CN114264257A - 一种用于旋转体型容器的表面积测量方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于旋转体型容器的表面积测量方法及系统，包括：获取被测旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据；根据二维截面坐标数据，对旋转体进行三维模型重建；依据重建的三维模型，自动计算出旋转体的三维形态表面积；本发明通过获取三维被测旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据，再推导出三维形态表面积，与现有的三维表面积测量装置相比，在降低了自动化测量装置成本的同时，提高了测量效率。
Description
技术领域
本发明属于表面积测量技术领域，尤其涉及一种用于旋转体型容器的表面积测量方法及系统。
背景技术
食品安全领域内，食品包装的安全性与食品的安全性几乎处于同样重要的地位；由于与食品直接接触，食品包装中的化学成分可能会迁移至食品中或与食品成分发生化学反应，从而引起食品品质下降甚至食品安全问题，因此食品包装的安全性需要通过对其化学成分的迁移测试结果来进行评价。
发明人发现，在各类食品包装中，容器类产品食品接触面的表面积准确测定是其迁移实验结果计算的重要性依据，现有的三维表面积测量装置虽适用广泛，但造价往往在几十万元，对于绝大多数容器表面积的测量需求方来说成本过高，且检测效率较低。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种用于旋转体型容器的表面积测量方法及系统，本发明通过获取三维被测旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据，再推导出三维形态表面积，与现有的三维表面积测量装置相比，在降低了自动化测量装置成本的同时，提高了测量效率。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种用于旋转体型容器的表面积测量方法，包括：
获取被测旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据；
根据二维截面坐标数据，对旋转体进行三维模型重建；
依据重建的三维模型，自动计算出旋转体的三维形态表面积。
进一步的，获取被测旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据时，依次获取多个移动中的旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据。
进一步的，所述二维截面坐标数据是指，被测旋转体表面与预设基准面间的连续最大位移信号。
进一步的，三维模型重建时，将获取的位移信息转化为旋转体的外轮廓尺寸，通过旋转制图完成被测旋转体三维模型的重建。
进一步的，三维模型重建包括：
将获取的各被测点与基准面的位移关系转化为连续的被测物外轮廓坐标点；
输入旋转轴起止点坐标，确定模型重建旋转轴；
进行坐标点自动连线，获得外轮廓图形；
将所述轮廓图形绕所述模型重建旋转轴进行360°旋转，获得被测旋转体的三维重建模型。
进一步的，外轮廓为直线的位置，坐标点的采集密度设置为第一密度；外轮廓为圆弧线的位置，坐标点的采集密度设置为第二密度；外轮廓为异型线的位置，坐标点的采集密度设置为第三密度；所述第一密度小于所述第二密度，所述第二密度小于所述第三密度。
进一步的，依据重建的三维模型，自动计算出旋转体的三维形态表面积时，包括：根据旋转体大小和外轮廓线型的复杂程度，设置合适的网格尺寸，基于自由网格划分，在待测面上形成三角形或四边形网格，计算所有网格面积并求和，即为被测体外表面积。
第二方面，本发明还提供了一种用于旋转体型容器的表面积测量系统，包括数据采集模块、三维重建模块和表面积计算模块；
所述数据采集模块，被配置为：获取被测旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据；
所述三维重建模块，被配置为：根据二维截面坐标数据，对旋转体进行三维模型重建；
所述表面积计算模块，被配置为：依据重建的三维模型，自动计算出旋转体的三维形态表面积。
第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的用于旋转体型容器的表面积测量方法的步骤。
第四方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的用于旋转体型容器的表面积测量方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.本发明通过获取三维被测旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据，再推导出三维形态表面积，与现有的三维表面积测量装置相比，在降低了自动化测量装置成本的同时，提高了测量效率；
2.本发明中，针对不同的外轮廓线，在不同的位置设置不同的采集密度，可以通过设置采集频率实现，这样在保证降低采集设备的内存和内耗的基础上，可以为后期模型重建提供可靠的检测数据，同时，采集频率和采集点的减少，可以提高计算速度，提高整个系统的处理速度。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
图1为本发明实施例1的流程图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
其中，1.位移传感器，2.被测旋转体，3.输送装置，4.数据采集器，5.计算机。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种用于旋转体型容器的表面积测量方法，包括：
获取被测旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据；
根据二维截面坐标数据，对旋转体进行三维模型重建；
依据重建的三维模型，自动计算出旋转体的三维形态表面积；
通过获取三维被测旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据，再利用计算机建模推导出三维形态表面积。与现有的三维表面积测量装置相比，在降低了自动化测量装置成本的同时，提高了测量效率。
在本实施例中，获取被测旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据时，依次获取多个移动中的旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据；可以理解的，多个被测旋转体在传送装置的作用下，依次被数据采集模块采集数据，可实现对批量旋转体的检测，极大的提高了检测效率。
在本实施例中，所述二维截面坐标数据是指，被测旋转体表面与预设基准面间的连续最大位移信号；
在本实施例中，所述基准面可以设置为放置被测旋转体的面，所述基准面要保证其平整度，所述连续最大位移信号，可以理解为在被测旋转体表面上、沿与基准面垂直方向，距离所述基准面距离值最大的连续点的距离。
在本实施例中，三维模型重建时，将获取的位移信息转化为旋转体的外轮廓尺寸，通过旋转制图完成被测旋转体三维模型的重建；
具体的，三维模型重建包括：
将获取的各被测点与基准面的位移关系转化为连续的被测物外轮廓坐标点，可以理解的，连续是指，在被测旋转体的一端到另一端的连续性，被测点与基准面的位移关系是指被测旋转体表面到基准面垂直方向上，距离值最大的点；
输入旋转轴起止点坐标，确定模型重建旋转轴；起止点坐标的确定，可以通过在被测旋转体两端分别取一个测量点，将两个测量点到基准面距离值的一半作为旋转轴的起止点；
进行坐标点自动连线，获得外轮廓图形；此处可以通过现有技术或常规设置实现，在此不再详述；
将所述轮廓图形绕所述模型重建旋转轴进行360°旋转，获得被测旋转体的三维重建模型。
在本实施例中，外轮廓为直线的位置，坐标点的采集密度设置为第一密度；外轮廓为圆弧线的位置，坐标点的采集密度设置为第二密度；外轮廓为异型线的位置，坐标点的采集密度设置为第三密度；所述第一密度小于所述第二密度，所述第二密度小于所述第三密度；
可以理解的，所述异型线是不属于直线和弧线的曲线；进行实际数据采集时，位移传感器检测的是被测旋转体的最上方的点，整个过程中位移传感器相对于基准面的距离不变，这样就能检测被检测旋转体最上方在不同位置处到基准面的不同距离值；
本实施例中，在不同的位置设置不同的采集密度，可以通过设置采集频率实现，这样在保证降低采集设备的内存和内耗的基础上，可以为后期模型重建提供可靠的检测数据。
本实施例中，依据重建的三维模型，自动计算出旋转体的三维形态表面积时，具体包括：根据旋转体大小和外轮廓线型的复杂程度，设置合适的网格尺寸，基于自由网格划分，在待测面上形成三角形或四边形网格，计算所有网格面积并求和，即为被测体外表面积。
实施例2：
本实施例提供了一种用于旋转体型容器的表面积测量系统，包括数据采集模块、三维重建模块和表面积计算模块；
所述数据采集模块，被配置为：获取被测旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据；
所述三维重建模块，被配置为：根据二维截面坐标数据，对旋转体进行三维模型重建；
所述表面积计算模块，被配置为：依据重建的三维模型，自动计算出旋转体的三维形态表面积。
具体的，如图2所示，所述数据采集模块可设置为位移传感器1，三维重建模块和表面积计算模块可以设置在计算机5内；所述的位移传感器为一种激光位移传感器，由激光器、激光检测器和测量电路组成，系统执行过程中，需要设置输送装置3进行辅助；所述输送装置3用来移动被测旋转体2或位移传感1；设置信号采集器4，可以将位移传感器1采集的被测旋转体2与基准面间的连续位移信号传输到计算机5内；所述计算机5内通过软件的形式设置有二维数据处理模块、三维重建模块和表面积计算模块，可实现将数据采集器获取的位移信息转化为旋转体的外轮廓尺寸，通过旋转制图完成被测旋转体模型重建，并自动计算旋转体表面积。
工作时，将被测旋转体2横放并固定于输送装置3上，使其连续通过位移传感器1测量区(也可将位移传感器1固定于输送装置3，使其沿被测旋转体2的旋转轴方向连续通过固定不动的被测旋转体2)。
位移传感器1根据设定的采集频率，将测量信号经数据采集器输入计算机中的软件中。
在计算机内，首先，将获取的各被测点与基准面的位移关系转化为连续的被测物外轮廓坐标点，如图2的step1；
输入旋转轴起止点坐标，如图2的step2；
坐标点经自动连线获得外轮廓图形，如图2的step3；
上述轮廓图形绕旋转轴360°旋转，获得被测旋转体的三维模型图，如图2的step4；
选中需要的面即可输出相应表面积数据，可通过采用现有的绘图软件实现，在此不再详述。
实施例3：
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了实施例1所述的用于旋转体型容器的表面积测量方法的步骤。
实施例4：
本实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了实施例1所述的用于旋转体型容器的表面积测量方法的步骤。
以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于旋转体型容器的表面积测量方法，其特征在于，包括：
获取被测旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据；
根据二维截面坐标数据，对旋转体进行三维模型重建；
依据重建的三维模型，自动计算出旋转体的三维形态表面积。
2.如权利要求1所述的一种用于旋转体型容器的表面积测量方法，其特征在于，获取被测旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据时，依次获取多个移动中的旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据。
3.如权利要求2所述的一种用于旋转体型容器的表面积测量方法，其特征在于，所述二维截面坐标数据是指，被被测旋转体表面与预设基准面间的连续位移信号。
4.如权利要求3所述的一种用于旋转体型容器的表面积测量方法，其特征在于，三维模型重建时，将获取的位移信息转化为旋转体的外轮廓尺寸，通过旋转制图完成被测旋转体三维模型的重建。
5.如权利要求3所述的一种用于旋转体型容器的表面积测量方法，其特征在于，三维模型重建包括：
将获取的各被测点与基准面的位移关系转化为连续的被测物外轮廓坐标点；
输入旋转轴起止点坐标，确定模型重建旋转轴；
进行坐标点自动连线，获得外轮廓图形；
将所述轮廓图形绕所述模型重建旋转轴进行360°旋转，获得被测旋转体的三维重建模型。
6.如权利要求5所述的一种用于旋转体型容器的表面积测量方法，其特征在于，外轮廓为直线的位置，坐标点的采集密度设置为第一密度；外轮廓为圆弧线的位置，坐标点的采集密度设置为第二密度；外轮廓为异型线的位置，坐标点的采集密度设置为第三密度；所述第一密度小于所述第二密度，所述第二密度小于所述第三密度。
7.如权利要求1所述的一种用于旋转体型容器的表面积测量方法，其特征在于，依据重建的三维模型，自动计算出旋转体的三维形态表面积时，包括：根据旋转体大小和外轮廓线型，设置网格尺寸，基于自由网格划分，在待测面上形成三角形或四边形网格，计算所有网格面积并求和。
8.一种用于旋转体型容器的表面积测量系统，其特征在于，包括数据采集模块、三维重建模块和表面积计算模块；
所述数据采集模块，被配置为：获取被测旋转体沿其旋转轴的二维截面坐标数据；
所述三维重建模块，被配置为：根据二维截面坐标数据，对旋转体进行三维模型重建；
所述表面积计算模块，被配置为：依据重建的三维模型，自动计算出旋转体的三维形态表面积。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现了如权利要求1-7任一项所述的用于旋转体型容器的表面积测量方法步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1-7任一项所述的用于旋转体型容器的表面积测量方法的步骤。
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