CN112711231A - 一种增材制造加工路径规划的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种增材制造加工路径规划的方法及装置，该方法包括：根据预设的毛坯尺寸确定分层增材制造加工的层数以及每一层的加工区域，以及根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置；根据所述每喷涂加工点的位置以及所述喷涂加工点的数目将所述每一层的所有喷涂加工点依次顺序连接得到所述每一层对应的增材制造加工路径。本申请解决了现有技术中增材加工制造加工路径存在重复增材加工，导致根据该路径生成制造的毛坯局部尺寸不满足实际需求的技术问题。

Description

一种增材制造加工路径规划的方法及装置
技术领域
本申请涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种增材制造加工路径规划的方法及装置。
背景技术
增材制造(Additive Manufacturing，AM)技术是指通过CAD设计数据采用材料逐层累加的方式制造实体零件的技术，其又被称为材料累加制造(Material IncreaseManufacturing)、快速原型(Rapid Prototyping)、分层制造(Layer Manufacturing)、实体自由制造(Solid Free-form Fabrication)以及3D打印技术(3D Printing)等，增材制造被广泛应用于表面工程、材料工程、数学建模以及自动化控制等多个领域。增材制造加工路径规划是增材制造工艺中的一个重要环节。
目前，常用增材制造加工路径规划方法主要是通过轮廓偏置扫描将待加工实体零件轮廓向实体偏移生成扫描矢量，然后一层一层地由内向外或由外向内进行扫描成型。由于扫描方向不断发生变化，在扫描过程中由内向外或由外向内进行逐层扫描时，一层一层的扫描路径可能是不规则的，使得在增材制造过程中根据扫描路径进行增材加工制造时，在某些层会出现部分路径重复增材加工，导致根据该路径生成制造的毛坯局部尺寸不满足实际需求。
发明内容
本申请解决的技术问题是：针对现有技术中设计出的增材加工制造加工路径存在重复增材加工，导致根据该路径生成制造的毛坯局部尺寸不满足实际需求。本申请提供了一种增材制造加工路径规划的方法及装置，本申请实施例所提供的方案中，根据预设的毛坯尺寸确定分层增材制造加工的层数以及每一层的加工区域，以及根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置，然后根据所述每喷涂加工点的位置以及所述喷涂加工点的数目将所述每一层的所有喷涂加工点依次顺序连接得到所述每一层对应的增材制造加工路径；避免由内向外或由外向内进行逐层扫描时，一层一层的扫描路径可能是不规则的，导致某些层会出现部分路径重复增材加工，使得根据该路径生成制造的毛坯局部尺寸不满足实际需求。
第一方面，本申请实施例提供一种增材制造加工路径规划的方法，该方法包括：
根据预设的毛坯尺寸确定分层增材制造加工的层数以及每一层的加工区域，以及根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置；
根据所述每喷涂加工点的位置以及所述喷涂加工点的数目将所述每一层的所有喷涂加工点依次顺序连接得到所述每一层对应的增材制造加工路径。
本申请实施例所提供的方案中，根据预设的毛坯尺寸确定分层增材制造加工的层数以及每一层的加工区域，以及根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置，然后根据所述每喷涂加工点的位置以及所述喷涂加工点的数目将所述每一层的所有喷涂加工点依次顺序连接得到所述每一层对应的增材制造加工路径；避免由内向外或由外向内进行逐层扫描时，一层一层的扫描路径可能是不规则的，导致某些层会出现部分路径重复增材加工，使得根据该路径生成制造的毛坯局部尺寸不满足实际需求。
可选地，所述每次喷涂面积为圆形区域面积；
根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置，包括：
根据预设的相邻两次喷涂的圆形区域相切原则以及所述每次喷涂面积确定在所述每一层的加工区域内所述喷涂加工点的数目；
所述喷涂加工点的数目以及所述每次喷涂面积确定每次喷涂的圆形区域的圆心；
确定每个所述圆心的位置，将所述每个圆心的位置作为所述每次喷涂加工点的位置。
可选地，根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置之后，还包括：
根据所述每个喷涂加工点的位置判断任一喷涂加工点是否位于所述加工区域内；
若存在，则剔除所述任一喷涂加工点。
可选地，根据所述每喷涂加工点的位置以及所述喷涂加工点的数目将所述每一层的所有喷涂加工点依次顺序连接得到所述每一层对应的增材制造加工路径，包括：
根据所述每喷涂加工点的位置确定所述每一层的加工区域内喷涂加工点的行数或列数；
逐行或逐列对所述每一层的加工区域内喷涂加工点依次顺序连接得到所述增材制造加工路径。
第二方面，本申请实施例提供了一种增材制造加工路径规划的装置，该装置包括：
确定单元，用于根据预设的毛坯尺寸确定分层增材制造加工的层数以及每一层的加工区域，以及根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置；
连接单元，用于根据所述每喷涂加工点的位置以及所述喷涂加工点的数目将所述每一层的所有喷涂加工点依次顺序连接得到所述每一层对应的增材制造加工路径。
可选地，所述每次喷涂面积为圆形区域面积；
所述确定单元，具体用于：根据预设的相邻两次喷涂的圆形区域相切原则以及所述每次喷涂面积确定在所述每一层的加工区域内所述喷涂加工点的数目；所述喷涂加工点的数目以及所述每次喷涂面积确定每次喷涂的圆形区域的圆心；确定每个所述圆心的位置，将所述每个圆心的位置作为所述每次喷涂加工点的位置。
可选地，所述确定单元，还用于：根据所述每个喷涂加工点的位置判断任一喷涂加工点是否位于所述加工区域内；若存在，则剔除所述任一喷涂加工点。
可选地，所述连接单元，具体用于：根据所述每喷涂加工点的位置确定所述每一层的加工区域内喷涂加工点的行数或列数；逐行或逐列对所述每一层的加工区域内喷涂加工点依次顺序连接得到所述增材制造加工路径。
附图说明
图1为本申请实施例所提供的一种增材制造加工路径规划的方法的流程示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种每一层喷涂加工点分布示意图；
图3为本申请实施例所提供的一种每一层喷涂加工点分布示意图；
图4为本申请实施例所提供的一种增材制造加工路径的结构示意图；
图5为本申请实施例所提供的一种增材制造加工路径规划的装置的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供的方案中，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种增材制造加工路径规划的方法做进一步详细的说明，该方法具体实现方式可以包括以下步骤(方法流程如图1所示)：
步骤101，根据预设的毛坯尺寸确定分层增材制造加工的层数以及每一层的加工区域，以及根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置。
具体的，为了确定增材制造加工的路径需要先对毛坯加工过程进行分层，然后确定每一层加工区域以及确定喷涂设备在每层加工区域中进行喷涂填充的次数(喷涂加工点的数目)以及每一次喷涂加工点的位置，其中，喷涂设备垂直于每一层加工区域进行喷涂填充。在本申请实施例所提供的方案中，确定喷涂设备在每层加工区域中进行喷涂填充的次数以及每一次喷涂加工点的位置的方式有多种，下面以其中一种为例进行说明。
在一种可能实现的方式中，所述每次喷涂面积为圆形区域面积；
根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置，包括：根据预设的相邻两次喷涂的圆形区域相切原则以及所述每次喷涂面积确定在所述每一层的加工区域内所述喷涂加工点的数目；所述喷涂加工点的数目以及所述每次喷涂面积确定每次喷涂的圆形区域的圆心；确定每个所述圆心的位置，将所述每个圆心的位置作为所述每次喷涂加工点的位置。
为了便于理解下面对每一层的加工区域内喷涂加工点的位置进行简要说明。
例如，参见图2，为本申请实施例提供的一种每一层喷涂加工点分布示意图。在图2中，加工区域内包括8行喷涂加工点，分别为第一行、第二行、第三行、第四行、第五行、第六行、第七行以及第八行，其中，第一行包括6个相切且均匀分布的喷涂加工点，第二行包括7个相切且均匀分布的喷涂加工点，第三行包括6个相切且均匀分布的喷涂加工点，第四行包括7个相切且均匀分布的喷涂加工点，第五行包括6个相切且均匀分布的喷涂加工点，第六行包括7个相切且均匀分布的喷涂加工点，第七行包括6个相切且均匀分布的喷涂加工点，第八行包括7个相切且均匀分布的喷涂加工点。
进一步，为了提高增材制造加工路径规划的准确性，在一种可能实现的方式中，根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置之后，还包括根据所述每个喷涂加工点的位置判断任一喷涂加工点是否位于所述加工区域内；若存在，则剔除所述任一喷涂加工点。
例如，参见图3，为本申请实施例提供的一种每一层喷涂加工点分布示意图。在图3中，将加工区域内以及边缘位置的喷涂加工点保留，将加工区域外喷涂加工点剔除。
步骤102，根据所述每喷涂加工点的位置以及所述喷涂加工点的数目将所述每一层的所有喷涂加工点依次顺序连接得到所述每一层对应的增材制造加工路径。
具体的，在本申请实施例所提供的方案中，将所述每一层的所有喷涂加工点依次顺序连接得到所述每一层对应的增材制造加工路径的方式有多种，下面以其中一种为例进行说明。
在一种可能实现的方式中，根据所述每喷涂加工点的位置以及所述喷涂加工点的数目将所述每一层的所有喷涂加工点依次顺序连接得到所述每一层对应的增材制造加工路径，包括：根据所述每喷涂加工点的位置确定所述每一层的加工区域内喷涂加工点的行数或列数；逐行或逐列对所述每一层的加工区域内喷涂加工点依次顺序连接得到所述增材制造加工路径。
为了便于理解上述逐行或逐列对所述每一层的加工区域内喷涂加工点依次顺序连接得到所述增材制造加工路径过程，下面以举例的形式对其进行简要介绍。
例如，参见图4，本申请实施例提供的一种增材制造加工路径的结构示意图。在图4中，将所述第一行中最右侧的喷涂加工点和第二行中最左侧的喷涂加工点连接，按照从右到左的顺序依次将所述第二行中的多个喷涂加工点连接，其中，所述第二行是与所述第一行相邻的行；将所述第二行中最左侧的喷涂加工点和第三行中最左侧的喷涂加工点连接，按照从左到右的顺序依次将所述第三行中的多个喷涂加工点连接，直到所有所述喷涂加工点均连接为止得到所述增材制造加工路径，其中，所述第三行与所述第二行相邻。即从第一行开始，逐行依次将每个喷涂加工点通过箭头连接得到图中箭头线连接所组成的增材制造加工路径。
本申请实施例所提供的方案中，根据预设的毛坯尺寸确定分层增材制造加工的层数以及每一层的加工区域，以及根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置，然后根据所述每喷涂加工点的位置以及所述喷涂加工点的数目将所述每一层的所有喷涂加工点依次顺序连接得到所述每一层对应的增材制造加工路径；避免由内向外或由外向内进行逐层扫描时，一层一层的扫描路径可能是不规则的，导致某些层会出现部分路径重复增材加工，使得根据该路径生成制造的毛坯局部尺寸不满足实际需求。
基于与图1所示的方法相同的发明构思，本申请实施例提供了一种增材制造加工路径规划的装置，参见图5，该装置包括：
确定单元501，用于根据预设的毛坯尺寸确定分层增材制造加工的层数以及每一层的加工区域，以及根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置；
连接单元502，用于根据所述每喷涂加工点的位置以及所述喷涂加工点的数目将所述每一层的所有喷涂加工点依次顺序连接得到所述每一层对应的增材制造加工路径。
可选地，所述每次喷涂面积为圆形区域面积；
所述确定单元501，具体用于：根据预设的相邻两次喷涂的圆形区域相切原则以及所述每次喷涂面积确定在所述每一层的加工区域内所述喷涂加工点的数目；所述喷涂加工点的数目以及所述每次喷涂面积确定每次喷涂的圆形区域的圆心；确定每个所述圆心的位置，将所述每个圆心的位置作为所述每次喷涂加工点的位置。
可选地，所述确定单元501，还用于：根据每个喷涂加工点的位置判断任一喷涂加工点是否位于所述加工区域内；若存在，则剔除所述任一喷涂加工点。
可选地，所述连接单元502，具体用于：根据所述每喷涂加工点的位置确定所述每一层的加工区域内喷涂加工点的行数或列数；逐行或逐列对所述每一层的加工区域内喷涂加工点依次顺序连接得到所述增材制造加工路径。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种增材制造加工路径规划的方法，其特征在于，包括：
根据预设的毛坯尺寸确定分层增材制造加工的层数以及每一层的加工区域，以及根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置；
根据所述每喷涂加工点的位置以及所述喷涂加工点的数目将所述每一层的所有喷涂加工点依次顺序连接得到所述每一层对应的增材制造加工路径。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每次喷涂面积为圆形区域面积；
根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置，包括：
根据预设的相邻两次喷涂的圆形区域相切原则以及所述每次喷涂面积确定在所述每一层的加工区域内所述喷涂加工点的数目；
所述喷涂加工点的数目以及所述每次喷涂面积确定每次喷涂的圆形区域的圆心；
确定每个所述圆心的位置，将所述每个圆心的位置作为所述每次喷涂加工点的位置。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置之后，还包括：
根据所述每个喷涂加工点的位置判断任一喷涂加工点是否位于所述加工区域内；
若存在，则剔除所述任一喷涂加工点。
4.如权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于，根据所述每喷涂加工点的位置以及所述喷涂加工点的数目将所述每一层的所有喷涂加工点依次顺序连接得到所述每一层对应的增材制造加工路径，包括：
根据所述每喷涂加工点的位置确定所述每一层的加工区域内喷涂加工点的行数或列数；
逐行或逐列对所述每一层的加工区域内喷涂加工点依次顺序连接得到所述增材制造加工路径。
5.一种增材制造加工路径规划的装置，其特征在于，包括：
确定单元，用于根据预设的毛坯尺寸确定分层增材制造加工的层数以及每一层的加工区域，以及根据预设的每次喷涂面积以及所述每一层的加工区域确定每一层所对应的喷涂加工点的数目和每次喷涂加工点的位置；
连接单元，用于根据所述每喷涂加工点的位置以及所述喷涂加工点的数目将所述每一层的所有喷涂加工点依次顺序连接得到所述每一层对应的增材制造加工路径。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述每次喷涂面积为圆形区域面积；
所述确定单元，具体用于：
根据预设的相邻两次喷涂的圆形区域相切原则以及所述每次喷涂面积确定在所述每一层的加工区域内所述喷涂加工点的数目；
所述喷涂加工点的数目以及所述每次喷涂面积确定每次喷涂的圆形区域的圆心；
确定每个所述圆心的位置，将所述每个圆心的位置作为所述每次喷涂加工点的位置。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定单元，还用于：
根据所述每个喷涂加工点的位置判断任一喷涂加工点是否位于所述加工区域内；
若存在，则剔除所述任一喷涂加工点。
8.如权利要求5～7任一项所述的装置，其特征在于，所述连接单元，具体用于：
根据所述每喷涂加工点的位置确定所述每一层的加工区域内喷涂加工点的行数或列数；
逐行或逐列对所述每一层的加工区域内喷涂加工点依次顺序连接得到所述增材制造加工路径。
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