[发明专利]复杂内空间容器容积测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种容器容积测量方法，特别涉及一种复杂内空间容器容积测量方法。

背景技术

目前工程上常用的化学反应釜、罐式运输车以及其它一些复杂结构的存储容器都具有复杂的内空间结构，采用传统测量方法很难精确测量其容积。在设计具有复杂内空间的容器时，准确获得其容积十分重要，容器容积的测量是容积优化和分析的第一步，容积测量的偏差不仅会给企业带来经济上的损失，而且也会影响整个产业链的效益，因此保证容器容积的准确性具有十分重要的现实意义。目前大部分企业都采用CAD软件来设计容器体，造型软件中的体积计算模块只能对实体的体积进行精确计算，内空间容积只能通过对容器模型进行处理和数字计算得到，误差较大，很难满足客户要求。

国内外技术人员针对复杂内空间容积测量方法进行了广泛而深入的研究，现今容积测量方法主要使用一种用于计算圆形截面容器容积的方法，该方法利用微积分方法来计算，将整个容器划分为容器身段和封头段，其中身段可以视为是一个圆柱体进行处理，根据数学计算很容易得到其容积，而对与封头段，根据封头形状的近似函数表达式，利用微积分方法计算出其容积，然后把计算得到的容器身段和封头段的容积相加，即得到容器的容积。这种方法有很大的局限性：封头段的容积计算复杂，只能处理容器身段近似圆形截面的容器，而且是没有内部结构、没有变截面的情况，对于非圆形截面的容器、以及具有内部结构的容器则很难计算。或是采用三维CAD软件设计容器模型，例如UG NX软件，在UG NX软件中具有Space Finder（内空间分析器）功能，可以测量零件或者装配模型中任意封闭内空间的容积，而且对于具有一定装配间隙的情况也可以直接测量。其基本思想是利用小立方体填充满整个封闭内空间，然后计算所有小立方体的体积和，即可得到封闭内空间的容积。这种方法的局限性是：只能在UG NX软件的环境下使用，对于使用非UG NX的企业在软件投入方面的成本高；而且计算结果不精确，虽然计算精度可以通过设置立方体的尺寸来调整，但是当减少立方体尺寸时，不仅计算时间增加，而且经常由于内存不足而终止计算，得不到容积的计算结果。另外，对于内空间结果复杂，具有沟槽、曲面等的情况，难以得到准确性更高的结果。还有相关人员提出一种适用于油罐车容积的测量方法。油罐车的结构包括罐壳、隔舱板、阻浪板、封头、支撑结构、入孔和卸料孔。该方法将罐体的内部结构进行容错处理（隔舱板和阻浪板与罐体之间存在装配间隙，不能组成封闭的内空间）后与罐体进行布尔和操作，通过抽取内表面得到罐体功能表面，并对其进行布尔操作得到罐体内空间的等价实体，最后调用造型软件实体体积精确计算模块进行容积计算。该方法的局限性是：在对内部结构进行容错处理时，需要对隔舱板、阻浪板等进行放大操作以保证其与相连结构完全相交，但是放大系数往往根据内空间的结构与形状来确定，需要用户交互来进行迭代选择，这样不仅使得容积计算成为产品设计的效率瓶颈，而且也阻碍了容积计算模块的全自动化处理过程，降低了其在不同平台间的可移植性。在对容器模型进行操作的过程中，频繁的放大，平移和布尔操作不仅会降低容积计算的准确性，而且也会对原有的CAD模型造成损坏和影响，不利于产品的协同制造。

发明内容

为了克服现有复杂内空间容器容积测量方法测量精度差的不足，本发明提供一种复杂内空间容器容积测量方法。该方法首先用CAD软件对复杂内空间容器的各组成零部件进行装配体建模。然后将复杂内空间容器表面上的入料孔、卸料孔和其它一些孔洞特征填充为实体，放大或者延伸复杂内空间容器盖使其与复杂内空间容器壳体产生相交，隐藏复杂内空间容器的内部结构，并将处理后的零部件布尔求和，得到去除内部结构的封闭复杂内空间容器部件，然后选取复杂内空间容器实体的封闭内空间表面，通过用该曲面修剪复杂内空间容器包围盒将封闭曲面内部转换为实体，并测量实体的体积，得到复杂内空间容器除去内部复杂结构的容积。然后将内部结构显示，分别测出其精确体积。最后，用得到的复杂内空间容器总体积与内部复杂结构的体积做差即得复杂内空间容器的容积。可以提高复杂内空间容积的测量精度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种复杂内空间容器容积测量方法，其特点是包括以下步骤：

步骤一、构造出复杂内空间容器的壳体、容器盖、隔舱板、阻浪板、挡板、夹套、内部管道系统和支撑结构的三维模型，完成装配，得到复杂内空间容器模型；