【技术实现步骤摘要】
一种基于自由曲面切片的三维打印路径规划方法和系统
[0001]本专利技术属于增材制造领域，更具体地，涉及一种基于自由曲面切片的三维打印路径规划方法和系统。
技术介绍
[0002]3D打印技术由于可快速实现从模型设计到成品生产的转换，在各个领域得到广泛应用。将3D打印技术应用到具有自由曲面等结构特征的复杂模型制造是一个重要研究方向，例如3D建筑打印技术在园林景观建造及古建筑修复等定制化场景具有独特的优势。然而现阶段3D打印技术由于打印材料硬化性能和重力挤压现象的影响，造成了台阶效应等问题限制了个性化和艺术性的设计转换为实际产品。
[0003]现有的曲面构件切片和路径规划技术，原理一般基于传统3D打印中的水平逐层堆积技术，在水平逐层切片和路径规划的基础上，对各切片层不同区域层高进行调整，从而实现对模型的类曲面切片和路径规划。但该种方式对于切片设计的合理性、加工后的表面精度无法保证。
[0004]对于目前的曲面路径规划方法中主要有两种方式，一种是在水平面基底上通过传统切片和路径规划算法，利用调整挤出料束流量，从而改...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于自由曲面切片的三维打印路径规划方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将打印喷头挤出的各层料束对其下层料束在纵向上的加压形变量与其下层料束的高度之比作为各层料束的重力沉降影响权重，将各层料束对其下层料束的挤压时间作为各层料束的料束硬化时间权重，按照各层料束的重力沉降影响权重与料束硬化时间权重之积将三维打印模型从纵向上划分为多个自由曲面切片层；(2)对各自由曲面切片层进行曲面离散，获取各自由曲面切片层的离散点集，以路径最短为目标在各自由曲面切片层的离散点集中选取离散点，组成各自由曲面切片层的打印路径，将所有自由曲面切片层的打印路径连接形成三维打印路径。2.如权利要求1所述的一种基于自由曲面切片的三维打印路径规划方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：将三维打印模型在纵向上划分为多个竖向分析单元；先将竖向分析单元预分割为由下至上的多个等间距的长方体，对于第一个长方体，将上一层料束对该长方体对应的最下层料束高度方向上的加压形变量与最下层料束的高度之比作为上一层料束的重力沉降影响权重，将上一层料束对最下层料束的挤压时间作为上一层料束的料束硬化时间权重，按照上一层料束的重力沉降影响权重与料束硬化时间权重之积分配高度进行再分割；对于该竖向分析单元除去再分割的第一个长方体的其他部分重新预分割，对重新预分割后由下至上的第一个长方体，将该长方体对应的该层料束对该长方体其下层所有料束高度方向上的加压形变量与其下层所有料束的高度之比作为该层料束的重力沉降影响权重，将该层料束对其下层所有料束的挤压时间作为该层料束的料束硬化时间权重，按照该层料束的重力沉降影响权重与料束硬化时间权重之积分配高度进行再分割，最终将竖向分析单元分割为多个长方体；由下至上对所有竖向分析单元中的长方体中心点进行拼接形成多个自由曲面切片层。3.如权利要求2所述的一种基于自由曲面切片的三维打印路径规划方法，其特征在于，所述再分割的长方体的高度为：其中，k为再分割的长方体上方重新预分割出的长方体数量，h
D
为再分割的长方体的高度，ΔHg
i
为第i层料束的重力沉降影响权重，ΔT
i
为第i层料束的料束硬化时间权重，D为打印喷头直径。4.如权利要求2所述的一种基于自由曲面切片的三维打印路径规划方法，其特征在于，所述预分割的长方体高度为：打印喷头直径，预分割长方体的数量为：竖向分析单元的高度与打印喷头直径之比，重新预分割的长方体的高度为：打印喷头直径，重新预分割的长方体的数量为：竖向分析单元除去再分割的第一个长方体的其他部分的高度与打印喷头直径之比。5.如权利要求3所述的一种基于自由曲面切片的三维打印路径规划方法，其特征在于，所述曲面离散的具体方式为：将自由曲面切片层描述为多条u、v方向上的曲线构建的曲面；
令曲面上v方向的坐标相同，在u方向上进行插值，得到u向参数线，令曲面上u方向的坐标相同，在v方向上进...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘世平，孟庆磊，程鹏飞，黄元境，夏文杰，胡涛，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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