[发明专利]三维缺陷模型自动建模和自适应分层方法

权利要求书

1.一种三维缺陷模型自动建模和自适应分层方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)获取缺陷区域的点云数据；

2)建立缺陷区域模型；

3)获取最优分层方向；

4)根据建立的缺陷区域模型的形状及表面凹凸状况进行自适应变高分层；

所述步骤2)具体包括以下步骤：

2-1)获取图像扫描仪得到的点云数据，该点云数据都已在扫描仪坐标系下被描述，由该点云数据生成包含缺陷区域在内的曲面模型S_ori；

2-2)对Sori进行空洞填补、平滑，得到S_mod；

2-3)使用半自动方式，在S_mod上沿着表面缺陷区域的边缘放置控制点，同时使用Dijkstra算法自动计算前后两个控制点之间的最短路径曲线，直至所有最短路径曲线形成一个封闭曲线C；

2-4)封闭曲线C将S_mod切分为两部分，一部分是不存在表面缺陷的曲面S_mar，另一部分是仅包含了表面缺陷部分的曲面，记作S_def；

2-5)根据S_mar的平均曲率，对S_mar进行空洞填充，得到不存在空洞的零部件表面S_ide；封闭曲线C切割S_ide，将封闭曲线C内部的曲面和S_def进行布尔运算，得到一个封闭曲面模型S_fin，S_fin即为后续待修复的缺陷区域模型；

所述步骤2-3)具体为：

A.在缺陷边缘通过人机交互方式放置第一个控制点p₁，然后放置第二个p₂；

B.计算S_mod上p₁到p₂的测地线，记作c₁；测地线计算采用Dijkstra算法；

C.放置第三个控制点p₃，计算S_mod上p₂到p₃的测地线，记作c₂；

D.依次放置下一个控制点，直至放置最后一个控制点p_n，计算S_mod上p_n-1到p_n的测地线，记作c_n-1，以及p_n到p₁的测地线，记作c_n；

E.将c1、c2、…cn首尾相连，形成一条封闭曲线，记作C。

2.根据权利要求1所述的三维缺陷模型自动建模和自适应分层方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：通过图像扫描仪扫描待修复的缺陷区域，获取其在扫描仪坐标系下的点云数据。

3.根据权利要求2所述的三维缺陷模型自动建模和自适应分层方法，其特征在于，所述步骤3)中采用三角面片对得到的缺陷区域模型进行分层，通过最小化平均粗糙度，求解得到分层的最优方向θ，具体为：

缺陷区域模型表面平均粗糙度是根据三角面片的角度而定，第i个三角面片的粗糙度R_ai为：

模型的平均粗糙度为R＝∑R_aiA_i/∑A_i；

其中，l_t为分层厚度，θ_i表示第i个三角面片的分层方向，R表示模型表面平均粗糙度；R_aθi表示第i个三角面片的粗糙度；Ai表示第i个三角面片的面积；

然后通过最小化平均粗糙度，求解得到分层的最优方向θ。

4.根据权利要求3所述的三维缺陷模型自动建模和自适应分层方法，其特征在于，所述步骤4)具体包括：

4-1)获取需要打印的STL模型文件；

4-2)计算三角面片的Z向高度差；

4-3)计算分层高度；

4-4)确定最优分层高度；

4-5)根据确定的分层高度对STL模型文件进行分层，生成每一层的轮廓信息。