CN111455380B - 一种实时等搭接率激光熔覆方法和系统 - Google Patents

一种实时等搭接率激光熔覆方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111455380B
CN111455380B CN202010439264.2A CN202010439264A CN111455380B CN 111455380 B CN111455380 B CN 111455380B CN 202010439264 A CN202010439264 A CN 202010439264A CN 111455380 B CN111455380 B CN 111455380B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cladding
point
path
data
fitting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010439264.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111455380A (zh
Inventor
石拓
苏昊
石世宏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou University
Original Assignee
Suzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou University filed Critical Suzhou University
Priority to CN202010439264.2A priority Critical patent/CN111455380B/zh
Publication of CN111455380A publication Critical patent/CN111455380A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111455380B publication Critical patent/CN111455380B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明涉及一种实时等搭接率激光熔覆方法和系统。所述方法实时等搭接率激光熔覆方法和系统通过将整条的复杂路径分为若干段,解决了多项式函数难以拟合复杂路径的问题。并且,采用多个低阶多项式函数对数据点进行拟合得到整条熔覆路径,以提高拟合精度。此外,本发明提供的实时等搭接率激光熔覆方法和系统在确定熔覆路径的同时对路径进行激光熔覆,进一步能够提高激光熔覆的效率。

Description

一种实时等搭接率激光熔覆方法和系统
技术领域
本发明涉及熔覆路径规划领域,特别是涉及一种实时等搭接率激光熔覆方法和系统。
背景技术
曲面零件由于其具有良好的动力学特性,在工业中被大量使用。但是曲面零件一般制造难度较高,且花费的成本也高,一旦发生损坏将会造成一笔不小的经济损失。激光熔覆由于其具有热影响区小、熔覆层硬度高、耐腐蚀等一系列优点,广泛的被用于零件表面强化。对于自由曲面的激光熔覆强化,利用点云采集设备采集零件表面信息后再规划熔覆路径是一种有效的方法。
但现有技术在利用所采集的零件表面信息规划熔覆路径的过程中,一般选取通过某一截面上的数据点,采用多项式拟合法拟合这些点,作为第一条熔覆路径,并在路径上根据等距离步长法确定路径点点集Ωs1={p1,p2…pn}。在每一个经过路径点且垂直熔覆方向上的轮廓上,寻找距离路径点弦长为(1-η)×d点组成点集Ωs2={p1,p2…pm}。其中,η为熔道搭接率,d为熔道宽度。用多项式拟合法拟合Ωs2中的点作为后一条熔覆路径。重复上述步骤直到路径遍历曲面。(请具体参见文献:自由曲面等搭接率算法及激光熔覆工艺实现[J/OL].苏昊,石拓,石世宏,傅戈雁.)
现有方法在拟合路径时,如图1所示,若整条路径过于复杂,难以确定拟合函数,甚至无法用多项式函数拟合熔覆路径。
发明内容
本发明的目的是提供一种实时等搭接率激光熔覆方法和系统,通过将整条路径分为若干段,拟合每一段路径的同时进行激光熔覆的方式,解决了整条路径拟合函数难以确定的问题。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种实时等搭接率激光熔覆方法,包括:
获取零件表面的点云数据;
以所述点云数据边界上的一点为第一数据点,逐个选取所述点云数据的其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合所述第一数据点和被选取的数据点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第一子集;
采用多项式拟合函数拟合所述第一拟合数据点集第一子集得到第一熔覆路径第一子路径,在所述第一熔覆路径第一子路径上确定一系列等弦长的加工点,并对所述第一熔覆路径第一子路径进行激光熔覆;
以第一拟合数据点集第一子集的最后一点为新的第一数据点,逐个选取其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合选取的点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第二子集;
采用多项式拟合函数拟合所述第一拟合数据点集第二子集,得到第一熔覆路径第二子路径,在所述第一熔覆路径第二子路径上确定一系列等弦长的加工点,并对所述第一熔覆路径第二子路径进行激光熔覆;
重复上述步骤,直至完成第一条熔覆路径的熔覆;
在所述第一熔覆路径的垂直熔覆方向上,遍历得到与所述第一熔覆路径上每一加工点的弦长距离均为设定弦长距离的数据点,以生成第二拟合数据点集;
返回步骤“以所述点云数据边界上的一点为第一数据点,逐个选取所述点云数据的其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合所述第一数据点和被选取的数据点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第一子集”,以实现第二条熔覆路径的激光熔覆,直至完成所述零件表面的熔覆。
优选的,在采用多项式拟合函数拟合所述第一拟合数据点集第一子集得到第一熔覆路径第一子路径,在所述第一熔覆路径第一子路径上确定一系列等弦长的加工点,并对所述第一熔覆路径第一子路径进行激光熔覆之后,还包括:
遍历得到与所述第一熔覆路径各个子路径上弦长距离均为设定弦长距离的数据点,并将其添加到所述第一加工点集中;
采用熔覆系统,以所述第一加工点集中的各数据点为加工点完成熔覆。
优选的,所述在所述第一熔覆路径的垂直熔覆方向上,遍历得到与所述第一熔覆路径上每一加工点的弦长距离均为设定弦长距离的数据点,以生成第二拟合数据点集,具体包括:
在所述第一熔覆路径的垂直熔覆方向上,遍历得到与所述第一加工点集中每一数据点的弦长距离均为(1-η)×d的数据点,以生成第二拟合数据点集;其中,η为熔道搭接率,d为熔道宽度。
优选的,所述获取零件表面的点云数据之后,还包括:
在所述点云数据中选取一点,并确定该点与其临近点间的距离;
根据所述距离确定距离标准差;
判断所述距离标准差是否大于预设标准差,得到判断结果;
若所述判断结果为所述距离标准差大于所述预设标准差,则将所述临近点去除;若所述判断结果为所述距离标准差小于等于所述预设标准差,则保留所述临近点。
优选的,所述设定阶数为4;所述设定的系数阈值为0.95。
优选的,所述设定弦长距离为1mm。
一种实时等搭接率激光熔覆系统,包括:
点云数据获取模块,用于获取零件表面的点云数据;
第一拟合数据点集第一子集生成模块,用于以所述点云数据边界上的一点为第一数据点,逐个选取所述点云数据的其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合所述第一数据点和被选取的数据点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第一子集;
第一熔覆路径第一子路径,用于采用多项式拟合函数拟合所述第一拟合数据点集第一子集得到第一熔覆路径第一子路径,在所述第一熔覆路径第一子路径上确定一系列等弦长的加工点,并对所述第一熔覆路径第一子路径进行激光熔覆;
第一拟合数据点集第二子集,用于以第一拟合数据点集第一子集的最后一点为新的第一数据点,逐个选取其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合选取的点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第二子集;
第一熔覆路径第二子路径确定模块,用于采用多项式拟合函数拟合所述第一拟合数据点集第二子集,得到第一熔覆路径第二子路径,在在所述第一熔覆路径第二子路径上确定一系列等弦长的加工点,并对所述第一熔覆路径第二子路径进行激光熔覆;
第一条熔覆路径熔覆模块,用于重复上述步骤,直至完成第一条熔覆路径的熔覆;
第二拟合数据点集生成模块,用于在所述第一熔覆路径的垂直熔覆方向上,遍历得到与所述第一熔覆路径上每一加工点的弦长距离均为设定弦长距离的数据点,以生成第二拟合数据点集;
循环熔覆模块,用于返回步骤“以所述点云数据边界上的一点为第一数据点,逐个选取所述点云数据的其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合所述第一数据点和被选取的数据点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第一子集”,以实现第二条熔覆路径的激光熔覆,直至完成所述零件表面的熔覆。
优选的,所述实时等搭接率激光熔覆系统还包括:
第一加工点集形成模块,用于遍历得到与所述第一熔覆路径各个子路径上弦长距离均为设定弦长距离的数据点,并将其添加到所述第一加工点集中;
熔覆模块,用于采用熔覆系统,以所述第一加工点集中的各数据点为加工点完成熔覆。
优选的,所述第二拟合数据点集生成模块具体包括:
第二拟合数据点集生成单元,用于在所述第一熔覆路径的垂直熔覆方向上,遍历得到与所述第一加工点集中每一数据点的弦长距离均为(1-η)×d的数据点,以生成第二拟合数据点集;其中,η为熔道搭接率,d为熔道宽度。
优选的,所述实时等搭接率激光熔覆系统还包括:
距离确定模块,用于在所述点云数据中选取一点,并确定该点与其临近点间的距离;
距离标准差确定模块,用于根据所述距离确定距离标准差;
判断模块,用于判断所述距离标准差是否大于预设标准差,得到判断结果;
临近点选择模块,用于若所述判断结果为所述距离标准差大于所述预设标准差,则将所述临近点去除;若所述判断结果为所述距离标准差小于等于所述预设标准差,则保留所述临近点。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明将整条的复杂路径分为若干段,解决了多项式函数难以拟合复杂路径的问题。采用多个低阶多项式函数拟合整条熔覆路径,提高了拟合精度。规划熔覆路径的同时进行激光熔覆,提高了激光熔覆的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为复杂路径示意图;
图2为本发明提供的实时等搭接率激光熔覆方法的流程图;
图3为采用本发明提供的实时等搭接率激光熔覆方法进行零件表面熔覆的硬件组成图;
图4为本发明熔覆路径生成过程示意图;
图5为本发明提供的实时等搭接率激光熔覆系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种实时等搭接率激光熔覆方法和系统,通过将整条路径分为若干段,拟合每一段路径的同时进行激光熔覆的方式,解决了整条路径拟合函数难以确定的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图2为本发明提供的实时等搭接率激光熔覆方法的流程图。如图2所示,一种实时等搭接率激光熔覆方法,包括:
步骤100:获取零件表面的点云数据;在本发明中优选采用三维扫描仪获得零件表面点云数据。
步骤101:以所述点云数据边界上的一点为第一数据点,逐个选取所述点云数据的其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合所述第一数据点和被选取的数据点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第一子集。其中,所述设定阶数优选为4。所述设定的系数阈值优选为0.95。
步骤102:采用多项式拟合函数拟合所述第一拟合数据点集第一子集得到第一熔覆路径第一子路径,并对所述第一熔覆路径第一子路径进行激光熔覆。
步骤103:以所述第一路径点集第一子集的最后一点为新的第一数据点,参照步骤101和步骤102,完成第一拟合数据点集第二子集的拟合,以及第一熔覆路径第二子路径的熔覆。
步骤104:循环上述过程最终完成第一熔覆路径的熔覆。
步骤105:在所述第一熔覆路径的垂直熔覆方向上,遍历得到与所述第一熔覆路径上每一加工点的弦长距离均为设定弦长距离的数据点,以生成第二拟合数据点集。参照步骤101,步骤102和步骤103的方法,采用所述多项式拟合函数拟合所述第二拟合数据点集中的各个子点集,得到第二熔覆路径的各个子路径,并对所述第二熔覆路径进行激光熔覆。
步骤106:返回步骤“以所述点云数据边界上的一点为第一数据点,逐个选取所述点云数据的其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合所述第一数据点和被选取的数据点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第一子集”,以实现第二条熔覆路径的激光熔覆,直至完成所述零件表面的熔覆。
为了提高熔覆效率,作为本发明的另一实施例,在上述步骤103采用多项式拟合函数拟合所述第一拟合数据点集得到第一熔覆路径,并对所述第一熔覆路径进行激光熔覆之后,还包括:
遍历得到与所述第一熔覆路径上每一加工点的弦长距离均为设定弦长距离的数据点,并将其添加到所述第一加工点集;其中,所述设定弦长距离可以为1mm。
采用熔覆系统,以所述第一加工点集中的各数据点为路径点完成熔覆。
进一步,为了提高拟合精度,作为本发明的另一实施例,上述步骤104具体包括:
在所述第一熔覆路径的垂直熔覆方向上,遍历得到与所述第一加工点集中每一数据点的弦长距离均为(1-η)×d的数据点,以生成第二拟合数据点集;其中,η为熔道搭接率,d为熔道宽度。
作为本发明的另一实施例,在步骤100之后还包括:
在所述点云数据中选取一点,并确定该点与其临近点间的距离。
根据所述距离确定距离标准差。
判断所述距离标准差是否大于预设标准差,得到判断结果。
若所述判断结果为所述距离标准差大于所述预设标准差,则将所述临近点去除;若所述判断结果为所述距离标准差小于等于所述预设标准差,则保留所述临近点。
通过上述方式可以对点云数据中的离群点进行滤除,这进一步能够提高拟合精度,进而提高熔覆精度。
下面提供一个具体实施案例进一步说明本发明的方案,本发明具体实施案例中以图3所示的硬件系统为例对本发明所提供的技术方案进行说明,在具体应用时,本发明的方案也适用于其他可实现熔覆的硬件系统结构。
用三维扫描仪获得零件表面点云数据,采用PCL点云库中集成的Statistical_OutlierRemoval滤波器滤波去除采集点云中的离群点。去除采集点云中的离群点具体方法为:计算每一点pi(i=1,2…n)与邻近的50个点的距离,并得到距离的标准差std。设置一个阈值k,若某一点pj(j=1,2…n)与pi(i=1,2…n)的距离大于k*std,则认为该点是离群点并去除,然后将点云数据输入计算机。
确定一些数据点用于拟合出第一条熔覆路径。其中,数据点的确定方法有如下两种:
1、将点云分别向xoy,yoz,xoz三个平面投影,并分别计算这三个方向投影的面积。选择某一与点云相交的、且垂直最大投影面积所在平面的截面E,根据投影切片法或者求交切片法求得位于此截面的数据点集,以作为第一拟合数据点集。
2、选择零件点云的边界数据点,这也是本发明采用的点数据确定方法。具体包括:
如图4所示,从a点开始,依次增加b,c,d,e,f,g,h,I,j点,采用小于4阶的多项式拟合这些数据点。当拟合函数的确定系数(R-square)低于0.95时,停止添加数据点。当添加到f点时,R-square小于0.95,所以第一段熔覆路径ae即是a,b,c,d,e这五点的拟合函数。
根据等距离步长法在ae上确定一系列弦长相距1mm的加工点组成第一加工点集Ω1,并利用计算机输入运动指令到熔覆系统,完成ae段的激光熔覆。然后拟合第二段熔覆路径eh和第三段熔覆路径hj,在eh和hj上确定一系列弦长相距1mm的加工点,将这些点添加到第一加工点集Ω1,形成新的第一加工点集,采用熔覆系统,以所述第一加工点集中的各数据点为加工点完成熔覆。
对第一加工点集中的每一点pi(i=1,2…n),在垂直熔覆方向的轮廓上找到距离其弦长为(1-η)×d的点,其过程如图4中的横线所示,得到用于拟合第二条熔覆路径的第二拟合数据点集Ω2。其中,η为熔道搭接率,d为熔道宽度。
重复以上操作直到完成整个曲面的熔覆。
针对上述实时等搭接率激光熔覆方法,本发明还对应提供了一种实时等搭接率激光熔覆系统。如图5所示,该实时等搭接率激光熔覆系统包括:点云数据获取模块1、第一拟合数据点集第一子集生成模块2、第一熔覆路径第一子路径3、第一拟合数据点集第二子集4、第一熔覆路径第二子路径确定模块5、第一条熔覆路径熔覆模块6、第二拟合数据点集生成模块7和循环熔覆模块8。
点云数据获取模块1用于获取零件表面的点云数据;
第一拟合数据点集第一子集生成模块2用于以所述点云数据边界上的一点为第一数据点,逐个选取所述点云数据的其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合所述第一数据点和被选取的数据点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第一子集;
第一熔覆路径第一子路径3用于采用多项式拟合函数拟合所述第一拟合数据点集第一子集得到第一熔覆路径第一子路径,在第一熔覆路径第一子路径上确定一系列等弦长的加工点,并对所述第一熔覆路径第一子路径进行激光熔覆;
第一拟合数据点集第二子集4用于以第一拟合数据点集第一子集的最后一点为新的第一数据点,逐个选取其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合选取的点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第二子集;
第一熔覆路径第二子路径确定模块5用于采用多项式拟合函数拟合所述第一拟合数据点集第二子集,得到第一熔覆路径第二子路径,在第一熔覆路径第二子路径上确定一系列等弦长的加工点,并对所述第一熔覆路径第二子路径进行激光熔覆;
第一条熔覆路径熔覆模块6用于重复上述步骤,直至完成第一条熔覆路径的熔覆;
第二拟合数据点集生成模块7用于在所述第一熔覆路径的垂直熔覆方向上,遍历得到与所述第一熔覆路径上每一路径点的弦长距离均为设定弦长距离的加工点,以生成第二拟合数据点集;
循环熔覆模块8用于返回步骤“以所述点云数据边界上的一点为第一数据点,逐个选取所述点云数据的其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合所述第一数据点和被选取的数据点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第一子集”,以实现第二条熔覆路径的激光熔覆,直至完成所述零件表面的熔覆。
作为本发明的另一实施例,上述实时等搭接率激光熔覆系统还包括:第一加工点集形成模块和熔覆模块。
第一加工点集形成模块用于遍历得到与所述第一熔覆路径各个子路径上弦长距离均为设定弦长距离的数据点,并将其添加到所述第一加工点集;
熔覆模块用于采用熔覆系统,以所述第一加工点集中的各数据点为加工点完成熔覆。
作为本发明的另一实施例,上述第二拟合数据点集生成模块7具体包括:第二拟合数据点集生成单元。
第二拟合数据点集生成单元用于在所述第一熔覆路径的垂直熔覆方向上,遍历得到与所述第一加工点集中每一数据点的弦长距离均为(1-η)×d的数据点,以生成第二拟合数据点集;其中,η为熔道搭接率,d为熔道宽度。
作为本发明的另一实施例,所述实时等搭接率激光熔覆系统还包括:距离确定模块、距离标准差确定模块、判断模块和临近点选择模块。
其中,距离确定模块用于在所述点云数据中选取一点,并确定该点与其临近点间的距离。
距离标准差确定模块用于根据所述距离确定距离标准差。
判断模块用于判断所述距离标准差是否大于预设标准差,得到判断结果。
临近点选择模块用于若所述判断结果为所述距离标准差大于所述预设标准差,则将所述临近点去除;若所述判断结果为所述距离标准差小于等于所述预设标准差,则保留所述临近点。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种实时等搭接率激光熔覆方法,其特征在于,包括:
获取零件表面的点云数据;
以所述点云数据边界上的一点为第一数据点,逐个选取所述点云数据的其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合所述第一数据点和被选取的数据点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第一子集;
采用多项式拟合函数拟合所述第一拟合数据点集第一子集得到第一熔覆路径第一子路径,在所述第一熔覆路径第一子路径确定一系列等弦长的加工点,并对所述第一熔覆路径第一子路径进行激光熔覆;
以第一拟合数据点集第一子集的最后一点为新的第一数据点,逐个选取其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合选取的点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第二子集;
采用多项式拟合函数拟合所述第一拟合数据点集第二子集,得到第一熔覆路径第二子路径,在所述第一熔覆路径第二子路径确定一系列等弦长的加工点,并对所述第一熔覆路径第二子路径进行激光熔覆;
重复上述步骤,直至完成第一条熔覆路径的熔覆;
在所述第一熔覆路径的垂直熔覆方向上,遍历得到与所述第一熔覆路径上每一加工点的弦长距离均为设定弦长距离的数据点,以生成第二拟合数据点集;
返回步骤“以所述点云数据边界上的一点为第一数据点,逐个选取所述点云数据的其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合所述第一数据点和被选取的数据点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第一子集”,以实现第二条熔覆路径的激光熔覆,直至完成所述零件表面的熔覆。
2.根据权利要求1所述的实时等搭接率激光熔覆方法,其特征在于,在采用多项式拟合函数拟合所述第一拟合数据点集第一子集得到第一熔覆路径第一子路径,在所述第一熔覆路径第一子路径上确定一系列等弦长的加工点,并对所述第一熔覆路径第一子路径进行激光熔覆之后,还包括:
遍历得到与所述第一熔覆路径各个子路径上每一加工点的弦长距离均为设定弦长距离的数据点,并将其添加到第一加工点集中;
采用熔覆系统,以所述第一加工点集中的各数据点为加工点完成熔覆。
3.根据权利要求2所述的实时等搭接率激光熔覆方法,其特征在于,所述在所述第一熔覆路径的垂直熔覆方向上,遍历得到与所述第一熔覆路径上每一加工点的弦长距离均为设定弦长距离的数据点,以生成第二拟合数据点集,具体包括:
在所述第一熔覆路径的垂直熔覆方向上,遍历得到与所述第一加工点集中每一数据点的弦长距离均为
Figure 111064DEST_PATH_IMAGE001
的数据点,以生成第二拟合数据点集;其中,
Figure 123013DEST_PATH_IMAGE002
为熔道搭接率,
Figure 57471DEST_PATH_IMAGE003
为熔道宽度。
4.根据权利要求1所述的实时等搭接率激光熔覆方法,其特征在于,所述获取零件表面的点云数据之后,还包括:
在所述点云数据中选取一点,并确定该点与其临近点间的距离;
根据所述距离确定距离标准差;
判断所述距离标准差是否大于预设标准差,得到判断结果;
若所述判断结果为所述距离标准差大于所述预设标准差,则将所述临近点去除;若所述判断结果为所述距离标准差小于等于所述预设标准差,则保留所述临近点。
5.根据权利要求1所述的实时等搭接率激光熔覆方法,其特征在于,所述设定阶数为4;所述设定的系数阈值为0.95。
6.根据权利要求1或2所述的实时等搭接率激光熔覆方法,其特征在于,所述设定弦长距离为1mm。
7.一种实时等搭接率激光熔覆系统,其特征在于,包括:
点云数据获取模块,用于获取零件表面的点云数据;
第一拟合数据点集第一子集生成模块,用于以所述点云数据边界上的一点为第一数据点,逐个选取所述点云数据的其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合所述第一数据点和被选取的数据点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第一子集;
第一熔覆路径第一子路径,用于采用多项式拟合函数拟合所述第一拟合数据点集第一子集得到第一熔覆路径第一子路径,在所述第一熔覆路径第一子路径上确定一系列等弦长的加工点,并对所述第一熔覆路径第一子路径进行激光熔覆;
第一拟合数据点集第二子集,用于以第一拟合数据点集第一子集的最后一点为新的第一数据点,逐个选取其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合选取的点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第二子集;
第一熔覆路径第二子路径确定模块,用于采用多项式拟合函数拟合所述第一拟合数据点集第二子集,得到第一熔覆路径第二子路径,在所述第一熔覆路径第二子路径上确定一系列等弦长的加工点,并对所述第一熔覆路径第二子路径进行激光熔覆;
第一条熔覆路径熔覆模块,用于重复上述步骤,直至完成第一条熔覆路径的熔覆;
第二拟合数据点集生成模块,用于在所述第一熔覆路径的垂直熔覆方向上,遍历得到与所述第一熔覆路径上每一加工点的弦长距离均为设定弦长距离的数据点,以生成第二拟合数据点集;
循环熔覆模块,用于返回步骤“以所述点云数据边界上的一点为第一数据点,逐个选取所述点云数据的其他数据点,同时采用小于设定阶数的多项式拟合函数拟合所述第一数据点和被选取的数据点,直至所述设定阶数的多项式拟合函数的确定系数小于设定的系数阈值时,停止选取数据点,以生成第一拟合数据点集第一子集”,以实现第二条熔覆路径的激光熔覆,直至完成所述零件表面的熔覆。
8.根据权利要求7所述的实时等搭接率激光熔覆系统,其特征在于,所述实时等搭接率激光熔覆系统还包括:
第一加工点集形成模块,用于遍历得到与所述第一熔覆路径各个子路径上弦长距离均为设定弦长距离的数据点,并将其添加到第一加工点集;
熔覆模块,用于采用熔覆系统,以所述第一加工点集中的各数据点为加工点完成熔覆。
9.根据权利要求8所述的实时等搭接率激光熔覆系统,其特征在于,所述第二拟合数据点集生成模块具体包括:
第二拟合数据点集生成单元,用于在所述第一熔覆路径的垂直熔覆方向上,遍历得到与所述第一加工点集中每一数据点的弦长距离均为
Figure 113152DEST_PATH_IMAGE001
的数据点,以生成第二拟合数据点集;其中,
Figure 444645DEST_PATH_IMAGE002
为熔道搭接率,
Figure 447236DEST_PATH_IMAGE004
为熔道宽度。
10.根据权利要求7所述的实时等搭接率激光熔覆系统,其特征在于,所述实时等搭接率激光熔覆系统还包括:
距离确定模块,用于在所述点云数据中选取一点,并确定该点与其临近点间的距离;
距离标准差确定模块,用于根据所述距离确定距离标准差;
判断模块,用于判断所述距离标准差是否大于预设标准差,得到判断结果;
临近点选择模块,用于若所述判断结果为所述距离标准差大于所述预设标准差,则将所述临近点去除;若所述判断结果为所述距离标准差小于等于所述预设标准差,则保留所述临近点。
CN202010439264.2A 2020-05-22 2020-05-22 一种实时等搭接率激光熔覆方法和系统 Active CN111455380B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010439264.2A CN111455380B (zh) 2020-05-22 2020-05-22 一种实时等搭接率激光熔覆方法和系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010439264.2A CN111455380B (zh) 2020-05-22 2020-05-22 一种实时等搭接率激光熔覆方法和系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111455380A CN111455380A (zh) 2020-07-28
CN111455380B true CN111455380B (zh) 2021-12-03

Family

ID=71677078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010439264.2A Active CN111455380B (zh) 2020-05-22 2020-05-22 一种实时等搭接率激光熔覆方法和系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111455380B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107099797A (zh) * 2017-06-18 2017-08-29 新疆开源重工机械有限责任公司 基于点云模型的曲面激光熔覆快速轨迹规划方法
KR101790154B1 (ko) * 2016-05-25 2017-10-26 경북대학교 산학협력단 Cam 파일을 자동 생성하는 레이저 클래딩 방법 및 시스템
CN109868470A (zh) * 2019-03-15 2019-06-11 苏州大学 激光熔覆轨迹规划方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101790154B1 (ko) * 2016-05-25 2017-10-26 경북대학교 산학협력단 Cam 파일을 자동 생성하는 레이저 클래딩 방법 및 시스템
CN107099797A (zh) * 2017-06-18 2017-08-29 新疆开源重工机械有限责任公司 基于点云模型的曲面激光熔覆快速轨迹规划方法
CN109868470A (zh) * 2019-03-15 2019-06-11 苏州大学 激光熔覆轨迹规划方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"基于三维点云的机器人加工轨迹规划";张铁 等;《中国激光》;20180531;第45卷(第5期);第0502009-1至0502009-9页 *
"自由曲面等搭接率算法及激光熔覆工艺实现";苏昊 等;《中国激光》;20200430;第47卷(第4期);第0402008-1至0402008-7页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111455380A (zh) 2020-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108369407B (zh) 刀具路径修正装置及刀具路径修正方法
CN103336485B (zh) 飞机结构件腹板铣削加工轨迹快速生成方法
CN104793560A (zh) 用于生成轨迹的方法和系统
CN102566506B (zh) 组合水切割过程的在线协调控制与Petri网验证方法
CN109213083A (zh) 一种直纹面加工路径生成方法、装置及设备
CN109868470B (zh) 激光熔覆轨迹规划方法
US11327466B2 (en) Command-value generation apparatus
CN107099797A (zh) 基于点云模型的曲面激光熔覆快速轨迹规划方法
CN102540976B (zh) 一种基于实体的切削角度区间高效提取的铣削仿真方法
CN111455380B (zh) 一种实时等搭接率激光熔覆方法和系统
CN108829954A (zh) 一种基于结构模型剖面特征的钢筋配置方法
JPH061404B2 (ja) 複合曲面加工方法
CN105700469A (zh) 面向三角网格曲面数控加工的刀位点求取方法及其应用
JP2004110828A (ja) ソリッドモデル上に数値制御ツールパスを生成する方法及びシステム
CN112711231B (zh) 一种增材制造加工路径规划的方法及装置
DE112012005821T5 (de) Bearbeitungsprogramm-Erzeugungsvorrichtung, Bearbeitungsprogramm-Erzeugungsverfahren und Bearbeitungsprogramm-Erzeugungsprogramm
Taufik et al. Computer aided visualization tool for part quality analysis of additive manufacturing process
CN111612910B (zh) 一种等搭接率激光熔覆路径的规划方法和系统
Kalami et al. Virtual Surface Roughness Measurements From an ‘As-Built’Virtual CAD Model for Bead Based Deposition Additive Manufactured Components
CN111473756B (zh) 基于Unity3D模型表面曲线测量方法、系统及介质
JP3903779B2 (ja) 等高線加工における工具径と加工層の決定方法
TWI742981B (zh) 加工路徑過切分析方法
JP4608237B2 (ja) 等高線加工方法
JPH069007B2 (ja) 複合曲面のncデ−タ作成方法
KR101340983B1 (ko) 오프셋 공구경로 생성방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant