《一种复杂轮廓物体三维无损测量装置》

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在物体内外部轮廓三维测量技术方面,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。 该专利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新方法。该方法应用网格划分方法对被测物体分层细化为很多个有序的小网格体组成,通过精密位移控制系统和体积测量系统测量不同方向上每层小网格体体积,建立数学模型并应用遗传算法等智能运算求解物体每个小网格体三维坐标尺寸,设计基于分层特征的三维重构方法对物体的小网格体进行图形重构。该测量方法不破坏被测物体,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。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。

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