论文工业测量数据的三维模型显示，该文是关于三维模型论文范文检索与三维模型和工业测量数据和显示类论文范文检索.
摘 要：本文通过对相关参考文献的总结与分析,重点探讨了工业测量数据的三维模拟显示.在对国内外研究现状分析的基础上,重点探讨了工业测量数据三维显示的方法及内在原理；然后剖析了在软件处理过程中的数据分析和数据处理方式,希望本文的研究能够对工业测量数据的三维模型显示具有一定的借鉴意义.
关键词：工业测量数据；三维模型；软件处理
一、国内外关于测量三维处理的研究现状
随着我国计算机计算的网络技术的不断发展,三维虚拟现实技术最近几年成为产业学者的研究热点.在三维测量的可视化领域方面,目前的Leica 公司是行业的翘楚,最早提出了三维可视化测量数据软件Axyz,该软件系统目前是世界上第一套大型工业化的智能测量系统,在软件的View 系统中,就可以对测量数据进行可视化处理.使用View 模块可以很方便的在三维环境中进行工业测量数据的分析.欧洲发过的Mensi 公司研发了激光扫描三维数据处理系统,另外该软件还可以与CAD 软件实现很好的对接,是目前数据处理功能最大强大的软件之一.国内学者对工业测量系统的研究从上个世纪八十年代就开始了,国防科技大学在测量专业方面的研究进展迅速,并在九十年代初成功研制出经纬仪三维测量系统,最近几年随着传感器技术的不断发展,基于传感器的经纬仪三维测量系统的功能更加强大,已经在工业领域获得了较多的实践经验.此外中科院与武汉大学等高校科研机构也对测量数据的三维可视化研究投入了较大的精力.
二、工业测量数据的三维显示原理及方法
2.1 工业测量数据系统数据分析.高精度的工业测量系统主要包括了电子经纬仪、高稳定度脚架、计算机、联机电缆、多通道接口器.高精度电子经纬仪的作用就是为了获得精确的观测数据,通常该系统中需要两台高精度经纬仪来实现多个方位的尺寸测量.为了提高测量精度,现在比较成熟的测量系统经常为空间前方交汇的方式进行.如果出现比较大的垂直角度的测量,还需要配备转折目镜.对于测量的计算机系统而言,主要用于对测量过程的控制,并实现测量数据的存储,一半采用台式计算机,如果要进行野外测量则需要携带PC 机.
联机电缆的作用是连接计算机和高精度电子经纬仪,实现数据的通信.目前计算机都配备有两个标准的通信串行端口,如果是便携PC 机则需要配备双串口的卡槽.而高精度脚架是为了保证仪器的稳定,从而使得整个测量过程中的参考系并不发生变化,对于提高测量数据的计算精度具有重要的意义.目前国内的很多工业测量系统中,都配备了激光测量目镜和隐藏杆等设备.如果被测量物体缺少比较精确的特征点,在测量之前应该对其进行标志,然后贴在被测物体上然后进行瞄准.
2.2 测量数据的误差分析.对于高精度经纬仪测量而言,测量数据的实验误差控制是必须要考虑的因素.影响测量精度的因素有很多,比如测量原理误差、系统性误差以及测量过程中产生的随机因素.目前经过时间测量,产生误差的因素主要体现在以下几个方面：1）测量物体本身的因素,比如测量物体的颜色、反光程度、对光线的折射率、表面的光洁度和粗糙度,这些被测量物体的因素会对测量精度产生很大的影响.2）测量数据标定的因素,由于很多光学设备在制造和装配的过程中存在很多误差,所以物点到相点的非线性关系标定更是三维坐标技术的关键,此时会带来很多非线性技术,从而对数据的精度产生较大的影响.3）目镜的照准误差,本系统中含有两个高精度经纬仪,需要两台设备同时测量一个点,才可以顺利的求出三维坐标,由于设备的差异和观察者的目视误差都会对仪器的测量数据的精度产生影响.4）坐标系统的转换误差,如果测量的工件比较大,对不同位置的测量数据所对应的坐标系统,应该进行转换,在转换的过程中必然存在着各种误差.
2.3 测量数据的处理过程.在利用测量数据进行三维可视化处理以前,首先应该进行测量数据坐标系的统一.在实际测量的过程中,很难对工件测量的外部轮廓数据进行处理,不论产生何种数据测量方法,所有的数据都不可能只通过一次测量就可以完成.通常在测量的过程中,会对工作站的位置进行移动,此时坐标系统也会发生改变.笔者认为测量坐标系统的统一有两种方法,一种是布设控制网,另外一种是公共坐标点的转换设置.后者的坐标系统转换虽然比较方便,但是存在的误差较大.对于不同坐标系的转换,通常采用公共点转换的方法.其次在数据的存储方面,由于很多大工件是由很多不同种类和形状的小工件构成,在系统的数据存储方面可以采用模块化的数据存储模式进行,把所获得的测量数据存储到不同的数据表格中.最后就是测量数据背景噪声的去除.测量的过程中并不是所有的数据都是有效数据,不良数据的存在会导致三维可视化处理过程中的曲面偏离,所以应该对原始的测量数据进行处理,将不良数据进行去除.同时还可以使用肉眼观察的方法进行不良数据的去除,在数值分析方法中可以采用最小二乘法进行线性拟合,去除无效的测量数据点.
三、测量数据的分析与三维可视化研究
3.1 测量数据的分析.在实际工业化测绘过程中,由于工件形状的复杂性,就会出现采用不同测量方法的离散数据点,需要采用人工的方法进行数据点的空间定位和空间拓扑关系的分层处理,除了颜色等性质意外,还需要理清楚内部的复杂结构以及拓扑内层关系.本文主要是从点线面三个角度来进行测量数据点的分析及可视化处理过程.1）对于点的测量而言,通常可以分为实点和虚点,对于实点而言就是指物体上可以测量的点,是真实存在的,同时所测量点的实体特征非常的明显；其次还存在着不可以测的虚点,这些点的坐标数据需要通过数学计算获得,这些虚点并不存在任何实际的意义,但是能够与周围的点形成一种很好的空间拓扑关系；2）虚点坐标的获取方法可以通过空间几何的形式解析出来,有一些虚点实在实际测量过程中隐含存在的,比如抛物面的交点选择.3）在线的测量方面,其主要特征表现为空间的形状、位置以及长度,比如直线、曲线和圆等.对于线的测量需要首先建立一个坐标系,然后建立合适的空间坐标方程,使得曲线方程能够很好的对应起来.所测的线的特征可以分为可测试线和不可测实线,所测实线就是可以看得到的线,人工进行曲线形状的判断,给定曲线的参数方程,然后把点带入参数方程,然后进行回归方程的求解.4）工业测量系统中对于面的测量主要集在比如抛物面、平面以及贝塞尔曲面等特征形式.对于曲面的表现形式,首先就是建立一个空间坐标系,然后对曲线的方程进行求解,获得曲面的全部特征.
3.2 三维可视化技术的研究.本文主要采用OpenGL 软件进行三维可视化技术研究,该软件是处理数据的一个很重要的三维软件.该软件的特点主要包括了,其是工业标准、可靠性较高、扩展性与伸缩性较强、方便用户使用等.三维的空间左边转化为二维屏幕,通常需要以下几个过程进行,首先进行测量数据的数学建模,三维转换,对存在的隐藏线和面进行去除,包括工件颜色和纹理的生成,这些过程都是在OpenGL 软件上完成的.另外OPEN GL 中的坐标系统主要分为两个类别,一种是场景坐标系统,另外一种是视点坐标系统.对于场景坐标系统而言,我们再场景中进行工件造型所选取的坐标系为场景坐标系统.在视点坐标系中,是在完成场景坐标系转换所需要建立的第一个坐标系.
为了获得OPEN GL 处理图形的三维信息,该软件能够提供数据点和面的选择以及拾取功能,可以实现数据的动态实时查询.在这种反馈数据机制下,可以很好的实现绘图信息的反馈.但是在实际工业测量的过程中,会对一些很复杂和不规则的曲面进行测量,这些曲面并不能够通过方程很好的表达出来,具体的参考模型也是没有的,所以OPENGL 软件带有函数绘制软件NURBS 的接口,这样就可以在软件中实现函数软件的调用.在总体系统的设计方面,数据库采用ACESS 数据库,主要功能是完成数据的存储与要求,然后在三维可视化软件中进行数据的读入和处理,最后完成可视化数据的对比和视图绘制等功能.系统的界面比较简洁,功能模块方面主要包含了测量数据管理、坐标的测量以及坐标系的转换和分析等过程.另外在数据库的建设过程中,还要考虑到函数图形的绘制以及解析方程等数据库,从而便于研究人员很好的了解曲线和曲面的多元特性.但是对于复杂曲面的重构来看,各种形状的工件以及圆形和曲面形状,可以采用NURBS 软件来进行,该软件具有较强的曲线和曲面方程的塑造.由于本身自身能力的限制,本研究还存在一些不足,比如软件中的可视化模块相对比较简单等.
四、总结
随着我国工业化设备水平不断提高,在其安装与调试的过程中,经常需要高精度的测量.工业测量系统的研究经过最近三十的年的研究,已经取得了长足的进步.本文通过对国内外研究现状的分析,结合笔者多年的工作经验,重点对工业测量数据的三维模型显示进行了分析.在介绍工业测量数据的三维显示原理及方法的基础上,阐述了如何进行测量数据的分析与三维可视化技术的实现.
总而言之：该文是一篇关于三维模型和工业测量数据和显示方面的三维模型论文题目、论文提纲、三维模型论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文.
参考文献：
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