一種戰(zhàn)時(shí)損傷武器裝備零件快速再制造造型方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及產(chǎn)品逆向快速制造領(lǐng)域，尤其涉及一種戰(zhàn)時(shí)損傷武器裝備零件快速再制造造型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在環(huán)境與資源問(wèn)題越來(lái)越引起人們和社會(huì)發(fā)展的重視下，再制造作為一門(mén)新興產(chǎn)業(yè)獲得了極大的發(fā)展。再制造技術(shù)以節(jié)省能源、節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境為特色，以多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)作支撐，使產(chǎn)品得到了新的改造，延長(zhǎng)了產(chǎn)品壽命，降低了產(chǎn)品全壽命周期的費(fèi)用，創(chuàng)造出更多的利潤(rùn)，高度契合了我國(guó)構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟(jì)和重點(diǎn)發(fā)展再制造工程的戰(zhàn)略需求，成為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排以及經(jīng)濟(jì)循環(huán)可持續(xù)發(fā)展模式的重要途徑之一。再制造作為國(guó)家新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，高度契合了國(guó)家發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略，得到政府和企業(yè)的高度重視。隨著高技術(shù)的發(fā)展和新軍事變革的不斷深入，以科技為主導(dǎo)的武器裝備越來(lái)越成為爭(zhēng)奪未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)制高點(diǎn)的關(guān)鍵要素，世界各國(guó)都在積極探索武器裝備的發(fā)展之路。但我軍武器裝備基礎(chǔ)較為落后，加之和平時(shí)期的長(zhǎng)期庫(kù)存及高新軍事技術(shù)的迅猛發(fā)展，庫(kù)存裝備落后的壓力越來(lái)越大，實(shí)踐證明，有選擇地對(duì)武器裝備進(jìn)行現(xiàn)代化改造和再制造，在提高性能的基礎(chǔ)上滿(mǎn)足新要求，是實(shí)現(xiàn)武器裝備現(xiàn)代化與控制軍備費(fèi)用增長(zhǎng)的理想途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種戰(zhàn)時(shí)損傷武器裝備零件快速再制造造型方法，實(shí)現(xiàn)武器裝備優(yōu)質(zhì)高效、穩(wěn)定可靠的快速修復(fù)。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
一種戰(zhàn)時(shí)損傷武器裝備零件快速再制造造型方法，包括以下步驟:
第一步，損傷零件點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集:利用激光位移掃描測(cè)量設(shè)備對(duì)損傷零件實(shí)物的表面從不同的位置和角度進(jìn)行三維掃描與測(cè)量，獲取多組點(diǎn)云數(shù)據(jù)；
第二步，點(diǎn)云預(yù)處理階段:對(duì)采集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理，需要進(jìn)行如下操作:
2.1)測(cè)量得到的散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的拼合，在多次掃描采集到的點(diǎn)云中選擇四個(gè)，進(jìn)行對(duì)齊操作，通過(guò)gemagic軟件中的自動(dòng)注冊(cè)工具實(shí)現(xiàn)；
2.2)拼合得到的點(diǎn)云整體的坐標(biāo)校正,在imagineware中對(duì)整體點(diǎn)云進(jìn)行擺正,使點(diǎn)云的主要視圖面與坐標(biāo)軸對(duì)齊，并將零件的中心移動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)位置；
2.3)對(duì)齊后整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)的去噪；
2.4)整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)點(diǎn)的精簡(jiǎn)，刪去零件主體外無(wú)關(guān)的和孤立的雜點(diǎn)；
2.5)數(shù)據(jù)點(diǎn)云孔洞的填充，對(duì)照現(xiàn)場(chǎng)事實(shí)，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件界面顯示的點(diǎn)云孔洞進(jìn)行填充；
第三步，多邊形階段:將處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)gemagic stud1轉(zhuǎn)化為多邊形，并進(jìn)行處理，使其表面平整、光順，需以下幾步操作:
3.1)進(jìn)入多邊形階段,在gemagic stud1中點(diǎn)擊多邊形階段進(jìn)入； 3.2)多邊形表面的處理，對(duì)多邊形進(jìn)行松弛、減少噪音操作，使其表面變得光滑；
3.3)多邊形部分爛面的刪除重補(bǔ)，對(duì)破損的爛面進(jìn)行刪除操作，并刪除浮動(dòng)數(shù)據(jù)，來(lái)整理爛面，使零件的整體表面光滑連續(xù)，對(duì)表面仍不平整的地方用去除特征工具或者用砂紙工具多次重復(fù)打磨；
3.4)邊界、交接部分的處理，對(duì)邊界或者交接的地方使用松弛邊界工具，使邊界光順，交接連續(xù)流暢；
第四步，形狀階段:構(gòu)造擬合曲面片，具體有以下幾步操作:
4.1)進(jìn)入形狀階段，點(diǎn)擊形狀階段進(jìn)入；
4.2)構(gòu)造曲面片，指定曲面片數(shù)目，或自動(dòng)估計(jì)，如果有路徑相交，則要回到前面的多邊形階段對(duì)相交部分進(jìn)行刪除再重復(fù)上述操作；
4.3)松弛曲面片，構(gòu)造的曲面片在接合的部分不連續(xù)有擠壓，為了讓它連續(xù)平整，點(diǎn)擊松弛曲面片，讓軟件對(duì)它自動(dòng)優(yōu)化；
4.4)編輯曲面片，軟件自動(dòng)構(gòu)造的曲面片劃分的如果不是很合理，則通過(guò)編輯頂點(diǎn)，調(diào)節(jié)軌跡點(diǎn)來(lái)對(duì)它進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)整；
4.5)構(gòu)造柵格，調(diào)整好曲面片布局圖后，點(diǎn)擊構(gòu)造柵格工具，將會(huì)在每個(gè)嵌片內(nèi)分布U-V網(wǎng)格線，擬合曲面的控制點(diǎn)將會(huì)依據(jù)這些網(wǎng)格而產(chǎn)生，定義分辨率值選擇修復(fù)相交區(qū)域，選擇檢查幾何圖形；
4.6)擬合曲面，采用默認(rèn)的控制點(diǎn)和表面張力，生成曲面模型；
第五步，進(jìn)行比對(duì)分析:已經(jīng)處理好生成的擬合曲面的質(zhì)量并檢測(cè)能否準(zhǔn)確的與點(diǎn)云數(shù)據(jù)重合，就要進(jìn)行以下步驟來(lái)進(jìn)行判斷:
5.1)利用曲率分析了解曲面光順狀況，評(píng)估曲面品質(zhì)好壞；
5.2)點(diǎn)擊3D比較；
5.3)設(shè)定誤差值大小，并啟動(dòng)比較；
5.4)誤差以彩色圖形直觀顯示，可標(biāo)出任意點(diǎn)誤差；
第六步，曲面到實(shí)體階段:將建好的曲面存為.1gs格式,轉(zhuǎn)入Pro/Engineer軟件進(jìn)一步編輯曲面模型，然后轉(zhuǎn)化為實(shí)體特征，操作如下:
6.1)將生成的擬合曲面保存為.1gs文件；
6.2)在Pro/Engineer中導(dǎo)入上述.igs文件；
6.3)選擇填充，選擇底面作為拓?fù)淦矫?，矩形，確定；
6.4)把導(dǎo)入的特征標(biāo)識(shí)與上述填充合并；
6.5)再次點(diǎn)擊合并工具，確認(rèn)；
6.6)將其選中，點(diǎn)擊實(shí)體化工具，Pro/Engineer軟件將自動(dòng)將其生成為實(shí)體；
第七步，生成的實(shí)體模型為損傷零件還原后的較完整準(zhǔn)確的參數(shù)化再現(xiàn)，在戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，如果需要直接修復(fù)，對(duì)缺損零件模型與未缺損零件的模型做布爾運(yùn)算，求取出工件缺損部位完整的三維模型，并對(duì)該模型進(jìn)行切片分層，并規(guī)劃每一層的軌跡；如果無(wú)法修復(fù)，需要直接更換，則可通過(guò)快速加工制造，加工出性能更優(yōu)的替換件，快速更換，保持作戰(zhàn)能力和戰(zhàn)事需要，在制造方面利用激光熔覆技術(shù)和柔性加工技術(shù)，完成激光再制造成組工藝決策和成形結(jié)構(gòu)形狀控制，實(shí)現(xiàn)武器裝備優(yōu)質(zhì)高效、穩(wěn)定可靠的快速修復(fù)。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):滿(mǎn)足戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下大量不同結(jié)構(gòu)和損傷類(lèi)型武器裝備零件的形成和尺寸的快速恢復(fù)。
【附圖說(shuō)明】
[0006]附圖是本發(fā)明的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0008]參照附圖，一種戰(zhàn)時(shí)損傷武器裝備零件快速再制造造型方法，包括以下步驟: 第一步，損傷零件點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集:利用激光位移掃描測(cè)量設(shè)備對(duì)損傷零件實(shí)物的表面從不同的位置和角度進(jìn)行三維掃描與測(cè)量，獲取多組點(diǎn)云數(shù)據(jù)，在點(diǎn)云數(shù)據(jù)測(cè)量過(guò)程中，對(duì)一些關(guān)鍵部位進(jìn)行細(xì)化測(cè)量與精細(xì)采集，在大曲率或曲率變化劇烈的區(qū)域盡可能的獲得較多的測(cè)量點(diǎn)，而在相對(duì)平坦的區(qū)域則測(cè)量較少的點(diǎn)；
第二步，點(diǎn)云預(yù)處理階段:對(duì)采集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理，需要進(jìn)行如下操作:
2.1)測(cè)量得到的散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的拼合，在多次掃描采集到的點(diǎn)云中選擇四個(gè)，進(jìn)行對(duì)齊操作，通過(guò)gemagic軟件中的自動(dòng)注冊(cè)工具實(shí)現(xiàn)；
2.2)拼合得到的點(diǎn)云整體的坐標(biāo)校正,在imagineware中對(duì)整體點(diǎn)云進(jìn)行擺正,使點(diǎn)云的主要視圖面與坐標(biāo)軸對(duì)齊，并將零件的中心移動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)位置；
2.3)對(duì)齊后整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)的去噪；
2.4)整體點(diǎn)云數(shù)據(jù)點(diǎn)的精簡(jiǎn)，刪去零件主體外無(wú)關(guān)的和孤立的雜點(diǎn)；
2.5)數(shù)據(jù)點(diǎn)云孔洞的填充，對(duì)照現(xiàn)場(chǎng)事實(shí)，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件界面顯示的點(diǎn)云孔洞進(jìn)行填充，
通過(guò)以上的五步，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)采樣點(diǎn)云拼合時(shí)準(zhǔn)確的貼合和在三維坐標(biāo)系中位置與各向視圖的端正平齊，為下面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)去噪精簡(jiǎn)處理提供便利。點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)和去噪等一系列操作，去除無(wú)關(guān)的散亂雜點(diǎn)，保證了接下來(lái)曲面重建時(shí)的精度。對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)孔洞缺失的填充、修補(bǔ)，解決了在損傷零件網(wǎng)格剖分中的漏洞和缺失的補(bǔ)償問(wèn)題。
[0009]第三步，多邊形階段:將處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)gemagic stud1轉(zhuǎn)化為多邊形，并進(jìn)行處理，使其表面平整、光順，需以下幾步操作:
3.1)進(jìn)入多邊形階段,在gemagic stud1中點(diǎn)擊多邊形階段進(jìn)入；
3.2)多邊形表面的處理，對(duì)多邊形進(jìn)行松弛、減少噪音操作，使其表面變得光滑；
3.3)多邊形部分爛面的刪除重補(bǔ)，對(duì)破損的爛面進(jìn)行刪除操作，并刪除浮動(dòng)數(shù)據(jù)，來(lái)整理爛面，使零件的整體表面光滑連續(xù)，對(duì)表面仍不平整的地方用去除特征工具或者用砂紙工具多次重復(fù)打磨；
3.4)邊界、交接部分的處理，對(duì)邊界或者交接的地方使用松弛邊界工具，使邊界光順，交接連續(xù)流暢；
多邊形階段點(diǎn)云數(shù)據(jù)通過(guò)設(shè)定控制點(diǎn)數(shù)目和曲線曲率值，軟件會(huì)自動(dòng)地進(jìn)行曲線擬合，點(diǎn)組便變成了由一系列擬合曲線組成的多邊形的線框結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)控制點(diǎn)的調(diào)節(jié)控