智能3D打印路径规划系统设计与实现

发布时间：2023-12-22 07:53

　　3D打印技术以不同于传统减材制造的制造工艺,采用增材制造的加工方式可以轻松的生产个性化定制零件,因此得到了广泛的重视。其通过简单的建模、分层、路径规划、打印堆积、快速制造在极短的时间内就可以完成个性化零件的成型。路径规划做为3D打印中的一个关键环节,其通过规划打印头的运动轨迹来控制整体的打印过程,对打印质量以及打印效率有着巨大的影响。现阶段常用的Z字型、偏置轮廓型路径规划算法优劣势明显,且针对大型制件的表现较差,随着人工智能的普及,智能3D打印路径规划算法将引起关注。目前国内外的3D打印软件已初步形成规模,但尚未有针对路径规划研究的3D打印系统,因此本文在研究传统路径规划算法的基础上,结合分区以及TSP旅行商的思想,研究了智能路径规划算法。将切片后得到每一层二维轮廓先使用Bayazit算法进行凹多边形凸分解,得到每个子区域内部采用根据具体轮廓自适应沿长轴Z字型打印的路径,尽可能的减少打印路径的条数以及启停变速,最后将各个子分区的连接路径模拟成TSP旅行商问题的连接,使用成熟的智能算法遗传算法进行400次迭代最后完成整个轮廓的路径规划。本文开发了智能3D打印路径规划系统,该软件将切片分层...

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文选题背景
    1.2 国内外发展现状及发展动态分析
    1.3 研究目标及拟解决的问题
2 相关理论及技术
    2.1 3D打印技术原理
    2.2 路径规划
    2.3 G-code代码
    2.4 凹多边形凸分解
        2.4.1 凹多边形凸分解概述
        2.4.2 Keil算法
    2.5 小结
3 系统需求分析
    3.1 系统需求分析概述
        3.1.1 系统需求背景
        3.1.2 现有类似软件工作方式简介
    3.2 系统主要目标
    3.3 系统的创新点
    3.4 系统需求
    3.5 3D打印路径规划系统功能简介
    3.6 小结
4 智能路径规划算法设计
    4.1 分区算法
        4.1.1 轮廓环及简单多边形定义
        4.1.2 Bayazit算法
        4.1.3 Bayazit算法实验
    4.2 路径规划填充算法
        4.2.1 选取最优打印角度
        4.2.2最优打印角度实验
    4.3 子分区路径规划
        4.3.1 子分区起始点确定
        4.3.2 基于遗传算法的子分区路径规划
    4.4 小结
5 系统的设计与实现
    5.1 系统主要功能
    5.2 平面轮廓的读取
    5.3 打印宽度的设置
    5.4 智能路径规划算法
    5.5 输出模块
    5.6 算法实验对比及效果实例
        5.6.1 算法实验对比
        5.6.2 系统实现效果实例
    5.7 小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3874066