五轴打印系统及五轴打印轨迹确定方法与流程

技术特征：
1.五轴打印系统，其特征在于，包括：扫描仪、标定板、机床和处理器；所述标定板设置于所述机台上；所述扫描仪，用于扫描待打印物体，获取待打印物体在扫描仪坐标系下的坐标；所述标定板，用于辅助标示扫描仪坐标系与机床坐标系的位置关系；所述处理器，用于通过所述标定板获取扫描仪坐标系和机床坐标系的转化关系，将扫描仪坐标系下的三维模型数据转化到机床坐标系下，并生成五轴打印轨迹。2.如权利要求1所述五轴打印系统，其特征在于，所述处理器包括：坐标标定模块、扫描模块、轨迹规划模块和控制模块；所述坐标标定模块，用于通过图像识别算法计算得到扫描仪坐标系与机床坐标系的投影关系；所述扫描模块，用于获取所述扫描仪扫描的待打印物体的三维模型数据，并通过扫描仪坐标系与机床坐标系的投影关系将该三维模型数据转移到机床坐标系下；所述轨迹规划模块，用于在机床坐标系下进行规划并生成五轴打印轨迹；所述控制模块，用于根据五轴打印轨迹控制执行最终的五轴打印工作。3.如权利要求2所述的五轴打印系统，其特征在于，还包括：修复模块和配准模块；所述修复模块，用于修复所述扫描模块获取的三维模型数据中的孔洞；所述配准模块，用于任意经过所述修复模块修复后的模型在任意空间位置进行配准打印。4.五轴打印轨迹确定方法，基于权利要求1至3任意所述的五轴打印系统，其特征在于，包括以下步骤：s1将扫描仪坐标系与机床坐标系进行统一，得到扫描仪坐标系与机床坐标系的投影关系；s2通过s1获得的扫描仪坐标系与机床坐标系的投影关系，将扫描仪获取的待打印物体的三维模型数据转移到机床坐标系下；s4轨迹规划模块确定待打印物体的五轴打印轨迹。5.如权利要求4所述的五轴打印轨迹确定方法，其特征在于，所述s1包括：s11扫描仪扫描初始打印物体，获取初始打印物体在扫描仪坐标系下的三维数据模型；s12坐标标定模块识别标定板中原点、x方向和y方向三个点的相对于扫描仪坐标系的坐标位置；s13扫描模块将初始打印物体的三维模型数据投影到机床坐标系下，并获得扫描仪坐标系和机床坐标系的投影关系；6.如权利要求5所述的五轴打印轨迹确定方法，其特征在于，所述s2包括：s21扫描仪扫描待打印物体，并将数据发送给扫描模块，生成扫描仪坐标系下的待打印物体的三维模型数据；s22修复模块对待打印物体的三维模型数据进行孔洞修复；s23扫描模块通过扫描仪坐标系与机床坐标系的投影关系，将修复好的三维模型数据投影到机床坐标系下。7.如权利要求6所述的五轴打印轨迹确定方法，其特征在于，所述s4包括：s41根据需求选择合适的分层曲面；
s42将分层曲面与三维模型进行布尔求交，求出其交线，并对轮廓进行内外轮廓的分类，最后把内轮廓与外轮廓进行匹配，确定填充区域；s43对于每个填充区域，根据填充方式，确定一条初始填充轨迹；通过对初始填充轨迹的偏置，对填充区域进行覆盖，最后通过填充区域边界轮廓对填充轨迹进行裁剪，去掉填充区域外的轨迹，得到实际的填充轨迹；s44根据工艺层厚的大小，对分层曲面进行等距偏置，得到下一个分层曲面，重复上述步骤，直到分层曲面与打印模型无相交区域。8.如权利要求6所述的五轴打印轨迹确定方法，其特征在于，所述s22包括：s221在待打印物体的三维模型上，通过半边结构寻找所有没有伙伴半边的半边，存储到容器a1中；s222通过容器a1，获取首尾相连一圈孔洞信息；s223遍历容器a1，获取模型上所有的孔洞信息；s224计算每个孔洞中每一个点的面积加权法向和夹角；s225计算每个点的平展度；s226对所有点平展度进行排序；s227从平展度最低的点开始补洞，如果点的平展度小于90
°
，且补出来的面片都没有将其他孔洞点框入其中，进行补洞；否则判断下一个点；s226循环执行s227，直至所有的孔洞都填补完毕。9.如权利要求6所述的五轴打印轨迹确定方法，其特征在于，所述s2后还包括：s3通过配准模块将三维模型与待打印物体进行配准。10.如权利要求9所述的五轴打印轨迹确定方法，其特征在于，所述s3包括：s31根据待打印物体的实物尺寸，按照需求对三维模型进行任意比例缩放；s32旋转待打印物体，并移动三维模型到待打印物体；s33对三维模型和待打印物体进行求交，完成配准。

技术总结
本发明提供的五轴打印系统及五轴打印轨迹确定方法，属于3D打印技术领域，五轴打印系统，其特征在于，包括：扫描仪、标定板、机床和处理器；标定板设置于机台上；扫描仪，用于扫描待打印物体，获取待打印物体在扫描仪坐标系下的坐标；标定板，用于辅助标示扫描仪坐标系与机床坐标系的位置关系；处理器，用于通过标定板获取扫描仪坐标系和机床坐标系的转化关系，将扫描仪坐标系下的三维模型数据转化到机床坐标系下，并生成五轴打印轨迹。本发明标定一次后可以通过获取的转化关系对任何打印模型进行位置定位，无需在每次打印前，重复标定待打印物体在机床坐标系下的打印位置，大大节省了打印前期耗时，提高了打印效率，且操作简单，便于投入生产。于投入生产。于投入生产。


技术研发人员：肖国栋 余谦
受保护的技术使用者：无锡有田五维增材科技有限公司
技术研发日：2021.11.17
技术公布日：2022/2/18