[發明專利]一種選區激光熔化制備的圓柱桿三維輪廓幾何重建方法

在審

• 申請號: 202110284293.0
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112884897A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 李永欣;周國云;賀星星;郭長春
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06T17/10
• 分類號: G06T17/10;G06F30/12;G06F113/10
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 孫建

1.一種選區激光熔化制備的圓柱桿三維輪廓幾何重建方法，其特征在于，其包括以下步驟：

步驟1：根據選區激光熔化制造的圓柱點云數據，得到具有真實輪廓的圓柱桿三維模型，具體步驟包括：

步驟11：獲得選區激光熔化制造的圓柱點云數據；

步驟12：將點云數據中過度離散的點去除，將圓柱兩端剖去，提高橫截面數據精度；

步驟13：進行逆向建模，獲得逆向模型，即具有真實輪廓的圓柱三維模型；

步驟2：將所述三維模型進行剖切處理，獲得m個橫截面圖片，根據圖片模擬橫截面輪廓的橢圓圖形，得到擬合的橢圓橫截面數據；

所述擬合的橢圓橫截面數據包括：實際圓心o’、實際圓心o’與理想圓心o的偏移量(dx，dy)、實際坐標系x′-y′和理想坐標系x-y偏角θ、橢圓長軸長度a和橢圓短軸長度b；

具體表達式為：

令橫截面輪廓上的點(x_i，y_i)(i＝1，2，...，n)，根據任意的橢圓方程為：

x²+Axy+By²+Cx+Dy+E＝0

其中，A、B、C、D、E為任意實數；

由最小二乘法原理，得到：

dx＝x₀-x

dy＝y₀-y

其中，x，y為理想圓柱橫截面的圓心坐標，x₀，y₀為擬合的橢圓圓心坐標，a為橢圓長軸長度，b為橢圓短軸長度；θ為實際坐標系x′-y′和理想坐標系x-y偏角，令逆時針方向為正，dx為實際圓心o’與理想圓心o的x軸偏移量，dy為實際圓心o’與理想圓心o的y軸偏移量；

步驟3：根據擬合的橢圓橫截面數據得到圓柱真實輪廓幾何表征的三維實體模型，具體步驟包括：

步驟31：根據擬合的橢圓橫截面數據，在坐標系0高度繪制橢圓曲線；

步驟32：根據所需重建模型橫截面之間間隔，確定下一個橫截面的高度并繪制橢圓曲線；

步驟33：重復步驟32，在不同高度上，圓心偏移量(dx，dy)和偏角θ確定一個實際坐標系x′-y′，根據橢圓長軸a和短軸b繪制一個橢圓曲線，直至繪制高度大于或等于模型圓柱高度；

步驟34：從下到上依次選中各個橢圓曲線，將繪制的各橢圓曲線之間平滑過渡，連接為圓柱實體，得到圓柱真實輪廓幾何表征的三維實體模型。

2.根據權利要求1所述的選區激光熔化制備的圓柱桿三維輪廓幾何重建方法，其特征在于：所述步驟2中橫截面圖片數量m根據重構精度確定。

3.根據權利要求1所述的選區激光熔化制備的圓柱桿三維輪廓幾何重建方法，其特征在于：所述步驟31具體為根據擬合的橢圓橫截面數據，隨機選取數據，在CAD軟件中從0高度開始，以世界坐標系為0高度的理想坐標系x-y，將圓心偏移量(dx，dy)作為實際坐標原點o’，同時改變坐標系x-y偏角θ，從而確定了實際坐標系x′-y′；在實際的坐標系x′-y′下，根據長短軸長度a，b繪制橢圓。

4.根據權利要求1所述的選區激光熔化制備的圓柱桿三維輪廓幾何重建方法，其特征在于：所述步驟32具體為：將坐標系回歸到世界坐標系，根據所需重建模型的橫截面之間的間隔，確定下一個橫截面的高度，將世界坐標移動到該高度，從而確定該高度上的理想坐標系x-y，用圓心偏移量(dx，dy)和偏角θ來確定某個高度的實際坐標系x′-y′，用橢圓長短軸a，b確定某個高度的橢圓曲線。

5.根據權利要求1所述的選區激光熔化制備的圓柱桿三維輪廓幾何重建方法，其特征在于：所述步驟32中重建模型的橫截面之間的間隔根據表征精度要求確定。

6.根據權利要求1所述的選區激光熔化制備的圓柱桿三維輪廓幾何重建方法，其特征在于，所述步驟34通過CAD軟件中的放樣操作選中各個橢圓曲線。