[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

本發明涉及一種基于增材再制造點云模型的自適應平面分層方法，包括如下步驟：①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。③構建層間點云映射關系。④定義表面誤差：定義表面誤差用于表示兩層切片之間的表面差值程度，令=，其中為投影點云徑向寬度的最大值。⑤確定分層厚度。基于增材再制造點云模型的自適應平面分層，采用投影點云徑向寬度的最大值作為表面誤差，從而迭代確定出自適應的分層高度，算法實現過程清晰明確，兼顧了效率與精度。

技術領域

本發明涉及增材再制造工程技術領域，特別涉及一種基于增材再制造點云模型的分層方法。

背景技術

目前增材再制造技術是一系列用于恢復損傷零（構）件的缺損尺寸和服役性能的先進技術的統稱，其對損傷零（構）件尺寸恢復和性能提升的過程是以數字模型驅動為特征的離散―堆積過程。其中，離散過程是以零件缺損部分的三維模型為對象的切片分層過程。零件模型無論是在造型軟件中生成還是由反求工程構建，都必須經過分層處理才能輸入到增材再制造設備中，因此分層方法是增材再制造過程中的一個關鍵環節。分層方法不僅影響增材再制造的精度，對其效率也有重要的影響，因此分層方法一直是增材再制造研究的重點和難點問題。

國內外學者提出了基于STL（Stereo Litbography）模型的分層算法，主要有等層厚分層算法、適應性分層算法、斜邊分層算法以及曲面分層算法。等層厚分層算法實現簡單、程序執行速度快，但臺階效應明顯；適應性分層算法采用適應性變化層厚的方法進行分層，有效地減小了臺階效應，但并不能完全消除臺階效應；采用斜邊分層或曲面分層等先進分層算法能夠完全消除臺階效應，但在系統實現上較為困難。同時，因上述分層算法均是基于STL模型開發的，須經歷數據處理中最復雜耗時的曲面重構過程，由此導致了運算過程的復雜化。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于增材再制造點云模型的精確、高效、臺階效應小的自適應平面分層方法。

實現本發明目的的技術方案是提供

本發明具有積極的效果：（1）針對增材再制造過程中數字模型分層算法誤差大、效率低、臺階效應明顯等問題，本發明提供基于增材再制造點云模型的直接分層方法，具體涉及自適應平面分層法。通過對增材再制造點云模型直接進行分層，省去了數據處理中復雜耗時的曲面重構過程，既提高了效率、減少了誤差來源，又較好的消除了臺階效應。

（2）基于增材再制造點云模型的自適應平面分層，采用投影點云徑向寬度的最大值作為表面誤差，從而迭代確定出自適應的分層高度，算法實現過程清晰明確，兼顧了效率與精度，保證了增材再制造成形的“快速性”和“精確性”。

附圖說明

圖1是距離變換的掃描模板；

圖2是網格對示意圖；

圖3是某回轉體零件點云的平面分層效果圖。

具體實施方式

（實施例1、基于增材再制造點云模型的自適應平面分層方法）

本實施例的基于增材再制造點云模型的自適應平面分層方法，包括如下步驟：

①確定分層方向：分層方向的確定，既要考慮零件本身的形狀特征，又要便于快速再制造成形，一般的選擇原則是以堆積高度最小或基面積最大為選擇原則確定分層方向；優先設定為Base下的Z軸方向，所以在最初采集點云之前，應盡量將零件按此標準裝卡。如果Z軸并不是點云的最優分層方向，則可以通過人機交互調整模型的位置，也就是對點云進行一系列的旋轉和平移操作。