一种异形薄壁件的3D打印扫描填充路径规划方法与流程

本发明涉及一种异形薄壁件的3d打印扫描填充路径规划方法，属于3d打印。

背景技术：

1、3d打印又称为增材制造，以产品的三维模型信息为基础，使用粉末状金属或者塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来制造产品。这其中较为常见的是使用塑料进行打印，并且是使用线材进行逐层填充。

2、在对薄壁产品进行打印时，常采用轮廓偏置算法和z字形填充法进行路径填充，但这两种算法存在以下缺点：

3、轮廓偏置算法容易出现过填充或欠填充的情况，轮廓偏置不会达到单层一次起头的目标。各种层内螺旋路径对切片轮廓有具体要求，且难以算法实现。常见的不变矢z字形填充针对薄壁结构，其起头过多，会降低其成型性能和效率。

4、因此，本申请提出一种异形薄壁件的3d打印扫描填充路径规划方法，适用于有一定壁厚的零件，内外轮廓相似且几何重心相近且轮廓光滑时效果最好。内外轮廓相似的条形件也可以应用此算法。

技术实现思路

1、本发明提供一种异形薄壁件的3d打印扫描填充路径规划方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种异形薄壁件的3d打印扫描填充路径规划方法，包括以下步骤：

4、s1、构建待制造薄壁件的三维模型，并对所述三维模型进行分层切片处理，获取各层切片的内轮廓和外轮廓；

5、s2、计算s1中所得内轮廓与外轮廓的中心线；

6、s3、对s1中所得内轮廓和外轮廓进行样条化处理；

7、s4、根据s3中的样条化处理结果，计算切片的内轮廓和外轮廓的曲率；

8、s5、根据s4计算的曲率进行划分轮廓，当曲率大于指定值时，将其划分为曲率大的部分，根据指定长度延长该部分，如果延长部分存在曲率大于指定值的样本点，进一步延长曲率大的部分，直到不存在曲率大于指定值的样本点；其他部分为曲率小的部分；

9、s6、按照s5的划分结果分别生成填充线，其中曲率大的部分采用平行中心线填充，曲率小的部分采用垂直中心线填充；

10、s7、调整填充间隔和填充线，使得其满足以下条件，曲率大的部分的填充线数量为大于2的奇数，并调整焊接速度以适用调整后的填充间隔；

11、s8、连接填充线得到连续填充路径。

12、在s4的步骤中，轮廓线的曲率计算方法为：

13、a1:将轮廓线拆分为若干个点，根据构建的直角坐标系，每个点的坐标为(x，y)，远离端点的点的曲率视为零，在靠近端点处增加点，增加点使用端点的曲率计算值作为计算值；

14、a2：除了上述曲率为零的点，其他点等距取点，按照曲率计算公式应用其计算结果；

15、曲率的计算公式为：

16、

17、其中，点(x，y)的参数方程x＝x(t),y＝y(t)。

18、所述指定值等于n倍的该处切片的外轮廓包围圆曲率，n优选为2。

19、在s6中所使用的平行中心线填充方法为：对曲率大的部分的内轮廓与外轮廓的中心线进行偏置生成填充线，填充线的连接为直线。

20、在s6中所使用的垂直中心线填充方法为：对曲率小的部分的内轮廓与外轮廓的中心线等距插入若干个点，生成若干个垂直于该点处中心线的垂线，所述垂线的两端延伸至与内轮廓和外轮廓的偏置线相交，呈“s”形依次连接垂线、内轮廓偏置线、垂线、外轮廓偏置线、垂线，以此类推，生成填充线。

21、所述样条化处理使用插值样条处理方法或者逼近样条处理方法。

22、与现有技术对比，本发明的有益效果为：

23、本发明通过计算外轮廓和内轮廓的曲率，并依据指定值将内轮廓和外轮廓划分为曲率大的部分和曲率小的部分，分别采用平行中心线填充和垂直中心线填充，减少了曲率大的部分的路径间远离90°的拐角引起的过填充和欠填充，减少了路径中除过渡部分的短直线引起的填充问题和工具的振动；能够针对异形薄壁件生成单层一次起头的填充路径，能够提高3d打印的成形效率和性能，同时对异形薄壁件的内外轮廓的还原程度高，打印效果好。

技术特征：

1.一种异形薄壁件的3d打印扫描填充路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种异形薄壁件的3d打印扫描填充路径规划方法，其特征在于，在s4的步骤中，轮廓线的曲率计算方法为：

3.根据权利要求1所述的一种异形薄壁件的3d打印扫描填充路径规划方法，其特征在于，所述指定值等于n倍的该处切片的外轮廓包围圆曲率。

4.根据权利要求1所述的一种异形薄壁件的3d打印扫描填充路径规划方法，其特征在于，在s6中所使用的平行中心线填充方法为：对曲率大的部分的内轮廓与外轮廓的中心线进行偏置生成填充线，填充线的连接为直线。

5.根据权利要求1所述的一种异形薄壁件的3d打印扫描填充路径规划方法，其特征在于，在s6中所使用的垂直中心线填充方法为：对曲率小的部分的内轮廓与外轮廓的中心线等距插入若干个点，生成若干个垂直于该点处中心线的垂线，所述垂线的两端延伸至与内轮廓和外轮廓的偏置线相交，呈“s”形依次连接垂线、内轮廓偏置线、垂线、外轮廓偏置线、垂线，以此类推，生成填充线。

6.根据权利要求1所述的一种异形薄壁件的3d打印扫描填充路径规划方法，其特征在于，所述样条化处理使用插值样条处理方法或者逼近样条处理方法。

技术总结
本发明公开了一种异形薄壁件的3D打印扫描填充路径规划方法，属于3D打印技术领域，包括构建待制造薄壁件的三维模型，对三维模型进行分层切片处理，获取各层切片的轮廓等步骤。本发明能够针对异形薄壁件生成单层一次起头的填充路径，能够提高3D打印的成形效率和性能，同时对异形薄壁件的内外轮廓的还原程度高，打印效果好。

技术研发人员：程远,陈有鹏
受保护的技术使用者：南京衍构科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12