本發(fā)明涉及3d打印，特別是涉及一種基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法、裝置及介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、3d打印技術(shù)是打印設(shè)備在計(jì)算機(jī)的輔助下，根據(jù)所創(chuàng)建的模型一層一層的打印，也被稱為增材制造技術(shù)。常見的3d打印工藝有選擇性激光燒結(jié)(sls)、光固化成型(sla)、分層實(shí)體制造(lom)、三維粉末粘結(jié)成型(3dp)、熔融沉積(fdm)。與傳統(tǒng)制造工藝相比3d打印技術(shù)具備很多優(yōu)勢，無需摸具，一體化成型，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，減小研發(fā)成本。可選擇多種類型材料，包括塑料、金屬、陶瓷。提高設(shè)計(jì)自由度，能夠打印形狀復(fù)雜的幾何模型。3d打印技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，航空航天領(lǐng)域用于制造復(fù)雜形狀的零部件；在汽車制造業(yè)，用于新品研發(fā)和小批量零件生產(chǎn)；在生物醫(yī)學(xué)中用于組織再生及其模型打印；在建筑領(lǐng)域中可直接用于打印建筑整體結(jié)構(gòu)，縮短工期，減小成本。

2、3d打印的工藝流程通常包括模型建立、切片、路徑規(guī)劃、打印四個(gè)部分。設(shè)計(jì)并建立三維模型，生成用于切片的模型文件；按照模型成型方向?qū)⒛Ｐ颓懈畛扇舾蓪?，獲取每層模型的輪廓線；在由輪廓線圍成的區(qū)域內(nèi)填充輪廓偏置、平行線、網(wǎng)格等填充路徑；最后生成g代碼用于3d打印。其中填充路徑?jīng)Q定打印模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響模型的力學(xué)性能、打印時(shí)間、成型質(zhì)量。

3、在現(xiàn)有的路徑規(guī)劃方法中，應(yīng)用輪廓偏置填充方法打印的模型內(nèi)部結(jié)構(gòu)固定無法應(yīng)對(duì)多種受力情況，不能改變模型填充密度而造成材料浪費(fèi)；平行線和網(wǎng)格填充方法允許調(diào)整模型的填充密度和填充角度，但路徑上斷點(diǎn)、噴頭的啟停、擠出機(jī)回抽次數(shù)大大增加。打印連續(xù)纖維時(shí)平行線填充結(jié)構(gòu)在某一個(gè)截面上往往只有單根纖維受力，并且路徑往復(fù)多次出現(xiàn)大角度轉(zhuǎn)折，網(wǎng)格填充結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)多處斷點(diǎn)削弱模型強(qiáng)度、增加剪切次數(shù)和打印時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法、裝置及介質(zhì)，能夠縮短打印時(shí)間，增強(qiáng)打印件強(qiáng)度，提高3d打印質(zhì)量。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、一種基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法，所述方法包括：

4、構(gòu)建3d打印模型；

5、對(duì)所述3d打印模型進(jìn)行切片分層，得到多個(gè)切片；

6、從多個(gè)所述切片中確定目標(biāo)切片，并獲取所述目標(biāo)切片的輪廓線；

7、在所述輪廓線上設(shè)置兩個(gè)點(diǎn)，其中一個(gè)點(diǎn)稱為起始點(diǎn)，另外一個(gè)點(diǎn)稱為結(jié)束點(diǎn)，所述起始點(diǎn)和所述結(jié)束點(diǎn)將對(duì)應(yīng)的所述輪廓線分為上輪廓和下輪廓；

8、在所述輪廓線的上輪廓和下輪廓分別均勻設(shè)置相同數(shù)量的點(diǎn)，得到多個(gè)上輪廓分割點(diǎn)和多個(gè)下輪廓分割點(diǎn)，并且所述上輪廓分割點(diǎn)和所述下輪廓分割點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，將各所述上輪廓分割點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的所述下輪廓分割點(diǎn)連接，得到多個(gè)分割線，并將每一條所述輪廓線的各所述分割線的中點(diǎn)的連線作為所述填充路徑的中軸線；

9、設(shè)定待填充正弦曲線填充路徑的參數(shù)信息；所述參數(shù)信息包括起始位置、結(jié)束位置、正弦曲線的數(shù)量、正弦曲線的周期長度、正弦曲線的起始位置幅值和正弦曲線的結(jié)束位置幅值；

10、根據(jù)所述正弦曲線的數(shù)量、各所述待填充正弦曲線起始位置之間的連接關(guān)系以及結(jié)束位置之間的連接關(guān)系，確定所述待填充正弦曲線的打印順序；

11、根據(jù)所述分割線的長度預(yù)設(shè)所述待填充正弦曲線的幅值，以所述中軸線為x軸，以所述分割線為y軸，并根據(jù)所述正弦曲線的周期長度、所述正弦曲線的起始位置幅值和所述正弦曲線的結(jié)束位置幅值，確定各所述待填充正弦曲線在所述分割線上的交點(diǎn)，并根據(jù)所述交點(diǎn)和所述打印順序確定各所述待填充正弦曲線的填充路徑。

12、可選地，向使所述分割線和所述上輪廓形成的兩個(gè)角的比值與所述分割線和所述下輪廓形成的兩個(gè)角的比值相等的方向移動(dòng)所述分割點(diǎn)，并使所述上分割點(diǎn)和所述下分割點(diǎn)均勻分布；所述分割線在填充區(qū)域內(nèi)不相交。

13、可選地，相鄰的所述待填充正弦曲線的相位差為2π/n；其中，n為正弦曲線的數(shù)量。

14、可選地，所述起始位置和所述結(jié)束位置設(shè)置在所述待填充正弦曲線的波峰、波谷或者相交點(diǎn)；所述相交點(diǎn)為兩條所述待填充正弦曲線的交點(diǎn)處。

15、可選地，當(dāng)所述起始點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的所述待填充正弦曲線的幅值小于所述起始位置幅值時(shí)，以所述起始位置幅值為所述起始點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的所述待填充正弦曲線的幅值；當(dāng)所述結(jié)束點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的所述待填充正弦曲線的幅值小于所述結(jié)束位置幅值時(shí)，以所述結(jié)束位置幅值為所述結(jié)束點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的所述待填充正弦曲線的幅值。

16、可選地，根據(jù)所述正弦曲線的數(shù)量、各所述待填充正弦曲線起始位置之間的連接關(guān)系以及結(jié)束位置之間的連接關(guān)系，確定所述待填充正弦曲線的打印順序，具體包括：

17、從所述起始位置到所述結(jié)束位置根據(jù)波峰出現(xiàn)的順序和所述正弦曲線的數(shù)量，依次對(duì)每一條所述待填充正弦曲線進(jìn)行編號(hào)，得到每一條所述待填充正弦曲線的線號(hào)；

18、根據(jù)各所述待填充正弦曲線起始位置之間的連接關(guān)系以及結(jié)束位置之間的連接關(guān)系，確定與所述當(dāng)前條打印的正弦曲線的終點(diǎn)連接的下一條打印的正弦曲線的起點(diǎn)；

19、判斷是否在所述起始位置或者所述結(jié)束位置重復(fù)獲得同一線號(hào)；

20、當(dāng)在所述當(dāng)前打印的正弦曲線的起始位置或者所述結(jié)束位置重復(fù)獲得同一線號(hào)時(shí)，以未在所述打印順序中的線號(hào)作為所述當(dāng)前打印的正弦曲線，以此類推，確定所述待填充正弦曲線的打印順序。

21、可選地，當(dāng)所述待填充正弦曲線的填充路徑超出所述輪廓線時(shí)，以被超出的所述輪廓線作為對(duì)應(yīng)的所述待填充正弦曲線的填充路徑。

22、一種計(jì)算機(jī)裝置，包括：存儲(chǔ)器、處理器以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上述任一項(xiàng)所述的基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法。

23、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述任一項(xiàng)所述的基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法。

24、根據(jù)本發(fā)明提供的具體實(shí)施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：

25、本發(fā)明公開欄一種基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法、裝置及介質(zhì)，通過構(gòu)建模型并進(jìn)行分層切片，獲取輪廓線點(diǎn)集數(shù)據(jù)；均勻分割輪廓；設(shè)定填充曲線的相關(guān)參數(shù)和正弦填充路徑的起始位置、結(jié)束位置；對(duì)填充曲線編號(hào)并確定所有曲線的順序；在分割線上獲取正弦曲線的坐標(biāo)點(diǎn)，依次連接得到完整的正弦填充路徑。本發(fā)明提供的路徑規(guī)劃方法使正弦曲線在填充輪廓內(nèi)均勻且連續(xù)的分布，提高打印質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法，其特征在于，向使所述分割線和所述上輪廓形成的兩個(gè)角的比值與所述分割線和所述下輪廓形成的兩個(gè)角的比值相等的方向移動(dòng)所述分割點(diǎn)，并使所述上分割點(diǎn)和所述下分割點(diǎn)均勻分布；所述分割線在填充區(qū)域內(nèi)不相交。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法，其特征在于，相鄰的所述待填充正弦曲線的相位差為2π/n；其中，n為正弦曲線的數(shù)量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法，其特征在于，所述起始位置和所述結(jié)束位置設(shè)置在所述待填充正弦曲線的波峰、波谷或者相交點(diǎn)；所述相交點(diǎn)為兩條所述待填充正弦曲線的交點(diǎn)處。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法，其特征在于，當(dāng)所述起始點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的所述待填充正弦曲線的幅值小于所述起始位置幅值時(shí)，以所述起始位置幅值為所述起始點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的所述待填充正弦曲線的幅值；當(dāng)所述結(jié)束點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的所述待填充正弦曲線的幅值小于所述結(jié)束位置幅值時(shí)，以所述結(jié)束位置幅值為所述結(jié)束點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的所述待填充正弦曲線的幅值。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法，其特征在于，根據(jù)所述正弦曲線的數(shù)量、各所述待填充正弦曲線起始位置之間的連接關(guān)系以及結(jié)束位置之間的連接關(guān)系，確定所述待填充正弦曲線的打印順序，具體包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法，其特征在于，當(dāng)所述待填充正弦曲線的填充路徑超出所述輪廓線時(shí)，以被超出的所述輪廓線作為對(duì)應(yīng)的所述待填充正弦曲線的填充路徑。

8.一種計(jì)算機(jī)裝置，包括：存儲(chǔ)器、處理器以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法。

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種基于正弦曲線的3D打印路徑規(guī)劃方法、裝置及介質(zhì)，涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：對(duì)3D打印模型進(jìn)行切片分層，獲取目標(biāo)切片的輪廓線；在輪廓線上設(shè)置起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，將對(duì)應(yīng)的輪廓線分為上輪廓和下輪廓；在上輪廓和下輪廓分別均勻設(shè)置相同數(shù)量的點(diǎn)，將各上輪廓分割點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的下輪廓分割點(diǎn)連接得到多個(gè)分割線，將各分割線的中點(diǎn)的連線作為填充路徑的中軸線；根據(jù)中軸線的走向，設(shè)定待填充正弦曲線填充路徑的參數(shù)信息，確定待填充正弦曲線的打印順序；根據(jù)分割線的長度預(yù)設(shè)待填充正弦曲線的幅值，并根據(jù)參數(shù)信息和打印順序，確定各待填充正弦曲線的填充路徑。本發(fā)明能夠縮短打印時(shí)間，增強(qiáng)打印件強(qiáng)度，提高3D打印質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：胡慶夕,吳世超,張海光
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19