一种互动式三维扫描与动态实时制造系统及操作方法

本发明涉及制造，具体为一种互动式三维扫描与动态实时制造系统及操作方法。

背景技术：

1、把原材料加工成适用的产品制作，或将原材料加工成器物。也可指造成某种气氛或局面，制造业(是指机械工业时代利用某种资源(物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等)，按照市场要求，通过制造过程，转化为可供人们使用和利用的大型工具、工业品与生活消费产品的行业，而在制造中，均需要通过制造系统或方法等对产品进行设计，现有制造系统，常通过电脑或平板等电子设备，通过专用软件对其产品进行绘图，再通过绘图完成后的图纸对其产品完成制造，并且随着时代的进步，产品的制造业逐渐趋向与diy方向，即通过用户自我爱好完成相对应的产品制造。

2、现有技术中制造系统，在进行制造过程中，定制化生产效率不高，且在制造过程中，仅仅通过软件对其制造，观察效果不佳，且软件制造过程中会存在有反馈效果不佳等问题。

3、经检索，如中国专利文献公开了三维cad模型相交制造特征识别方法(公开号：cn103164582b)，本发明公开了一种三维cad模型相交制造特征识别方法，用于解决现有零件可制造性自动分析方法在产生优选解过程中存在组合爆炸的技术问题。技术方案是以mbd表示的三维cad模型为信息输入源，首先通过启发式规则对每个加工面进行可达性分析，确定加工面的可行刀具轴向空间；然后以加工面可行刀具轴向空间为约束，采用融合制造语义的加工面聚类算法构建加工区域子图；最后，以加工区域子图为制造特征痕迹，结合标注尺寸信息，对加工区域子图进行优化合并，从而实现制造特征的识别。本发明将可制造性分析融入相交制造特征识别过程中，使加工面具有相同的精度等级；在特征识别过程中充分考虑了设计语义对特征识别的影响，提高了实用性，但是还存在以下缺陷：

4、上述三维cad模型相交制造特征识别方法虽然实现了制造性分析融入相交制造特征识别过程中，使加工面具有相同的精度等级；在特征识别过程中充分考虑了设计语义对特征识别的影响，提高了实用性，但是其还存在有在进行制造过程中，定制化生产效率不高，且在制造过程中，仅仅通过软件对其制造，观察效果不佳，且软件制造过程中会存在有反馈效果不佳的问题

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种互动式三维扫描与动态实时制造系统及操作方法，以解决上述背景技术中提出的定制化生产效率不高，且在制造过程中，仅仅通过软件对其制造，观察效果不佳，且软件制造过程中会存在有反馈效果不佳的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种互动式三维扫描与动态实时制造系统及操作方法，包括全感官互动式模块、三维扫描与对象建模模块和动态实时制造模块，其特征在于：所述全感官互动式模块包括虚拟现实头戴式设备、手势识别模块、语音识别模块、反馈模块、触觉反馈装置和眼动追踪模块；

3、所述三维扫描与对象建模模块包括激光扫描装置和摄像头。

4、所述现实头戴式设备与手势识别模块、语音识别模块、触觉反馈装置和眼动追踪模块电性连接。

5、优选的，所述全感官互动式模块的具体使用流程为：

6、s1：首先使用人员穿戴写入有全感官互动式模块的虚拟现实头戴式设备；

7、s2：启动虚拟现实头戴式设备，使虚拟现实头戴式设备生成工作空间；

8、s3：使用人员通过相对应的模式，在制图过程中进行相对应的操作；

9、s4：完成所需求的相对应的操作后，并得到模型；

10、s5：新简历的模型暂存至缓存区，待使用者确认后进行动态实时制造过程；

11、s6：最后在动态实时制造模块工作时同时建模出实时3d预览图。

12、优选的，在所述s2中，所述工作空间分为空间原点固定模式和使用者固定模式；

13、所述空间原点固定模式为在x、y平面进行固定模型，z轴方向可以上下移动，方便观察上下面，使用者需要走动观察模型各个面情况执行放大，缩小，拉伸切割；

14、所述使用者固定模式为使用者通过手势或者语音，配合手势识别模块和语音识别模块执行放大，缩小，拉伸切割等操作。

15、优选的，在所述s6中，当实时建模出实时3d预览图，此时可通过设置制造速度实时观察制造效果和细节，发现问题可随时停止调整。

16、优选的，所述手势识别模块为通过至少一个光学传感器，且每个光学传感器被布置为捕捉检测每个用户所捕捉到的速度的移动数据，再通过布置的手势处理装置，接收移动数据，将移动数据以至少一个预定的手势匹配，同时生成一个或多个与预定的手势相关联的对应控制信息；

17、所述移动数据表示为光学传感器速度的运动矢量；

18、所述语音识别模块包括接收器、数据分析模块和云端数据库，所述语音识别模块的作用为通过接收器，对使用者的语言参数数据进行接收，提取用户语言参数数据中的关键词，通过所提取的关键词与云端数据库所存储的语言控制匹配，完成匹配后传输至反馈模块。

19、优选的，所述触觉反馈装置由通信接口来建立与所述虚拟现实头戴式设备一个或多个触觉设备的通信，并且设置一个或多个实体触觉源，每个实体触觉源具有虚拟环境中的虚拟位置并且被配置成发射由触觉参数集表征的触觉信号，再通过转换逻辑模块以转换逻辑模块配置参数数据将触觉信号转换成能用于控制所述虚拟现实头戴式设备上的力反馈的触觉设备指令；

20、所述眼动追踪模块作用为通过匹配模块，以使用者的眼睛匹配虚拟现实头戴式设备内输出模块，再通过激光采集模块采集使用者的眼睛参数数据，眼睛参数数据包括活动距离、活动速度和活动角度，接收单元接收眼睛参数数据并确定追踪信号，完成输出模块的操作。

21、优选的，所述激光扫描装置的激光扫描速度为每分钟采集100000-120000点，且激光扫描装置的激光扫描误差小于0.1毫米，同时通过激光扫描装置所扫描的参数护具转换为三维模型，同时三维模型的准确度应达到0.05毫米。

22、优选的，所述动态实时制造模块具体使用流程为：

23、s1：接收通过缓存区导出的需要制造的建模数据；

24、s2：通过三维打印等技术制造实物模型；

25、s3：反馈到用户工作空间；

26、s4：在通过三维打印等技术制造实物模型过程中，实时将已经制造部分扫描反馈到用户的工作空间；

27、s5：反馈到用户以及动态实时制造系统；

28、s6：用户观察是否需要对三维建模模型调整；

29、s6.1.1：需要对三维建模模型调整，则立马停止制造实物模型；

30、s6.2.1：不需要对三维建模模型调整，或对三维建模模型调整完成后，根据重新导入的数据或者原有数据，通过三维打印等技术制造实物模型；

31、s7：制造完成三维建模模型。

32、优选的，在所述6.1.1中，当制造实物模型停止后，调出三维模型，并切换至编辑模式，同时配备制造切割功能；

33、在s6.2.1中，通过三维打印等技术制造实物模型过程中，还会同时反馈到用户空间，同时对成品检查。

34、一种互动式三维扫描与动态实时制造系统的操作方法，包括以下步骤：

35、步骤一：首先使用者与全感官互动模块与三维扫描与对象建模模块连接；

36、步骤二：通过动态实时制造模块进行动态实时制造；

37、步骤三：在动态实时制造过程中，判断过程是否需要修改；

38、步骤四：需要修改则返回步骤一进行修改；

39、步骤五：不需要修改则继续进行通过动态实时制造模块进行动态实时制造；

40、步骤六：最后动态实时制造模块进行动态实时制造完成。

41、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

42、1.本发明具有定制化生产效益，且本系统通过整合全感官互动模块和个性化定制功能，可以为使用者提供定制化的设计和生产服务，使用者可以根据自己的需求和喜好定制产品，从而提高使用者满意度和体验，这种定制化生产模式可以满足使用者多样化的需求，增强产品的独特性和个性化，有助于企业提升品牌价值和竞争力。

43、2.本发明具有实时监控与反馈效益，且系统提供动态实时制造过程的监控功能，使用者可以随时观察和调整制造过程，这种实时监控能力有助于提高生产过程的可控性和稳定性，及时发现和解决问题，减少生产中的错误和浪费，实时反馈功能使使用者能够即时了解产品制造的情况，可以根据反馈信息进行调整和优化，确保产品质量和制造精度。

44、3.本发明具有数字化智能制造效益，且系统利用先进的三维扫描与对象建模技术以及动态实时制造模块，实现了数字化智能制造的功能，这种数字化制造模式提高了生产效率，降低了生产成本，缩短了生产周期，智能制造技术的应用推动了制造业的数字化转型，促进了传统制造业向智能化、自动化发展，有助于提升整体产业水平和竞争力，综上所述，这种系统通过定制化生产、实时监控与反馈、数字化智能制造等功能特点，带来了更高效、更精准和更智能的生产模式，对于提升企业竞争力和满足使用者个性化需求具有重要意义。