面向農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)化的三維檢測(cè)系統(tǒng)研究

孫思文，高鳳嬌

面向農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)化的三維檢測(cè)系統(tǒng)研究

孫思文1，2，高鳳嬌2，3

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

農(nóng)機(jī)的三維檢測(cè)是三維物體表面形狀測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用分支，三維物體表面形狀的測(cè)量，在機(jī)械制造領(lǐng)域又稱(chēng)作為逆向工程，在現(xiàn)代工業(yè)及實(shí)際生產(chǎn)中起著越來(lái)越重要的作用。本文給出面向農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)化的三維檢測(cè)系統(tǒng)，包括硬件測(cè)量系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng)，創(chuàng)新提出將三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)和3D打印系統(tǒng)應(yīng)用于面向農(nóng)機(jī)具產(chǎn)品的測(cè)量系統(tǒng)，為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)提供產(chǎn)業(yè)化三維技術(shù)服務(wù)。

農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)化；三維測(cè)量；3D打印

農(nóng)機(jī)的三維檢測(cè)是三維物體表面形狀測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用分支，三維物體表面形狀的測(cè)量，在機(jī)械制造領(lǐng)域又稱(chēng)作為逆向工程，在現(xiàn)代工業(yè)及實(shí)際生產(chǎn)中起著越來(lái)越重要的作用，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大［1-2］。本文創(chuàng)新提出將三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)和3D打印系統(tǒng)應(yīng)用于面向農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)化的三維檢測(cè)系統(tǒng)中，為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)提供產(chǎn)業(yè)化三維技術(shù)服務(wù)。

1　面向農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)化的三維檢測(cè)系統(tǒng)

本文給出的面向農(nóng)具產(chǎn)品的三維檢測(cè)系統(tǒng)，包括硬件測(cè)量系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng)，引入面向農(nóng)機(jī)具產(chǎn)品的三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)和3D打印系統(tǒng)，為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)提供產(chǎn)業(yè)化三維技術(shù)服務(wù)。圖1所示，為本文提出的面向農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)化的三維測(cè)量系統(tǒng)框圖。

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

2　測(cè)量系統(tǒng)

本文給出的測(cè)量系統(tǒng)包括硬件測(cè)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(cè)量控制規(guī)劃系統(tǒng)和三維數(shù)據(jù)合成系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)。主要開(kāi)發(fā)三維空間數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)農(nóng)機(jī)三維數(shù)據(jù)的獲取。測(cè)量控制規(guī)劃系統(tǒng)主要完成農(nóng)機(jī)部件三維數(shù)據(jù)的優(yōu)化采集并進(jìn)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(shí)現(xiàn)完整的三維數(shù)據(jù)獲取，無(wú)規(guī)劃的采集方式會(huì)使得農(nóng)機(jī)部件各部分三維數(shù)據(jù)采集密度不均勻，難以實(shí)現(xiàn)合成拼接及應(yīng)用，且效率低下。通過(guò)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(jī)部件三維數(shù)據(jù)的整合，以為后期應(yīng)用提高完整的農(nóng)機(jī)三維數(shù)據(jù)。通過(guò)分析和提取農(nóng)機(jī)部件各部分三維數(shù)據(jù)拓?fù)滏溄犹卣鳎岢鼋雍吓卸?zhǔn)則實(shí)現(xiàn)各部分?jǐn)?shù)據(jù)完整合成。

3　三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)和3D打印系統(tǒng)

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)，軟件系統(tǒng)具有開(kāi)放性、可編輯的特點(diǎn)，零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間相關(guān)［3］，指導(dǎo)農(nóng)機(jī)具產(chǎn)品設(shè)計(jì)及檢測(cè)過(guò)程。

本文系統(tǒng)引入3D打印技術(shù)是借助3D快速成型技術(shù)指導(dǎo)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、檢測(cè)和生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)主要提供農(nóng)機(jī)具產(chǎn)品的工程圖設(shè)計(jì)和3D打印實(shí)體設(shè)計(jì)；產(chǎn)品檢測(cè)環(huán)節(jié)主要根據(jù)檢測(cè)結(jié)果給出農(nóng)機(jī)具產(chǎn)品的定性和定量的評(píng)價(jià)結(jié)果；產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)節(jié)主要是開(kāi)展自主研發(fā)業(yè)務(wù)，領(lǐng)跑?chē)?guó)際農(nóng)機(jī)具生產(chǎn)理念。

4　結(jié)語(yǔ)

本文給出了面向農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)業(yè)化的三維檢測(cè)系統(tǒng)研究的新理念，創(chuàng)新提出將三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)和3D打印系統(tǒng)應(yīng)用于面向農(nóng)機(jī)具產(chǎn)品的測(cè)量系統(tǒng)中，為農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)提供產(chǎn)業(yè)化三維技術(shù)服務(wù)。

［1］王曉玲，李勇峰.機(jī)械設(shè)計(jì)三維建模的教學(xué)方法探索［J］.中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2009，（08）：211.

［2］郭燕，趙海峰.三維建模引入機(jī)械專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程體系的改革與實(shí)踐［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，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(xué)中的應(yīng)用［J］.承德石油高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，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