[发明专利]一种基于三维数字化的破损机械零件的修复方法

说明书

技术领域

本发明是一种基于三维数字化技术的破损机械零件的修复方法，属于机械设计及制造 领域，旨在解决复杂零件表面破损部分的三维数字化修补问题，为破损零件表面原始数据 的恢复提供切实可行的数字化设计方案。

背景技术

在机械制造行业，经常会出现因磨损、腐蚀、甚至断裂等造成零件的报废。需要重新 制造一新的零件来更换报废的零件，如果企业有一系列与该零件相关的原始数据信息，则 按原始的图纸上所需求的形状、结构、尺寸及有关的技术要求就可重新制造出该零件。但 当出现原始图纸丢失、或购买产品时供应商没有提供相关零件的原始设计图纸等现象时， 如果零件的形状比较规则，则可采用传统的机械零件测量的手段或方法得到原始的设计数 据，经过重新设计得到该零件的有关数据信息。但这种传统的方法仅限于形状比较规则、 精度要求不高的零件，对于较精密而且形状复杂的零件，这种方法无法解决此问题。

目前，在没有原始设计数据资料的情况下，为了较精确测量出零件的数据信息，在零 件测量中利用超声波、电磁、光学等现代测量方法来获取零件的有关数据信息，现代的测 量方法主要有三种：一是接触式测量法，如触发式、连续扫描式；二是非接触测量法，如 超声波法、电磁、光学测量方法；三是逐层扫描测量法，如工业法、核磁共振法、自动断 层扫描法等。

目前，在机械零件的测量中常用的测量方法是接触式测量方法和非接触式光学测量法， 利用这些先进的测量技术，对一完好无损的零件，在没有原始设计图纸的情况下，利用激 光测量技术得到零件表面的三维数据点后，对相邻的点进行三角网格化处理，用若干逼近 的三角面片构成物体的表面，通过数字化建模方法得到原始的设计数据。但利用这种方法 得到的只是产品的表面模型，其数据信息不能用于下游的CAE/CAM中，也无法利用所建模型 通过投影的方法得到产品的一系列二维工程图样信息。而对于破损的零件，无法利用以上 方法得到破损部分的数据，而未破损部分测量所得的数据也都是相互之间没有约束关系的 离散的三维数据点。

发明内容

本发明的目的是在破损零件没有原始设计图纸的情况下，提供一种基于三维数字化的 破损机械零件的修复方法，可得到破损零件各表面的三维数据信息，并重构出能为下游 CAE/CAM所用的零件三维实体模型和二维工程图。

本发明采用的方法是：首先采用激光测量系统得到待测零件的表面三维数据点，将获 得的待测零件的所有表面三维坐标数据信息进行拼合，再对拼合后的三维坐标数据信息通 过特征识别及提取方法与三维数字化设计方法结合，修补出待测零件的破损部分，得到待 测零件的三维实体模型、二维工程图和误差分析图，最后还原成技术文档，复制制造出破 损的零件。

本发明的有益效果是：

1、利用现有的激光测量技术得到零件的表面数据点后，利用特征的识别和提取方法， 并与现有的机械设计中的三维设计软件相结合，完成破损机械零件的数字化修复，修复精 度高。

2、数字化建模是以目前机械设计行业广泛应用的三维参数化设计软件为平台，便于推 广应用，数字化模型易于编辑修改，

3、本发明将激光测量技术与三维数字化技术相结合，测量成本较低，可操作性强。

附图说明

图1是破损机械零件的测量原理图，

图1中：1、2.摄像头；3.光栅投影装置；4.待测零件。

图2是本发明的工作流程图。

具体实施方式

本发明的硬件部分由完成数据测量的激光测量系统和完成后期数据处理的计算机系 统所组成。如图1，完成数据测量的激光测量系统由两个摄像头1、2、一个光栅投影装置3 组成，两个摄像头1、2形成一定夹角α。将待测零件4放置在激光测量系统的下部，测量待 测零件4的表面三维坐标点数据。

如图2所示，本发明采用激光扫描的方法得到破损零件的表面三维数据点，根据零件 表面的不同属性，以测量的零件表面三维坐标点为依据，利用特征识别及提取方法，并与 三维数字化设计技术相结合，修补出零件的破损部分。并由此得到零件的三维实体模型、 二维工程图和误差分析图，根据这些技术文档，复制制造出破损的零件，其具体步骤如下：

测量待测零件4的表面三维坐标点数据方法如下：