[发明专利]基于空间编码投影的逆向工程加工系统与方法

权利要求书

1.基于空间编码投影的逆向工程加工方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，1）向被采集物体投射空间编码，再通过视频手段获取被测物体的空间尺度的坐标信息，2）对采集到的图像进行处理，重构并优化为曲面模型；3）对生成的曲面模型进行分析计算，生成刀具路径。

2.根据权利要求1所述的基于空间编码投影的逆向工程加工方法，其特征在于，所述步骤2中对图像进行预处理的过程包括，点云去噪、点云精简、孔洞修补与点云模型变形优化；

所述点云去噪主要包括剔除奇异点噪声和利用均值漂移迭代进行偏移点调整，其中剔除奇异点，在噪声点数据中，某些点是明显与周围点处于不同范围，在模型中体现为毛刺，对于奇异点直接剔除；所述调整偏移点，对于一些偏离正常位置的噪声点，需要进行位置调整，使其更接近原始曲面的位置；所述点云精简为在点云数据构造的Voronoi图上，利用快速行进算法来不断扩展采样区域，同时利用最远点采样条件来筛选出符合条件的采样点；所述孔洞修补主要包括，首先提取出孔洞边界特征点，随后根据孔洞周边点的信息利用径向基函数拟合出孔洞上的曲面，随后根据一定的步长，在曲面上进行采样，对所得到的点采用移动最小二乘法进行调整，使得修补后的曲面能够与周围曲面光滑衔接；所述点云模型变形优化，是对点云模型进行自由变形以得到更适应加工的数据模型，所述自由变形的特性主要是通过基函数的性质表现出来的，引入不同的基函数，就可以形成不同特性的自由变形。

3.根据权利要求1所述的基于空间编码投影的逆向工程加工方法，其特征在于，所述步骤3包括截面间距计算，刀位点计算，刀位路径生成，数控代码生成。

4.一种基于空间编码投影的逆向工程加工系统，其特征在于，所述系统包括采集装置、处理装置、加工装置；采集装置连接处理装置，所述处理装置连接加工装置；所述采集装置、处理装置、加工装置采用串行方式连接。

5.根据权利要求4所述的基于空间编码投影的逆向工程加工系统，其特征在于，所述采集装置包括摄像头、投影仪、采集卡，所述处理装置为嵌入式主板，所述主板包括PCI接口芯片、ARM处理器，RAM、CPLD构成的电平转换芯片，所述处理装置为数控机床，被测物体图像通过两个摄像头被同步记录，通过视频采集卡采集，视频采集卡通过PCI总线与系统主板连接，ARM芯片通过中断方式控制PCI接口芯片，其数据交换通过双口RAM进行缓冲，所述ARM通过PCI接口获取图像信息后进行算法处理，最终生成三维机床的控制代码，通过USB接口将控制代码输出至加工装置。

6.根据权利要求5所述的基于空间编码投影的逆向工程加工系统，其特征在于，所述投影仪采用LCD 液晶成像，投影距离设置为1.2?5.7米，液晶板尺寸为0.7英寸，标准显示分辨率为1024 × 768像素，标称对比450 : 1，标称光亮2000流明，镜头F 值1.8 ? 2.15，焦距23 ? 27.6毫米。

7.根据权利要求5所述的基于空间编码投影的逆向工程加工系统，其特征在于，所述摄像头采用CCD摄像头，采用1/3英寸数字成像板，其采用1/3 英寸数字成像板，44万像素，535线高清晰的水平分辨率，最低照度0.7流明，信噪比为50dB，内置10 位数字处理器，支持自动背光补偿与自动白平衡。