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一種復(fù)雜輪廓物體三維無損測量裝置的制造方法_2

文檔序號:8884833閱讀:來源:國知局
n;1;2)+ V α,2,2)+ ... + V (n,n,2)= Vz2
[0021]以此類推,沿Z軸方向上第η層體積計算公式為:
[0022]V (1;1;η)+ V (2;1;η)+ · · · + V (n;1;n)+ V α’2’η)+ · · · + V (η’η’η)= Vzn
[0023]同理,改變測量方向在X軸、Y軸方向上測量可分別得到η個方程。
[0024]再改變測量位置,分別沿互相垂直的3個平面內(nèi)的6個對角線方向測量時,每次移動一個網(wǎng)格體邊長的倍距離,在各方向分別獲得η個方程(這些方程中有很多網(wǎng)格體剛好切到一半,即1/2個網(wǎng)格體),則可獲得在6個對角線測量方向上總計6η個方程。因此,在Χ、Υ、Ζ軸三個方向測量共可列出3η個線性方程;沿各個對角線方向測量時,共可列出6η個方程。則在不同方向測量時,共計可獲得9 η個線性方程。
[0025]由微小網(wǎng)格體定義,已知微小網(wǎng)格體的體積為V,則所有微小網(wǎng)格體在空間只有兩種情況存在,要么為實網(wǎng)格體,即體積為V,為研宄方便可轉(zhuǎn)換為當(dāng)量體積,記為單元體積I;要么為虛網(wǎng)格體,即體積為O ;則單元網(wǎng)格體體積值只為I或0,有:
[0026]Vaj,n)*(Vaj,n)-l)= O
[0027]式中,Va,j,n)為微小網(wǎng)格體 V (i, j, η)的當(dāng)量體積,i=l, 2,···, n, j=l, 2,…,η ;
[0028]因此,經(jīng)過體積歸一化處理以后,存在V (V(1;1;1)-1)=0,V(2;1;1) (V(U1)-I)=0,…,V(;n,n,n) (V(n,n,n)-1)=0共η3個非線性方程,用這η3+9η個方程通過遺傳算法等智能運算可優(yōu)化求解η3個未知數(shù),可高精度求得每一個網(wǎng)格體位置的三維坐標(biāo),進而可重構(gòu)出物體的三維圖形。
[0029]精密網(wǎng)格片層體積測量系統(tǒng)和精密裝夾系統(tǒng)設(shè)計
[0030]根據(jù)上述測量方法,要精確求出每一網(wǎng)格片層的體積,必須設(shè)計一個能夠滿足測量要求的精密裝夾系統(tǒng),以實現(xiàn)被測物體在不同方向的網(wǎng)格片層沿垂直方向浸入液體。該裝夾系統(tǒng)為邊長可調(diào)的正方體包容體,滿足被測物體裝夾方便可靠,能快速實現(xiàn)多個不同測量方向的切換,并滿足各個測量方向的精度要求。當(dāng)被測物體浸入盛滿液體的容器中,液體的溢出受到液體潤濕效應(yīng)、液面穩(wěn)定性和表面張力等因素影響,通過對液體的影響因素誤差分析和修正補償、實驗驗證,得到滿足測量要求所需的液體。本方法采用通過測溢出液體的重量精確求解體積,即通過體積V等于質(zhì)量m除以密度P計算出。
[0031]如圖3所示,精密測量控制系統(tǒng)包括精密運動控制系統(tǒng)、精密裝夾系統(tǒng)、精密體積測量系統(tǒng)、自動裝卸系統(tǒng)、溫度濕度監(jiān)控系統(tǒng)等。第一,將精密裝夾系統(tǒng)與精密運動控制系統(tǒng)相連接,精密運動控制系統(tǒng)的工作可實現(xiàn)裝夾系統(tǒng)沿垂直方向上的精密位移。第二,精密裝夾系統(tǒng)可裝夾固定被測物體,使被測物體在每次裝夾中保持其在指定坐標(biāo)系中的固定位置。第三,將帶溢出孔且已填充入一定量液體的容器置于被測物體的正下方,使被測物體在精密運動系統(tǒng)與精密裝夾系統(tǒng)的共同作用下,按一定的下降距離浸入容器液體中。第四,將吸水海綿放置于精密電子分析天平上,且將步驟三中由于被測物體浸入容器而溢出的液體通過導(dǎo)管滴入吸水海綿中。第五,在精密電子分析天平附近放置自動卸載系統(tǒng),用于當(dāng)吸水海綿重量即將達到精密電子分析天平最大量程時,及時卸載并更換吸水海綿。第六,在這系統(tǒng)中設(shè)置溫度濕度監(jiān)控系統(tǒng),實時監(jiān)控整個精密測量系統(tǒng)的溫度濕度狀況。第七,將精密運動控制系統(tǒng)、精密裝夾系統(tǒng)、精密體積測量系統(tǒng)、自動裝卸系統(tǒng)、溫度濕度監(jiān)控系統(tǒng)等主要系統(tǒng)與計算機數(shù)據(jù)互通連接。第八,整個系統(tǒng)除計算機系統(tǒng)外都在玻璃保護罩中進行實驗測量。
[0032]測量時:把被測物體按測量規(guī)劃要求安裝在精密裝夾系統(tǒng)中,并把裝夾系統(tǒng)按測量方向要求安裝在精密運動控制系統(tǒng)中,精密運動控制系統(tǒng)帶動裝夾系統(tǒng)每次移動一定的距離,被測物體逐層浸入容器1中的液體中,每片層溢出的液體通過容器1上的溢出孔溢出到容器2中,容器2中的海綿是為了保證溢出液體在容器2中的穩(wěn)定性而設(shè)置,以保證精密電子分析天平能快速測出每層溢出液體的重量。精密電子分析天平把每次測出的重量數(shù)據(jù)實時傳送到計算機系統(tǒng)進行保存和處理。由于精密電子分析天平的測量精度越高,其量程越小。因此在連續(xù)的自動測量過程中,需要在精密電子分析天平接近量程前把其載荷卸掉,實驗中采用通過自動卸載系統(tǒng)更換容器2,每次在接近精密電子分析天平量程前,控制系統(tǒng)停止測量并保存現(xiàn)場數(shù)據(jù),然后啟動自動裝卸系統(tǒng)更換容器2,新容器更換好后精密電子分析天平把此時的測量數(shù)據(jù)發(fā)給計算機保存和處理,并啟動測量控制系統(tǒng)繼續(xù)進行測量,直到測量完畢。測量系統(tǒng)中的玻璃保護罩是為了保證測量環(huán)境一定的濕度要求、空氣流動干擾和環(huán)境溫度而設(shè)置,計算機在每次測量前先啟動溫度濕度監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)測測量系統(tǒng)的環(huán)境溫度和濕度是否滿足要求,并實時把數(shù)據(jù)傳給計算機監(jiān)控,在環(huán)境穩(wěn)定滿足測量要求后,計算機將自動啟動測量控制系統(tǒng)進入測量狀態(tài)。
[0033]基于網(wǎng)格分層特征的三維圖形重構(gòu)
[0034]物體的測量及重構(gòu)包括測量控制系統(tǒng)、計算系統(tǒng)和圖形處理系統(tǒng),測量過程中測量、計算和重構(gòu)可同步進行。測量系統(tǒng)所測的重力信號通過數(shù)據(jù)采集接口傳送到計算機上,在計算機上用設(shè)計的專用處理軟件形成數(shù)據(jù)文件,進行求解運算、誤差數(shù)據(jù)處理和重構(gòu)計算。設(shè)計基于網(wǎng)格分層特征的三維圖形重構(gòu)系統(tǒng)并在圖形處理系統(tǒng)中精確重構(gòu)三維圖形。
【主權(quán)項】
1.一種復(fù)雜輪廓物體三維無損測量裝置,其特征是:包括精密測量控制機構(gòu)和圖形重構(gòu)系統(tǒng),精密測量控制機構(gòu)通過數(shù)據(jù)采集接口與圖形重構(gòu)系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜輪廓物體三維無損測量裝置,其特征是:所述精密測量控制機構(gòu)包括精密運動控制系統(tǒng)、精密裝夾系統(tǒng)、精密體積測量系統(tǒng)和溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng),精密裝夾系統(tǒng)與精密運動控制系統(tǒng)相連接,通過精密運動控制系統(tǒng),控制精密裝夾系統(tǒng)沿垂直方向上的精密位移,精密體積測量系統(tǒng)由精密電子分析天平和設(shè)置在該天平上的吸水海綿體構(gòu)成,設(shè)置在精密裝夾系統(tǒng)下方一側(cè),在精密電子分析天平旁設(shè)置有自動裝卸系統(tǒng),溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置在精密體積測量系統(tǒng)與自動裝卸系統(tǒng)之間,精密運動控制系統(tǒng)、精密裝夾系統(tǒng)、精密體積測量系統(tǒng)、自動裝卸系統(tǒng)、溫、濕度監(jiān)控系統(tǒng)分別與計算系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)雜輪廓物體三維無損測量裝置,其特征是:所述精密裝夾系統(tǒng)為邊長可調(diào)的正方體包容體。
【專利摘要】本實用新型公開了一種復(fù)雜輪廓物體三維無損測量裝置,包括精密測量控制機構(gòu)和圖形重構(gòu)系統(tǒng),精密測量控制機構(gòu)通過數(shù)據(jù)采集接口與計算機圖形重構(gòu)系統(tǒng)連接,并形成數(shù)據(jù)文件,進行求解運算、誤差數(shù)據(jù)處理和重構(gòu)計算,在圖形處理系統(tǒng)中精確重構(gòu)三維圖形。本測量裝置不破壞被測物體,可測所有不溶于水且無封閉孔的復(fù)雜形狀材料,測量方便,成本低,精密運動控制系統(tǒng)中位移要求非常精確,測量系統(tǒng)能實現(xiàn)自動控制和自動數(shù)據(jù)采集、體積測量精度高,所得三維坐標(biāo)點云數(shù)據(jù)分層有序,重構(gòu)簡單,可實現(xiàn)自動測量。
【IPC分類】G01B13-16
【公開號】CN204594434
【申請?zhí)枴緾N201520212107
【發(fā)明人】甘勇, 莫宗杰, 甘杜芬
【申請人】桂林電子科技大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月10日
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