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1、(10)申请公布号 CN 103092577 A (43)申请公布日 2013.05.08 CN 103092577 A *CN103092577A* (21)申请号 201110333576.6 (22)申请日 2011.10.28 G06F 9/44(2006.01) (71)申请人 鸿富锦精密工业 （深圳） 有限公司 地址 518109 广东省深圳市宝安区龙华镇油 松第十工业区东环二路 2 号 申请人 鸿海精密工业股份有限公司 (72)发明人 张旨光 吴新元 饶金刚 (54) 发明名称 三维影像量测程序生成系统及方法 (57) 摘要 一种三维影像量测程序生成系统， 对产品的 三维模型文件。
2、解析， 并对解析得到的数据进行三 角网格化处理， 得到产品的三维模型。然后， 该系 统使用影像量测工具在该三维模型上进行量测取 点操作， 并使用最小二乘法对量测点的坐标信息 进行拟合， 得到量测点的量测信息。最后， 该系统 将量测点的量测信息写入一个标准程序模板中， 生成所述产品的三维影像量测程序， 以供三维影 像量测机台对实际的产品进行三维影像量测。本 发明还提供一种三维影像量测程序生成方法。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图6页 (10)申请公布号 CN 1。
3、03092577 A CN 103092577 A *CN103092577A* 1/2 页 2 1. 一种三维影像量测程序生成方法， 其特征在于， 该方法包括 ： 文件解析步骤， 读取产品的三维模型文件， 并对该读取的三维模型文件进行解析， 得到 三维模型文件中用于描述产品三维模型的数据 ； 三维模型渲染步骤， 对上述解析得到的数据进行曲面三角网格化处理， 得到产品的三 维模型 ； 量测取点步骤， 使用影像量测工具在得到的三维模型上进行量测取点操作， 得到量测 点的坐标信息， 该坐标信息包括量测点的坐标值以及矢量方向 ； 量测元素拟合步骤， 根据所述量测点的坐标信息， 使用最小二乘法对量测点。
4、进行拟合， 得到所述三维模型上的量测元素及该量测元素的量测信息 ； 及 量测程序生成步骤， 将上述量测信息写入一个预定的标准程序模板中， 生成所述产品 的三维影像量测程序， 以供三维影像量测机台对实际的产品进行三维影像量测。 2. 如权利要求 1 所述的三维影像量测程序生成方法， 其特征在于， 所述三维模型渲染 步骤包括 ： 将所述解析得到的数据转换为 B 样条曲面， 得到B 样条曲面在一个 UV 参数平面内的封 闭边界线， 并对该封闭边界线分别以一条 U 直线和 V 直线进行等距切分， 得到多个小方格 ； 将与封闭边界线无交点的小方格的四个顶点按逆时针顺序连接， 组成两个三角形 ； 对于与封。
5、闭边界线有交点的小方格， 将小方格的顶点中落入封闭边界曲线上的顶点、 小方格与封闭边界曲线的交点及封闭边界线上的边界点加入一个二维点队列 Q ； 读取二维点队列 Q 中的第一点 p1 以及与点 p1 最近的点 p2， 使 p1 和 p2 组成一个三角 形 A 的一条边， 然后在队列 Q 中查找该三角形 A 的第三点 p3， 其中， 该第三点 P3 的查找原 则是边 p1p2 组成的内角在三角形 A 的内角中最大， 且三角形 A 的外接圆内没有队列 Q 中的 点， 并使得三角形 A 接近于等边三角形 ； 根据上述查找原则在队列 Q 中依次查找其它点所组成的三角形， 得到产品三维模型上 的所有三角。
6、形， 组成一个三角形队列 T ； 及 根据上述得到的三角形队列 T 绘制所述产品的三维模型。 3. 如权利要求 1 所述的三维影像量测程序生成方法， 其特征在于， 所述用于描述产品 三维模型的数据包括描述产品三维模型上的点、 线、 曲线、 面以及圆的坐标队列和矩阵。 4. 如权利要求 3 所述的三维影像量测程序生成方法， 其特征在于， 所述影像量测工具 包括寻点工具、 寻线工具、 寻圆工具、 表面对焦工具以及轮廓对焦工具。 5. 如权利要求 1 所述的三维影像量测程序生成方法， 其特征在于， 所述三维模型文件 为初始化图形交换规范文件或产品模型数据交换标准文件。 6. 一种三维影像量测程序生成。
7、系统， 其特征在于， 该系统包括 ： 文件解析模块， 用于读取产品的三维模型文件， 并对该读取的三维模型文件进行解析， 得到三维模型文件中用于描述产品三维模型的数据 ； 三维模型渲染模块， 用于对上述解析得到的数据进行曲面三角网格化处理， 得到产品 的三维模型 ； 量测取点模块， 用于使用影像量测工具在得到的三维模型上进行量测取点操作， 得到 量测点的坐标信息， 该坐标信息包括量测点的坐标值以及矢量方向 ； 量测元素拟合模块， 用于根据所述量测点的坐标信息， 使用最小二乘法对量测点进行 权 利 要 求 书 CN 103092577 A 2 2/2 页 3 拟合， 得到所述三维模型上的量测元素及。
8、该量测元素的量测信息 ； 及 量测程序生成模块， 用于将上述量测信息写入一个预定的标准程序模板中， 生成所述 产品的三维影像量测程序， 以供三维影像量测机台对实际的产品进行三维影像量测。 7. 如权利要求 6 所述的三维影像量测程序生成系统， 其特征在于， 所述三维模型渲染 模块通过以下步骤得到所述产品的三维模型 ： 将所述解析得到的数据转换为 B 样条曲面， 得到 B 样条曲面在一个 UV 参数平面内的封 闭边界线， 并对该封闭边界线分别以一条 U 直线和 V 直线进行等距切分， 得到多个小方格 ； 将与封闭边界线无交点的小方格的四个顶点按逆时针顺序连接， 组成两个三角形 ； 对于与封闭边界。
9、线有交点的小方格， 将小方格的顶点中落入封闭边界曲线上的顶点、 小方格与封闭边界曲线的交点及封闭边界线上的边界点加入一个二维点队列 Q ； 读取二维点队列 Q 中的第一点 p1 以及与点 p1 最近的点 p2， 使 p1 和 p2 组成一个三角 形 A 的一条边， 然后在队列 Q 中查找该三角形 A 的第三点 p3， 其中， 该第三点 P3 的查找原 则是边 p1p2 组成的内角在三角形 A 的内角中最大， 且三角形 A 的外接圆内没有队列 Q 中的 点， 并使得三角形 A 接近于等边三角形 ； 根据上述查找原则在队列 Q 中依次查找其它点所组成的三角形， 得到产品三维模型上 的所有三角形， 。
10、组成一个三角形队列 T ； 及 根据上述得到的三角形队列 T 绘制所述产品的三维模型。 8. 如权利要求 6 所述的三维影像量测程序生成系统， 其特征在于， 所述用于描述产品 三维模型的数据包括描述产品三维模型上的点、 线、 曲线、 面以及圆的坐标队列和矩阵。 9. 如权利要求 6 所述的三维影像量测程序生成系统， 其特征在于， 所述影像量测工具 包括寻点工具、 寻线工具、 寻圆工具、 表面对焦工具以及轮廓对焦工具。 10. 如权利要求 6 所述的三维影像量测程序生成系统， 其特征在于， 所述三维模型文件 为初始化图形交换规范文件或产品模型数据交换标准文件。 权 利 要 求 书 CN 1030。
11、92577 A 3 1/4 页 4 三维影像量测程序生成系统及方法 技术领域 0001 本发明涉及三维影像量测技术， 尤其涉及一种三维影像量测程序生成系统及方 法。 背景技术 0002 在产品的三维影像量测领域中， 编写产品的三维量测程序是影像产品检测速度的 主要因素之一。 传统的量测程序编写方法， 通过使用量测软件的编程记录功能， 在对产品进 行实际测量的同时记录下产品的测量点等信息， 然后根据记录的信息自动生成测量程序， 以用于对后续产品的自动量测。这种基于实际产品的编程方法， 需要专业人员参考产品图 纸进行编程， 编程方法较为复杂， 对操作人员的技术能力要求较高， 并且这种编程方法需要 。
12、实际产品和三维量测机台的辅助。 上述基于实际产品的编程方法， 效率低， 且影响产品的生 产。此外， 由于物体空间投影的原理， 三维模型在产品工程图上会产生特征重叠区域， 会对 专业人员分析产品的测量位置产生很大影响， 增加了图纸的分析时间， 降低了编程效率。 发明内容 0003 鉴于以上内容， 有必要提供一种三维影像量测程序生成系统， 该系统包括 ： 文件解 析模块， 用于读取产品的三维模型文件， 并对该读取的三维模型文件进行解析， 得到三维模 型文件中用于描述产品三维模型的数据 ； 三维模型渲染模块， 用于对上述解析得到的数据 进行曲面三角网格化处理， 得到产品的三维模型 ； 量测取点模块，。
13、 用于使用影像量测工具在 得到的三维模型上进行量测取点操作， 得到量测点的坐标信息， 该坐标信息包括量测点的 坐标值以及矢量方向 ； 量测元素拟合模块， 用于根据所述量测点的坐标信息， 使用最小二乘 法对量测点进行拟合， 得到所述三维模型上的量测元素及该量测元素的量测信息 ； 及量测 程序生成模块， 用于将上述量测信息写入一个预定的标准程序模板中， 生成所述产品的三 维影像量测程序， 以供三维影像量测机台对实际的产品进行三维影像量测。 0004 还有必要提供一种三维影像量测程序生成方法， 该方法包括 ： 文件解析步骤， 读取 产品的三维模型文件， 并对该读取的三维模型文件进行解析， 得到三维模。
14、型文件中用于描 述产品三维模型的数据 ； 三维模型渲染步骤， 对上述解析得到的数据进行曲面三角网格化 处理， 得到产品的三维模型 ； 量测取点步骤， 使用影像量测工具在得到的三维模型上进行量 测取点操作， 得到量测点的坐标信息， 该坐标信息包括量测点的坐标值以及矢量方向 ； 量测 元素拟合步骤， 根据所述量测点的坐标信息， 使用最小二乘法对量测点进行拟合， 得到所述 三维模型上的量测元素及该量测元素的量测信息 ； 及量测程序生成步骤， 将上述量测信息 写入一个预定的标准程序模板中， 生成所述产品的三维影像量测程序， 以供三维影像量测 机台对实际的产品进行三维影像量测。 0005 相较于现有技术。
15、， 本发明三维影像量测程序生成系统及方法， 可直接在产品三维 模型上进行虚拟量测取点取点操作， 取得产品测量点的信息， 生成量测程序， 无需三维影像 测量机台和实际产品的辅助。待产品加工完成后， 即可使用生成的量测程序对产品进行自 说 明 书 CN 103092577 A 4 2/4 页 5 动量测， 在提高量测程序编辑效率的同时， 还可提高产品的生产效率。 附图说明 0006 图 1 是本发明三维影像量测程序生成系统较佳实施例的运行环境示意图。 0007 图 2 是本发明三维影像量测程序生成方法较佳实施例的流程图。 0008 图 3 是图 2 中步骤 S02 的详细流程图。 0009 图 4。
16、 和图 5 是本发明较佳实施例中曲面三角网格化处理的示意图。 0010 图 6 是通过曲面三角网格化处理所得到的一个产品的三维模型的示意图。 0011 主要元件符号说明 计算机1 三维影像量测程序生成系统10 存储设备11 处理器12 显示设备13 文件解析模块101 三维模型渲染模块102 量测取点模块103 量测元素拟合模块104 量测程序生成模块105 如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。 具体实施方式 0012 如图 1 所示， 是本发明三维影像量测程序生成系统较佳实施例的运行环境示意 图。该三维影像量测程序生成系统 10 应用于计算机 1 中。该计算机 1 还包括存储设备。
17、 11、 处理器 12 以及显示设备 13。 0013 所述三维影像量测程序生成系统 10 包括文件解析模块 101、 三维模型渲染模块 102、 量测取点模块103、 量测元素拟合模块104以及量测程序生成模块105。 在本实施例中， 该三维影像量测程序生成系统 10 可存储在存储设备 11 中， 并由处理器 12 控制该三维影像 量测程序生成系统 10 的执行。 0014 所述文件解析模块 101 用于从存储设备 11 中读取产品的三维模型文件， 并对该 读取的三维模型文件进行解析， 得到三维模型文件中用于描述产品三维模型的数据。在 本实施例中， 所述三维模型文件为初始化图形交换规范 （i。
18、nitial graphics exchange specification， IGES） 文件或产品模型数据交换标准 （standard for the exchange of product model data， STEP） 文件。所述用于描述产品三维模型的数据包括用于描述产品 三维模型上的点、 直线、 曲线、 面以及圆等元素的坐标队列和矩阵等数据。 0015 所述三维模型渲染模块 102 用于对上述解析得到的数据进行曲面三角网格化处 理， 得到产品的三维模型。该曲面三角网格化的具体方法参见对图 3 的描述。 0016 所述量测取点模块 103 用于使用影像量测工具在得到的三维模型上进行。
19、量测取 点操作， 得到量测点的坐标信息， 如量测点的坐标值以及矢量方向等信息。在本实施例中， 所述影像量测工具包括寻点工具、 寻线工具、 寻圆工具、 表面对焦工具以及轮廓对焦工具 等。量测取点模块 103 可选取一个量测工具， 通过鼠标在三维模型上进行点击的方式取得 相应的量测点。 该影像量测工具由影像量测辅助软件提供， 如由计算机辅助设计 （computer 说 明 书 CN 103092577 A 5 3/4 页 6 aided design， CAD） 或计算机辅助制造 （computer aided manufacturing， CAM） 软件提供。 0017 所述量测元素拟合模块 1。
20、04 用于根据所述量测点的坐标信息， 使用最小二乘法对 量测点进行拟合， 得到所述三维模型上的量测元素及该量测元素的量测信息。所述量测元 素包括三维模型上的点、 线、 圆等。所述量测信息包括点的坐标和矢量方向、 线的起始点坐 标和结束点坐标、 线的矢量方向、 线所在平面的矢量方向、 圆的中心点坐标以及半径等信 息。 0018 所述量测程序生成模块 105 用于将上述量测信息写入一个预定的标准程序模板 中， 生成所述产品的三维影像量测程序， 以供三维影像量测机台对实际的产品进行三维影 像量测。具体地， 该量测程序生成模块 105 可根据每个量测信息的类别， 将所述标准程序模 板中特定的关键字使用。
21、量测信息进行替换， 即可生成所述三维影像量测程序。 0019 如图 2 所示， 是本发明三维影像量测程序生成方法较佳实施例的流程图。 0020 步骤S01， 所述文件解析模块101从存储设备11中读取产品的三维模型文件， 并对 该读取的三维模型文件进行解析， 得到三维模型文件中用于描述产品三维模型的数据。 0021 步骤 S02， 所述三维模型渲染模块 102 对上述解析得到的数据进行曲面三角网格 化处理， 得到产品的三维模型。该步骤 S02 的详细流程图参见对图 3 的描述。 0022 步骤 S03， 所述量测取点模块 103 使用影像量测工具在得到的三维模型上进行量 测取点操作， 得到量测。
22、点的坐标信息， 如量测点的坐标值以及矢量方向等信息。 在本实施例 中， 所述影像量测工具包括寻点工具、 寻线工具、 寻圆工具、 表面对焦工具以及轮廓对焦工 具等。量测取点模块 103 可选取一个量测工具， 通过鼠标在三维模型上进行点击的方式取 得相应的量测点以及量测点的信息。 0023 步骤 S04， 所述量测元素拟合模块 104 根据所述量测点的坐标信息， 使用最小二乘 法对量测点进行拟合， 得到所述三维模型上的量测元素及该量测元素的量测信息。所述量 测元素包括三维模型上的点、 线、 圆等。所述量测信息包括点的坐标和矢量方向、 线的起始 点坐标和结束点坐标、 线的矢量方向、 线所在平面的矢量。
23、方向、 圆的中心点坐标以及半径等 信息。 0024 步骤 S05， 所述量测程序生成模块 105 将上述量测信息写入一个预定的标准程序 模板中， 生成所述产品的三维影像量测程序， 以供三维影像量测机台对实际的产品进行三 维影像量测。具体地， 该量测程序生成模块 105 可根据每个量测信息的类别， 将所述标准程 序模板中特定的关键字使用量测信息进行替换， 即可生成所述三维影像量测程序。所述标 准程序模板被预先保存在所述存储设备 11 中。 0025 如图 3 所示， 是所述三维模型渲染模块 102 执行上述步骤 S02 的详细流程图。 0026 步骤S20， 将所述解析得到的数据转换为B样条曲面。
24、， 得到B样条曲面在一个UV参 数平面内的封闭边界线， 并对该封闭边界线分别以一条U直线和V直线进行等距切分， 得到 多个小方格。所述 UV 参数平面如图 4 所示， 所得到的每个方格包括四个顶点， 由于每个顶 点的拉升都可导致产品三维模型的形状扭曲， 因此该顶点在业界又被称为控制节点。 0027 步骤 S21， 将与封闭边界线无交点的小方格的四个顶点按逆时针顺序连接， 组成两 个三角形。例如， 如图 5 中所示的小方格 box4 与封闭边界线无交点， 则将顶点 P、 Q、 I、 O 按 照逆时针顺序连接组成两个三角形 OQP 和 OIQ。 0028 步骤 S22， 对于与封闭边界线有交点的小。
25、方格， 将小方格的顶点中落入封闭边界曲 说 明 书 CN 103092577 A 6 4/4 页 7 线上的顶点、 小方格与封闭边界曲线的交点及封闭边界线上的边界点加入一个二维 （2D） 点 队列 Q。例如， 如图 5 中所示的小方格 box1 中有封闭边界线上的边界点 M， 小方格 box1 与 封闭边界曲线的交点 E、 F ； 小方格 box2 中有顶点 D 落入封闭边界曲线内 ； 小方格 box2 与封 闭边界曲线的交点 E、 F、 H、 G， 则将点 M、 E、 F、 H、 D、 G 加入所述 2D 点队列 Q 中。 0029 步骤 S23， 读取 2D 点队列 Q 中的第一点 p1 。
26、及与点 p1 最近的点 p2， 使 p1 和 p2 组 成三角形 A 的一条边， 然后在队列 Q 中查找该三角形 A 的第三点 p3。其中， 该第三点 P3 的 查找原则是边 p1p2 对应的内角在三角形 A 的内角中最大， 且三角形 A 的外接圆内没有队列 Q 中的点， 并使得三角形 A 接近于等边三角形。 0030 步骤 S24， 根据上述查找原则在队列 Q 中依次查找其它点组成的三角形， 得到产品 三维模型上的所有三角形， 组成一个三角形队列 T。 0031 步骤 S25， 根据上述得到的三角形队列 T 绘制所述产品的三维模型。如图 6 所示， 为根据上述方法所得到的一个产品三维模型的示。
27、意图， 该产品三维模型可被显示在所述显 示设备 13 上。 0032 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 或等同替换， 而不脱离本发明技术方案的精神和范围。 说 明 书 CN 103092577 A 7 1/6 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103092577 A 8 2/6 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103092577 A 9 3/6 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 103092577 A 10 4/6 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 103092577 A 11 5/6 页 12 图 5 说 明 书 附 图 CN 103092577 A 12 6/6 页 13 图 6 说 明 书 附 图 CN 103092577 A 13 。