获取损伤零件缺损部位模型的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种获取损伤零件缺损部位模型的系统，包括计算机及与计算机电连接的扫描仪；建模方法包括如下步骤：①对待扫描损伤零件进行扫描前准备；②对扫描仪进行校准；③系统进行参数配置；④通过扫描仪扫描获得初始模型数据；⑤对初始模型数据进行处理获得点云模型数据；⑥对点云模型数据通过网格重建算法处理从而获得曲面重构模型；⑦将曲面重构模型与标准零件模型进行配准对齐；⑧获取待扫描损伤零件的缺损部位模型：模型配准对齐后，将曲面重构模型与标准零件模型作相减布尔操作，得到待扫描损伤零件的缺损部位的数字化模型。本发明专利技术建模效率高、精度好。

【技术实现步骤摘要】
获取损伤零件缺损部位模型的系统
本专利技术涉及增材再制造
，特别涉及一种获取损伤零件缺损部位模型的系统。
技术介绍
增材再制造技术是近年来迅速发展起来的一种恢复损伤零(构)件的缺损尺寸和服役性能的先进成形修复技术。该技术是以零(构)件的全寿命“价值”周期理论为基础，以损伤零(构)件为对象，以优质、高效、节能、节材和环保为准则，以多学科融合为特征的多种先进技术为手段，最大限度地利用损伤零(构)件的“剩余价值”，在恢复其原始几何尺寸的同时，服役性能也得以恢复甚至提升的技术手段的总称。其突出特点是：缺损尺寸恢复及服役性能可达到甚至超过新品，降低成本50％、节能60％、节材70％、节时80％以上。增材再制造工艺过程可分为以下4个过程：1)通过扫描实现缺损零件的三维数字化捕捉，并与零件原始数字化模型配准对比，得到损伤零件的三维缺损模型；2)对三维缺损模型(点云)进行降维处理得到二维平面；3)结合激光、弧焊、电子束等工艺堆积特点，对缺损模型进行路径规划；4)对缺损区域逐层堆积，实现零件缺损区域的填充修复。对缺损零件模型的快速、精确、数字化反求捕捉，得到损伤零件的三维缺损模型是增材再制造的关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种获取损伤零件缺损部位模型的系统，其特征在于：所述获取损伤零件缺损部位模型的系统包括计算机及与计算机电连接的扫描仪；所述扫描仪包括2个线激光器(3)、2个CCD摄像机(2)、图像采集卡、LED灯(1)、控制按钮以及用于安置前述各部件的外壳；获取损伤零件缺损部位模型的系统的建模方法包括如下几个步骤：①对待扫描损伤零件进行扫描前准备处理：扫描前彻底清洗待扫描损伤零件表面的油污，并在其表面粘贴高反光标志点；②对扫描仪进行校准；③对获取损伤零件缺损部位模型的系统进行参数配置：根据待扫描损伤零件的表面反光程度、环境亮度因素调整CCD摄像机(2)的快门时间；④通过扫描仪对待扫描损伤零件进行扫描并传输至计...

【技术特征摘要】
1.一种获取损伤零件缺损部位模型的系统，其特征在于：所述获取损伤零件缺损部位模型的系统包括计算机及与计算机电连接的扫描仪；所述扫描仪包括2个线激光器(3)、2个CCD摄像机(2)、图像采集卡、LED灯(1)、控制按钮以及用于安置前述各部件的外壳；获取损伤零件缺损部位模型的系统的建模方法包括如下几个步骤：①对待扫描损伤零件进行扫描前准备处理：扫描前彻底清洗待扫描损伤零件表面的油污，并在其表面粘贴高反光标志点；②对扫描仪进行校准；③对获取损伤零件缺损部位模型的系统进行参数配置：根据待扫描损伤零件的表面反光程度、环境亮度因素调整CCD摄像机(2)的快门时间；④通过扫描仪对待扫描损伤零件进行扫描并传输至计算机从而获得初始模型数据；⑤对初始模型数据进行坏点去除、平滑滤波、精简及背景去除处理后，获得待扫描损伤零件的点云模型数据；⑥对点云模型数据通过网格重建算法处理从而获得待扫描损伤零件的曲面重构模型：基于区域增长的网格重建算法在构建网格时，由“种子”三角形开始，按照从平滑点集到高曲率点集最后至边界点集的顺序，即由简单到复杂的次序以最优点选取的方法作为基础，增加二面角和“已用点”等限定条件，并设立相应的内边邻接表完成对点云的重建，从而获得待扫描损伤零件的曲面重构模型；⑦将曲面重构模型与标准零件模型进行配准对齐；⑧获取待扫描损伤零件的缺损部位模型：模型配准对齐后，将曲面重构模型与标准零件模型作相减布尔操作，得到待扫描损伤零件缺损部位的数字化模型。2.根据权利要求1所述的获取损伤零件缺损部位模型的系统，其特征在于：所述获取损伤零件缺损部位模型的系统的扫描仪的2个线激光器(3)为光源，每个线激光器(3)可发射3束线激光，组成三束交叉十字激光束；2个CCD摄像机(2)用于摄取待采集损伤零件的变形光栅图像，将被测目标图像转换为模拟电信号；图像采集卡通过A-D转换器将被测目标图像的模拟电信号转换为数字图像信号，并将数字图像信号传输到计算机；线激光器(3)与CCD摄像机(2)按照激光三角测量法原理放置，与图像采集卡组装在外壳中；2个线激光器(3)位于正中，2个CCD摄像机直线对称设置在线激光器(3)的两侧，LED灯(1)环绕每个CCD摄像机设置；线激光器(3)的激光波长650nm，出瞳功率为2.5mW。3.根据权利要求1或2所述的获取损伤零件缺损部位模型的系统，其特征在于：步骤①中，高反光标志点的粘贴应遵循以下原则：1、相邻高反光标志点的距离：在20mm到100mm之间；2、平坦区域：需要的标志点较少：1-5个/cm2；3、弯曲区域：需要的标志点较多：≥5个/cm2；4、避免在弯曲率较高的表面上添加标点；5、避免靠近边缘或细部添加标点；6、避免使用损坏或不完整的标点；7、避免使用油腻、多灰、脏污或隐藏的标点；8、不要成组堆放标点，也不要将标点整齐地排列成一条线。4.根据权利要求1或2所述的获取损伤零件缺损部位模型的系统，其特征在于：步骤②中，扫描校准依靠校准板由硬件系统的计算机程序自动控制完成，在高度、左右、前后方向上分别移动扫描仪使扫描仪必须指向校准板中心；若系统处于连续工作状态，则不需要进行此步操作。5.根据权利要求1或2所述的获取损伤零件缺损部位模型的系统，其特征在于：步骤③的具体过程如下：首先，要确保激光线完全平铺在要扫描的表面上，扫描仪的CCD摄像机(2)的拍摄方向与待扫描损伤零件表面垂直；然后调整扫描仪的线激光器(3)使得激光线平铺在待扫描损伤零件的表面上，计算机控制扫描仪根据待扫描损伤零件的表面反光程度、环境亮度因素优化调整CCD摄像机(2)的快门时间。6.根据权利要求1或2所述的获取损伤零件缺损部位模型的系统，其特征在于：步骤④中，扫描时遵循以下规则：1、扫描时应保证单幅视图中至少有四个以上的有效标志点；2、扫描仪与待扫描损伤零件的距离应适当，优选为30cm左右；扫描时，计算机的屏幕左侧会显示测距仪，通过线激光器(3)指示扫描仪和待扫描损伤零件之间的距离；扫描仪上的LED灯(1)也可以指示距离；3、扫描仪与待扫描损伤零件表面尽量保持垂直，入射角越大，模型的精确度越高；4、对于无法粘贴反光标志点的待扫描损伤零件或当无法直接将反光标志点置于待扫描损伤零件上时，可在待扫描损伤零件的周围粘贴反光标志点；而对于超大型零件，单次扫描会使用过多内存，这时可分为多个会话进行扫描，最后合并多个扫描会话完成整个零件的扫描。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱胜，殷凤良，王晓明，韩国峰，陈永星，任智强，王启伟，周超极，
申请(专利权)人：中国人民解放军装甲兵工程学院，
类型：发明
国别省市：北京,11