本實(shí)用新型涉及核輻射屏蔽材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種基于三維掃描和3D打印的屏蔽材料制造系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
在核能源系統(tǒng)中，核聚變(或裂變)會產(chǎn)生各種輻射射線，該輻射射線不僅會污染環(huán)境，還會對人體造成傷害。因此，在核電廠的某些閥門處或某些管道處需要通過屏蔽材料對輻射射線進(jìn)行屏蔽，以減少環(huán)境污染和人體傷害。目前，關(guān)于屏蔽材料的制造，主要采用模壓-擠出工藝或直接擠出工藝。但是，上述兩種制造工藝存在以下缺點(diǎn)：(1)所制造出的屏蔽材料均勻性、成材性和密實(shí)度較差，易產(chǎn)生氣孔等問題；(2)所制造出的屏蔽材料形狀單一，沒能結(jié)合需屏蔽的物體的形狀進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計(jì)及制造，因此不能貼合需屏蔽的物體，屏蔽效果差。此外，在進(jìn)行制造之前的屏蔽設(shè)計(jì)中，需要現(xiàn)場考察，而核電廠分布范圍廣、每一核電廠內(nèi)所需屏蔽的地方多，給屏蔽設(shè)計(jì)帶來了極大的困難。而隨著技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)是通過逐層堆積材料直接制造產(chǎn)品，帶來了制造工藝和生產(chǎn)模式的變革。且該技術(shù)已經(jīng)在航空航天、國防軍工和新產(chǎn)品開發(fā)等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。因此，鑒于傳統(tǒng)屏蔽材料制造工藝中的上述缺陷及3D技術(shù)的廣泛應(yīng)用，有必要提供一種新的、基于三維掃描和3D打印的屏蔽材料制造系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的是提供一種基于三維掃描和3D打印的屏蔽材料制造系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所制造出的屏蔽材料均勻性差、成材性差、密實(shí)度差、易產(chǎn)生氣孔、形狀單一及屏蔽設(shè)計(jì)困難等問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型還提供了一種基于三維掃描和3D打印的屏蔽材料制造系統(tǒng)，包括：三維掃描裝置，用于對需屏蔽的位置進(jìn)行三維掃描以獲取并發(fā)送掃描數(shù)據(jù)；云平臺裝置，與三維掃描裝置連接，用于接收、校核及改進(jìn)掃描數(shù)據(jù)以得到需打印的3D圖紙；以及3D打印裝置，與云平臺裝置連接，用于接收并打印3D圖紙以得到屏蔽材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型先通過三維掃描裝置對需屏蔽的位置進(jìn)行掃描以獲取掃描數(shù)據(jù)，再通過云平臺裝置對掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行校核及改進(jìn)以得到需打印的3D圖紙，最后通過3D打印裝置進(jìn)行打印以實(shí)現(xiàn)屏蔽材料的制造。因此，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)將三維掃描裝置、云平臺裝置及3D打印裝置智能地結(jié)合，讓用戶可以更加方便地將實(shí)物轉(zhuǎn)換成可用于3D打印的三維數(shù)據(jù)材料，實(shí)現(xiàn)了屏蔽需求的離線設(shè)計(jì)、出圖，降低了屏蔽設(shè)計(jì)難度，最大可能降低了工作人員在屏蔽設(shè)計(jì)中所受到的輻射劑量；(2)提高了核電屏蔽設(shè)計(jì)的可靠性、靈活性、安全性和經(jīng)濟(jì)性；(3)大大地縮短了研發(fā)進(jìn)程，降低了成本，所制造出的屏蔽材料均勻性、成材性及密實(shí)度好，不易產(chǎn)生氣孔，且形狀與所需屏蔽的物體基本一致，可以實(shí)現(xiàn)兩者之間的貼合，可以滿足核電站管道閥門種類、大小和范圍等不同的需求；(4)由于云平臺裝置的引入，可應(yīng)用于所有在運(yùn)及在建的核電站，無地域限制，可滿足不同地域用戶制造屏蔽材料的需求；(5)還可推廣到放射治療、工業(yè)探傷等存在輻射屏蔽需求的其它領(lǐng)域。具體地，三維掃描裝置包括：光束發(fā)射模塊，用于發(fā)出光線并使得光線從上至下掠過需屏蔽的位置；掃描裝置機(jī)體，用于根據(jù)光線對需屏蔽的位置進(jìn)行掃描以獲取圖像；圖像處理模塊，與掃描裝置機(jī)體連接，用于對圖像進(jìn)行處理以得到掃描數(shù)據(jù)；存儲模塊，與圖像處理模塊連接，用于存儲掃描數(shù)據(jù)；以及通信模塊，與存儲模塊及云平臺裝置連接，用于將掃描數(shù)據(jù)發(fā)送至云平臺裝置。優(yōu)選地，云平臺裝置包括相互連接的云平臺服務(wù)器和用戶終端。其中，用戶終端為智能手機(jī)、電腦或筆記本電腦。具體地，云平臺服務(wù)器包括：接收模塊，與通信模塊連接，用于接收掃描數(shù)據(jù)并按格式自動將掃描數(shù)據(jù)存入云平臺服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，以及用于接收來自用戶終端的3D圖紙、確認(rèn)指令及打印指令；預(yù)處理模塊，與接收模塊連接，用于通過逆向軟件對掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理以生成CAD模型文件；以及發(fā)送模塊，與接收模塊連接，用于確認(rèn)3D打印裝置的狀態(tài)就緒時、發(fā)送打印指令及需打印的3D圖紙發(fā)送至3D打印裝置。具體地，保存掃描數(shù)據(jù)的格式包括掃描地點(diǎn)、掃描時間及掃描對象；打印指令包括切換方式、分層方式、打印頭溫度、打印耗材種類、成型尺寸及打印精度要求。具體地，用戶終端包括：訪問模塊，與接收模塊連接，用于訪問接收模塊并下載CAD模型文件；校核模塊，與訪問模塊連接，用于根據(jù)尺寸精度、粗糙度、打印材料及切片方式將所CAD模型文件與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行校核、改進(jìn)；確認(rèn)模塊，與校核模塊連接，用于待確認(rèn)無誤后得到需打印的3D圖紙，并發(fā)送3D圖紙及確認(rèn)指令至接收模塊；以及查看模塊，與訪問模塊連接，用于通過訪問模塊及云平臺服務(wù)器查看3D打印裝置的打印情況。優(yōu)選地，3D打印裝置包括相互連接的3D打印機(jī)機(jī)械組件、打印控制組件、設(shè)備電路及打印頭。通過以下的描述并結(jié)合附圖，本實(shí)用新型將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本實(shí)用新型的實(shí)施例。附圖說明圖1為本實(shí)用新型基于三維掃描和3D打印的屏蔽材料制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為圖1中三維掃描裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖3為圖1中云平臺裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖4為圖1中3D打印裝置的結(jié)構(gòu)框圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖就本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行描述，附圖中類似的元件標(biāo)號代表類似的元件。請參考圖1，本實(shí)用新型提供了一種基于三維掃描和3D打印的屏蔽材料制造系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括相互連接的三維掃描裝置10、云平臺裝置(包括云平臺服務(wù)器20及用戶終端22)以及3D打印裝置30。其中，三維掃描裝置10用于對需屏蔽的位置進(jìn)行三維掃描以獲取并發(fā)送掃描數(shù)據(jù)，云平臺裝置用于接收、校核及改進(jìn)掃描數(shù)據(jù)以得到需打印的3D圖紙，3D打印裝置30用于接收并打印3D圖紙以得到屏蔽材料。具體地，在本實(shí)施例中，用戶終端為智能手機(jī)、電腦或筆記本電腦。需要說明的是，在使用該系統(tǒng)前，需要先執(zhí)行以下步驟：(1)建立三維掃描裝置10及3D打印裝置30與云平臺服務(wù)器之間的通信連接；具體地，三維掃描裝置10及3D打印裝置30上均安裝有網(wǎng)卡(無線網(wǎng)卡或有線網(wǎng)卡)，通過網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)兩者與云平臺服務(wù)器的連接；(2)建立三維掃描裝置10訪問及上傳數(shù)據(jù)至云平臺服務(wù)器的權(quán)限機(jī)制，以及建立用戶終端訪問及從云平臺服務(wù)器下載數(shù)據(jù)的權(quán)限機(jī)制；具體地，三維掃描裝置10和用戶終端向云平臺服務(wù)器注冊以獲取訪問云平臺服務(wù)器及上傳、下載數(shù)據(jù)的權(quán)限。具體地，如圖2所示，三維掃描裝置10包括：光束發(fā)射模塊101，用于發(fā)出光線并使得光線從上至下掠過需屏蔽的位置；具體地，光束發(fā)射模塊為射燈，讓射燈發(fā)出紅色的光線從上至下掠過需屏蔽的位置(即被掃描物體的表面)；掃描裝置機(jī)體102，用于根據(jù)光線對需屏蔽的位置進(jìn)行掃描以獲取圖像；圖像處理模塊103，與掃描裝置機(jī)體102連接，用于對圖像進(jìn)行處理以得到掃描數(shù)據(jù)；存儲模塊104，與圖像處理模塊103連接，用于存儲掃描數(shù)據(jù)；以及通信模塊105，與存儲模塊104及云平臺裝置連接，用于將掃描數(shù)據(jù)發(fā)送至云平臺服務(wù)器20。具體地，如圖3所示，云平臺服務(wù)器20包括：接收模塊201，與通信模塊105連接，用于接收掃描數(shù)據(jù)并按格式自動將掃描數(shù)據(jù)存入云平臺服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，以及用于接收來自用戶終端22的3D圖紙、確認(rèn)指令及打印指令；其中，掃描數(shù)據(jù)的格式為ASC、AC等，保存掃描數(shù)據(jù)的格式包括掃描地點(diǎn)、掃描時間及掃描對象；打印指令包括切換方式、分層方式、打印頭溫度、打印耗材種類、成型尺寸及打印精度要求；預(yù)處理模塊202，與接收模塊201連接，用于通過逆向軟件對掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理以生成CAD模型文件；具體地，通過該逆向軟件對掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理以生成CAD模型文件，其中CAD模型文件為DAE、OBJ、STL等格式；以及發(fā)送模塊203，與接收模塊201連接，用于確認(rèn)3D打印裝置的狀態(tài)就緒時、發(fā)送打印指令及需打印的3D圖紙發(fā)送至3D打印裝置30。具體地，用戶終端22包括：訪問模塊221，與接收模塊201連接，用于訪問接收模塊201并下載CAD模型文件；具體地，用戶通過具有權(quán)限的用戶終端訪問云平臺服務(wù)器并下載CAD模型文件；校核模塊222，與訪問模塊221連接，用于根據(jù)尺寸精度、粗糙度、打印材料及切片方式將所CAD模型文件與設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行校核、改進(jìn)；確認(rèn)模塊223，與校核模塊222連接，用于待確認(rèn)無誤后得到需打印的3D圖紙，并發(fā)送3D圖紙及確認(rèn)指令至接收模塊；以及查看模塊224，與訪問模塊221連接，用于通過訪問模塊221及云平臺服務(wù)器20查看3D打印裝置30的打印情況。具體地，請參考圖4，3D打印裝置30包括相互連接的3D打印機(jī)機(jī)械組件301、打印控制組件302、設(shè)備電路303及打印頭304。需要說明的是，結(jié)合前述描述可知，本系統(tǒng)中的通信模塊105、接收模塊201、發(fā)送模塊203、訪問模塊221及確認(rèn)模塊224均可理解為網(wǎng)卡，且3D打印裝置30內(nèi)也配置有網(wǎng)卡。此外，上述網(wǎng)卡上還配置有一個獨(dú)立的ID，使網(wǎng)絡(luò)管理更加簡易化，云平臺服務(wù)器20上可以清晰地辨認(rèn)每一臺連接在上面的3D打印機(jī)，不僅減少了管理成本，同時也避免了外界盜用3D打印機(jī)造成3D打印機(jī)使用混亂的狀況發(fā)生。從以上描述可以看出，本實(shí)用新型的系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)將三維掃描裝置、云平臺裝置及3D打印裝置智能地結(jié)合，讓用戶可以更加方便地將實(shí)物轉(zhuǎn)換成可用于3D打印的三維數(shù)據(jù)材料，實(shí)現(xiàn)了屏蔽需求的離線設(shè)計(jì)、出圖，降低了屏蔽設(shè)計(jì)難度，最大可能降低了工作人員在屏蔽設(shè)計(jì)中所受到的輻射劑量；(2)提高了核電屏蔽設(shè)計(jì)的可靠性、靈活性、安全性和經(jīng)濟(jì)性；(3)大大地縮短了研發(fā)進(jìn)程，降低了成本，所制造出的屏蔽材料均勻性、成材性及密實(shí)度好，不易產(chǎn)生氣孔，且形狀與所需屏蔽的物體基本一致，可以實(shí)現(xiàn)兩者之間的貼合，可以滿足核電站管道閥門種類、大小和范圍等不同的需求；(4)由于云平臺裝置的引入，可應(yīng)用于所有在運(yùn)及在建的核電站，無地域限制，可滿足不同地域用戶制造屏蔽材料的需求；(5)還可推廣到放射治療、工業(yè)探傷等存在輻射屏蔽需求的其它領(lǐng)域。以上結(jié)合最佳實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但本實(shí)用新型并不局限于以上所揭示的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種根據(jù)本實(shí)用新型的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。