一种基于SLM技术的3D打印扫描方法技术

本发明专利技术公开了一种基于SLM技术的3D打印扫描方法，属于电子技术领域，通过在进行SLM打印时，将扫描区域划分为完整区域和不完整区域，分区采用不同的扫描策略，优先选择温度低的区域进行扫描，解决了对复杂模型进行分区扫描，减小翘曲变形，减少复杂的扫描轨迹计算的技术问题，本发明专利技术使得加工区域尽可能的采用螺旋扫描策略，极大的减小了工件成型后的表面粗糙度，且降低了翘曲变形，降低了计算的复杂程度，且尽可能的减小了采用单向扫描或Z型扫描的扫描区域的面积，本发明专利技术采用分区分时加工，保证每一个加工区域的温度变化均在预设范围之内，使工件内应力更加均匀。使工件内应力更加均匀。使工件内应力更加均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种基于SLM技术的3D打印扫描方法


[0001]本专利技术属于3D打印
，尤其涉及一种基于SLM技术的3D打印扫描方法。

技术介绍

[0002]SLM即激光选区熔化(Selective laser melting)技术是金属3D打印的一种，其成型原理是将设计的三维模型离散成一层一层的轮廓信息，控制激光束扫描金属粉末形成熔道，熔道相互搭接形成层面，逐个层面堆叠成三维金属零件。
[0003]SLM扫描策略在加工时尤为重要，SLM扫描策略包括很多中，最常用的有螺旋扫描、单向扫描和Z型扫描。
[0004]对于螺旋扫描：
[0005]优点为：成形的样件精度更高，其原因为螺旋线扫描策的扫描路径从外围四周逐渐向内行进，已熔融区域会将能量从四周向内传递给内部粉末，对未熔融区域进行预热，随着扫描路径的向内推进，整个粉末层温度梯度逐渐降低，从而使得激光能量能较为均匀的分布在整个熔融层上，削弱打印过程中产生的应力以及冷却过程中的残余应力，减小成型件的翘曲变形。
[0006]缺点为：对于拥有复杂轮廓的模型，其在轮廓边缘的扫描路径计算复杂，螺旋扫描部分的轨迹计算需要大量的编程修正。
[0007]对于单向扫描和Z型扫描：
[0008]优点为：扫描路径单一，不涉及复杂的路径计算；
[0009]缺点为：先熔融的区域会将能量沿扫描方向传递给相邻未熔融区域，产生热累积效应，翘曲变形的程度较大。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供一种基于SLM技术的3D打印扫描方法，解决了对复杂模型进行分区扫描，减小翘曲变形，减少复杂的扫描轨迹计算的技术问题。
[0011]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0012]一种基于SLM技术的3D打印扫描方法，包括如下步骤：
[0013]步骤1：解析待打印的模型文件，获取待打印模型的每一层的截面模型；
[0014]步骤2：预设单元图形，将单元图形再次划分为两个元图形，利用单元图形将截面模型进行网格化划分，根据截面模型的轮廓与单元图形之间的位置关系，筛选出参与实体扫描的单元图形，即扫描区域，并根据扫描区域是否完全被包含在截面模型的轮廓中的原则，将扫描区域划分为完整区域和不完整区域；
[0015]对于不完整区域，根据是否包含元图形的原则将不完整区域再次划分成元图形和不规则区域；将不包含元图形的不完整区域归类为不规则区域；
[0016]对于所有完整区域和元图形均采用相同的扫描策略，对于所有不规则区域均采用单向扫描策略；
[0017]按照临近区域扫描方向不同的原则，设定每一个扫描区域的扫描方向；
[0018]步骤3：设定一个时间阈值，记录每一个扫描区域的扫描完成时间，根据扫描完成时间和时间阈值进行对比的结果，将扫描区域划分为高温区域和低温区域；
[0019]步骤4：选择一个未扫描的扫描区域，查找该扫描区域的所有临近区域是否有高温区域：是，则重新选择一个扫描区域并重新执行步骤4；否，则按照步骤2设定的扫描策略和扫描方向对该扫描区域进行扫描；
[0020]步骤5：重复执行步骤4，直到完成对所有扫描区域的扫描。
[0021]优选的，在执行步骤2时，具体包括如下步骤：
[0022]步骤Y1：根据截面模型的面积大小，预设单元扫描区域的形状和面积，生产单元图形，然后利用单元图形将截面模型进行网格化划分；
[0023]设定将一个单元图形在几何层面上进行等面积划分，得到两个元图形；
[0024]步骤Y2：利用步骤Y1的网格化划分结果，获取所有参与实体扫描的单元图形，即扫描区域，为每一个扫描区域标注名称以及序列号；
[0025]扫描区域具体为位于截面模型的轮廓内的单元图形；
[0026]步骤Y3：对所有扫描区域进行分类，根据单元图形的完整性，将扫描区域区分为完整区域和不完整区域；
[0027]并分别建立完整区域集合和不完整区域集合，并根据扫描区域的名称以及序列号分别对完整区域集合和不完整区域集合建立索引；
[0028]步骤Y4：在完整区域集合中，对所有完整区域均设定为同一种扫描策略；
[0029]步骤Y5：在不完整区域集合中，根据是否包含元图形的原则，对每一个不完整区域进行区分：
[0030]若一个不完整区域中包含了一个元图形，则将元图形划分出来，将该不完整区域划分为一个元图形和一个不规则图形，将元图形进行名称和序列号标记后，放入元图形集合中，将不规则图形进行名称和序列号标记后放入不规则区域集合中；
[0031]若一个不完整区域不包含至少一个完整的元图形，则将该不完整区域放入不规则区域集合中；
[0032]步骤Y6：按照步骤Y5的方法对不完整区域集合中的所有不完整区域均进行区分；
[0033]步骤Y7：对于所有元图形均按照与完整区域均设定为相同的扫描策略，对于所有不规则区域均设定为单向扫描策略或Z型扫描策略；
[0034]步骤Y8：按照临近区域扫描方向不同的原则，设定每一个扫描区域的扫描方向。
[0035]优选的，在执行步骤Y3时，完整区域和不完整区域的划分由单元图形与截面模型的轮廓之间的位置关系决定，完全处于轮廓内的单元图形即为完整区域，不完全处于轮廓内的单元图形即为不完整区域。
[0036]优选的，所述临近区域扫描方向不同的原则为对于两个相邻的扫描区域采用的扫描方向不同；
[0037]所述扫描策略为激光扫描时所选择的扫描轨迹，包括螺旋扫描策略、单向扫描策略或Z型扫描策略。
[0038]优选的，是否包含元图形的原则为判断在一个不完整区域中是否包含有一个完整的元图形。
[0039]优选的，在执行步骤3到步骤5时，具体包括如下步骤：
[0040]步骤X1：根据每一个扫描区域的扫描完成时间建立扫描完成时间列表，并对所有扫描区域的扫描完成时间进行更新；
[0041]步骤X2：选择一个未扫描的扫描区域A，并获取所有扫描区域A的临近区域，建立临近区域列表；
[0042]步骤X3：在临近区域列表中根据序列号的顺序选择一个从未选择过的临近区域B，判断临近区域B是否扫描过：是，则执行步骤X4，否，则执行步骤X5；
[0043]步骤X4：将临近区域B的扫描完成时间与预设时间阈值对比：是否超出预设时间阈值：是，则将临近区域B归类为低温区域，执行步骤步骤X6；否则将临近区域B归类为高温区域,执行步骤步骤X6；
[0044]步骤X5：判断是否已经对扫描区域A的所有临近区域均进行了归类：是，则将临近区域B归类为低温区，执行步骤X7；否，则将临近区域B归类为低温区，执行步骤X3；
[0045]步骤X6：判断是否已经对扫描区域A的所有临近区域均进行了归类：是则执行步骤X7；否则执行步骤X3；
[0046]步骤X7：判断扫描区域A的临近区域中是否有高温区域：是则跳过扫描区域A，并执行步骤X10；否，则执行步骤X8；
[0047]步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于SLM技术的3D打印扫描方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：解析待打印的模型文件，获取待打印模型的每一层的截面模型；步骤2：预设单元图形，将单元图形再次划分为两个元图形，利用单元图形将截面模型进行网格化划分，根据截面模型的轮廓与单元图形之间的位置关系，筛选出参与实体扫描的单元图形，即扫描区域，并根据扫描区域是否完全被包含在截面模型的轮廓中的原则，将扫描区域划分为完整区域和不完整区域；对于不完整区域，根据是否包含元图形的原则将不完整区域再次划分成元图形和不规则区域；将不包含元图形的不完整区域归类为不规则区域；对于所有完整区域和元图形均采用相同的扫描策略，对于所有不规则区域均采用单向扫描策略；按照临近区域扫描方向不同的原则，设定每一个扫描区域的扫描方向；步骤3：设定一个时间阈值，记录每一个扫描区域的扫描完成时间，根据扫描完成时间和时间阈值进行对比的结果，将扫描区域划分为高温区域和低温区域；步骤4：选择一个未扫描的扫描区域，查找该扫描区域的所有临近区域是否有高温区域：是，则重新选择一个扫描区域并重新执行步骤4；否，则按照步骤2设定的扫描策略和扫描方向对该扫描区域进行扫描；步骤5：重复执行步骤4，直到完成对所有扫描区域的扫描。2.如权利要求1所述的一种基于SLM技术的3D打印扫描方法，其特征在于：在执行步骤2时，具体包括如下步骤：步骤Y1：根据截面模型的面积大小，预设单元扫描区域的形状和面积，生产单元图形，然后利用单元图形将截面模型进行网格化划分；设定将一个单元图形在几何层面上进行等面积划分，得到两个元图形；步骤Y2：利用步骤Y1的网格化划分结果，获取所有参与实体扫描的单元图形，即扫描区域，为每一个扫描区域标注名称以及序列号；扫描区域具体为位于截面模型的轮廓内的单元图形；步骤Y3：对所有扫描区域进行分类，根据单元图形的完整性，将扫描区域区分为完整区域和不完整区域；并分别建立完整区域集合和不完整区域集合，并根据扫描区域的名称以及序列号分别对完整区域集合和不完整区域集合建立索引；步骤Y4：在完整区域集合中，对所有完整区域均设定为同一种扫描策略；步骤Y5：在不完整区域集合中，根据是否包含元图形的原则，对每一个不完整区域进行区分：若一个不完整区域中包含了一个元图形，则将元图形划分出来，将该不完整区域划分为一个元图形和一个不规则图形，将元图形进行名称和序列号标记后，放入元图形集合中，将不规则图形进行名称和序列号标记后放入不规则区域集合中；若一个不完整区域不包含至少一个完整的元图形，则将该不完整区域放入不规则区域集合中；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢大权，陈刚，李旺，
申请(专利权)人：南京铖联激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：