[发明专利]基于增材再制造点云模型的等距曲面分层方法

权利要求书

1.一种基于增材再制造点云模型的等距曲面分层方法，其特征在于包括如下步骤：

①拟合圆柱面：选取轴类零件未损坏区域的点云进行圆柱面拟合，作为标准的模型即标准圆柱面；拟合计算结果得轴线上一点P₀＝(x₀,y₀,z₀)、轴线的单位方向矢量以及柱面半径r；

②提取增材再制造点云模型：

选中缺损零件点云，计算各个点到标准圆柱面的距离作为每个点的缺损量e，并遵循3σ原则提取出缺损严重的数据点云以及其e，作为增材再制造点云模型；

求解缺损点云任意一点P(x,y,z)到标准圆柱面的距离即缺损量e，转换为点P到轴心所在直线L的距离与柱体半径之差；即：

其中r表示柱体半径，d(P,L)表示点P到轴心所在直线L上对应点P₀的距离；

缺损量e的大小反映了零件在该点处的缺损程度，选择e_max作为分层的高度范围值；

③建立标准圆柱面的等距曲面族；

建立标准圆柱面的等距曲面族轴线经过点P₀＝(x₀,y₀,z₀)、轴线方向矢量以及圆柱面半径{r_i|i＝0，1，…n-1且r_i+1-r_i＝h}其中h表示分层距离；分层距离h和分层数目n根据实际需要来确定，h取区间[h_min,h_max]中的优化值；h和n的关系应满足：

e_max＝n·h

因此，在成型方向上的一系列柱面半径值r_i就被确定了出来：

④构建轮廓数据P’(x’,y’,z’)；

将相邻圆柱面之间的点云映射至下层柱面上，构建出轮廓数据；根据需要，下层柱面以下的点云也映射至该层柱 面，作为轮廓内部数据保存，以备生成增材再制造路径；增材再制造点云模型中的点P(x,y,z)映射至分层之间的下层柱面时，需要首先计算该点所属的分层区间序号i：

映射机制采用分层方向上的直接投影算法，轮廓数据P’(x’,y’,z’)依据下式得出：

遍历增材再制造点云中的所有点，求取出其所对应的轮廓数据就完成了等距曲面分层，获得轴类零件等距曲面分层模型图。