基于三維掃描和3d打印的屏蔽材料制造方法及其系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及核輻射屏蔽材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種基于三維掃描和3D打印的屏蔽材料制造方法及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在核能源系統(tǒng)中，核聚變(或裂變)會產(chǎn)生各種輻射射線，該輻射射線不僅會污染環(huán)境，還會對人體造成傷害。因此，在核電廠的某些閥門處或某些管道處需要通過屏蔽材料對輻射射線進行屏蔽，以減少環(huán)境污染和人體傷害。
[0003]目前，關(guān)于屏蔽材料的制造，主要采用模壓-擠出工藝或直接擠出工藝。但是，上述兩種制造工藝存在以下缺點:(I)所制造出的屏蔽材料均勻性、成材性和密實度較差，易產(chǎn)生氣孔等問題；(2)所制造出的屏蔽材料形狀單一，沒能結(jié)合需屏蔽的物體的形狀進行相應(yīng)設(shè)計及制造，因此不能貼合需屏蔽的物體，屏蔽效果差。此外，在進行制造之前的屏蔽設(shè)計中，需要現(xiàn)場考察，而核電廠分布范圍廣、每一核電廠內(nèi)所需屏蔽的地方多，給屏蔽設(shè)計帶來了極大的困難。
[0004]而隨著技術(shù)的發(fā)展，3D打印技術(shù)是通過逐層堆積材料直接制造產(chǎn)品，帶來了制造工藝和生產(chǎn)模式的變革。且該技術(shù)已經(jīng)在航空航天、國防軍工和新產(chǎn)品開發(fā)等領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
[0005]因此，鑒于傳統(tǒng)屏蔽材料制造工藝中的上述缺陷及3D技術(shù)的廣泛應(yīng)用，有必要提供一種新的、基于三維掃描和3D打印的屏蔽材料制造方法及其系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種基于三維掃描和3D打印的屏蔽材料制造方法及其系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所制造出的屏蔽材料均勻性差、成材性差、密實度差、易產(chǎn)生氣孔、形狀單一及屏蔽設(shè)計困難等問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于三維掃描和3D打印的屏蔽材料制造方法，包括:
[0008]通過三維掃描裝置對需屏蔽的位置進行三維掃描，以獲取掃描數(shù)據(jù)；
[0009]將掃描數(shù)據(jù)發(fā)送至云平臺裝置進行校核及改進，以得到需打印的3D圖紙；
[0010]將3D圖紙發(fā)送至3D打印裝置進行打印，以打印出屏蔽材料。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明先通過三維掃描裝置對需屏蔽的位置進行掃描以獲取掃描數(shù)據(jù)，再通過云平臺裝置對掃描數(shù)據(jù)進行校核及改進以得到需打印的3D圖紙，最后通過3D打印裝置進行打印以實現(xiàn)屏蔽材料的制造。因此，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0012](I)將三維掃描裝置、云平臺裝置及3D打印裝置智能地結(jié)合，讓用戶可以更加方便地將實物轉(zhuǎn)換成可用于3D打印的三維數(shù)據(jù)材料，實現(xiàn)了屏蔽需求的離線設(shè)計、出圖，降低了屏蔽設(shè)計難度，最大可能降低了工作人員在屏蔽設(shè)計中所受到的輻射劑量；
[0013](2)提高了核電屏蔽設(shè)計的可靠性、靈活性、安全性和經(jīng)濟性；
[0014](3)大大地縮短了研發(fā)進程，降低了成本，所制造出的屏蔽材料均勻性、成材性及密實度好，不易產(chǎn)生氣孔，且形狀與所需屏蔽的物體基本一致，可以實現(xiàn)兩者之間的貼合，可以滿足核電站管道閥門種類、大小和范圍等不同的需求；
[0015](4)由于云平臺裝置的引入，可應(yīng)用于所有在運及在建的核電站，無地域限制，可滿足不同地域用戶制造屏蔽材料的需求；
[0016](5)還可推廣到放射治療、工業(yè)探傷等存在輻射屏蔽需求的其它領(lǐng)域。
[0017]具體地，云平臺裝置包括相互連接的云平臺服務(wù)器和用戶終端。其中，用戶終端為智能手機、電腦或筆記本電腦。
[0018]較佳地，通過三維掃描裝置對需屏蔽的位置進行三維掃描之前包括:
[0019]建立三維掃描裝置與云平臺服務(wù)器之間及3D打印裝置與云平臺服務(wù)器之間的通信連接；
[0020]建立三維掃描裝置訪問及上傳數(shù)據(jù)至云平臺服務(wù)器的權(quán)限機制，以及建立用戶終端訪問及從云平臺服務(wù)器下載數(shù)據(jù)的權(quán)限機制。
[0021]具體地，將掃描數(shù)據(jù)發(fā)送至云平臺裝置進行校核及改進以得到需打印的3D圖紙具體包括:
[0022]將掃描數(shù)據(jù)發(fā)送至云平臺服務(wù)器，云平臺服務(wù)器接收掃描數(shù)據(jù)，按格式自動將掃描數(shù)據(jù)存入云平臺服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中；
[0023]云平臺服務(wù)器通過逆向軟件對掃描數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，以生成CAD模型文件；
[0024]用戶終端訪問云平臺服務(wù)器并下載CAD模型文件，根據(jù)尺寸精度、粗糙度、打印材料及切片方式將CAD模型文件與設(shè)計圖紙進行校核、改進；
[0025]待確認(rèn)無誤后得到需打印的3D圖紙，并發(fā)送3D圖紙及確認(rèn)指令至云平臺服務(wù)器。
[0026]具體地，保存掃描數(shù)據(jù)的格式包括掃描地點、掃描時間及掃描對象。
[0027]具體地，打印出屏蔽材料具體包括:
[0028]云平臺服務(wù)器接收來自用戶終端的打印指令，確認(rèn)3D打印裝置的狀態(tài)是否就緒；
[0029]當(dāng)就緒時，云平臺服務(wù)器發(fā)送打印指令及需打印的3D圖紙發(fā)送至3D打印裝置；
[0030]云平臺服務(wù)器實時監(jiān)控打印過程并將打印結(jié)果同步更新至用戶終端；
[0031 ] 3D打印設(shè)備根據(jù)打印指令打印3D圖紙。
[0032]具體地，打印指令包括切換方式、分層方式、打印頭溫度、打印耗材種類、成型尺寸及打印精度要求。
[0033]相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種基于三維掃描和3D打印的屏蔽材料制造系統(tǒng)，包括:
[0034]三維掃描裝置，用于對需屏蔽的位置進行三維掃描以獲取并發(fā)送掃描數(shù)據(jù)；
[0035]云平臺裝置，與三維掃描裝置連接，用于接收、校核及改進掃描數(shù)據(jù)以得到需打印的3D圖紙；以及
[0036]3D打印裝置，與云平臺裝置連接，用于接收并打印3D圖紙以得到屏蔽材料。
[0037]具體地，三維掃描裝置包括:
[0038]光束發(fā)射模塊，用于發(fā)出光線并使得光線從上至下掠過需屏蔽的位置；
[0039]掃描裝置機體，用于根據(jù)光線對需屏蔽的位置進行掃描以獲取圖像；
[0040]圖像處理模塊，與掃描裝置機體連接，用于對圖像進行處理以得到掃描數(shù)據(jù)；
[0041 ]存儲模塊，與圖像處理模塊連接，用于存儲掃描數(shù)據(jù)；以及
[0042]通信模塊，與存儲模塊及云平臺裝置連接，用于將掃描數(shù)據(jù)發(fā)送至云平臺裝置。
[0043]優(yōu)選地，云平臺裝置包括相互連接的云平臺服務(wù)器和用戶終端。其中，用戶終端為智能手機、電腦或筆記本電腦。
[0044]具體地，云平臺服務(wù)器包括:
[0045]接收模塊，與通信模塊連接，用于接收掃描數(shù)據(jù)并按格式自動將掃描數(shù)據(jù)存入云平臺服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，以及用于接收來自用戶終端的3D圖紙、確認(rèn)指令及打印指令；
[0046]預(yù)處理模塊，與接收模塊連接，用于通過逆向軟件對掃描數(shù)據(jù)進行預(yù)處理以生成CAD模型文件；以及
[0047]發(fā)送模塊，與接收模塊連接，用于確認(rèn)3D打印裝置的狀態(tài)就緒時、發(fā)送打印指令及需打印的3D圖紙發(fā)送至3D打印裝置。
[0048]具體地，保存掃描數(shù)據(jù)的格式包括掃描地點、掃描時間及掃描對象;打印指令包括切換方式、分層方式、打印頭溫度、打印耗材種類、成型尺寸及打印精度要求。
[0049]具體地，用戶終端包括:
[0050 ]訪問模塊，與接收模塊連接，用于訪問接收模塊并下載CAD模型文件；
[0051]校核模塊，與訪問模塊連接，用于根