CN113888484A - 增材制造实物偏差计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种增材制造实物偏差计算方法将3D打印成型后的产品，通过特定的固定方式，放到高精度工业CT设备中调试测试位置，确定产品的放大倍率，并记录下当前位置；在该位置处固定标定的红宝石校准棒(两球红宝石校准棒，两球的球心间距已标定)，并调试参数扫描红宝石校准棒；扫描完成后，使用CT软件的坐标测量功能测量红宝石的两球间距，并通过软件功能将标准值标定为测量值；不移动机械轴的位置，将3D打印成型的产品放到设备上进行特定的参数扫描；扫描完成后重构出产品的三维模型，并通过导出功能将产品的三维网格模型导出，同时将产品的设计模型导入，通过比对功能，统计出两个模型的所以偏差，实现偏差统计的目的。
Description
技术领域
本发明涉及属于增材制造材料技术领域，更具体地说，涉及一种增材制造实物偏差计算方法。
背景技术
工业CT即工业用途的计算机断层成像技术，可以在不破坏检测物体的条件下，通过对其进行扫描并重建，得到清晰、直观的断层图像。CT技术以其优异的三维成像能力和内外部结构检测能力，正在从传统的无损检测领域，拓展到几何坐标测量领域。而3D打印是将设计好的CAD模型一层层的构建打印出来，直到最终产品的完成。最终实物产品是否符合设计要求，获取实物产品和设计模型的偏差是必要的。
随着工业制造水平的发展，工业产品结构变得越来越复杂。同时，金属3D打印成型表面粗糙，后期难以进行表面抛光处理，实际打印尺寸与设计尺寸有一定偏差，对于制造技术的精度要求越来越高。现有的实物偏差计算方法大多误差较大。
发明内容
本发明的目的是提供一种增材制造实物偏差计算方法，包括如下步骤：
S1、实验的准备工作；
S101、红宝石校准棒的标准值选定：
根据产品的外观尺寸，选择红宝石校准棒的标定相近的尺寸；如产品的最大外观尺寸为80mm，则选择红宝石校准棒的标定值应靠近于80mm；
S102、产品的固定：
CT扫描中需要特定的方式固定住产品，选用固定的材料密度要低于产品的密度，便于成像后的图像边界区分；产品固定需要倾斜，倾斜角度应大于射线锥角的一半；产品固定需要相对稳固，不易产生松动；
S103、选用高精度工业微焦点CT对样品进行扫描，能获取更清晰分明的图像边界；
S2、实验的进行；
S201、确认产品的扫描位置：将固定好的产品放到设备上，打开射线后调试最优的扫描位置，确认最佳扫描分辨率；
S202、确认产品的扫描位置后，关闭射线且取下产品，记录该扫描位置；
S203、固定选用的红宝石校准棒；
S204、不移动任何机械轴的位置，在该位置扫描校准棒的CT数据；
S205、获得CT数据后，通过坐标测量功能，测出红宝石球的测量值；
S206、通过校准功能，将该位置处的测量值设定为标准值；
S207、不移动任何机械轴的位置，在该位置扫描产品的CT数据，扫描应选择最优且能保证穿透效果的参数，例如更高的穿透电压、更长的曝光时间、更久的扫描时间来保证CT数据的效果；
S3、数据的处理；
S301、获得CT数据后，通过导出功能，将产品的三维网格模型导出；
S302、通过导入功能，将产品的三维设计模型导入；
S303、通过CT软件的比对功能，将网格模型和设计模型进行三维比对，获得两个模型的比对偏差结果，从而达到偏差统计的目的。
相较于现有技术，本发明提供的一种增材制造实物偏差计算方法具备以下优点和有益效果：
1.使用红宝石校准棒来标定设备的精度，能保证3D产品扫描后的精度；
2.通过无损检测的方式，选用高精度工业CT设备对3D打印产品进行三维扫描，获取产品的三维模型及网格模型；
3.CT软件的多功能性，同时可以导入产品的设计模型；
4.通过CT软件特定的比对模块，可以将网格模型和设计模型进行比对分析，获取两个模型的偏差；
5.结合高精度CT扫描的产品数据，还可以有其他测量技术方向的研究。
具体实施方式
一种增材制造实物偏差计算方法，包括以下步骤：
S1、实验的准备工作；
S101、红宝石校准棒的标准值选定：
根据产品的外观尺寸，选择红宝石校准棒的标定相近的尺寸；如产品的最大外观尺寸为80mm，则选择红宝石校准棒的标定值应靠近于80mm；
S102、产品的固定：
CT扫描中需要特定的方式固定住产品，选用固定的材料密度要低于产品的密度，便于成像后的图像边界区分；产品固定需要倾斜，倾斜角度应大于射线锥角的一半；产品固定需要相对稳固，不易产生松动；
S103、选用高精度工业微焦点CT对样品进行扫描，能获取更清晰分明的图像边界；
S2、实验的进行；
S201、确认产品的扫描位置：将固定好的产品放到设备上，打开射线后调试最优的扫描位置，确认最佳扫描分辨率；
S202、确认产品的扫描位置后，关闭射线且取下产品，记录该扫描位置；
S203、固定选用的红宝石校准棒；
S204、不移动任何机械轴的位置，在该位置扫描校准棒的CT数据；
S205、获得CT数据后，通过坐标测量功能，测出红宝石球的测量值；
S206、通过校准功能，将该位置处的测量值设定为标准值；
S207、不移动任何机械轴的位置，在该位置扫描产品的CT数据，扫描应选择最优且能保证穿透效果的参数，例如更高的穿透电压、更长的曝光时间、更久的扫描时间来保证CT数据的效果；
S3、数据的处理；
S301、获得CT数据后，通过导出功能，将产品的三维网格模型导出；
S302、通过导入功能，将产品的三维设计模型导入；
S303、通过CT软件的比对功能，将网格模型和设计模型进行三维比对，获得两个模型的比对偏差结果，从而达到偏差统计的目的。
本发明优势所在，主要体现在以下几个方面：
1.使用红宝石校准棒来标定设备的精度，能保证3D产品扫描后的精度；
2.通过无损检测的方式，选用高精度工业CT设备对3D打印产品进行三维扫描，获取产品的三维模型及网格模型；
3.CT软件的多功能性，同时可以导入产品的设计模型；
4.通过CT软件特定的比对模块，可以将网格模型和设计模型进行比对分析，获取两个模型的偏差；
5.结合高精度CT扫描的产品数据，还可以有其他测量技术方向的研究。
以上所述只为说明本发明的技术思路，凡是利用本发明内容所作的等效结变换，均包括在本发明的专利保护范围之内。
Claims (4)
1.增材制造实物偏差计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、实验的准备工作；
S2、实验的进行；
S201、确认产品的扫描位置：将固定好的产品放到设备上，打开射线后调试最优的扫描位置，确认最佳扫描分辨率；
S202、确认产品的扫描位置后，关闭射线且取下产品，记录该扫描位置；
S203、固定选用的红宝石校准棒；
S204、不移动任何机械轴的位置，在该位置扫描校准棒的CT数据；
S205、获得CT数据后，通过坐标测量功能，测出红宝石球的测量值；
S206、通过校准功能，将该位置处的测量值设定为标准值；
S207、不移动任何机械轴的位置，在该位置扫描产品的CT数据，扫描应选择最优且能保证穿透效果的参数，例如更高的穿透电压、更长的曝光时间、更久的扫描时间来保证CT数据的效果；
S3、数据的处理；
S301、获得CT数据后，通过导出功能，将产品的三维网格模型导出；
S302、通过导入功能，将产品的三维设计模型导入；
S303、通过CT软件的比对功能，将网格模型和设计模型进行三维比对，获得两个模型的比对偏差结果，从而达到偏差统计的目的。
2.按照权利要求1所述的增材制造实物偏差计算方法，其特征在于：所述步骤S1包括：
S101、红宝石校准棒的标准值选定：
根据产品的外观尺寸，选择红宝石校准棒的标定相近的尺寸；如产品的最大外观尺寸为80mm，则选择红宝石校准棒的标定值应靠近于80mm。
3.按照权利要求2所述的增材制造实物偏差计算方法，其特征在于：所述步骤S1包括：
S102、产品的固定：
CT扫描中需要特定的方式固定住产品，选用固定的材料密度要低于产品的密度，便于成像后的图像边界区分；产品固定需要倾斜，倾斜角度应大于射线锥角的一半；产品固定需要相对稳固，不易产生松动。
4.按照权利要求3所述的增材制造实物偏差计算方法，其特征在于：所述步骤S1包括：
S103、选用高精度工业微焦点CT对样品进行扫描，能获取更清晰分明的图像边界。
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