[发明专利]三维量测模拟取点系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维坐标量测系统及方法，特别是关于一种三维量测模拟取点系统及方法。

背景技术

三维坐标量测机台主要是通过量测机台上的测针对待测物体的量测点进行量测或编程。在对量测点进行取点量测时，需要通过操纵杆控制量测机台移动到指定位置，再通过测针接触待测产品表面进行取点。由于量测机台硬件本身移动速度的限制，其取点的速度非常慢，且人为操作取点和退点也不会向法线方向运动，从而造成取点精度不准确的问题。另外，人为操作容易发生安全事故造成测针的损害等问题。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种三维量测模拟取点系统及方法，能够快速准确地在待测产品表面自动地进行选取量测点进行量测，且避免人为操作带来的安全隐患。

所述的三维量测模拟取点系统运行于计算机中，该计算机连接有光学点云三维扫描仪。该三维量测模拟取点系统包括：点云扫描模块，用于利用光学点云三维扫描仪针对待测产品的整个形面进行激光扫描得到待测产品的三维点云；点云网格化模块，用于将所述三维点云进行三角形网格化得到网格化点云；顶点计算模块，用于在网格化点云上任意选取一量测点，以该量测点相对于显示设备的屏幕法线作为射线，并找出该射线与网格化点云的相交线，以及根据所述法线方向最顶点仅有一个交点的原则在相交线上计算出量测点在待测产品表面上对应的初步坐标；量测点计算模块，用于以量测点的初步坐标为中心，采用空间包围盒算法在量测点周围找出与量测点临近的所有三角形，将所有三角形的中心点进行平面拟合得到拟合平面的中心点及法向，并将拟合平面的中心点及法向量作为量测点的实际坐标与法向量。以及碰撞检测模块，用于从测针三维模型中获取测针的当前坐标，根据该测针的当前坐标与所量测点的实际坐标构建该测针的量测运动路径；判断测针的量测运动路径与待测产品的网格化点云是否有交点；若测针的量测运动路径与所述网格化点云有交点，则说明测针待测产品表面发生碰撞，需重新在网格化点云上选取量测点；若测针的量测运动路径与所述网格化点云没有交点，则将所述量测点的实际坐标与法向量、以及测针的量测运动路径显示在显示设备上。

所述的三维量测模拟取点方法应用于计算机中，该计算机连接有光学点云三维扫描仪。该方法包括步骤：利用光学点云三维扫描仪针对待测产品的整个形面进行激光扫描得到待测产品的三维点云；将所述三维点云进行三角形网格化得到网格化点云；在网格化点云上任意选取一量测点，并以该量测点相对于显示设备的屏幕法线作为射线；找出该射线与网格化点云的相交线，并根据所述法线方向最顶点仅有一个交点的原则在相交线上计算出量测点在待测产品表面上对应的初步坐标；以量测点的初步坐标为中心，采用空间包围盒算法在量测点周围找出与量测点临近的所有三角形；将所有三角形的中心点进行平面拟合得到拟合平面的中心点及法向，并将拟合平面的中心点及法向量作为量测点的实际坐标与法向量；从测针三维模型中获取测针的当前坐标，根据该测针的当前坐标与所量测点的实际坐标构建该测针的量测运动路径；判断测针的量测运动路径与待测产品的网格化点云是否有交点；若测针的量测运动路径与所述网格化点云有交点，则说明测针待测产品表面发生碰撞，需重新在网格化点云上选取量测点；若测针的量测运动路径与所述网格化点云没有交点，则将所述量测点的实际坐标与法向量、以及测针的量测运动路径显示在显示设备上。

相较于现有技术，本发明所述的三维量测模拟取点系统及方法，能够利用光学点云三维扫描仪扫描待测产品得到产品三维点云，计算出三维量测机台的测针所需量测点的坐标及法向量，并模拟三维量测机台的测针的量测运动路径来验证测针在待测物体表面所取的量测点的准确性，提高取点的速度以及精确度，并避免人为操作带来的安全隐患。

附图说明

图1是本发明三维量测模拟取点系统较佳实施例的运行环境示意图。

图2是本发明三维量测模拟取点方法较佳实施例的流程图。

图3是对扫描的三维点云进行三角形网格化的示意图。

图4是将待检测三维点云进行三角网格化后的三维点云示意图。

主要元件符号说明

计算机                   1

三维量测模拟取点系统     10

点云扫描模块             101

点云网格化模块           102

顶点计算模块             103

量测点计算模块           104

碰撞检测模块             105