一種基于逆向反求技術的3d打印塑件產品的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于逆向反求技術的3D打印塑件產品的方法，包括以下步驟：獲取原始模型的三維數據，使用工業(yè)計算機中的反求軟件對點云數據進行預處理，使用所述反求軟件對過渡曲面數據進行曲面重構，通過CAD/CAM軟件對所述NURBS曲面模型數據進行實體三維重構，使用分層軟件對實體三維模型數據進行分層處理，3D打印設備根據層片數據進行逆向反求制造，這種基于逆向反求技術的3D打印塑件產品的方法應用高新計算機技術，通過高效、精確和高質量的CAD建模方法，保證了制造產品的高品質，切實提高了制造效率，縮短了研發(fā)周期以及降低了生產成本，是一套高精度、智能化、高集成度和系統(tǒng)化的逆向反求制造方法。
【專利說明】一種基于逆向反求技術的3D打印塑件產品的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及逆向反求制造【技術領域】，尤其涉及一種基于逆向反求技術的3D打印塑件產品的方法。
【背景技術】
[0002]逆向反求技術誕生于80年代后，是一種基于某種產品的原始模型，并且吸收消化原型中的先進技術、縮短設計周期的再造技術。在市場競爭日趨激烈的今天，時間就是效益，為了提高產品市場競爭力，從產品開發(fā)到批量投產的整個過程都迫切要求降低成本和提高速度，逆向反求技術的出現，為這一問題的解決提供了有效途徑，倍受國內外重視。
[0003]逆向制造涉及多個學科，完成一項逆向制造工程，并達到與預期完整、準確、一致的效果，技術人員需要在這些學科上具有豐富經驗和熟練技能，但是因為對于大型塑件，它們的結構和表面都很復雜，導致三維測量儀測量對象的特征線和區(qū)域劃分過分依賴測量者的經驗；數據獲取時，測量點密集分布，難以自動分辨模型的幾何特征，無法準確、全面的取得模型的幾何數據；而且數據點過多，數據量過大，現有的商用CAD/CAM軟件都很難處理，最終結果便是計算機輔助設計(CAD)建模，這一逆向反求制造的核心技術達不到要求，所以現階段的逆向反求制造效率較低，產品質量也總是存在缺陷。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是:為了解決現階段的逆向反求制造效率較低，產品質量欠佳，本發(fā)明提供了一種基于逆向反求技術的3D打印塑件產品的方法通過精確、高效地CAD建模來解決上述問題。
[0005]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種基于逆向反求技術的3D打印塑件產品的方法，包括以下步驟:
[0006]I)、獲取原始模型的三維數據:使用三維測量裝置對原始模型進行測量，獲取原始模型的點云數據，并將所述點云數據傳輸到工業(yè)計算機中；
[0007]2)、使用工業(yè)計算機中的反求軟件對點云數據進行預處理，包括去除噪聲點、去除點云數據中存在的大量冗余數據、數據排序、數據拼接、數據重組、特征提取和區(qū)域劃分，然后對所述點云數據中的離散點進行三角剖分，形成過渡曲面模型數據；
[0008]3)、使用所述反求軟件對過渡曲面數據進行曲面重構，包括曲線擬合、曲面擬合、曲面拼接和特征造型，并以IGES格式輸出NURBS曲面模型數據；
[0009]4)、通過CAD/CAM軟件對所述NURBS曲面模型數據進行實體三維重構,包括曲線修復、曲面修復和三維實體造型，以STL格式輸出實體三維模型數據；
[0010]5)、通過CAE軟件對所述實體三維模型數據進行模擬熔體填充、保壓、冷卻數據分析，獲得制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形的分析數據；
[0011]6)、將步驟5)中得到的分析數據與原始模型的實際參數進行對比；
[0012]如果誤差超過允許的誤差范圍，則通過所述CAD/CAM軟件對NURBS曲面模型數據進行調整并以STL格式輸出新的實體三維模型數據，然后再依次進行步驟5)和步驟6)；
[0013]如果誤差在允許的誤差范圍內，則使用分層軟件對實體三維模型數據進行分層處理，并將獲得的層片數據輸入到3D打印設備中；
[0014]7)、3D打印設備根據層片數據進行逆向反求制造，包括層片打印和層片堆積，最后得到實體產品。
[0015]所述三維測量裝置為三維激光測量儀，三維激光測量儀能對復雜型面進行準確測量，測量速度快，效率高，獲得實物外表面和內腔的三維數據，所述反求軟件為Surfacer軟件，所述CAD/CAM軟件為Unigraphics軟件，所述CAE軟件為Moldflow軟件。
[0016]為了提高CAD建模的精度和效率，步驟2)還包括對原始模型漏測區(qū)域進行二次采樣，所述特征提取包括局部分離、逼近、光順和拼合，所述三角剖分包括對所述點云數據進行三角曲面連續(xù)插值，并光順、變形三角曲面。
[0017]具體的，所述曲面擬合包括提取分離二次曲面，所述曲面拼接包括光滑拼接相鄰曲面塊、協(xié)調光順全局曲面塊。
[0018]所述層片數據的文件格式為CLI，CLI文件格式能夠適應絕大部分3D打印設備對分層軟件格式的需求。
[0019]本發(fā)明的有益效果是，這種基于逆向反求技術的3D打印塑件產品的方法應用高新計算機技術，通過高效、精確和高質量的CAD建模方法，保證了制造產品的高品質，切實提高了制造效率，縮短了研發(fā)周期以及降低了生產成本，是一套高精度、智能化、高集成度和系統(tǒng)化的逆向反求制造方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0021]圖1是本發(fā)明基于逆向反求技術的3D打印塑件產品的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]現在結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于逆向反求技術的3D打印塑件產品的方法，包括以下步驟:
[0024]I)、獲取原始模型的三維數據:使用三維激光測量儀對原始模型進行測量，獲取原始模型的點云數據，并將點云數據傳輸到工業(yè)計算機中；
[0025]2)、使用工業(yè)計算機中的Surfacer軟件對點云數據進行預處理,包括對原始模型漏測區(qū)域進行二次采樣、去除噪聲點、去除點云數據中存在的大量冗余數據、數據排序、數據拼接、數據重組、特征提取和區(qū)域劃分，然后對點云數據中的離散點進行三角剖分，形成過渡曲面模型數據，特征提取包括局部分離、逼近、光順和拼合，三角剖分包括對點云數據進行三角曲面連續(xù)插值，并光順、變形三角曲面；
[0026]3)、使用Surfacer軟件對過渡曲面數據進行曲面重構，包括曲線擬合、曲面擬合、曲面拼接和特征造型，并以IGES格式輸出NURBS曲面模型數據，曲面擬合包括提取分離二次曲面，曲面拼接包括光滑拼接相鄰曲面塊、協(xié)調光順全局曲面塊；[0027]4)、通過Unigraphics軟件對NURBS曲面模型數據進行實體三維重構，包括曲線修復、曲面修復和三維實體造型，以STL格式輸出實體三維模型數據；
[0028]5)、通過Moldflow軟件對實體三維模型數據進行模擬熔體填充、保壓、冷卻數據分析，獲得制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形的分析數據；
[0029]6)、將步驟5)中得到的分析數據與原始模型的實際參數進行對比；
[0030]如果誤差超過允許的誤差范圍，則通過Unigraphics軟件對NURBS曲面模型數據進行調整并以STL格式輸出新的實體三維模型數據，然后再依次進行步驟5)和步驟6))；
[0031]如果誤差在允許的誤差范圍內，則使用分層軟件對實體三維模型數據進行分層處理，并將獲得的層片數據輸入到3D打印設備中，層片數據的文件格式為CLI ；
[0032]7)、3D打印設備根據層片數據進行逆向反求制造，包括層片打印和層片堆積，最后得到實體產品。
[0033]以上述依據本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【權利要求】
1.一種基于逆向反求技術的3D打印塑件產品的方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)、獲取原始模型的三維數據:使用三維測量裝置對原始模型進行測量，獲取原始模型的點云數據，并將所述點云數據傳輸到工業(yè)計算機中； 2)、使用工業(yè)計算機中的反求軟件對點云數據進行預處理，包括去除噪聲點、去除點云數據中存在的大量冗余數據、數據排序、數據拼接、數據重組、特征提取和區(qū)域劃分，然后對所述點云數據中的離散點進行三角剖分，形成過渡曲面模型數據； 3)、使用所述反求軟件對過渡曲面數據進行曲面重構，包括曲線擬合、曲面擬合、曲面拼接和特征造型，并以IGES格式輸出NURBS曲面模型數據； 4)、通過CAD/CAM軟件對所述NURBS曲面模型數據進行實體三維重構，包括曲線修復、曲面修復和三維實體造型，以STL格式輸出實體三維模型數據； 5)、通過CAE軟件對所述實體三維模型數據進行模擬熔體填充、保壓、冷卻數據分析，獲得制品中的應力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形的分析數據； 6)、將步驟5)中得到的分析數據與原始模型的實際參數進行對比； 如果誤差超過允許的誤差范圍，則通過所述CAD/CAM軟件對NURBS曲面模型數據進行調整并以STL格式輸出新的實體三維模型數據，然后再依次進行步驟5)和步驟6)； 如果誤差在允許的誤差范圍內，則使用分層軟件對實體三維模型數據進行分層處理，并將獲得的層片數據輸入到3D打印設備中； 7)、3D打印設備根據層片數據進行逆向反求制造，包括層片打印和層片堆積，最后得到實體產品。
2.如權利要求1所述的一種基于逆向反求技術的3D打印塑件產品的方法，其特征在于:所述三維測量裝置為三維激光測量儀，所述反求軟件為Surfacer軟件，所述CAD/CAM軟件為Unigraphics軟件，所述CAE軟件為Moldflow軟件。
3.如權利要求1所述的一種基于逆向反求技術的3D打印塑件產品的方法，其特征在于:步驟2)還包括對原始模型漏測區(qū)域進行二次采樣，所述特征提取包括局部分離、逼近、光順和拼合，所述三角剖分包括對所述點云數據進行三角曲面連續(xù)插值，并光順、變形三角曲面。
4.如權利要求1所述的一種基于逆向反求技術的3D打印塑件產品的方法，其特征在于:所述曲面擬合包括提取分離二次曲面，所述曲面拼接包括光滑拼接相鄰曲面塊、協(xié)調光順全局曲面塊。
5.如權利要求1所述的一種基于逆向反求技術的3D打印塑件產品的方法，其特征在于:所述層片數據的文件格式為CLI。
【文檔編號】G06F17/50GK103440382SQ201310388438
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權日:2013年8月30日
【發(fā)明者】袁鋒 申請人:常州輕工職業(yè)技術學院