[發(fā)明專利]一種面向3D打印的曲面填充路徑軌跡生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710146046.8
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN107053678B
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發(fā)明（設計）人: 金育安;杜建科;王驥;許孟輝;黃家瀚;張愛兵
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: B29C64/393
• 分類號: B29C64/393;B33Y50/02
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 黃芳

1.一種面向3D打印的曲面填充路徑軌跡生成方法，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)待成形零件的圖形特征，確定所要加工的曲面S(u，v)；

步驟2：輸入擠出細絲的高度h與寬度w；

步驟3：確定相鄰的擠出細絲的最佳重疊率δ和最大允許空缺深度d，其中：最佳重疊率δ＝l/w，l為相鄰的擠出細絲的重疊長度，w為擠出細絲的寬度；最大允許空缺深度h為擠出細絲的高度；

步驟4：對參數(shù)u進行離散化，將曲面S(u，v)在參數(shù)u的每個離散點生成一條滿足最大允許空缺深度的理論細絲軌跡曲線，所有理論細絲軌跡曲線組成軌跡曲線簇，軌跡曲線簇覆蓋整張曲面S(u，v)；每一條理論細絲軌跡曲線即為擠出細絲的中心對應的位置；

步驟5：分別在每一條理論細絲軌跡曲線上均勻采集n個細絲位置點，計算理論細絲軌跡曲線上各細絲位置點對應噴嘴的垂直高度，獲得噴嘴的實際位置，將所有細絲位置點對應的噴嘴實際位置擬合、形成輸出實際位置曲線，輸出實際位置曲線作為最終的填充路徑軌跡。

2.如權利要求1所述的面向3D打印的曲面填充路徑軌跡生成方法，其特征在于：步驟4中，生成理論細絲軌跡曲線的具體方法包括：

步驟4-1：分別對參數(shù)u，v進行離散化，獲得輸入曲面S(u，v)的各個離散點的坐標以及各離散點的法向量；

步驟4-2：分別將步驟4-1中的各離散點沿法向偏移，偏移距離為h/2，h為擠出細絲的高度；對偏移后的所有離散點進行擬合，得到理論細絲軌跡曲面S′(u，v)；

步驟4-3：分別將步驟4-1中的各離散點沿法向偏移，偏移距離為d，d為最大允許空缺深度；對偏移后的所有離散點進行擬合，得到空缺曲面S″(u，v)；

步驟4-4：在理論細絲軌跡曲面S′(u，v)上取u＝0，得到的曲線作為第一條理論細絲軌跡曲線，并將第一條理論細絲軌跡曲線作為當前理論細絲軌跡曲線C_ref；

步驟4-5：對當前理論細絲軌跡曲線C_ref采樣獲得采樣點集合{P_i|i∈[1，n]}，其中P_i表示第i個采樣點；

步驟4-6：依次以當前理論細絲軌跡曲線C_ref上的采樣點P_i作為中心繪制擠出細絲的橫截面圖形，并以橫截面圖形與空缺曲面S″(u，v)的交點作為滿足最大允許空缺深度的點Q_i，滿足最大允許空缺深度的點即為相鄰兩根擠出細絲的交點，求得下一條理論細絲軌跡曲線；

步驟4-7：判斷當前理論細絲軌跡曲線是否由最后一個采樣點得來，若否，則重復步驟4-5到步驟4-6；若是，則認為整張理論細絲軌跡曲面S′(u，v)被軌跡曲線簇覆蓋。

3.如權利要求2所述的面向3D打印的曲面填充路徑軌跡生成方法，其特征在于：步驟4-6包括：

步驟4-6-1：以P_i為中心，以P_i的法向作為短軸方向，在垂直于C_ref的平面上畫出擠出細絲在P_i的橫截面，橫截面與空缺曲面S″(u，v)的交點作為滿足最大允許空缺深度的點Q_i，i∈[1，n]；獲得滿足最大允許空缺深度的點的集合{Q_i|i∈[1，n]}，將集合{Q_i|i∈[1，n]}擬合成滿足最大允許空缺深度的曲線；

步驟4-6-2：以Q_i點為中心， i∈[1，n]，在垂直于過渡曲線的平面上作圓，圓的半徑為P_i到Q_i的距離，該圓與理論細絲軌跡曲面S′(u，v)的一個交點R_i作為滿足最大允許空缺深度的點Q_i在理論細絲軌跡曲面對應的軌跡點，所有軌跡點形成軌跡點集合{R_i|i∈[1，n]}，將軌跡點集合擬合成曲線，將該擬合成的曲線作為當前理論細絲軌跡曲線。