[发明专利]基于增材再制造点云模型的自适应平面分层方法

说明书

本发明涉及一种基于增材再制造点云模型的自适应平面分层方法，包括如下步骤：①确定分层方向。②确定分层高度：遍历点云坐标得到到z_min和z_max，以二者之差作为分层高度。③构建层间点云映射关系。④定义表面误差：定义表面误差用于表示两层切片之间的表面差值程度，令=，其中为投影点云径向宽度的最大值。⑤确定分层厚度。基于增材再制造点云模型的自适应平面分层，采用投影点云径向宽度的最大值作为表面误差，从而迭代确定出自适应的分层高度，算法实现过程清晰明确，兼顾了效率与精度。

技术领域

本发明涉及增材再制造工程技术领域，特别涉及一种基于增材再制造点云模型的分层方法。

背景技术

目前增材再制造技术是一系列用于恢复损伤零（构）件的缺损尺寸和服役性能的先进技术的统称，其对损伤零（构）件尺寸恢复和性能提升的过程是以数字模型驱动为特征的离散―堆积过程。其中，离散过程是以零件缺损部分的三维模型为对象的切片分层过程。零件模型无论是在造型软件中生成还是由反求工程构建，都必须经过分层处理才能输入到增材再制造设备中，因此分层方法是增材再制造过程中的一个关键环节。分层方法不仅影响增材再制造的精度，对其效率也有重要的影响，因此分层方法一直是增材再制造研究的重点和难点问题。

国内外学者提出了基于STL（Stereo Litbography）模型的分层算法，主要有等层厚分层算法、适应性分层算法、斜边分层算法以及曲面分层算法。等层厚分层算法实现简单、程序执行速度快，但台阶效应明显；适应性分层算法采用适应性变化层厚的方法进行分层，有效地减小了台阶效应，但并不能完全消除台阶效应；采用斜边分层或曲面分层等先进分层算法能够完全消除台阶效应，但在系统实现上较为困难。同时，因上述分层算法均是基于STL模型开发的，须经历数据处理中最复杂耗时的曲面重构过程，由此导致了运算过程的复杂化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于增材再制造点云模型的精确、高效、台阶效应小的自适应平面分层方法。

实现本发明目的的技术方案是提供

本发明具有积极的效果：（1）针对增材再制造过程中数字模型分层算法误差大、效率低、台阶效应明显等问题，本发明提供基于增材再制造点云模型的直接分层方法，具体涉及自适应平面分层法。通过对增材再制造点云模型直接进行分层，省去了数据处理中复杂耗时的曲面重构过程，既提高了效率、减少了误差来源，又较好的消除了台阶效应。

（2）基于增材再制造点云模型的自适应平面分层，采用投影点云径向宽度的最大值作为表面误差，从而迭代确定出自适应的分层高度，算法实现过程清晰明确，兼顾了效率与精度，保证了增材再制造成形的“快速性”和“精确性”。

附图说明

图1是距离变换的扫描模板；

图2是网格对示意图；

图3是某回转体零件点云的平面分层效果图。

具体实施方式

（实施例1、基于增材再制造点云模型的自适应平面分层方法）

本实施例的基于增材再制造点云模型的自适应平面分层方法，包括如下步骤：

①确定分层方向：分层方向的确定，既要考虑零件本身的形状特征，又要便于快速再制造成形，一般的选择原则是以堆积高度最小或基面积最大为选择原则确定分层方向；优先设定为Base下的Z轴方向，所以在最初采集点云之前，应尽量将零件按此标准装卡。如果Z轴并不是点云的最优分层方向，则可以通过人机交互调整模型的位置，也就是对点云进行一系列的旋转和平移操作。