[发明专利]探针校准路径模拟系统及方法

权利要求书

1.一种探针校准路径模拟系统，该系统运行于计算机中，该计算机包括存储设备和显示设备，其特征在于，该系统包括：

模型绘制模块，用于从存储设备中导入标准球的三维模型文件和探针的三维模型文件，从标准球的三维模型文件解析出标准球的曲面结点数据和控制点数据，从探针的三维模型文件解析出探针的曲面结点数据和控制点数据，将标准球的曲面结点数据和控制点数据进行曲面三角网格化处理得到标准球三维模型，以及将探针的曲面结点数据和控制点数据进行曲面三角网格化处理得到探针三维模型；

点集计算模块，用于根据用户输入的取点个数在标准球的每层圆上选取测量点，根据标准球的半径及探针的法向量计算每一测量点的坐标，并将每一测量点的坐标放入一个自定义数组中，根据数组中相邻两个测量点的坐标及其法向量和探针的回弹距离计算出探针在球面上移动的移动点坐标，将计算出的移动点插入到两个相邻测量点之间，以及输出数组中所有测量点与移动点；

路径模拟模块，用于根据输出的测量点与移动点模拟出探针的动态移动路径，并在该动态移动路径上的每一个点处进行探针碰撞检测，以及根据碰撞检测结果判断探针是否与标准球产生碰撞；以及

程序产生模块，用于当探针与标准球不发生碰撞时将探针的移动路径转化成探针校准程序，并将探针校准程序输出并保存至存储设备中，以供三次元量测机器在测量待测工件时控制探针的移动路径。

2.如权利要求1所述的探针校准路径模拟系统，其特征在于，所述的程序产生模块还用于当探针与标准球发生碰撞时产生探针与标准球发生碰撞的提示信息，并将该碰撞提示信息显示在显示设备上，以提示使用者重新配置三次元量测机器的量测参数。

3.如权利要求1所述的探针校准路径模拟系统，其特征在于，所述的模型绘制模块将标准球的曲面结点数据和控制点数据进行曲面三角网格化处理得到标准球三维模型包括步骤：

将标准球的曲面结点数据和控制点数据转换为B样条曲面得到该B样条曲面在一个UV参数平面内的封闭边界线，并对该封闭边界线以U直线和V直线进行等距切分线得到多个边界线的交点及UV小方格；

对于没有交点的UV小方格，将四个方格点按照逆时针原则直接连接成两个三角形；

对于有交点的UV小方格，将每个方格通过的边界点、交点及方格点加入二维点队列中。

读取二维点队列中的第一点及与第一点最近的点来组成三角形的一条边，并在二维点队列中查找该三角形的第三点；

根据上述查找原则在二维点队列中依次查找其它点组成的三角形得到一个三角形队列；以及

根据所述三角形队列绘制出标准球三维模型，并将绘制出的标准球三维模型在显示设备上。

4.如权利要求1所述的探针校准路径模拟系统，其特征在于，所述的点集计算模块计算每一测量点的坐标包括步骤：

将每层圆的顶点的作为第一个量测点，根据第一个量测点和标准球的半径计算出标准球的球心；

根据球面层数计算相邻两层圆的夹角，根据夹角求出每层圆的圆心；

以探针的法向量和每层圆心构造一个圆，在构造的圆上选取第二个测量点；

将第二个测量点旋转到探针的法向量上，以每层圆心及其半径画一个圆，并在该圆上选取第三个测量点；

在每一层圆上确定一个不会撞针的安全角度，根据该安全角度和每层圆的圆心求出旋转矩阵；以及

将第三个测量点乘以旋转矩阵得到下一个测量点的坐标，依次求出标准球的球面上每一个测量点的坐标。

5.如权利要求1所述的探针校准路径模拟系统，其特征在于，其特征在于，所述的点集计算模块计算移动点的坐标包括步骤：

根据第一个移动点的坐标和探针法向量乘以探针的回弹距离得到第二个移动点的坐标；

计算第一个移动点与第二个移动点之间的夹角，根据该夹角计算第一个移动点与第二个移动点之间形成的弧长；

以标准球的球心为旋转点，以第一个移动点与第二个移动点及球心构成面的法向量为旋转轴，根据夹角及其弧长计算出一个旋转矩阵；

用第二个移动点的坐标乘以旋转矩阵得到下个移动点，依次求出所有移动点的坐标。