[发明专利]基于三维光学扫描的自由曲面产品逆向工程建模成型方法

权利要求书

1.一种基于三维光学扫描的自由曲面产品逆向工程建模成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

扫描前处理：在自由曲面产品下方设置转盘，自由曲面产品表面上粘贴标记点，同时在转盘上粘贴辅助点；

扫描采集：利用三维光学扫描仪对自由曲面产品进行三维扫描和测量，获取点云数据；

逆向造型：对获取的点云数据进行处理和转化，逆向造型，构建实体模型，包括如下步骤：

（3a）重建模型：将步骤（2）中扫描获取的点云数据导出为.asc格式文件，将.asc格式文件导入到Geomagic studio软件中进行重建模型，处理得到.stl格式文件；

（3b）逆向建模：将步骤（3a）在Geomagic studio软件中处理得到.stl格式文件导入到CATIA软件中或UG软件中，通过构线获取采样点，利用采样点进行逆向建模；

质量分析：将步骤（3b）中获得的逆向模型与步骤（2）点云数据利用Geomagic Qualify软件进行3D比较，得出质量分析报告；

快速成型：将自由曲面产品的三维模型输入至3D打印机中，进行自由曲面产品的打印。

2.根据权利要求1所述的基于三维光学扫描的自由曲面产品逆向工程建模成型方法，其特征在于，所述三维光学扫描仪为非接触式三维光学扫描仪。

3.根据权利要求2所述的基于三维光学扫描的自由曲面产品逆向工程建模成型方法，其特征在于，所述步骤（2）具体包括以下步骤：

（2a）正面数据扫描：启动三维光学扫描仪，调整测量距离，识别自由曲面产品正面的标记点，保存点云数据；

（2b）正面多幅数据扫描：转动自由曲面产品正面方向，再次扫描，扫描完成之后会自动与上一幅扫描得到的点云数据进行拼接，刷新扫描信息，增加新的测量数据；

（2c）辅助点扫描：将自由曲面产品翻转至90°，扫描转盘辅助点，保存辅助点点云数据；

（2d）反面数据扫描：通过转盘辅助点扫描自由曲面产品反面，识别自由曲面产品反面的标记点，保存点云数据；

（2e）反面多幅数据扫描：转动自由曲面产品反面方向，再次扫描，扫描完成之后会自动与上一幅扫描得到的点云数据进行拼接，刷新扫描信息，增加新的测量数据。

4.根据权利要求3所述的基于三维光学扫描的自由曲面产品逆向工程建模成型方法，其特征在于，所述步骤（2b）和（2e）为扫描时朝一个方向旋转适合的角度扫描，每一幅扫描图像与上一幅有至少5个以上的相同标记点。

5.根据权利要求4所述的基于三维光学扫描的自由曲面产品逆向工程建模成型方法，其特征在于，所述步骤（2b）和（2e）为扫描时朝一个方向每次旋转15°扫描。

6.根据权利要求3或4或5所述的基于三维光学扫描的自由曲面产品逆向工程建模成型方法，其特征在于，

所述步骤（3a）重建模型包括消噪音、统一采样、封装、填充、创建平面、创建直线和点特征、对齐到全局，处理得到.stl格式文件；

所述步骤（3b）逆向建模包括拟合、修剪、加厚实体，完成自由曲面产品的逆向三维造型。

7.根据权利要求6所述的基于三维光学扫描的自由曲面产品逆向工程建模成型方法，其特征在于，所述步骤（4）质量分析具体流程为：

（4a）将步骤（2）中扫描采集的自由曲面产品的点云数据建立空间参考坐标系；

（4b）将步骤（3b）中逆向建模完成后的三维模型上的采样点建立空间实体坐标系；

（4c）将逆向建模后的空间实体坐标系与点云数据的空间参考坐标系进行比较，得出偏差；

（4d）当偏差≥0.1mm或≤－0.1mm时，修正点云数据或/和逆向建模三维模型，重复（4a）~（4d），直至－0.1mm＜偏差＜0.1mm时，逆向建模三维模型合格。