CN111024309A - 不规则物体质心测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种不规则物体质心测量方法，采用自由悬吊法测量不规则三维物体，面面相交于直线，直线与平面相交于点的原理确定物体的质心，主要是通过手持式三维激光扫描仪扫描出物体的三维数据利用激光水平仪垂直方向上的激光线束照射在不规则物体上，形成连续的折线段的特性进行找点，再利用三维软件对点点连线，线再成面的原理，用软件拟合质心的位置。本发明所述测量方法相比现有测量技术中的测量方法具有简便、快捷和精度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及质心测量领域，尤其涉及一种不规则物体质心测量方法。
背景技术
在工程技术领域经常会遇到寻找不规则物体质心的问题，现有测量技术中不规则物体寻找质心需要繁琐的机械工具，其操作繁琐，寻找质心的精度差。
因此，为了解决这些问题，便亟需提出一种新的技术方案来解决现有测量技术中不规则物体质心测量困难的问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种不规则物体质心测量方法，具体技术方案如下所述：
不规则物体质心测量方法，包括如下步骤：
S1：在不规则物体上选定并记录悬吊点的位置，将所述不规则物体自由悬吊，其悬吊点记为A，所述自由悬吊的悬吊线记为L1；
S2：提供两台分别发出一道线束的激光水平仪，先调整两道线束均与所述悬吊线L1重合，再调整两道线束的角度使其分别照射不规则物体，所述两道线束在所述不规则物体表面形成交点，记为A1；
S3：返回步骤S1，变换悬吊点位置，对不规则物体重新悬吊，悬吊点记为B，悬吊线记为L2，继续进行步骤S2，改变所述两道线束的角度，获得不与交点A1重合的第二交点B1；
S4：返回步骤S1，变换悬吊点位置，对不规则物体重新悬吊，悬吊点记为C，悬吊线记为L3，继续进行步骤S2，改变所述两道线束的角度，获得不与交点A1和第二交点B1重合的第三交点C1；
S5：将所述A、A1、B、B1、C、C1各点在所述不规则物体的三维数据中定点标记，再分别连接A和A1、B和B1以及C和C1，得到三条直线；
S6：用三维软件模拟出分别包含所述三条直线的三个平面，所述三个平面的交点即为质心。
进一步的，对于步骤S1，所述不规则物体自所述悬吊点A自由悬吊并保持静止状态。
进一步的，对于步骤S2，两台激光水平仪均发出一道垂直线束，所述垂直线束为竖直光束。
进一步的，对于步骤S2，所述两道线束分别以不平行的任意角度照射在所述不规则物体上，形成两道相交的折线段。
进一步的，对于步骤S5，利用三维激光扫描仪扫描所述不规则物体，得到所述不规则物体的三维数据。
进一步的，对于步骤S5，由所述三条直线得到三个平面，所述三个平面分别为S1、S2和S3；
进一步的，点A和点A1相连得到直线P1，所述平面S1为包含直线P1的任一平面；
进一步的，点B和点B1相连得到直线P2，所述平面S2为包含直线P2的任一平面；
进一步的，点C和点C1相连得到直线P3，所述平面S3为包含直线P3的任一平面。
进一步的，所述平面S1、S2和S3面面相交，所述平面S1、S2和S3在误差范围内拟合相交于一点，所述点即为所述不规则物体的质心。
进一步的，所述平面S1、S2和S3通过三维软件进行模拟，并在所述误差范围内拟合得到所述质心。
进一步的，影响所述误差范围的因素包括激光水平仪垂直线束的宽窄、垂直线束与悬吊线重合度以及软件拟合偏差。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述不规则物体质心测量方法相比现有测量技术中的测量方法具有简便、快捷和精度高的优点；
2、本发明所述测量方法采用自由悬吊法测量不规则三维物体，应用面面相交于直线，直线与平面相交于点的原理确定物体的质心，然后通过三维激光扫描仪扫描出物体的三维数据；
3、本发明所述测量方法利用激光水平仪垂直方向上的激光线束照射在不规则物体上时会形成连续的折线段的特性进行测量，减少机械化，测量更便捷；
4、本发明所述质心测量方法可以将激光水平仪与三维软件结合，在三维软件上拟合出最终质心的位置，提高了精准度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明所述质心测量方法在一种实施例下的质心拟合示意图。
其中：1-电机与变速箱的组合体(简称组合体)；2-质心。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例
下面结合附图及实施例对本发明所述的质心测量方法进行详细说明。
图1为本发明所述质心测量方法在一种实施例下的质心拟合示意图。
本实施例提供一种不规则物体质心测量方法，包括如下步骤：
S1：定点悬吊：在不规则物体上选定并记录悬吊点的位置，将所述不规则物体自由悬吊，其悬吊点记为A，所述自由悬吊的悬吊线记为L1；
S2：找交点：提供两台分别发出一道线束的激光水平仪，先调整两道垂直线束均与所述悬吊线L1重合，再调整两道线束的角度使其分别照射不规则物体，所述两道线束在所述不规则物体表面形成交点，记为A1；
S3：第二次悬吊：返回步骤S1，变换悬吊点位置，对不规则物体重新悬吊，悬吊点记为B，悬吊线记为L2，继续进行步骤S2，改变所述两道线束的角度，获得不与交点A1重合的第二交点B1；
S4：第三次悬吊：返回步骤S1，变换悬吊点位置，对不规则物体重新悬吊，悬吊点记为C，悬吊线记为L3，继续进行步骤S2，改变所述两道线束的角度，获得不与交点A1和第二交点B1重合的第三交点C1；
S5：三维定位：将所述A、A1、B、B1、C、C1各点在所述不规则物体的三维数据中定点标记，再分别连接A和A1、B和B1以及C和C1，得到三条直线；
S6：拟合找点：用三维软件模拟出分别包含所述三条直线的三个平面，所述三个平面的交点即为质心。
进一步的，对于步骤S1，所述不规则物体自所述悬吊点A自由悬吊并保持静止状态。
进一步的，对于步骤S2，两台激光水平仪均发出一道垂直线束，所述垂直线束为竖直光束。
进一步的，对于步骤S2，所述两道线束分别以不平行的任意角度照射在所述不规则物体上，形成两道相交的折线段。
进一步的，对于步骤S5，利用三维激光扫描仪扫描所述不规则物体，得到所述不规则物体的三维数据。
进一步的，对于步骤S5，由所述三条直线得到三个平面，所述三个平面分别为S1、S2和S3；
进一步的，点A和点A1相连得到直线P1，所述平面S1为包含直线P1的任一平面；
进一步的，点B和点B1相连得到直线P2，所述平面S2为包含直线P2的任一平面；
进一步的，点C和点C1相连得到直线P3，所述平面S3为包含直线P3的任一平面。
进一步的，所述平面S1、S2和S3面面相交，所述平面S1、S2和S3在误差范围内拟合相交于一点，所述点即为所述不规则物体的质心。
进一步的，所述平面S1、S2和S3通过三维软件进行模拟，并在所述误差范围内拟合得到所述质心。
进一步的，影响所述误差范围的因素包括激光水平仪垂直线束的宽窄、垂直线束与悬吊线重合度以及软件拟合偏差。
请参见图1，为电机与变速箱的组合体(以下简称组合体)，要测量此组合体1的质心2的位置，利用本发明所述测量方法进行测量，包括以下步骤：
1、定点悬吊：在组合体1上选定并记录悬吊点A的位置，将所述组合体1自所述悬吊点A自由悬吊，直至其完全静止，所述自由悬吊的悬吊线记为L1；
2、找交点：先将两台激光水平仪的垂直线束均调整至与所述悬吊线L1重合，再用所述两台激光水平仪的垂直线束分别以不同角度照射所述组合体1，在所述组合体1的表面获得两条垂直线束的交点A1，并记录交点A1的位置；
3、第二次悬吊：返回步骤S1，变换悬吊点位置，对组合体1重新悬吊，悬吊点记为B，悬吊线记为L2，继续进行步骤S2，改变所述两道线束的角度，获得不与交点A1重合的第二交点B1；
4、第三次悬吊：返回步骤S1，变换悬吊点位置，对组合体1重新悬吊，悬吊点记为C，悬吊线记为L3，继续进行步骤S2，改变所述两道线束的角度，获得不与交点A1和第二交点B1重合的第三交点C1；
5、三维定位：用三维激光扫描仪扫描所述组合体1，获得其三维数据，再利用其三维数据在三维软件中构造出所述组合体1；
再将所述A、A1、B、B1、C、C1各点在所述组合体1的三维数据中定位，再利用软件分别连接A和A1、B和B1以及C和C1，得到P1、P2和P3三条直线；
6、拟合找点：继续利用三维软件切割出分别包含直线P1、P2和P3的三个面，且此三个面是面面相交的，再利用软件进行拟合，在人为设定的误差范围内，拟合出所述组合体1的质心2的位置。
本发明所述的测量方法采用自由悬吊法测量不规则三维物体，应用面面相交于直线，直线与平面相交于点的原理确定物体的质心，然后通过三维激光扫描仪扫描出物体的三维数据；
本发明所述测量方法利用激光水平仪垂直方向上的激光线束照射在不规则物体上时会形成连续的折线段的特性进行测量，减少机械化，测量更便捷；
本发明所述质心测量方法可以将激光水平仪与三维软件结合，在三维软件上拟合出最终质心的位置，提高了精准度，相比现有测量技术中的测量方法具有简便、快捷和精度高的优点。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改和变型。
Claims (9)
1.不规则物体质心测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在不规则物体上选定并记录悬吊点的位置，将所述不规则物体自由悬吊，其悬吊点记为A，所述自由悬吊的悬吊线记为L1；
S2：提供两台分别发出一道线束的激光水平仪，先调整两道线束均与所述悬吊线L1重合，再调整两道线束的角度使其分别照射不规则物体，所述两道线束在所述不规则物体表面形成交点，记为A1；
S3：返回步骤S1，变换悬吊点位置，对不规则物体重新悬吊，悬吊点记为B，悬吊线记为L2，继续进行步骤S2，改变所述两道线束的角度，获得不与交点A1重合的第二交点B1；
S4：返回步骤S1，变换悬吊点位置，对不规则物体重新悬吊，悬吊点记为C，悬吊线记为L3，继续进行步骤S2，改变所述两道线束的角度，获得不与交点A1和第二交点B1重合的第三交点C1；
S5：将所述A、A1、B、B1、C、C1各点在所述不规则物体的三维数据中定点标记，再分别连接A和A1、B和B1以及C和C1，得到三条直线；
S6：用三维软件模拟出分别包含所述三条直线的三个平面，所述三个平面的交点即为质心。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，对于步骤S1，所述不规则物体自所述悬吊点A自由悬吊并保持静止状态。
3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，对于步骤S2，两台激光水平仪均发出一道垂直线束，所述垂直线束为竖直光束。
4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，对于步骤S2，所述两道线束分别以不平行的任意角度照射在所述不规则物体上，形成两道相交的折线段。
5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，对于步骤S5，利用三维激光扫描仪扫描所述不规则物体，得到所述不规则物体的三维数据。
6.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，对于步骤S5，由所述三条直线得到三个平面，所述三个平面分别为S1、S2和S3；
点A和点A1相连得到直线P1，所述平面S1为包含直线P1的任一平面；
点B和点B1相连得到直线P2，所述平面S2为包含直线P2的任一平面；
点C和点C1相连得到直线P3，所述平面S3为包含直线P3的任一平面。
7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于，所述平面S1、S2和S3面面相交，所述平面S1、S2和S3在误差范围内拟合相交于一点，所述点即为所述不规则物体的质心。
8.根据权利要求7所述的测量方法，其特征在于，所述平面S1、S2和S3通过三维软件进行模拟，并在所述误差范围内拟合得到所述质心。
9.根据权利要求7或8所述的测量方法，其特征在于，影响所述误差范围的因素包括激光水平仪垂直线束的宽窄、垂直线束与悬吊线重合度以及软件拟合偏差。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114001860A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-02-01 | 中信重工机械股份有限公司 | 一种非接触式测量大型板构件质心的方法 |
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2019
- 2019-12-23 CN CN201911339798.1A patent/CN111024309A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN114001860A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-02-01 | 中信重工机械股份有限公司 | 一种非接触式测量大型板构件质心的方法 |
| CN114001860B (zh) * | 2021-10-13 | 2023-09-15 | 中信重工机械股份有限公司 | 一种非接触式测量大型板构件质心的方法 |
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