CN109531996A - 一种基于工位变换的五轴3d打印策略及其打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于工位变换的五轴3d打印系统及其打印方法，打印策略部分包括模型预处理、打印排序策略、基于模型配准的G代码后处理三部分，不仅可以直接利用Arduino控制板的开源软件，还大大简化了软件系统。再成功的解决了五轴FDM打印装置的控制系统研发难度大，周期长的缺点的基础上，还为五轴3d打印的切片生成G代码提供一种有效的方法，使得五轴3d打印能够成功的实现。

Description

一种基于工位变换的五轴3d打印策略及其打印方法

技术领域

本发明涉及一种基于工位变换的五轴3d打印策略及其控制方法，属于3D 打印技术领域。

背景技术

基于熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling，FDM)的3D打印技术是3D 打印领域的传统打印技术之一，因其采用熔融状态的打印材料逐层堆积成型的原理简单而且易于实现而受到广大设备开发者和用户的欢迎，可以适用的打印各种实物模型和工艺品。但是目前市场上的FDM打印机采用的是两轴半的成型工艺，即X轴和Y轴联动，竖直轴Z做阶段性进给。这种成型装置和工艺在打印复杂工件时需要添加大量的工件以外的支撑，去除支撑不仅耗费大量工时而且影响工件质量。意识到这一缺陷，目前已经有装置把喷头连接在多自由度机械臂上，这种装置的缺陷是当喷头与竖直轴Z不平行时，液态打印材料容易流动进而影响工件质量。也有装置把打印工作台安装在机械臂上，从液态材料流动的角度来说，这种装置比前一种装置的打印效果好，但是机械臂的定位精度通常没有丝杠-滑台装置的定位精度高。因此，基于传统的五轴铣削设备而设计的五轴FDM打印机具有广阔的应用前景。五轴FDM打印机的控制系统是重要组成部分，也是最具有研发难度的部分，特别是研发烧制于电路板的控制软件。

目前的Arduino控制板提供开源的控制软件，可以节省很多研发成本。但是，现有市场上的Arduino控制板的通信串口和提供的配套软件能够驱动的电机数不足以五轴FDM打印机机械系统的需要。因此，本发明基于现有五轴FDM打印机机械系统的驱动需求和现有市场上的Arduino控制板的特点提出了采用两个Arduino控制板驱动五轴FDM打印机机械系统的方案。

当前市场上可用的3D打印切片软层出不穷，切片各有其特点，但是都是基于3轴的fdm3d打印过程的，市面上还没有五轴的fdm3d打印切片软件，所以严重限制了五轴3d打印机的发展。本专利通过对现有3轴切片软件和我们自己开发的软件的集成，能够很好的解决基于工位变换的五轴fdm3d打印机的切片生成G代码的问题，为基于工位变换的五轴fdm打印G代码的生成提供了一种高效便捷的解决方案，极大的减少了软件的研发成本和开发周期。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于工位变换的五轴 3d打印策略及其控制方法，解决了五轴FDM打印装置的控制系统研发难度大，周期长的缺点的基础上，还为五轴3d打印的切片生成G代码提供一种有效的方法，使得五轴3d打印能够成功的实现。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种基于工位变换的五轴3D打印控制系统，其特征是，包括上位计算机、 ArduinoMega2560控制板I、Arduino UNO控制板II、温度控制模块、限位模块和若干步进电机驱动器；所述上位计算机通过两个USB端口分别连接Arduino Mega2560控制板I和Arduino UNO控制板II；所述Arduino Mega2560控制板I 连接四个步进电机驱动器，分别驱动X，Y，Z三个运动方向的步进电机和挤丝头电机；所述Arduino Mega2560控制板I还连接温度控制模块和限位模块，温度控制模块用于实现热床和喷头的温度控制，限位模块用于对X、Y、Z轴运动的位置进行限制；所述Arduino电路板II连接两个步进电机驱动器，分别驱动A、 C两个运动轴的电机；所述Arduino电路板II还连接两个限位开关，实现A、C 轴转动极限位置的确定。

一种基于工位变换的五轴3d打印策略及其控制方法的打印方法，其特征是，包括如下步骤：

1)对模型进行预处理；

2)打印排序策略：以基台需求为依据的各部件前后依存关系的判别、以消除干涉为依据的打印部件排序以及以打印喷头垂直各部件打印基台为依据的部件坐标转换；

3)基于模型配准的G指令后处理，包括配准模型的获取、配准参数的获取以及基于配准参数的G指令修正。

前述的一种基于工位变换的五轴无支撑FDM三维打印策略，其特征是，所述步骤1)中预处理的具体内容为：

11)基于特征曲线进行模型分割；

12)基于基准面进行模型分割：首先构件分割界面和分割切面，然后采用分割切面与模型求交，仅保留位于分割界面上侧的交线；

13)面向FDM三维打印模型孔洞填充。

前述的一种基于工位变换的五轴无支撑FDM三维打印策略，其特征是，所述步骤11)的具体内容为：

(111)采用一定特征曲线提取算法提取工件表面的所有特征曲线并显示；

(112)在所需的局部特征曲线附近设置启发点，采用路径跟踪算法获取封闭的特征曲线环；

(113)以获取特征曲线环为依据对三角网格进行剖分，得到的一个或者数个子三角网格以封闭特征曲线环为网格边界；

(114)反复执行步骤(111)～(113)，直至原有模型被剖分数个满足需求的部件。

前述的一种基于工位变换的五轴无支撑FDM三维打印策略，其特征是，所述步骤12)具体内容为：

(121)在模型上选择数个启发点，根据启发点拟合分割界面，确定界面法线的正向，让分割界面沿其法线前后移动，直至到达合适的位置；

(122)清楚原有启发点，在模型分割面上选择数个启发点，根据启发点拟合分割切面，分割切面与模型求交，保留位于分割界面上侧的交线；

(123)以获取交线为依据对三角网格进行剖分，得到的一个或者数个子三角网格以封闭特征曲线环为网格边界；

(124)反复执行步骤(121)～(123)，直至原有模型被剖分数个满足需求的部件。

前述的一种基于工位变换的五轴无支撑FDM三维打印策略，其特征是，所述步骤13)具体内容为：

识别封闭的特征曲线环或者切面和模型求交得到的交线是否是平面曲线，交线简称分割曲线，如果是平面曲线，根据环的重心和环多边形顶点的连线形成的三角形填充孔洞；如果不是平面曲线按照下述过程填充：

(I)对分割曲线拟合平面，确定平面法线L的正向；

(II)分割曲线上的点P₀，...，P_n向法线投影得到相应的投影值v₀，...，v_n，假设v_i＝max{v₀，.....，v_n}，以L为法线，P_i为平面上的点构造新平面П；

(III)P₀，.....，P_n向平面П投影得到Q₀，.....，Q_n，以Q₀，.....，Q_n的坐标值替换模型中P₀，.....，P_n的坐标；

再计算Q₀，.....，Q_n的重心C，将Q₀，.....，Q_n与C点连接形成的三角形填充孔洞；

对于有内外壁的工件，其填充过程是：

(a)工件在依特征曲线分割后外壁和内壁上分别存在顶点为和边界多边形环，这两个多边形环为外壁和内壁上的分割曲线；

(b)对分割曲线拟合平面，确定平面法线L的正向；

(c)分割曲线上的点向法线投影得到相应的投影值v₀，....， v_n，假设v_i＝max{v₀，.....，v_n}，以L为法线，P_i ¹为平面上的点构造新平面П；

(d)点向平面П投影得到以的坐标值替换模型中的坐标；此处为构造外环与其在π平面上投影曲线的连接面；

(e)向平面П投影得到利用多边形环 和多边形环构造三角形，利用多边形环和多边形环构造三角形，此处为构造内环与其在π平面上投影曲线的连接面，这些三角形实现对孔洞的填充并形成后续打印部件的打印基台。

前述的一种基于工位变换的五轴无支撑FDM三维打印策略，其特征是，所述步骤2)中以基台需求为依据的各部件前后依存关系的判别内容为

(2-1-1)采用已有的关于提取中轴的算法(如：基于体素化的方法提取中轴) 对各部件B₀，B₁，....，B_n计算中轴线，如果存在一个部件B_i，其中轴线与其它部件没有交点，或者其中轴线与某个部件B_j有交点，若这两个部件不存在公共边界，即B_iIB_j＝Φ，将B_i作为主部件，标记为

(2-1-2)对于如果中有部件的中轴线与之相交，把这些部件列为第2打印序列，标记为

(2-1-3)对于如果中有部件的中轴线与之相交，把这些部件列为第3打印序列；

(2-1-4)反复执行上述过程，将{B₀，B₁，....，B_n}中的部件分为k个打印序列。

前述的一种基于工位变换的五轴无支撑FDM三维打印策略，其特征是，所述步骤2)中以消除干涉为依据的打印部件排序的具体内容为：

对于考察其内部排序，假设新排序为其中且先于打印，打印时，喷头不会与 和即以前打印的工件相互干涉。

前述的一种基于工位变换的五轴无支撑FDM三维打印策略，其特征是，所述步骤2)中打印喷头垂直各部件打印基台为依据的部件坐标转换的具体内容为：

(2-3-1)打印时，考察分割采用的分割线上的点对分割曲线拟合平面，确定平面法线L的正向为指向支部件的一侧；

(2-3-2)分割曲线上的点向法线投影得到相应的投影值v₀，...，v_n，假设v_i＝max{v₀，........，v_n}，以L为法线，P_i ¹为平面上的点构造新平面П；仅打印在平面П正侧的部分；

(2-3-3)如果有内外壁两条分割线，取外壁面分割曲线上的点为重复(2-3-1)-(2-3-2)步骤确定要打印的模型，即在平面П正侧的部分；

(2-3-4)以转台中心为旋转点，先将和 绕z轴旋转，然后绕x轴旋转，使得p1p2和z轴正方向重合。

前述的一种基于工位变换的五轴无支撑FDM三维打印策略，其特征是，所述步骤3)的具体内容为：

所述配准模型的获取包括如下过程：对于输出整个模型，对于 输出平面П正侧的部分的网格区域；将输出的网格记为M^O，将M^O导入软件Cura，自动对网格M^O进行平移，平移后的网格称为M^C，采用Cura软件对网格M^C生成3D打印G指令并输出；对于Cura输出的网格M^C和3D打印G 指令；

所述配准参数的获取以及基于配准参数的G指令修正包括以下过程：首先对网格M^O和M^C进行配准，计算M^C相对于M^O平移的位置dx，dy，dz.然后对于G指令中的坐标位置采用dx，dy，dz进行补偿，完成G指令的修正工作，得到最终打印所需的G代码。

本发明所达到的有益效果：本技术方案提供了一种有效的控制系统，即采用两个Arduino控制板为五轴FDM打印机构建运动控制装置的方案，不仅可以直接利用Arduino控制板的开源软件，还大大简化了软件系统。再成功的解决了五轴FDM打印装置的控制系统研发难度大，周期长的缺点的基础上，还为五轴 3d打印的切片生成G代码提供一种有效的方法，使得五轴3d打印能够成功的实现。

附图说明

图1控制系统的总体设计方案图；

图2模型预处理到G代码后处理流程简图；

图3是控制系统工作流程图；

图4打印过程示意程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1～4所示，本发明公开了一种基于工位变换的五轴无支撑FDM三维打印策略及控制策略。

控制策略部分包括上位机控制系统，USB串口通讯模块，Arduino Mega2560 控制板Ⅰ，Arduino UNO控制板Ⅱ，Ramps 1.4扩展控制板，LED显示模块，步进电机驱动模块，X轴电机，Y轴电机，Z轴电机，A轴电机，C轴电机，喷头电机，X、Y、Z限位模块，A、C轴限位开关，温度传感器模块，喷头热传感器，加热床传感器，加热器及风扇模块，热床热电偶，喷头热电偶，风扇，SD 卡扩展模块。主控制板Arduino Mega2560控制板Ⅰ通过USB串口通讯模块与电脑通讯，在调试阶段通过上位机软件完成对打印机硬件的调试，打印中通过执行后处理修正后的标准的G代码完成打印过程。LED显示模块连接于Ramps 1.4 扩展控制板完成人机交互的显示以及对打印过程的显示，步进电机驱动模块由7 个A4988步进电机驱动器组成，其中5个插于Ramps 1.4扩展控制板的相应插口完成对X、Y、Z轴电机以及喷头电机的驱动，另外两个A4988步进电机驱动器连接于Arduino UNO控制板Ⅱ，完成对A、C轴步进电机的驱动，实现复杂零件分块打印时工位的转换。

X、Y、Z限位模块连接于Ramps 1.4扩展控制板实现打印机对于X、Y、Z 轴的零位的寻找，以及对X、Y、Z轴运动到极限位置的限制。温度传感器模块包含喷头热传感器，加热床传感器，其连接于Ramps 1.4扩展控制板实现打印过程中对喷头和加热床温度的监测。加热器及风扇模块包含热床热电偶，喷头热电偶，风扇，其连接于Ramps 1.4扩展控制板，两个热电偶实现对喷头和加热床的加热，风扇帮助喷头在打印过程中冷却。

SD卡扩展模块，连接于Ramps 1.4扩展控制板，实现对切片后G代码数据的存储，使打印机能够实现脱机打印。

主控制板Arduino UNO控制板Ⅱ通过USB串口通讯模块与电脑通讯，通过上位机串口发送G代码实现打印机的工位转换。两个A4988步进电机驱动器连接于主控制板ArduinoUNO控制板Ⅱ，实现对A、C轴步进电机的驱动，A、C 轴限位开关模块连接于主控制板ArduinoUNO控制板Ⅱ，实现打印机对于A、C 轴的零位的寻找，以及对A、C轴运动到极限位置的限制。

图2展示了控制系统的工作流程，若检测到打印指令则开始加热热床、加热喷头，若达到打印温度，则接收解析G代码，执行零件的打印，打印结束后关闭加热模块，机床复位结束打印。

打印方法部分包在打印方法方面本专利包含模型预处理、打印排序策略、基于模型的配准的G代码后处理三部分。

模型预处理包含基于特征曲线、基准平面的模型分割和面向FDM三维打印模型孔洞填充三部分。

基于特征曲线的模型分割，首先需要提取模型的特征曲线，然后根据特征曲线对模型进行剖分，具体描述步骤如下：

(1)采用一定特征曲线提取算法提取工件表面的所有特征曲线并显示；

(2)用户在所需的局部特征曲线附近设置启发点，采用路径跟踪算法获取封闭的特征曲线环；

(3)以获取特征曲线环为依据对三角网格进行剖分，得到的一个或者数个子三角网格以封闭特征曲线环为网格边界；

(4)反复执行步骤(1)～(3)，直至原有模型被剖分数个满足需求的部件

基于基准面的模型分割，其首先需要构件分割界面和分割切面，然后采用分割切面与模型求交，仅仅保留位于分割界面上侧的交线，具体描述步骤如下：

(1)在模型上选择数个启发点，根据启发点拟合分割界面，确定界面法线的正向，然后让分割界面沿其法线前后移动，直至到达合适的位置；

(2)清楚原有启发点，在模型分割面上选择数个启发点，根据启发点拟合分割切面，分割切面与模型求交，保留位于分割界面上侧的交线；

(3)以获取交线为依据对三角网格进行剖分，得到的一个或者数个子三角网格以封闭特征曲线环为网格边界；

(4)反复执行步骤(1)～(3)，直至原有模型被剖分数个满足需求的部件

面向FDM三维打印模型孔洞填充，其首先需要别封闭的特征曲线环或者切面和模型求交得到的交线(以下简称分割曲线)是否是平面曲线，如果是平面曲线，直接根据环的重心和环多边形顶点的连线形成的三角形填充孔洞；否则按照下述过程填充：

(1)对分割曲线拟合平面，确定平面法线L的正向；

(2)分割曲线上的点P₀，.....，P_n向法线投影得到相应的投影值v₀，........， v_n，假设v_i＝max{v₀，........，v_n}，以L为法线，P_i为平面上的点构造新平面П；

(3)P₀，.....，P_n向平面П投影得到Q₀，.....，Q_n，以Q₀，.....，Q_n的坐标值替换模型中P₀，.....，P_n的坐标。再计算P₀，.....，P_n的重心C，将P₀，.....， P_n与C点连接形成的三角形填充孔洞；

如果打印工件为有内外壁的模型，对于分割后的孔洞可按照以下方法进行填充：

(1)工件在依特征曲线分割后外壁和内壁上分别存在顶点为和边界多边形环，这两个多边形环就是外壁和内壁上的分割曲线。

(2)对分割曲线拟合平面，确定平面法线L的正向；

(3)分割曲线上的点向法线投影得到相应的投影值v₀，........，v_n，假设v_i＝max{v₀，........，v_n}，以L为法线，P_i ¹为平面上的点构造新平面П；

(4)点向平面П投影得到以的坐标值替换模型中的坐标。

(5)向平面П投影得到利用多边形环 和多边形环构造三角形，利用多边形环和多边形环构造三角形，这些三角形实现对孔洞的填充并形成后续打印部件的打印基台。

打印排序策略部分包含：以基台需求为依据的各部件前后依存关系的判别、以消除干涉为依据的打印部件排序以及以打印喷头垂直各部件打印基台为依据的部件坐标转换三部分。

以基台需求为依据的各部件前后依存关系的判别，其具体判别步骤描述如下：

(1)采用相关算法对各部件B₀，B₁，....，B_n计算中轴线，如果存在一个部件B_i，其中轴线与其它部件没有交点，或者其中轴线与某个部件B_j有交点，但是这两个部件不存在公共边界，即B_iIB_j＝Φ。那么把B_i作为主部件，标记为就如树的枝丫，先提取树枝丫的骨架线(也就是中轴)，根据骨架线对模型分割，2-1-1确定主部件，后面依次确定支部件，完成模型分割。

(2)对于如果中有部件的中轴线与之相交，把这些部件列为第2打印序列，标记为

(3)对于如果中有部件的中轴线与之相交，把这些部件列为第3打印序列

(4)于是反复执行这个过程，可以把{B₀，B₁，....，B_n}中的部件分为k个打印序列。

以消除干涉为依据的打印部件排序，可以描述如下：对于考察其内部排序，假设新排序为其中而且先于打印，打印时，喷头不会与和即以前打印的工件相互干涉。

打印喷头垂直各部件打印基台为依据的部件坐标转换，可描述如下：

(1)打印时，考察分割采用的分割线上的点对分割曲线拟合平面，确定平面法线L的正向为指向支部件的一侧；

(2)分割曲线上的点向法线投影得到相应的投影值v₀，........，v_n，假设v_i＝max{v₀，........，v_n}，以L为法线，P_i ¹为平面上的点构造新平面П；仅仅打印在平面П正侧的部分。

(3)如果有内外壁两条分割线，那么取外壁面分割曲线上的点为 重复(1)(2)步骤确定要打印的模型，也即在平面П正侧的部分。

(4)以转台中心为旋转点，先将和 绕z轴旋转，然后绕x轴旋转，使得L的正向和Z轴正方向重合。

基于模型配准的G指令后处理部分包含：配准模型的获取、配准参数的获取以及基于配准参数的G指令修正。

配准模型的获取包括如下过程：对于输出整个模型，对于根据输出以消除干涉为依据的打印排序中所描述，以p1p2为平面法矢量所构造的平面П正侧的部分的网格区域。为方便，把输出的网格记为M^O.把M^O导入软件Cura，Cura软件会自动对网格M^O进行平移。为方便，把平移后的网格称为M^C。然后，采用Cura软件对网格M^C生成3D打印G指令并输出。对于Cura 输出的网格M^C和3D打印G指令。

配准参数的获取以及基于配准参数的G指令修正包括以下过程：首先对网格M^O和M^C进行配准，计算M^C相对于M^O平移的位置dx，dy，dz.然后对于G 指令中的坐标位置采用dx，dy，dz进行补偿，完成G指令的修正工作，得到最终打印所需的G代码。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于工位变换的五轴3d打印系统，其特征是，包括上位计算机、ArduinoMega2560控制板I、Arduino UNO控制板II、温度控制模块、限位模块和若干步进电机驱动器；

所述上位计算机通过两个USB端口分别连接Arduino Mega2560控制板I和Arduino UNO控制板II；

所述Arduino Mega2560控制板I连接四个步进电机驱动器，分别驱动X，Y，Z三个运动方向的步进电机和挤丝头电机；所述Arduino Mega2560控制板I还连接温度控制模块和限位模块，温度控制模块用于实现热床和喷头的温度控制，限位模块用于对X、Y、Z轴运动的位置进行限制；

所述Arduino电路板II连接两个步进电机驱动器，分别驱动A、C两个运动轴的电机；所述Arduino电路板II还连接两个限位开关，实现A、C轴转动极限位置的确定。

2.一种基于权利要求1所述的基于工位变换的五轴3d打印系统的打印方法，其特征是，包括如下步骤：

1)对模型进行预处理；

2)打印排序策略：以基台需求为依据的各部件前后依存关系的判别、以消除干涉为依据的打印部件排序以及以打印喷头垂直各部件打印基台为依据的部件坐标转换；

3)基于模型配准的G指令后处理，包括配准模型的获取、配准参数的获取以及基于配准参数的G指令修正。

3.根据权利要求2所述的一种基于工位变换的五轴3d打印方法，其特征是，所述步骤1)中预处理的具体内容为：

11)基于特征曲线进行模型分割；

12)基于基准面进行模型分割：首先构件分割界面和分割切面，然后采用分割切面与模型求交，仅保留位于分割界面上侧的交线；

13)面向FDM三维打印模型孔洞填充。

4.根据权利要求3所述的一种基于工位变换的五轴3d打印方法，其特征是，所述步骤11)的具体内容为：

(111)采用一定特征曲线提取算法提取工件表面的所有特征曲线并显示；

(112)在所需的局部特征曲线附近设置启发点，采用路径跟踪算法获取封闭的特征曲线环；

(113)以获取特征曲线环为依据对三角网格进行剖分，得到的一个或者数个子三角网格以封闭特征曲线环为网格边界；

(114)反复执行步骤(111)～(113)，直至原有模型被剖分数个满足需求的部件。

5.根据权利要求3所述的一种基于工位变换的五轴3d打印方法，其特征是，所述步骤12)具体内容为：

(121)在模型上选择数个启发点，根据启发点拟合分割界面，确定界面法线的正向，让分割界面沿其法线前后移动，直至到达合适的位置；

(122)清楚原有启发点，在模型分割面上选择数个启发点，根据启发点拟合分割切面，分割切面与模型求交，保留位于分割界面上侧的交线；

(123)以获取交线为依据对三角网格进行剖分，得到的一个或者数个子三角网格以封闭特征曲线环为网格边界；

(124)反复执行步骤(121)～(123)，直至原有模型被剖分数个满足需求的部件。

6.根据权利要求3所述的一种基于工位变换的五轴3d打印方法，其特征是，所述步骤13)具体内容为：

识别封闭的特征曲线环或者切面和模型求交得到的交线是否是平面曲线，交线简称分割曲线，如果是平面曲线，根据环的重心和环多边形顶点的连线形成的三角形填充孔洞；如果不是平面曲线按照下述过程填充：

(I)对分割曲线拟合平面，确定平面法线L的正向；

(II)分割曲线上的点P₀，…，P_n向法线投影得到相应的投影值v₀，…，v_n，假设v_i＝max{v₀，.....，v_n}，以L为法线，P_i为平面上的点构造新平面П；

(III)P₀，.....，P_n向平面П投影得到Q₀，.....，Q_n，以Q₀，.....，Q_n的坐标值替换模型中P₀，.....，P_n的坐标；

再计算Q₀，.....，Q_n的重心C，将Q₀，.....，Q_n与C点连接形成的三角形填充孔洞；

对于有内外壁的工件，其填充过程是：

(a)工件在依特征曲线分割后外壁和内壁上分别存在顶点为和边界多边形环，这两个多边形环为外壁和内壁上的分割曲线；

(b)对分割曲线拟合平面，确定平面法线L的正向；

(c)分割曲线上的点向法线投影得到相应的投影值v₀，....，v_n，假设v_i＝max{v₀，.....，v_n}，以L为法线，P_i ¹为平面上的点构造新平面П；

(d)点向平面П投影得到以的坐标值替换模型中的坐标；

(e)向平面П投影得到利用多边形环 和多边形环构造三角形，利用多边形环和多边形环构造三角形，构造方式为：第一个多边形环的每一条边的两端与另一个多边形环的同一顶点连接，且相邻的边所对应连接的顶点相邻，连线均不交叉；

构造成的三角形实现对孔洞的填充并形成后续打印部件的打印基台。

7.根据权利要求2所述的一种基于工位变换的五轴无支撑FDM三维打印策略，其特征是，所述步骤2)中以基台需求为依据的各部件前后依存关系的判别内容为

(2-1-1)对各部件B₀，B₁，....，B_n计算中轴线，如果存在一个部件B_i，其中轴线与其它部件没有交点，或者其中轴线与某个部件B_j有交点，若这两个部件不存在公共边界，即B_i I B_j＝Φ，将B_i作为主部件，标记为

(2-1-2)对于如果中有部件的中轴线与之相交，把这些部件列为第2打印序列，标记为

(2-1-3)对于如果中有部件的中轴线与之相交，把这些部件列为第3打印序列；

(2-1-4)反复执行上述过程，将{B₀，B₁，....，B_n}中的部件分为k个打印序列。

8.根据权利要求7所述的一种基于工位变换的五轴无支撑FDM三维打印策略，其特征是，所述步骤2)中以消除干涉为依据的打印部件排序的具体内容为：

对于考察其内部排序，假设新排序为其中且先于打印，打印时，喷头不会与 和以及以前打印的工件相互干涉。

9.根据权利要求8所述的一种基于工位变换的五轴无支撑FDM三维打印策略，其特征是，所述步骤2)中打印喷头垂直各部件打印基台为依据的部件坐标转换的具体内容为：

(2-3-1)打印时，考察分割采用的分割线上的点对分割曲线拟合平面，确定平面法线L的正向为指向支部件的一侧；

(2-3-2)分割曲线上的点向法线投影得到相应的投影值v₀，…，v_n，假设v_i＝max{v₀，........，v_n}，以L为法线，P_i ¹为平面上的点构造新平面П；仅打印在平面П正侧的部分；

(2-3-3)如果有内外壁两条分割线，取外壁面分割曲线上的点为重复(2-3-1)-(2-3-2)步骤确定要打印的模型，即在平面П正侧的部分；

(2-3-4)以转台中心为旋转点，先将和 绕z轴旋转，然后绕x轴旋转，使得p1p2和z轴正方向重合。

10.根据权利要求9所述的一种基于工位变换的五轴无支撑FDM三维打印策略，其特征是，所述步骤3)的具体内容为：

所述配准模型的获取包括如下过程：对于输出整个模型，对于 输出平面П正侧的部分的网格区域；将输出的网格记为M^O，将M^O导入软件Cura，自动对网格M^O进行平移，平移后的网格称为M^C，采用Cura软件对网格M^C生成3D打印G指令并输出；对于Cura输出的网格M^C和3D打印G指令；

所述配准参数的获取以及基于配准参数的G指令修正包括以下过程：首先对网格M^O和M^C进行配准，计算M^C相对于M^O平移的位置dx，dy，dz.然后对于G指令中的坐标位置采用dx，dy，dz进行补偿，完成G指令的修正工作，得到最终打印所需的G代码。