专利名称：通过利用喇叭口模型的三维测量来绘制喇叭口的方法
技术领域：
本发明涉及一种绘制船的喇叭口的方法，尤其涉及这样一种绘制船的喇叭口的方
法，其中喇叭口的模型是三维测量的，因此縮短了喇叭口的绘制时间并且使得喇叭口绘制 得更准确。
背景技术：
锚用来防止已抛锚的船在海上随风或波浪漂流。连接到锚链的锚可被沉入海底或 从海底提起。喇叭口通常是具有偏心的中心孔的圆柱形。当锚被提起或者下沉时，在船上安 装的喇叭口防止锚由于在其间碰撞而损坏船的船身，并且帮助锚顺利移动或者沉到海底。
通常，喇叭口安装在船的船头附近。实际喇叭口被按比例縮小到特定比例，以便 在建造船之前创建喇叭口模型，且测试该喇叭口模型的性能以确定该喇叭口模型的适当形 状，从而使所绘制的锚可对应于船身的形状稳定地安装在该船的船身上。对适当形状的喇 叭口模型进行测量，并且该测量被按特定比例相应放大，以创建喇叭口的制图。所创建的喇 叭口制图有助于制造该喇叭口 。 在下文，根据现有技术使用喇叭口模型绘制喇叭口的方法将参照图1详细描述。
如图l，将喇叭口模型的平面图绘制在绘图纸上(Sl)。在该平面图中，在该喇叭 口模型的中心孔的中心设置中心点之后，按相对于中心点的特定角度沿径向绘制分隔线 (S2)。在平面图上确定喇叭口模型的位置和方向，以使其重合，然后用利用了夹具的记号 笔，沿着分隔线在喇叭口模型的曲面上分别绘制线，从而使每条线均处于与平面图垂直且 通过每条分隔线的每个平面内(S3)。 此后，参考绘制在喇叭口模型上的外部曲线绘制喇叭口模型的横截面。在喇叭口 模型上绘制的外部曲线的形状被转移到例如硬纸板的硬纸上。将喇叭口模型的横截面转移 到利用硬纸板创建喇叭口制图的图纸上。 这种情况下，假使绘制在喇叭口模型上的外部曲线被转移到矩形硬纸板，则通过 目测切去硬纸板的一部分，以使得硬纸板有类似于该外部曲线的形状(S4)，并且在将一部 分被切去的硬纸板与外部曲线相比较(S5)之后，检查硬纸板的形状是否与外部曲线一致 (S6)。当硬纸板的形状与外部曲线不一致时，再对硬纸板进行切割，直到它们彼此一致，以 使得一条外部曲线转移到该硬纸板。 以这种方法，重复上述程序，直到喇叭口模型上绘制的全部外部曲线转移到硬纸 板上。 在根据现有技术使用喇叭口模型的喇叭口绘制方法里，因为全部操作为手工并且 反复进行，所以操作时间非常长。此外，由于在切去硬纸板的过程中发生由于手工操作所引 起的错误，通过实验设计的最佳喇叭口模型不能被最佳地转移到制图。而且，这些缺点引起 船抛锚情况较差，从而使船的可靠性降低。
发明内容
技术问题 因此，本发明的一个目的是提供一种使用喇叭口模型来绘制喇叭口的方法，通过
使用对喇叭口模型的三维测量，既能精确地创建喇叭口的制图又能縮短绘制的时间。 技术方案 根据本发明的一个方面，提供一种通过对实际喇叭口的模型进行三维测量来绘制 实际喇叭口的方法，包括将从所述实际喇叭口按比例縮小的喇叭口模型分成多个横截面； 用曲线在按比例縮小的喇叭口模型上标明所述横截面；测量所述曲线的坐标；用所测的坐 标形成所述喇叭口模型的横截面；以及通过按比例放大所述横截面视图创建所述实际喇叭 口的制图。 在这种情况下，在使用夹具从设定在喇叭口模型里的横截面绘制曲线之后，沿着 喇叭口模型的标示移动高精度三维测量单元，从而在没有重复手工操作的情况下测量喇叭 口模型，因此保证了喇叭口模型横截面的精确测量。 三维测量单元的测量是沿着喇叭口模型上标示的曲线进行的，在喇叭口模型的每 条线上设置多个测量点。在通过三维测量单元识别测量点的三维坐标之后，对测量点进行 校准，以获得连接测量点的曲线。 然而，由于喇叭口模型由木头或类似材料制成，所以喇叭口模型的曲面可能形成得 不够光滑且可能不平滑，这种情况下，在曲线被校准之后，检查连接测量点的曲线中是否存在 不平滑区域。如果有不平滑区域，通过修正三维坐标而再次校准曲线，以消除不平滑区域。
然后，计算预置参考线与曲线在每个左侧和右侧方向上的水平距离。通过记录按 一定比例大于计算值的水平距离，完成对实际喇叭口制图的创建。 三维测量单元把测量数据传送到计算机，以便通过使用所加载的数据显示所测横 截面。被显示的横截面使得能够检查所测横截面中是否存在不平滑区域。可进一步修正所 显示的横截面，以保证喇叭口模型更精确的横截面。 在这种情况下，可利用多种应用程序，例如自动计算机辅助设计(AutoCAD) 、Smart Sketch、和Microsoft Excel把测量数据加载到计算机上并且显示被测量的横截面。
而且，喇叭口的横截面可按比例放大到实际喇叭口的横截面，并且制图可以自由 输出。 而且，喇叭口的测量数据可存入数据库而应用于将来喇叭口技术的发展。 根据本发明的另一个方面，提供一种通过对实际喇叭口的模型进行三维测量来绘
制实际喇叭口的方法，包括由所述实际喇叭口制备按比例縮小的喇叭口模型；使用三维
表面扫描仪扫描所述喇叭口模型；以及使用从所述三维表面扫描仪获得的扫描数据创建所
述实际喇叭口的制图。 在用三维表面扫描仪扫描喇叭口模型之后，喇叭口模型的横截面可直接使用扫描 数据来绘制。在使用三维表面扫描仪的情况下，喇叭口模型的横截面的测量可以变得更精 确，因此可基本上被排除手工和重复操作。 而且，像使用三维测量单元一样，扫描数据可以被加载到计算机而被显示，并且可
以检查和修正扫描数据。 有益效果
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本发明能够通过对喇叭口模型的三维测量，精确创建喇叭口的制图且縮短创建喇 叭口的操作时间。 本发明也能够将通过实验最佳设计的喇叭口模型转移到喇叭口制图。本发明也 能够通过对喇叭口模型的三维测量创建喇叭口的数据库，因此有助于喇叭口相关技术的发展。
结合附图对下列实施方式的描述将使得本发明的上述和其他目的和特征变得明 显，其中 图1是示出根据现有技术绘制喇叭口方法的流程图； 图2是示出根据本发明的第一实施方式通过对喇叭口模型进行三维测量来绘制 喇叭口的方法的流程图； 图3到5是根据本发明的第一实施方式绘制喇叭口模型的平面图的流程的图示；
图6是根据本发明的第一实施方式显示喇叭口模型的曲线的流程的图示；
图7是根据本发明的第一实施方式用三维测量单元对在喇叭口模型上标明的曲 线进行测量的示意图； 图8是根据本发明的第一实施方式对横截面进行测量的图示； 图9是示出根据本发明第二实施方式通过对喇叭口模型进行三维测量来绘制喇
叭口的方法的流程图； 图10是根据本发明第二实施方式由用于对喇叭口模型进行三维测量的三维扫描 仪对喇叭口模型进行扫描的概念图；以及 图11是根据本发明第二实施方式在计算机里用于三维测量喇叭口模型的应用程 序的运行图示。
具体实施例方式
下文中，本发明的实施方式将结合附图详细描述。众所周知的功能和所包含的结 构的详细描述在此可能被忽略，以避免遮蔽本发明的主要内容。
第一实施方式 图2到8是根据本发明第一实施方式通过使用对喇叭口模型的三维测量来绘制喇 叭口的方法的图示。 参照图2，根据本发明第一实施方式通过使用对喇叭口模型的三维测量来绘制 喇叭口的方法，包括以下步骤将从实际喇叭口按比例縮小的喇叭口模型分成多个横截面 (SS1)，在按比例縮小的喇叭口模型上用曲线标明横截面(SS2)，测量曲线的坐标(SS3)，用 所测坐标形成喇叭口模型的横截面(SS4)，通过按比例放大横截面来创建实际喇叭口的制 图(SS5)。 将结合图3-5详细描述将按比例縮小的喇叭口模型分成多个横截面的步骤SS1。 按照1/10比例縮小实际喇叭口获得喇叭口模型。喇叭口模型IO置于例如图画纸的绘图纸 12上，然后沿着喇叭口模型10的外边缘和喇叭口模型10的中心孔14的内边缘绘制线，如 图3中所示，以制作喇叭口模型10的平面图16，如图4中所示。
此外，在平面图16上，在喇叭口模型10的中心孔14的中心设定中心点18。此夕卜， 从中心点18沿径向方向以30度角的间隔绘制多条分隔线AA-FF，如图5中所示，以形成用 于标明将在喇叭口模型10上绘制的横截面的参照。 此后，如图6中所示，在用曲线标明按比例縮小的喇叭口模型上的横截面的步骤 SS2中，在平面图16上确定喇叭口模型10的位置和朝向，然后，利用记号笔24连同夹具20， 将与分隔线AA-FF相对应的外部曲线22绘制在喇叭口模型10上，从而在喇叭口模型10上 标明每个外部曲线。与平面图16中的每条分隔线垂直、并且通过相应的外部曲线22的平 面形成喇叭口模型10的横截面。 如图7中所示，之后，在测量曲线22的坐标的步骤SS3中，将多个测量点32(例如 20个测量点32)设置在每条外部曲线22上。在那之后，用三维测量单元30测量测量点32 的三维坐标。 然后，在利用所测坐标形成喇叭口模型的横截面的步骤SS4中，对所测的测量点 32的坐标进行校准，并由连接所校准的坐标的曲线34获得喇叭口模型10的横截面。
在这方面，所测的测量点32的坐标可从三维测量单元提供到计算机，从而在计算 机上显示横截面。所显示的横截面使得能够检查在该所显示的横截面里是否存在不平滑的 区域。可对所显示的横截面进行进一步修正，以确保喇叭口模型的更精确的横截面。即，如 果在曲线34内有一个不平滑区域，则对曲线34进行修正，以消除不平滑区域。
各种各样的应用程序，例如自动计算机辅助设计(AutoCAD) 、 SmartSketch、 Microsoft Excel可用来把测量的坐标加载到计算机上并显示所测出的横截面。
此后，如图8中所示，在创建实际喇叭口的制图的步骤SS5中，在每个横截面上设 定预置的参考线36，以例如50毫米的间隔计算从预置参考线36到曲线34的水平距离，即， 在每个左侧和右侧方向上的横截面的轮廓。记录将关于所计算的水平距离放大IO倍的距 离，从而获得实际喇叭口的各个横截面。此后，利用横截面完成实际喇叭口的绘制。
第二实施方式 图9-11是根据本发明的第二实施方式通过使用对喇叭口模型的三维测量来绘制 喇叭口方法的图示。 参照图9，根据本发明的第二实施方式使用喇叭口模型的三维测量来绘制喇叭口 的方法，包括以下步骤由实际喇叭口制备按比例縮小的喇叭口模型(SSS1)，使用三维表 面扫描仪扫描喇叭口模型(SSS2)，并且使用从三维表面扫描仪获得的扫描数据创建实际喇 叭口的制图(SSS3)。 在由实际喇叭口制备按比例縮小的喇叭口模型的步骤SSS1中，按1/10比例縮小 实际喇叭口获得喇叭口模型。 此后，如图10中所示，用三维表面扫描仪扫描喇叭口模型的步骤SSS2是通过用三 维扫描仪40面对喇叭口模型10同时将三维扫描仪40从喇叭口模型10的一端移动到另一 端来扫描喇叭口模型而实现的。 扫描数据在计算机(未示出)中被转换程序转变成三维形状，其中所转变的三维 形状可以被输入到各种应用程序，例如自动计算机辅助设计(AutoCAD)，并且所输入的三维 形状可在计算机上展示，如图11中所示。 之后，在创建实际喇叭口的制图的步骤SSS3中，所输入的三维形状在应用程序中被分成多个横截面。 如同在本发明的第一实施方式中，如果在所输入的三维形状里存在不平滑的区 域，则对所输入的三维形状进行修正，以消除该不平滑区域。 此后，与图8相似，在每个横截面上设定预置的参考线，以50毫米的间隔计算从预 置参考线到横截面在左右方向上的外轮廓的水平距离。记录将关于所计算的水平距离放大 IO倍的距离，从而获得实际喇叭口的各个横截面。此后，利用横截面完成实际喇叭口的绘 制。 当本发明已经被有关示范性实施方式显示和描述时，本领域技术人员应当理解， 所述系统和方法只是本发明的实施例，可在没有背离如下列权利要求里所述的本发明的范 围内对之做多种变化和修改。
权利要求
一种通过对实际喇叭口的模型进行三维测量来绘制实际喇叭口的方法，包括将从所述实际喇叭口按比例缩小的喇叭口模型分成多个横截面；用曲线在按比例缩小的喇叭口模型上标明所述横截面；测量所述曲线的坐标；用所测的坐标形成所述喇叭口模型的横截面；以及通过按比例放大所述横截面视图创建所述实际喇叭口的制图。
2. 根据权利要求1的方法，其中测量所述曲线的坐标的步骤包括 沿所述曲线设置多个测量点；以及 测量所述测量点的坐标，以获得所述所测的坐标。
3. 根据权利要求2的方法，其中形成所述喇叭口模型的所述横截面的步骤包括通过用 曲线连接所述测量点的所测坐标来获得所述横截面。
4. 根据权利要求3的方法，其中获得所述横截面的步骤包括 检查连接所述测量点的所测坐标的每条曲线上是否有不平滑区域；以及 如果在曲线上有不平滑区域，则修正所述曲线，以消除所述不平滑区域。
5. 根据权利要求1的方法，其中形成所述喇叭口模型的横截面的步骤包括 使用所测坐标显示所述喇叭口模型的每个横截面；检查在所显示的所述喇叭口模型的横截面上是否有不平滑区域；以及 如果在所述喇叭口模型的横截面里有不平滑区域，则修正所述喇叭口模型的所述横截面。
6. 根据权利要求1的方法，其中创建所述实际喇叭口的制图的步骤包括 在每个横截面内设置参考线；以预定的间隔计算从所预置的参考线到所述横截面在左侧和右侧方向上的外轮廓的 水平距离；以及按比例放大关于所述横截面的所计算的水平距离，以创建所述实际喇叭口的所述制图。
7. —种通过对实际喇叭口的模型进行三维测量来绘制实际喇叭口的方法，包括 由所述实际喇叭口制备按比例縮小的喇叭口模型； 使用三维表面扫描仪扫描所述喇叭口模型；以及使用从所述三维表面扫描仪获得的扫描数据创建所述实际喇叭口的制图。
8. 根据权利要求7的方法，其中创建所述实际喇叭口的制图的步骤包括 使用所述扫描数据显示所述喇叭口模型的三维形状； 把所述喇叭口模型的所述三维形状分成多个横截面； 在每个横截面中设置参考线；以预定的间隔计算从所预置的参考线到所述横截面在左侧和右侧方向上的外轮廓的 水平距离；以及按比例放大关于所述横截面的所计算的水平距离，以创建所述实际喇叭口的制图。
9. 根据权利要求8的方法，其中创建所述实际喇叭口的制图的步骤还包括 检查在所述喇叭口模型的所述三维形状中是否有不平滑区域；以及 如果在所述喇叭口模型的所述三维形状中有不平滑区域，则修正所述喇叭口模型的所述三维形状。
全文摘要
一种绘制喇叭口的方法，包括将从所述实际喇叭口按比例缩小的喇叭口模型分成多个横截面；用曲线在按比例缩小的喇叭口模型上标明所述横截面；测量所述曲线的坐标；用所测的坐标形成所述喇叭口模型的横截面；以及通过按比例放大所述横截面视图创建所述实际喇叭口的制图。
文档编号G06F17/50GK101785010SQ200880103920
公开日2010年7月21日 申请日期2008年8月21日 优先权日2007年8月21日
发明者张在永, 金点五 申请人:三星重工业株式会社