專利名稱：三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)與方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種坐標補正系統(tǒng)與方法，尤其是一種三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)與
方法。
背景技術：
傳統(tǒng)的精密影像量測行業(yè)中，在某一坐標系下對產品進行精密量測時，只能將待 測的產品擺放在某個固定的位置上，且擺放角度不能有偏差，才能進行精確量測。否則，若 待測產品擺放的位置稍有偏差，就會使量測的結果不精確。 因此，有必要提供一種坐標系補正方法，其可以根據任意擺放的產品進行坐標系 補正。此外，為了進一步增強坐標系補正方法的直觀性與方便性，將坐標系補正與補正結果 圖示化相結合成為了推進量測行業(yè)發(fā)展的當務之急。

發(fā)明內容
鑒于以上內容，提供一種三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)，其能夠在產品擺放在任意 位置時進行精確量測，此外還可以圖形化顯示補正后的三維坐標系。 鑒于以上內容，還提供一種三維坐標系補正及繪制方法，其能夠在產品擺放在任 意位置時進行精確量測，此外還可以圖形化顯示補正后的三維坐標系。 —種三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)，其運行于一臺服務器中。該系統(tǒng)包括參數設置 模塊，用于設置補正三維坐標系過程中所需要的參數；Z軸方向向量確定模塊，用于根據設 置的參數計算一個補正坐標系的Z軸方向向量；坐標原點確定模塊，用于根據設置的參數 計算所述補正坐標系的坐標原點；X/Y軸方向向量確定模塊，用于根據設置的參數計算所 述補正坐標系的X/Y軸方向向量；及坐標系確定模塊，用于根據上述計算的Z軸方向向量、 坐標原點及X/Y軸方向向量得到所述補正坐標系。 —種三維坐標系補正及繪制方法，該方法包括步驟參數設置步驟設置補正三 維坐標系過程中所需要的參數；Z軸方向向量確定步驟根據設置的參數計算一個補正坐 標系的Z軸方向向量；坐標原點確定步驟根據設置的參數計算所述補正坐標系的坐標原 點；X/Y軸方向向量確定步驟根據設置的參數計算所述三維坐標系的X/Y軸方向向量；及 坐標系確定步驟根據上述計算的Z軸方向向量、坐標原點及X/Y軸方向向量得到所述補正 坐標系。 相較于現有技術，本發(fā)明所提供的三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)與方法可以在產品 擺放在任意位置及擺放成任意角度的時候進行量測，大大提高了量測操作靈活性，減少不 必要的誤差更具準確性，擴大了量測范圍。此外，將坐標系補正與補正結果圖示化相結合進 一步增強坐標系補正方法的直觀性與方便性。


圖1是本發(fā)明三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)較佳實施例的硬件實施架構圖。
圖2是本發(fā)明三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)的功能模塊圖。
圖3是本發(fā)明三維坐標系補正及繪制方法較佳實施例的流程圖。
具體實施例方式
參閱圖1所示，是本發(fā)明三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)20較佳實施例的硬件實施架 構圖。該系統(tǒng)20安裝并運行于一臺應用服務器2中。該應用服務器2可以內置或者外接 一臺數據庫1，并可以通過網絡3與至少一臺客戶端計算機4(圖中顯示兩臺)相連接。所 述的數據庫l用于存儲在三維坐標系補正及繪制過程中輸入及產生的數據。所述網絡3可 以為企業(yè)內部網(Intranet)、互聯網(Internet)或者其它類型的網絡。所述客戶端計算機 4可以提供交互式的用戶界面，用于顯示對三維坐標系補正及繪制的過程，以及輸出圖形化 的補正后的三維坐標系(以下，將補正后的三維坐標系稱為"補正坐標系")。
參閱圖2所示，是本發(fā)明三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)20的功能模塊圖。該系統(tǒng)20 主要包括參數設置模塊200、 Z軸方向向量確定模塊210、坐標原點確定模塊220、 X/Y軸方 向向量確定模塊230、坐標系確定模塊240及圖形控件250。 上述所稱的各個模塊是完成一特定功能的計算機程序段，比程序更適合于描述軟 件在計算機中的執(zhí)行過程，因此在本發(fā)明中對軟件程序的描述都以模塊描述。
所述的參數設置模塊200用于設置三維坐標系補正過程中所需要的各種參數。其 中，該參數包括，但不限于參考坐標系、補正面參數、補正原點參數及/或補正軸向參數。所 述的參考坐標系為一個三維坐標系，其可以是該三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)20當前所需 補正的坐標系。以下所述的補正三維坐標系即補正該參考坐標系。所述的補正面參數包括 用于補正三維坐標系的Z軸的面元素。所述的補正原點參數包括用于補正三維坐標系的坐 標原點的點元素，其中，該點元素可以包括三個，分別用于補正三維坐標系的坐標原點的X、 Y及Z軸坐標值。所述的補正軸向參數包括用于補正三維坐標系的X/Y軸的線元素、點元 素、圓元素等。所述設置的參數可以存儲在數據庫1中。 所述的Z軸方向向量確定模塊210用于根據設置的參數，即補正面元素，計算補正 坐標系的Z軸方向向量。 具體而言，當參數設置模塊200設置了補正面參數時，該Z軸方向向量確定模塊 210計算該補正面參數中的面元素的法向量，根據該法向量得到補正坐標系的Z軸方向向 量。其中，該補正坐標系的Z軸方向向量即上述補正面參數中的面元素的法向量。
另一方面，當參數設置模塊200沒有設置補正面參數時，該Z軸方向向量確定模塊 210獲取參考坐標系的Z軸方向向量，并根據該參考坐標系的Z軸方向向量得到補正坐標系 的Z軸方向向量。此時，該補正坐標系的Z軸方向向量即參考坐標系的Z軸方向向量。
所述的坐標原點確定模塊220用于根據設置的參數，即補正原點參數，計算補正 坐標系的坐標原點。 具體而言，當參數設置模塊200設置了補正原點參數時，坐標原點確定模塊220根
據設置的補正原點參數計算補正坐標系的坐標原點，具體計算過程如下 首先，坐標原點確定模塊220判斷參數設置模塊200是否設置了用于補正三維坐
標系的坐標原點的X軸坐標值的點元素，若設置了這樣的點元素，則獲取該點元素的X軸坐
標值，否則，若沒有設置這樣的點元素，則獲取參考坐標系的坐標原點的X軸坐標值；然后，坐標原點確定模塊220判斷參數設置模塊200是否設置了用于補正三維坐標系的坐標原點 的Y軸坐標值的點元素，若判斷結果為是，則獲取該點元素的Y軸坐標值，否則，若判斷結果 為否，則獲取參考坐標系的坐標原點的Y軸坐標值；其次，坐標原點確定模塊220判斷參數 設置模塊200是否設置了用于補正三維坐標系的坐標原點的Z軸坐標值的點元素，若判斷 結果為是，則獲取該點元素的Z軸坐標值，否則，若判斷結果為否，則獲取參考坐標系的坐 標原點的Z軸坐標值；最后，坐標原點確定模塊220根據上述獲取的X、 Y及Z軸坐標值，得 到補正坐標系的坐標原點。 另一方面，當參數設置模塊200沒有設置補正原點參數時，坐標原點確定模塊220 獲取參考坐標系的坐標原點，根據該參數坐標系的坐標原點計算補正坐標系的坐標原點。 此時，該參數坐標系的坐標原點即為補正坐標系的坐標原點。 所述的X/Y軸方向向量確定模塊230用于根據設置的參數，即補正軸向參數，計算 補正坐標系的X軸或者Y軸方向向量。 具體而言，當參數設置模塊200設置了補正軸向參數時，該X/Y軸方向向量確定模 塊230判斷該補正軸向參數中設置的是否為線元素，若是線元素，則計算該線元素的軸向 量，并根據該線元素的軸向量得到補正坐標系的X/Y軸方向向量。此時，所述線元素的軸向 量即補正坐標系的X/Y軸方向向量。 當補正軸向參數中設置的不是線元素時，該X/Y軸方向向量確定模塊230將該補 正軸向參數中設置的元素擬化成一個點(下稱"擬化點")。例如，若補正軸向參數中設置 的是點元素，則直接獲取該點作為擬化點；若補正軸向參數中設置的是圓元素，則獲取該圓 元素的圓心作為擬化點；若補正軸向參數中設置的是面元素，則獲取該面元素的中心點作 為擬化點。所述X/Y軸方向向量確定模塊230進一步獲取上述計算的補正坐標系的坐標原 點，并計算由擬化點與該補正坐標系的坐標原點所組成直線的軸向量，根據該軸向量得到 補正坐標系的X/Y軸方向向量。此時，該軸向量即補正坐標系的X/Y軸方向向量。
另一方面，當參數設置模塊200沒有設置補正軸向參數時，該X/Y軸方向向量確定 模塊230獲取參考坐標系的X/Y軸方向向量，根據該參考坐標系的X/Y軸方向向量得到補 正坐標系的X/Y軸方向向量。此時，參考坐標系的X/Y軸方向向量即是補正坐標系的X/Y 軸方向向量。 所述的坐標系確定模塊240用于根據上述確定的Z軸方向向量、坐標原點及X/Y 軸方向向量得到一個補正坐標系。 所述的圖形控件250用于將上述得到的補正坐標系載入到該圖形控件250中，以 圖形化顯示該補正坐標系。其中，該圖形控件250為OpenGL圖形輔助工具。
參閱圖3所示，是本發(fā)明三維坐標系補正及繪制方法較佳實施例的流程圖。
步驟SIO，參數設置模塊200設置三維坐標系補正過程中所需要的各種參數。如 上所述，該參數包括，但不限于參考坐標系、補正面參數、補正原點參數及/或補正軸向參 數。所述的參考坐標系是一個三維坐標系，其可以是該三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)20當前 所需補正的坐標系。以下所述的補正三維坐標系即補正該參考坐標系。所述的補正面參數 包括用于補正三維坐標系的Z軸的面元素。所述的補正原點參數包括用于補正三維坐標系 的坐標原點的點元素，其中，該點元素可以包括三個，分別用于補正三維坐標系的坐標原點 的X、 Y及Z軸坐標值。所述的補正軸向參數包括用于補正三維坐標系X/Y軸的線元素、點元素、圓元素等。 步驟Sll， Z軸方向向量確定模塊210判斷參數設置模塊200是否設置了補正面參 數。 若沒有設置補正面參數，則進入步驟S12， Z軸方向向量確定模塊210獲取參考坐 標系的Z軸方向向量，并在步驟S14中，根據該參考坐標系的Z軸方向向量得到補正坐標系 的Z軸方向向量，此時，該參考坐標系的Z軸方向向量即是補正坐標系的Z軸方向向量。
若設置了補正面參數，則進入步驟S13， Z軸方向向量確定模塊210計算該補正面 參數中的面元素的法向量，并進入步驟S14，根據該面元素的法向量得到補正坐標系的Z軸 方向向量，此時，該面元素的法向量即是補正坐標系的Z軸方向向量。 步驟S15，坐標原點確定模塊220判斷參數設置模塊200是否設置了補正原點參 數。 若沒有設置補正原點參數，則步驟S16中，坐標原點確定模塊220獲取參考坐標系 的坐標原點，并在步驟S17中，根據該參考坐標系的坐標原點得到補正坐標系的坐標原點， 此時，該參考坐標系的坐標原點即是補正坐標系的坐標原點。 否則，若設置了補正原點參數，則直接進入步驟S17，坐標原點確定模塊220根據 設置的補正原點參數計算補正坐標系的坐標原點。具體而言，首先，坐標原點確定模塊220 判斷參數設置模塊200是否設置了用于補正三維坐標系的坐標原點的X軸坐標值的點元 素，若設置了這樣的點元素，則獲取該點元素的X軸坐標值，否則，若沒有設置這樣的點元 素，則獲取參考坐標系的坐標原點的X軸坐標值；然后，坐標原點確定模塊220判斷參數設 置模塊200是否設置了用于補正三維坐標系的坐標原點的Y軸坐標值的點元素，若判斷結 果為是，則獲取該點元素的Y軸坐標值，否則，若判斷結果為否，則獲取參考坐標系的坐標 原點的Y軸坐標值；其次，坐標原點確定模塊220判斷參數設置模塊200是否設置了用于補 正三維坐標系的坐標原點的Z軸坐標值的點元素，若判斷結果為是，則獲取該點元素的Z軸 坐標值，否則，若判斷結果為否，則獲取參考坐標系的坐標原點的Z軸坐標值；最后，坐標原 點確定模塊220根據上述獲取的X、 Y及Z軸坐標值，得到補正坐標系的坐標原點。
步驟S18，X/Y軸方向向量確定模塊230判斷參數設置模塊200是否設置了補正軸 向參數。 當沒有設置補正軸向參數時，進入步驟S19， X/Y軸方向向量確定模塊230獲取參 考坐標系的X/Y軸方向向量，并在步驟S22中，根據該參考坐標系的X/Y軸方向向量得到補 正坐標系的X/Y軸方向向量，此時，該參考坐標系的X/Y軸方向向量即是補正坐標系的X/Y 軸方向向量。 當設置了補正軸向參數時，則在步驟S20中，X/Y軸方向向量確定模塊230判斷該 補正軸向參數中設置的是否為線元素。若是線元素，則步驟S21， X/Y軸方向向量確定模塊 230計算該線元素的軸向量，并進入步驟S22，根據該線元素的軸向量得到補正坐標系的X/ Y軸方向向量，此時，該線元素的軸向量即是補正坐標系的X/Y軸方向向量。
當補正軸向參數中設置的不是線元素時，步驟S23， X/Y軸方向向量確定模塊230 將該補正軸向參數中設置的元素擬化成一個點(下稱"擬化點")。如上所述，若補正軸向 參數中設置的是點元素，則直接獲取該點作為擬化點；若補正軸向參數中設置的是圓元素， 則獲取該圓元素的圓心作為擬化點；若補正軸向參數中設置的是面元素，則獲取該面元素的中心點作為擬化點。 步驟S24，X/Y軸方向向量確定模塊230進一步獲取上述計算的補正坐標系的坐標原點，并進入步驟S22， X/Y軸方向向量確定模塊230計算由擬化點與該補正坐標系的坐標原點所組成直線的軸向量，根據該軸向量得到補正坐標系的X/Y軸方向向量。此時，該軸向量即補正坐標系的X/Y軸方向向量。 步驟S25，坐標系確定模塊240根據上述確定的Z軸方向向量、坐標原點及X/Y軸方向向量得到所述補正坐標系。 步驟S26，圖形控件250用于將上述得到的補正坐標系載入到該圖形控件250中，以圖形化顯示該補正坐標系。其中，該圖形控件250為0penGL圖形輔助工具。
權利要求
一種三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)，其運行于一臺服務器中，其特征在于，該系統(tǒng)包括參數設置模塊，用于設置補正三維坐標系過程中所需要的參數；Z軸方向向量確定模塊，用于根據設置的參數計算一個補正坐標系的Z軸方向向量；坐標原點確定模塊，用于根據設置的參數計算所述補正坐標系的坐標原點；X/Y軸方向向量確定模塊，用于根據設置的參數計算所述補正坐標系的X/Y軸方向向量；及坐標系確定模塊，用于根據上述計算的Z軸方向向量、坐標原點及X/Y軸方向向量得到所述補正坐標系。
2. 如權利要求1所述的三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)，其特征在于，所述的參數包括參 考坐標系、補正面參數、補正原點參數及/或補正軸向參數。
3. 如權利要求1所述的三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括 圖形控件，用于將上述得到的補正坐標系載入到該圖形控件中，以圖形化顯示該補正坐標系。
4. 如權利要求3所述的三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)，其特征在于，所述的圖形控件為 0penGL圖形輔助工具。
5. —種三維坐標系補正及繪制方法，其特征在于，該方法包括步驟 參數設置步驟設置補正三維坐標系過程中所需要的參數；Z軸方向向量確定步驟根據設置的參數計算一個補正坐標系的Z軸方向向量； 坐標原點確定步驟根據設置的參數計算所述補正坐標系的坐標原點； X/Y軸方向向量確定步驟根據設置的參數計算所述三維坐標系的X/Y軸方向向量；及 坐標系確定步驟根據上述計算的Z軸方向向量、坐標原點及X/Y軸方向向量得到所述 補正坐標系。
6. 如權利要求5所述的三維坐標系補正及繪制方法，其特征在于，所述的參數包括參 考坐標系、補正面參數、補正原點參數及/或補正軸向參數。
7. 如權利要求6所述的三維坐標系補正及繪制方法，其特征在于，Z軸方向向量確定步驟包括當設置了補正面參數時，計算該補正面參數中的面元素的法向量，根據該法向量得到補正坐標系的Z軸方向向量；或者當沒有設置補正面參數時，獲取參考坐標系的Z軸方向向量，并根據該參考坐標系的Z軸方向向量得到補正坐標系的z軸方向向量。
8. 如權利要求6所述的三維坐標系補正及繪制方法，其特征在于，坐標原點確定步驟包括判斷是否設置了補正原點參數；若沒有設置補正原點參數，則獲取參考坐標系的坐標原點，根據該參數坐標系的坐標原點得到補正坐標系的坐標原點；或者若設置了補正原點參數，則判斷是否設置了用于補正三維坐標系的坐標原點的X軸坐標值的點元素；若判斷結果為是，則獲取該點元素的X軸坐標值作為補正坐標系的坐標原點的X軸坐 標值；或者若判斷結果為否，則獲取參考坐標系的坐標原點的X軸坐標值作為補正坐標系的坐標原點的X軸坐標值；進一步判斷是否設置了用于補正三維坐標系的坐標原點的Y軸坐標值的點元素； 若判斷結果為是，則獲取該點元素的Y軸坐標值作為補正坐標系的坐標原點的Y軸坐標值；或者若判斷結果為否，則獲取參考坐標系的坐標原點的Y軸坐標值作為補正坐標系的坐標原點的Y軸坐標值；進一步判斷是否設置了用于補正三維坐標系的坐標原點的Z軸坐標值的點元素；若判斷結果為是，則獲取該點元素的z軸坐標值作為補正坐標系的坐標原點的z軸坐標值；或者若判斷結果為否，則獲取參考坐標系的坐標原點的Z軸坐標值作為補正坐標系的坐標原點的Z軸坐標值；及根據上述獲取的X、Y及Z軸坐標值，得到補正坐標系的坐標原點。
9. 如權利要求8所述的三維坐標系補正及繪制方法，其特征在于，X/Y軸方向向量確定步驟包括判斷是否設置了補正軸向參數；若沒有設置補正軸向參數，則獲取參考坐標系的X/Y軸方向向量，根據該參考坐標系 的X/Y軸方向向量得到補正坐標系的X/Y軸方向向量；或者若設置了補正軸向參數，則判斷 該補正軸向參數中設置的是否為線元素；若是線元素，則計算該線元素的軸向量，并根據該線元素的軸向量得到補正坐標系的 X/Y軸方向向量；或者若補正軸向參數中設置的不是線元素，將該補正軸向參數中設置的 元素擬化成一個擬化點，并獲取上述得到的補正坐標系的坐標原點；計算由擬化點與該參考坐標系的坐標原點所組成直線的軸向量，并根據該軸向量得到 補正坐標系的X/Y軸方向向量。
10. 如權利要求5所述的三維坐標系補正及繪制方法，其特征在于，該方法還包括 將得到的補正坐標系載入到該圖形控件中，以圖形化顯示該補正坐標系。
全文摘要
本發(fā)明提供一種三維坐標系補正及繪制系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括參數設置模塊，用于設置補正三維坐標系過程中所需要的參數；Z軸方向向量確定模塊，用于根據設置的參數計算一個補正坐標系的Z軸方向向量；坐標原點確定模塊，用于根據設置的參數計算所述補正坐標系的坐標原點；X/Y軸方向向量確定模塊，用于根據設置的參數計算所述補正坐標系的X/Y軸方向向量；及坐標系確定模塊，用于根據上述計算的Z軸方向向量、坐標原點及X/Y軸方向向量得到所述補正坐標系。本發(fā)明還提供一種三維坐標系補正及繪制方法。本發(fā)明可以在產品擺在任意位置時進行精確量測。
文檔編號G01B11/00GK101713636SQ200810304769
公開日2010年5月26日 申請日期2008年10月8日 優(yōu)先權日2008年10月8日
發(fā)明者張旨光, 洪毅容, 蔣理, 袁忠奎 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司