选择“自动”和“手动”两种加工模式。具体实现时也可以选择其它规格的精密加工设备，本发明实例对此不作限制。
[0033]所述光电标定模块3是基于数字化程序控制的高精度光电标定仪器，该高精度光电标定仪器能够对所述原始实体三维地形曲面模型进行高精度标定，以获得所述标准分辨率数字模型。
[0034]所述光电标定模块3采用三坐标测量机作为高精度光电标定仪器，其1.2m测量范围内的精度指标参照国际标准化组织IS010360-2标准:E ( μ m) = 5+L/40 ( 18，R( μ m)=8，工作电压:110-220V AC，50/60Hz，并能够选择“自动”和“手动”两种标定模式，其中E为该三坐标测量机的性能指标，L为测量长度，R为测量误差。具体实现时也可以选择其它规格的光电标定仪器，本发明实例对此不作限制。
[0035]如图2所示，本发明还提供了一种标准分辨率实体三维地形曲面模型加工方法，包括按顺序执行的下列步骤:
[0036]步骤101:可编程数控模块I载入数字三维地形曲面模型(例如加载已有的数字三维地形曲面模型数据)后，根据该数字三维地形曲面模型生成地形曲面加工刀具路径(例如编程生成地形曲面加工刀具路径)，并将其与加工起始信号(例如加工起始指令)一同发送给精密加工模块2 ；
[0037]步骤102:所述精密加工模块2在所述加工起始信号的启动下，根据所述地形曲面加工刀具路径，配备合适的加工刀具，加工出原始实体三维地形曲面模型，并在加工完成后向所述可编程数控模块I发送加工完成信号；
[0038]步骤103:所述可编程数控模块I收到所述加工完成信号后，向光电标定模块3发送标定开始信号和标定测量信号，所述光电标定模块3在所述标定开始信号的启动下，根据所述标定测量信号对所述原始实体三维地形曲面模型进行实际尺寸测量和分辨率定标，以获得所述实体三维地形曲面模型的标准分辨率数字模型。
[0039]在步骤101中，所述数字三维地形曲面模型采用基于规则网格的数据结构，其是根据原始遥感测量数据自行构建的数字地形模型；或者采用基于不规则网格的数据结构(例如基于不规则三角网的数据结构)，其选择已发布的数字地形模型，本发明实例对此不作限制；所述地形曲面加工刀具路径是根据所述数字三维地形曲面模型而设置的加工参数，包括加工类型(粗加工/精加工)、刀具型号和切削深度等(例如可以通过软件生成相应的加工刀具路径)；这里，实体三维地形曲面模型的加工精度主要取决于精密加工模块2的精度，同时还受到加工类型、刀具型号和刀具路径等参数的影响。
[0040]在步骤102中，所述加工刀具的装配可以选择“自动”和“手动”两种方式，实体三维地形曲面模型的加工精度主要取决于精密加工模块2的精度，同时还受到加工类型、刀具型号和刀具路径等参数的影响。
[0041]在步骤103中，该步骤的目的是在102步骤得到实体三维地形曲面模型的基础上，通过标定程序将其分辨率标准化，标定程序根据需要的分辨率来设定测量的间隔，测量间隔越小，标定后的分辨率越高，反之，标定后的分辨率越低，还可以根据使用需要设计多个不同测量间隔的标定程序，实现实体三维地形曲面模型的分辨率可控。
[0042]在步骤103中，所述光电标定模块3根据需要的分辨率来设定测量的间隔，测量间隔越小，标定后的分辨率越高，测量间隔越大，标定后的分辨率越低；其中，所述测量的间隔包括多个不同的测量间隔，其能够实现所述标准分辨率实体三维地形曲面模型的分辨率可控；例如，可编程数控模块I发送标定指令和标定程序给光电标定模块3，实现实体地形曲面模型的精度测量和分辨率标准化；所述光电标定模3块通过标定程序将其分辨率标准化，标定程序根据需要的分辨率来设定测量的间隔，测量间隔越小，标定后的分辨率越高，反之，标定后的分辨率越低，还可以根据使用需要设计多个不同测量间隔的标定程序，实现实体三维地形曲面模型的分辨率可控。
[0043]通过上述方法，在可编程数控模块I的控制下，精密加工模块2启动加工工作，并加工出原始实体三维地形曲面模型，从而实现数字地形曲面模型的实体化和精密化加工；通过改变可编程数控模块I生成的地形曲面加工刀具路径和精密加工模块2配备的加工刀具，可以控制加工出的原始实体三维地形曲面模型的加工精度；而且，在可编程数控模块I的控制下，光电标定模块3启动测量和定标工作，将原始实体三维地形曲面模型标定为最终的标准分辨率实体三维地形曲面模型。
[0044]通过上述方法，可以通过设定测量的间隔来控制原始实体三维地形曲面模型经光电标定模块3标定后的分辨率，从而获得实体三维地形曲面模型的分辨率可控的数字模型，以满足实际使用的需要。
[0045]通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明还可以通过其他结构来实现，本发明的特征并不局限于上述较佳的实施例；任何熟悉该项技术的人员在本发明的技术领域内，可轻易想到的变化或修饰，都应涵盖在本发明的专利保护范围之内。
[0046]本发明提供的标准分辨率实体三维地形曲面模型加工系统及其方法，克服了数字地形模型无法应用于实物(或半实物)仿真系统这一难题，通过将数字地形建模技术，精密制造加工技术和光电测量(标定)技术有机结合，构成一套完整的标准分辨率实体三维地形曲面模型加工系统及方法；从而可以获得实体三维地形曲面模型与该实体模型的标准分辨率数字模型的统一体，简称标准分辨率实体三维地形曲面模型。
【主权项】
1.一种标准分辨率实体三维地形曲面模型加工系统，其特征在于:所述加工系统包括:可编程数控模块(I)、精密加工模块(2)和光电标定模块(3);其中，所述可编程数控模块(I)与所述精密加工模块(2)相连接，并向其发送地形曲面加工刀具路径和加工起始信号，所述精密加工模块(2)在所述加工起始信号的启动下，根据所述地形曲面加工刀具路径加工出原始实体三维地形曲面模型，并在加工完成后向所述可编程数控模块(I)发送加工完成信号； 所述可编程数控模块(I)与所述光电标定模块(3)相连接，所述可编程数控模块(I)在收到所述加工完成信号后，会向所述光电标定模块(3)发送标定开始信号和标定测量信号，所述光电标定模块(3)在标定开始信号的启动下，根据所述标定测量信号对所述原始实体三维地形曲面模型进行实际尺寸测量和分辨率定标，以获得所述原始实体三维地形曲面模型的标准分辨率数字模型。
2.根据权利要求1所述标准分辨率实体三维地形曲面模型加工系统，其特征在于:所述可编程数控模块(I)与所述精密加工模块(2)之间以及可编程数控模块(I)与光电标定模块(3)之间的连接采用有线或无线方式连接。
3.根据权利要求1所述标准分辨率实体三维地形曲面模型加工系统，其特征在于:所述可编程数控模块(I)是基于工业单板机平台的人机交互数字化程控终端，具有PC/104计算机体系结构，包括:嵌入式单板机、电源、串口通信板、模拟I/O板和网络通讯接口 ；所述嵌入式单板机用于数据的存储，并通过所述串口通信板实现信号的收发。
4.根据权利要求3所述标准分辨率实体三维地形曲面模型加工系统，其特征在于:所述工业单板机为INTEL酷睿2处理器；所述串口通信板为RS232/485 ;所述模拟I/O板为MM-32 ;所述网络通讯接口为RJ45接口电路，支持PCI和PC1-E。
5.根据权利要求1所述标准分辨率实体三维地形曲面模型加工系统，其特征在于:所述光电标定模块(3)采用三坐标测量机作为高精度光电标定仪器。
6.一种如权利要求1所述标准分辨率实体三维地形曲面模型加工系统所采用的加工方法，其特征在于:所述加工方法包括按顺序执行的下列步骤: 步骤101:可编程数控模块(I)载入数字三维地形曲面模型后，根据该数字三维地形曲面模型生成地形曲面加工刀具路径，并将其与加工起始信号一同发送给精密加工模块(2)； 步骤102:所述精密加工模块(2)在所述加工起始信号的启动下，根据所述地形曲面加工刀具路径，配备合适的加工刀具，加工出原始实体三维地形曲面模型，并在加工完成后向所述可编程数控模块(I)发送加工完成信号； 步骤103:所述可编程数控模块⑴收到所述加工完成信号后，向光电标定模块(3)发送标定开始信号和标定测量信号，所述光电标定模块(3)在所述标定开始信号的启动下，根据所述标定测量信号对所述原始实体三维地形曲面模型进行实际尺寸测量和分辨率定标，以获得所述实体三维地形曲面模型的标准分辨率数字模型。
7.根据权利要求6所述标准分辨率实体三维地形曲面模型加工方法，其特征在于:在步骤101中，所述数字三维地形曲面模型采用基于规则网格的数据结构，其是根据原始遥感测量数据自行构建的数字地形模型；或者采用基于不规则网格的数据结构，其选择已发布的数字地形模型；所述地形曲面加工刀具路径是根据所述数字三维地形曲面模型而设置的加工参数，包括加工类型、刀具型号和切削深度。
【专利摘要】一种标准分辨率实体三维地形曲面模型加工系统及其方法。其包括：可编程数控模块、精密加工模块和光电标定模块；可编程数控模块与所述精密加工模块相连接，可编程数控模块与光电标定模块相连接。本发明提供了一种标准分辨率实体三维地形曲面加工系统和方法，其中构建了一种具有光机电一体化结构的标准分辨率实体三维地形曲面加工系统，实现了对数字三维地形曲面的实体化和分辨率标定，从而得到可应用于实物或者半实物仿真系统的标准分辨率实体三维地形曲面模型。本发明具有良好的实用性，能有效地将数字三维地形模型制作为标准分辨率的实体三维地形曲面模型，为科学研究提供了实物基础。
【IPC分类】G05B19-4099
【公开号】CN104536384
【申请号】CN201410718515
【发明人】贾桂敏, 王向军, 马金驹, 张召才
【申请人】中国民航大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月1日