TW201443387A - 量測控制系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種量測控制系統，應用於與影像量測機台及控制器電連接的計算裝置。控制器與安裝在影像量測機台Z軸上的感測器電連接。控制器發射出多色光至感測器。感測器對多色光進行光譜色散後形成光譜訊號發射至待測產品上的測量點。感測器接收待測產品反射回來的光譜訊號並傳輸給控制器進行光譜分析，得到光譜訊號資料。量測控制系統對光譜訊號資料進行分析，產生光譜訊號強度分佈圖，根據該分佈圖中的波形峰值的大小、變化發送控制指令至影像量測機台調整感測器在Z軸上的位置，以將測量點調整到感測器的有效量測範圍之內。

Description

量測控制系統及方法

本發明涉及一種電腦輔助控制系統及方法，尤其是一種量測系統及方法。

鐳射感測器常用於影像量測機台進行對產品高度的量測，在量測高度尺寸時既快又準。但是，鐳射感測器在量測不同材料的產品時，對量測結果影響較大，特別是量測鏡面產品（如玻璃）等特殊產品時，量測值很難達到穩定。為了解決鐳射感測器量測的局限性，光譜共焦感測器被用於對特殊產品進行量測。但是由於光譜共焦感測器投影的光點非常小，而且光源為普通可見光，散射角較大，不像鐳射那樣散射角非常小，能照射得非常遠。在進行量測作業時，使用者只能靠眼睛來觀察、調整光譜共焦感測器與投影到產品測量點上的光點的相對位置，以對產品上的測量點進行準確定位。但由於光點非常小，透過人眼視力對產品上的測量點進行準確定位需要很長時間。

鑒於以上內容，有必要提供一種量測控制系統及方法，可以自動、準確地控制影像量測機臺上的光譜共焦感測器與待測產品上的測量點之間的相對位置。

本發明提供一種量測控制系統，應用於與影像量測機台及控制器電連接的計算裝置。該控制器與安裝在影像量測機台Z軸上的感測器電連接，待測產品放置於量測平臺。該系統接收用戶輸入的待測產品上的測量點在機械座標系中的座標資訊，設置感測器量測光譜訊號的強度閥值，並根據測量點在機械座標系中的座標資訊發送驅動指令至影像量測機台，以驅動感測器移動至測量點上方。所述控制器發射一束多色光並傳輸至感測器，感測器進行光譜色散後產生不同波長的光譜訊號並發射至待測產品，感測器接收待測產品反射回來的光譜訊號，並將光譜訊號傳輸給控制器進行光譜分析，得到光譜訊號資料。該系統根據光譜訊號資料計算感測器的有效量測範圍、即時繪製光譜訊號強度分佈圖，並根據光譜訊號強度分佈圖中的波形峰值是否低於所述閥值判斷所述測量點是否位於感測器的有效量測範圍之內。當光譜訊號強度分佈圖中的波形峰值低於所述閥值時，該系統發送控制指令至影像量測機台以調整感測器在Z軸的位置，直至光譜訊號強度分佈圖中的波形峰值等於或高於所述閥值。

本發明提供一種量測控制方法，應用於計算裝置，該計算裝置與影像量測機台及控制器電連接，控制器與安裝在影像量測機台Z軸上的感測器電連接，待測產品放置於量測平臺。該方法包括：（A）接收用戶輸入的待測產品上的測量點在機械座標系中的座標資訊，並設置感測器量測光譜訊號的強度閥值；（B）根據測量點在機械座標系中的座標資訊發送驅動指令至影像量測機台，以驅動感測器移動至測量點上方；（C）控制器發射一束多色光並傳輸至感測器，感測器進行光譜色散後產生不同波長的光譜訊號並發射至待測產品，感測器接收待測產品反射回來的光譜訊號，並將光譜訊號傳輸給控制器進行光譜分析，得到光譜訊號資料；（D）根據光譜訊號資料計算感測器的有效量測範圍；（E）根據接收到的光譜訊號資料即時繪製光譜訊號強度分佈圖；（F）根據光譜訊號強度分佈圖中的波形峰值是否低於所述閥值判斷所述測量點是否位於感測器的有效量測範圍之內；及（G）若光譜訊號強度分佈圖中的波形峰值低於所述閥值，則發送控制指令至影像量測機台以調整感測器在Z軸的位置，直至光譜訊號強度分佈圖中的波形峰值等於或高於所述閥值。

相較於習知技術，本發明提供的量測控制系統及方法，可以自動、準確地控制影像量測機臺上的光譜共焦感測器與待測產品上的測量點之間的相對位置。

10．．．影像量測機台

20．．．量測平臺

30．．．待測產品

31．．．測量點

40．．．感測器

50．．．控制器

60．．．計算裝置

70．．．量測控制系統

80．．．顯示裝置

71．．．設置模組

72．．．驅動模組

73．．．計算模組

74．．．繪製模組

75．．．判斷模組

76．．．控制模組

圖1係本發明量測控制系統較佳實施例的硬體架構圖。

圖2係本發明量測控制系統較佳實施例的工作原理示意圖。

圖3係本發明量測控制系統較佳實施例的功能模組圖。

圖4A、圖4B、圖4C係光譜共焦感測器在量測機台Z軸上移動過程中本發明量測控制系統輸出的光譜訊號強度分佈圖。

圖5係本發明量測控制方法較佳實施例的流程圖。

參閱圖1所示，係本發明量測控制系統70較佳實施例的硬體架構圖。該量測控制系統70應用於計算裝置60。該計算裝置60與影像量測機台10及控制器50電連接。控制器50與安裝於影像量測機台10 Z軸上的光譜共焦感測器（以下簡稱感測器）40透過光纜進行連接。待測產品30放置於量測平臺20。

以下結合圖1及圖2說明本發明量測控制系統70較佳實施例的工作原理圖。

控制器50包括光源、光譜分析電路、光源控制電路和輸入輸出介面。控制器的光源發射出一束多色光（一般呈白色）、透過光纜傳輸至感測器40。感測器40包括一系列光學鏡片，多色光透過該一系列鏡片進行光譜色散後形成不同波長的單色光，並將該不同波長的單色光發射至待測產品30上的測量點31。透過人眼觀察，該不同波長的單色光呈現為一個光點。之後，感測器40接收待測產品30反射回來的光譜訊號，並將光譜訊號透過電纜傳輸給控制器50進行光譜分析，得到光譜訊號資料。控制器50將光譜訊號資料傳輸給計算裝置60，計算裝置60利用量測控制系統70對光譜訊號資料進行分析、計算，產生光譜訊號強度分佈圖（參閱圖4(A)-圖4(C)所示），根據該光譜訊號強度分佈圖的中波形峰值的大小、變化發送控制指令至影像量測機台10調整感測器40在Z軸上的位置，以將待測產品30上的測量點31調整到感測器40的有效量測範圍之內。量測控制系統70還將該光譜訊號強度分佈圖顯示於與計算裝置相連接的顯示裝置80。

參閱圖3所示，係本發明量測控制系統70較佳實施例的功能模組圖。該量測控制系統70包括設置模組71、驅動模組72、計算模組73、繪製模組74、判斷模組75及控制模組76。模組71-76包括電腦程式化指令，計算裝置60的處理器執行這些電腦程式化指令，提供量測控制系統70的上述功能。以下結合圖5具體說明模組71-76的功能。

參閱圖5所示，係本發明量測控制方法較佳實施例的流程圖。

步驟S10，設置模組71在待測產品30上指定測量點31，例如設置模組71接收用戶輸入的測量點31在機械座標系中的座標資訊。設置模組71還設置安裝在影像量測機台10 Z軸上的感測器40量測光譜訊號的強度閥值。例如，圖4(A)-圖4(C)中的水準直線L代表設置模組71設置的強度閥值為40（光強度的單位可以為坎德拉，代號為cd）。

步驟S20，驅動模組72發送驅動指令至影像量測機台10，影像量測機台10驅動感測器40移動至測量點31上方。例如影像量測機台10根據測量點31在機械座標系中的座標資訊感測器40移動至測量點31上方。

步驟S30，控制器50發射一束多色光並透過光纜傳輸至感測器40，感測器40進行光譜色散後產生不同波長的光譜訊號（例如紅光、綠光、藍光）並發射至待測產品30。感測器40接收待測產品30反射回來的光譜訊號，並將光譜訊號透過電纜傳輸給控制器50進行光譜分析，得到光譜訊號資料。控制器50將光譜訊號資料傳輸至計算裝置60。所述光譜訊號資料包括光譜訊號的波長及每種光譜訊號的訊號強度值。

步驟S40，計算模組73根據光譜訊號資料計算感測器40的有效量測範圍。在本實施例中，感測器40的有效量測範圍=光譜訊號的最大波長-光譜訊號的最小波長所構成的波長範圍。

步驟S50，繪製模組74根據接收到的光譜訊號資料即時繪製光譜訊號強度分佈圖。例如，圖4(A)是感測器40位於影像量測機台10 Z軸上的初始位置，繪製模組74根據控制器50分析得到光譜訊號資料繪製得到的一張光譜訊號強度分佈圖。在圖4(A)中，X軸代表不同光譜訊號的波長（波長單位可以為米或納米），Y軸代表不同光譜訊號的強度值（光強度的單位可以為坎德拉，代號為cd）。圖4(A)中的水準直線L代表感測器40量測光譜訊號的強度閥值。

步驟S60，判斷模組75判斷光譜訊號強度分佈圖中的波形峰值是否低於所述閥值。當待測產品30上的測量點31發射的光譜訊號的強度等於或超過該閥值，表明測量點31位於感測器40的有效量測範圍之內，感測器40可以對測量點31進行有效量測。當待測產品30上的測量點31發射的光譜訊號的強度低於該閥值，表明測量點31位於感測器40的有效量測範圍之外，感測器40不能對測量點31進行有效量測。

如圖4(A)中的波形峰值低於所述閥值，則表明測量點31位於感測器40的有效量測範圍之外。流程進入步驟S70，控制模組76發送控制指令調整感測器40在影像量測機台10 Z軸上的位置，也就是將感測器40向影像量測機台10 Z軸下方適當移動。之後流程返回步驟S60。

若在步驟S60，判斷模組75判斷訊號強度分佈圖中的波形峰值等於或高於所述閥值，則流程進入步驟S80。

步驟S80，判斷模組75判斷測量點31在感測器40的有效測量範圍之內。例如，控制模組76發送控制指令將感測器40向影像量測機台10 Z軸下方適當移動後，繪製模組74根據接收到的光譜訊號資料即時繪製得到如圖4(B)所示的光譜訊號強度分佈圖。在圖4(B)中，波形峰值略高於直線L所代表的閥值，表明測量點31已經進入感測器40的有效測量範圍之內。

至此步驟S80，感測器40已經可以對測量點31進行有效量測了。但是為了確定感測器40對測量點31進行有效量測的最佳位置，本量測控制方法還可以包括步驟S90，透過控制模組76繼續控制影像量測機台10調整感測器40在Z軸上下移動，判斷模組75根據感測器40在影像量測機台10 Z軸上下移動過程中訊號強度分佈圖中的波形峰值的變化確定感測器40在Z軸上的最佳位置。

例如，當感測器40在影像量測機台10 Z軸上繼續向下移動，波形峰值超出直線L代表的所述閥值的部分越來越多直到達到一個最大值，訊號強度分佈圖由圖4(B)變化為圖4(C)。此時，若感測器40在影像量測機台10 Z軸上繼續向下移動，波形峰值可能又從最大值開始逐漸降低，則判斷模組75可以確定波形峰值為變化過程中的最大值時、感測器40在Z軸上的位置為量測測量點31的最佳位置。

本量測控制方法還可以包括量測資料輸出步驟：將量測資料，例如感測器40在Z軸上的位置座標及波形峰值等資訊輸出至顯示裝置80顯示。

最後應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。

10．．．影像量測機台

30．．．待測產品

40．．．感測器

50．．．控制器

60．．．計算裝置

80．．．顯示裝置

Claims (10)

1. 一種量測控制方法，應用於計算裝置，該計算裝置與影像量測機台及控制器電連接，控制器與安裝在影像量測機台Z軸上的感測器電連接，待測產品放置於量測平臺，該方法包括：
   參數設置步驟：接收用戶輸入的待測產品上的測量點在機械座標系中的座標資訊，並設置感測器量測光譜訊號的強度閥值；
   驅動步驟：根據測量點在機械座標系中的座標資訊發送驅動指令至影像量測機台，以驅動感測器移動至測量點上方；
   接收步驟：接收控制器分析待測產品反射回的光譜訊號得到的光譜訊號資料；
   計算步驟：根據光譜訊號資料計算感測器的有效量測範圍；
   繪製步驟：根據接收到的光譜訊號資料即時繪製光譜訊號強度分佈圖；
   判斷步驟：根據光譜訊號強度分佈圖中的波形峰值是否低於所述閥值判斷所述測量點是否位於感測器的有效量測範圍之內；及
   控制步驟：若光譜訊號強度分佈圖中的波形峰值低於所述閥值，則發送控制指令至影像量測機台以調整感測器在Z軸的位置，直至光譜訊號強度分佈圖中的波形峰值等於或高於所述閥值。
2. 如申請專利範圍第1項所述的量測控制方法，還包括步驟：根據感測器在影像量測機台Z軸上移動過程中訊號強度分佈圖中的波形峰值的變化確定感測器在Z軸上的最佳位置。
3. 如申請專利範圍第2項所述的量測控制方法，其中，當感測器在影像量測機台Z軸上移動到該最佳位置時，波形峰值超出所述閥值且達到一個最大值，當感測器在影像量測機台Z軸上繼續向下移動，波形峰值又從最大值開始逐漸減小。
4. 如申請專利範圍第1項所述的量測控制方法，其中，所述光譜訊號資料包括光譜訊號的波長及每種光譜訊號的訊號強度值，所述感測器的有效量測範圍=光譜訊號的最大波長-光譜訊號的最小波長所構成的波長範圍。
5. 如申請專利範圍第1項所述的量測控制方法，在接收步驟前還包括步驟：所述控制器發射一束多色光並傳輸至感測器，感測器進行光譜色散後產生不同波長的光譜訊號並發射至待測產品，待測產品反射回光譜訊號至感測器，感測器將反射回的光譜訊號傳輸至控制器。
6. 一種量測控制系統，應用於計算裝置，該計算裝置與影像量測機台及控制器電連接，控制器與安裝在影像量測機台Z軸上的感測器電連接，待測產品放置於量測平臺，該系統包括：
   設置模組，用於接收用戶輸入的待測產品上的測量點在機械座標系中的座標資訊，並設置感測器量測光譜訊號的強度閥值；
   驅動模組，用於根據測量點在機械座標系中的座標資訊發送驅動指令至影像量測機台，以驅動感測器移動至測量點上方；
   計算模組，用於根據控制器傳輸的光譜訊號資料計算感測器的有效量測範圍，該光譜訊號資料是由控制器分析感測器傳輸的從待測產品發射回的光譜訊號後得到的；
   繪製模組，用於根據接收到的光譜訊號資料即時繪製光譜訊號強度分佈圖；
   判斷模組，用於根據光譜訊號強度分佈圖中的波形峰值是否低於所述閥值判斷所述測量點是否位於感測器的有效量測範圍之內；及
   控制模組，用於當光譜訊號強度分佈圖中的波形峰值低於所述閥值時，發送控制指令至影像量測機台以調整感測器在Z軸的位置，直至光譜訊號強度分佈圖中的波形峰值等於或高於所述閥值。
7. 如申請專利範圍第6項所述的量測控制系統，其中，所述判斷模組，還用於根據感測器在影像量測機台Z軸上移動過程中訊號強度分佈圖中的波形峰值的變化確定感測器在Z軸上的最佳位置。
8. 如申請專利範圍第7項所述的量測控制系統，其中，當感測器在影像量測機台Z軸上移動到該最佳位置時，波形峰值超出所述閥值且達到一個最大值，當感測器在影像量測機台Z軸上繼續向下移動，波形峰值又從最大值開始逐漸減小。
9. 如申請專利範圍第6項所述的量測控制系統，其中，所述光譜訊號資料包括光譜訊號的波長及每種光譜訊號的訊號強度值。
10. 如申請專利範圍第6項所述的量測控制系統，其中，所述感測器的有效量測範圍=光譜訊號的最大波長-光譜訊號的最小波長所構成的波長範圍。