[发明专利]自由曲面涂层的3D打印方法及3D打印装置、3D打印设备

权利要求书

1.一种自由曲面涂层的3D打印方法，其特征在于，所述方法包括：

获取自由曲面的点云数据；

根据所述点云数据重构所述自由曲面的三维点云模型；

获取所述三维点云模型中每个点的法向量；

根据所述每个点的法向量和每个点的位置参数获取机械臂的位姿控制参数；

所述根据所述点云数据重构所述自由曲面的三维点云模型具体包括：

用二维点拟合代替三维曲面重建，拟合方法为最小二乘法；先采用二维点拟合方法拟合所述点云数据中X轴横截面上的点云，并将拟合后的X轴横截面上的点云合并；

再采用二维点拟合方法拟合合并后的点云数据中Y轴横截面上的点云，并将拟合后的Y轴横截面上的点云合并，形成重构后的所述自由曲面的三维点云模型。

2.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述获取所述三维点云模型中每个点的法向量具体包括：

对所述三维点云模型进行三角剖分，形成多个三角面片；

计算每个所述三角面片顶点的法向量。

3.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述根据所述每个点的法向量和每个点的位置参数获取机械臂的位姿控制参数具体包括：

根据所述每个点的法向量计算其对应的欧拉角；

根据所述每个点的法向量对应的欧拉角计算每个点的旋转向量；

根据所述每个点的旋转向量和每个点的位置参数获得机械臂的位姿控制参数。

4.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，在所述根据所述每个点的法向量和每个点的位置参数获取机械臂的位姿控制参数之后，所述方法还包括：

根据所述三维点云模型中每个点对应的机械臂的位姿控制参数，生成所述自由曲面涂层的路径控制文件。

5.一种自由曲面涂层的3D打印装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取自由曲面的点云数据；

重构模块，用于根据所述点云数据重构所述自由曲面的三维点云模型；

第二获取模块，用于获取所述三维点云模型中每个点的法向量；

第三获取模块，用于根据所述每个点的法向量和每个点的位置参数获取机械臂的位姿控制参数；

所述重构模块具体用于：用二维点拟合代替三维曲面重建，拟合方法为最小二乘法；

重构模块先采用二维点拟合方法分别拟合所述点云数据中X轴横截面上的点云，并将拟合后的X轴横截面上的点云合并；

再采用二维点拟合方法拟合合并后的点云数据中Y轴横截面上的点云，并将拟合后的Y轴横截面上的点云合并，形成重构后的所述自由曲面的三维点云模型。

6.根据权利要求5所述的3D打印装置，其特征在于，所述第二获取模块具体用于：

对所述三维点云模型进行三角剖分，形成多个三角面片；

计算每个所述三角面片顶点的法向量。

7.根据权利要求5所述的3D打印装置，其特征在于，所述第三获取模块具体用于：

根据所述每个点的法向量计算其对应的欧拉角；

根据所述每个点的法向量对应的欧拉角计算每个点的旋转向量；

根据所述每个点的旋转向量和每个点的位置参数获得机械臂的位姿控制参数。

8.一种自由曲面涂层的3D打印设备，其特征在于，所述设备包括：线激光传感器和处理器；

所述线激光传感器用于获取自由曲面的点云数据；

所述处理器用于根据所述点云数据重构所述自由曲面的三维点云模型；并获取所述三维点云模型中每个点的法向量；并根据所述每个点的法向量和每个点的位置参数获取机械臂的位姿控制参数；

所述根据所述点云数据重构所述自由曲面的三维点云模型具体包括：

用二维点拟合代替三维曲面重建，拟合方法为最小二乘法；

先采用二维点拟合方法拟合所述点云数据中X轴横截面上的点云，并将拟合后的X轴横截面上的点云合并；

再采用二维点拟合方法拟合合并后的点云数据中Y轴横截面上的点云，并将拟合后的Y轴横截面上的点云合并，形成重构后的所述自由曲面的三维点云模型。