CN1877561A - 用于重新计算三维扫描数据分析报告的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了这样的系统和方法，其允许扫描数据的分析结果包含辅助几何图形和从辅助几何图形生成的各种测量值或者几何公差之间的相互关系，而且，当扫描数据改变时，实时地依据相关数据重新计算分析结果，以便简化对应于扫描数据变化的重复性检查过程。

Description

用于重新计算三维扫描数据分析报告的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于重新计算3D(三维)扫描数据分析报告的系统，更具体地说，涉及这样的用于重新计算3D扫描数据分析报告的系统和方法：其通过允许定义辅助几何图形与从辅助几何图形生成的各种测量值或几何公差之间的相互关系(mutually common relations)，在扫描数据改变时，实时地根据相互关联的数据重新计算3D扫描数据分析报告。

背景技术

一般地，使用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。这种使用3D扫描器的测量过程首先将目标固定在3D扫描器的支架上，并通过3D扫描器扫描该目标的结构来获得该目标的扫描数据。

对上述获得的3D扫描数据进行预定的分析过程以生成包括数字数据和图像数据的报告，用户可以检验该报告。

然而，已有技术的这种报告以简单的数值和固定的图像的形式显示从3D扫描数据中得出的各种扫描结果；而且，为了以新的扫描数据替换先前的数据或者为了改变扫描数据的扫描参量，必须从头再次开始整个操作，这是因为扫描数据与用于分析扫描数据的检查项目之间没有关联。

上述问题损害了工作效率。

因此，当要求对2D(二维)或3D目标的扫描数据进行修改时，需要一种分析该扫描数据并且有效、快速地重新计算分析结果的技术。

发明内容

相应地，本发明涉及用于重新计算3D扫描数据分析报告的系统和方法，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用于重新计算3D扫描数据分析报告的系统和方法，其能够定义3D扫描数据的分析结果与辅助几何图形及从辅助几何图形生成的各种测量值或几何公差之间的关系，而且，当修改扫描数据时，根据相关的数据实时地重新计算被分析的数据。

为了实现上述目的和其它优点，提供一种重新计算系统，其用于定义3D扫描数据的分析结果之间的关系并在扫描数据被修改时实时地重新计算分析结果，该重新计算系统包括：用于检测被扫描目标的3D扫描数据的扫描器；用户界面，其以数字数据和图像数据的形式显示由扫描器扫描的数据，并输入修改扫描数据用的数据；分析器，其检测要根据通过用户界面输入的扫描数据修改数据而被修改的扫描数据实体；控制单元，其定义扫描数据实体而使由扫描器扫描的扫描数据形成图形结构，分析扫描数据来准备包括数字和图像数据的分析结果报告，并且根据分析器所检查的扫描数据实体重新计算分析结果报告中的数字和图像数据；以及数据存储单元，其用于存储由控制单元确定的扫描数据的数字和图像数据。

扫描数据实体包括下列中的至少一个：辅助几何图形、测量值、几何公差、形状偏差、平面偏差、边界偏差或图像。

扫描数据实体包括：实体特性，其表示实体的生成数据；标记数据，其表示扫描数据实体是否要被重新计算；以及参考数据，其表示扫描数据实体与相关联的高级和低级实体之间的关系。

扫描数据实体进一步包括屏幕显示数据，其表示所获取的、要被包括在分析结果报告中作为实体在屏幕上输出的图像。

控制单元根据待重新计算的扫描数据实体更新分析结果的图像，而且，更新后的扫描数据实体更新分析结果报告。

为了实现上述目的和其它优点，提供一种重新计算方法，其用于定义3D扫描数据的分析结果之间的关系，并在扫描数据被修改时实时地重新计算分析结果，该重新计算方法包括以下步骤：借助于控制单元定义由扫描器扫描的目标的扫描数据实体以获得图形结构，并分析扫描数据来准备具有通过用户界面输出的数字和图像数据的分析结果列表；当检测到对扫描数据的修改时，通过分析器按照扫描数据检查实体，而且，通过控制单元检测并重新计算要被修改的扫描数据实体及与要被修改的扫描数据实体在图形结构中相关联的扫描数据实体；通过控制单元，确定是否要求按照重新计算后的扫描数据实体对通过用户界面显示的图像进行修改；以及当确定要求对显示的图像进行修改之后而对图像进行了修改时，通过控制单元初始化重新计算的扫描数据实体，更新图像数据并准备更新后的结果报告。

扫描数据实体包括：显示实体特性，该实体特性用于表示实体的生成数据；显示标记数据，该标记数据用于表示扫描数据实体是否要被重新计算；以及显示参考数据，该参考数据用于表示扫描数据实体与其高级和低级实体之间的关系。

在修改该扫描数据时设定实体的标记数据。

在获得作为分析结果报告中所包括的图像的扫描数据实体时，进一步包括输出该实体以显示在屏幕上。

重新计算包括：从扫描数据实体中检测到至少一个重新计算的实体；对检测到的重新计算的实体进行分组(clustering)；以及初始化分组后的实体，并按照扫描数据准备包括数字和图像数据的分析结果报告。

在重新准备分析结果报告的过程中，仅仅检测在获取图像时、分组后的实体中显示在屏幕上的实体，并且更新该图像。

重新准备后的分析结果报告获取并显示更新后的图像，并保存更新后的图像数据。

应该理解的是，本发明的前述一般描述和下文的详细描述都是示例性和解释性的，它们旨在对要求保护的本发明提供进一步的解释。

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，显示了根据本发明用于重新计算3D扫描数据分析报告的系统的结构；

图2是方框图，显示了扫描数据的实体结构；

图3是示例性视图，显示了在生成分析报告时所获得的图像；

图4是流程图，显示了图3中重新计算分析结果的参考关系；

图5是示例性视图，显示了图3中分析结果被修改时修改后的模型；

图6是流程图，显示了图5中修改后的分析结果的参考关系；

图7是流程图，显示了根据本发明对所测量3D扫描数据的分析结果的重新计算过程；以及

图8是流程图，更详细地显示了分析结果的重新计算。

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，显示了根据本发明用于重新计算扫描数据的系统。

参照图1，用于重新计算扫描数据的系统包括：扫描器10，其通过三维扫描被扫描目标来检测出目标的3D扫描数据；用户界面20，其以数值和图像数据的形式显示由扫描器10扫描的目标的扫描数据，并输入修改扫描数据用的数据；分析器50，该分析器50根据从用户界面20输入的、用于修改扫描数据的数据，或根据用于新扫描数据的替换数据，分析扫描数据实体，而且，该分析器50检查出要被修改的实体；控制单元40，通过定义从扫描器10检测到的扫描数据实体而形成图形结构之后，使用从分析器50检测到的要被修改的扫描数据实体，该控制单元40重新计算扫描数据实体以重新生成分析结果报告，而且，通过根据预定测试标准来分析扫描数据，该控制单元40生成包括数值和图像数据的分析结果报告；以及数据存储单元30，其用于存储从控制单元40生成的、包括扫描数据的数值和图像数据的分析结果报告。

在此，扫描数据的实体数据包括：具有有点、线、圆、平面、柱或球等的几何数据的几何符号分量；以及用于从几何数据导出的各种检查列表的数据。从几何数据导出的各种检查列表是：测量值、几何公差、结构偏差、平面偏差、边界偏差或与图像有关的数据等。

控制单元40使用从扫描器10检测到的数据来定义扫描数据实体。也就是说，给点、线、曲线、平面等几何元素之间的关系、位置等定义数值，并定义这些实体所参考的高级实体的信息。

扫描数据实体包括：包含实体特性的参考数据，该实体特性表示与扫描数据的生成有关的数据；标记数据，其表示扫描数据实体是否为待重新计算实体；以及表示在与扫描数据实体有关的实体数据中与高级和低级实体有关的数据的参考数据。

图2是方框图，显示了根据本发明用于重新计算扫描数据的实体结构。参照图1和2，在控制单元40中定义的实体100包括：表示扫描数据实体名称和坐标值形式的实体位置数据的实体特性数据N；表示几何数据的实体100是否为待重新计算实体的标记数据F；以及参考数据C，其表示在与几何数据的实体100有关的实体数据中与高级实体有关的实体的数量。

在此，可以参考至少一个定义为高级的实体A1、A2和A3来生成实体100，并且，所生成的实体是高级参考实体以便生成至少一个低级实体B1、B2和B3。

实体特性数据表示实体100的坐标值、几何数据等。

当开始设定的实体100在此后已经被改变因而它们需要被重新计算时，标记数据F表示需要重新计算的实体。对于需要重新计算的实体，标记数据F的值是“1”；对于不需要重新计算的实体，标记数据F的值是“0”。如果需要的话，标记数据F的值可以改变。

参考数据C表示在生成实体100时被参考或受影响的高级实体的数量。

图3是示例性视图，显示了根据本发明用于重新计算几何数据的参考数据模型，图4是流程图，显示了图3中重新计算参考数据的参考关系。下面参照图2至4进一步详细说明实体100。

例如，以下述的方式定义实体100，而且，为三角形T1定义的扫描数据是二维时分别映射该实体100。为了形成三角形T1，用于形成三角形T1的实体包括下列数据：点P1、P2和P3；连接点P1和点P2的线L1，连接点P2和点P3的线L2，连接点P1和点P3的线L3；以及具有线L1、L2和L3的三角形T1。

在这种情况下，P1是(P1，1，3，0，0)，P2是(P2，3，2，0，0)，P3是(P3，3，4，0，0)，L1是(P1，P2，0，1)，L2是(P2，P3，0，1)，L3是(P1,P3，0，1)，T1是(L1，L2，L3，0，2)。

在此，P1、P2和P3的实体是X坐标值、Y坐标值、标记值以及参考值；线L1、L2和L3的实体是较高级的被参考实体数据、标记值以及参考值；T1的实体是较高级的被参考实体数据、标记值以及参考值。

如图4所示，在示出这些实体的参考关系时，每个实体形成了相互的图形结构；较高级的实体与较低级的实体相关联，其中，在生成每个实体时参考较高级的实体，而较低级的实体参考实体自己。

此外，如果获得了将要包括在分析结果报告中的图像，则扫描数据实体可以进一步包括屏幕显示数据，其确认是否在屏幕上显示该图像。

按照待重新计算的扫描数据实体更新分析结果的图像，并按照更新后的扫描数据实体更新分析结果报告。

再次参照图1和2，控制单元40仅检测实体数据的标记数据，使得可以检测出是否要重新计算它以及是否要将图像输出给屏幕，仅对将要显示在屏幕上的扫描数据实体进行分组，能够更新已经分组的被重新计算扫描数据实体的、包括数值和图像的分析结果报告，而且获取和显示更新后的图像。

在控制单元40中定义的实体100和实体100的映射数据保存在数据存储单元30中。

当从用户界面30输入用于扫描数据的修改数据或者输入用于扫描数据的新扫描数据的替换数据并对该扫描数据进行了修改时，分析器50控制扫描数据实体，而且，分析器50检测出重新计算的实体。分析器50可以检测通过修改后的扫描数据设定的标记数据以检测出重新计算的实体。分析器50可以通过检测在对扫描数据进行修改时的标记数据设定值来检测出待重新计算的实体。

图5是示例性视图，显示了在图3的分析结果被修改时修改后的模型，图6是流程图，显示了图5中修改后的分析结果的参考关系。下面参照图5和图6进一步说明实体的重新计算。

首先，参照图3和4，形成了三个点P1、P2和P3，其中P1和P2通过线L1连接，P2和P3通过线L2连接，P1和P3通过线L3连接。线L 1、L2和L3形成三角形T1。P1是(P1，1，3，0，0)，P2是(P2，3，2，0，0)，P3是(P3，3，4，0，0)，L1是(P1，P2，0，1)，L2是(P2，P3，0，1)，L3是(P1，P3，0，1)，T1是(L1，L2，L3，0，2)。

然而，如果用户修改扫描数据或者替换新扫描数据，例如，如果实体P2被修改，则实体P2是(P2，5，1，1，0)，实体L1是(P1，P2，1，1)，实体L2是(P2，P3，1，1)，实体T1是(L1，L2，L3，1，2)。即，如果改变了与图形结构有关的实体之中的一个高级实体，则它的所有的低级实体都应当重新计算。

在此，如图5所示，由于实体P2、L1、L2和T1成为修改实体，则修改后的扫描数据实体参考关系中实体标记值从“0”变化到“1”的每个实体成为要重新计算的实体。这里，在扫描数据被修改的同时设置每个实体的标记值，并且分析器50(图1中)检测修改后的实体。

对修改后的扫描数据的检测行为将修改后的扫描数据和原始扫描数据进行比较，并设定改变后的实体数据。

再次参照图1，控制单元40按照分析器50所检测的实体的标记数据对修改实体进行检测和分组，接着，从高级实体朝下顺序地改变分组后的实体以重新计算新的几何数据。

分组过程中的低级扫描数据实体参考多个高级扫描数据实体，但并不是低级扫描数据实体所参考的所有高级扫描数据实体都要被重新计算。即，在高级实体要被重新计算时，它们之下的低级实体都要被重新计算，但在相反的情况下不一定是这样的。

现在参照图1和7来解释根据本发明的几何数据的重新计算方法。

在步骤S100中，通过扫描器10对被扫描目标进行扫描，在步骤S110中，控制单元40依据图形结构中的扫描结果定义实体，并生成扫描数据实体和图形结构，控制单元40按照如下步骤来定义扫描数据实体。举一个其中示出了依据扫描数据生成数据的例子，实体位置数据被示出，扫描数据实体被修改并通过标记数据来指示是否要重新计算，示出实体的参考数据以显示扫描数据实体以及在图形结构中相关联的高级和低级实体之间的关系，通过前述的实体生成过程使扫描数据相互关联。

在步骤S120中，使用步骤S110中所生成的扫描数据实体，控制单元40比较被扫描目标和预先设定的检查列表并执行分析，在步骤S130中，按照步骤120的分析结果准备包括数值和图像数据的结果报告，然后通过用户界面20将其输出。且在步骤S130中，将分析结果报告保存在数据存储单元30中。

插入在分析结果报告中的各种扫描结果不是简单的数字和图像的组合，而是每个结果都是动态变化的实体，它具有作为参量的、关于它是如何生成的数据。因此，如果修改扫描数据或者替换新扫描数据，或者如果在改变参量时改变扫描值或设计值，则受影响的结果区域能够自动地被更新。

在步骤S140中，控制单元40通过用户界面20改变检查标准或者设计数据，以便确定是否修改分析结果报告值。

当在步骤S140中检测到对检查扫描数据的标准的修改或者对用于检测扫描数据的设计数据的修改时，在步骤S150中，分析器50从修改后的扫描数据实体中检测出具有设定标记数据的实体。

此外，通过从修改后的扫描数据实体中检测在屏幕上显示图像的扫描数据实体，当获得了图像时，可以核查被显示的实体。

当在步骤S140中被修改的实体由分析器50完成检测时，在步骤S160中，控制单元40重新计算由分析器50检查到的修改实体以及在图形结构中与要被修改的实体相关联的扫描数据实体。

现在参照图1和8更详细地描述步骤S160中的重新计算过程。在图8的步骤S610中，控制单元40从分析器50检测至少一个重新计算的扫描数据实体，在步骤S620中，由控制单元40对步骤S610中检测到的重新计算的扫描数据实体进行分组。

在步骤S630中，基于分组后的扫描数据实体，分析扫描数据，然后根据分析结果重新绘制数值和图像，并重新计算扫描数据分析结果报告。

即，如图5和6所示，当图形结构中的实体P2被修改时，分析器50检测连接修改后的扫描数据实体与要被修改的扫描数据实体的那些实体的标记数据。

实体P2是(P2，5，1，1，0)，实体L1是(P1，P2，1，1)，实体L2是(P2，P3，1，1)，实体T1是(L1，L2，L3，1，2)。在实体P2被修改时，重新计算要被修改的实体L1和L2的位置和距离数据以及关于实体T1区域的数据。生成扫描数据的数值并更新扫描数据的图像。

参照图1和7，当步骤S160中的重新计算完成时，在步骤S170中，控制单元40依据修改后的扫描数据确定制作图像时通过用户界面20显示的图像是否具有所含的实体(重新计算的实体)。

在步骤S180中，控制单元40依据修改后的扫描数据实体的设定标记数据，核查通过屏幕显示的数据是否被输出给屏幕；以及当存在被显示的实体时，控制单元40基于当前的图像生成并修改新的图像，以将确认后的实体反映在该图像中。

在生成新图像时，控制单元40获取新近生成的图像，并通过用户界面20将其输出。在步骤S190中，步骤S160中重新计算后的数值和更新后的图像数据被包括在步骤S130生成后被修改的分析结果报告中。

此外，在完成了报告修改时，将报告保存在数据存储单元30中。

当步骤S140和S170中不存在扫描数据修改或者在屏幕上输出的实体时，终止对实体的重新计算或者对分析结果报告的更新。

因此，就能容易地执行对被扫描目标的扫描数据的分析和图像的输出；而且，当修改扫描数据或者输入新的扫描数据时，能够动态地改变扫描数据的分析结果报告。

本发明定义了扫描数据的分析结果与辅助几何图形及该辅助几何图形所生成的各种测量值或者几何公差之间的关系。当扫描数据被修改时，根据有关数据实时地重新计算分析数据；而且，当扫描数据被改变时，简化了检查的重复性任务，使得检查效率提高并且自动进行扫描数据的分析。

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到其它类型的、用于重新计算3D扫描数据分析报告的系统和方法。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。

Claims (12)

1.一种重新计算系统，其用于定义三维扫描数据的分析结果之间的关系并在扫描数据被修改时实时地重新计算分析结果，该重新计算系统包括：

用于检测被扫描目标的三维扫描数据的扫描器；

用户界面，其以数字数据和图像数据的形式显示由扫描器扫描的数据，并输入修改扫描数据用的数据；

分析器，其检测扫描数据实体，该实体要根据通过用户界面输入的扫描数据修改数据而被修改；

控制单元，其定义实体而使由扫描器扫描的扫描数据形成图形结构，分析扫描数据来准备包括数字和图像数据的分析结果报告，并且根据分析器所检查的扫描数据实体重新计算分析结果报告中的数字和图像数据；以及

数据存储单元，其用于存储由控制单元确定的扫描数据的数字和图像数据。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述扫描数据实体包括：

实体特性，其表示实体的生成数据；

标记数据，其表示扫描数据实体是否要被重新计算；和

参考数据，其表示扫描数据实体与相关联的高级和低级实体之间的关系。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述扫描数据实体进一步包括屏幕显示数据，其表示当获取的图像将要包括在分析结果报告中时该实体是否被输出在屏幕上。

4.如权利要求1所述的系统，其中，所述扫描数据实体包括下列中的至少一个：辅助几何图形、测量值、几何公差、形状偏差、平面偏差、边界偏差和图像。

5.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元依据待重新计算的扫描数据实体来更新分析结果中的图像，而且，更新后的扫描数据实体更新分析结果报告。

6.一种重新计算方法，其用于定义三维扫描数据的分析结果之间的关系并在扫描数据被修改时实时地重新计算分析结果，该重新计算方法包括以下步骤：

a)借助于控制单元定义由扫描器扫描的目标的扫描数据实体以获得图形结构，并分析扫描数据来准备具有通过用户界面输出的数字和图像数据的分析结果列表；

b)当步骤a中检测到对扫描数据的修改时，通过分析器从扫描数据检查实体，而且，通过控制单元检测并重新计算要被修改的扫描数据实体以及与要被修改的扫描数据实体在图形结构中相关联的扫描数据实体；

c)通过控制单元确定在步骤b中是否要求按照重新计算后的扫描数据实体对通过用户界面显示的图像进行修改；以及

d)当步骤c中确定要求对显示的图像进行修改并对图像进行了修改时，通过控制单元、基于重新计算后的扫描数据实体更新图像数据，并且生成更新后的结果报告。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述扫描数据实体包括：

显示实体特性，该实体特性用于表示所述步骤a中的实体生成数据；

显示标记数据，该标记数据用于表示扫描数据实体是否要被重新计算；以及

显示参考数据，该参考数据用于表示扫描数据实体与其高级和低级实体之间的关系。

8.如权利要求7所述的方法，其中，在修改扫描数据时设定实体的标记数据。

9.如权利要求7所述的方法，进一步包括以下步骤：在分析结果报告中包括图像时，获得扫描数据实体时将该实体输出并显示在屏幕上。

10.如权利要求6所述的方法，其中，所述重新计算包括：

在所述步骤b中从扫描数据实体中检测到至少一个重新计算的实体；

对检测到的重新计算的实体进行分组；以及

初始化分组后的实体，并依据扫描数据准备包括数字和图像数据的分析结果报告。

11.如权利要求10所述的方法，其中，所述重新准备分析结果报告包括：仅仅检测在获取图像时显示在屏幕上的、分组后的实体中的实体，并且更新该图像。

12.如权利要求6所述的方法，其中，所述重新准备后的分析结果报告获取并显示更新后的图像，而且，更新后的图像数据在所述步骤d中得以保存。

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