一种基于图形识别的零件切片的定位方法与流程

1.本发明属于3d打印机技术领域，涉及一种基于图形识别的零件切片的定位方法。


背景技术：

2.激光选区熔化技术(slm)作为增材制造技术(am)的一种，可加工结构复杂的零件，其成品成形精度高，广泛应用于医学、航空航天等领域。
3.目前slm打印机在打印过程中只对激光的轨迹进行控制，没有对加工工件的每一层切片的位置进行误差反馈。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种基于图形识别的零件切片的定位方法，解决了对工件的每一层切片的实际加工半成品的形状进行位置定位的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种基于图形识别的零件切片的定位方法，包括如下步骤：
7.步骤1：建模服务器通过互联网从客户端获取工件模型，并通过切片软件对工件模型进行切片，得到工件模型的切片文件，切片文件包括工件模型的每一层切片图形以及每一个切片图形对应的图形编号；
8.建模服务器根据加工平面的尺寸参数构建加工平面的平面模型，并建立平面模型的世界坐标系；
9.slm打印机通过高清摄像头拍摄一张加工平面的图片，并将该图片发送给建模服务器，建模服务器该图片放置于世界坐标系中，并将图片与平面模型进行重合；
10.步骤2：建模服务器在平面模型上进行网格化分割，获得数个形状相同的矩形形状的单元平面，并为每一个单元平面进行编号；
11.以矩形形状的中心点作为定位点，记录所有单元平面的定位点的位置信息；
12.步骤3：建模服务器从切片文件中根据图形编号顺序选取一层切片图形，将该层切片图形投影在平面模型上，并通过单元平面将工件切片进行分割，得到网格处理后的切片图形；
13.步骤4：建模服务器根据步骤3的方法对每一层切片图形均进行网格处理，将所有网格处理后的切片图形集合为加工文件；
14.步骤5：slm打印机通过互联网从建模服务器中获取加工文件，并根据网格处理后的切片图形，以一个单元平面作为一个单元加工区域，并按照单元平面的编号顺序进行加工；
15.步骤6：slm打印机在加工完一层切片图形后，通过高清摄像头拍摄该层切片图形的实际加工图片，并将实际加工图片发送给建模服务器；
16.步骤7：建模服务器根据单元平面的大小对实际加工图片进行网格化处理；
17.步骤8：建模服务器对实际加工图片进行灰度处理，并设定像素点的灰度阈值；
18.步骤9：在实际加工图片中，对于任意一个单元平面，遍历单元平面内的所有像素点的灰度值，并与灰度阈值进行比较：当在灰度阈值之内时，即判断该像素点为激光加工后的熔点；反之，则判断该像素点未被激光加工，即未加工点；
19.获取所有熔点，得到单元平面内的加工图形；
20.在单元平面内的加工图形中，判断所有熔点的相邻像素点是否存在未加工点：存在，则判断该熔点为边缘点；
21.步骤10：以单元平面的定位点为原点，构建相对坐标系，计算每一个边缘点在相对坐标系中的位置并输出。
22.优选的，在执行步骤1时，将图片与平面模型进行重合具体为通过比例缩放使图片中的加工平面与加工平面模型重合，即完成图片像素点的位置与平面模型上的点的位置之间的校准。
23.优选的，在执行步骤5时，slm打印机在完成一个单元平面的加工后，才进行下一个单元平面的加工。
24.优选的，在执行步骤9时，遍历单元平面内的所有像素点的灰度值时按照行列扫描的方式进行选取像素点。
25.本发明所述的一种基于图形识别的零件切片的定位方法，解决了对工件的每一层切片的实际加工半成品的形状进行位置定位的技术问题，本发明通过图形识别可以对每一层切片的最终加工形状进行位置测量和定位，可以计时发现误差偏差，计时纠正工件的累计误差，无需在成型时才能得知工件是否合格，极大的提高了加工效率。
附图说明
26.图1为本发明的流程图；
27.图2为本发明的实际加工图片放置于世界坐标系后的数据模型图。
具体实施方式
28.如图1-图2所示的一种基于图形识别的零件切片的定位方法，包括如下步骤：
29.步骤1：建模服务器通过互联网从客户端获取工件模型，并通过切片软件对工件模型进行切片，得到工件模型的切片文件，切片文件包括工件模型的每一层切片图形以及每一个切片图形对应的图形编号；
30.建模服务器根据加工平面的尺寸参数构建加工平面的平面模型，并建立平面模型的世界坐标系，如图2所示，世界坐标系为以o为原点建立的坐标系；
31.slm打印机通过高清摄像头拍摄一张加工平面的图片，并将该图片发送给建模服务器，建模服务器该图片放置于世界坐标系中，并将图片与平面模型进行重合；
32.将图片与平面模型进行重合具体为通过比例缩放使图片中的加工平面与加工平面模型重合，即完成图片像素点的位置与平面模型上的点的位置之间的校准。
33.步骤2：建模服务器在平面模型上进行网格化分割，获得数个形状相同的矩形形状的单元平面，并为每一个单元平面进行编号；
34.以矩形形状的中心点作为定位点，记录所有单元平面的定位点的位置信息；
35.如图2所示，在本实施例中加工平面为j，在进行网格化分割后，将加工平面j分割
成了16个加工区域，即16个单元平面，每一个单元平面的编号以自身在网格中的行列编号编制，如j(11)为第一个单元平面，而j(rl)为最后一个单元平面，本实施例中，r取值为1到4、l取值为1到4。
36.在定位每一个单元平面的位置时，采用单元平面的中点作为原点建立相对坐标，如j(41)的相对坐标为以自身中点o41为原点，建立相对坐标系，而世界坐标系则由建模服务器根据加工平面的平面模型进行制定。
37.在实际应用过程中，由于高清摄像头拍摄的图片存在一定的位移误差，本实施例在建立相对坐标系后，还可以将相对坐标系与世界坐标系进行校对，找出误差值进行修正，从而保证相对坐标系在世界坐标系中的位置定位。
38.步骤3：建模服务器从切片文件中根据图形编号顺序选取一层切片图形，将该层切片图形投影在平面模型上，并通过单元平面将工件切片进行分割，得到网格处理后的切片图形；
39.步骤4：建模服务器根据步骤3的方法对每一层切片图形均进行网格处理，将所有网格处理后的切片图形集合为加工文件；
40.步骤5：slm打印机通过互联网从建模服务器中获取加工文件，并根据网格处理后的切片图形，以一个单元平面作为一个单元加工区域，并按照单元平面的编号顺序进行加工；
41.slm打印机在完成一个单元平面的加工后，才进行下一个单元平面的加工。
42.步骤6：slm打印机在加工完一层切片图形后，通过高清摄像头拍摄该层切片图形的实际加工图片，并将实际加工图片发送给建模服务器；
43.步骤7：建模服务器根据单元平面的大小对实际加工图片进行网格化处理；
44.步骤8：建模服务器对实际加工图片进行灰度处理，并设定像素点的灰度阈值；
45.步骤9：在实际加工图片中，对于任意一个单元平面，遍历单元平面内的所有像素点的灰度值，并与灰度阈值进行比较：当在灰度阈值之内时，即判断该像素点为激光加工后的熔点；反之，则判断该像素点未被激光加工，即未加工点；
46.获取所有熔点，得到单元平面内的加工图形；
47.在单元平面内的加工图形中，判断所有熔点的相邻像素点是否存在未加工点：存在，则判断该熔点为边缘点；
48.遍历单元平面内的所有像素点的灰度值时按照行列扫描的方式进行选取像素点。
49.如图2所述，以单元平面j(12)为例，其加工区域为rmelt区域，未加工区域为runmelted区域，在对图片进行灰度处理后，可以得到rmelt区域的较深的灰度值，在判断边缘时，只需对rmelt区域内所有的像素点进行相邻点灰度值判断，就可以完成对边缘的判断。
50.步骤10：以单元平面的定位点为原点，构建相对坐标系，计算每一个边缘点在相对坐标系中的位置并输出。
51.本实施例中，在对边缘点进行相对坐标的定位以后，由于相对坐标在世界坐标中的位置是固定的，所以，边缘点在相对坐标中的位置即可反应出其误差值，当误差值过大时，即可判断此时的边缘点加工变差过大，对成型工件会产生不良影响。
52.本发明所述的一种基于图形识别的零件切片的定位方法，解决了对工件的每一层
切片的实际加工半成品的形状进行位置定位的技术问题，本发明通过图形识别可以对每一层切片的最终加工形状进行位置测量和定位，可以计时发现误差偏差，计时纠正工件的累计误差，无需在成型时才能得知工件是否合格，极大的提高了加工效率。

技术特征：
1.一种基于图形识别的零件切片的定位方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：建模服务器通过互联网从客户端获取工件模型，并通过切片软件对工件模型进行切片，得到工件模型的切片文件，切片文件包括工件模型的每一层切片图形以及每一个切片图形对应的图形编号；建模服务器根据加工平面的尺寸参数构建加工平面的平面模型，并建立平面模型的世界坐标系；slm打印机通过高清摄像头拍摄一张加工平面的图片，并将该图片发送给建模服务器，建模服务器该图片放置于世界坐标系中，并将图片与平面模型进行重合；步骤2：建模服务器在平面模型上进行网格化分割，获得数个形状相同的矩形形状的单元平面，并为每一个单元平面进行编号；以矩形形状的中心点作为定位点，记录所有单元平面的定位点的位置信息；步骤3：建模服务器从切片文件中根据图形编号顺序选取一层切片图形，将该层切片图形投影在平面模型上，并通过单元平面将工件切片进行分割，得到网格处理后的切片图形；步骤4：建模服务器根据步骤3的方法对每一层切片图形均进行网格处理，将所有网格处理后的切片图形集合为加工文件；步骤5：slm打印机通过互联网从建模服务器中获取加工文件，并根据网格处理后的切片图形，以一个单元平面作为一个单元加工区域，并按照单元平面的编号顺序进行加工；步骤6：slm打印机在加工完一层切片图形后，通过高清摄像头拍摄该层切片图形的实际加工图片，并将实际加工图片发送给建模服务器；步骤7：建模服务器根据单元平面的大小对实际加工图片进行网格化处理；步骤8：建模服务器对实际加工图片进行灰度处理，并设定像素点的灰度阈值；步骤9：在实际加工图片中，对于任意一个单元平面，遍历单元平面内的所有像素点的灰度值，并与灰度阈值进行比较：当在灰度阈值之内时，即判断该像素点为激光加工后的熔点；反之，则判断该像素点未被激光加工，即未加工点；获取所有熔点，得到单元平面内的加工图形；在单元平面内的加工图形中，判断所有熔点的相邻像素点是否存在未加工点：存在，则判断该熔点为边缘点；步骤10：以单元平面的定位点为原点，构建相对坐标系，计算每一个边缘点在相对坐标系中的位置并输出。2.如权利要求1所述的一种基于图形识别的零件切片的定位方法，其特征在于：在执行步骤1时，将图片与平面模型进行重合具体为通过比例缩放使图片中的加工平面与加工平面模型重合，即完成图片像素点的位置与平面模型上的点的位置之间的校准。3.如权利要求1所述的一种基于图形识别的零件切片的定位方法，其特征在于：在执行步骤5时，slm打印机在完成一个单元平面的加工后，才进行下一个单元平面的加工。4.如权利要求1所述的一种基于图形识别的零件切片的定位方法，其特征在于：在执行步骤9时，遍历单元平面内的所有像素点的灰度值时按照行列扫描的方式进行选取像素点。

技术总结
本发明公开了一种基于图形识别的零件切片的定位方法，属于3D打印机技术领域，包括对加工平面的平面模型进行网格化处理，得到单元平面，定位单元平面在世界坐标系中的位置，按照单元平面进行加工，拍摄实际加工图片，对实际加工图片进行网格化处理、灰度处理和边缘判断，从而得到熔化区域在单元平面的相对坐标中的位置，解决了对工件的每一层切片的实际加工半成品的形状进行位置定位的技术问题，本发明通过图形识别可以对每一层切片的最终加工形状进行位置测量和定位，可以计时发现误差偏差，计时纠正工件的累计误差，无需在成型时才能得知工件是否合格，极大的提高了加工效率。极大的提高了加工效率。极大的提高了加工效率。


技术研发人员：王志涛
受保护的技术使用者：南京铖联激光科技有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/7/22