专利名称：三次元坐标系图形化创建系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种量测系统及方法，尤其涉及一种三次元坐标系创建系统及方法。
背景技术：
近年来，随着计算机硬件性能的提高及价格的降低，其在工件量测中被大量的引入。在检测工件局部的特性时，需要在该工件的设计图档的某个局部创建坐标系。目前市面上创建坐标系大多数是用文本配合参数界面来实现，其缺点如下:1.操作人员需要较强的空间概念及扎实的数学基础，没有空间概念及数学基础无法清楚如何操作才能建立坐标系；2.不够直观、理解困难，没有模拟及中间过程而直接出结果，即建立坐标系；3.操作步骤多且复杂，其间有许多不必要的操作。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种三次元坐标系图形化创建系统，可通过图形的方式于工件的设计图档中准确地创建所需要的坐标系，操作简单。还有必要提供一种三次元坐标系图形化创建方法，可通过图形的方式于工件的设计图档中准确地创建所需要的坐标系，操作简单。一种三次元坐标系图形化创建系统，该系统包括:创建模块，用于汇入工件的设计图档，创建一个初始坐标系，并在该设计图档上绘制一个空心立方体作为轴向选择器；选取模块，用于在设计图档上选择面、线和点，或者面、线和圆；标识模块，用于将轴向选择器的六个面分别标识为X轴向，Y轴向，Z轴向，-X轴向，-Y轴向和-Z轴向；面补正模块，用于根据设计图档上选择的面触发面补正流程，并计算一个面补正矩阵以对所述初始坐标系进行面补正；轴补正模块，用于根据设计图档上选择的线触发轴补正流程，并计算一个轴补正矩阵以对初始坐标系进行轴补正；原点补正模块，用于根据设计图档上选择的点或圆触发原点补正流程，并根据选择的点计算一个原点补正矩阵以对初始坐标系进行原点补正；及新坐标系模块，用于将上述面补正矩阵、轴补正矩阵和原点补正矩阵相乘得到一个操作矩阵，由该操作矩阵可以创建所述新坐标系。一种三次元坐标系图形化创建方法，该方法包括:汇入工件的设计图档，创建一个初始坐标系，并在该设计图档上绘制一个空心立方体作为轴向选择器；于设计图档上选择面、线和点，或者选择面、线和圆；将轴向选择器的六个面分别标识为X轴向，Y轴向，Z轴向，-X轴向，-Y轴向和-Z轴向；根据设计图档上选择的面触发面补正流程，并计算一个面补正矩阵以对所述初始坐标系进行面补正；根据设计图档上选择的线触发轴补正流程，并计算一个轴补正矩阵以对初始坐标系进行轴补正；根据设计图档上选择的点或圆触发原点补正流程，并根据选择的点计算一个原点补正矩阵以对初始坐标系进行原点补正；及将上述面补正矩阵、轴补正矩阵和原点补正矩阵相乘得到一个操作矩阵，由该操作矩阵可以创建所述新坐标系。相较于现有技术，所述的三次元坐标系图形化创建系统及方法，可通过图形的方式于工件的设计图档中准确地创建所需要的坐标系，其中，图形化创建容易理解且够直观，使用轴向选择器配合模拟步骤建立坐标系的步骤少且操作简单。
图1是本发明较佳实施例中的三次元坐标系图形化创建系统的运行环境示意图。图2是本发明较佳实施例中的三次元坐标系图形化创建方法的作业流程图。图3举例说明创建初始坐标系及绘制轴向选择器的示意图。图4是图2步骤S7中于轴向选择器上选择一个面的具体作业流程图。图5是图2步骤S7中根据该基准面的正面的法向和初始坐标系计算一个面补正矩阵以对初始坐标系进行面补正的具体作业流程图。主要元件符号说明
权利要求
1.一种三次元坐标系图形化创建方法，其特征在于，该方法包括: 创建步骤，汇入工件的设计图档，创建一个初始坐标系，并在该设计图档上绘制一个空心立方体作为轴向选择器； 选取步骤，于设计图档上选择面、线和点，或者选择面、线和圆； 标识步骤，将轴向选择器的六个面分别标识为X轴向，Y轴向，Z轴向，-X轴向，-Y轴向和-Z轴向； 面补正步骤，根据设计图档上选择的面触发面补正流程，并计算一个面补正矩阵以对所述初始坐标系进行面补正； 轴补正步骤，根据设计图档上选择的线触发轴补正流程，并计算一个轴补正矩阵以对初始坐标系进行轴补正； 原点补正步骤，根据设计图档上选择的点或圆触发原点补正流程，及根据选择的点计算一个原点补正矩阵以对初始坐标系进行原点补正；及 新坐标系步骤，将上述面补正矩阵、轴补正矩阵和原点补正矩阵相乘得到一个操作矩阵，由该操作矩阵可以创建所述新坐标系。
2.如权利要求1所述的三次元坐标系图形化创建方法，其特征在于，所述面补正步骤包括: 根据设计图档上选择的面建立新坐标系的基准面； 于轴向选择器上选择一个面，根据该轴向选择器上的该面的标识确定所述基准面的正面方向 '及 根据该基准面的正面的法向和初始坐标系计算一个面补正矩阵，以对初始坐标系进行面补正。
3.如权利要求2所述的三次元坐标系图形化创建方法，其特征在于，所述面补正步骤中于轴向选择器上选择一个面的步骤包括: 得到光标所在位置的坐标值； 计算该坐标值到所述轴向选择器的六个面的距离； 若与光标所在位置的距离最近的面有一个，则判定该面为所述选择的面，并以不同于轴向选择器其他五个面的颜色显示该选择的面；及 若与光标所在位置的距离最近的面有多个，则重新选择面。
4.如权利要求2所述的三次元坐标系图形化创建方法，其特征在于，所述面补正步骤中根据该基准面的正面的法向和初始坐标系计算一个面补正矩阵以对初始坐标系进行面补正的步骤包括: 获取于轴向选择器上选择的面的标识对应的轴的法向V，并获取基准面的法向Vl ； 计算该法向V和Vl间的夹角Θ，并计算该法向V和Vl所在面的垂直法向V2 ； 将初始坐标系绕法向V2旋转角度Θ得到所述面补正矩阵；及将设计图档中工件的各子对象在初始坐标系中的矩阵与该面补正矩阵相乘，以实现初始坐标系的面补正，所述子对象包括点、线、面、圆、圆柱、圆锥、圆球、曲线、三角面。
5.如权利要求1所述的三次元坐标系图形化创建方法，其特征在于，所述选取步骤通过以下方式于设计图档上选择线: 于设计图档上选择单条线；或于设计图档上选择多个元素，并将前两个元素拟合成一条线，以该线补正初始坐标系的轴；或 于设计图档上选择两条线，分别取该两条线的中点并相连，以该相连的线段补正初始坐标系的轴；或 于设计图档上选择两个圆，分别取该两个圆的圆心并相连，以该相连的线段补正初始坐标系的轴。
6.如权利要求5所述的三次元坐标系图形化创建方法，其特征在于，于设计图档上选择单条线时，所述轴补正步骤包括: 于轴向选择器上选择一个面，根据该轴向选择器上的该面的标识及一个偏移角度确定要补正的初始坐标系的轴； 以所述设计图档上选 择的线的起始点为旋转点、以该线的法向与轴向选择器上选择的面对应的轴所构成的平面的法向为旋转轴，将所述初始坐标系旋转所述偏移角度；及 根据该旋转后得到的坐标系及所述旋转轴计算一个轴补正矩阵以对初始坐标系进行轴补正。
7.如权利要求6所述的三次元坐标系图形化创建方法，其特征在于，所述轴补正步骤还包括: 当所述偏移角度为零时，于轴向选择器上所选择的面对应的标识为要补正的初始坐标系的轴；或 当所述偏移角度不为零时，将轴向选择器上所选择的面对应的轴为顺时针旋转所述偏移角度得到的线来补正初始坐标系的轴。
8.如权利要求1所述的三次元坐标系图形化创建方法，其特征在于，所述原点补正步骤包括: 当于设计图档上选择了点，于轴向选择器上选择了一个或多个面时，以该选择的一个或多个面的标识确定新坐标系的原点位置，并计算原点补正矩阵以对初始坐标系进行原点补正；或 当于设计图档上选择了点，于轴向选择器上选择了标识为X轴向、Y轴向和Z轴向三个面，或者其中一个或多个标识为所对应面的负轴向时，以初始坐标系的原点为新坐标系的原点；或 当于设计图档上选择了圆时，以该圆的圆心为所述新坐标系的原点。
9.如权利要求1所述的三次元坐标系图形化创建方法，其特征在于，该方法还包括: 当新坐标系的原点位置不准确时，拖动轴向选择器进行移动，所述新坐标系随着移动，以将该新坐标系的原点移到准确的位置。
10.一种三次元坐标系图形化创建系统，其特征在于，该系统包括: 创建模块，用于汇入工件的设计图档，创建一个初始坐标系，并在该设计图档上绘制一个空心立方体作为轴向选择器； 选取模块，用于在设计图档上选择面、线和点，或者面、线和圆； 标识模块，用于将轴向选择器的六个面分别标识为X轴向，Y轴向，Z轴向，-X轴向，-Y轴向和-Z轴向； 面补正模块，用于根据设计图档上选择的面触发面补正流程，并计算一个面补正矩阵以对所述初始坐标系进行面补正； 轴补正模块，用于根据设计图档上选择的线触发轴补正流程，并计算一个轴补正矩阵以对初始坐标系进行轴补正； 原点补正模块，用于根据设计图档上选择的点或圆触发原点补正流程，并根据选择的点计算一个原点补正矩阵以对初始坐标系进行原点补正；及 新坐标系模块，用于将上述面补正矩阵、轴补正矩阵和原点补正矩阵相乘得到一个操作矩阵，由该操作矩阵可以创建所述新坐标系。
11.如权利要求10所述的三次元坐标系图形化创建系统，其特征在于，所述面补正模块通过以下步骤计算所述面补正矩阵以对所述初始坐标系进行面补正: 根据设计图档上选择的面建立新坐标系的基准面； 于轴向选择器上选择一个面，根据该轴向选择器上的该面的标识确定所述基准面的正面方向 '及 根据该基准面的正面的法向和初始坐标系计算一个面补正矩阵，以对初始坐标系进行面补正。
12.如权利要求11所述的三次元坐标系图形化创建系统，其特征在于，所述面补正模块通过以下步骤根据该基准面的正面的法向和初始坐标系计算一个面补正矩阵以对初始坐标系进行面补正: 获取于轴向选择器上选择的面 的标识对应的轴的法向V，并获取基准面的法向Vl ； 计算该法向V和Vl间的夹角Θ，并计算该法向V和Vl所在面的垂直法向V2 ； 将初始坐标系绕法向V2旋转角度Θ得到所述面补正矩阵；及将设计图档中工件的各子对象在初始坐标系中的矩阵与该面补正矩阵相乘，以实现初始坐标系的面补正，所述子对象包括点、线、面、圆、圆柱、圆锥、圆球、曲线、三角面。
13.如权利要求10所述的三次元坐标系图形化创建系统，其特征在于，所述选取模块通过以下方式于设计图档上选择线: 于设计图档上选择单条线；或 于设计图档上选择多个元素，并将前两个元素拟合成一条线，以该线补正初始坐标系的轴；或 于设计图档上选择两条线，分别取该两条线的中点并相连，以该相连的线段补正初始坐标系的轴；或 于设计图档上选择两个圆，分别取该两个圆的圆心并相连，以该相连的线段补正初始坐标系的轴。
14.如权利要求13所述的三次元坐标系图形化创建系统，其特征在于，当于设计图档上选择单条线时，所述轴补正模块用于: 于轴向选择器上选择一个面，根据该轴向选择器上的该面的标识及一个偏移角度确定要补正的初始坐标系的轴； 以所述设计图档上选择的线的起始点为旋转点、以该线的法向与轴向选择器上选择的面对应的轴所构成的平面的法向为旋转轴，将所述初始坐标系旋转所述偏移角度；及 根据该旋转后得到的坐标系及所述旋转轴计算一个轴补正矩阵以对初始坐标系进行轴补正。
15.如权利要求10所述的三次元坐标系图形化创建系统，其特征在于，所述原点补正模块通过以下步骤进行原点补正: 当于设计图档上选择了点，于轴向选择器上选择了一个或多个面时，以该选择的一个或多个面的标识确定新坐标系的原点位置，并计算原点补正矩阵以对初始坐标系进行原点补正；或 当于设计图档上选择了点，于轴向选择器上选择了标识为X轴向、Y轴向和Z轴向三个面，或者其中一个或多个标识为所对应面的负轴向时，以初始坐标系的原点为新坐标系的原点；或 当于设计图档上选择了圆时， 以该圆的圆心为所述新坐标系的原点。
全文摘要
一种三次元坐标系图形化创建方法，包括于设计图档中创建初始坐标系，并绘制轴向选择器；于设计图档上选择一个元素；将轴向选择器的六个面分别标识为X，Y，Z，-X，-Y和-Z；根据选择的面计算一个面补正矩阵以对所述初始坐标系进行面补正；根据选择的线计算一个轴补正矩阵以对初始坐标系进行轴补正；根据选择的点或圆触发原点补正流程，并计算一个原点补正矩阵以对初始坐标系进行原点补正；及将上述面补正矩阵、轴补正矩阵和原点补正矩阵相乘得到一个操作矩阵，由该操作矩阵可以创建所述新坐标系。本发明还提供一种三次元坐标系图形化创建系统。利用本发明可在工件的设计图档上任意创建所需要的坐标系。
文档编号G06T11/00GK103177135SQ20111043730
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者张旨光, 吴新元, 王伟 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司