CN102288250A - 一种罐体容积测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种罐体容积测量方法，首先采用三维CAD软件构造罐体的三维模型，将零部件从装配环境转换到零件环境中，保持零部件之间的装配位置关系不变；在零件环境中，将罐壳上存在的孔洞填充为实体，放大隔舱板，阻浪板和封头，使其与罐壳产生体相交，移动面使支撑结构与隔舱板，阻浪板和封头分别产生体相交；而后将处理后的零部件布尔求和，得到罐体实体，取罐体实体的封闭内空间表面，将封闭曲面内部转换为实体，并测量实体体积，得到罐体容积。本发明可以在较低的计算机硬件条件下，得到罐体复杂内空间的精确容积。测量误差提高到0.5％以内，而且本方法对三维软件的平台没有限制，可以运用此方法在多种软件平台上进行容积的精确测量。

Description

一种罐体容积测量方法

技术领域

本发明涉及容积测量方法技术领域，具体为一种罐体容积测量方法。

背景技术

目前在运输各种液体、液化气体和粉末状货物时，都是采用罐车进行运输。在设计罐车罐体时，准确获得罐体容积非常重要，容积测量的偏差会给运输链条的上游企业或者下游企业带来经济损失，因此一定要保证罐体容积测量的准确性。由于罐车罐体结构较为复杂，存在多种截面形状、封头、隔舱板、阻浪板、支撑结构等，罐体内空间具有很大的不规则性，因此很难精确测量罐体容积。而且目前大部分企业都是采用二维CAD软件来设计罐体，其容积只能通过数学计算得到，误差较大，很难满足客户要求。

目前已有的一种计算圆形截面罐体容积的方法是利用微积分计算方法，将罐体划分为罐身段和封头段，其中罐身段认为是一个圆柱体，容易的得到其容积，而对于封头段，根据封头形状的函数表达式，利用微积分计算得到其容积，然后将计算得到的罐身段和封头段的容积相加，即得到罐体的容积。这种方法的局限性是：计算复杂，只能针对圆形截面的罐体，而且是没有内部结构、没有罐体变截面的情况，对于非圆形截面罐体、以及具有内部结构的罐体则难以计算。

此外，现在也有采用三维CAD软件设计罐体模型，例如UG NX软件，在UG NX软件中具有Space Finder(内空间分析器)功能，可以测量零件或者装配模型中任意封闭内空间的容积，而且对于具有一定装配间隙的情况也可以直接测量。其基本思想是利用小立方体填充满整个封闭内空间，然后计算所有小立方体的体积和，即可得到封闭内空间的容积。这种方法的局限性是：只能在UG NX软件的环境下使用，对于使用非UG NX的企业在软件投入方面的成本高；而且计算结果不精确，虽然计算精度可以通过设置立方体的尺寸来调整，但是当减小立方体尺寸时，不仅计算时间增加，而且经常由于内存不足而终止计算，得不到容积的计算结果。另外，对于内空间结构复杂，具有沟槽、曲面等的情况，难以得到准确性更高的结果。

发明内容

要解决的技术问题

针对现有技术中测量罐体容积方法的误差较大，使用不便等不足，本发明提出一种罐体容积测量方法。

技术方案

本发明的技术方案为：

所述一种罐体容积测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采用三维CAD软件构造罐体的三维模型，其中罐体三维模型是由零部件组成的装配体，零部件包括罐壳、封头、隔舱板、阻浪板和支撑结构；将零部件从三维CAD软件的装配环境转换到零件环境中，且保持零部件之间的装配位置关系不变，得到零部件在零件环境中的零件模型；

步骤2：在零件环境中，将罐壳上存在的孔洞填充为实体；将隔舱板，阻浪板和封头分别沿罐体横截面方向放大1.001～1.005倍，使隔舱板，阻浪板和封头分别与罐壳产生体相交；将支撑结构中与封头接触且法矢方向指向封头的端面，向封头方向移动0.03mm～0.07mm，使支撑结构与封头产生体相交；将支撑结构中与隔舱板接触且法矢方向指向隔舱板的端面，向隔舱板方向移动0.03mm～0.07mm，使支撑结构与隔舱板产生体相交；将支撑结构中与阻浪板接触且法矢方向指向阻浪板的端面，向阻浪板方向移动0.03mm～0.07mm，使支撑结构与阻浪板产生体相交；

步骤3：对罐壳、封头、隔舱板、阻浪板和支撑结构进行布尔求和，得到罐体实体；抽取罐体实体的封闭内空间表面，得到表示罐体实体内空间的封闭曲面；

步骤4：将步骤3得到的封闭曲面内部转换为实体，并测量实体体积，得到罐体容积。

有益效果

本发明采用将罐体封闭内空间转换成实体再测量体积的思想，通过前处理得到罐体复杂内空间的实体表示，然后对实体进行体积测量得到封闭内空间的精确容积。通过使用此方法，可以在较低的计算机硬件条件下，得到罐体复杂内空间的精确容积。测量误差提高到0.5％以内，而且本方法对三维软件的平台没有限制，可以运用此方法在多种软件平台上进行容积的精确测量。

附图说明

图1：罐车罐体中的一个分仓的结构透视图；

图2：罐体的C-C剖面图；

图3：图2中的A放大图；

图4：图2中的B放大图；

其中：1、罐壳；2、隔舱板；3、阻浪板；4、封头；5、支撑结构；6、人孔；7、卸料孔；8、支撑结构与封头的接触边；21、隔舱板放大后得到的体；51、支撑结构与封头接触，法矢方向指向封头的端面；52、端面51向封头方向移动后得到的端面。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明。

本实施例中对某型号液罐车的罐体容积进行测量，其中罐体为方椭型截面，罐体中包括有罐壳1、碟型封头4、封头型隔舱板2、封头型阻浪板3和支撑结构5，在罐壳1上开有大小不同的人孔6、卸料孔7以及其他用途的孔洞。

采用UG NX三维软件构造罐体的三维模型，其中罐体三维模型是由零部件组成的装配体，零部件包括罐壳1、碟型封头4、封头型隔舱板2、封头型阻浪板3和支撑结构5，如图1所示，图1为罐体中一个分仓的结构透视图。

将处于装配环境中的罐壳1、碟型封头4、封头型隔舱板2、封头型阻浪板3和支撑结构5整体转换到零件环境中，并且保持零部件装配位置关系不变，得到与装配环境中的装配体模型对应的零件环境中的零件模型。

在零件环境中，需要对零部件的零件模型进行前处理：首先是要将罐壳1上存在的人孔6、卸料孔7以及其他用途的孔洞填充为实体。其次，如图3，封头型隔舱板2与罐壳1之间由于建模公差或者装配缝隙的影响，会出现无法布尔求和的情况，所以将封头型隔舱板2，封头型阻浪板3和碟型封头4分别沿罐体1横截面方向放大1.003倍，使封头型隔舱板2，封头型阻浪板3和碟型封头4分别与罐壳1产生体相交。再次，如图4，碟型封头与支撑结构5之间仅仅为一条棱边接触，无法进行布尔求和运算，所以通过移动面，将支撑结构中与封头接触且法矢方向指向封头的端面，向封头方向移动0.05mm，使支撑结构与封头产生体相交；相应的，将支撑结构中与隔舱板接触且法矢方向指向隔舱板的端面，向隔舱板方向移动0.03mm，使支撑结构与隔舱板产生体相交；将支撑结构中与阻浪板接触且法矢方向指向阻浪板的端面，向阻浪板方向移动0.07mm，使支撑结构与阻浪板产生体相交。

经过上述对零部件的前处理后，对罐壳1、碟型封头4、封头型隔舱板2、封头型阻浪板3和支撑结构5进行布尔求和，得到罐体实体；抽取罐体实体封闭内空间的表面，得到表示罐体实体内空间的封闭曲面。

构造一个完全包裹封闭曲面的实体，并以表示罐体实体内空间的封闭曲面作为修剪面，修剪完全包裹封闭曲面的实体，保留封闭曲面内部的实体即得到表示罐体内空间的实体，测量表示罐体内空间的实体体积即得到罐体的容积。

Claims (1)

1.一种罐体容积测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采用三维CAD软件构造罐体的三维模型，其中罐体三维模型是由零部件组成的装配体，零部件包括罐壳、封头、隔舱板、阻浪板和支撑结构；将零部件从三维CAD软件的装配环境转换到零件环境中，且保持零部件之间的装配位置关系不变，得到零部件在零件环境中的零件模型；

步骤2：在零件环境中，将罐壳上存在的孔洞填充为实体；将隔舱板，阻浪板和封头分别沿罐体横截面方向放大1.001～1.005倍，使隔舱板，阻浪板和封头分别与罐壳产生体相交；将支撑结构中与封头接触且法矢方向指向封头的端面，向封头方向移动0.03mm～0.07mm，使支撑结构与封头产生体相交；将支撑结构中与隔舱板接触且法矢方向指向隔舱板的端面，向隔舱板方向移动0.03mm～0.07mm，使支撑结构与隔舱板产生体相交；将支撑结构中与阻浪板接触且法矢方向指向阻浪板的端面，向阻浪板方向移动0.03mm～0.07mm，使支撑结构与阻浪板产生体相交；

步骤3：对罐壳、封头、隔舱板、阻浪板和支撑结构进行布尔求和，得到罐体实体；抽取罐体实体的封闭内空间表面，得到表示罐体实体内空间的封闭曲面；

步骤4：将步骤3得到的封闭曲面内部转换为实体，并测量实体体积，得到罐体容积。

Images