【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于模型面积变化率的自适应分层处理方法,属于计算机集成制造
技术介绍
3D打印技术,是一种快速成型制造技术,又叫增材制造技术(Additive Manufacturing),主要是利用塑料丝、金属粉末、光敏树脂、细胞等为原材料,通过计算机或者扫描仪获取三维数据,将数据通过串口或者无线等方式传给3D打印机,3D打印机经过高温融化、激光照射、化学剂凝固等方式对原材料进行分层加工、层层叠加的方式制造出实体模型。3D打印机又被称为万能制造机,《经济学人》杂志2012年将3D打印技术称为“第三次工业革命的重要标志”。目前3D打印技术已被应用到航空航天、建筑、工业设计、教育、医疗、服装、汽车等各个领域。3D打印存在多种原理技术,其中熔融沉积成形技术由于其简单方便及相对较低的成本,使得基于熔融沉积成形技术的3D打印机使用最广。熔融沉积型(Fused Deposition Modeling)三维打印技术是3D打印技术的一种,主要使用ABS、PLA等材料,基本原理,如图1所示,是加热喷头在计算机的控制下,将热塑性聚合物材料加热熔化,使其在熔融状态下从喷嘴挤出,靠高温挤出丝材的自粘结性逐层堆积成形。其打印过程包括以下步骤,如图2所示,首先使用建模、扫描等方式获取模型,将模型导入切片软件;根据模型形状,设置相应支撑、填充、打印层高等参数,对模型进行切片;切片后得到3D打印机可以读取的gcode文件进行打印;得到打印实物模型,对其进行去支撑、底座,有的需要抛光处理等后期处理而得到最终需要的实体模型。其中切片处理环节直接决定了模型的成型时间、所需耗材、 ...
【技术保护点】
一种基于模型面积变化率的自适应分层处理方法,其特征在于,包括以下几个步骤:步骤A1:导入STL模型,根据所述STL模型中三角面片的顶点和面片法矢量信息建立STL模型的拓扑结构;步骤A2:以打印机能打印的最高精度对所述STL模型进行均匀分层切片,获得封闭的二维多边形轮廓层,并求出切片后每层多边形的面积;步骤A3:获取每层多边形的面积,并对每层多边形的面积进行求导得出所述STL模型的面积变化率diff_area;步骤A4:根据打印机能打印的精度值设定相应面积变化率的阈值为Threshold[i],将步骤A3中求得的面积变化率diff_area的绝对值与阈值Threshold[i]进行比较,得出所述STL模型沿打印方向的打印精度分布情况;步骤A5:计算所述STL模型打印所需的分层层厚数据,并使用四舍五入法进行处理,生成自适应分层层厚数据;步骤A6:切片引擎读入步骤A5得到的自适应分层层厚数据,对所述STL模型进行自适应层厚切片,从而得到打印所需的gcode文件。
【技术特征摘要】
1.一种基于模型面积变化率的自适应分层处理方法,其特征在于,包括以下几个步骤:步骤A1:导入STL模型,根据所述STL模型中三角面片的顶点和面片法矢量信息建立STL模型的拓扑结构;步骤A2:以打印机能打印的最高精度对所述STL模型进行均匀分层切片,获得封闭的二维多边形轮廓层,并求出切片后每层多边形的面积;步骤A3:获取每层多边形的面积,并对每层多边形的面积进行求导得出所述STL模型的面积变化率diff_area;步骤A4:根据打印机能打印的精度值设定相应面积变化率的阈值为Threshold[i],将步骤A3中求得的面积变化率diff_area的绝对值与阈值Threshold[i]进行比较,得出所述STL模型沿打印方向的打印精度分布情况;步骤A5:计算所述STL模型打印所需的分层层厚数据,并使用四舍五入法进行处理,生成自适应分层层厚数据;步骤A6:切片引擎读入步骤A5得到的自适应分层层厚数据,对所述STL模型进行自适应层厚切片,从而得到打印所需的gcode文件。2.根据权利要求1所述的基于模型面积变化率的自适应分层处理方法,其特征在于,步骤A2中,切片后每层多边形面积的计算方法如下:步骤A21:以最高精度对所述STL模型进行均匀分层切片,获得封闭的二维多边形轮廓层,设三角网格曲面为M=(vi,vj,…vn),M中的任意顶点为vi=(xi,yi,zi),获取所述STL模型的成型方向的最大高度为Height,所述STL模型打印的最高精度为PrecisionMax,则所述STL模型需分成的层数LayerCount=Height/PrecisionMax,设LayerZ表示当前切面的距离打印平台的高度;对所述STL模型进行均匀切片,让Z=LayerZ平面与各三角面片求交;求得各切面与三角面片的交点后,对每一层构建多边形,得到二维多边形轮廓层;步骤A22:根据得到的二维多边形轮廓层,对每一层多边形进行面积计算,求得的面积数组为area_layers。3.根据权利要求2所述的基于模型面积变化率的自适应分层处理方法,其特征在于,步骤A3中,所述面积变化率的计算方法如下:在matlab中,设各层面积数组area_layers为一组输入信号,为了表示所述STL模型在成型方向上形状的变化,对输入信号进行求导运算,即可得到面积变化率diff_area。4.根据权利要求1所述的基于模型面积变化率的自适应分层处理方法,其特征在于,步骤A4中,所述STL模型沿打印方向的打印精度分布情况具体通过如下比较规则得到:①当diff_area=0时,表示所述STL模型在该对应高度处面积并未发生改变,则表示此部分模型形状稳定,未发生变化,此时采用低精度进行打印;②当|diff_area|<=Threshold时,表示所述STL模型在此处面积发生了变化,但是面积变化的程度不是非常巨大,此时采用中精度进行打印;③当|diff_area|>Threshold时,表示所述STL模型在此处面积发生了变化,且面积变化的程度巨大,此时采用高精度进行打印。5.根据权利要求1所述的基于模型面积变化率的自适应分层处理方法,其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员:童晶,李天群,张洛声,
申请(专利权)人:河海大学常州校区,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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