CN112848311B - 一种多外延结构零件增材制造方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多外延结构零件增材制造方法、设备及系统，涉及增材制造技术领域，以解决具有足球形、梯型、变曲率等复杂外延结构的零件打印，由于采用实体支撑，存在成本高，打印周期长的问题。所述多外延结构零件增材制造方法包括：获取零件的零件模型。对零件模型进行切片和路径规划，获得多个切片的打印路径。对每个切片的打印路径上的各个打印分区进行分类，获得位于外延结构的每个切片中多个外延区域的打印路径。根据每个切片的打印路径，控制增材制造设备逐层打印零件，得到零件。所述增材制造设备用于实现上述技术方案所述多外延结构零件增材制造方法。

Description

一种多外延结构零件增材制造方法、设备及系统

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种多外延结构零件增材制造方法、设备及系统。

背景技术

在3D打印(three dimensional printing)增材制造技术领域中，打印的零件结构类型多样，当打印的零件上具有多个外延结构的打印部位时，例如是足球形、梯型、变曲率外延结构复杂的零件，在打印过程中往往需要添加实体支撑。添加实体支撑，一方面需要投入额外的打印材料，另一方面还需要对实体支撑进行合理设计，在零件的内部设置实体支撑后期拆除困难，容易损坏零件，后期修补困难。

上述两个方面，一方面导致打印的材料、时间与人工设计成本增加，现有的3D打印方法，对于足球形、梯型、变曲率等复杂外延结构的零件打印，由于采用实体支撑，存在成本高，打印周期长的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多外延结构零件增材制造方法、设备及系统，用于解决具有足球形、梯型、变曲率等复杂外延结构的零件打印，由于采用实体支撑，存在成本高，打印周期长的问题。

第一方面，本发明提供一种多外延结构零件增材制造方法，应用于增材制造设备，增材制造设备包括双轴转动平台以及位于双轴转动平台上的基材，双轴转动平台用于驱动基材绕双轴转动平台的法线方向转动和双轴转动平台的水平方向偏转，增材制造设备用于在基材上成形零件；零件具有不同外延角度的外延结构，外延角度包括外延方向及成形角度γ，成形角度γ大于增材制造设备的最大成形角度α；多外延结构零件增材制造方法包括：

获取零件的零件模型；

对零件模型进行切片和路径规划，获得多个切片的打印路径；

对每个切片的打印路径上的各个打印分区进行分类，获得位于外延结构的每个切片中多个外延区域的打印路径；

根据每个切片的打印路径，控制增材制造设备逐层打印零件，得到零件，其中，根据各个切片的每个外延区域的打印路径控制双轴转动平台驱动基材的姿态的情况下，控制增材制造设备逐层打印具有外延结构的零件部位，使得基材绕双轴转动平台的水平方向的倾斜角度为β时，零件部位具有外延结构的成形角度γ满足γ≤α+β。

与现有技术相比，本发明提供的多外延结构零件增材制造方法中，通过将需要打印的零件进行切片与路径规划，形成多个切片及切片上的打印分区。同时获取各个打印分区的外延角度，在进行打印分区的打印时，通过转动基材，使得上述打印分区的外延角度的外延方向与平台偏转的轴向垂直。随后通过偏转基材，使得基材倾斜，使得打印分区在基材倾斜后的成形角度γ小于或等于增材制造设备的最大成形角度，从而可以在打印具有足球形、梯型、变曲率等复杂外延结构的零件时，不需要增加实体支撑，进而避免采用实体支撑带来的材料与时间成本问题。

第二方面，本发明还提供一种增材制造设备，包括处理器以及与处理器耦合的通信接口；处理器用于运行计算机程序或指令，以实现上述技术方案所述多外延结构零件增材制造方法。

与现有技术相比，本发明提供的增材制造设备的有益效果与上述技术方案所述的多外延结构零件增材制造方法的有益效果相同，此处不做赘述。

第三方面，本发明还提供一种增材制造系统，包括上述技术方案所述的增材制造设备，增材制造设备包括双轴转动平台以及位于双轴转动平台上的基材，双轴转动平台用于驱动基材绕双轴转动平台的法线方向转动和双轴转动平台的水平方向偏转，增材制造设备用于在基材上成形零件。

与现有技术相比，本发明提供的增材制造系统的有益效果与上述技术方案所述的增材制造设备的有益效果相同，此处不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种零件的结构示意图；

图2为现有技术提供的一种打印测试模型的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种零件使用实体支撑时的局部剖视图；

图4为本发明实施例提供的一种增材制造系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种双轴转动平台的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种多外延结构零件增材制造方法的流程图；

图7为本发明实施例提供的一种零件进行切片的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种多外延结构零件增材制造方法的流程图；

图9至图12为本发明实施例提供的一种零件的打印过程示意图；

图13为本发明实施例提供的一种终端设备的结构示意图。

附图标记：

1-零件，100-打印测试模型，101-外延侧面，102-内延侧面，103-弧面，104-外延区域，105-外延区域，2-基材，3-实体支撑，4-双轴转动平台，401-平台，402-安装件，403-转动驱动件，404-连接臂，405-基座，406-偏转驱动件，407-第二转动驱动件，5-终端设备，51-处理器，52-存储器，53-通信接口，54-通信线路，55-处理器，6-打印设备，7-三维扫描设备，8-机械设备。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在3D打印技术中会涉及到实体支撑，实体支撑用于在打印复杂结构零件的过程中，对复杂零件的外延部分或桥梁部分进行支撑与承托。实体支撑由材料粉末打印形成，因此采用实体支撑打印零件不仅会增加原材料粉末的使用量，还将面临零件打印周期变长，甚至会存在零件的应力变形增大等问题。上述实体支撑带来的问题导致零件打印的材料成本与时间成本的增加，甚至会存在应力而造成零件变形的问题。

图1示例出本发明实施例提供的一种零件的结构示意图。例如，参见图1，零件1具有多个相对于零件1中心向外延伸的外延侧面101、多个向内延伸的内延侧面102以及多个弧面103，上述三种面结构均具有较大的外延角度。上述复杂零件具有多个外延方向不同的外延结构，其中外延结构的表面可以具有上述三种类型的面结构，还可以具有由上述三种面结构复合而成的其他更加复杂的面结构。为了便于描述，将外延结构中外延角度大于打印设备(或增材制造设备)的最大成形角度α的表面定义为外延表面。也就是说，图1中的零件1具有多个外延表面。进一步说明，外延结构具有外延表面，外延表面以及表面内部的结构均具有外延角度。因为从直观上来看，外延表面的复杂程度可以体现出其所在的外延结构的复杂程度，一般内部结构在一般不能直接观察。也可以理解为上述面结构也是外延结构的一部分。上述三种面结构所在的外延结构的外延角度的成形角度γ大于打印设备(或增材制造设备)的最大成形角度α。需要说明的是，本发明实施例中提及的外延角度为一个看空间矢量，外延角度包括成形角度γ以及外延方向两个参数。

同时多个外延侧面101(或内延侧面102或弧面103)之间相对于零件1中心的延伸方向并不相同。应理解，上述零件1可以是只具有多个外延结构，还可以具有其他成形角度γ<α的结构。

图2示例出现有技术提供的一种打印测试模型的结构示意图。为了便于理解与描述，下面针对打印设备的最大外延角度α进行解释。在3D打印领域中，有多种打印测试模型100，该模型上具有同一外延方向上多个不同成形角度γ的结构，如图2中示出的γ₁、γ₂及γ₃。该模型用于测量当前打印设备针对某一种打印材料。通过打印模型可以得到该打印材料能打印出零件1的最大成形角度γ＝γ₃。因此，在确定的打印材料的前提下，打印设备的最大成形角度α＝γ₃。图2展示了三个成形角度γ，实际的打印测试模型100结构并不限定，可以具有多个成形角度γ，但是始终可以通过打印测试模型100获得打印设备的最大成形角度α＝γ_n，在此不再展开描述。

图3示例出本发明实施例提供的一种零件使用实体支撑时的局部剖视图。如图3所示，显然，向外延伸的外延结构(即外延侧面101所在的外延结构)可以通过添加实体支撑3(如图3的右侧的实体支撑3)，后期去除实体支撑3难度较小。但是对于向内延伸的外延结构(即内延侧面102所在的外延结构)，想要设置实体支撑3(如图3中左侧的实体支撑3)的难度大，由于该实体支撑3位于零件1的背部，因此后期很难处理。同时每一个外延结构均需要增加实体支撑3，导致零件1内外均需要设置多个实体支撑。对于如图1所示的零件1，如具有足球形、梯型、变曲率的外延结构的零件1，采用实体支撑3的成本高，打印周期长。

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种多外延结构零件增材制造方法、设备及系统。图4示例出本发明实施例提供的一种增材制造系统的结构示意图。如图4所示，本发明实施例提供的增材制造系统包括增材制造设备，上述增材制造设备用于实现上述多外延结构零件增材制造方法。

如图4所示，上述增材制造设备还可以包括终端设备5、打印设备6、双轴转动平台4以及位于双轴转动平台4上的基材2。终端设备5可以包括处理器以及与处理器耦合的通信接口。终端设备5与打印设备6以及双轴转动平台4电连接，双轴转动平台4用于驱动基材2绕双轴转动平台4的法线方向转动和双轴转动平台4的水平方向偏转，打印设备6用于在基材2上成形零件1。终端设备5控制双轴转动平台4以及打印设备6实现上述指令。在实际应用时，平台4在水平方向偏转，指的是平台4相对于水平方向倾斜，与水平面形成夹角，其转动轴线与打印设备6中的X轴或Y轴平行。

图5示例出本发明实施例提供的一种双轴转动平台的结构示意图。如图5所示，以下举例说明终端设备5、打印设备6以及双轴转动平台4的连接关系。终端设备5控制双轴驱动平台401进行双轴转动，平台401分别以平台401的法线方向转动和双轴转动平台4的水平方向偏转，上述平台401转动的转动轴线与平台401偏转的转动轴线垂直。基材2设在平台401上，基材2跟随平台401在上述两个方向上进行转动。也就是说，终端设备5可以控制基材2进行转动以及偏转，当基材2偏转至倾斜角度β，可以使得零件1的外延结构的成形角度γ减少至打印设备6可以打印的范围内，即γ-β≤α。同时，终端设备5控制打印设备6在基材2上进行零件1打印。也就是说，终端设备5通过双轴转动平台4控制基材2的倾斜角度β以及零件1的外延方向，以满足无实体支撑3下完成上述复杂零件1的打印。

如图5所示，上述双轴转动平台4包括平台401、转动机构以及底座，平台401与转动机构连接，转动机构驱动平台401绕平台401的法线方向转动，转动机构与底座铰接，转动机构与底座铰接的铰接轴的轴向与平台401的法线方向垂直。其中，基材2固定在平台401，基材2跟随平台401转动。由于零件1具有多个外延结构，对应具有多个外延方向。当平台401绕平台401的法线方向转动时，零件1的外延结构的外延方向随着转动，当外延方向与平台401的偏转转动轴线垂直时，此时外延方向与打印设备6中的X轴或Y轴垂直。平台401偏转使得基材2转动至倾斜角度β，使得上述外延结构的成形角度γ≤α+β。此时，打印设备6可以在无实体支撑3下完成上述外延结构的打印。上述平台401的偏转与法向转动并不区分先后顺序，可以是同步进行，也可以是异步进行。

如图5所示，上述转动机构可以包括转动驱动件403以及安装件402，平台401设在安装件402，平台401与转动驱动件403动力连接，安装件402的一端与底座铰接。

例如，安装件402可以是转盘，转动驱动件403可以是伺服电机，伺服电机与终端设备5电连接。上述平台401可转动设在安装件402，伺服电机驱动平台401相对于安装件402转动。终端设备5可以获取伺服电机的编码器的数据，从而获得伺服电机的转动角度。最终使得终端设备5通过伺服电机控制平台401在平台401法向方向的转动角度。

如图5所示，上述转动机构还可以包括连接轴，连接轴与转动驱动件403固定连接，底座设有与连接轴匹配的凹槽，转动驱动件403通过转动轴与底座的凹槽实现铰接。上述双轴转动平台4还可以包括偏转驱动件406，偏转驱动件406的与转动轴动力连接，偏转驱动件406驱动转动机构相对于底座发生偏转，平台401跟随转动机构进行偏转。

例如，上述偏转驱动件406也可以是伺服电机，偏转驱动件406与终端设备5电连接。终端设备5可以控制偏转驱动件406的转动角度，从而控制转动机构偏转的角度，进而控制平台4或基材2的倾斜角度β。

如图5所示，上述底座可以包括基座405、连接臂404以及第二转动机构，连接臂404具有上述凹槽，偏转驱动件406设在连接臂404。第二转动机构设在基座405，连接臂404与第二转动机构动力连接，第二转动机构驱动连接臂404沿打印设备6的Z轴(竖直方向)转动。

例如，第二转动机构可以包括第二转动驱动件407与传动组件，第二转动驱动件407与终端设备5电连接。其中，第二转动驱动件407可以为伺服电机。基于此，终端设备5控制伺服电机的转动角度，根据传动组件的传动比，从而控制连接臂404的转动角度。

通过采用上述任一种方式中的双轴转动平台4，基材2放置在平台401的中心，零件1上的任一打印分区相对于平台401的中心均具有既定的外延角度(即成形角度γ与外延方向)。外延方向投影至平台401上，零件1的任一打印分区均对应在平台401上，打印分区的外延方向均分布在0°-360°。终端设备5根据零件1模型的打印路径信息，控制转动机构驱动平台401转动，基材2随之转动。当需要打印的打印分区的外延方向与平台401的偏转轴线垂直的时候，将平台401进行偏转，使得基材2转动至倾斜角度β。此时该打印分区即可在无实体支撑3的情况下完成打印。

进一步进行说明，可以理解为，零件1的任一打印分区相对于平台401具有外延方向，外延方向相对于平台401中心为0°-360°，再结合成形角度γ，即可获得具有空间方向的外延角度。上述双轴转动平台4，将每一个外延结构的打印分区，在进行打印的时候，转动至同一空间方向(打印分区的外延方向与平台401的偏转轴线垂直)。也就是说，在打印每个外延结构的时候，其打印分区的外延方向相对于空间来说都是同一个方向，仅有成形角度γ不同。针对成形角度γ不同，终端设备5通过偏转平台401，转动基材2至倾斜角度β，从而使得每一个打印分区的成形角度γ得到修正，可以实现每一个打印分区在相同的修正后的成形角度γ＝γ-β下进行打印。基于此，上述复杂零件1的每一个外延结构均可在无实体支撑3下完成打印，最终使得零件1在无实体支撑3下完成打印。

如图4所示，上述增材制造系统还可以包括与增材制造设备电连接的三维扫描设备7，三维扫描设备7用于增材制造设备根据零件1模型在基材2上打印零件部位或零件1后，采集已完成打印的零件部位或零件1的扫描信息。终端设备5可以通过获取上述扫描信息，并与零件1的预先设计的模型信息进行对比。由此可以获得打印后的零件1的偏差余量，从而反映出打印的精度，进而判断零件1打印是否满足要求，或判断是否可以进行下一个零件部位的打印。

上述扫描信息可以包括生成可被阅读的三维文件，上述三维文件可以被终端设备5进行读写，从而获得零件1的各项尺寸信息，进而可以与零件1的模型信息进行对比。以此获得零件1打印后的尺寸误差，从而判断打印是否满足设计要求。

上述双轴转动平台4以及三维扫描设备7两者与终端设备5的通信方式可以采用无线通信，或有线通信及无线通信相配合的通信方式。有线通信方式可以为光纤通信、电力线载波通信，但不仅限于此。无线通信可以为WiFi通信、蓝牙通信、红外通讯等，但不仅限于此。

针对相关技术针对多外面表面的零件1，采用实体支撑3带来的材料成本大，设计难度大以及打印时间周期长的问题，本发明实施例提供的多外延结构零件增材制造方法适用于具有大外延角度外延结构(即γ＞α)的零件1进行3D打印，用于提高零件1打印的时间，避免使用实体支撑3带来的材料成本与时间成本。大外延角度外延结构的零件1可以为球形、梯型、变曲率零件，大外延角度外延结构可以是多个也可以是一个。本方法的主旨通过对一个复杂的零件1进行打印分区的分类，获取位于外延结构的打印分区的外延角度信息。同时在进行每个打印分区打印的时候，调整打印分区的空间外延方向，随之调节基材2的倾斜角度β，用于将打印分区的外延方向统一，成形角度减小，以满足各个打印分区的打印。

本发明实施例提供的多外延结构零件增材制造方法可以由终端设备5或应用于终端设备5的芯片执行。图6示例出本发明实施例提供的一种多外延结构零件增材制造方法的流程图。如图6所示，本发明实施例提供的多外延结构零件增材制造方法，应用于增材制造设备，增材制造设备包括双轴转动平台4以及位于双轴转动平台4上的基材2，双轴转动平台4用于驱动基材2绕双轴转动平台4的法线方向转动和双轴转动平台4的水平方向偏转，增材制造设备用于在基材2上成形零件1。零件1具有不同外延角度的外延结构，外延角度包括外延方向及成形角度γ，成形角度γ大于增材制造设备的最大成形角度α。本发明实施例提供的多外延结构零件增材制造方法包括：

S100：获取零件1的零件1模型。上述零件1模型可以是预先设计好的零件1模型，通过存储单元或者通信方式导入到终端设备5中，也可以是在终端设备5上进行设计的零件1模型。还可以是用过三维扫描设备7对标准件进行扫描形成的扫描信息。上述零件1模型可以被终端设备5进行读写，如终端设备5可以获取零件1模型对应零件1的各处的尺寸信息，以及零件1各处打印分区的外延角度。

S200：对零件1模型进行切片和路径规划，获得多个切片的打印路径。上述每个切片根据打印设备6的精度进行切片，每一个切片上的打印路径上具有多个打印分区。每一个打印分区相对于底下的打印分区具有确定的外延角度。如图7所示，为图1所述的零件1的一个切片结构示意图。

S300：对每个切片的打印路径上的各个打印分区进行分类，获得位于外延结构的每个切片中多个外延区域的打印路径。位于同一切片的打印分区，包括以下三种情况：切片具有的打印分区全部位于外延结构、切片具有的打印分区部分位于外延结构以及切片具有的打印分区不位于外延结构。当上述打印分区不位于外延结构的时候，平台401不需要进行偏转，也不需要实体支撑3。当打印分区位于外延结构的时候，对应的打印区域可以定义为外延区域。双轴转动平台4对平台401进行转动与偏转，基材2运动至指定角度与倾斜角度，使得外延区域的打印分区可以被打印。如图7所示，该切片具有两种、共八个外延区域。其中外延侧面101所在的外延结构(或内延侧面102所在的外延结构)对应有外延区域104，弧面103所在的外延结构对应有外延区域105。

上述打印分区可以理解为对应打印设备6实现最小打印单元，一个切片可以理解为一个面，一个打印分区理解为点，一个切片上具有多个打印分区。也可以理解为，切片为图像，打印分区为图像中的像素点。对打印分类可以理解为对像素点的颜色进行分类，像素点的颜色RGB值则对应着打印分区的外延角度。应理解，上述类比仅用于更好理解本发明实施例中提及的打印分区的分类，并不是对本方法的限制。

S400：根据每个切片的打印路径，控制增材制造设备逐层打印零件1，得到零件1。其中，根据各个切片的每个外延区域的打印路径控制双轴转动平台4驱动基材2的姿态的情况下，控制增材制造设备逐层打印具有外延结构的零件部位，使得基材2绕双轴转动平台4的水平方向的倾斜角度为β时，零件部位具有外延结构的成形角度γ满足γ≤α+β。上述逐层打印过程中，终端设备5获取零件1根据切片的打印路径，针对打印的打印分区与外延结构的关系，终端设备5控制双轴转动平台4将基材2进行转动与偏转。终端设备5控制打印设备6在基材2上进行逐层打印，具有外延区域的每一个切片形成零件部位。

与现有技术相比，本发明提供的多外延结构零件增材制造方法中，通过将需要打印的零件1进行切片与路径规划，形成多个切片及切片上的打印分区。同时获取各个打印分区的外延角度，在进行打印分区的打印时，通过转动基材2，使得上述打印分区的外延角度的外延方向与平台401偏转的轴向垂直。随后通过偏转基材2，使得基材2倾斜，使得打印分区在基材2倾斜后的成形角度γ小于或等于增材制造设备的最大成形角度，从而可以在打印具有足球形、梯型、变曲率等复杂外延结构的零件1时，不需要增加实体支撑3，进而避免采用实体支撑3带来的材料与时间成本问题。

图7示例出本发明实施例提供的一种零件进行切片的结构示意图。如图7所示，上述对打印分区的分类，在每个切片中，同一外延区域的打印路径所含有的各个打印分区的外延角度相同或成形角度γ相同且外延方向不同。例如，如图1所示，零件1的外延侧面101与内延侧面102均为平面，而弧面103为曲面。对于平面而言，同一平面上的任一个点的外延角度是一样的，那么在这个平面上任一个打印分区进行打印的时候，基材2的姿态是一样的。而对于图1所示的弧面103，其成形角度γ是一样的，但是外延方向并不是处处一致，那么在这个曲面上任一个打印分区进行打印的时候，基材2的倾斜角度β是一样的，但是外延方向不同，在同一切片的外延区域打印的时候，平台401保持倾斜角度不变，终端设备5一边控制平台401转动，一边控制打印设备6在基材2上进行打印。

如图7所示，例如，当同一外延区域的打印路径所含有的各个打印分区的外延角度相同时(即图7中的外延区域104)，根据同一外延区域的打印路径控制双轴转动平台4驱动基材2绕双轴转动平台4的法线方向转动，使得打印分区的外延方向与基材2的偏转的轴线垂直。增材制造设备打印同一外延区域对应的零件部位时，双轴转动平台4保持基材2处于同一姿态且满足γ≤α+β。也就是说，当上述外延区域位于平面类型的外延结构时，基材2始终处于同一姿态。在完成一个外延区域的打印后，基材2复位至水平，可以进行同一切片除外延区域以外的打印区域的打印。

如图7所示，还例如，当同一外延区域的打印路径所含有的各个打印分区的成形角度γ相同且外延方向不同时(即图7中的外延区域105)，根据同一外延区域的打印路径控制双轴转动平台4驱动基材2绕双轴转动平台4的法线方向转动，使得每一个打印分区被打印时，打印分区的外延方向与基材2的偏转的轴线垂直。增材制造设备打印同一外延区域对应的零件部位时，双轴转动平台4保持基材2处于倾斜角度β且满足γ≤α+β。通过上述对外延表面打印过程的描述，基于外延结构也可以是由多个面组成，在此对外延结构整体打印的时候，基材2的姿态并不在重复描述。

在实际应用中，打印任一个打印分区时，打印分区的外延方向指向增材制造设备的激光的迎光侧。例如，当打印外延侧面101所在的外延结构时，其打印分区的外侧面向迎光侧。当内延侧面102所在的外延结构时，其打印分区的内侧面面向迎光侧。

图8示例出本发明实施例提供的一种多外延结构零件增材制造方法的流程图。如图8所示，在上述多外延结构零件增材制造方法实施过程中，在增材制造设备逐层打印零件1过程中或之后，还包括：

S501：获取已完成打印的零件部位或零件1的扫描信息。可以利用三维扫描设备7扫描已完成打印的零件部位或零件1，获得已完成打印的零件部位或零件1的扫描信息，并导入至终端设备5中。

S502：根据已完成打印的零件部位或零件1的扫描信息确定当前已完成打印的零件部位的尺寸信息。可以利用终端设备5分析零件部位或零件1的扫描信息，对其中的内容进行识别，获得零件部位或零件1的尺寸信息。该零件部位或零件1的尺寸信息可以包括零件部位或零件1的空间尺寸大小信息，以及零件部位或零件1各处的外延角度等。

S503：确定当前已完成打印的零件部位或零件1的尺寸信息与零件1模型匹配。上述零件部位或零件1的尺寸信息与相应子模型匹配，可以理解为零件部位或零件1的实际成形尺寸与设计尺寸之间的偏差值是否在允许范围内。终端设备5将零件部位或零件1的尺寸信息与相应模型进行匹配。

S504：标注不匹配的打印分区。如果发现存在超过偏差值的区域，将该区域定义为打印异常区域或不匹配打印分区，对打印异常区域或不匹配打印分区进行修改或者重新打印，直至满足尺寸精度要求。

S505：对不匹配的打印分区对应的区域进行再制造或减材处理，得到匹配的零件部位或零件1。如图4所示，减材处理可以是利用机械设备8进行的机械加工处理，例如是切割与打磨。上述机械设备8可以与终端设备5电连接。

图9至图12示例出本发明实施例提供的一种零件的打印过程示意图。以下对零件1的打印进行举例说明，以下例子并不是限制本发明实施例提供的多外延结构零件增材制造方法，仅作为一种可能实现的例子。

如图9所示，将基材2安装到平台401上，终端设备5控制双轴转动平台4将平台401转动至水平面平行。对零件1的模型进行切片与打印分区分类后，终端设备5开始控制打印设备6在基材2上开始打印。

如图10所示，根据分类好的打印区域以及外延区域，逐层打印，当打印外延侧面101所在的外延结构时，将外延侧面101的外延方向转动至于平台401偏转方向垂直。

如图11所示，当完成一个外延区域的打印后，终端设备5控制转动机构转动平台401，将另一个外延侧面101对应的外延区域转动，使得其外延方向转动至于平台401偏转方向垂直。例如，平台401上设置有定位基材2的凹槽，凹槽的布置方向为径向平行布置。可以看到图10与图11中的平台401的法向角度转动了90°，所打印的打印分区位于两个不同的外延侧面101的外延结构上。如图10中的第一外延侧面，图11中的第二外延侧面。

如图12所示，重复上述步骤，零件1四个内延侧面102以及四个弧面103所在外延结构的打印。至此完成了零件1在无实体支撑3下的打印。

在实际应用中，根据实际的需要，终端设备5控制三维扫描设备7进行扫描，可以是在如图11所示，完成了四个外延侧面101所在的外延结构后进行，也可以是在如图12所示，完成了零件1整体打印后进行扫描。

图13示例出本发明实施例提供的终端设备5的结构示意图。参见图13，上述终端设备5包括处理器以及与处理器耦合的通信接口53；处理器用于运行计算机程序或指令，以实现上述任一种可能的实现方式中所述的分步增材制造方法。

参见图13，上述处理器可以是一个通用中央处理器(central processing unit，CPU)，微处理器，专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，或一个或多个用于控制本发明方案程序执行的集成电路。上述通信接口53可以为一个或多个。通信接口53可使用任何收发器一类的装置，用于与其他设备或通信网络通信。

参见图13，上述终端设备5还可以包括通信线路54。通信线路54可包括一通路，在上述组件之间传送信息。

可选的，如图13所示，该终端设备5还可以包括存储器52。存储器52用于存储执行本发明方案的计算机执行指令，并由处理器来控制执行。处理器用于执行存储器52中存储的计算机执行指令，从而实现本发明实施例提供的方法。

如图13所示，存储器52可以是只读存储器(read-only memory，ROM)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，随机存取存储器(random access memory，RAM)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM)、只读光盘(compactdisc read-only memory，CD-ROM)或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。存储器52可以是独立存在，通过通信线路54与处理器相连接。存储器52也可以和处理器集成在一起。

可选的，本发明实施例中的计算机执行指令也可以称之为应用程序代码，本发明实施例对此不作具体限定。

在具体实现中，作为一种实施例，如图13所示，处理器可以包括一个或多个CPU，如图13中的CPU0和CPU1。

在具体实现中，作为一种实施例，如图13所示，终端设备5可以包括多个处理器，如图13中的主处理器51和副处理器55。这些处理器中的每一个可以是一个单核处理器，也可以是一个多核处理器。

上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(digital signal processing，DSP)、ASIC、现成可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机程序或指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序或指令时，全部或部分地执行本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、终端、用户设备或者其它可编程装置。所述计算机程序或指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机程序或指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线或无线方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是集成一个或多个可用介质的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，例如，软盘、硬盘、磁带；也可以是光介质，例如，数字视频光盘(digital video disc，DVD)；还可以是半导体介质，例如，固态硬盘(solid state drive，SSD)。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种多外延结构零件增材制造方法，其特征在于，应用于增材制造设备，所述增材制造设备包括双轴转动平台以及位于所述双轴转动平台上的基材，所述双轴转动平台用于驱动所述基材绕所述双轴转动平台的法线方向转动和所述双轴转动平台的水平方向偏转，所述增材制造设备用于在所述基材上成形零件；所述零件具有不同外延角度的外延结构，所述外延角度包括外延方向及成形角度γ，所述成形角度γ大于所述增材制造设备的最大成形角度α；所述多外延角度结构增材制造方法包括：

获取所述零件的零件模型；

对所述零件模型进行切片和路径规划，获得多个切片的打印路径；

对每个所述切片的打印路径上的各个打印分区进行分类，获得位于所述外延结构的每个所述切片中多个外延区域的打印路径；

根据每个所述切片的打印路径，控制所述增材制造设备逐层打印零件，得到所述零件，其中，根据各个所述切片的每个外延区域的打印路径控制所述双轴转动平台驱动所述基材的姿态的情况下，控制所述增材制造设备逐层打印具有所述外延结构的零件部位，使得所述基材绕所述双轴转动平台的水平方向的倾斜角度为β时，所述零件部位具有所述外延结构的成形角度γ满足γ≤α+β。

2.根据权利要求1所述的多外延结构零件增材制造方法，其特征在于，每个所述切片中，同一所述外延区域的打印路径所含有的各个打印分区的外延角度相同或成形角度γ相同且外延方向不同。

3.根据权利要求2所述的多外延结构零件增材制造方法，其特征在于，当同一所述外延区域的打印路径所含有的各个打印分区的外延角度相同时，根据同一所述外延区域的打印路径控制所述双轴转动平台驱动所述基材绕所述双轴转动平台的法线方向转动，使得所述打印分区的外延方向与所述基材的倾斜的轴线垂直，所述增材制造设备打印同一所述外延区域对应的零件部位时，所述双轴转动平台保持所述基材处于同一姿态且满足γ≤α+β。

4.根据权利要求2所述的多外延结构零件增材制造方法，其特征在于，当同一所述外延区域的打印路径所含有的各个打印分区的成形角度γ相同且外延方向不同时，根据同一所述外延区域的打印路径控制所述双轴转动平台驱动所述基材绕所述双轴转动平台的法线方向转动，使得每一个所述打印分区被打印时，所述打印分区的外延方向与所述基材的倾斜的轴线垂直，所述增材制造设备打印同一所述外延区域对应的零件部位时，所述双轴转动平台保持所述基材处于倾斜角度β且满足γ≤α+β。

5.根据权利要求1-4任一项所述的多外延结构零件增材制造方法，其特征在于，打印任一个所述打印分区时，所述打印分区的外延方向指向所述增材制造设备的激光的迎光侧。

6.根据权利要求1-4任一项所述的多外延结构零件增材制造方法，其特征在于，在所述增材制造设备逐层打印零件过程中或之后，还包括：

获取已完成打印的零件部位或零件的扫描信息；

根据已完成打印的零件部位或零件的扫描信息确定当前已完成打印的所述零件部位的尺寸信息；

确定当前已完成打印的所述零件部位或零件的尺寸信息与所述零件模型匹配；

标注不匹配的所述打印分区；

对所述不匹配的所述打印分区对应的区域进行再制造或减材处理，得到匹配的所述零件部位或零件。

7.一种增材制造设备，其特征在于，包括处理器以及与处理器耦合的通信接口；所述处理器用于运行计算机程序或指令，以实现权利要求1-6任一项所述多外延结构零件增材制造方法。

8.一种增材制造系统，其特征在于，包括权利要求7所述的增材制造设备，所述增材制造设备包括双轴转动平台以及位于所述双轴转动平台上的基材，所述双轴转动平台用于驱动所述基材绕所述双轴转动平台的法线方向转动和所述双轴转动平台的水平方向倾斜，所述增材制造设备用于在所述基材上成形零件。

9.根据权利要求8所述的增材制造系统，其特征在于，所述双轴转动平台包括平台、转动机构以及底座，所述平台与所述转动机构连接，所述转动机构驱动所述平台绕所述平台的法线方向转动，所述转动机构与所述底座铰接，所述转动机构与所述底座铰接的铰接轴的轴向与所述平台的法线方向垂直。

10.根据权利要求8所述的增材制造系统，其特征在于，所述增材制造系统还包括与所述增材制造设备电连接的三维扫描设备，所述三维扫描设备用于所述增材制造设备根据零件模型在所述基材上打印零件部位或零件后，采集已完成打印的所述零件部位或零件的扫描信息。

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