[發(fā)明專利]一種基于階梯斜高和體積誤差的3D打印自適應(yīng)分層方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110987337.6
• 申請(qǐng)日: 2021-08-26
• 公開（公告）號(hào): CN113799396A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史恩秀;趙光遠(yuǎn);肖進(jìn)泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C64/386
• 分類號(hào): B29C64/386;B29C64/393;B33Y50/00;B33Y50/02
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 劉娜

本發(fā)明公開了一種基于階梯斜高和體積誤差的3D打印自適應(yīng)分層方法，具體為：首先，求當(dāng)前層的最小高度差Δh_min和最大高度差Δh_max；根據(jù)最小打印厚度ΔH_min、最大打印厚度ΔH_max以及Δh_min和Δh_max，選當(dāng)前層的打印厚度Δh_i，計(jì)算以Δh_i為打印厚度進(jìn)行打印時(shí)產(chǎn)生的最大體積誤差Δv_max，比較Δv_max與允許體積誤差的關(guān)系，判斷最大階梯斜高c_max與允許階梯斜高的關(guān)系；對(duì)層厚進(jìn)行切分，并以Δh_i為打印層厚，以分層面來切分模型，提取模型輪廓并對(duì)零件進(jìn)行打印。依據(jù)方向上三角形面片高度差，并結(jié)合體積誤差與階梯斜高，實(shí)時(shí)調(diào)整打印厚度，以提高零件的打印效率和精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于階梯斜高和體積誤差的3D打印自適應(yīng)分層方法。

背景技術(shù)

3D打印是基于零件模型采用逐層堆積方式完成零件的加工。采用3D打印加工零件時(shí)，其無需考慮其復(fù)雜性，也無需設(shè)計(jì)和制造加工用專用模具或刀具，因此3D打印已在各行各業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，特別適用于單件生產(chǎn)。

3D打印是采用逐層堆積方式完成模型的成型，所以需要對(duì)被打印零件的模型進(jìn)行分層處理。3D打印的關(guān)鍵是在保證零件打印精度的條件下提高其打印速度。打印速度與打印精度相互制約，因此，如何根據(jù)模型的特征自動(dòng)調(diào)節(jié)打印厚度以兼顧打印精度和打印效率是3D打印研究的重點(diǎn)問題之一。由于自適應(yīng)分層算法能根據(jù)模型的特征使用不同的打印厚度，可以做到兼顧模型打印精度的同時(shí)提高打印效率，因此，對(duì)3D打印的研究中，分層算法的研究主要集中在自適應(yīng)分層算法的改進(jìn)上。

目前，常用的自適應(yīng)分層算法中，基于階梯斜高的自適應(yīng)分層算法分層依據(jù)片面，不能完全體現(xiàn)模型的表面特征；基于模型曲面曲率的自適應(yīng)分層算法適用于模型表面可參數(shù)化的情況，當(dāng)模型表面較復(fù)雜時(shí)無法使用此方法；基于相鄰分層面面積變化率的自適應(yīng)分層算法容易因模型結(jié)構(gòu)產(chǎn)生突變而產(chǎn)生誤判；基于豎直切分得到的輪廓參考線的自適應(yīng)分層算法，對(duì)一些回轉(zhuǎn)體有較強(qiáng)的適應(yīng)性，但對(duì)表面不規(guī)則的復(fù)雜模型無法保證其打印精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于階梯斜高和體積誤差的3D打印自適應(yīng)分層方法，依據(jù)模型的打印方向即模型成型方向(此處定義為Z向)上三角形面片的高度差，并結(jié)合體積誤差與階梯斜高，實(shí)時(shí)調(diào)整打印厚度以提高零件的打印效率和精度。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種基于階梯斜高和體積誤差的3D打印自適應(yīng)分層方法，具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1，定義允許階梯斜高C_max、允許體積誤差ΔV_max、最小打印厚度ΔH_min和最大打印厚度ΔH_max；設(shè)置模型總高H和首層坐標(biāo)Z₀，當(dāng)前打印層i＝0；

步驟2，求當(dāng)前分層面的最小高度差Δh_min和最大高度差Δh_max；

步驟3、根據(jù)ΔH_min、ΔH_max以及Δh_min和Δh_max，選當(dāng)前打印厚度Δh_i，并根據(jù)條件選擇相應(yīng)的操作；當(dāng)ΔH_min≤Δh_min或ΔH_min≥Δh_max，則取Δh_i＝ΔH_min，跳轉(zhuǎn)到步驟8；當(dāng)ΔH_max≤Δh_min，則取Δh_i＝ΔH_max，進(jìn)入步驟4；否則，取Δh_i＝min{ΔH_max,Δh_max}，進(jìn)入步驟4；