[发明专利]一种增材制造与再制造快速路径规划方法

权利要求书

1.一种增材制造与再制造快速路径规划方法，其特征在于，包括：

将零件的损伤区域规则化成尽可能小且不干涉零件的其他结构的形状；

扫描获得规则化后的损伤部位的一组点云数据；

直接对点云数据利用平面进行等间距切片处理，得到一组离散点云环；

将点云环投影到切片平面上，扫描填充得出扫描路径；

所述直接对点云数据利用平面进行等间距切片处理的具体方法是：切完当前层增加一个增材制造层厚，对下一层进行切片处理，直至将整组点云数据都处理完，将切片处理得到的各层点云数据分别投影到各层平面，得到离散点云环；

所述扫描路径为横向扫描路径时，扫描填充的方法具体是：

将离散点云环数据置于坐标系中，寻找最高点纵坐标y_max与最低点纵坐标y_min；

定义直线l₀：y＝y_min，抬升直线l₀得到直线l₁:y₁＝y_min+Δy，其中Δy为增材再制造过程中扫描间距；

在左半部分点云中寻找直线l₁上方距直线l₁最近点A₁(x_a,y_a)，再寻找直线l₁下方距直线l₁最近点B₁(x_b,y_b),求得取该两点横坐标的算术平均值确定扫描路径左侧端点M₁(x₁,y₁)；

在右半部分点云中寻找直线l₁上方距直线l₁最近点C₁(x_c,y_c)，再寻找直线l₁下方距直线l₁最近点D₁(x_d,y_d),求得取该两点横坐标的算术平均值确定扫描路径右侧端点N₁(x₂,y₁)；

连接扫描路径左侧端点、右侧端点所成的直线段MN，即为该道扫描路径；

同理，逐次抬高直线l_i至y_max≤l_i≤y_max+Δy，依次求取每道扫描路径得到一系列平行线，连接每条直线段即为该层扫描路径。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将零件的损伤区域规则化成尽可能小且不干涉零件的其他结构的形状的具体方法是：

设损伤零件的修复方向为Z向，采用一种形状的一个包围盒或者多种形状包围盒组合或者一种形状的多个包围盒组合，对零件的损伤区域进行规则化处理，将损伤区域打磨成尽量小且不干涉零件其他结构的规则形状，平行于Z向看规则化后的形状为一种形状或多种形状的组合，垂直Z向看坡口损伤部位规则化成坡口。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述包围盒的形状包括：矩形、圆形、三角形。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，采用矩形包围盒对所述零件的损伤区域进行规则化处理时，矩形包围盒四角采用圆角形式过渡；对于多个矩形包围盒组合时，两个矩形包围盒接合处不加圆角过渡；针对位于零件边缘的损伤区域，规则化处理时零件边缘处不加圆角过渡。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述坡口为梯形坡口，且所述坡口与零件表面夹角大于45度，且坡口底面与侧面采用圆角过渡。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直接对点云数据利用平面进行等间距切片处理之前，对点云数据进行去噪声处理和稀疏化处理。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扫描路径根据扫描方向不同分为横向扫描路径、纵向扫描路径。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扫描路径为纵向扫描路径时，扫描填充的方法具体是：

将离散点云环数据置于坐标系中，寻找横坐标最大值x_max与横坐标最小值x_min；

定义直线l₀′：x＝x_min，抬升直线l₀′得到直线l₁′:x₁′＝x_min+Δx，其中Δx为增材再制造过程中扫描间距；

在上半部分点云中寻找直线l₁′右方距直线l₁′最近点A₁′(x_a′,y_a′)，再寻找直线l₁′左方距直线l₁′最近点B₁′(x_b′,y_b′),求得取该两点纵坐标的算术平均值确定扫描路径上侧端点M₁′(x₁′,y₁′)；

在下半部分点云中寻找直线l₁′右方距直线l₁′最近点C₁′(x_c′,y_c′)，再寻找直线l₁′左方距直线l₁′最近点D₁′(x_d′,y_d′),求得取该两点纵坐标的算术平均值确定扫描路径下侧端点N₁′(x₁′,y₂′)；

连接扫描路径下侧端点、上侧端点所成的直线段M′N′，即为该道扫描路径；

同理，逐次右移直线l_i′至x_max≤l_i′≤x_max+Δx，依次求取每道扫描路径得到一系列平行线，连接每条直线段即为该层扫描路径。