技术特征：
1.一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方法，其特征在于，包括：1)由最小化工序分解次数驱动、逆生长方向对不同模型间的迭代增材工位t
i
对应成形区域q
i
进行刀具干涉检测，检测开始，输入当前增材工位t
i
及其成形区域q
i
、当前模型其余成形区域p
i
、其他模型c
i
等数据；2)判断当前增材工位t
i
是否满足t
i
＝t
n
，如是，则转到步骤3)进行分解，否则，转到步骤4)进一步判断；3)保存增材工位t
i
对应成形区域q
i
，记录为非碰撞干涉分解，去除当前模型，标志结束当前模型迭代工位检测且变换模型，转到步骤9)输出结果；4)判断当前增材工位t
i
是否发生刀具碰撞干涉，如是，则转到步骤5)更新信息，否则，转到步骤6)进一步判断；5)结合当前模型与同刀具发生碰撞干涉的模型，记录干涉信息，标志结束当前模型迭代工位检测且变换模型，转到步骤9)输出结果；6)判断当前增材工位t
i
是否发生铣刀自干涉，如是，则转到步骤8)进行分解，否则，转到步骤7)进一步判断；7)判断当前增材工位t
i
是否发生打印头自干涉，如是，则转到步骤8)进行分解，否则，标志继续当前模型迭代工位检测，转到步骤9)输出结果；8)保存增材工位t
i-1
对应成形区域q
i-1
，记录为非碰撞干涉分解，更新当前模型，标志继续当前模型迭代工位检测，转到步骤9)输出结果；9)保存操作标志、非碰撞干涉分解、更新的当前模型、干涉信息，以便下一个工位的刀具干涉检测以及工序分解工作。2.根据权利要求1所述的一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方法，其特征在于，所述1)中，所述由最小化工序分解次数驱动、逆生长方向对不同模型间的迭代增材工位t
i
对应成形区域q
i
进行刀具干涉检测，以同平台多模型增减材制造工序规划为前提、最小工序分解次数为目标，其中模型为单生长方向的简单模型；所述监测用于多生长方向的复杂模型的增减材制造工序规划中，将复杂模型粗分解为多构件时，当前模型为当前构件，其他模型为当前模型其他构件，部分模型为模型构件的部分；工序分解是刀具干涉检测过程中发生干涉时将部分模型去除保存为在固定打印方向可以连续打印的成形区域的操作；打印方向是对模型逆生长方向骨架点求取的增材制造最优工位方向；打印底面f
i
是过骨架点p
i
垂直于的平面；增材工位t
i
是增材制造过程中某一时刻的打印底面f
i
与打印方向的组合；成形区域q
i
是当前模型中从增材工位t
i
对应的打印底面f
i
开始沿着打印方向连续打印成形的部分模型；当前模型其余成形区域p
i
是增材工位t
i
的打印底面f
i
之下的部分模型；其他模型是增减材制造过程中的同平台其他模型，且模型数据为stl文件，基本单元为三角面片。
3.根据权利要求1所述的一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方法，其特征在于，所述2)中，t
i
＝t
n
为：迭代的增材工位t
i
正好是当前模型逆生长方向最后一个增材工位t
n
；当满足t
i
＝t
n
时，需要保存当前模型的最后一个成型区域为一个工序表征，即需要转到步骤3)进行工序分解，否则转到步骤4)进一步判断。4.根据权利要求1所述的一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方法，其特征在于，所述步骤3)包括：3.1)保存增材工位t
i
对应成形区域q
i
：将成形区域保存为可以导出一个完整闭合模型的数据；3.2)将保存的成形区域记录为非碰撞干涉分解；3.3)去除当前模型，不再进行当前模型的迭代工位刀具干涉检测；3.4)标志结束当前模型迭代工位检测且变换模型，以指示下一步进行其他模型c
i
的迭代工位刀具干涉检测；3.5)最后转到步骤9)输出结果。5.根据权利要求1所述的一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方法，其特征在于，所述4)中，判断当前增材工位t
i
是否发生刀具碰撞干涉，具体分为如下情况：a.打印头及机械臂与其他模型c
i
是否发生碰撞干涉：
①
将面f
i
朝着方向偏移机械臂宽容高度h
a
得面f
i
′
，判断面f
i
′
与其他模型c
i
是否相交；
②
增材工位t
i
的打印底面f
i
与当前模型求交得多边形外轮廓r
i
，将其按弦长精度离散，遍历r
i
离散点，判断其他模型c
i
是否与某一打印头尾部体积v
a
相交；如果
①②
判断都为否，则增材工位t
i
没有发生打印头碰撞干涉，即当前增材工位t
i
发生了刀具碰撞干涉，否则发生了打印头碰撞干涉，即当前增材工位t
i
未发生刀具碰撞干涉；b.平/侧铣刀及机械臂与其他模型c
i
是否发生碰撞干涉：将增材工位t
i
对应成形区域q
i
的模型原表面根据三角面片顶点的高斯曲率分为若干表面区域，针对每个表面区域分别进行平铣判断与侧铣判断，判断出是否发生了平铣碰撞干涉与侧铣碰撞干涉；当所有表面区域都没有同时发生平铣碰撞干涉与侧铣碰撞干涉时，则增材工位t
i
没有发生平/侧铣刀碰撞干涉，即平/侧铣刀及机械臂与其他模型c
i
发生了碰撞干涉，否则发生了平/侧铣刀碰撞干涉，即平/侧铣刀及机械臂与其他模型c
i
未发生碰撞干涉：所述平铣判断是指：遍历当前表面区域中的三角面片顶点，求得每个顶点v的切面f
v
与法向
①
将面f
v
朝着方向偏移机械臂宽容高度h
ping
得面f
v
′
，判断面f
v
′
与其他模型c
i
是否相交；
②
判断其他模型c
i
是否与当前平铣刀尾部体积v
ping
相交；如果所有顶点的
①②
判断都为否，则没有发生平铣碰撞干涉，否则发生了平铣碰撞干涉。
所述侧铣判断是指：遍历当前表面区域中的三角面片顶点，求得顶点v被侧铣时铣刀的方向与过顶点v垂直于的侧铣刀面f
ce
；
①
将面f
ce
朝着方向偏移机械臂宽容高度h
ce
得面f
ce
′
，判断面f
ce
′
与其他模型c
i
是否相交；
②
判断其他模型c
i
是否与当前侧铣刀尾部体积v
ce
相交；如果所有顶点的
①②
判断都为否，则没有发生侧铣碰撞干涉，否则发生了侧铣碰撞干涉。当满足a的打印头碰撞干涉或b的平/侧铣刀碰撞干涉时，需要停止对当前模型迭代工位检测，更新相关的碰撞干涉信息，即需要转到步骤5)更新信息，否则转到步骤6)进一步判断。6.根据权利要求1所述的一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方法，其特征在于，所述5)中，记录以当前模型、发生干涉模型为基础的碰撞干涉信息；标志结束当前模型迭代工位检测且变换模型，以指示下一步进行其他模型c
i
的迭代工位刀具干涉检测；最后转到步骤9)输出结果。7.根据权利要求1所述的一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方法，其特征在于，所述6)中，判断当前增材工位t
i
是否发生铣刀自干涉，具体为：沿用步骤4)中划分的若干表面区域，针对每个表面区域分别进行平铣判断与侧铣判断，得出是否发生了平铣碰撞干涉与侧铣碰撞干涉，即是否发生了平铣刀自干涉与侧铣刀自干涉；当表面区域发生了平铣碰撞干涉或侧铣碰撞干涉时，自动标记发生了平铣刀自干涉或侧铣刀自干涉；此外，当所有表面区域都没有同时发生平铣刀自干涉与侧铣刀自干涉时，则增材工位t
i
没有发生铣刀自干涉，否则发生了铣刀自干涉：所述平铣判断为：遍历当前表面区域中的三角面片顶点；
①
判断模型初始打印底面m0是否与当前平铣刀尾部体积v
ping
、机械臂夹持头体积v
jia
相交；
②
判断当前顶点v的主曲率k1、k2是否至少有一个小于根据加工精度设定的局部凹特征主曲率阈值k0；如果所有顶点的
①②
判断都为否，则没有发生平铣刀自干涉，否则发生了平铣刀自干涉；所述侧铣判断为：遍历当前表面区域中的三角面片顶点；
①
判断面f
ce
′
与成形区域q
i
是否相交；
②
判断成形区域q
i
是否与当前侧铣刀尾部体积v
ce
相交；如果所有顶点的
①②
判断都为否，则没有发生侧铣刀自干涉，否则发生了侧铣刀自干
涉；当发生铣刀自干涉时，需要保存上一个增材工位t
i-1
对应的成形区域q
i-1
为一个工序表征，即需要转到步骤8)进行工序分解，否则转到步骤7)进一步判断。8.根据权利要求1所述的一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方法，其特征在于，所述7)中，判断当前增材工位t
i
是否发生打印头自干涉，具体为：
①
判断模型初始打印底面m0是否与当前打印头尾部体积v
a
与机械臂夹持头体积v
jia
相交；
②
判断成形区域q
i
的所有表面三角面片f的法向量与打印方向夹角是否都小于据加工精度设定悬垂角度阈值如果
①②
判断都为是，则发生了打印头自干涉，否则没发生打印头自干涉；当发生打印头自干涉时，需要保存上一个增材工位t
i-1
对应的成形区域q
i-1
为一个工序表征，即需要转到步骤8)进行工序分解，否则转到步骤9)输出结果。9.根据权利要求1所述的一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方法，其特征在于，所述8)中，保存增材工位t
i-1
对应成形区域q
i-1
：将成形区域保存为可以导出一个完整闭合模型的数据，以便完整地映射增减材制造工序对应的部分模型，进而作为一个工序表征；记录为非碰撞干涉分解，以便在工序规划中可以将发生非碰撞干涉分解的连续成形区域连续规划，保证效率；更新当前模型使工序表征的成形区域不再属于下一个增材工位t
i-1
；标志结束当前模型迭代工位检测，以指示下一步进行其他模型c
i
的迭代工位刀具干涉检测；最后转到步骤9)输出结果。10.根据权利要求1所述的一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方法，其特征在于，所述9)中保存操作标志为：保存关于接下来迭代工位检测所对应的模型信息；保存非碰撞干涉分解为：保存分解的工序；更新当前模型为：保存移除非碰撞干涉分解后的当前模型；保存干涉信息为：保存当前模型其余成形区域与发生碰撞干涉的其他部分模型之间的工序先后关系。
技术总结
本发明公开了一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方法，按照刀具的干涉类型、打印头与铣刀的不同特性、刀具自干涉的不同，将刀具干涉检测分为四个步骤按照“模型检验—碰撞干涉—铣刀自干涉—打印头自干涉”顺序检测，最后得到“操作标志、非碰撞干涉分解、更新后的当前模型、干涉信息”等数据信息用于指导工序分解。本发明提出了检测顺序为“模型检验—碰撞干涉—铣刀自干涉—打印头自干涉”的、检测内容有十三项的、检测目的为最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方法，该方法是由最小化工序分解次数所驱动的，该方法增加了刀具干涉检测的次数，但是可以指导工序分解使工序分解次数最小化，进而促进工序规划。序规划。序规划。
技术研发人员：张长东 王文海 李大伟 刘婷婷 廖文和 邢飞 唱丽丽 锁红波 史建军
受保护的技术使用者：南京中科煜宸激光技术有限公司
技术研发日：2022.07.01
技术公布日：2022/10/20