CN113983953A - 基于三维建模技术的燃料电池双极板测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于三维建模技术的燃料电池双极板测试方法和系统，该系统包括：三维运动控制模块、激光位移传感器和工业控制计算机；所述三维运动控制模块用于控制燃料电池双极板位置；所述激光位移传感器用于采集燃料电池双极板二维轮廓数据；所述工业控制计算机用于数据处理，利用三维模型生成算法生成燃料电池双极板三维图像。本发明可实现燃料电池双极板的三维测量，从整体形貌上把控燃料电池双极板的加工质量。

Description

基于三维建模技术的燃料电池双极板测试系统及方法

技术领域

本发明涉及一种燃料电池双极板测试的技术领域，尤其是基于三维建模技术的燃料电池双极板测试系统。

背景技术

在燃料电池双极板测试的技术领域中，广泛使用的是人工测量和基于视觉技术的平面测量，然而，这些测试方式只能测量燃料电池双极板部分形状和部分位置的尺寸，无法从整体形貌上对燃料电池双极板的加工质量进行把控。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种燃料电池双极板测试方法和系统，实现燃料电池双极板的三维形貌测量。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于三维建模技术的燃料电池双极板测试系统，包括：三维运动控制模块、激光位移传感器和工业控制计算机；所述三维运动控制模块，接收所述工业计算机发送的坐标数据，控制燃料电池双极板位置；所述激光位移传感器，对燃料电池双极板表面进行二维轮廓进行扫描，并采集燃料电池双极板两个垂直方向上一一对应的二维轮廓数据；所述工业控制计算机，加载激光位移传感器采样参数，利用三维模型生成算法处理燃料电池双极板所述二维轮廓数据生成燃料电池双极板三维图像。

进一步，所述三维运动控制模块包括运动控制器以及三个互相垂直方向的滚珠丝杠，每个所述滚珠丝杠连接具有线性编码器的伺服电机；所述运动控制器用于接收所述工业计算机发送的坐标数据并解码，解码所得的坐标编码信号发送至所述伺服电机，所述伺服电机根据所述坐标编码信号控制所述滚珠丝杠。

进一步，所述三维模型生成算法包括：激光位移传感器单元结构体、双极板XZ平面单元数据结构体以及双极板三维数据结构体。

进一步，所述激光位移传感器单元结构体包括横坐标维度参数和纵坐标轴参数；

所述双极板XZ平面单元数据结构体包含激光位移传感器在双极板横坐标上一次采集的段数和一个二维数组；该数组中暂存算法函数运算后的计算数据，该计算由所述激光位移传感器单元结构体内部的参数作为输入参数计算而得；

所述双极板三维数据结构体包括完整的双极板三维点云数据；通过三维运动控制系统定间隔距离采样燃料电池双极板得到_XZData，而后通过Y方向的插值函数运算而得。

本发明还公开了一种技术方案在于：一种基于三维建模技术的燃料电池双极板测试方法，包括以下步骤：

S1：工业计算机建立三维模型算法，并加载激光位移传感器采样参数；

S2：根据所述采样参数计算激光位移传感器采样坐标数据，将所述坐标数据依次传输至三维运动控制模块；

S3：所述三维运动控制模块根据所述坐标数据依次控制燃料电池双极板在三维坐标系中运动，同时所述激光位移传感器对所述燃料电池双极板进行外形形貌扫描和二维轮廓数据采集；

S4：激光位移传感器采集到的二维轮廓数据，生成燃料电池双极板三维图像。

本发明的技术效果在于：

1、本发明基于三维建模技术的燃料电池双极板测试方法和系统，实现燃料电池双极板三维测量，从整体形貌上对燃料电池双极板的加工质量进行把控。

2、本发明基于三维建模技术的燃料电池双极板测试方法和系统，实现燃料电池双极板自动化测量，燃料电池双极板批量测试效率得到提高。

附图说明

图1是本发明基于三维建模技术的燃料电池双极板测试系统的示意图；

图2为本发明基于三维建模技术的燃料电池双极板测试方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

图1为本发明基于三维建模技术的燃料电池双极板测试系统，包括：三维运动控制模块、激光位移传感器和工业控制计算机；所述三维运动控制模块，接收所述工业计算机发送的坐标数据，控制燃料电池双极板位置；所述激光位移传感器，对燃料电池双极板表面进行二维轮廓进行扫描，并采集燃料电池双极板两个垂直方向上一一对应的二维轮廓数据；所述工业控制计算机，加载激光位移传感器采样参数，利用三维模型生成算法处理燃料电池双极板所述二维轮廓数据生成燃料电池双极板三维图像。

三维运动控制模块包括运动控制器以及三个互相垂直方向的滚珠丝杠，每个所述滚珠丝杠连接具有线性编码器的伺服电机；所述运动控制器用于接收所述工业计算机发送的坐标数据并解码，解码所得的坐标编码信号发送至所述伺服电机，所述伺服电机根据所述坐标编码信号控制所述滚珠丝杠。

三维模型生成算法包括：激光位移传感器单元结构体、双极板XZ平面单元数据结构体以及双极板三维数据结构体。

其中，激光位移传感器单元结构体包含如下数据信息：

1.横坐标维度参数：起点坐标a，间隔距离δx，采样点数Nx；

2.纵坐标轴维度参数：由和采样点对应的Nx个高度值Zi(i=0,...,Nx)的一维数组。

Typedef structure

{

Uint a = 0;

Double δx;

Unit Nx;

}_XZParameter;

所述纵坐标轴维度参数包括和采样点对应的Nx个高度值Zi(i=0,...,Nx) 的一维数组，定义如下：

Typedef structure

{

_XZParameter XYSample;

double Zi[];

}_SensorData;

所述双极板XZ平面单元数据结构体包括激光位移传感器在双极板横坐标轴上一次采集的段数和一个二维数组；所述二维数组由所述激光位移传感器单元结构体的数据计算而得；所述双极板XZ平面单元数据结构体定义如下：

Typedef structure

{

Uint segment;

double XZArray[][];

}_XZData;

所述双极板三维结构体包括完整的双极板三维点云数据，是所述双极板XZ平面单元数据结构体的数据通过纵坐标轴Y方向的插值函数运算而得。其定义如下：

Typedef structure

{

Uint δy;

double XYZArray[][][];

}_XYZData;

工业控制计算机将激光位移传感器采集到的数据进行计算得到双极板XZ平面数据单元结构体数据，而后进行纵坐标轴Y方向插值，得到双极板三维结构体数据，最终生成双极板的三维图像。

如图2所示，本发明基于三维建模技术的燃料电池双极板测试方法实现过程如下：

1. 工业控制计算机建立三维模型生成算法，加载激光位移传感器采样间隔值δx、采样点Nx、双极板X方向采样段数segment、双极板Y方向采样间隔值δy；

2.根据算法模型计算出激光位移传感器在X、Y方向上所有运算坐标值，将这些坐标数据传输到一个先入先出队列中；

3.控制程序依次进行出队列操作，并将出队列后的元素值赋值给运动控制器，运动控制器控制各坐标轴进行相应运动，同时激光位移传感器进行双极板外形形貌扫描；

4.将激光位移传感器采集到的数据进行XY平面数据结构赋值，得到_XZData，而后进行Y向插值后得到三维数据结构体_XYZData，最终生成双极板的三维形貌图像。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (5)

1.一种基于三维建模技术的燃料电池双极板测试系统，其特征在于，包括：三维运动控制模块、激光位移传感器和工业控制计算机；

所述三维运动控制模块，接收所述工业计算机发送的坐标数据，控制燃料电池双极板位置；

所述激光位移传感器，对燃料电池双极板表面进行二维轮廓进行扫描，并采集燃料电池双极板两个垂直方向上一一对应的二维轮廓数据；

所述工业控制计算机，加载激光位移传感器采样参数，建立并利用三维模型生成算法处理燃料电池双极板所述二维轮廓数据生成燃料电池双极板三维图像。

2.根据权利要求1所述的基于三维建模技术的燃料电池双极板测试系统，其特征在于，所述三维运动控制模块包括运动控制器以及三个互相垂直方向的滚珠丝杠，每个所述滚珠丝杠连接具有线性编码器的伺服电机；所述运动控制器用于接收所述工业计算机发送的坐标数据并解码，解码所得的坐标编码信号发送至所述伺服电机，所述伺服电机根据所述坐标编码信号控制所述滚珠丝杠。

3.根据权利要求1所述的基于三维建模技术的燃料电池双极板测试系统，其特征在于，所述三维模型生成算法包括：激光位移传感器单元结构体、双极板XZ平面单元数据结构体以及双极板三维数据结构体。

4.根据权利要求3所述的基于三维建模技术的燃料电池双极板测试系统，其特征在于：

所述激光位移传感器单元结构体包括横坐标维度参数和纵坐标轴参数；

所述双极板XZ平面单元数据结构体包含激光位移传感器在双极板横坐标上一次采集的段数和一个二维数组；该数组中暂存算法函数运算后的计算数据，该计算数据由所述激光位移传感器单元结构体内部的参数作为输入参数计算而得；

所述双极板三维数据结构体包括完整的双极板三维点云数据；通过三维运动控制系统定间隔距离采样燃料电池双极板得到_XZData，而后通过Y方向的插值函数运算而得。

5.一种基于三维建模技术的燃料电池双极板测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：工业计算机建立三维模型算法，并加载激光位移传感器采样参数；

S2：根据所述采样参数计算激光位移传感器采样坐标数据，将所述坐标数据依次传输至三维运动控制模块；

S3：所述三维运动控制模块根据所述坐标数据依次控制燃料电池双极板在三维坐标系中运动，同时所述激光位移传感器对所述燃料电池双极板进行外形形貌扫描和二维轮廓数据采集；

S4：激光位移传感器采集到的二维轮廓数据，生成燃料电池双极板三维图像。

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