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    一種星型探針量測校正系統及方法，應用於影像量測機台中。該影像量測機台包括星型探針、攝像鏡頭、顯示設備及儲存設備，該星型探針包括複數探針測頭。所述之系統包括探針配置模組、探針校正模組、資料儲存模組及探針顯示模組。該系統能夠配置星型探針資訊，對探針測頭之球心半徑進行校正，對探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點之間的偏差進行校正。此外，該系統還能夠根據星型探針之配置資訊及校正資訊產生星型探針模型，及將該星型探針模型顯示於顯示設備上。
    公开号:TW201319618A
    申请号:TW100141737
    申请日:2011-11-16
    公开日:2013-05-16
    发明作者:Chih-Kuang Chang；Zheng-Cai She；Zhong-Kui Yuan；zhi-jun Zou；Dong-Hai Li
    申请人:Hon Hai Prec Ind Co Ltd；
    IPC主号:G01B11-00
    专利说明:
    星型探針量測校正系統及方法
    本發明涉及一種影像量測系統及方法，尤其係關於一種應用於影像量測之星型探針量測校正系統及方法。
    於影像量測領域中，受影像量測機台之空間制約，無論是影像量測系統還是單向探針系統都不能很好地滿足多方位尺寸之影像量測需求。星型探針之量測方式於很大程度上彌補了這一缺陷，藉由對星型探針之配置可選擇任意方向、長度及大小之探針測頭組建用戶所需之星型探針模型。然而，由於使用星型探針進行工件量測時，探針測頭經常需要與待測工件接觸而可能造成探針測頭受磨損，進而影響量測精確度。因此，於使用該星型探針對工件量測之前必須對星型探針做相應之校正工作，以確保達到用戶所期待之量測精確度。
    鑒於以上內容，有必要提供一種星型探針量測校正系統及方法，應用於影像量測機台中，能夠配置星型探針資訊及對星型探針進行校正，進而滿足複雜尺寸之工件檢測要求，並能夠提高量測精確度。
    所述之星型探針量測校正系統應用於影像量測機台中，該影像量測機台包括星型探針、攝像鏡頭、顯示設備及儲存設備，該星型探針包括複數探針測頭。該系統包括：探針配置模組，用於從儲存設備中查找是否存在星型探針之探針配置檔案，當儲存設備中不存在探針配置檔案時，配置星型探針之探針配置資訊；探針校正模組，用於根據星型探針之探針配置資訊判斷每一個探針測頭是否需要校正，當探針測頭需要校正時，對探針測頭之球心半徑進行校正，及檢測探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點是否有偏差，當探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點有偏差時，對探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點之間的偏差進行校正；探針顯示模組，用於根據探針配置資訊及校正資訊產生星型探針模型，及將該星型探針模型顯示於顯示設備上。
    所述之星型探針量測校正方法應用於影像量測機台中，該影像量測機台包括星型探針、攝像鏡頭、顯示設備及儲存設備，該星型探針包括複數探針測頭。該方法包括步驟：於儲存設備中查找是否存在星型探針之探針配置檔案；當儲存設備不存在探針配置檔案時，配置星型探針之探針配置資訊；根據星型探針之探針配置資訊判斷每一個探針測頭是否需要校正；當探針測頭需要校正時，對探針測頭之球心半徑進行校正；檢測探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點是否有偏差；當探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點有偏差時，對探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點之間的偏差進行校正；根據探針配置資訊及校正資訊產生星型探針模型，並將星型探針模型顯示於顯示設備上。
    相較於習知技術，本發明所述之星型探針量測校正系統及方法應用於影像量測機台中，能夠配置星型探針資訊及對星型探針進行校正，藉由該影像量測機台對被測工件進行量測，進而滿足複雜尺寸之工件檢測要求，並提高了量測之精確度。
    如圖1所示，係本發明星型探針量測校正系統10較佳實施例之架構圖。於本實施例中，所述之星型探針量測校正系統10安裝並運行於影像量測機台1中，該影像量測機台1可為一種具有影像量測能力之影像量測儀或者其他光學影像量測設備。所述之影像量測機台1還包括星型探針11、攝像鏡頭12、顯示設備13、儲存設備14及微處理器15。
    參考圖2所示，係影像量測機台1中星型探針示意圖。該星型探針11包括複數探針測頭110、探針延長桿111、傳感器112及傳感器延長桿113。於本實施例中，該星型探針11具有五個探針測頭110，例如編號（1）至編號（5）之探針測頭110，每一探針測頭110用於與被測工件接觸進行影像量測。所述之星型探針11與單向探針相比，該星型探針11有其特殊之配置部件，即探針延長桿111，藉由選擇該探針延長桿111可連接用戶選定之探針測頭110，例如1~5根，以豎直方向為第一根探針測頭110，從上而下向右方向為第二根探針測頭110，按照逆時針方向分別為第三、四、五根探針測頭110。
    所述之探針延長桿111用於連接每一個探針測頭110，藉由其長度之伸縮及方向之旋轉控制探針測頭110與被測工件之間的量測距離與量測方向，使探針測頭110能夠沿任意方向接觸被測工件，進而對被測工件進行多方位、多角度之3D幾何量測。所述之傳感器112用於將探針測頭110感測到之量測資料傳送給影像量測機台1進行處理，該傳感器延長桿113連接探針延長桿111，用於藉由其長度之伸縮控制傳感器112之傳感距離。
    所述之顯示設備13係一種LED顯示螢幕或者其他顯示器，用於顯示星型探針模型及影像量測資料。所述之儲存設備14是一種外部記憶體、Flash記憶體、或為一種外部儲存介質，其用於儲存星型探針11之探針配置檔案。於本實施例中，所述之探針配置檔案包括星型探針11之配置資訊，其包括每一個探針測頭110之型號、探針延長桿111之配置資訊、傳感器112及傳感器延長桿113之配置資訊、及探針測頭110之配置資訊。
    於本實施例中，所述之星型探針量測校正系統10包括探針配置模組101、探針校正模組102，資料儲存模組103、及探針顯示模組104。本發明所稱之模組係指一種能夠被微處理器15所執行並且能夠完成固定功能之一系列電腦程式段，其儲存在儲存設備14中。於本實施例中，關於各模組之功能將於圖3之流程圖中具體描述。
    如圖3所示，係本發明星型探針量測校正方法較佳實施例之流程圖。於本實施例中，本發明所述之方法應用於影像量測機台1中，能夠配置星型探針11之探針配置資訊及對星型探針11進行校正，藉由該影像量測機台1對被測工件進行3D幾何量測，進而完成複雜尺寸之工件檢測要求。
    步驟S30，用戶啟動影像量測機台1之星型探針11之量測功能。例如，用戶可藉由星型探針啟動介面開啟應用星型探針11對被測工件之3D幾何量測功能。
    步驟S31，當星型探針11之量測功能被啟動後，探針配置模組101於儲存設備14中查找是否存在探針配置檔案。若儲存設備14中不存在探針配置檔案，執行步驟S32；若儲存設備14中存在探針配置檔案，執行步驟S33。
    步驟S32，用戶藉由探針配置模組101配置星型探針11之探針配置資訊，例如，將探針測頭110之型號分別配置為“PH1-PH5”，將探針延長桿111配置為預設值，將傳感器112配置為“TP20”，將傳感器延長桿113配置為“5WAY”，及將探針測頭110配置為“BALL2BY20”。
    步驟S33，探針校正模組102根據每一根星型探針11之探針配置資訊判斷每一個探針測頭110是否需要校正。若探針測頭110需要校正，執行步驟S34；若探針測頭110無需校正，執行步驟S35。
    步驟S34，探針校正模組102對需要校正之探針測頭110進行校正，該步驟S34將於圖4中作詳細描述。於本實施例中，探針校正模組102按照編號（1）至（5）依次對需要校正之探針測頭110進行校正。例如，先以豎直方向之第一根探針測頭（1）進行校正，再於上而下向右方向之第二根探針測頭（2）進行校正，然後按照逆時針方向分別為第三、四、五根探針測頭（3）至（5）進行校正。
    步驟S35，探針校正模組102檢測探針測頭110之球心與攝像鏡頭12之鏡頭焦點是否有偏差。若探針測頭110之球心與攝像鏡頭12之鏡頭焦點有偏差，則執行步驟S36；若探針測頭110之球心與攝像鏡頭12之鏡頭焦點無偏差，則執行步驟S37。
    步驟S36，探針校正模組102校正探針測頭110之球心與攝像鏡頭12之鏡頭焦點之間的偏差，該步驟S36將於圖5中作詳細描述。於本實施例中，探針校正模組102藉由探針測頭110量測被測工件之量測數據與攝像鏡頭12攝取被測工件之之影像資料為依據來校正探針測頭110之球心與攝像鏡頭12之鏡頭焦點之間的偏差。
    步驟S37，資料儲存模組103將星型探針11之探針配置資訊及校正資訊載入到影像量測機台1之儲存設備14中，以供用戶利用星型探針11於對被測工件進行3D幾何量測時使用。於本實施例中，資料儲存模組103還能夠將星型探針11之探針配置資訊及校正資訊保存為探針配置檔案並加密，方便用戶重複使用及提高使用安全性。
    步驟S38，探針顯示模組104根據星型探針11之探針配置資訊及校正資訊產生星型探針模型，並將星型探針模型顯示於顯示設備13上，以便用戶於量測被測工件時即時選擇星型探針11之量測方向。於本實施例中，探針顯示模組104使用3D圖形根據用戶所配置之探針資訊顯示出星型探針模型，用戶可藉由拖拉星型探針模型之方式對星型探針11進行任意角度之旋轉，以方便量測被測工件並能夠達到直觀效果。
    如圖4所示，係圖3之步驟S34之細化流程圖。步驟S341，用戶於影像量測機台1上放置一個標準球，並記錄該標準球之球心座標及半徑。步驟S342，用戶於星型探針11中選擇一個所需校正之探針測頭110，並利用該探針測頭110於標準球之表面選取一點作為參考點。於本實施例中，假如選擇探針測頭（1）號進行校正，則利用探針測頭（1）號於標準球上表面頂部取點；假如選擇探針測頭（2）號進行校正，則利用探針測頭（2）號於標準球左表面頂端取點。依次類推，可對探針測頭（3）至（5）號進行校正。
    步驟S343，探針校正模組102根據參考點座標及球心座標計算出與該參考點不全部共面之三個點作為三個目標點。步驟S344，探針校正模組102將參考點與目標點進行擬合得到一個虛擬球，並計算該虛擬球之球心座標及半徑。步驟S345，探針校正模組102計算標準球半徑與虛擬球半徑之半徑差值。
    步驟S346，探針校正模組102判斷所述半徑差值是否符合量測誤差要求，例如，用戶設置之誤差要求為0.01mm。若半徑差值不符合量測誤差要求，則返回步驟S342利用探針測頭110繼續對標準球取點操作，直至計算出之半徑差值符合量測誤差要求為止；若半徑差值符合量測誤差要求，則執行步驟S347，即探針校正模組102根據所述半徑差值來校正所選擇探針測頭110之球心半徑。
    如圖5所示，係圖3之步驟S36之細化流程圖。步驟S361，用戶於星型探針11中選擇一個所需校正之探針測頭110，並使用該探針測頭110獲取放置於影像量測機台1上標準球之球心座標，稱為第一球心座標。步驟S362，探針校正模組102使用攝像鏡頭12獲取標準球之另外一個球心座標，稱為第二球心座標。步驟S363，探針校正模組102計算第一球心座標與第二球心座標之間的座標差值。步驟S364，探針校正模組102根據該座標差值來校正探針測頭110之球心與攝像鏡頭12之鏡頭焦點之間的偏差。
    以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，且已達廣泛之使用功效，凡其他未脫離本發明所揭示之精神下所完成之均等變化或修飾，均應包含於下述之申請專利範圍內。
    1．．．影像量測機台
    10．．．星型探針量測校正系統
    101．．．探針配置模組
    102．．．探針校正模組
    103．．．資料儲存模組
    104．．．探針顯示模組
    11．．．星型探針
    110．．．探針測頭
    111．．．探針延長桿
    112．．．傳感器
    113．．．傳感器延長桿
    12．．．攝像鏡頭
    13．．．顯示設備
    14．．．儲存設備
    15．．．微處理器
    圖1係本發明星型探針量測校正系統較佳實施例之架構圖。
    圖2係一種星型探針示意圖。
    圖3係本發明星型探針量測校正方法較佳實施例之流程圖。
    圖4係圖3之步驟S34之細化流程圖。
    圖5係圖3之步驟S36之細化流程圖。
    1．．．影像量測機台
    10．．．星型探針量測校正系統
    101．．．探針配置模組
    102．．．探針校正模組
    103．．．資料儲存模組
    104．．．探針顯示模組
    11．．．星型探針
    12．．．攝像鏡頭
    13．．．顯示設備
    14．．．儲存設備
    15．．．微處理器
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] 一種星型探針量測校正系統，應用於影像量測機台中，該影像量測機台包括星型探針、攝像鏡頭、顯示設備及儲存設備，該星型探針包括複數探針測頭，該系統包括：探針配置模組，用於從儲存設備中查找是否存在星型探針之探針配置檔案，當儲存設備中不存在探針配置檔案時，配置星型探針之探針配置資訊；探針校正模組，用於根據星型探針之探針配置資訊判斷每一個探針測頭是否需要校正，當探針測頭需要校正時，對探針測頭之球心半徑進行校正，檢測探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點是否有偏差，當探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點有偏差時，對探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點之間的偏差進行校正；及探針顯示模組，用於根據探針配置資訊及校正資訊產生星型探針模型，及將該星型探針模型顯示於顯示設備上。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之星型探針量測校正系統，其中，所述之探針資訊包括探針測頭之型號、探針延長桿之配置資訊、傳感器及傳感器延長桿之配置資訊及探針測頭之配置資訊。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之星型探針量測校正系統，其中，該系統還包括資料儲存模組，用於將星型探針之配置資訊及校正資訊載入到儲存設備中，及將星型探針之探針配置資訊及校正資訊保存為探針配置檔案並將該探針配置檔案進行加密。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之星型探針量測校正系統，其中，所述之校正探針測頭之球心半徑包括步驟：於影像量測機臺上放置標準球，並記錄該標準球之球心座標及半徑；於星型探針中選擇所需校正之探針測頭，並利用該探針測頭於標準球之表面選取一點作為參考點；根據參考點座標及球心座標計算出與該參考點不全部共面之三個點作為三個目標點；將參考點與目標點進行擬合得到一個虛擬球，並計算該虛擬球之球心座標及半徑；計算出標準球半徑與虛擬球半徑之半徑差值；及當所述之半徑差值符合量測誤差要求時，根據該半徑差值來校正所選擇探針測頭之球心半徑。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之星型探針量測校正系統，其中，所述之校正探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點之間的偏差包括步驟：於影像量測機臺上放置標準球；於星型探針中選擇所需校正之探針測頭，並使用該探針測頭獲取放置於影像量測機臺上標準球之第一球心座標；使用攝像鏡頭獲取標準球之第二球心座標；計算第一球心座標與第二球心座標之間的座標差值；及根據所述座標差值來校正探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點之間的偏差。
    [6] 一種星型探針量測校正方法，應用於影像量測機台中，該影像量測機台包括星型探針、攝像鏡頭、顯示設備及儲存設備，該星型探針包括複數探針測頭，該方法包括步驟：於儲存設備中查找是否存在星型探針之探針配置檔案；當儲存設備不存在探針配置檔案時，配置星型探針之探針配置資訊；根據星型探針之探針配置資訊判斷每一個探針測頭是否需要校正；當探針測頭需要校正時，對探針測頭之球心半徑進行校正；檢測探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點是否有偏差；當探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點有偏差時，對探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點之間的偏差進行校正；及根據探針配置資訊及校正資訊產生星型探針模型，並將該星型探針模型顯示於顯示設備上。
    [7] 如申請專利範圍第6項所述之星型探針量測校正方法，其中，所述之探針資訊包括探針測頭之型號、探針延長桿之配置資訊、傳感器及傳感器延長桿之配置資訊及探針測頭之配置資訊。
    [8] 如申請專利範圍第6項所述之星型探針量測校正方法，該方法還包括步驟：將星型探針之配置資訊及校正資訊載入到儲存設備中；及將星型探針之探針配置資訊及校正資訊保存為探針配置檔案並將該探針配置檔案進行加密。
    [9] 如申請專利範圍第6項所述之星型探針量測校正方法，其中，所述之校正探針測頭之球心半徑包括步驟：於影像量測機臺上放置標準球，並記錄該標準球之球心座標及半徑；於星型探針中選擇所需校正之探針測頭，並利用該探針測頭於標準球之表面選取一點作為參考點；根據參考點座標及球心座標計算出與該參考點不全部共面之三個點作為三個目標點；將參考點與目標點進行擬合得到一個虛擬球，並計算該虛擬球之球心座標及半徑；計算出標準球半徑與虛擬球半徑之半徑差值；及當所述之半徑差值符合量測誤差要求時，根據該半徑差值來校正所選擇探針測頭之球心半徑。
    [10] 如申請專利範圍第6項所述之星型探針量測校正方法，其中，所述之校正探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點之間的偏差包括步驟：於影像量測機臺上放置標準球；於星型探針中選擇所需校正之探針測頭，並使用該探針測頭獲取放置於影像量測機臺上標準球之第一球心座標；使用攝像鏡頭獲取標準球之第二球心座標；計算第一球心座標與第二球心座標之間的座標差值；及根據所述座標差值來校正探針測頭之球心與攝像鏡頭之鏡頭焦點之間的偏差。
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    法律状态:
    2017-10-01| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    CN201110354456.4A|CN103105126B||2011-11-10|星型探针量测校正系统及方法|
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