[发明专利]一种复杂轮廓物体三维无损测量方法及装置

摘要

本发明公开了一种复杂轮廓物体三维无损测量方法及装置，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。本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。

主权项

一种复杂轮廓物体三维无损测量方法，其特征是：包括如下步骤：（1）建立一个复杂轮廓物体三维无损测量装置，该装置包括精密测量控制机构和图形重构系统，精密测量控制机构封装在腔体中；（2）将被测物体分层细化成由多个有序的微小网格体组成的网格体，按空间坐标有序离散化，将网格体置于精密测量控制机构中，将带溢出孔且填充有一定量液体的容量置于被测物体的正下方，使被测物体在精密测量控制机构的作用下，按一定的下降距离浸入容器液体中，液体的溢出受到液体润湿效应、液面稳定性和表面张力等因素影响，通过对液体的影响因素误差分析、修正补偿和实验验证，得到满足测量要求所需的液体；通过测出每次溢出液体的重量，再根据溢出液体的体积v等于质量m除以密度ρ以精确求解每层的体积，每层的体积又等于本层所有微小网格正方体的单元体积之和；通过不同方向分层多次测量来构建数学模型，应用遗传算法智能运算求解出网格体的上每一位置单元体是否为空，以得到该微小网格正方单元体的三维坐标尺寸，从而得到被测物体所有构成点的三维空间坐标；（3）精密测量控制机构所测得的重力信号通过数据采集接口与图形重构系统连接，并形成数据文件，进行求解运算、误差数据处理和重构计算，采用基于二进制像素的三维重构方法在图形处理系统中对物体的小网格体进行精确重构三维图形。