[發明專利]一種3D打印機切片輪廓路徑規劃算法

在審

• 申請號: 202011100069.3
• 申請日: 2020-10-15
• 公開（公告）號: CN112026179A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 呂寧;李云旭;歐陽雪峰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B29C64/386
• 分類號: B29C64/386;B33Y50/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明請求保護一種3D打印機切片輪廓路徑規劃算法。該算法首先采用一種優化的最短距離算法確定切片過程中各個閉合環輪廓的起始點，作為3D打印輪廓順序的連接點，其目標應盡可能縮短每個起始點之間的距離。接著采用單一變量法確定蟻群算法的初始參數值。最后利用改進的蟻群算法對確定的打印起始點進行路徑規劃，求出最優打印路徑。本發明通過合理的選擇各個閉合環輪廓的打印起始點，規劃其最優的打印順序，從而提高3D打印效率，縮短打印時間。

技術領域

本發明屬于3D打印機上位機切片技術領域，具體涉及一種3D打印機切片輪廓路徑規劃算法。

背景技術

從上世紀八十年代中后期始，隨著計算機技術、材料技術的發展，3D打印技術應運而生。作為制造領域中的革命性突破技術，3D打印快速成型技術能在短時間內完成復雜構件的加工制造，大幅度降低產品研發成本和縮短研發周期，深刻地影響模具制造、精密制造、航空航天、仿生學和醫療器械等眾多行業領域。

熔融沉積式3D打印的切片過程是整個模型處理的核心。輪廓路徑規劃算法是3D打印切片過程中重要算法之一，其作用是對每層截面的輪廓進行合理規劃打印順序，以提高3D打印零件的效率和成型質量。目前3D打印存在打印時間過長，打印質量不高的問題，且該領域對路徑規劃的研究較少，切片過程中涉及的路徑規劃算法對打印時間的縮短仍有進一步提升空間。

發明內容

針對上述提出的技術問題，本發明提供一種3D打印機切片輪廓路徑規劃算法，提高3D打印效率，縮短打印時間，以解決上述背景技術中所提到的問題。

本發明采用的技術手段如下：一種3D打印機切片輪廓路徑規劃算法，首先采用一種優化的最短距離算法確定切片過程中各個閉合環輪廓的起始點，作為3D打印輪廓順序的連接點，其目標應盡可能縮短每個起始點之間的距離。接著采用單一變量法確定蟻群算法的初始參數值。最后利用改進的蟻群算法對確定的打印起始點進行路徑規劃，求出最優打印路徑。

進一步地，所述一種優化的最短距離算法具體步驟為：首先選取打印原點為起始原點，依次求解原點到各個閉合環輪廓點集合中各點的距離，將最短距離的點作為下一個起始點，并將該點所在的集合在下一次計算前去除，按照上述方法依次求解剩余閉合環輪廓的起始點，并將這些起始點存放在起始點集合中。接著選取起始點集合中起始原點及其相隔一位的起始點，判斷兩點之間的連接線段是否與起始原點相鄰點所在的閉合環輪廓相交，若相交則選取遠離起始原點的相交點作為新的與起始原點相鄰點，若不相交則遍歷與起始原點相鄰點所在的閉合環的所有頂點集合，依次求其各輪廓中點到線段兩個端點的距離和，將距離和最短的點作為新的與起始原點相鄰點。最后按照上述方法更新起始點集合，確定切片過程中各個閉合環輪廓的起始點。

進一步地，所述蟻群算法的初始參數值采用單一變量法確定。

進一步地，所述改進的蟻群算法為將遺傳算法與其相融合的算法。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：首先通過一種改進的最短距離算法，在確定各個閉合環的打印起始點時，能夠盡可能保證各個起始點的連接距離和最短，為接下來的規劃打印順序做好基礎。其次采用科學的單一變量法確定蟻群算法的初始參數值，使得蟻群算法運行效果最佳。最后采用改進蟻群算法對打印起始點進行路徑規劃，獲得最優打印路徑，進而提高3D打印效率，縮短打印時間。

附圖說明

為了易于說明，本發明由下述的具體實施及附圖作以詳細描述。

圖1為本發明一種3D打印機切片輪廓路徑規劃算法的流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、詳細地描述。