[实用新型]一种复杂轮廓物体三维无损测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及三维测量技术，具体是一种复杂轮廓物体三维无损测量装置。

背景技术

在物体内外部轮廓三维测量技术方面，目前有核磁共振成象和CT 扫描方法能够测量物体的内部轮廓，但这两种方法的成本很高，对可测零件的尺寸和材料都有限制，测量精度低。另一种能够对物体内部轮廓测量的方法是美国的自动断层扫描技术，该方法虽然测量精度高。但它测量时要破坏被测零件，成本高，测量时间长，应用也受到了限制。另外，一种基于浮力的三维实体非接触测量与重构方法，能测量内部轮廓是通孔的物体，但该方法要求被测物体密度均匀，难以满足工程实际需要。还有一种基于虚拟切片原理的复杂实体三维数字化无损测量方法。该方法以物体重力在平衡系统中力与力矩的变化关系为测量基础原理，通过测量片层二维重心和重量特征，结合空间三个正交轴向空间虚拟切片原理，测得到被测实体三维尺寸特征信息。该方法由于采用的虚拟切片原理，测量在平衡系统中进行，不破坏被测物体，但该方法也要求被测物体密度均匀，对密度不均匀的物体无法测量。因此，在含有内部轮廓的三维物体无损测量方面，以上方法只能测量密度均匀的物体，不能测量含有复杂内部轮廓的密度不均匀的物体，难以满足实际生产需要。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明提出了一种基于网格片层体积测量的复杂物体三维无损测量与重构的装置。本测量装置不破坏被测物体，可测所有不溶于水且无封闭孔的复杂形状材料，测量方便，成本低，所得三维坐标点云数据分层有序，重构简单，可实现自动测量。

实现本发明目的的技术方案是：

一种复杂轮廓物体三维无损测量装置，包括精密测量控制机构和图形重构系统，精密测量控制机构通过数据采集接口与计算机图形重构系统连接，并形成数据文件，进行求解运算、误差数据处理和重构计算，在图形处理系统中精确重构三维图形。其中：

所述精密测量控制机构包括精密运动控制系统、精密装夹系统、精密体积测量系统和温、湿度监控系统，精密装夹系统与精密运动控制系统相连接，通过精密运动控制系统，控制精密装夹系统沿垂直方向上的精密位移，精密体积测量系统由精密电子分析天平和设置在该天平上的吸水海绵体构成，设置在精密装夹系统下方一侧，在精密电子分析天平旁设置有自动装卸系统，当吸水海绵体重量即将达到精密电子分析天平的最大量程时，及时卸载并更换吸水海绵，温、湿度监控系统设置在精密体积测量系统与自动装卸系统之间，实时监控整个精密测量系统中温度、湿度的状况，精密运动控制系统、精密装夹系统、精密体积测量系统、自动装卸系统、温、湿度监控系统分别与计算系统连接。

所述精密装夹系统为边长可调的正方体包容体，以满足被测物体装夹方便可靠，能快速实现多个不同测量方向的切换，并满足各个测量方向的精度要求。

所述精密装夹系统、精密体积测量系统、自动装卸系统、温、湿度监控系统均设置在同一腔体内，以保证测量环境一定的湿度要求、空气流动干扰和环境温度要求。

本发明的优点是：本测量装置不破坏被测物体，可测所有不溶于水且无封闭孔的复杂形状材料，测量方便，成本低，精密运动控制系统中位移要求非常精确，测量系统能实现自动控制和自动数据采集、体积测量精度高，所得三维坐标点云数据分层有序，重构简单，可实现自动测量。该技术的理论将能延伸到计算机辅助设计与制造、快速原型及虚拟现实等领域，解决目前反求工程和快速原型技术瓶颈问题，具有十分重要的理论价值和广阔的应用前景。

附图说明

图1为实施例中被测物体的网格细分分层示意图；

图2为实施例中被测物体最小包容体网格细分示意图；

图3为精密测量控制系统的工作原理示意图。

具体实施方式

实施例：

由网格分层体积测量构造有序点云重构三维物体的测量方法是：