使用参量公差检查三维扫描数据的方法

摘要

提供一种使用参量公差检查3D扫描数据的方法，该方法包括：设定参量公差对象的数量使其等于被检查目标的设计数据的容许公差的数量；将设计数据与预定的参量公差对象相关联而不直接将每个域的容许公差输入给设计数据；以及当参量公差值改变时自动改变容许公差值。因而，当容许公差的范围依据设计修改而改变时，对应于设计数据域的每个公差值不必全部再次编辑。设计数据中使用的容许公差被分类并被设定为参量公差，且设计数据与预定参量公差相关联。然后，对测量数据与设计数据进行比较和检查。随后，生成报告或者依据比较测试结果来修改和重新计算参量公差。当容许公差区改变时，可以自动地修改容许公差值而不必全部再次修改设计数据的容许公差值。

说明书

技术领域

本发明涉及使用参量公差检查3D(三维)扫描数据，具体地，涉及一种使用参量公差检查3D扫描数据的方法，该方法包括下列步骤：设定参量公差对象的数量使其等于被检查目标的设计数据的容许公差的数量，将被检查目标的设计数据与预定的参量公差对象相关联而不直接为每个域的容许公差输入数值，以及当参量公差值改变时，通过仅改变参量公差值来自动地修改与设计数据相关联的域的容许公差值。因而，当容许公差的范围由于设计修改而改变时，对应于设计数据域的每个公差值而不必全部再次编辑。

背景技术

通常，采用3D扫描器的测量系统包括直接接触被测量目标的接触法，以及通过将用成像设备获取的结构进行数字化来获得与目标有关的结构信息的非接触法。

在制造半导体晶片、测量精密机械以及重构3D图像等情形中，对于受到外部压力时易受损坏的待测量目标，或者高精度超小型部件，使用3D扫描器的测量系统用来获取这种被测量目标或部件的结构信息。通过3D扫描器获取的结构信息要被检验并与预定的设计数据进行比较。

常规的工业产品通常用结合了该产品的结构特性的模型来表示。然而，随着建模技术的发展和消费者需求的增加，具有美学曲面的产品近来已经被研制出来。

相应地，就需要能够有效处理具有曲面和曲线的产品的技术，而且在图形领域中，传统上已经在研究用于模拟这些产品的技术。目前，这样的技术正变得越来越适用于产品研制领域。

大部分的产品设计数据依据每个部件都具有各自的公差。当容许公差很低时会消耗很多的处理时间和费用，所以设计者可以根据特征因素的重要性在绘图时为产品的特征因素指定多个公差。

通常，给整个设计数据指定单个容许公差以执行各种测试，而可以给设计数据的特定区域指定多个容许公差，以便执行用于检查设计数据与原型的3D扫描数据之间差别的各种技术测试。然而，因为这种方法涉及到在选择设计数据的相应测量部件之后直接输入每个容许公差，所以在工作过程中存在复杂性。

另外，在上述方法中还存在着这样的问题，即：当产品设计者改变容许公差时，需要全部再次重复对被检查目标的设计数据进行修改的过程。

因此，提出一种使用参量公差检查3D数据的方法，以解决当产品的容许公差改变时需要用户全部再次编辑被检查目标的设计数据的问题，并允许对容许公差进行系统地维护。

发明内容

相应地，本发明涉及一种使用参量公差检查3D扫描数据的方法，其可以基本上消除由于相关技术的局限和不足而引起的一个或多个问题。

本发明的目的是提供一种使用参量公差检查3D扫描数据的方法，该方法包括以下步骤：设定参量公差对象的数量使其等于被检查目标的设计数据的容许公差的数量；将被检查目标的设计数据与预定的参量公差对象相关联而不直接为每个域的容许公差输入数值；以及当参量公差值改变时通过仅改变参量公差值来自动地改变与设计数据相关联的域的容许公差值。因而，当容许公差的范围由于设计修改而改变时，对应于设计数据域的每个公差值不必全部再次编辑。

为了实现上述目的和其他优点，本发明提供一种使用参量公差检查3D扫描数据的方法，该方法包括以下步骤：(a)利用控制单元，检测被检查目标的设计数据，并通过将被检测设计数据的容许公差进行分类来设定参量公差；(b)利用控制单元，将步骤(a)中设定的参量公差指定给设计数据；(c)利用控制单元，对设计数据与扫描器测量的被检查目标的测量数据执行比较测试；以及(d)生成一份报告以显示测量数据的测试结果，或者根据比较测试的结果利用控制单元修改参量公差。

此外，在控制单元处将依据容许公差进行分类的参量公差指定给设计数据时，将参量公差指定给下列的设计数据的曲线、设计数据的曲面以及几何尺寸与公差(GD&T)之中的至少一个。

另外，当生成报告以显示测量数据的测试结果或者根据比较测试的结果在控制单元处修改参量公差时，该报告将比较测试的结果显示为数字信息和图像信息。

而且，参量公差修改用来修改在控制单元处通过将被检测设计数据的容许公差进行分类来设定参量公差时所设定的参量公差，并且，在生成报告以显示测量数据的测试结果或根据比较测试的结果在控制单元处修改参量公差时，根据修改后的参量公差重新计算比较测试。

应当理解，本发明的前面的一般性描述以及下面的详细描述都是示例性的和解释性的，旨在对要求保护的本发明提供进一步的说明。

附图说明

附图显示了本发明的实施例，提供这些附图是为了进一步理解本发明，它们包含在本申请中并构成本申请的一部分，与说明书一起用来解释本发明的原理。附图中：

图1是方框图，显示了根据本发明实施例的、使用参量公差检查数据的系统的部件；

图2是流程图，显示了根据本发明实施例的、使用参量公差检查3D扫描数据的方法；

图3是示例性视图，显示了根据图2的检查方法设定参量公差的过程；以及

图4是示例性视图，显示了将图3中已指定的参量公差指定给设计数据的过程。

具体实施方式

现在，详细说明本发明的优选实施例。

图1是方框图，显示了根据本发明实施例的、使用参量公差检查数据的系统的部件。参照图1，使用参量公差检查数据的系统包括：用于扫描被测量目标的3D扫描器100；数据存储单元300，其用于存储设计数据和设计数据的容许公差信息，以执行与从被测量目标测量到的数据的比较测试；显示单元400，其用于显示从3D扫描器检测到的测量信息和存储在数据存储单元300内的被测量目标的检查引导信息；以及用于控制检查引导系统的总体操作的控制单元500。附图标记200表示键输入单元，其用于输入与设计数据的容许公差有关的信息。

另外，存储在数据存储单元300中、作为被测量目标的设计信息的设计数据是通过CAD程序模拟的设计数据。

图2是流程图，显示了根据本发明实施例的、使用参量公差检查3D扫描数据的方法。下面参照图1和图2更加详细地说明使用参量公差检查数据的方法。

在步骤S100中，控制单元500检测先前存储在数据存储单元300内的被检查目标的设计数据，或者通过外部输入单元(未示出)将被检查目标的设计数据输入给控制单元500。之后，在步骤S110中，控制器500通过检测输入的设计数据的容许公差，将参量公差的数量设定为等于容许公差的数量。也就是说，从被检查目标的设计数据检测出依据测量域和重要性分类的测量部件的容许公差，并且生成对应于所检测出的容许公差的参量公差对象(以下，称作参量公差)。

在执行步骤S110之后，在步骤S120中，控制单元500指定被定义的设计数据的容许公差以与参量公差相关联。另外，容许公差依据设计数据的重要性和测量域进行分类。也就是说，在步骤S120中，控制单元500向设计数据指定曲线、曲面、几何尺寸与公差(GD&T)等的容许公差。此外，将曲面组与容许公差的数据相关联。当被检查目标的设计数据的容许公差与预定的参量公差相关联时，在容许公差值或容许公差的范围依据设计数据的设计修改而改变时，则不是通过一个接一个地直接输入数字来改变容许公差。因此，通过只修改与相应设计数据域的容许公差相关联的参量公差，本发明的方法就可以自动地改变设计数据域的容许公差值。

图3是示例性视图，显示了根据图2的检查方法设定参量公差的过程，图4是示例性视图，显示了将图3中已指定的参量公差指定给设计数据的过程。

在被检查目标的设计数据600的表面上，定义被检查目标部位T1、T2和T3的参量公差。例如，T1是这样的参量公差，其为被检查目标的设计数据600内的一个设计部位的曲面尺寸或长度定义容许公差。记录一个范围在-0.1～0.1内的参量公差。

此外，T2是这样的参量公差，其为被检查目标的设计数据600内的另一个设计部位的曲面尺寸或长度定义容许公差。记录一个范围在-0.3～0.3内的参量公差。

另外，在被检查目标的设计数据600内，除了为设计部位的曲面尺寸或长度之外也可以为该部位的角度定义参量公差。T3为被检查目标的角度定义容许公差，且T3是关于曲面角度的、容许公差范围在-1～1内的参量公差。

也就是说，图3中的相关联参量公差与图4中的被检查目标的设计数据600相关联，而且自动地设定设计数据的容许公差域。由于T1的参量公差在-0.1～0.1范围内，因此，提供的效果与以减小-0.1或增加0.1的范围提供设计数据的效果相同。

参照图1和图2，在执行步骤S120之后，在步骤S140中，控制单元500接收被检查目标的测量数据的输入，该测量数据是在步骤S130中由扫描器100从被检查目标测量得到的；而且，在步骤S150中，控制单元500用设计数据和输入的测量数据执行比较测试。测量数据的位置和设计数据的位置需要是等同的，而且从测量数据的点组检测出与设计数据的被检查目标部位等同的点组。

另外，在步骤S160中，通过将等同于设计数据的被检查目标的测量数据与指定给设计数据的参量公差进行比较，来决定步骤S150中的测量部位的数据例如图3和图4中的参量公差T1和T2是否满足要求。在步骤S160中，如果测量数据满足参量公差的要求，则在步骤S170中，控制单元500为测量数据和设计数据的测试结果生成一个关于文本信息、数字信息和图像信息的报告，并且通过显示单元显示所写的报告。

在执行步骤S170之后，控制单元500借助于从键输入部分200输入的控制信号，确定设计数据的容许公差是否改变，而且，如果控制单元500检测到用于维持设计数据的容许公差的信号，例如用于将所写报告保存在数据存储单元300内的信号，则控制单元500将报告保存在数据存储单元300内并终止程序。

然而，如果在步骤S181中检测到来自键输入单元200的、用于改变设计数据的容许公差的控制信号，那么控制器500通过以下过程为测量数据的测试结果生成报告：在步骤S180中检测来自键输入单元200的、用于修改设计数据容许公差的修订值，修改在步骤S110中预定的参量公差，并且依据修改后的参量公差自动地重新计算测量数据与设计数据之间的比较测试。

另一方面，如果在步骤S160中测量数据不满足参量公差的要求，或者设计数据的容许公差值或容许公差的范围改变，则控制单元500不是通过选择设计数据的每个曲面来再次全部修改容许公差，而是通过在步骤S180中修改在步骤S110中预定的参量公差并且自动地重新计算测量数据和设计数据之间的比较测试，来为测试结果生成一份报告。

另外，依据参量公差的变化，可以显示单独的颜色以便区别设计数据和测量数据。

如上所述，根据本发明使用参量公差检查3D数据的方法所具有的优点在于：如果用户想要改变设计数据的容许公差区，则通过对应于参量公差值的变化、自动地改变相关联的容许公差值，就可以很容易地修改容许公差值，而不需要通过选择所有曲面的设计数据来逐个地再次改变全部公差值。

另外，本发明所具有的另一个优点在于：通过利用容许公差数据值的改变进行自动地重新计算，可以校验在设计数据的曲线内、在设计数据的曲面内以及在GD&T检查值内改变的公差模拟。

前述的实施例只是示例性的，并不是限制本发明。本发明可以容易地应用于其他类型的装置。本发明的描述旨在说明而非限制权利要求的范围。对于本领域的技术人员而言，许多替换、修改和变化都是很显然的。