一种面向3D打印的曲面填充路径轨迹生成方法技术

面向3D打印的曲面填充路径轨迹生成方法，包括确定所要加工的曲面；输入挤出细丝的高度与宽度；确定相邻的挤出细丝的最佳重叠率和最大允许空缺深度；生成一条满足最大允许空缺深度的理论细丝轨迹曲线，所有理论细丝轨迹曲线组成轨迹曲线簇，轨迹曲线簇覆盖整张曲面；每一条理论细丝轨迹曲线即为挤出细丝的中心对应的位置；计算理论细丝轨迹曲线上各细丝位置点对应喷嘴的垂直高度，获得喷嘴的实际位置，将所有细丝位置点对应的喷嘴实际位置拟合、形成输出实际位置曲线，输出实际位置曲线作为最终的填充路径轨迹。本发明专利技术具有使3D打印喷头按照曲线填充路径轨迹成形曲面薄片，提高3D打印制件的曲面精度的优点。

A method for generating path path of surface filling for 3D printing

The surface of 3D printing for filling method of path generation, including the surface to determine the processing of the input; the height and width of filament extrusion; to determine the best extrusion filament adjacent to the overlap rate and the maximum allowable gap depth; generating a maximum allowable gap depth to meet the theoretical curve of all filaments, filament trajectory curve composed of trajectory theory curves, curve cluster coverage of whole surface; each curve is theory of filaments extruding filaments corresponding to the center position; theoretical calculation of trajectory curve on the filament filaments point corresponding to the vertical height of the nozzle position, the actual position of the nozzle, the nozzle fitting, the actual position corresponding to all the positions of output form filaments the actual position output curve, the actual position curves as the final filling path. The invention has the advantages that the 3D printing nozzle forms the curved surface slice according to the path path of the curve filling and improves the surface accuracy of the 3D printing workpiece.

【技术实现步骤摘要】
一种面向3D打印的曲面填充路径轨迹生成方法
本专利技术涉及3D打印技术路径生成方法领域，尤其涉及一种面向3D打印的曲面填充路径轨迹生成方法。
技术介绍
目前，3D打印技术的主要流程如下：通过三维数字建模软件或逆向工程软件根据点云数据获得待加工零件的数字化模型，然后经过一定的数据格式转化进行后续步骤，当下3D打印最常用的数据格式为STL文件，它利用大量的三角面片近似表达三维模型的表面。接下来是对三维模型的过程规划处理，主要包括四个步骤：成形方位确定、支撑结构生成、切片以及填充路径规划。确定成形方位在综合考虑成形方位对成形质量、加工效率、支撑结构、制件强度等各方面的影响的基础上确定一个合适的制造加工方位，以达到优化目标。生成支撑结构则是通过添加一些额外辅助结构来帮助模型中的一些悬空结构的顺利成形并减小对支撑本身性能的影响。切片计算是对三维模型进行“二维离散化”，利用相互平行的一组平面与模型相交求得一组相互平行的轮廓；最后一步则是对每一层的二维轮廓进行填充的轨迹进行规划，喷头按照规划的轨迹将成形材料填充到规定的位置，将二维薄片实体化，依次堆积，直至形成最后的三维实体。如上所述的现有3D打印本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向3D打印的曲面填充路径轨迹生成方法，包括以下步骤：步骤1：根据待成形零件的图形特征，确定所要加工的曲面S(u,v)；步骤2：输入挤出细丝的高度h与宽度w；步骤3：确定相邻的挤出细丝的最佳重叠率δ和最大允许空缺深度d，其中：最佳重叠率δ＝l/w，l为相邻的挤出细丝的重叠长度，w为挤出细丝的宽度；最大允许空缺深度

【技术特征摘要】
1.一种面向3D打印的曲面填充路径轨迹生成方法，包括以下步骤：步骤1：根据待成形零件的图形特征，确定所要加工的曲面S(u,v)；步骤2：输入挤出细丝的高度h与宽度w；步骤3：确定相邻的挤出细丝的最佳重叠率δ和最大允许空缺深度d，其中：最佳重叠率δ＝l/w，l为相邻的挤出细丝的重叠长度，w为挤出细丝的宽度；最大允许空缺深度h为挤出细丝的高度；步骤4：对参数u进行离散化，将曲面S(u,v)在参数u的每个离散点生成一条满足最大允许空缺深度的理论细丝轨迹曲线，所有理论细丝轨迹曲线组成轨迹曲线簇，轨迹曲线簇覆盖整张曲面S(u,v)；每一条理论细丝轨迹曲线即为挤出细丝的中心对应的位置；步骤5：分别在每一条理论细丝轨迹曲线上均匀采集n个细丝位置点，计算理论细丝轨迹曲线上各细丝位置点对应喷嘴的垂直高度，获得喷嘴的实际位置，将所有细丝位置点对应的喷嘴实际位置拟合、形成输出实际位置曲线，输出实际位置曲线作为最终的填充路径轨迹。2.如权利要求1所述的面向3D打印的曲面填充路径轨迹生成方法，其特征在于：步骤4中，生成理论细丝堆积位置轨迹曲线的具体方法包括：步骤4-1：分别对参数u,v进行离散化，获得输入曲面S(u,v)的各个离散点的坐标以及各离散点的法向量；步骤4-2：分别将步骤4-1中的各离散点沿法向偏移，偏移距离为h/2，h为挤出细丝的高度；对偏移后的所有离散点进行拟合，得到理论细丝轨迹曲面S'(u,v)；步骤4-3：分别将步骤4-1中的各离散点沿法向偏移，偏移距离为d，d为最大允许空缺深度；对偏移后的所有离散点进行拟合，得到空缺曲面S”(u,v)；步骤4-4：在理论细丝轨迹曲面S'(u,v)上取u＝0，得到的曲线作为第一条理论细丝轨迹曲线，并将第一条理论细丝轨迹曲线作为当前理论细丝轨迹曲线Cref；步骤4-5：对当前理论细丝轨迹曲线Cref采样获得采样点集合{Pi,|i∈[1,n]}，其中Pi表示第i个采样点；步骤4-6：依次以当前理论细丝轨迹曲线Cref上的采样点Pi作为中心绘制挤出细丝的横截面图形，并以横截面图形与空缺曲面的交点作为满足最大允许空缺深度的点Qi，满足最大允许空缺深度的点即为相邻两根挤出细丝的交点，求得下一条理论细丝轨迹曲线；步骤4-7：判断当前理论细丝轨迹曲线是否由最后一个采样点得来，若否，则重复步骤4-5到步骤4-6；若是，则认为整张理论细丝轨迹曲面S'(u,v...

【专利技术属性】
技术研发人员：金育安，杜建科，王骥，许孟辉，黄家瀚，张爱兵，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33