[發明專利]基于增材再制造點云模型的自適應平面分層方法

有效

• 申請號: 201711199465.4
• 申請日: 2017-11-26
• 公開（公告）號: CN108022307B
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 朱勝;王曉明;沈燦鐸;韓國峰;陳永星;任智強;趙陽;周超極;邱六
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍裝甲兵學院
• 主分類號: G06T19/20
• 分類號: G06T19/20;B33Y50/00
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產權代理有限公司 32214
• 代理人: 陳曉君

1.一種基于增材再制造點云模型的自適應平面分層方法，其特征在于包括如下步驟：

①確定分層方向：以堆積高度最小或基面積最大為選擇原則確定分層方向；

②確定分層高度：遍歷點云坐標得到到z_min和z_max，以二者之差作為分層高度；z_min和z_max指空間點云網格模型在分層方向的最小和最大值；

③構建層間點云映射關系：

點云模型P在進行自適應平面分層時，分層截面是平行于XOY平面的一系列平面，即切平面族方程為z＝z_i，z_i為第i個切平面在Z軸上的高度；由相鄰兩切層面z＝z_i和z＝z_i+1所截取的部分空間點云呈條帶狀，設為Г_i，其滿足：

將Г_i向下切層面z＝z_i上映射，映射機制采用垂直投影算法，得到截平面上的輪廓數據Ω_i；假設Гi中的任意點P_Γ＝(x,y,z)，其投影點也是截面上的輪廓點，則存在層間點云映射關系：

P_Ω＝(x_Ω,y_Ω,z_Ω)＝(x,y,z_i)；

④定義表面誤差：

定義表面誤差σ用于表示兩層切片之間的表面差值程度，令σ＝R_max，其中R_max為投影點云徑向寬度R的最大值；

⑤確定分層厚度：初始分層時，需要設定ε的大小，并選擇機器人堆焊成形的最小值h_min為初始厚度；在以表面誤差σ為標準變動某層的高度h時，依照中值逼近：

即當確定第i層的h時，下切層面確定為z＝z_i，如果某次迭代上切層面為z＝z_i+1，而此時計算所得σε₁，則將上切層增高為：

z＝z_i+1+2(z_i+1-z_i)，

然后計算σ與ε作比較；若ε₁σε₂，則將h＝3(z_i+1-z_i)做為i層堆層厚度；

如果某次迭代上切層面為z＝z_i+1，得到的表面誤差σε₂，則將上切層降低為：

z＝z_i+1-(z_i+1-z_i)/2，

再計算表面誤差σ，如果ε₁σε₂，則將h＝(z_i+1-z_i)/2做為i層堆層厚度；

當由σ所確定的分層厚度h≥h_max時，令h＝h_max；同樣當分層厚度h≤h_min時，令h＝h_min；

采用中值逼近法確定分層厚度h，使每層的表面誤差σ分布于較小的范圍ε＝[ε₁，ε₂]，即ε₁σε₂，具體來講：其中，ε為表面誤差選定的范圍值，ε₁和ε₂為選定的初始表面誤差限定值。

2.根據權利要求1所述的基于增材再制造點云模型的自適應平面分層方法，其特征在于：步驟①中，設定為Base下的Z軸方向；如果Z軸并不是點云的最優分層方向，則通過人機交互調整模型的位置，對點云進行一系列的旋轉和平移操作調整至Z軸方向。

3.根據權利要求2所述的基于增材再制造點云模型的自適應平面分層方法，其特征在于：步驟②中，z_min和z_max指空間點云網格模型z方向的最小和最大值。