CN111435400A - 一种零件的修复方法、修复装置及3d打印机 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及模具修复技术领域，具体公开一种零件的修复方法、修复装置及3D打印机，包括获取待修复零件对应的完整零件的相关数据，根据所述相关数据建立所述完整零件的原始模型；通过视觉技术扫描所述待修复零件，建立所述待修复零件的磨损模型；根据拟合算法拟合所述磨损模型和所述原始模型，得到所述待修复零件缺失部分的待修复模型；分析所述待修复模型的轮廓数据，以根据所述轮廓数据对所述待修复零件进行3D打印，得到完整的零件。这一过程中将3D打印技术与视觉技术结合在一起，分别建立零件不同部分的模型，根据所建立的模型实现对零件的修复，实现了精准高效的零件修复过程。
Description
技术领域
本申请涉及模具修复技术领域，特别涉及一种零件的修复方法、修复装置及3D打印机。
背景技术
随着科技的进步，3D打印技术近几年得到了飞速发展，3D打印技术已经应用于航天、医疗、教育、服务等多个领域。上述各个领域中的各种设备会有不同的零件组成，如金属零件。金属零件在磨损修复时多为人工手动修复，或者半自动修复。人为的手工修复工作效率低、修复精度低，并且对维修人员具有一定的危险性。尤其是需要对大面积、多区域进行修复的零件进行修复时，枯燥的修复过程易使人疲劳；修复过程中可能会产生烟尘，危害修复人员的身体健康。另外，零件损坏的情况各种各样，修复的难以程度也不同，对于复杂曲面的修复，修复难度较大，人工进行手动修复时误差也会很大，并且修复后需要大量的处理工作。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种零件的修复方法、修复装置及3D打印机，以解决现有技术中对损坏的零件由人工进行修复，修复效率和精度低且成本较高的问题。
本申请实施例第一方面提供了一种零件的修复方法，所述零件的修复方法包括：
获取待修复零件对应的完整零件的相关数据，根据所述相关数据建立所述完整零件的原始模型。
通过视觉技术扫描所述待修复零件，建立所述待修复零件的磨损模型。
根据拟合算法拟合所述磨损模型和所述原始模型，得到所述待修复零件缺失部分的待修复模型。
分析所述待修复模型的轮廓数据，以根据所述轮廓数据对所述待修复零件进行3D打印，得到完整的零件。
可选地，所述通过视觉技术扫描所述待修复零件，建立所述待修复零件的磨损模型，包括：
选定所述待修复零件进行扫描时的基准点。
从所述基准点对所述待修复零件进行多方位扫描，得到所述待修复零件的点云数据。
从所述点云数据中获取所述待修复零件的特征点数据，以根据所述特征点数据建立所述磨损模型。
可选地，所述根据拟合算法拟合所述磨损模型和所述原始模型，得到所述待修复零件缺失部分的待修复模型，包括：
拟合所述磨损模型的基准点和所述原始模型的基准点，使二者所在的坐标系的坐标原点重合。
调整所述磨损模型和所述原始模型的方位，使二者所在的坐标系重合。
对所述磨损模型和所述原始模型进行差集运算，得到差集数据集，以根据所述差集数据集生成所述待修复模型。
可选地，所述分析所述待修复模型的轮廓数据，包括：
对所述待修复模型进行切片处理，得到所述待修复模型的多个分块。
检测每个分块的轮廓数据，以得到所述待修复模型的轮廓数据。
可选地，所述根据所述轮廓数据对所述待修复零件进行3D打印，得到完整的零件，包括：
根据所述轮廓数据计算所述待修复模型的打印路径以及填充路径。
根据所述打印路径和所述填充路径执行所述待修复模型的打印过程，以得到完整的零件。
本申请实施例第二方面提供了一种零件的修复装置，所述零件的修复装置包括：
模型建立模块，用于获取待修复零件对应的完整零件的相关数据，根据所述相关数据建立所述完整零件的原始模型；还用于通过视觉技术扫描所述待修复零件，建立所述待修复零件的磨损模型。
拟合模块，用于根据拟合算法拟合所述磨损模型和所述原始模型，得到所述待修复零件缺失部分的待修复模型。
打印模块，用于分析所述待修复模型的轮廓数据，以根据所述轮廓数据对所述待修复零件进行3D打印，得到完整的零件。
可选地，所述模型建立模块具体用于：
选定所述待修复零件进行扫描时的基准点。
从所述基准点对所述待修复零件进行多方位扫描，得到所述待修复零件的点云数据。
从所述点云数据中获取所述待修复零件的特征点数据，以根据所述特征点数据建立所述磨损模型。
可选地，所述拟合模块具体用于：
拟合所述磨损模型的基准点和所述原始模型的基准点，使二者所在的坐标系的坐标原点重合。
调整所述磨损模型和所述原始模型的方位，使二者所在的坐标系重合。
对所述磨损模型和所述原始模型进行差集运算，得到差集数据集，以根据所述差集数据集生成所述待修复模型。
可选地，所述执行模块具体用于：
对所述待修复模型进行切片处理，得到所述待修复模型的多个分块。
检测每个分块的轮廓数据，以得到所述待修复模型的轮廓数据。
本申请实施例第三方面提供了一种3D打印机，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述零件的修复方法中任一项所述方法的步骤。
本申请提供的实施例中在对零件进行修复时，建立完整零件的原始模型、通过视觉技术扫描磨损后的零件，建立磨损模型，将两个模型进行拟合得到待修复模型，从而根据待修复模型的轮廓数据对磨损部分进行3D打印，实现对零件的修复。这一过程中将3D打印技术与视觉技术结合在一起，分别建立零件不同部分的模型，根据所建立的模型实现对零件的修复，实现了精准高效的零件修复过程。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本申请实施例提供的一种零件的修复方法的实现流程示意图；
图2是本申请实施例提供的建立所述待修复零件的磨损模型的示意图；
图3是本申请实施例提供的计算待修复模型的实现流程示意图；
图4是本申请另一实施例提供的零件的修复方法中创建模型的示意图；
图5是本申请实施例提供的一种零件的修复装置的示意图；
图6是本申请实施例提供的一种3D打印机的示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，而不构成对本申请的限制。
本申请提供的实施例中在对零件进行修复时，建立完整零件的原始模型、通过视觉技术扫描磨损后的零件，建立磨损模型，将两个模型进行拟合得到待修复模型，从而根据待修复模型的轮廓数据对磨损部分进行3D打印，实现对零件的修复。
为了说明本申请所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
图1示出了本申请实施例提供的一种零件的修复方法的实现流程示意图，包括步骤S11-步骤S14，其中：
步骤S11，获取待修复零件对应的完整零件的相关数据，根据所述相关数据建立所述完整零件的原始模型。
本申请提供的实施例中，对于一个待修复零件，获取该待修复零件完整时的相关数据，如完整零件的长、宽、高以及材质、密度等数据，根据所获取的这些数据对其进行三维建模，建立完整零件的原始模型M1。
步骤S12，通过视觉技术扫描所述待修复零件，建立所述待修复零件的磨损模型。
该步骤中通过视觉技术对已经磨损的零件(即待修复零件)进行三维扫描，获取待修复零件的点云数据，上述点云数据中包括待修复零各个部位的尺寸数据，然后通过对点云数据进行建模分析，建立待修复零件的磨损模型M2。
步骤S13，根据拟合算法拟合所述磨损模型和所述原始模型，得到所述待修复零件缺失部分的待修复模型。
本申请提供的实施例中选择对上述原始模型M1与磨损模型M2的进行拟合的拟合点，通过拟合算法对上述原始模型M1与磨损模型M2的进行拟合分析，计算出零件缺失/磨损部分的待修复模型M3。
步骤S14，分析所述待修复模型的轮廓数据，以根据所述轮廓数据对所述待修复零件进行3D打印，得到完整的零件。
可选地，在本申请提供的另一实施例中，所述分析所述待修复模型的轮廓数据，包括：
对所述待修复模型进行切片处理，得到所述待修复模型的多个分块；
检测每个分块的轮廓数据，以得到所述待修复模型的轮廓数据。
该步骤中将上述待修复模型M3打印到待修复区域以实现待修复零件的高精度修复。具体地，首先将上述待修复模型M3发送到3D打印切片软件，该3D打印切片软件对上述待修复模型M3进行切片处理得到M3的轮廓数据；其次对轮廓进行路径规划处理得到填充路径，最后将轮廓数据、填充路径及配置参数信息发送给运动控制机构。控制执行机构由控制器与执行机构构成，控制器接收3D打印控制命令，控制执行机构运动，实现对待修复零件的修复。
可选地，在本申请提供的另一实施例中所述根据所述轮廓数据对所述待修复零件进行3D打印，得到完整的零件，包括：
根据所述轮廓数据计算所述待修复模型的打印路径以及填充路径；
根据所述打印路径和所述填充路径执行所述待修复模型的打印过程，以得到完整的零件。
该步骤中对待修复模型M3进行数据解析、切片得到待修复模型M3的轮廓数据信息；其次根据修复工艺参数对M3进行路径规划，从而得到路径数据信息以及填充路径信息；最后将数据信息发送给控制***，以使控制***根据所确定的路径进行3D打印。
本申请提供的实施例中在对零件进行修复时，建立完整零件的原始模型、通过视觉技术扫描磨损后的零件，建立磨损模型，将两个模型进行拟合得到待修复模型，从而根据待修复模型的轮廓数据对磨损部分进行3D打印，实现对零件的修复。这一过程中将3D打印技术与视觉技术结合在一起，分别建立零件不同部分的模型，根据所建立的模型实现对零件的修复，实现了精准高效的零件修复过程。
可选地，图2示出来了本申请提供的另一实施例中所述通过视觉技术扫描所述待修复零件，建立所述待修复零件的磨损模型的实现流程图，包括以下步骤：
步骤S21，选定所述待修复零件进行扫描时的基准点；
步骤S22，从所述基准点对所述待修复零件进行多方位扫描，得到所述待修复零件的点云数据；
步骤S23，从所述点云数据中获取所述待修复零件的特征点数据，以根据所述特征点数据建立所述磨损模型。
该实施例中首先在待修复零件上设定扫描基准点，以便与上述原始模型M1进行模型匹配；然后对待修复零件进行多方位扫描，生成点云数据；再次对扫描得到的点云数据进行数据处理，例如：滤除重复点、相近点、干扰点、误差点及不相关点，得到能够表示被扫描模型所有特征点及曲面的点云数据，最后对特征点及曲面的点云数据进行转换，生成待修复零件的磨损模型M2。
可选地，图3示出了本申请提供的另一实施例中所述根据拟合算法拟合所述磨损模型和所述原始模型，得到所述待修复零件缺失部分的待修复模型的实现流程图，包括以下步骤：
步骤S31，拟合所述磨损模型的基准点和所述原始模型的基准点，使二者所在的坐标系的坐标原点重合；
步骤S32，调整所述磨损模型和所述原始模型的方位，使二者所在的坐标系重合；
步骤S33，对所述磨损模型和所述原始模型进行差集运算，得到差集数据集，以根据所述差集数据集生成所述待修复模型。
该实施例中首先拟合原始模型M1与磨损模型M2的基准点，使两个模型的坐标系的原点重合；其次调整原始模型M1与磨损模型M2的方位，使两个模型所在的坐标系重合；然后再对原始模型M1与磨损模型M2进行差集运算，得到差集数据集；最后根据差集数据集生成三维模型M3。
本申请提供的零件修复方法可使同一维修人员可同时操作多台自动化设备，既能提高工作效率减少人员成本的投入，又能提高修复精度。同时也解决了人工修复零件时产生烟尘对维修人员健康具有危害的问题。
实施例二：
图4示出了本申请另一实施例提供的零件的修复方法中创建模型的示意图，如图所示：通过三维建模软件建立破损零件对应的未破损的零件的三维模型M1，同时通过视觉技术对已破损的金属零件进行扫描建模，建立破损后零件的磨损模型M2；通过模型拟合算法计算出需要修复位置的三维模型M3，即待修复模型M3然后将将M3发送给3D打印处理程序，通过3D打印处理程序得到M3的轮廓信息，根据修复工艺参数及修复方式得到M3的填充路径信息；最后将修复数据信息转换成控制信息，发送给运动控制驱动器，从而驱动执行机构按照指定的轨迹运动，实现修复过程。
实施例三：
图5示出了本申请另一实施例提供的一种零件的修复装置的结构示意图，该零件的修复***包括：
模型建立模块51，用于获取待修复零件对应的完整零件的相关数据，根据所述相关数据建立所述完整零件的原始模型；还用于通过视觉技术扫描所述待修复零件，建立所述待修复零件的磨损模型。
拟合模块52，用于根据拟合算法拟合所述磨损模型和所述原始模型，得到所述待修复零件缺失部分的待修复模型。
打印模块53，用于分析所述待修复模型的轮廓数据，以根据所述轮廓数据对所述待修复零件进行3D打印，得到完整的零件。
可选地，所述模型建立模块51具体用于：
选定所述待修复零件进行扫描时的基准点。
从所述基准点对所述待修复零件进行多方位扫描，得到所述待修复零件的点云数据。
从所述点云数据中获取所述待修复零件的特征点数据，以根据所述特征点数据建立所述磨损模型。
可选地，所述拟合模块52具体用于：
拟合所述磨损模型的基准点和所述原始模型的基准点，使二者所在的坐标系的坐标原点重合。
调整所述磨损模型和所述原始模型的方位，使二者所在的坐标系重合。
对所述磨损模型和所述原始模型进行差集运算，得到差集数据集，以根据所述差集数据集生成所述待修复模型。
可选地，所述执行模块53具体用于：
对所述待修复模型进行切片处理，得到所述待修复模型的多个分块。
检测每个分块的轮廓数据，以得到所述待修复模型的轮廓数据。
可选地，所述执行模块53还用于：
根据所述轮廓数据计算所述待修复模型的打印路径以及填充路径；
根据所述打印路径和所述填充路径执行所述待修复模型的打印过程，以得到完整的零件。
本申请提供的实施例中在对零件进行修复时，建立完整零件的原始模型、通过视觉技术扫描磨损后的零件，建立磨损模型，将两个模型进行拟合得到待修复模型，从而根据待修复模型的轮廓数据对磨损部分进行3D打印，实现对零件的修复。这一过程中将3D打印技术与视觉技术结合在一起，分别建立零件不同部分的模型，根据所建立的模型实现对零件的修复，实现了精准高效的零件修复过程。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
实施例四：
图6示出了本申请实施例提供一种3D打印机的结构示意图，该实施例的3D打印机6包括：处理器60、存储器61以及存储在所述存储器61中并可在所述处理器60上运行的计算机程序62，例如软件升级方法中的程序。所述处理器60执行所述计算机程序62时实现上述各个软件升级方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤S21至S23，所述处理器60执行所述计算机程序62时实现图2所示的步骤S21至S23中的程序。
上述3D打印机6可包括，但不仅限于，处理器60、存储器61。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是3D打印机6的示例，并不构成对3D打印机6的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如上述3D打印机6还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
Claims (10)
1.一种零件的修复方法，其特征在于，所述零件的修复方法包括：
获取待修复零件对应的完整零件的相关数据，根据所述相关数据建立所述完整零件的原始模型；
通过视觉技术扫描所述待修复零件，建立所述待修复零件的磨损模型；
根据拟合算法拟合所述磨损模型和所述原始模型，得到所述待修复零件缺失部分的待修复模型；
分析所述待修复模型的轮廓数据，以根据所述轮廓数据对所述待修复零件进行3D打印，得到完整的零件。
2.如权利要求1所述的零件的修复方法，其特征在于，所述通过视觉技术扫描所述待修复零件，建立所述待修复零件的磨损模型，包括：
选定所述待修复零件进行扫描时的基准点；
从所述基准点对所述待修复零件进行多方位扫描，得到所述待修复零件的点云数据；
从所述点云数据中获取所述待修复零件的特征点数据，以根据所述特征点数据建立所述磨损模型。
3.如权利要求1或2所述的零件的修复方法，其特征在于，所述根据拟合算法拟合所述磨损模型和所述原始模型，得到所述待修复零件缺失部分的待修复模型，包括：
拟合所述磨损模型的基准点和所述原始模型的基准点，使二者所在的坐标系的坐标原点重合；
调整所述磨损模型和所述原始模型的方位，使二者所在的坐标系重合；
对所述磨损模型和所述原始模型进行差集运算，得到差集数据集，以根据所述差集数据集生成所述待修复模型。
4.如权利要求1所述的零件的修复方法，其特征在于，所述分析所述待修复模型的轮廓数据，包括：
对所述待修复模型进行切片处理，得到所述待修复模型的多个分块；
检测每个分块的轮廓数据，以得到所述待修复模型的轮廓数据。
5.如权利要求1或4所述的零件的修复方法，其特征在于，所述根据所述轮廓数据对所述待修复零件进行3D打印，得到完整的零件，包括：
根据所述轮廓数据计算所述待修复模型的打印路径以及填充路径；
根据所述打印路径和所述填充路径执行所述待修复模型的打印过程，以得到完整的零件。
6.一种零件的修复装置，其特征在于，所述零件的修复装置包括：
模型建立模块，用于获取待修复零件对应的完整零件的相关数据，根据所述相关数据建立所述完整零件的原始模型；还用于通过视觉技术扫描所述待修复零件，建立所述待修复零件的磨损模型；
拟合模块，用于根据拟合算法拟合所述磨损模型和所述原始模型，得到所述待修复零件缺失部分的待修复模型；
打印模块，用于分析所述待修复模型的轮廓数据，以根据所述轮廓数据对所述待修复零件进行3D打印，得到完整的零件。
7.如权利要求6所述的零件的修复装置，其特征在于，所述模型建立模块具体用于：
选定所述待修复零件进行扫描时的基准点；
从所述基准点对所述待修复零件进行多方位扫描，得到所述待修复零件的点云数据；
从所述点云数据中获取所述待修复零件的特征点数据，以根据所述特征点数据建立所述磨损模型。
8.如权利要求6或7所述的零件的修复装置，其特征在于，所述拟合模块具体用于：
拟合所述磨损模型的基准点和所述原始模型的基准点，使二者所在的坐标系的坐标原点重合；
调整所述磨损模型和所述原始模型的方位，使二者所在的坐标系重合；
对所述磨损模型和所述原始模型进行差集运算，得到差集数据集，以根据所述差集数据集生成所述待修复模型。
9.如权利要求6所述的零件的修复装置，其特征在于，所述执行模块具体用于：
对所述待修复模型进行切片处理，得到所述待修复模型的多个分块；
检测每个分块的轮廓数据，以得到所述待修复模型的轮廓数据。
10.一种3D打印机，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200721 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |