TWI498691B - 量測編程坐標系刷新系統及方法 - Google Patents
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Description
本發明涉及一種電腦程式編輯系統及方法，尤其涉及一種量測編程坐標系刷新系統及方法。
對於產品製造業，產品品質精密度的提升已成為企業生存競爭的不二法門，而量測設備也從傳統的卡尺、顯微鏡、投影機到三次元量測設備，這是伴隨著產品精密度的提升，而隨之增加量測設備的精密度。三次元量測設備可利用量測程式對產品執行高精密及高速度的幾何尺寸和幾何公差的量測。
在產品量測過程中，編寫量測程式是影響產品量測速度的主要原因。而量測坐標系的成功建立，是編寫量測程式的基礎。因此，建立坐標系是影響產品量測速度的一個重要因素。習知坐標系的建立方法存在以下缺陷：1）各種量測元素需要在不同的坐標系下進行量測，用戶在量測元素時，需要考慮為各種元素建立坐標系，編程思路容易被干擾，從而降低工作效率、增加勞動強度；2）用戶在坐標系建立過程中，由於許多坐標系的建立方法都是類似的，因而造成了大量重複工作，降低了工作效率。
鑒於以上內容，有必要提供一種量測編程坐標系刷新系統及方法，其可透過坐標系範本建立坐標系，避免坐標系的重複建立，提高了工作效率、降低了勞動強度。
一種量測編程坐標系刷新系統，該系統包括：陣列導入模組，導入需要建立坐標系的量測元素陣列；範本建立模組，按照該量測元素陣列需要建立的多個坐標系的操作步驟對坐標系進行分類，按類別分別建立相應的坐標系範本；範本導入模組，在需要建立坐標系的量測元素前，按照坐標系的操作步驟導入相應的坐標系範本；坐標矩陣計算模組，根據坐標系範本中的內容及該坐標系範本前的量測元素建立坐標系，並計算各坐標系的坐標矩陣；量測元素刷新模組，刷新各坐標系後的量測元素以刷新量測程式；及量測程式輸出模組，輸出各量測元素的坐標及刷新後的量測程式。
一種量測編程坐標系刷新方法，該方法包括：陣列導入步驟，導入需要建立坐標系的量測元素陣列；範本建立步驟，按照該量測元素陣列需要建立的多個坐標系的操作步驟對坐標系進行分類，按類別分別建立相應的坐標系範本；範本導入步驟，在需要建立坐標系的量測元素前，按照坐標系的操作步驟導入相應的坐標系範本；坐標矩陣計算步驟，根據坐標系範本中的內容及該坐標系範本前的量測元素建立坐標系，並計算各坐標系的坐標矩陣；量測元素刷新步驟，刷新各坐標系後的量測元素以刷新量測程式；及量測程式輸出步驟，輸出各量測元素的坐標及刷新後的量測程式。
相較於習知技術，所述的量測編程坐標系刷新系統及方法，可透過坐標系範本建立坐標系，該統一思考統一建立坐標系的方法有助於提高工作效率、降低勞動強度。
如圖1所示，係本發明量測編程坐標系刷新系統較佳實施例之運行環境示意圖。該量測編程坐標系刷新系統1運行於一台電腦100中，該電腦100包括儲存設備2、至少一個處理器3和一台顯示設備4。
在本實施例中，所述量測編程坐標系刷新系統1以軟體程式或指令的形式安裝在儲存設備2中，並由處理器3執行。該量測編程坐標系刷新系統1用於建立坐標系範本，根據導入的量測元素及該坐標系範本建立坐標系，計算該坐標系的坐標矩陣，以刷新該坐標系後的量測元素，從而實現量測程式的刷新。在其他實施例中，所述儲存設備2可以為電腦100外接的記憶體。所述顯示設備4用於顯示刷新前後的量測元素及刷新前後的量測程式。
其中，所述量測編程坐標系刷新系統1包括陣列導入模組10、範本建立模組12、範本導入模組14、坐標矩陣計算模組16、量測元素刷新模組18和量測程式輸出模組20。本發明所稱的模組是完成一特定功能的電腦程式段，比程式更適合於描述軟體在電腦中的執行過程，因此在本發明以下對軟體描述都以模組描述。該量測編程坐標系刷新系統1中各模組的功能將在圖2至圖8中進行詳細描述。
如圖2所示，係本發明量測編程坐標系刷新方法較佳實施例之作業流程圖。
步驟S10，所述陣列導入模組10從電腦100內置或外接的儲存裝置中導入需要建立坐標系的量測元素陣列。例如，所導入的量測元素陣列如下所示：
S1 =FEAT/PLANE
PTMEAS/CART,2.193,3.101,1.000,0.0000,0.0000,1.0000
PTMEAS/CART,2.020,0.937,1.000,0.0000,0.0000,1.0000
PTMEAS/CART,3.716,1.155,1.000,0.0000,0.0000,1.0000
PTMEAS/CART,4.554,3.157,1.000,0.0000,0.0000,1.0000
ENDMES
S2 =FEAT/LINE
PTMEAS/CART,0.268,0.000,0.904,0.0000,-1.0000,0.0000
PTMEAS/CART,5.285,-0.000,0.864,0.0000,-1.0000,0.0000
ENDMES
S3 =FEAT/POINT
PTMEAS/CART,0.000,0.209,0.903,-1.0000,0.0000,0.0000
ENDMES
S4 =FEAT/POINT
PTMEAS/CART,6.486,0.000,0.897,0.0000,-1.0000,0.0000
ENDMES
S5 =FEAT/POINT
PTMEAS/CART,6.900,0.143,0.905,1.0000,-0.0000,0.0000
ENDMES
S6 =FEAT/POINT
PTMEAS/CART,6.900,1.907,0.885,1.0000,0.0000,0.0000
ENDMES
S7 =FEAT/POINT
PTMEAS/CART,6.900,2.709,0.885,1.0000,0.0000,0.0000
ENDMES
S8 =FEAT/LINE
PTMEAS/CART,6.416,4.600,0.898,0.0000,1.0000,0.0000
PTMEAS/CART,3.905,4.600,0.833,0.0000,1.0000,0.0000
ENDMES
S9 =FEAT/CIRCLE
PTMEAS/CART,3.072,2.562,0.966,0.8159,-0.5782,0.0000
PTMEAS/CART,3.659,2.710,0.941,-0.4601,-0.8878,-0.0000
PTMEAS/CART,3.908,2.276,0.975,-0.9979,0.0641,0.0000
ENDMES
其中，該量測元素陣列包括九個量測元素。量測元素S1指面、量測元素S2和S8指線，量測元素S3至S7指點，量測元素S9指圓。也就是說，上述量測元素陣列是對產品上的點、線、面和圓進行量測所得到的資料。
步驟S12，所述範本建立模組12根據該量測元素陣列需要建立的多個坐標系，按照建立坐標系的操作步驟對該多個坐標系進行分類，並按類別分別建立相應的坐標系範本。
假設以上述量測元素陣列為例，量測元素S1至S9共需要建立3個坐標系，該三個坐標系按照建立的操作步驟分為兩類：第一類坐標系，需要建立基準面、建立基準軸、建立基準原點；第二類坐標系，需要建立基準原點。如由量測元素S1、S2和S3建立所述第一類別的第一坐標系，由量測元素S6建立所述第二類別的第二坐標系，及由量測元素S9建立所述第二類別的第三坐標系。
以建立第一類坐標系為例，共有五個操作步驟：步驟一、S1補正基準面；步驟二、S1的Z原點歸零；步驟三、S2的X補正基準軸；步驟四、S2的Y原點歸零；及步驟五、S3的X原點歸零。而建立第二類坐標系僅需三個步驟：步驟一、S6或S9的Z原點歸零；步驟二、S6或S9的Y原點歸零；及步驟三、S6或S9的X原點歸零。
另外，本實施例中所建立的坐標系範本示例如下：
WCS1 = ALIGNMENT/START,RECALL：WCS
LEVEL,ZPLUS,#Format0
TRANS,ZPLUS,#Format1
ROTATE,XPLUS,TO,#Format2,ABOUT,ZPLUS
TRANS,YPLUS,#Format3
TRANS,XPLUS,#Format4
ENDALIGNMEN
其中，#Format0、#Format1、#Format2、#Format3與#Format4為坐標系範本中的關鍵字。該坐標系範本可用圖進行示意，如圖3中的（A）所示。
步驟S14，所述範本導入模組14在需要建立坐標系的量測元素前，按照坐標系的操作步驟導入相應的坐標系範本，例如，在量測元素S4前導入相應的坐標系範本，本實施例中，導入的坐標系範本如上WCS1所示，該坐標系範本對應的圖形如圖3中的（A）所示。
步驟S16，所述坐標矩陣計算模組16根據坐標系範本中的內容及該坐標系範本前的量測元素建立坐標系，並計算各坐標系的坐標矩陣。以圖形為例，該坐標矩陣計算模組16透過將上述建立第一坐標系所需要的量測元素S1、S2和S3載入圖3（A）中的相應部分（如圖4中所述的對坐標系範本中的關鍵字進行替換的過程），即可生成如圖3（B）中所示的坐標系。該方法取代了習知技術中所述的五個操作步驟，具體作業流程將在圖4中進行詳細描述。
步驟S18，量測元素刷新模組18根據建立的坐標系刷新該坐標系後的量測元素以刷新量測程式。本實施例中，該量測程式即由加入了坐標系的量測元素陣列所組成的程式。具體而言，量測元素刷新模組18計算該坐標系後的量測元素的坐標值，透過刷新該坐標系後的量測元素的坐標值來刷新量測程式。
步驟S20，量測程式輸出模組20輸出上述刷新後的各量測元素的坐標及刷新後的量測程式。
如圖4，係圖2中步驟S16之具體作業流程圖。
步驟S160，所述坐標矩陣計算模組16按照順序將坐標系範本中的關鍵字替換成實際的量測元素，以得到坐標系的操作內容。以建立上述第一坐標系為例，坐標矩陣計算模組16將用於建立該第一坐標系的量測元素S1、S2和S3按照操作步驟中的順序替換坐標系範本中的#Format0至#Format4，具體替換後的坐標系範本如下所示：
WCS1 =ALIGNMENT/START,RECALL：WCS
LEVEL,ZPLUS,S1
TRANS,ZPLUS,S1
ROTATE,XPLUS,TO,S2,ABOUT,ZPLUS
TRANS,YPLUS,S2
TRANS,XPLUS,S3
ENDALIGNMEN
該替換後的坐標系範本會被放入量測元素S1、S2和S3之後，由該替換後的坐標系範本所生成的坐標系如圖3中的（B）所示。
步驟S162，所述坐標矩陣計算模組16執行該坐標系的操作內容，根據每一行的操作類型調用相應的坐標系計算模組，計算得到該坐標系的每個操作步驟的坐標系矩陣。其中，所述操作類型如前述坐標系分類中的建立基準面、建立基準軸、建立基準原點等。所述每一行的操作類型對應的坐標系計算模組包括：坐標系面補正（Level）計算模組、軸旋轉（Rotate）計算模組和原點歸零（Trans）計算模組中的一種或多種組合。具體而言：
所述坐標系面補正如圖5所示，（C）為面補正前的示意圖，（D）為面補正後的示意圖。其中，利用坐標系面補正得到的坐標系矩陣指當前坐標系（即（C）中的坐標系）在旋轉原點上繞旋轉軸旋轉一個角度得到的坐標系的矩陣，該旋轉原點為當前坐標系的原點，該旋轉軸為補正面的法向和當前坐標系的目標軸向量，所述旋轉的角度等於該補正面的法向和當前坐標系的目標軸間的角度。
所述軸旋轉如圖6所示，（E）為軸旋轉前的示意圖，（F）為軸旋轉後的示意圖。其中，利用軸旋轉得到的坐標系矩陣指當前坐標系在旋轉原點上繞旋轉軸旋轉一個角度得到的坐標系的矩陣，該旋轉原點為當前坐標系的原點，該旋轉軸為補正的軸的法向（如量測元素S2所示線的方向）和當前坐標系的軸向量（1，0，0）投影到坐標系平面上再進行兩個向量的差乘所得到的軸，所述旋轉的角度為投影後的兩個旋轉軸間的角度。
所述原點歸零如圖7所示，（G）為原點歸零前的示意圖，該示意圖中的原點在量測元素S2處，（H）為原點歸零後的示意圖，該示意圖中的原點在量測元素S9的中心。其中，坐標系原點歸零的計算公式為：
，即原點歸零後的坐標系矩陣是指將當前坐標系的、、處的值替換成歸零處的量測元素S9在X、Y、Z方向的距離值。
步驟S164，將上述每個操作步驟的坐標系矩陣相乘，得到一個合成矩陣，該合成矩陣即最終計算得出的該坐標系的坐標矩陣。
如圖8所示，係圖2中步驟S18之具體作業流程圖。
步驟S180，所述量測元素刷新模組18導入所述坐標矩陣、坐標系的名稱（即前述的第一坐標系、第二坐標系、第三坐標系的名稱，如WCS1）及量測程式於一個檔案中。
步驟S182，根據量測程式和坐標系的名稱找到該名稱下的程式，放入要刷新的二維陣列中。
本實施例中，坐標系名稱下的程式一般放在建立該坐標系的量測元素之後，如由量測元素S1、S2和S3建立了所述第一坐標系，該第一坐標系的名稱為WCS1，所述量測元素刷新模組18將該第一坐標系WCS1對應的量測程式放入量測元素S3後，用於刷新該量測程式之後的量測元素，如量測元素S4，從而刷新整個量測程式。其中，所述二維陣列是指量測程式中的量測元素和坐標系的程式均由名稱和程式內容兩列組成，該名稱和程式內容所組成的量測程式即為一個二維陣列。
步驟S184，依次讀取該量測元素陣列，按照順序取出該坐標系後的各量測元素（如量測元素S4）的坐標及向量，乘以上述導入的坐標矩陣得到該坐標系後量測元素的新坐標，利用該新坐標刷新所述量測程式，得到刷新後的量測程式。
舉例而言，下述為在量測元素S4前插入坐標系後，對量測元素S4的資訊進行刷新的量測程式示例。
刷新前的量測程式：
S1 =FEAT/PLANE
PTMEAS/CART,2.193,3.101,1.000,0.0000,0.0000,1.0000
PTMEAS/CART,2.020,0.937,1.000,0.0000,0.0000,1.0000
PTMEAS/CART,3.716,1.155,1.000,0.0000,0.0000,1.0000
PTMEAS/CART,4.554,3.157,1.000,0.0000,0.0000,1.0000
ENDMES
S2 =FEAT/LINE
PTMEAS/CART,0.268,0.000,0.904,0.0000,-1.0000,0.0000
PTMEAS/CART,5.285,-0.000,0.864,0.0000,-1.0000,0.0000
ENDMES
S3 =FEAT/POINT
PTMEAS/CART,0.000,0.209,0.903,-1.0000,0.0000,0.0000
ENDMES
WCS1 =ALIGNMENT/START,RECALL：WCS
LEVEL,ZPLUS,S1
TRANS,ZPLUS,S1
ROTATE,XPLUS,TO,S2,ABOUT,ZPLUS
TRANS,YPLUS,S2
TRANS,XPLUS,S3
ENDALIGNMEN
S4 =FEAT/POINT
PTMEAS/CART,6.486,0.000,0.897,0.0000,-1.0000,0.0000
ENDMES
刷新後的量測程式中，量測元素S4的坐標和向量都變化成新的坐標系下的值了：
S1 =FEAT/PLANE
PTMEAS/CART,2.193,3.101,1.000,0.0000,0.0000,1.0000
PTMEAS/CART,2.020,0.937,1.000,0.0000,0.0000,1.0000
PTMEAS/CART,3.716,1.155,1.000,0.0000,0.0000,1.0000
PTMEAS/CART,4.554,3.157,1.000,0.0000,0.0000,1.0000
ENDMES
S2 =FEAT/LINE
PTMEAS/CART,0.268,0.000,0.904,0.0000,-1.0000,0.0000
PTMEAS/CART,5.285,-0.000,0.864,0.0000,-1.0000,0.0000
ENDMES
S3 =FEAT/POINT
PTMEAS/CART,0.000,0.209,0.903,-1.0000,0.0000,0.0000
ENDMES
WCS1 =ALIGNMENT/START,RECALL：WCS
LEVEL,ZPLUS,S1
TRANS,ZPLUS,S1
ROTATE,XPLUS,TO,S2,ABOUT,ZPLUS
TRANS,YPLUS,S2
TRANS,XPLUS,S3
ENDALIGNMEN
S4 =FEAT/POINT
PTMEAS/CART,10,0.000,0,1.0000,0.0000,0.0000
ENDMES
最後所應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照以上較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。
100．．．電腦
1．．．量測編程坐標系刷新系統
10．．．陣列導入模組
12．．．範本建立模組
14．．．範本導入模組
16．．．坐標矩陣計算模組
18．．．量測元素刷新模組
20．．．量測程式輸出模組
2．．．儲存設備
3．．．處理器
4．．．顯示設備
S10．．．導入需要建立坐標系的量測元素陣列
S12．．．按照該量測元素陣列需要建立的多個坐標系的操作步驟對坐標系進行分類，按類別分別建立相應的坐標系範本
S14．．．在需要建立坐標系的量測元素前，按照坐標系的操作步驟導入相應的坐標系範本
S16．．．根據坐標系範本中的內容及該坐標系範本前的量測元素建立坐標系並計算坐標矩陣
S18．．．刷新各坐標系後的量測元素以刷新量測程式
S20．．．輸出各量測元素的坐標及刷新後的量測程式
S160．．．按照順序將坐標系範本中的關鍵字替換成實際的量測元素，以得到坐標系的操作內容
S162．．．執行該坐標系的操作內容，根據每一行的操作類型調用相應的坐標系計算模組計算得到該坐標系的每個操作步驟的坐標系矩陣
S164．．．將每個操作步驟的坐標系矩陣相乘，得到一個合成矩陣，該合成矩陣即該坐標系的坐標矩陣
S180．．．導入坐標矩陣、坐標系的名稱及量測程式
S182．．．根據量測程式和坐標系的名稱找到該名稱下的程式，放入要刷新的二維陣列中
S184．．．依次讀取該二維陣列，按照順序取出該坐標系後的各量測元素的坐標及向量，乘以坐標矩陣得到該坐標系後量測元素的新坐標，刷新量測程式得到刷新後的量測程式
圖1係本發明量測編程坐標系刷新系統較佳實施例之運行環境示意圖。
圖2係本發明量測編程坐標系刷新方法較佳實施例之作業流程圖。
圖3舉例說明本發明根據坐標系範本自動建立坐標系的示意圖。
圖4係圖2中步驟S16的具體作業流程圖。
圖5是本發明坐標系面補正前後的示意圖。
圖6是本發明軸旋轉前後的示意圖。
圖7是本發明原點歸零前後的示意圖。
圖8是圖2中步驟S18的具體作業流程圖。
S10．．．導入需要建立坐標系的量測元素陣列
S12．．．按照該量測元素陣列需要建立的多個坐標系的操作步驟對坐標系進行分類，按類別分別建立相應的坐標系範本
S14．．．在需要建立坐標系的量測元素前，按照坐標系的操作步驟導入相應的坐標系範本
S16．．．根據坐標系範本中的內容及該坐標系範本前的量測元素建立坐標系並計算坐標矩陣
S18．．．刷新各坐標系後的量測元素以刷新量測程式
S20．．．輸出各量測元素的坐標及刷新後的量測程式
Claims (8)
- 一種量測編程坐標系刷新方法，該方法包括：
陣列導入步驟，導入需要建立坐標系的量測元素陣列；
範本建立步驟，按照該量測元素陣列需要建立的多個坐標系的操作步驟對坐標系進行分類，按類別分別建立相應的坐標系範本；
範本導入步驟，在需要建立坐標系的量測元素前，按照坐標系的操作步驟導入相應的坐標系範本；
坐標矩陣計算步驟，根據坐標系範本中的內容及該坐標系範本前的量測元素建立坐標系，並計算各坐標系的坐標矩陣；
量測元素刷新步驟，刷新各坐標系後的量測元素以刷新量測程式；及
量測程式輸出步驟，輸出各量測元素的坐標及刷新後的量測程式。 - 如申請專利範圍第1項所述之量測編程坐標系刷新方法，其中所述坐標矩陣計算步驟包括：
按照順序將坐標系範本中的關鍵字替換成實際的量測元素，以得到坐標系的操作內容；
執行該坐標系的操作內容，根據每一行的操作類型調用相應的坐標系計算模組計算得到該坐標系的每個操作步驟的坐標系矩陣；及
將每個操作步驟的坐標系矩陣相乘，得到一個合成矩陣，該合成矩陣即該坐標系的坐標矩陣。 - 如申請專利範圍第2項所述之量測編程坐標系刷新方法，其中所述坐標系計算模組包括：坐標系面補正計算模組、軸旋轉計算模組和原點歸零計算模組中的一種或多種組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之量測編程坐標系刷新方法，其中所述量測元素刷新步驟包括：
導入坐標矩陣、坐標系的名稱及量測程式於一個檔案中；
根據量測程式和坐標系的名稱找到該名稱下的程式，放入要刷新的二維陣列中；及
依次讀取該二維陣列，按照順序取出該坐標系後的各量測元素的坐標及向量，乘以上述導入的坐標矩陣得到該坐標系後量測元素的新坐標，利用該新坐標刷新所述量測程式，得到刷新後的量測程式。 - 一種量測編程坐標系刷新系統，該系統包括：
陣列導入模組，導入需要建立坐標系的量測元素陣列；
範本建立模組，按照該量測元素陣列需要建立的多個坐標系的操作步驟對坐標系進行分類，按類別分別建立相應的坐標系範本；
範本導入模組，在需要建立坐標系的量測元素前，按照坐標系的操作步驟導入相應的坐標系範本；
坐標矩陣計算模組，根據坐標系範本中的內容及該坐標系範本前的量測元素建立坐標系，並計算各坐標系的坐標矩陣；
量測元素刷新模組，刷新各坐標系後的量測元素以刷新量測程式；及
量測程式輸出模組，輸出各量測元素的坐標及刷新後的量測程式。 - 如申請專利範圍第5項所述之量測編程坐標系刷新系統，其中所述坐標矩陣計算模組透過如下步驟計算各坐標系的坐標矩陣：
按照順序將坐標系範本中的關鍵字替換成實際的量測元素，以得到坐標系的操作內容；
執行該坐標系的操作內容，根據每一行的操作類型調用相應的坐標系計算模組計算得到該坐標系的每個操作步驟的坐標系矩陣；及
將每個操作步驟的坐標系矩陣相乘，得到一個合成矩陣，該合成矩陣即該坐標系的坐標矩陣。 - 如申請專利範圍第6項所述之量測編程坐標系刷新系統，其中所述坐標系計算模組包括：坐標系面補正計算模組、軸旋轉計算模組和原點歸零計算模組中的一種或多種組合。
- 如申請專利範圍第5項所述之量測編程坐標系刷新系統，其中所述量測元素刷新模組透過如下步驟刷新各坐標系後的量測元素以刷新量測程式：
導入坐標矩陣、坐標系的名稱及量測程式於一個檔案中；
根據量測程式和坐標系的名稱找到該名稱下的程式，放入要刷新的二維陣列中；及
依次讀取該二維陣列，按照順序取出該坐標系後的各量測元素的坐標及向量，乘以上述導入的坐標矩陣得到該坐標系後量測元素的新坐標，利用該新坐標刷新所述量測程式，得到刷新後的量測程式。
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