專利名稱：一種罐體容積測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及容積測量方法技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種罐體容積測量方法。
背景技術(shù)：
目前在運輸各種液體、液化氣體和粉末狀貨物時，都是采用罐車進行運輸。在設(shè)計罐車罐體時，準確獲得罐體容積非常重要，容積測量的偏差會給運輸鏈條的上游企業(yè)或者下游企業(yè)帶來經(jīng)濟損失，因此一定要保證罐體容積測量的準確性。由于罐車罐體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，存在多種截面形狀、封頭、隔艙板、阻浪板、支撐結(jié)構(gòu)等，罐體內(nèi)空間具有很大的不規(guī)則性，因此很難精確測量罐體容積。而且目前大部分企業(yè)都是采用二維CAD軟件來設(shè)計罐體，其容積只能通過數(shù)學計算得到，誤差較大，很難滿足客戶要求。目前已有的一種計算圓形截面罐體容積的方法是利用微積分計算方法，將罐體劃分為罐身段和封頭段，其中罐身段認為是一個圓柱體，容易的得到其容積，而對于封頭段， 根據(jù)封頭形狀的函數(shù)表達式，利用微積分計算得到其容積，然后將計算得到的罐身段和封頭段的容積相加，即得到罐體的容積。這種方法的局限性是計算復(fù)雜，只能針對圓形截面的罐體，而且是沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)、沒有罐體變截面的情況，對于非圓形截面罐體、以及具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的罐體則難以計算。此外，現(xiàn)在也有采用三維CAD軟件設(shè)計罐體模型，例如UG NX軟件，在UG NX軟件中具有Space Finder (內(nèi)空間分析器)功能，可以測量零件或者裝配模型中任意封閉內(nèi)空間的容積，而且對于具有一定裝配間隙的情況也可以直接測量。其基本思想是利用小立方體填充滿整個封閉內(nèi)空間，然后計算所有小立方體的體積和，即可得到封閉內(nèi)空間的容積。 這種方法的局限性是只能在UG NX軟件的環(huán)境下使用，對于使用非UG NX的企業(yè)在軟件投入方面的成本高；而且計算結(jié)果不精確，雖然計算精度可以通過設(shè)置立方體的尺寸來調(diào)整， 但是當減小立方體尺寸時，不僅計算時間增加，而且經(jīng)常由于內(nèi)存不足而終止計算，得不到容積的計算結(jié)果。另外，對于內(nèi)空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有溝槽、曲面等的情況，難以得到準確性更高的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題針對現(xiàn)有技術(shù)中測量罐體容積方法的誤差較大，使用不便等不足，本發(fā)明提出一種罐體容積測量方法。技術(shù)方案本發(fā)明的技術(shù)方案為所述一種罐體容積測量方法，其特征在于包括以下步驟步驟1 采用三維CAD軟件構(gòu)造罐體的三維模型，其中罐體三維模型是由零部件組成的裝配體，零部件包括罐殼、封頭、隔艙板、阻浪板和支撐結(jié)構(gòu)；將零部件從三維CAD軟件的裝配環(huán)境轉(zhuǎn)換到零件環(huán)境中，且保持零部件之間的裝配位置關(guān)系不變，得到零部件在零件環(huán)境中的零件模型；步驟2 在零件環(huán)境中，將罐殼上存在的孔洞填充為實體；將隔艙板，阻浪板和封頭分別沿罐體橫截面方向放大1. 001 1. 005倍，使隔艙板，阻浪板和封頭分別與罐殼產(chǎn)生體相交；將支撐結(jié)構(gòu)中與封頭接觸且法矢方向指向封頭的端面，向封頭方向移動0. 03mm 0. 07mm，使支撐結(jié)構(gòu)與封頭產(chǎn)生體相交；將支撐結(jié)構(gòu)中與隔艙板接觸且法矢方向指向隔艙板的端面，向隔艙板方向移動0. 03mm 0. 07mm,使支撐結(jié)構(gòu)與隔艙板產(chǎn)生體相交；將支撐結(jié)構(gòu)中與阻浪板接觸且法矢方向指向阻浪板的端面，向阻浪板方向移動0. 03mm 0. 07mm, 使支撐結(jié)構(gòu)與阻浪板產(chǎn)生體相交；步驟3 對罐殼、封頭、隔艙板、阻浪板和支撐結(jié)構(gòu)進行布爾求和，得到罐體實體； 抽取罐體實體的封閉內(nèi)空間表面，得到表示罐體實體內(nèi)空間的封閉曲面；步驟4:將步驟3得到的封閉曲面內(nèi)部轉(zhuǎn)換為實體，并測量實體體積，得到罐體容積。有益效果本發(fā)明采用將罐體封閉內(nèi)空間轉(zhuǎn)換成實體再測量體積的思想，通過前處理得到罐體復(fù)雜內(nèi)空間的實體表示，然后對實體進行體積測量得到封閉內(nèi)空間的精確容積。通過使用此方法，可以在較低的計算機硬件條件下，得到罐體復(fù)雜內(nèi)空間的精確容積。測量誤差提高到0. 5%以內(nèi)，而且本方法對三維軟件的平臺沒有限制，可以運用此方法在多種軟件平臺上進行容積的精確測量。


圖1 罐車罐體中的一個分倉的結(jié)構(gòu)透視圖；圖2 罐體的C-C剖面圖；圖3:圖2中的A放大圖；圖4:圖2中的B放大圖；其中1、罐殼；2、隔艙板；3、阻浪板；4、封頭；5、支撐結(jié)構(gòu)；6、人孔；7、卸料孔；8、
支撐結(jié)構(gòu)與封頭的接觸邊；21、隔艙板放大后得到的體；51、支撐結(jié)構(gòu)與封頭接觸，法矢方向指向封頭的端面；52、端面51向封頭方向移動后得到的端面。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例描述本發(fā)明。本實施例中對某型號液罐車的罐體容積進行測量，其中罐體為方橢型截面，罐體中包括有罐殼1、碟型封頭4、封頭型隔艙板2、封頭型阻浪板3和支撐結(jié)構(gòu)5，在罐殼1上開有大小不同的人孔6、卸料孔7以及其他用途的孔洞。采用UG NX三維軟件構(gòu)造罐體的三維模型，其中罐體三維模型是由零部件組成的裝配體，零部件包括罐殼1、碟型封頭4、封頭型隔艙板2、封頭型阻浪板3和支撐結(jié)構(gòu)5，如圖1所示，圖1為罐體中一個分倉的結(jié)構(gòu)透視圖。將處于裝配環(huán)境中的罐殼1、碟型封頭4、封頭型隔艙板2、封頭型阻浪板3和支撐結(jié)構(gòu)5整體轉(zhuǎn)換到零件環(huán)境中，并且保持零部件裝配位置關(guān)系不變，得到與裝配環(huán)境中的裝配體模型對應(yīng)的零件環(huán)境中的零件模型。
在零件環(huán)境中，需要對零部件的零件模型進行前處理首先是要將罐殼1上存在的人孔6、卸料孔7以及其他用途的孔洞填充為實體。其次，如圖3，封頭型隔艙板2與罐殼 1之間由于建模公差或者裝配縫隙的影響，會出現(xiàn)無法布爾求和的情況，所以將封頭型隔艙板2，封頭型阻浪板3和碟型封頭4分別沿罐體1橫截面方向放大1. 003倍，使封頭型隔艙板2，封頭型阻浪板3和碟型封頭4分別與罐殼1產(chǎn)生體相交。再次，如圖4，碟型封頭與支撐結(jié)構(gòu)5之間僅僅為一條棱邊接觸，無法進行布爾求和運算，所以通過移動面，將支撐結(jié)構(gòu)中與封頭接觸且法矢方向指向封頭的端面，向封頭方向移動0. 05mm，使支撐結(jié)構(gòu)與封頭產(chǎn)生體相交；相應(yīng)的，將支撐結(jié)構(gòu)中與隔艙板接觸且法矢方向指向隔艙板的端面，向隔艙板方向移動0. 03mm，使支撐結(jié)構(gòu)與隔艙板產(chǎn)生體相交；將支撐結(jié)構(gòu)中與阻浪板接觸且法矢方向指向阻浪板的端面，向阻浪板方向移動0. 07mm，使支撐結(jié)構(gòu)與阻浪板產(chǎn)生體相交。經(jīng)過上述對零部件的前處理后，對罐殼1、碟型封頭4、封頭型隔艙板2、封頭型阻浪板3和支撐結(jié)構(gòu)5進行布爾求和，得到罐體實體；抽取罐體實體封閉內(nèi)空間的表面，得到表示罐體實體內(nèi)空間的封閉曲面。構(gòu)造一個完全包裹封閉曲面的實體，并以表示罐體實體內(nèi)空間的封閉曲面作為修剪面，修剪完全包裹封閉曲面的實體，保留封閉曲面內(nèi)部的實體即得到表示罐體內(nèi)空間的實體，測量表示罐體內(nèi)空間的實體體積即得到罐體的容積。
權(quán)利要求
1.一種罐體容積測量方法，其特征在于包括以下步驟步驟1 采用三維CAD軟件構(gòu)造罐體的三維模型，其中罐體三維模型是由零部件組成的裝配體，零部件包括罐殼、封頭、隔艙板、阻浪板和支撐結(jié)構(gòu)；將零部件從三維CAD軟件的裝配環(huán)境轉(zhuǎn)換到零件環(huán)境中，且保持零部件之間的裝配位置關(guān)系不變，得到零部件在零件環(huán)境中的零件模型；步驟2 在零件環(huán)境中，將罐殼上存在的孔洞填充為實體；將隔艙板，阻浪板和封頭分別沿罐體橫截面方向放大1. 001 1. 005倍，使隔艙板，阻浪板和封頭分別與罐殼產(chǎn)生體相交；將支撐結(jié)構(gòu)中與封頭接觸且法矢方向指向封頭的端面，向封頭方向移動0. 03mm 0. 07mm，使支撐結(jié)構(gòu)與封頭產(chǎn)生體相交；將支撐結(jié)構(gòu)中與隔艙板接觸且法矢方向指向隔艙板的端面，向隔艙板方向移動0. 03mm 0. 07mm,使支撐結(jié)構(gòu)與隔艙板產(chǎn)生體相交；將支撐結(jié)構(gòu)中與阻浪板接觸且法矢方向指向阻浪板的端面，向阻浪板方向移動0. 03mm 0. 07mm, 使支撐結(jié)構(gòu)與阻浪板產(chǎn)生體相交；步驟3 對罐殼、封頭、隔艙板、阻浪板和支撐結(jié)構(gòu)進行布爾求和，得到罐體實體；抽取罐體實體的封閉內(nèi)空間表面，得到表示罐體實體內(nèi)空間的封閉曲面；步驟4:將步驟3得到的封閉曲面內(nèi)部轉(zhuǎn)換為實體，并測量實體體積，得到罐體容積。
全文摘要
本發(fā)明提出一種罐體容積測量方法，首先采用三維CAD軟件構(gòu)造罐體的三維模型，將零部件從裝配環(huán)境轉(zhuǎn)換到零件環(huán)境中，保持零部件之間的裝配位置關(guān)系不變；在零件環(huán)境中，將罐殼上存在的孔洞填充為實體，放大隔艙板，阻浪板和封頭，使其與罐殼產(chǎn)生體相交，移動面使支撐結(jié)構(gòu)與隔艙板，阻浪板和封頭分別產(chǎn)生體相交；而后將處理后的零部件布爾求和，得到罐體實體，取罐體實體的封閉內(nèi)空間表面，將封閉曲面內(nèi)部轉(zhuǎn)換為實體，并測量實體體積，得到罐體容積。本發(fā)明可以在較低的計算機硬件條件下，得到罐體復(fù)雜內(nèi)空間的精確容積。測量誤差提高到0.5％以內(nèi)，而且本方法對三維軟件的平臺沒有限制，可以運用此方法在多種軟件平臺上進行容積的精確測量。
文檔編號G01F17/00GK102288250SQ20111022314
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月4日
發(fā)明者萬能, 姚都, 孫惠斌, 常智勇, 莫蓉 申請人:西北工業(yè)大學