[發明專利]一種增材制造與再制造快速路徑規劃方法

有效

• 申請號: 201711076753.0
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107856309B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 楊光;彭暉杰;王偉;李長富;欽蘭云;王維
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;B33Y50/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 胡曉男

1.一種增材制造與再制造快速路徑規劃方法，其特征在于，包括：

將零件的損傷區域規則化成盡可能小且不干涉零件的其他結構的形狀；

掃描獲得規則化后的損傷部位的一組點云數據；

直接對點云數據利用平面進行等間距切片處理，得到一組離散點云環；

將點云環投影到切片平面上，掃描填充得出掃描路徑；

所述直接對點云數據利用平面進行等間距切片處理的具體方法是：切完當前層增加一個增材制造層厚，對下一層進行切片處理，直至將整組點云數據都處理完，將切片處理得到的各層點云數據分別投影到各層平面，得到離散點云環；

所述掃描路徑為橫向掃描路徑時，掃描填充的方法具體是：

將離散點云環數據置于坐標系中，尋找最高點縱坐標y_max與最低點縱坐標y_min；

定義直線l₀：y＝y_min，抬升直線l₀得到直線l₁:y₁＝y_min+Δy，其中Δy為增材再制造過程中掃描間距；

在左半部分點云中尋找直線l₁上方距直線l₁最近點A₁(x_a,y_a)，再尋找直線l₁下方距直線l₁最近點B₁(x_b,y_b),求得取該兩點橫坐標的算術平均值確定掃描路徑左側端點M₁(x₁,y₁)；

在右半部分點云中尋找直線l₁上方距直線l₁最近點C₁(x_c,y_c)，再尋找直線l₁下方距直線l₁最近點D₁(x_d,y_d),求得取該兩點橫坐標的算術平均值確定掃描路徑右側端點N₁(x₂,y₁)；

連接掃描路徑左側端點、右側端點所成的直線段MN，即為該道掃描路徑；

同理，逐次抬高直線l_i至y_max≤l_i≤y_max+Δy，依次求取每道掃描路徑得到一系列平行線，連接每條直線段即為該層掃描路徑。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將零件的損傷區域規則化成盡可能小且不干涉零件的其他結構的形狀的具體方法是：

設損傷零件的修復方向為Z向，采用一種形狀的一個包圍盒或者多種形狀包圍盒組合或者一種形狀的多個包圍盒組合，對零件的損傷區域進行規則化處理，將損傷區域打磨成盡量小且不干涉零件其他結構的規則形狀，平行于Z向看規則化后的形狀為一種形狀或多種形狀的組合，垂直Z向看坡口損傷部位規則化成坡口。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述包圍盒的形狀包括：矩形、圓形、三角形。

4.根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于，采用矩形包圍盒對所述零件的損傷區域進行規則化處理時，矩形包圍盒四角采用圓角形式過渡；對于多個矩形包圍盒組合時，兩個矩形包圍盒接合處不加圓角過渡；針對位于零件邊緣的損傷區域，規則化處理時零件邊緣處不加圓角過渡。

5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述坡口為梯形坡口，且所述坡口與零件表面夾角大于45度，且坡口底面與側面采用圓角過渡。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述直接對點云數據利用平面進行等間距切片處理之前，對點云數據進行去噪聲處理和稀疏化處理。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述掃描路徑根據掃描方向不同分為橫向掃描路徑、縱向掃描路徑。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述掃描路徑為縱向掃描路徑時，掃描填充的方法具體是：

將離散點云環數據置于坐標系中，尋找橫坐標最大值x_max與橫坐標最小值x_min；

定義直線l₀′：x＝x_min，抬升直線l₀′得到直線l₁′:x₁′＝x_min+Δx，其中Δx為增材再制造過程中掃描間距；

在上半部分點云中尋找直線l₁′右方距直線l₁′最近點A₁′(x_a′,y_a′)，再尋找直線l₁′左方距直線l₁′最近點B₁′(x_b′,y_b′),求得取該兩點縱坐標的算術平均值確定掃描路徑上側端點M₁′(x₁′,y₁′)；

在下半部分點云中尋找直線l₁′右方距直線l₁′最近點C₁′(x_c′,y_c′)，再尋找直線l₁′左方距直線l₁′最近點D₁′(x_d′,y_d′),求得取該兩點縱坐標的算術平均值確定掃描路徑下側端點N₁′(x₁′,y₂′)；

連接掃描路徑下側端點、上側端點所成的直線段M′N′，即為該道掃描路徑；

同理，逐次右移直線l_i′至x_max≤l_i′≤x_max+Δx，依次求取每道掃描路徑得到一系列平行線，連接每條直線段即為該層掃描路徑。