四个顶角处分别设置有一个标记点8；其中，
所述样品台1，用于承载并固定待分析的样品，并根据接收到的样品台可执行指令进行移动，以保证样品上需要扫描电子显微镜分析的区域处于所述扫描电子显微镜2的扫描电子束下方；
所述标记点8分别在3D扫描空间坐标系和扫描电镜空间坐标系中的空间坐标，用于3D扫描空间坐标与扫描电子显微镜空间坐标转换的参照；
所述标记点8上的圆心点801及圆形凹槽802，用于给计算标记点分别在3D扫描空间坐标系和扫描电镜空间坐标系中的空间坐标提供依；
所述扫描电子显微镜2，具有开放的编程接口，用于根据接收到的扫描电子显微镜可执行指令进行样品扫描成像并分析；
所述3D扫描设备3，用于扫描带有样品的所述样品台1，以获取涵盖整个样品及所述样品台1的3D扫描空间数据，可以采用固定式高精度扫描仪；
所述样品3D模块4，用于根据所述3D扫描设备3获取到的涵盖整个样品及所述样品台1的3D扫描空间数据，选取样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间点云数据；
所述空间坐标转换模块5，用于计算标记点分别在3D扫描空间坐标系和扫描电镜空间坐标系中的空间坐标，并根据标记点分别在3D扫描空间坐标系和扫描电镜空间坐标系中的空间坐标计算空间坐标转换矩阵，并把样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间点云数据转换为基于扫描电镜空间坐标系的点云数据；
所述扫描轨迹计算模块6，用于根据包括放大倍数、扫描区域位置、区域大小在内的样品分析需求，计算样品上的扫描路径，以及扫描路径上每个扫描点位置，并从转换后的基于扫描电镜空间坐标系的点云数据中取出扫描点位置的对应数据；
所述扫描电镜控制模块7，用于生成包含基于扫描电镜空间坐标系的扫描点点云数据的扫描电子显微镜可执行指令，通过调整样品台移动参数和扫描电子显微镜扫描参数设定等，协同控制样品台和扫描电子显微镜自动、快速完成样品扫描成像和分析。
一种基于3D点云的扫描电子显微镜自动扫描方法，包括以下步骤：
步骤1）将样品固定在带有标记点的样品台上；
步骤2）通过3D扫描设备获取载有样品的样品台的全部3D扫描空间数据；由于所述样品台上预先设置有若干标记点，因此所述的3D扫描空间数据中亦包含有这些标记点的3D扫描空间数据，标记点的3D扫描空间数据用于3D扫描空间坐标与扫描电子显微镜空间坐标转换的参照；
步骤3）在获取到的涵盖整个样品及样品台的3D扫描空间数据中，选取样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间点云数据，以提高数据处理效率；需要分析区域的3D扫描空间点云数据的选取可通过3D扫描设备自有软件实现，也可通过脚本语言（如python）实现；
由于获取的3D扫描空间数据包含的内容多，数据量大，根据样品分析需求，选取需要分析区域的3D扫描空间点云数据，主要为包含所需分析区域几何表面的3D扫描空间坐标的数据以及标记点的3D扫描空间坐标的数据，即X，Y，Z三维空间坐标；
步骤4）通过空间坐标系转换，将选取的样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间点云数据转换为基于扫描电镜空间坐标系的点云数据；
4.1）首先选取样品台上的一个标记点，标记点的上表面预先设置有一个圆心点和多个同心的圆形凹槽，为了使标记点位置误差尽量减小，通过选取同一圆形凹槽上的多个（大于等于3个）位置点的3D扫描空间数据来计算该标记点圆心点的3D扫描空间坐标，并将其作为该标记点在3D扫描空间坐标系中的空间坐标；
4.2）将载有样品的样品台放入扫描电子显微镜中，为了使标记点位置误差尽量减小，扫描电子显微镜读取出标记点上同一圆形凹槽上的多个（大于等于3个）位置点的扫描电子显微镜空间数据来计算该标记点圆心点的扫描电子显微镜空间坐标，并将其作为该标记点扫描电镜空间坐标系中的空间坐标；
4.3）依据标记点在3D扫描空间坐标系中的空间坐标和在扫描电镜空间坐标系中的空间坐标，计算空间坐标转换矩阵；
4.4）依据计算出的空间坐标转换矩阵，将选取的样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间点云数据转换为基于扫描电镜空间坐标系的点云数据；
步骤5）根据样品分析需求，从转换后的基于扫描电镜空间坐标系的点云数据中抓取对应数据，并生成相应的扫描电子显微镜可执行指令；
5.1）设定样品分析需求，如扫描区域尺寸、扫描区域位置、放大倍数等；
5.2）根据设定好的样品分析需求，计算扫描路径；
5.3）根据计算出的扫描路径，从转换后的基于扫描电镜空间坐标系的点云数据中抓取出对应扫描路径的数据；
5.4）根据抓取到的对应扫描路径的点云数据生成扫描电子显微镜可执行指令；所述的扫描电子显微镜可执行指令中包含样品台的运动参数以及描电子显微镜的工作距离、工作电压、探针电流等参数；
步骤6）将扫描电子显微镜可执行指令分别传输给样品台和扫描电子显微镜成像系统，样品台和扫描电子显微镜成像系统根据收到的可执行指令协同工作，配合完成样品的扫描成像和分析工作。
下面以一个具体实施例，来详细解释说明本发明的空间坐标转换的计算方法。
1、首先在样品台上随机选取3个标记点，可以为如图2所示的标记点1，标记点2，标记点3。
2、在扫描电镜空间坐标系下，在3个所选标记点最内侧圆环上（如图3所示的最内侧的圆形凹槽802）均随机选取四个位置，读取坐标，并计算这3个所选标记点的中心位置。
2.1扫描电镜空间坐标系下，读取3个所选标记点最内侧圆环上随机选取四个位置的扫描电镜空间坐标。
所读取到的标记点1，标记点2，标记点3最内侧圆环上随机选取四个位置的扫描电镜空间坐标分别如表1所示。
表1
；
2.2分别计算三个所选标记点的扫描电镜空间中心位置（x，y，z）。
根据空间直角坐标系中球体公式：，分别计算3个所选标记点的扫描电镜空间中心位置（x，y，z）的最优解。
计算所得到的标记点1，标记点2，标记点3的扫描电镜空间中心位置（x，y，z）如表2所示。
表2
；
3、在3D扫描空间坐标系下，在3个所选标记点最内侧圆环（如图3所示的最内侧的圆形凹槽802）上均随机选取四个位置，读取坐标，并计算这3个所选标记点的中心位置。
3.1 3D扫描空间坐标系下，读取3个所选标记点最内侧圆环上随机选取四个位置的3D扫描空间坐标。
所读取到的标记点1，标记点2，标记点3最内侧圆环上随机选取四个位置的3D扫描空间坐标分别如表3所示。
表3
；
3.2 分别计算三个所选标记点的3D扫描空间中心位置（x，y，z）。
根据空间直角坐标系中球体公式: ，分别计算3个所选标记点的3D扫描空间中心位置（x，y，z）的最优解。
计算所得到的标记点1，标记点2，标记点3的3D扫描空间中心位置（x，y，z）如表4所示。
表4
；
4、根据3个所选标记点分别在扫描电镜空间坐标系和3D扫描空间坐标系下的中心点计算空间转换矩阵。
4.1 根据形心相减计算方法，计算空间移动向量。
M =（Xj，Yj，Zj）-（Xi，Yi，Zi）；
其中，（Xj，Yj，Zj）表示3D扫描空间坐标系中三个标记点的中心位置，（Xi，Yi，Zi）表示扫描电镜空间坐标系中三个标记点的中心位置，M表示空间移动向量；
计算得到，M = [50.031，50.102，277.62]。
4.2计算空间坐标转换矩阵。
利用如下方法，求解空间坐标转换矩阵。
（Xi，Yi，Zi）*（Wab）=（Xj，Yj，Zj）；
其中，（Xj，Yj，Zj）表示3D扫描空间坐标系中三个标记点的中心位置，（Xi，Yi，Zi）表示扫描电镜空间坐标系中三个标记点的中心位置，W表示转换矩阵；
计算得到，。
5、将选取的样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间坐标系下点云坐标转换为扫描电镜空间坐标系中坐标。
空间坐标转换的公式为：
（Xi，Yi，Zi）’ =（（Xj，Yj，Zj）’ - M）*W；
其中，（Xi，Yi，Zi）’表示扫描电镜空间坐标系下样品所需分析区域的点云坐标，（Xj，Yj，Zj）’表示3D扫描空间坐标系下样品所需分析区域的点云坐标，M表示空间移动向量，W表示转换矩阵。
本发明的该种空间坐标转换算法的有益效果为：
可以快速将3D扫描空间坐标系下点云坐标转换为扫描电镜空间坐标系中坐标。
2、扫描电镜自动化分析过程中无需自动聚焦（耗时较长），节省自动扫描分析时间。
3、扫描电镜自动分析区域限定在样品需要分析区域内，有效排除了无需扫描分析位置，节省分析时间。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种基于3D点云的扫描电子显微镜自动扫描方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）将样品固定在带有标记点的样品台上；
步骤2）通过3D扫描设备获取载有样品的样品台的全部3D扫描空间数据；具体为，
所述样品台上预先设置有若干标记点，所述3D扫描空间数据中亦包含有这些标记点的3D扫描空间数据，标记点的3D扫描空间数据用于3D扫描空间坐标与扫描电子显微镜空间坐标转换的参照；
步骤3）在获取到的涵盖整个样品及样品台的3D扫描空间数据中，选取样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间点云数据，所述的3D扫描空间点云数据为包含所需分析区域几何表面的3D扫描空间坐标的数据，即X，Y，Z三维空间坐标；
步骤4）通过空间坐标系转换，将选取的样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间点云数据转换为基于扫描电镜空间坐标系的点云数据；包括以下步骤：
步骤4.1）在所述样品台上选取3个标记点，每个标记点的上表面预先设置有一个圆心点和多个同心的圆形凹槽；
步骤4.2）通过选取3个所选标记点上同一圆形凹槽上的多个位置点的3D扫描空间数据来计算3个所选标记点圆心点的3D扫描空间坐标，并将其作为3个所选标记点在3D扫描空间坐标系中的空间坐标；具体为，
在3D扫描空间坐标系下，分别读取3个所选标记点同一圆形凹槽上随机选取四个位置的3D扫描空间坐标；根据空间直角坐标系中球体公式: ，分别计算3个所选标记点的3D扫描空间中心位置（x，y，z）；
步骤4.3）将载有样品的样品台放入扫描电子显微镜后，由扫描电子显微镜读取出3个所选标记点上同一圆形凹槽上的多个位置点的扫描电子显微镜空间数据来计算3个所选标记点上圆心点的扫描电子显微镜空间坐标，并将其作为该标记点扫描电镜空间坐标系中的空间坐标；具体为，
在扫描电镜空间坐标系下，分别读取3个所选标记点同一圆形凹槽上随机选取四个位置的扫描电镜空间坐标；根据空间直角坐标系中球体公式：，分别计算3个所选标记点的扫描电镜空间中心位置（x，y，z）；
步骤4.4）根据3个所选标记点分别在扫描电镜空间坐标系和3D扫描空间坐标系下的中心位置计算空间转换矩阵；具体为，
根据形心相减计算方法，计算空间移动向量；
M =（Xj，Yj，Zj）-（Xi，Yi，Zi）；
其中，（Xj，Yj，Zj）表示3D扫描空间坐标系中三个标记点的中心位置，（Xi，Yi，Zi）表示扫描电镜空间坐标系中三个标记点的中心位置，M表示空间移动向量；
利用如下公式，计算空间坐标转换矩阵；
（Xi，Yi，Zi）* W =（Xj，Yj，Zj）；
其中，（Xj，Yj，Zj）表示3D扫描空间坐标系中三个标记点的中心位置，（Xi，Yi，Zi）表示扫描电镜空间坐标系中三个标记点的中心位置，W表示转换矩阵；
步骤4.5）依据计算出的空间坐标转换矩阵，将选取的样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间点云数据转换为基于扫描电镜空间坐标系的点云数据；具体为，
将选取的样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间坐标系下点云坐标转换为扫描电镜空间坐标系中坐标，空间坐标转换的公式为：
（Xi，Yi，Zi）’ =（（Xj，Yj，Zj）’ - M）*W；
其中，（Xi，Yi，Zi）’表示扫描电镜空间坐标系下样品所需分析区域的点云坐标，（Xj，Yj，Zj）’表示3D扫描空间坐标系下样品所需分析区域的点云坐标，M表示空间移动向量，W表示转换矩阵；
步骤5）根据样品分析需求，从转换后的基于扫描电镜空间坐标系的点云数据中抓取对应数据，并生成相应的扫描电子显微镜可执行指令；
步骤6）将扫描电子显微镜可执行指令分别传输给样品台和扫描电子显微镜成像系统，样品台和扫描电子显微镜成像系统根据收到的可执行指令协同工作，配合完成样品的扫描成像和分析工作。
2.根据权利要求1所述的基于3D点云的扫描电子显微镜自动扫描方法，其特征在于，步骤5）中扫描电子显微镜可执行指令的生成包括以下步骤：
步骤5.1）根据扫描需求，计算扫描路径；
步骤5.2）根据计算出的扫描路径，从转换后的基于扫描电镜空间坐标系的点云数据中抓取出对应扫描路径的数据；
步骤5.3）根据抓取到的对应扫描路径的点云数据生成扫描电子显微镜可执行指令。
3.根据权利要求2所述的基于3D点云的扫描电子显微镜自动扫描方法，其特征在于：步骤5.1）中，所述的扫描需求包括扫描区域尺寸、扫描区域位置、放大倍数。
4.根据权利要求2所述的基于3D点云的扫描电子显微镜自动扫描方法，其特征在于：步骤5.3）中，所述的扫描电子显微镜可执行指令中包含样品台的运动参数以及扫描电子显微镜的工作距离、工作电压、探针电流参数。
5.一种基于3D点云的扫描电子显微镜自动扫描系统，其特征在于：用于实现如权利要求1-4中任一项所述的基于3D点云的扫描电子显微镜自动扫描方法，包括样品台（1）、扫描电子显微镜（2）、3D扫描设备（3）、样品3D模块（4）、空间坐标转换模块（5）、扫描轨迹计算模块（6）和扫描电镜控制模块（7）；
所述3D扫描设备（3）与所述样品3D模块（4）连接，所述样品3D模块（4）与所述空间坐标转换模块（5）连接，所述空间坐标转换模块（5）与所述扫描轨迹计算模块（6）连接，所述扫描轨迹计算模块（6）与所述扫描电镜控制模块（7）连接，所述扫描电镜控制模块（7）分别与所述样品台（1）和所述扫描电子显微镜（2）连接，所述扫描电子显微镜（2）与所述空间坐标转换模块（5）连接，且所述样品台（1）上预置有若干标记点（8）；其中，
所述样品台（1），用于承载并固定待分析的样品，并根据接收到的样品台可执行指令进行移动，以保证样品上需要扫描电子显微镜分析的区域处于所述扫描电子显微镜（2）的扫描电子束下方；
所述标记点（8）分别在3D扫描空间坐标系和扫描电镜空间坐标系中的空间坐标，用于3D扫描空间坐标与扫描电子显微镜空间坐标转换的参照；所述样品台（1）的上表面的四个顶角处分别设置有一个所述标记点（8），所述标记点（8）的上表面设置有圆心点（801）以及多个同心的圆形凹槽（802），用于给计算标记点分别在3D扫描空间坐标系和扫描电镜空间坐标系中的空间坐标提供依据；
所述扫描电子显微镜（2），具有开放的编程接口，用于根据接收到的扫描电子显微镜可执行指令进行样品扫描成像并分析；
所述3D扫描设备（3），用于扫描带有样品的所述样品台（1），以获取涵盖整个样品及所述样品台（1）的3D扫描空间数据；
所述样品3D模块（4），用于根据所述3D扫描设备（3）获取到的涵盖整个样品及所述样品台（1）的3D扫描空间数据，选取样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间点云数据；
所述空间坐标转换模块（5），用于计算标记点分别在3D扫描空间坐标系和扫描电镜空间坐标系中的空间坐标，并根据标记点分别在3D扫描空间坐标系和扫描电镜空间坐标系中的空间坐标计算空间坐标转换矩阵，并把样品上需要扫描电子显微镜分析的区域的3D扫描空间点云数据转换为基于扫描电镜空间坐标系的点云数据；
所述扫描轨迹计算模块（6），用于根据包括放大倍数、扫描区域位置、区域大小在内的样品分析需求，计算样品上的扫描路径，以及扫描路径上每个扫描点位置，并从转换后的基于扫描电镜空间坐标系的点云数据中取出扫描点位置的对应数据；
所述扫描电镜控制模块（7），用于生成包含基于扫描电镜空间坐标系的扫描点点云数据的扫描电子显微镜可执行指令，通过调整样品台移动参数和扫描电子显微镜扫描参数，协同控制样品台和扫描电子显微镜自动、快速完成样品扫描成像和分析。
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