一种基于逆向反求技术的3d打印塑件产品的方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于逆向反求技术的3D打印塑件产品的方法，包括以下步骤：获取原始模型的三维数据，使用工业计算机中的反求软件对点云数据进行预处理，使用所述反求软件对过渡曲面数据进行曲面重构，通过CAD/CAM软件对所述NURBS曲面模型数据进行实体三维重构，使用分层软件对实体三维模型数据进行分层处理，3D打印设备根据层片数据进行逆向反求制造，这种基于逆向反求技术的3D打印塑件产品的方法应用高新计算机技术，通过高效、精确和高质量的CAD建模方法，保证了制造产品的高品质，切实提高了制造效率，缩短了研发周期以及降低了生产成本，是一套高精度、智能化、高集成度和系统化的逆向反求制造方法。
【专利说明】一种基于逆向反求技术的3D打印塑件产品的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及逆向反求制造【技术领域】，尤其涉及一种基于逆向反求技术的3D打印塑件产品的方法。
【背景技术】
[0002]逆向反求技术诞生于80年代后，是一种基于某种产品的原始模型，并且吸收消化原型中的先进技术、缩短设计周期的再造技术。在市场竞争日趋激烈的今天，时间就是效益，为了提高产品市场竞争力，从产品开发到批量投产的整个过程都迫切要求降低成本和提高速度，逆向反求技术的出现，为这一问题的解决提供了有效途径，倍受国内外重视。
[0003]逆向制造涉及多个学科，完成一项逆向制造工程，并达到与预期完整、准确、一致的效果，技术人员需要在这些学科上具有丰富经验和熟练技能，但是因为对于大型塑件，它们的结构和表面都很复杂，导致三维测量仪测量对象的特征线和区域划分过分依赖测量者的经验；数据获取时，测量点密集分布，难以自动分辨模型的几何特征，无法准确、全面的取得模型的几何数据；而且数据点过多，数据量过大，现有的商用CAD/CAM软件都很难处理，最终结果便是计算机辅助设计(CAD)建模，这一逆向反求制造的核心技术达不到要求，所以现阶段的逆向反求制造效率较低，产品质量也总是存在缺陷。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是:为了解决现阶段的逆向反求制造效率较低，产品质量欠佳，本发明提供了一种基于逆向反求技术的3D打印塑件产品的方法通过精确、高效地CAD建模来解决上述问题。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于逆向反求技术的3D打印塑件产品的方法，包括以下步骤:
[0006]I)、获取原始模型的三维数据:使用三维测量装置对原始模型进行测量，获取原始模型的点云数据，并将所述点云数据传输到工业计算机中；
[0007]2)、使用工业计算机中的反求软件对点云数据进行预处理，包括去除噪声点、去除点云数据中存在的大量冗余数据、数据排序、数据拼接、数据重组、特征提取和区域划分，然后对所述点云数据中的离散点进行三角剖分，形成过渡曲面模型数据；
[0008]3)、使用所述反求软件对过渡曲面数据进行曲面重构，包括曲线拟合、曲面拟合、曲面拼接和特征造型，并以IGES格式输出NURBS曲面模型数据；
[0009]4)、通过CAD/CAM软件对所述NURBS曲面模型数据进行实体三维重构,包括曲线修复、曲面修复和三维实体造型，以STL格式输出实体三维模型数据；
[0010]5)、通过CAE软件对所述实体三维模型数据进行模拟熔体填充、保压、冷却数据分析，获得制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形的分析数据；
[0011]6)、将步骤5)中得到的分析数据与原始模型的实际参数进行对比；
[0012]如果误差超过允许的误差范围，则通过所述CAD/CAM软件对NURBS曲面模型数据进行调整并以STL格式输出新的实体三维模型数据，然后再依次进行步骤5)和步骤6)；
[0013]如果误差在允许的误差范围内，则使用分层软件对实体三维模型数据进行分层处理，并将获得的层片数据输入到3D打印设备中；
[0014]7)、3D打印设备根据层片数据进行逆向反求制造，包括层片打印和层片堆积，最后得到实体产品。
[0015]所述三维测量装置为三维激光测量仪，三维激光测量仪能对复杂型面进行准确测量，测量速度快，效率高，获得实物外表面和内腔的三维数据，所述反求软件为Surfacer软件，所述CAD/CAM软件为Unigraphics软件，所述CAE软件为Moldflow软件。
[0016]为了提高CAD建模的精度和效率，步骤2)还包括对原始模型漏测区域进行二次采样，所述特征提取包括局部分离、逼近、光顺和拼合，所述三角剖分包括对所述点云数据进行三角曲面连续插值，并光顺、变形三角曲面。
[0017]具体的，所述曲面拟合包括提取分离二次曲面，所述曲面拼接包括光滑拼接相邻曲面块、协调光顺全局曲面块。
[0018]所述层片数据的文件格式为CLI，CLI文件格式能够适应绝大部分3D打印设备对分层软件格式的需求。
[0019]本发明的有益效果是，这种基于逆向反求技术的3D打印塑件产品的方法应用高新计算机技术，通过高效、精确和高质量的CAD建模方法，保证了制造产品的高品质，切实提高了制造效率，缩短了研发周期以及降低了生产成本，是一套高精度、智能化、高集成度和系统化的逆向反求制造方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0021]图1是本发明基于逆向反求技术的3D打印塑件产品的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0022]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0023]如图1所示，本发明提供了一种基于逆向反求技术的3D打印塑件产品的方法，包括以下步骤:
[0024]I)、获取原始模型的三维数据:使用三维激光测量仪对原始模型进行测量，获取原始模型的点云数据，并将点云数据传输到工业计算机中；
[0025]2)、使用工业计算机中的Surfacer软件对点云数据进行预处理,包括对原始模型漏测区域进行二次采样、去除噪声点、去除点云数据中存在的大量冗余数据、数据排序、数据拼接、数据重组、特征提取和区域划分，然后对点云数据中的离散点进行三角剖分，形成过渡曲面模型数据，特征提取包括局部分离、逼近、光顺和拼合，三角剖分包括对点云数据进行三角曲面连续插值，并光顺、变形三角曲面；
[0026]3)、使用Surfacer软件对过渡曲面数据进行曲面重构，包括曲线拟合、曲面拟合、曲面拼接和特征造型，并以IGES格式输出NURBS曲面模型数据，曲面拟合包括提取分离二次曲面，曲面拼接包括光滑拼接相邻曲面块、协调光顺全局曲面块；[0027]4)、通过Unigraphics软件对NURBS曲面模型数据进行实体三维重构，包括曲线修复、曲面修复和三维实体造型，以STL格式输出实体三维模型数据；
[0028]5)、通过Moldflow软件对实体三维模型数据进行模拟熔体填充、保压、冷却数据分析，获得制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形的分析数据；
[0029]6)、将步骤5)中得到的分析数据与原始模型的实际参数进行对比；
[0030]如果误差超过允许的误差范围，则通过Unigraphics软件对NURBS曲面模型数据进行调整并以STL格式输出新的实体三维模型数据，然后再依次进行步骤5)和步骤6))；
[0031]如果误差在允许的误差范围内，则使用分层软件对实体三维模型数据进行分层处理，并将获得的层片数据输入到3D打印设备中，层片数据的文件格式为CLI ；
[0032]7)、3D打印设备根据层片数据进行逆向反求制造，包括层片打印和层片堆积，最后得到实体产品。
[0033]以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1.一种基于逆向反求技术的3D打印塑件产品的方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)、获取原始模型的三维数据:使用三维测量装置对原始模型进行测量，获取原始模型的点云数据，并将所述点云数据传输到工业计算机中； 2)、使用工业计算机中的反求软件对点云数据进行预处理，包括去除噪声点、去除点云数据中存在的大量冗余数据、数据排序、数据拼接、数据重组、特征提取和区域划分，然后对所述点云数据中的离散点进行三角剖分，形成过渡曲面模型数据； 3)、使用所述反求软件对过渡曲面数据进行曲面重构，包括曲线拟合、曲面拟合、曲面拼接和特征造型，并以IGES格式输出NURBS曲面模型数据； 4)、通过CAD/CAM软件对所述NURBS曲面模型数据进行实体三维重构，包括曲线修复、曲面修复和三维实体造型，以STL格式输出实体三维模型数据； 5)、通过CAE软件对所述实体三维模型数据进行模拟熔体填充、保压、冷却数据分析，获得制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形的分析数据； 6)、将步骤5)中得到的分析数据与原始模型的实际参数进行对比； 如果误差超过允许的误差范围，则通过所述CAD/CAM软件对NURBS曲面模型数据进行调整并以STL格式输出新的实体三维模型数据，然后再依次进行步骤5)和步骤6)； 如果误差在允许的误差范围内，则使用分层软件对实体三维模型数据进行分层处理，并将获得的层片数据输入到3D打印设备中； 7)、3D打印设备根据层片数据进行逆向反求制造，包括层片打印和层片堆积，最后得到实体产品。
2.如权利要求1所述的一种基于逆向反求技术的3D打印塑件产品的方法，其特征在于:所述三维测量装置为三维激光测量仪，所述反求软件为Surfacer软件，所述CAD/CAM软件为Unigraphics软件，所述CAE软件为Moldflow软件。
3.如权利要求1所述的一种基于逆向反求技术的3D打印塑件产品的方法，其特征在于:步骤2)还包括对原始模型漏测区域进行二次采样，所述特征提取包括局部分离、逼近、光顺和拼合，所述三角剖分包括对所述点云数据进行三角曲面连续插值，并光顺、变形三角曲面。
4.如权利要求1所述的一种基于逆向反求技术的3D打印塑件产品的方法，其特征在于:所述曲面拟合包括提取分离二次曲面，所述曲面拼接包括光滑拼接相邻曲面块、协调光顺全局曲面块。
5.如权利要求1所述的一种基于逆向反求技术的3D打印塑件产品的方法，其特征在于:所述层片数据的文件格式为CLI。
【文档编号】G06F17/50GK103440382SQ201310388438
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】袁锋 申请人:常州轻工职业技术学院