基于网格片层体积测量的机械零件无损测量与重构方法研究

The project combines the problems of the digitizing measurement and copy for the machine parts. It is put forward about a new method of 3D digitizing measurement and Reconstruction for the machine part by measuring the gridding slice layer`s volume. The research contents include: A new principle and methods on reconstructing the machine part based on the layered orderly point clouds; The mathematics models of the three dimensional coordinates solved and their computing methods through measuring the object`s every layered volumes of its different directions; The precise measurement methods of the volume and the experimental prototype in the measuring system; The figure processing methods of the object Reconstruction. The project aims to research systematically a variety of problems produced by the new method, Analyzes and masters a new method which can measure any complex form of the 3D object. The new method does not damage the object, all the water insoluble materials can be measured, the measurement is convenient and Low cost. The 3D coordinate point-cloud data measured are layered and orderly and their reconstruction is easy. The measurement precision is expected to reach the international advanced level of the same kind. The project research contents have the characteristics of the original innovation. It will have positive effects on the technology progress of the research field. The research results of the project will establish the foundation of the theory and technology for the design and implementation of the new method. The research results into further have wide application prospects. It has the vital significance to promote the technology product development of Guangxi independent intellectual property rights.

本项目结合机械零件数字化测量及仿制等难题，提出了一种基于网格片层体积测量的机械零件三维数字化测量与重构的新方法。研究内容包括：一种新的由网格片层有序点云重构机械零件的原理和方法；通过测量不同方向上各片层体积求解机械零件三维尺寸的数学模型及其计算方法；测量系统中体积的精确测量方法和实验原型；基于分层特征的重构物体图形处理方法。本项目旨在系统地研究新方法所产生的各种问题，分析并掌握一种可测量任意复杂形体的三维物体的新方法，新方法不破坏被测实体，可测所有不溶于水的材料，测量方便，成本低，所得点云三维坐标数据分层有序，重构简单，测量精度有望达到国际同类先进水平。本项目研究具有源头创新的特色，将对本研究领域的技术进步产生积极的影响。项目的研究成果将为新方法的设计和实现奠定理论和技术基础，研究成果进一步转化具有广阔的应用前景，对促进广西自主知识产权科技产品开发，具有重要意义。

项目结合机械零件数字化测量及仿制等难题，研究了一种基于网格片层体积测量的机械零件三维数字化测量与重构的方法。该方法通过在空间坐标系中对被测零件网格细分分层，在多个方向上测量网格片层溢出液体的重量来实现网格片层体积的求解方式。提出了通过网格细分分层体积测量获得空间有序点云数据的方法，简化了物体的三维重构，并为物体的快速原型制造提供了良好的数字化模型。设计了虚拟网格分层方案，建立了基于网格分层片层体积测量求解微小网格体三维坐标的数学模型，研究了数学模型的求解方法及求解精度。设计制作了无损测量装置控制系统、数据采集及交换系统，精密运动控制系统及数据自动采集系统，制造了测量实验装置，研究分析了系统中的位移误差、位置误差、制造误差等因素影响及其误差数学模型，并研究了补偿措施，进行了相应的实验分析、优化及验证。设计了点云导入、点云分组、点云拟合等开发系统，实现了基于分层特征有序点云的模型重构。完成了系统的集成研究和系统综合误差分析，研究了减少误差的措施。项目系统地研究了新方法所产生的各种问题，分析并掌握了一种可测量任意复杂形体的三维物体的新方法，新方法不破坏被测实体，测量方便，所得点云三维坐标数据分层有序，重构简单。项目的研究成果将为新方法的设计和实现奠定理论和技术基础，如测量精度进一步提高，将对本研究领域的技术进步产生积极的影响，研究成果在机械零件的无损检测方面也具有较好的应用前景，对促进广西自主知识产权科技产品开发，具有重要意义。