《基於流線場模型驅動的複雜曲面雷射再製造方法研究》是依託中國礦業大學，由郝敬賓擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於流線場模型驅動的複雜曲面雷射再製造方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郝敬賓
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以大型複雜曲面零件的損傷修復和表面強化為研究對象，開展基於流線場理論的複雜曲面雷射再製造的數據測量與數控規劃研究。針對大型複雜曲面零件的損傷定位較慢、測量效率較低的問題，採用流線場曲面構建的思想和整體線性化方法，建立以測量方向為流向的複雜曲面定向流線場構造模型，提出基於定向流線場的線結構光自適應正交網測量方法，研究複雜曲面零件的損傷定位、邊界提取、數據拼接和模型重構算法，實現複雜曲面再製造模型的快速準確建模；分析再製造模型最簡流線場的存在判定，提出基於最簡流線場的複雜曲面雷射再製造路徑最佳化方法，研究複雜曲面的光束軌跡直接實時插補算法，開發基於流線場模型驅動的雷射再製造數控加工系統，對典型複雜曲面零件的雷射再製造進行仿真模擬和實驗驗證，探索實現測量-加工整體線性化的複雜曲面高精度雷射再製造，為重大裝備關鍵易損件的雷射再製造系統研究提供重要的理論技術支持。
結題摘要
本項目以大型複雜曲面零件的損傷修復和表面強化為研究對象，開展了基於流線場理論的複雜曲面雷射再製造的數據測量與數控規劃研究。為了快速準確地獲取複雜曲面再製造模型，建立了零件損傷的線結構光三維視覺測量系統，提出了適合於大型複雜曲面零件的自適應正交網測量方法。為了合理規劃損傷零件的修復和再利用，提出了一種基於骨架樹的增減材加工工藝規程算法，採用細分算法進行模型骨架的提取，建立帶有模型拓撲、特徵和全局形狀信息的骨架樹，用於模型特徵比較。為了完成大型複雜曲面零件的遠程無線數據測量，建立了以測量方向為流向的複雜曲面定向流線場，提出了基於機會網路和廣義高斯混合算法的圖像處理和無線傳輸方法，實現了三維模型數據的雙目視覺無線測量；提出了基於NURBS曲線的3D非剛性點雲的圖像特徵重構算法，對採集到的數據點雲進行去噪、最佳化，進而提取邊界和模型重構，最終獲得了準確的再製造模型數據。為了提高複雜曲面雷射再製造的加工效率和修復質量，提出了在修復曲面上建立流線場的路徑生成方法，確立了以雷射熔覆進給曲率最緩作為最優進給方向的流線場，實現了複雜曲面的雷射再製造路徑最佳化生成；建立了一種高效低成本的3+2軸雷射熔覆加工平台，提出了基於3+2軸加工平台的雷射熔覆路徑生成算法，提高了複雜曲面雷射再製造的加工效率和修復質量。搭建了多自由度的雷射再製造實驗平台，對典型複雜曲面零件的雷射再製造進行仿真模擬和實驗驗證，建立了雷射工藝參數與熔覆形貌的關係方程，分析了基於曲面流線場的複雜曲面雷射再製造方法的加工效率和修復質量。為重大裝備關鍵易損件的雷射再製造系統研究提供了重要的理論技術支持。
