面向農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)業(yè)化的三維檢測系統(tǒng)研究

孫思文，高鳳嬌

面向農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)業(yè)化的三維檢測系統(tǒng)研究

孫思文1，2，高鳳嬌2，3

（1.黑龍江省自動化系統(tǒng)工程公司，哈爾濱150090；2.黑龍江省科學院自動化研究所，哈爾濱150090；3.黑龍江省科學院高技術研究院，哈爾濱150000；）

農(nóng)機的三維檢測是三維物體表面形狀測量技術的應用分支，三維物體表面形狀的測量，在機械制造領域又稱作為逆向工程，在現(xiàn)代工業(yè)及實際生產(chǎn)中起著越來越重要的作用。本文給出面向農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)業(yè)化的三維檢測系統(tǒng)，包括硬件測量系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng)，創(chuàng)新提出將三維機械設計軟件系統(tǒng)和3D打印系統(tǒng)應用于面向農(nóng)機具產(chǎn)品的測量系統(tǒng)，為農(nóng)業(yè)機械設計提供產(chǎn)業(yè)化三維技術服務。

農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)業(yè)化；三維測量；3D打印

農(nóng)機的三維檢測是三維物體表面形狀測量技術的應用分支，三維物體表面形狀的測量，在機械制造領域又稱作為逆向工程，在現(xiàn)代工業(yè)及實際生產(chǎn)中起著越來越重要的作用，其應用領域也在不斷擴大［1-2］。本文創(chuàng)新提出將三維機械設計軟件系統(tǒng)和3D打印系統(tǒng)應用于面向農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)業(yè)化的三維檢測系統(tǒng)中，為農(nóng)業(yè)機械設計提供產(chǎn)業(yè)化三維技術服務。

1　面向農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)業(yè)化的三維檢測系統(tǒng)

本文給出的面向農(nóng)具產(chǎn)品的三維檢測系統(tǒng)，包括硬件測量系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng)，引入面向農(nóng)機具產(chǎn)品的三維機械設計軟件系統(tǒng)和3D打印系統(tǒng)，為農(nóng)業(yè)機械設計提供產(chǎn)業(yè)化三維技術服務。圖1所示，為本文提出的面向農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)業(yè)化的三維測量系統(tǒng)框圖。

圖1　面向農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)業(yè)化的三維測量系統(tǒng)框圖Fig.1 3D measurement system for agricultural machinery industry

2　測量系統(tǒng)

本文給出的測量系統(tǒng)包括硬件測量系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng)兩大部分，其中軟件控制系統(tǒng)又分為測量控制規(guī)劃系統(tǒng)和三維數(shù)據(jù)合成系統(tǒng)兩個子系統(tǒng)。主要開發(fā)三維空間數(shù)據(jù)采集硬件設備，以實現(xiàn)農(nóng)機三維數(shù)據(jù)的獲取。測量控制規(guī)劃系統(tǒng)主要完成農(nóng)機部件三維數(shù)據(jù)的優(yōu)化采集并進行規(guī)劃，以提高三維數(shù)據(jù)采集的精度和采集效率。由于單一角度的掃描難以實現(xiàn)完整的三維數(shù)據(jù)獲取，無規(guī)劃的采集方式會使得農(nóng)機部件各部分三維數(shù)據(jù)采集密度不均勻，難以實現(xiàn)合成拼接及應用，且效率低下。通過建立掃描方式優(yōu)化模型，利用優(yōu)化方法，選取最優(yōu)的掃描方式。

三維數(shù)據(jù)合成系統(tǒng)主要完成農(nóng)機部件三維數(shù)據(jù)的整合，以為后期應用提高完整的農(nóng)機三維數(shù)據(jù)。通過分析和提取農(nóng)機部件各部分三維數(shù)據(jù)拓撲鏈接特征，提出接合判定準則實現(xiàn)各部分數(shù)據(jù)完整合成。

3　三維機械設計軟件系統(tǒng)和3D打印系統(tǒng)

該系統(tǒng)實現(xiàn)三維機械設計軟件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)具有開放性、可編輯的特點，零件設計、裝配設計和工程圖之間相關［3］，指導農(nóng)機具產(chǎn)品設計及檢測過程。

本文系統(tǒng)引入3D打印技術是借助3D快速成型技術指導產(chǎn)品的設計、檢測和生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。產(chǎn)品設計環(huán)節(jié)主要提供農(nóng)機具產(chǎn)品的工程圖設計和3D打印實體設計；產(chǎn)品檢測環(huán)節(jié)主要根據(jù)檢測結果給出農(nóng)機具產(chǎn)品的定性和定量的評價結果；產(chǎn)品開發(fā)環(huán)節(jié)主要是開展自主研發(fā)業(yè)務，領跑國際農(nóng)機具生產(chǎn)理念。

4　結語

本文給出了面向農(nóng)業(yè)機械產(chǎn)業(yè)化的三維檢測系統(tǒng)研究的新理念，創(chuàng)新提出將三維機械設計軟件系統(tǒng)和3D打印系統(tǒng)應用于面向農(nóng)機具產(chǎn)品的測量系統(tǒng)中，為農(nóng)業(yè)機械設計提供產(chǎn)業(yè)化三維技術服務。

［1］王曉玲，李勇峰.機械設計三維建模的教學方法探索［J］.中國新技術新產(chǎn)品，2009，（08）：211.

［2］郭燕，趙海峰.三維建模引入機械專業(yè)基礎課程體系的改革與實踐［J］.科技創(chuàng)新導報，2009，（06）：174-175.

［3］崔盟軍，宋英杰，李巍杭.三維建模軟件在工程制圖教學中的應用［J］.承德石油高等專科學校學報，2010，（01）：68-71.

Threedimensionaldetectionsystemresearchforagriculturalmachinery industrialization

SUNSi-wen1，2，GAOFeng-jiao2，3
（1.HeilongjiangAutomation Systems EngineeringCompany，Harbin 150090，China；2.Institute ofAutomation，HeilongjiangAcademyofSciences，Harbin 150090，China；3.High TechnologyResearch Institute ofHeilongjiangAcademyofSciences，Harbin 150090，China）

Threedimensional detection system was proposed in this paper for agricultural machinery industrialization，includingthe hardware ofmeasurement systemand software control system，innovation.This paper put forward measurement system of 3D mechanical design software system and 3D printing system applied in agricultural product oriented，providing technical services for the agricultural industrialization of 3D mechanical design.

agricultural machineryindustry；3Dmeasurement；3Dprint

TP272

A

1674-8646（2015）04-0033-02