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)備在計算機的輔助下，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?？蛇x擇多種類型材料，包括塑料、金屬、陶瓷。提高設(shè)計自由度，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)學中用于組織再生及其模型打??；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、打印四個部分。設(shè)計并建立三維模型，生成用于切片的模型文件；按照模型成型方向?qū)⒛Ｐ颓懈畛扇舾蓪樱@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)，影響模型的力學性能、打印時間、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)對多種受力情況，不能改變模型填充密度而造成材料浪費；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、噴頭的啟停、擠出機回抽次數(shù)大大增加。打印連續(xù)纖維時平行線填充結(jié)構(gòu)在某一個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)多處斷點削弱模型強度、增加剪切次數(shù)和打印時間。

技術(shù)實現(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)，能夠縮短打印時間，增強打印件強度，提高3d打印質(zhì)量。

2、為實現(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、對所述3d打印模型進行切片分層，得到多個切片；

6、從多個所述切片中確定目標切片，并獲取所述目標切片的輪廓線；

7、在所述輪廓線上設(shè)置兩個點，其中一個點稱為起始點，另外一個點稱為結(jié)束點，所述起始點和所述結(jié)束點將對應(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，得到多個上輪廓分割點和多個下輪廓分割點，并且所述上輪廓分割點和所述下輪廓分割點一一對應(yīng)，將各所述上輪廓分割點與對應(yīng)的所述下輪廓分割點連接，得到多個分割線，并將每一條所述輪廓線的各所述分割線的中點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，并根據(jù)所述交點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角的比值與所述分割線和所述下輪廓形成的兩個角的比值相等的方向移動所述分割點，并使所述上分割點和所述下分割點均勻分布；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；所述相交點為兩條所述待填充正弦曲線的交點處。

15、可選地，當所述起始點處對應(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，以所述起始位置幅值為所述起始點處對應(yīng)的所述待填充正弦曲線的幅值；當所述結(jié)束點處對應(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，以所述結(jié)束位置幅值為所述結(jié)束點處對應(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，依次對每一條所述待填充正弦曲線進行編號，得到每一條所述待填充正弦曲線的線號；

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，確定與所述當前條打印的正弦曲線的終點連接的下一條打印的正弦曲線的起點；

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；

20、當在所述當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)獲得同一線號時，以未在所述打印順序中的線號作為所述當前打印的正弦曲線，以此類推，確定所述待填充正弦曲線的打印順序。

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

22、一種計算機裝置，包括：存儲器、處理器以存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序以實現(xiàn)上述任一項所述的基于正弦曲線的3d打印路徑規(guī)劃方法。

23、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述任一項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)建模型并進行分層切片，獲取輪廓線點集數(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；對填充曲線編號并確定所有曲線的順序；在分割線上獲取正弦曲線的坐標點，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角的比值與所述分割線和所述下輪廓形成的兩個角的比值相等的方向移動所述分割點，并使所述上分割點和所述下分割點均勻分布；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；所述相交點為兩條所述待填充正弦曲線的交點處。

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，當所述起始點處對應(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，以所述起始位置幅值為所述起始點處對應(yīng)的所述待填充正弦曲線的幅值；當所述結(jié)束點處對應(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，以所述結(jié)束位置幅值為所述結(jié)束點處對應(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，當所述待填充正弦曲線的填充路徑超出所述輪廓線時，以被超出的所述輪廓線作為對應(yīng)的所述待填充正弦曲線的填充路徑。

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

9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項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3D打印模型進行切片分層，獲取目標切片的輪廓線；在輪廓線上設(shè)置起始點和結(jié)束點，將對應(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，將各上輪廓分割點與對應(yīng)的下輪廓分割點連接得到多個分割線，將各分割線的中點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)明能夠縮短打印時間，增強打印件強度，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
受保護的技術(shù)使用者：上海大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19