面向数控加工系统的3D打印切片算法与分区扫描策略

发布时间：2021-11-16 00:42

　　为实现大型农机零部件的快速修复与更换,该文针对3D打印协同数控成形大型零件中的折线拐点金属过堆积、工件翘曲变形、层厚难以实时调整等问题,提出数控系统与电子束成形相结合的3D打印切片算法与分区扫描策略。为提高切片速度,实现成形过程中的层厚实时调整,采用反向光线追踪算法对三维模型渲染切片,通过MS（marching squares）算法提取二值图像的坐标序列,快速获取指定层的轮廓坐标;为避免成形过程中电子枪运行速度不均匀引起的金属过堆积现象,选用B样条基函数对轮廓数据进行曲线插值,结合数控系统的曲线插补命令,实现恒定线速度成形。针对大型零件在成形过程中的变形问题,采用六边形分区与平行线变角度扫描技术,根据各分区图案的形心欧式距离规划扫描顺序,实现变形控制。结果表明:采用非均匀有理B样条曲线和直线分段插值后,拟合曲线对原始多重曲面截线的逼近误差范围与切片数据相比减少了30%。选用网格数量为1 483 132的STL（stereolithography）模型进行效率测试,该算法切片用时90 s,与商用软件Magics15.01切片相比用时减少了34.6%,与开源软件Cura15.06切片相比用... 

【文章来源】：农业工程学报. 2019,35(12)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【文章目录】：
0 引言
1 基于反向光线追踪的切片算法
    1.1 切片模型
    1.2 三角网格可见性判断
    1.3 截面二值图像动态获取
2 二值图像轮廓提取与NURBS (non-uniform rational b-splines) 拟合优化
    2.1 Marching square (MS）二维轮廓提取
    2.2 切片轮廓NURBS (non-uniform rational b-splines) 拟合
3 轮廓分区与扫描填充策略
    3.1 分区多边形的平面镶嵌
    3.2 填充与分区扫描策略
4 切片效率和拟合误差分析
    4.1 不同切片算法对比
    4.2 曲线拟合误差分析
    4.3 试验验证
5 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]激光淬火及熔覆技术提高柑橘枝粉碎机65Mn钢锤片耐磨性[J]. 孟亮,李雄,黄永俊,万强,李明震,李善军,张衍林.  农业工程学报. 2018(17)
[2]分区扫描路径规划及其对SLM成型件残余应力分布的影响[J]. 邓诗诗,杨永强,李阳,王迪,王安民,宋长辉.  中国激光. 2016(12)
[3]扫描间距对45钢激光熔凝强化组织性能的影响[J]. 孙浩,凌刚,李洪文,高晓丽,姚国才.  农业工程学报. 2011(02)
[4]粉末预热对电子束选区熔化成形工艺的影响[J]. 韩建栋,林峰,齐海波,杨黎.  焊接学报. 2008(10)



本文编号：3497836