TWI498690B - 量測路徑優化系統及方法 - Google Patents

Description

量測路徑優化系統及方法

本發明涉及一種工件量測系統及方法，尤其涉及一種在對工件量測過程中的量測路徑優化系統及方法。

當前，對工件的量測大都是利用量測機台完成的。通常，量測機台在對工件進行量測時需要移動才能實現對工件上所創建的所有量測元素，如點、線、面、圓等的量測。

以往，量測機台在對工件上的量測元素進行量測時，其量測的順序是按照量測元素的創建順序進行的，因此，使得量測機台移動的量測路徑如圖1所示的雜亂無章。

鑒於以上內容，有必要提供一種量測路徑優化系統及方法，能夠優化量測機台對量測元素的量測路徑，使量測機台移動的量測路徑達到最優、最短。

所述量測路徑優化系統運行於資料處理設備。該資料處理設備與一台量測機台通訊連接。所述量測機台用於量測工件。該工件上創建有量測元素。該系統包括：資料接收模組，用於從量測機台接收所述工件上量測元素的數目、位置座標及特徵值；最小包圍盒計算模組，用於根據上述各量測元素的位置座標，計算出包圍該所有量測元素的最小包圍盒Box；影像範圍確定模組，用於透過獲取量測機台的CCD鏡頭的倍率，確定該CCD鏡頭每一次能夠捕獲的影像範圍的長L和寬W；切分模組，用於利用上述的長L和寬W，對最小包圍盒Box等距切分，將最小包圍盒Box劃分為M行N列個元素包圍盒，並對該M行N列個元素包圍盒編號；最小包圍區域計算模組，用於根據每個量測元素的位置座標，計算每個量測元素的最小包圍區域S；判斷模組，用於判斷每一個量測元素的最小包圍區域S是否落在一個單個的元素包圍盒內，當某個量測元素的最小包圍區域S落在一個單個的元素包圍盒內時，將該元素包圍盒的編號放入第一陣列中，及當某個量測元素的最小包圍區域落在多個元素包圍盒內時，將該多個元素包圍盒的編號作為整體放入第二陣列中；及路徑生成模組，用於對上述第一陣列及第二陣列中所包括的元素包圍盒的編號進行排序、合併，生成影像量測機台量測上述量測元素時移動的量測路徑。

所述量測路徑優化方法包括：從一台量測機台接收該量測機台需要量測的工件上的量測元素的數目、位置座標及特徵值；根據上述各量測元素的位置座標，計算出包圍該所有量測元素的最小包圍盒Box；透過獲取量測機台的CCD鏡頭的倍率，確定該CCD鏡頭每一次能夠捕獲的影像範圍的長L和寬W；利用上述的長L和寬W，對最小包圍盒Box等距切分，將最小包圍盒Box劃分為M行N列個元素包圍盒，並對該M行N列個元素包圍盒編號；根據每個量測元素的位置座標，計算每個量測元素的最小包圍區域S；判斷每一個量測元素的最小包圍區域S是否落在一個單個的元素包圍盒內；當某個量測元素的最小包圍區域S落在一個單個的元素包圍盒內時，將該元素包圍盒的編號放入第一陣列中；當某個量測元素的最小包圍區域落在多個元素包圍盒內時，將該多個元素包圍盒的編號作為整體放入第二陣列中；及對上述第一陣列及第二陣列中所包括的元素包圍盒的編號進行排序、合併，生成影像量測機台量測上述量測元素時移動的量測路徑。

相較習知技術，所述量測路徑優化系統及方法利用電腦輔助設計技術對量測機台的量測路徑進行優化，可以使量測路徑達到最短，減少量測機台不必要的使用及磨損，延長量測機台的使用壽命。

參閱圖2所示，係本發明量測路徑優化系統30較佳實施例的硬體架構圖。本發明所述量測路徑優化系統30安裝於一台資料處理設備3中。該資料處理設備3與一台量測機台1通訊連接。所述量測機台1包括資料獲取與傳送模組10、CCD（Charge-coupled Device，電荷耦合元件）鏡頭11、及平臺12。平臺12上放置有一個工件2。工件2上創建有量測元素，如點、線、面、圓等。所述量測路徑優化系統30包括多個功能模組（見圖3所示），用於在量測機台1對工件2上的量測元素進行量測時進行量測路徑的優化處理，以使量測路徑達到最優、最短。

所述資料處理設備3可以是電腦、伺服器等，其包括儲存設備31及中央處理器（central processing unit）32。所述儲存設備31用於在上述量測路徑優化系統30進行量測路徑優化處理時，儲存相關資料。所述中央處理器32用於執行量測路徑優化系統30中的各功能模組。

參閱圖3所示，係量測路徑優化系統30的功能模組圖。該量測路徑優化系統30包括資料接收模組300、最小包圍盒計算模組301、影像範圍確定模組302、切分模組303、最小包圍區域計算模組304、判斷模組305、路徑生成模組306及儲存模組307。

所述資料接收模組300用於從量測機台1的資料獲取與傳送模組10處接收在工件2上所創建的量測元素的數目、位置座標及特徵值。如上所述，量測元素包括點、線、面、圓等。所述量測元素的位置座標是指創建該量測元素時所用到的點的座標。例如當量測元素為線時，該量測元素的位置座標為創建該線時所用到的兩個點的座標；當量測元素為圓時，該量測元素的位置座標為創建該圓時所用到的三個點的座標。

所述最小包圍盒計算模組301用於根據上述各量測元素的位置座標，計算出包圍該所有量測元素的最小包圍盒Box。該最小包圍盒計算模組301從所有量測元素的位置座標中找出最大的X軸座標Xmax、最小的X軸座標Xmin、最大的Y軸座標Ymax及最小的Y軸座標Ymin，利用座標（Xmax，Ymax），（Xmax，Ymin），（Xmin，Ymax），及（Xmin，Ymin）所確定的四個點得到最小包圍盒Box。

所述影像範圍確定模組302用於透過獲取量測機台1的CCD鏡頭11的倍率，確定該CCD鏡頭11每一次能夠捕獲的影像範圍的長L和寬W。該影像範圍確定模組302根據CCD鏡頭11的倍率與每一次能夠捕獲的影像範圍之間的對應關係，確定該影像範圍的長L和寬W。

所述切分模組303用於利用上述的長L和寬W，對最小包圍盒Box等距切分，將最小包圍盒Box劃分為M行N列個元素包圍盒。其中:

M=（Xmax-Xmin）/L，N=（Ymax-Ymin）/W；或者

M=（Xmax-Xmin）/W，N=（Ymax-Ymin）/L。

若M、N為小數，則M、N取整數部分加1。此外，該切分模組303還用於對該M行N列個元素包圍盒編號。

所述最小包圍區域計算模組304用於根據每個量測元素的位置座標，計算每個量測元素的最小包圍區域S。其中所述量測元素的最小包圍區域S的計算方法與上述最小包圍盒Box的計算方法相同。

所述判斷模組305用於判斷每一個量測元素的最小包圍區域S是否落在一個單個的元素包圍盒內。參閱圖4所示的十二個量測元素的最小包圍盒Box，該最小包圍盒Box被劃分為4行7列28個元素包圍盒。在這十二個量測元素中，量測元素一、三、七、九及十為圓，量測元素二、四、五、六、八、十一及十二為線。量測元素一、二、四、五、六、七、九、十及十一的最小包圍區域均落在單個的元素包圍盒內，而量測元素三的最小包圍區域落在了12、13、16、17四個元素包圍盒內，量測元素八的最小包圍區域落在了20、23兩個元素包圍盒內，及量測元素十二的最小包圍區域落在了13、14、15三個元素包圍盒內。進一步地，上述判斷模組305還用於當某個量測元素的最小包圍區域S落在一個單個的元素包圍盒內時，將該元素包圍盒的編號放入第一陣列中，及當某個量測元素的最小包圍區域S落在多個元素包圍盒內時，將該多個元素包圍盒的編號作為整體放入第二陣列中。根據圖4所示的例子，第一陣列中包括編號{2，6，8，10，17，25，27，28}及第二陣列中包括編號{（12、13、16、17）、（20、23）、（13、14、15）}。

所述路徑生成模組306用於對上述第一陣列及第二陣列中所包括的元素包圍盒的編號進行排序、合併，生成影像量測機台1移動的量測路徑。詳細地，該路徑生成模組306將第一陣列及第二陣列中所包括的編號按照大小依次排序。當某個編號來自于第二陣列時，用該編號所在的整體取代該編號，從而生成一個量測路徑。例如，若第一陣列為{2，6，8，10，17，25，27，28}，及第二陣列為{（12、13、16、17）、（20、23）、（13、14、15）}，該路徑生成模組306對第一陣列及第二陣列中的編號從小到大依次排序2、6、8、10。當排到編號12時，由於該編號12位於第二陣列，因此，利用編號12所在的整體（12、13、16、17）取代編號12。接著，編號13也是位於第二陣列，因此將（13、14、15）取代編號13。如此直至完成編號排序，從而得到量測路徑為{2、6、8、10、（12、13、16、17）、（13、14、15）、（20、23）、25、27、28}，參見圖5所示的虛線部分。

所述儲存模組307用於將上述的量測路徑儲存於儲存設備31中。

參閱圖6所示，係本發明量測路徑優化方法較佳實施方式的具體實施流程圖。

步驟S10，資料接收模組300從量測機台1的資料獲取與傳送模組10處接收在工件2上所創建的量測元素的數目、位置座標及特徵值。所述量測元素包括點、線、面、圓等。所述量測元素的位置座標是指創建該量測元素時所用到的點的座標。例如當量測元素為線時，該量測元素的位置座標為創建該線時所用到的兩個點的座標；當量測元素為圓時，該量測元素的位置座標為創建該圓時所用到的三個點的座標。

步驟S11，最小包圍盒計算模組301根據上述各量測元素的位置座標，計算出包圍該所有量測元素的最小包圍盒Box。

步驟S12，影像範圍確定模組302透過獲取量測機台1的CCD鏡頭11的倍率，確定該CCD鏡頭11每一次能夠捕獲的影像範圍的長L和寬W。

步驟S13，切分模組303利用上述的長L和寬W，對最小包圍盒Box等距切分，將最小包圍盒Box劃分為M行N列個元素包圍盒。

步驟S14，切分模組303對該M行N列個元素包圍盒編號。

步驟S15，最小包圍區域計算模組304根據每個量測元素的位置座標，計算每個量測元素的最小包圍區域S。

步驟S16，判斷模組305判斷每一個量測元素的最小包圍區域S是否落在一個單個的元素包圍盒內。若某一個量測元素的最小包圍區域S落在一個單個的元素包圍盒內，則流程進入步驟S17。否則，若某一個量測元素的最小包圍區域S不只落在一個元素包圍盒內，而是落在多個元素包圍盒內，則流程進入步驟S18。

在步驟S17中，判斷模組305將該最小包圍區域S所在的單個元素包圍盒的編號放入第一陣列中。

在步驟S18中，判斷模組305將該最小包圍區域S所在的多個元素包圍盒的編號作為整體放入第二陣列中。

步驟S19，路徑生成模組306對上述第一陣列及第二陣列中所包括的元素包圍盒的編號進行排序、合併，生成影像量測機台1移動的量測路徑。

步驟S20，儲存模組307將上述的量測路徑儲存於儲存設備31中。

上述量測路徑優化系統及方法利用電腦輔助設計技術對量測機台的量測路徑進行優化，使得量測路徑從圖1所示的雜亂無章達到圖7所示的最優、最短，減少量測機台不必要的使用及磨損，延長量測機台的使用壽命。

以上所述僅為本發明之較佳實施方式而已，且已達廣泛之使用功效，凡其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成之均等變化或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

1．．．量測機台

10．．．資料獲取與傳送模組

11．．．CCD鏡頭

12．．．平臺

2．．．工件

3．．．資料處理設備

30．．．量測路徑優化系統

300．．．資料接收模組

301．．．最小包圍盒計算模組

302．．．影像範圍確定模組

303．．．切分模組

304．．．最小包圍區域計算模組

305．．．判斷模組

306．．．路徑生成模組

307．．．儲存模組

31．．．儲存設備

32．．．中央處理器

圖1係沒有進行量測路徑優化之前量測機台移動的量測路徑。

圖2係本發明量測路徑優化系統較佳實施方式的硬體架構圖。

圖3係圖2中量測路徑優化系統的功能模組圖。

圖4舉例演示了十二個量測元素的最小包圍盒。

圖5係利用本發明量測路徑優化系統及方法得到的圖4所示十二個量測元素的量測路徑。

圖6係本發明量測路徑優化方法較佳實施方式的具體實施流程圖。

圖7係利用本發明量測路徑優化系統及方法對圖1所示量測路徑進行優化的結果。

30．．．量測路徑優化系統

300．．．資料接收模組

301．．．最小包圍盒計算模組

302．．．影像範圍確定模組

303．．．切分模組

304．．．最小包圍區域計算模組

305．．．判斷模組

306．．．路徑生成模組

307．．．儲存模組

Claims (8)

1. 一種量測路徑優化系統，運行於資料處理設備，該資料處理設備與一台量測機台通訊連接，所述量測機台用於量測工件，該工件上創建有量測元素，該系統包括：
   資料接收模組，用於從量測機台接收所述工件上量測元素的數目、位置座標及特徵值；
   最小包圍盒計算模組，用於根據上述各量測元素的位置座標，計算出包圍該所有量測元素的最小包圍盒Box；
   影像範圍確定模組，用於透過獲取量測機台的CCD鏡頭的倍率，確定該CCD鏡頭每一次能夠捕獲的影像範圍的長L和寬W；
   切分模組，用於利用上述的長L和寬W，對最小包圍盒Box等距切分，將最小包圍盒Box劃分為M行N列個元素包圍盒，並對該M行N列個元素包圍盒編號；
   最小包圍區域計算模組，用於根據每個量測元素的位置座標，計算每個量測元素的最小包圍區域S；
   判斷模組，用於判斷每一個量測元素的最小包圍區域S是否落在一個單個的元素包圍盒內，當某個量測元素的最小包圍區域S落在一個單個的元素包圍盒內時，將該元素包圍盒的編號放入第一陣列中，及當某個量測元素的最小包圍區域落在多個元素包圍盒內時，將該多個元素包圍盒的編號作為整體放入第二陣列中；及
   路徑生成模組，用於對上述第一陣列及第二陣列中所包括的元素包圍盒的編號進行排序、合併，生成影像量測機台量測上述量測元素時移動的量測路徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之量測路徑優化系統，其中，所述量測元素包括點、線、面、及圓。
3. 如申請專利範圍第2項所述之量測路徑優化系統，其中，所述量測元素的特徵值是指代表該量測元素是點、線、面、還是圓的值。
4. 如申請專利範圍第1項所述之量測路徑優化系統，還包括：
   儲存模組，用於將上述的量測路徑儲存於一個儲存設備。
5. 一種量測路徑優化方法，包括：
   從一台量測機台接收該量測機台需要量測的工件上的量測元素的數目、位置座標及特徵值；
   根據上述各量測元素的位置座標，計算出包圍該所有量測元素的最小包圍盒Box；
   透過獲取量測機台的CCD鏡頭的倍率，確定該CCD鏡頭每一次能夠捕獲的影像範圍的長L和寬W；
   利用上述的長L和寬W，對最小包圍盒Box等距切分，將最小包圍盒Box劃分為M行N列個元素包圍盒，並對該M行N列個元素包圍盒編號；
   根據每個量測元素的位置座標，計算每個量測元素的最小包圍區域S；
   判斷每一個量測元素的最小包圍區域S是否落在一個單個的元素包圍盒內；
   當某個量測元素的最小包圍區域S落在一個單個的元素包圍盒內時，將該元素包圍盒的編號放入第一陣列中；
   當某個量測元素的最小包圍區域落在多個元素包圍盒內時，將該多個元素包圍盒的編號作為整體放入第二陣列中；及
   對上述第一陣列及第二陣列中所包括的元素包圍盒的編號進行排序、合併，生成影像量測機台量測上述量測元素時移動的量測路徑。
6. 如申請專利範圍第5項所述之量測路徑優化方法，其中，所述量測元素包括點、線、面、圓。
7. 如申請專利範圍第6項所述之量測路徑優化方法，其中，所述量測元素的特徵值是指代表該量測元素是點、線、面、還是圓的值。
8. 如申請專利範圍第5項所述之量測路徑優化方法，還包括：
   將所述的量測路徑儲存於一個儲存設備。