CN105772721A - 基于增材制造的光斑大小可变的扫描路径生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于增材制造的光斑大小可变的扫描路径生成方法，其包括如下步骤：对物理模型进行切片、分层，获得切片平面数据；选择任一层切片的平面数据，记当前层切片的原始轮廓数据和实体平面数据，并对当前层切片的原始轮廓向实体内轮廓偏置距离d生成小光斑轮廓扫描区域以及小光斑轮廓扫描区域的内边缘轮廓，对当前层切片的小光斑扫描区域的内边缘继续向实体内轮廓偏置距离D生成大光斑轮廓扫描区域、大光斑轮廓扫描区域的外边缘轮廓以及大光斑扫描区域的外边缘轮廓与实体平面形成的大光斑扫描实体区域；小光斑轮廓扫描区域和大光斑扫描实体区域分别以小光斑和大光斑直径扫描路径，直至完成所有切片的扫描路径。本发明能降低零件表面粗糙度。

Description

基于增材制造的光斑大小可变的扫描路径生成方法
技术领域
本发明涉及增材制造领域，具体涉及基于增材制造的光斑大小可变的扫描路径生成方法。
背景技术
增材制造是一种快速成型技术，快速成型技术主要包括将三维CAD模型转存为STL格式文件和利用专用软件进行平面切片分层，分为层片模型数据后，通过逐层增加材料的方式将数字模型制造成三维实体物件的过程。3D打印具有成本低、工作过程无污染、成型速度快等优点。目前，快速成型技术的成型精度能达到0．01mm数量级，其中光斑直径小，切片文件多，效率低，而光斑直径大，零件的尺寸精度和表面粗糙度较差，还需进一步后序处理后才能使用，有待进一步提高。最主要的是成型制件的强度和韧性还不能完全满足工程实际需要，因此如何完善现有快速成型工艺与设备，提高制件的成型精度、强度和韧性，降低设备运行成本是十分迫切的。
发明内容
为解决上述技术问题，我们提出了基于增材制造的光斑大小可变的扫描路径生成方法，其目的是提高零件的成型精度和降低表面粗糙度。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
基于增材制造的光斑大小可变的扫描路径生成方法，其包括如下步骤：
1）对待打印零件的3D物理模型进行切片、分层，获得N层切片的平面数据，N为大于零的自然数；
2）选择任一层切片的平面数据，记当前层切片的原始轮廓数据和实体平面数据，并对当前层切片的原始轮廓向实体内轮廓偏置距离d生成小光斑轮廓扫描区域以及小光斑轮廓扫描区域的内边缘轮廓，对当前层切片的小光斑扫描区域的内边缘继续向实体内轮廓偏置距离D生成大光斑轮廓扫描区域、大光斑轮廓扫描区域的外边缘轮廓以及该大光斑扫描区域的外边缘轮廓与实体平面形成的大光斑扫描实体区域；
3）根据小光斑轮廓扫描区域，沿任意倾角或固定角生成至少一条扫描直径为d｀的小光斑扫描路径，d｀≤d；
4）根据大光斑轮廓扫描区域的外边缘与实体平面形成的大光斑扫描实体区域，沿任意倾角或固定角生成M条扫描直径为D｀的大光斑扫描路径，M为大于1的自然数，D｀≤D；
5）重复上述步骤2）、3）、4），直到完成该物理模型的所有切片的扫描路径。
优选的，所述步骤2中的小光斑轮廓扫描区域作递减顺序操作，向实体内以偏置距离d1、d2、d3…dn的顺序生成若干个小光斑扫描区域，其中d1＜d2＜d3＜…＜dn≤d。
优选的，所述大光斑扫描直径D｀大于等于小光斑扫描直径2d｀，且所述偏置距离D｀的范围为0.1mm-0.2mm。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是本发明的基于增材制造的光斑大小可变的扫描路径生成方法，能够根据零件的复杂结构设置零件的扫描路径，层片的小光斑轮廓区域使用直径小的小光斑扫描，减少了零件表面的粗糙度，实体区域使用直径大的大光斑扫描，减少了快速制造时间，同时也提高了整体零件成型的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所公开的基于增材制造的光斑大小可变的扫描路径生成方法的的流程示意图；
图2为本发明实施例1所公开的基于增材制造的光斑大小可变的扫描路径生成方法的打印正方形零件的其中某一层切片示意图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面对本发明作详细的说明。
如图1所示，基于增材制造的光斑大小可变的扫描路径生成方法，其包括如下步骤：
S101、对待打印零件的3D物理模型进行切片、分层，获得N层切片的平面数据，N为大于零的自然数；
S102、选择任一层切片的平面数据，记当前层切片的原始轮廓数据和实体平面数据，并对当前层切片的原始轮廓向实体内轮廓偏置距离d生成小光斑轮廓扫描区域以及小光斑轮廓扫描区域的内边缘轮廓，对当前层切片的小光斑扫描区域的内边缘继续向实体内轮廓偏置距离D生成大光斑轮廓扫描区域、大光斑轮廓扫描区域的外边缘轮廓以及该大光斑扫描区域的外边缘轮廓与实体平面形成的大光斑扫描实体区域；
S103、根据小光斑轮廓扫描区域，沿任意倾角或固定角生成至少一条扫描直径为d｀的小光斑扫描路径，d｀≤d；
S104、根据大光斑轮廓扫描区域的外边缘与实体平面形成的大光斑扫描实体区域，沿任意倾角或固定角生成M条扫描直径为D｀的大光斑扫描路径，M为大于1的自然数，D｀≤D；
S105、重复上述步骤S102、S103、S104，直到完成该物理模型的所有切片的扫描路径。其中所述大光斑扫描直径D｀大于等于小光斑扫描直径2d｀，且所述偏置距离D｀的范围为0.1mm-0.2mm。
为了使零件表面粗糙度更低，向着零件的边缘方向上使用更小的光斑去扫描，即所述步骤2中的小光斑轮廓扫描区域作递减顺序操作，向实体内以偏置距离d1、d2、d3…dn的顺序生成若干个小光斑扫描区域，其中d1＜d2＜d3＜…＜dn≤d。
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，基于增材制造的光斑大小可变的扫描路径生成方法，其包括如下步骤：
1）对待打印零件的3D物理模型进行切片、分层，获得N层切片的平面数据，N为大于零的自然数；
2）选择任一层切片的平面数据，记当前层切片的原始轮廓数据和实体平面数据，以直径为d的小光斑扫描路径扫描原始轮廓，并继续向实体内轮廓偏置距离2d生成大光斑扫描区域的外边缘轮廓，以直径为2d的大光斑扫描该大光斑扫描区域的外边缘轮廓以及该大光斑扫描区域的外边缘轮廓与实体平面形成的大光斑扫描实体区域；
3）根据大光斑轮廓扫描区域的外边缘与实体平面形成的大光斑扫描区域，沿任意倾角或固定角生成M条扫描直径为2d的大光斑扫描路径，M为大于1的自然数；
4）重复上述步骤2）、3），直到完成该物理模型的所有切片的扫描路径。所述偏置距离d的范围为0.05mm-0.1mm。
本发明其中的实施例1如下：
1.对正方形零件大小为50mm*50mm*50mm进行切片、分层，获得500层切片的平面数据；
2.如图2所示，选择正方形零件某一层切片，记当前层切片的原始轮廓数据a和实体平面数据b，向实体内偏置0.2mm，并并直径为0.2mm的小光斑扫描原始轮廓，再向实体内偏置0.4mm，并以直径为0.4mm的大光斑扫描大光斑扫描区域的外边缘轮廓，扫描完成该一层切片的轮廓；
3.实体内区域，以45°固定倾角扫描生成125条扫描直径为0.4mm的大光斑扫描路径；
4.重复上述步骤，直至该正方形零件完成所有层的路径扫描。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.基于增材制造的光斑大小可变的扫描路径生成方法，其特征在于，其包括如下步骤：
1）对待打印零件的3D物理模型进行切片、分层，获得N层切片的平面数据，N为大于零的自然数；
2）选择任一层切片的平面数据，记当前层切片的原始轮廓数据和实体平面数据，并对当前层切片的原始轮廓向实体内轮廓偏置距离d生成小光斑轮廓扫描区域以及小光斑轮廓扫描区域的内边缘轮廓，对当前层切片的小光斑扫描区域的内边缘继续向实体内轮廓偏置距离D生成大光斑轮廓扫描区域、大光斑轮廓扫描区域的外边缘轮廓以及该大光斑扫描区域的外边缘轮廓与实体平面形成的大光斑扫描实体区域；
3）根据小光斑轮廓扫描区域，沿任意倾角或固定角生成至少一条扫描直径为d｀的小光斑扫描路径，d｀≤d；
4）根据大光斑轮廓扫描区域的外边缘与实体平面形成的大光斑扫描实体区域，沿任意倾角或固定角生成M条扫描直径为D｀的大光斑扫描路径，M为大于1的自然数，D｀≤D；
5）重复上述步骤2）、3）、4），直到完成该物理模型的所有切片的扫描路径。
2.根据权利要求1所述的基于增材制造的光斑大小可变的扫描路径生成方法，其特征在于，所述步骤2中的小光斑轮廓扫描区域作递减顺序操作，向实体内以偏置距离d1、d2、d3…dn的顺序生成若干个小光斑扫描区域，其中d1＜d2＜d3＜…＜dn≤d。
3.根据权利要求1所述的基于增材制造的光斑大小可变的扫描路径生成方法，其特征在于，所述大光斑扫描直径D｀大于等于小光斑扫描直径2d｀，且所述偏置距离D｀的范围为0.1mm-0.2mm。
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