曲面结构测量工作的定位与分析

陈立龙，汪勇，吴庆坤

中国建筑第二工程局有限公司

曲面结构测量工作的定位与分析

陈立龙，汪勇，吴庆坤

中国建筑第二工程局有限公司

曲面结构的测量工作是测量工程中的难点部分，其在曲面结构设计过程中表现的尤为突出。在曲面结构测量过程中除了要借助一些相关软件以外，还要掌握精准的定位方法和技巧，从而保证测量的准确性。鉴于此，本文探讨的核心内容是曲面结构测量工作的定位及其相关问题。

曲面结构；测量工作；定位；分析

引言

曲面结构实体的测量工作一般会借助曲面测量仪完成，其主要测量的点包括一些转角处、拔模程度和旋转坡度等。曲面结构模型的测量工作则是在一些三维软件和平面绘图软件中完成，在测量过程中还会引入一些数学模型，从而提高其测量的准确性。从目前的研究现状来看，几乎没有针对曲面结构测量工作的定位和分析的相关研究文献。因此，本文对其的研究是弥补了行业空白，具有重要的指导意义。

1 曲面结构测量的方法探讨

鉴于曲面结构的多样性，本文主要以自由曲面为例说明曲面结构测量工作的一般方法。在测量过程中涉及到的关键步骤包括以下几个方面的内容：1.建立自由曲面的定位与安装基准；2.对自由曲面的关键点进行测量；3.建立自由曲面的点云数据文件；4.修改点云数据结构；5.启动UG系统，进入插入菜单中的曲线选项[1]。

在测量过程中需要借助测量仪对自由曲面的关键点进行测量，在测量过程中要保证一定的测量次数和关键点选择的代表性，从而保证测量的准确性。鉴于其要与UG系统建立链接，因此在建立UG点云数据结构时要遵循以下基本原则：1.点的数据结构是每行一个点，每行数据包含点的三维坐标值；2.输入的数据文件为简单的文本文件；3.数据文件的空行被忽略；4.#号用于标记注释行的开始，#号后所有行被忽略；5.行的最大长度是132个字符，超过的部分数据被截断。

在进入UG系统以后，首先进入插入菜单中的曲面选项，通过点击样条，进入到曲面结构的对话框，通过选择“通过点”的选项，进入到构造拟合曲面对话框。在其基础上通过点生成样条对话框，点击文件中的点，进入到文件选取对话中选择所需要的点云数据文件，构建出与点云数据相配的拟合曲线。在获取到构造曲线相关信息以后，对这些信息进行理论分析，随后进入到编辑菜单中的曲面选项，通过各种曲线的编辑方法，对拟合曲线进行适当的修改。通过上述相同的流程绘制出第二条或多条曲线，曲线绘制完成以后点击插入菜单中的扫掠选项形成所需测量的曲面[2]。

通过页面可以得到较为详细的曲面信息，从而便于对其进行分析和测量，对曲面进行再设计时需要获取新的点数据，修正已建造曲面结构。在曲面信息基础上，对其进行增厚处理，形成实体的曲面。形成实体曲面以后，通过软件内的测量工具，对其相关部位进行测量，从而保证测量值在误差允许的范围内。

上述曲面结构的测量方法是通过建模完成的，在测量过程中值得注意和关注的步骤在于对关键点的测量和点云数据结构的形成，这些环节直接关系到测量工作的信度和效度。

2 曲面结构测量工作的定位

曲面结构测量工作的定位是保证精准测量曲面结构的重要依据，由于自由曲面是一种极难定义和加工的几何元素，其无法像一般规则的几何元素一样，通过有限参数给出精确的定义，而是需要借助一些现代软件技术和精准的定位技术保证其测量结果的准确性。传统的定位技术主要是通过一些夹具，但是其难以保证定位的准确性，同时还耗费了大量的人力和物力。传统定位技术的实施下，在人为和环境因素等的影响下会形成一定的定位误差，正是这种误差的存在使得曲面结构的测量坐标与设计坐标之间存在一定的偏差。因此，曲面结构测量工作的定位技术急需改善[3]。

随着信息时代的发展，各种软件的出现为曲面结构测量工作的定位提供了更多可能性。为了使曲面结构与检测平台形成较为科学的针对性和合理性，需要在曲面结构上确定一个唯一点，这个点可以代替整个曲面构件，一般会选择在曲面结构的质心处。在定位过程中，主要以执行作为测量坐标系的源点，以曲面结构的最小惯性轴所在直线的方向对曲面结构方向进行标识，从而形成较为精准的测量定位技术[4]。

这种定位技术的难点在于准确测量到曲面结构的执行，并形成执行的数学模型。在其基础上结合CAD或CIM软件对其进行建模，既可以通过CAD投影图实现对曲面结构的准确定位。在定位技术作用的过程中要保证初定为和精准定位的密切配合，即在初定位的过程中首先要通过传统的定位销或者一些定位卡具对曲面结构的空间位置进行限定，然后在通过测量系统对曲面结构上的自由度进行有效检测，将其与CAD模型之间存在的偏差测量出来。在精定位和初定位结合的过程中可以有效的保证测量的准确性。

结论

综上所述，本文主要分析了曲面结构的测量方法和自由曲面在测量过程中如何保证准确的定位，从而实现测量的信度和效度。曲面结构与一般线性结构之间存在着本质的区别，其测量过程与结构复杂性相当，因此在测量过程中首先要通过初定为和精定位的结合，保证定位的准确性，再通过关键点的测量结合适用软件完成对其的测量。

[1]刘桂华.基于计算机视觉的大型复杂曲面三维光学测量关键技术研究[D].西南交通大学,2012.

[2]沈华.基于多重倾斜波面的光学自由曲面非零位干涉测量关键技术研究[D].南京理工大学,2014.

[3]张维忠.基于多幅图像的空间点定位与曲线结构三维重建[D].南京航空航天大学,2007.

[4]彭悦.扭曲自由曲面的测量数据处理与误差评定方法研究[D].天津大学,2013.