[發明專利]基于空間編碼投影的逆向工程加工系統與方法

在審

• 申請號: 201310015742.7
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103049622A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 劉京南;楊安康;朱昊;余玲玲;敬銳;湯傳吉
• 申請（專利權）人: 楊安康
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

1.基于空間編碼投影的逆向工程加工方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟，1）向被采集物體投射空間編碼，再通過視頻手段獲取被測物體的空間尺度的坐標信息，2）對采集到的圖像進行處理，重構并優化為曲面模型；3）對生成的曲面模型進行分析計算，生成刀具路徑。

2.根據權利要求1所述的基于空間編碼投影的逆向工程加工方法，其特征在于，所述步驟2中對圖像進行預處理的過程包括，點云去噪、點云精簡、孔洞修補與點云模型變形優化；

所述點云去噪主要包括剔除奇異點噪聲和利用均值漂移迭代進行偏移點調整，其中剔除奇異點，在噪聲點數據中，某些點是明顯與周圍點處于不同范圍，在模型中體現為毛刺，對于奇異點直接剔除；所述調整偏移點，對于一些偏離正常位置的噪聲點，需要進行位置調整，使其更接近原始曲面的位置；所述點云精簡為在點云數據構造的Voronoi圖上，利用快速行進算法來不斷擴展采樣區域，同時利用最遠點采樣條件來篩選出符合條件的采樣點；所述孔洞修補主要包括，首先提取出孔洞邊界特征點，隨后根據孔洞周邊點的信息利用徑向基函數擬合出孔洞上的曲面，隨后根據一定的步長，在曲面上進行采樣，對所得到的點采用移動最小二乘法進行調整，使得修補后的曲面能夠與周圍曲面光滑銜接；所述點云模型變形優化，是對點云模型進行自由變形以得到更適應加工的數據模型，所述自由變形的特性主要是通過基函數的性質表現出來的，引入不同的基函數，就可以形成不同特性的自由變形。

3.根據權利要求1所述的基于空間編碼投影的逆向工程加工方法，其特征在于，所述步驟3包括截面間距計算，刀位點計算，刀位路徑生成，數控代碼生成。

4.一種基于空間編碼投影的逆向工程加工系統，其特征在于，所述系統包括采集裝置、處理裝置、加工裝置；采集裝置連接處理裝置，所述處理裝置連接加工裝置；所述采集裝置、處理裝置、加工裝置采用串行方式連接。

5.根據權利要求4所述的基于空間編碼投影的逆向工程加工系統，其特征在于，所述采集裝置包括攝像頭、投影儀、采集卡，所述處理裝置為嵌入式主板，所述主板包括PCI接口芯片、ARM處理器，RAM、CPLD構成的電平轉換芯片，所述處理裝置為數控機床，被測物體圖像通過兩個攝像頭被同步記錄，通過視頻采集卡采集，視頻采集卡通過PCI總線與系統主板連接，ARM芯片通過中斷方式控制PCI接口芯片，其數據交換通過雙口RAM進行緩沖，所述ARM通過PCI接口獲取圖像信息后進行算法處理，最終生成三維機床的控制代碼，通過USB接口將控制代碼輸出至加工裝置。

6.根據權利要求5所述的基于空間編碼投影的逆向工程加工系統，其特征在于，所述投影儀采用LCD?液晶成像，投影距離設置為1.2?5.7米，液晶板尺寸為0.7英寸，標準顯示分辨率為1024?×?768像素，標稱對比450?:?1，標稱光亮2000流明，鏡頭F?值1.8???2.15，焦距23???27.6毫米。

7.根據權利要求5所述的基于空間編碼投影的逆向工程加工系統，其特征在于，所述攝像頭采用CCD攝像頭，采用1/3英寸數字成像板，其采用1/3?英寸數字成像板，44萬像素，535線高清晰的水平分辨率，最低照度0.7流明，信噪比為50dB，內置10?位數字處理器，支持自動背光補償與自動白平衡。