一种3D打印机切片轮廓路径规划算法制造技术

本发明专利技术请求保护一种3D打印机切片轮廓路径规划算法。该算法首先采用一种优化的最短距离算法确定切片过程中各个闭合环轮廓的起始点，作为3D打印轮廓顺序的连接点，其目标应尽可能缩短每个起始点之间的距离。接着采用单一变量法确定蚁群算法的初始参数值。最后利用改进的蚁群算法对确定的打印起始点进行路径规划，求出最优打印路径。本发明专利技术通过合理的选择各个闭合环轮廓的打印起始点，规划其最优的打印顺序，从而提高3D打印效率，缩短打印时间。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印机切片轮廓路径规划算法
本专利技术属于3D打印机上位机切片
，具体涉及一种3D打印机切片轮廓路径规划算法。
技术介绍
从上世纪八十年代中后期始，随着计算机技术、材料技术的发展，3D打印技术应运而生。作为制造领域中的革命性突破技术，3D打印快速成型技术能在短时间内完成复杂构件的加工制造，大幅度降低产品研发成本和缩短研发周期，深刻地影响模具制造、精密制造、航空航天、仿生学和医疗器械等众多行业领域。熔融沉积式3D打印的切片过程是整个模型处理的核心。轮廓路径规划算法是3D打印切片过程中重要算法之一，其作用是对每层截面的轮廓进行合理规划打印顺序，以提高3D打印零件的效率和成型质量。目前3D打印存在打印时间过长，打印质量不高的问题，且该领域对路径规划的研究较少，切片过程中涉及的路径规划算法对打印时间的缩短仍有进一步提升空间。
技术实现思路
针对上述提出的技术问题，本专利技术提供一种3D打印机切片轮廓路径规划算法，提高3D打印效率，缩短打印时间，以解决上述
技术介绍
中所提到的问题。本专利技术采用的技术手段如下：一种3D打印机切片轮廓路径规划算法，首先采用一种优化的最短距离算法确定切片过程中各个闭合环轮廓的起始点，作为3D打印轮廓顺序的连接点，其目标应尽可能缩短每个起始点之间的距离。接着采用单一变量法确定蚁群算法的初始参数值。最后利用改进的蚁群算法对确定的打印起始点进行路径规划，求出最优打印路径。进一步地，所述一种优化的最短距离算法具体步骤为：首先选取打印原点为起始原点，依次求解原点到各个闭合环轮廓点集合中各点的距离，将最短距离的点作为下一个起始点，并将该点所在的集合在下一次计算前去除，按照上述方法依次求解剩余闭合环轮廓的起始点，并将这些起始点存放在起始点集合中。接着选取起始点集合中起始原点及其相隔一位的起始点，判断两点之间的连接线段是否与起始原点相邻点所在的闭合环轮廓相交，若相交则选取远离起始原点的相交点作为新的与起始原点相邻点，若不相交则遍历与起始原点相邻点所在的闭合环的所有顶点集合，依次求其各轮廓中点到线段两个端点的距离和，将距离和最短的点作为新的与起始原点相邻点。最后按照上述方法更新起始点集合，确定切片过程中各个闭合环轮廓的起始点。进一步地，所述蚁群算法的初始参数值采用单一变量法确定。进一步地，所述改进的蚁群算法为将遗传算法与其相融合的算法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：首先通过一种改进的最短距离算法，在确定各个闭合环的打印起始点时，能够尽可能保证各个起始点的连接距离和最短，为接下来的规划打印顺序做好基础。其次采用科学的单一变量法确定蚁群算法的初始参数值，使得蚁群算法运行效果最佳。最后采用改进蚁群算法对打印起始点进行路径规划，获得最优打印路径，进而提高3D打印效率，缩短打印时间。附图说明为了易于说明，本专利技术由下述的具体实施及附图作以详细描述。图1为本专利技术一种3D打印机切片轮廓路径规划算法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。如图1所示，本专利技术提供了一种3D打印机切片轮廓路径规划算法，包括以下步骤：首先采用一种优化的最短距离算法确定切片过程中各个闭合环轮廓的起始点，作为3D打印顺序的连接点，其目标应尽可能缩短每个起始点之间的距离。接着采用单一变量法确定蚁群算法的初始参数值。最后将蚁群算法与遗传算法相融合，利用改进的蚁群算法对确定的打印起始点进行路径规划，求出最优打印路径。所述一种优化的最短距离算法具体步骤为：首先选取打印原点为起始原点，依次求解原点到各个闭合环轮廓点集合中各点的距离，将最短距离的点作为下一个起始点，并将该点所在的集合在下一次求解前去除。按照上述方法依次求解剩余闭合环轮廓的起始点，并将这些起始点存放在起始点集合中。接着选取起始点集合中起始原点及其相隔一位的起始点，判断两点之间的连接线段是否与起始原点相邻点所在的闭合环轮廓相交，若相交则选取远离起始原点的相交点作为新的与起始原点相邻点，若不相交则遍历与起始原点相邻点所在的闭合环的所有顶点集合，依次求其各轮廓点到线段两个端点的距离和，将距离和最短的点作为新的与起始原点相邻点。最后按照上述方法更新起始点集合，确定切片过程中各个闭合环轮廓的起始点。本专利技术提出了以上这些实施例应理解为仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围。在阅读了本专利技术的记载的内容之后，技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本专利技术权利要求所限定的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印机切片轮廓路径规划算法，其特征在于，包括以下步骤：首先采用一种优化的最短距离算法确定切片过程中各个闭合环轮廓的起始点，作为3D打印轮廓顺序的连接点，其目标应尽可能缩短每个起始点之间的距离；接着采用单一变量法确定蚁群算法的初始参数值；最后利用改进的蚁群算法对确定的打印起始点进行路径规划，求出最优打印路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种3D打印机切片轮廓路径规划算法，其特征在于，包括以下步骤：首先采用一种优化的最短距离算法确定切片过程中各个闭合环轮廓的起始点，作为3D打印轮廓顺序的连接点，其目标应尽可能缩短每个起始点之间的距离；接着采用单一变量法确定蚁群算法的初始参数值；最后利用改进的蚁群算法对确定的打印起始点进行路径规划，求出最优打印路径。


2.根据权利要求1所述的一种3D打印机切片轮廓路径规划算法，其特征在于，所述一种优化的最短距离算法具体步骤为：首先选取打印原点为起始原点，依次求解原点到各个闭合环轮廓点集合中各点的距离，将最短距离的点作为下一个起始点，并将该点所在的集合在下一次计算前去除，按照上述方法依次求解剩余闭合环轮廓的起始点，并将这些起始点存放在起始点集...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕宁，李云旭，欧阳雪峰，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23