CN105750543A - 一种棋盘式激光扫描路径规划方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种棋盘式激光扫描路径规划方法，包括：将零件单层截面轮廓边界处的过小分区与其相邻分区进行合并，使合并后分区面积值大于用户自定义最小分区面积值，并对合并后分区整体进行扫描路径规划。本发明通过将零件单层截面轮廓边界处的过小分区与其相邻分区进行合并，使合并后分区面积值大于用户自定义最小分区面积值，并对合并后分区整体进行扫描路径规划，从而避免过小分区的存在对激光器及成形零件质量造成不良影响，在提高了零件质量的同时，延长了激光器的使用寿命。同时本发明可以根据待加工零件特征，自行设定最小分区面积值参数，保证零件成形质量，提高扫描效率。
Description
技术领域
本发明属于增材制造技术领域，涉及一种棋盘式激光扫描路径规划方法。
背景技术
增材制造技术是基于三维CAD模型数据，通过增加材料逐层制造的方式。其是以计算机三维设计模型为蓝本，通过软件分层离散和数控成型系统，利用高能束将材料进行逐层堆积，最终叠加成型，制造出实体产品。
增材制造的工艺方法有很多种，主要分为基于送粉方式和铺粉方式的制造方法。基于铺粉方式的制造方法包括选区激光熔化技术，其加工过程为：先在计算机上设计出零件的三维实体模型，然后通过切分软件对该三维模型进行切片分层，得到各截面的轮廓数据，并对得到的各层截面进行扫描路径规划，之后将这些数据导入增材制造设备，铺粉装置按照预定粉末层厚度在成形缸表面铺设一层粉末，设备按照扫描路径控制激光选择性地熔化各层粉末材料，逐步堆叠成三维零件。
其中，对零件各层截面进行扫描路径规划的方法为：对零件单层截面进行整体扫描路径规划，但这样会造成成形过程应力集中，影响零件成形质量。为了缓解成形过程中产生的应力集中现象，通常对零件单层扫描分区进行分区划分，并对各分区分别进行扫描路径规划，常见的分区方式有条带式和棋盘式。条带式分区方法为：将整个零件单层截面沿扫描方向划分为多个条带分区。棋盘式分区方法为：将整个零件单层截面划分为多个棋盘分区。
在采用棋盘式分区方式时，对具有非矩形轮廓的零件单层进行分区后，其轮廓边界附近必然会产生过小分区，按照常规扫描路径规划方法，对过小分区进行扫描路径规划后，当激光在进行过小分区扫描时会连续发生多次跳跃，这就导致激光器需要在短时间内不断的开启、闭合。这样不仅会影响激光器的使用寿命，同时会使零件轮廓边界处产生应力集中，影响加工质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种棋盘式激光扫描路径规划方法，解决了现有棋盘式激光扫描方法因廓边界附近产生过小分区导致激光器不断开闭的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种棋盘式激光扫描路径规划方法，包括：将零件单层截面轮廓边界处的过小分区与其相邻分区进行合并，使合并后分区面积值大于用户自定义最小分区面积值，并对合并后分区整体进行扫描路径规划。
本发明的特点还在于，
具体包括以下步骤：
步骤1：输入零件三维模型各层切片文件，根据零件结构特征确定标准分区面积S0，对零件各层切片进行棋盘式分区；
步骤2：读入用户自定义的最小分区面积值S1，S1＜S0；
步骤3：以S1为基准，从零件单层截面的一侧逐分区将当前分区面积值与最小分区面积值S1进行对比，若当前分区面积值小于或等于S1，将该分区与其相邻的面积大于S1的分区进行合并，并进行整体扫描路径规划；否则，对当前分区进行扫描路径规划，并进行下一分区面积值对比；
步骤4：遍历零件所有切片分区，输出扫描路径。
或者，
步骤1：输入零件三维模型各层切片文件，根据零件结构特征确定标准分区面积S0，对零件各层切片进行棋盘式分区；
步骤2：读入用户自定义的最小分区面积值S1，S1＜S0；
步骤3：以S1为基准，从零件单层截面轮廓边界处一点开始，逐线段将以轮廓边界线为边的分区面积值与S1进行对比，若当前分区面积值小于或等于S1时，将该分区与其相邻的面积大于S1的分区进行合并，并进行整体扫描路径规划；否则，对当前分区进行扫描路径规划，并进行下一分区面积值对比；
步骤4：遍历整个零件截面轮廓边界，输出扫描路径。
各相邻分区扫描方向互相垂直。
各分区内进行平行线扫描路径规划。
各分区内相邻扫描路径方向相同或相反。
本发明的有益效果是：一种棋盘式激光扫描路径规划方法，通过将零件单层截面轮廓边界处的过小分区与其相邻分区进行合并，能够有效解决激光在扫描过程中，遇到过小分区不断开启、闭合，导致零件轮廓边界处应力不均这一问题，在提高了零件质量的同时，延长了激光器的使用寿命。此外，用户还可以根据待加工零件特征，自行设定最小分区面积值参数，保证零件成形质量。
附图说明
图1是本发明一种棋盘式激光扫描路径规划方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种棋盘式激光扫描路径规划方法，如图1所示，包括：将零件单层截面轮廓边界处的过小分区与其相邻分区进行合并，使合并后分区面积值大于用户自定义最小分区面积值，并对合并后分区整体进行扫描路径规划，其中，各相邻分区扫描方向互相垂直，各分区内进行平行线扫描路径规划，各分区内相邻扫描路径方向相同或相反。
进一步地，具体包括以下步骤：
步骤1：输入零件三维模型各层切片文件，根据零件结构特征确定标准分区面积S0，对零件各层切片进行棋盘式分区；
步骤2：读入用户自定义的最小分区面积值S1，S1＜S0；
步骤3：以S1为基准，从零件单层截面的一侧逐分区将当前分区面积值与最小分区面积值S1进行对比，若当前分区面积值小于或等于S1，将该分区与其相邻的面积大于S1的分区进行合并，并进行整体扫描路径规划；否则，对当前分区进行扫描路径规划，并进行下一分区面积值对比；
步骤4：遍历零件所有切片分区，输出扫描路径。
或者，
步骤1：输入零件三维模型各层切片文件，根据零件结构特征确定标准分区面积S0，对零件各层切片进行棋盘式分区；
步骤2：读入用户自定义的最小分区面积值S1，S1＜S0；
步骤3：以S1为基准，从零件单层截面轮廓边界处一点开始，逐线段将以轮廓边界线为边的分区面积值与S1进行对比，若当前分区面积值小于或等于S1时，将该分区与其相邻的面积大于S1的分区进行合并，并进行整体扫描路径规划；否则，对当前分区进行扫描路径规划，并进行下一分区面积值对比；
步骤4：遍历整个零件截面轮廓边界，输出扫描路径。
Claims (6)
1.一种棋盘式激光扫描路径规划方法，其特征在于，包括：将零件单层截面轮廓边界处的过小分区与其相邻分区进行合并，使合并后分区面积值大于用户自定义最小分区面积值，并对合并后分区整体进行扫描路径规划。
2.根据权利要求1所述的一种棋盘式激光扫描路径规划方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：输入零件三维模型各层切片文件，根据零件结构特征确定标准分区面积S0，对零件各层切片进行棋盘式分区；
步骤2：读入用户自定义的最小分区面积值S1，S1＜S0；
步骤3：以S1为基准，从零件单层截面的一侧逐分区将当前分区面积值与最小分区面积值S1进行对比，若当前分区面积值小于或等于S1，将该分区与其相邻的面积大于S1的分区进行合并，并进行整体扫描路径规划；否则，对当前分区进行扫描路径规划，并进行下一分区面积值对比；
步骤4：遍历零件所有切片分区，输出扫描路径。
3.根据权利要求1所述的一种棋盘式激光扫描路径规划方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1：输入零件三维模型各层切片文件，根据零件结构特征确定标准分区面积S0，对零件各层切片进行棋盘式分区；
步骤2：读入用户自定义的最小分区面积值S1，S1＜S0；
步骤3：以S1为基准，从零件单层截面轮廓边界处一点开始，逐线段将以轮廓边界线为边的分区面积值与S1进行对比，若当前分区面积值小于或等于S1时，将该分区与其相邻的面积大于S1的分区进行合并，并进行整体扫描路径规划；否则，对当前分区进行扫描路径规划，并进行下一分区面积值对比；
步骤4：遍历整个零件截面轮廓边界，输出扫描路径。
4.根据权利要求2或3所述的一种棋盘式激光扫描路径规划方法，其特征在于，所述各相邻分区扫描方向互相垂直。
5.根据权利要求2或3所述的一种棋盘式激光扫描路径规划方法，其特征在于，各分区内进行平行线扫描路径规划。
6.根据权利要求2或3所述的一种棋盘式激光扫描路径规划方法，其特征在于，各分区内相邻扫描路径方向相同或相反。
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