CN114179366B - 基于3d打印的零件打印时间评估系统及评估方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于3D打印的零件打印时间评估系统及评估方法，包括：存储有待3D打印机打印的3D打印零件的数据文件的上位机；所述上位机上显示有软件界面，所述软件界面用于输入3D打印机的当前刮刀的移动速度、跳跃延时、命令执行延时、多边形延时、打标延时并保存在上位机中；有效避免了现有技术的基于3D打印的零件打印时间评估方法忽略了激光运行过程中所涉及到的跳跃延时、打标延时，开光延时、关光延时、命令延时以及多边形延时这样的因素、将铺粉时间猜测为一个固定常量不够精确、零件打印时间计算结果不准确从而导致预估打印时间值与实际打印时间值误差非常大的缺陷。
Description
技术领域
本申请涉及3D打印控制技术领域，具体涉及一种基于3D打印的零件打印时间评估系统及评估方法。
背景技术
随着3D打印研发技术的飞速发展，3D打印已经成功应用于航空航天、生物医疗、建筑、汽车等领域，并不断取得突破性进展。在3D打印上位机控制软件中有一个功能，就是在软件界面上能够显示零件预估的打印时间。为了更好地方便用户使用3D打印设备，提前知晓打印零件的完成时间，所以本发明立足于优化改进零件打印时间的预估算法。
目前零件打印时间的估算方法很多。但是在实际打印过程中，估算的零件打印时间与实际的打印花费时间往往相差甚多。打印零件估算所耗费的时间取决于零件打印时间的预估算法的优劣。
具体而言，当用户使用3D打印机打印一个零件时，由于3D打印的上位机控制软件设计的算法是采用微积分逐层分解与重叠累加，导致打印零件需要花费较长时间，尤其是体积庞大零件花费时间更多。用户迫切想知道打印零件大概花费多少时间，以便有一个合理的时间安排。
在3D打印上位机控制软件中有一个功能需求，就是在软件界面上显示零件图形与轮廓的同时，能够显示零件打印可能花费的预估时间。预估时间不能和实际打印时间偏差太大，否则这个功能将失去意义。预估的打印时间越精确越好，越接近于零件的实际打印时间越受用户欢迎。
目前传统的3D打印零件的打印时间的估算方法为粗略地估算出每一层数据文件中包含的所有多边形区域polygen的周长长度与所有填充区域hatch的周长长度，然后用这个总长度除以激光速度，得到激光打印时间，加上铺粉时间(猜测一个常量)，就计算出零件在当前层的打印时间。将所有层数据文件的打印时间和铺粉时间都累加起来就能得到整个零件的3D打印时间。这种计算方法忽略了激光运行过程中所涉及到的跳跃延时、打标延时，开光延时、关光延时、命令延时以及多边形延时等因素，将铺粉时间猜测为一个固定常量也不够精确。计算结果不准确，从而导致预估时间值与实际打印时间值误差非常大。
发明内容
为解决上述问题，本申请给出了一种基于3D打印的零件打印时间评估系统及传递方法，有效避免了现有技术的基于3D打印的零件打印时间评估方法忽略了激光运行过程中所涉及到的跳跃延时、打标延时，开光延时、关光延时、命令延时以及多边形延时这样的因素、将铺粉时间猜测为一个固定常量不够精确、零件打印时间计算结果不准确从而导致预估打印时间值与实际打印时间值误差非常大的缺陷。
为了克服现有技术中的不足，本申请给出了一种基于3D打印的零件打印时间评估系统及传递方法的解决方案，具体如下：
一种基于3D打印的零件打印时间评估系统，包括：
存储有待3D打印机打印的3D打印零件的数据文件的上位机；
所述上位机上显示有软件界面，所述软件界面用于输入3D打印机的当前刮刀的移动速度、跳跃延时、命令执行延时、多边形延时、打标延时并保存在上位机中；
运行在上位机中的模块包括：
读取模块，用于读取3D打印零件所在数据文件中当前层的电子数据，估算上位机解析当前层数据花费的时间；
计算模块一，用于计算当前层数据打印所需的刮刀铺粉时间；
计算模块二，用于计算当前层数据打印时间；
所述计算模块二还用于当前层内如果存在多边形区域polygen，先计算所有多边形区域polygen里面有几种激光速度LaserSpeed和跳跃速度JumpSpeed，同时也要计算每一种激光速度对应的所有多边形区域polygen的边长的长度和；用于计算从坐标原点到多边形区域polygen中第一个多边形的起始点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t1；用于计算当前多边形内多个点之间距离总和除以当前激光速度LaserSpeed得到打标时间，再加上每两个点之间的多边形延时POLYGENDELAY、每两个点之间的命令执行延时COMMANDDELAY和每条多边形仅一次的打标延时MARKDELAY，由此得到的和为t2，则当前多边形的打印时间总和为t1+t2；计算当前多边形最后一个点到下一个多边形的起点之间的距离，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t1；用于返回到步骤3-3中执行，直到多边形区域polygen内所有的多边形的打印时间都计算完成；用于如果该当前层内存在填充区域hatch，先计算出所有填充区域hatch里面有几种激光速度LaserSpeed和跳跃速度JumpSpeed，同时也要计算每一种激光速度对应的当前填充区域hatch内的连线长度之和与连线紧接着的所有空跳长度之和；用于计算从最后一个多边形的最后一个点到第一个填充区域的第一个点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t3；用于计算当前填充区域内每一组点连线之间距离总和除以当前激光速度LaserSpeed得到打标时间，再加上每一组内两个点之间的命令执行延时COMMANDDELAY和每组点连线产生的一次打标延时MARKDELAY，这样相加所得的和为t4；用于计算当前填充区域内每一组点连线之间紧接着所产生的一组空跳的距离总和除以当前跳跃速度JumpSpeed得到空跳时间，再加上每一组内两个点之间的空跳延时JUMPDELAY，再加上每一组内两个点之间空跳的命令执行延时COMMANDDELAY，这样相加所得的和为t5，则当前该填充区域总的打印时间为t3+t4+t5；用于计算当前填充区域的最后一个点到下一个填充区域的第一个点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t3；用于返回步骤3-8中执行，直到该当前层内所有填充区域的打印时间都计算完成。
一种基于3D打印的零件打印时间评估系统的评估方法，包括如下步骤：
步骤1：上位机读取3D打印零件所在数据文件中当前层的电子数据，估算上位机解析当前层数据花费的时间；
进一步的，估算上位机解析当前层数据花费的时间的方法，包括：预先在上位机中设置有上位机解析3D打印零件所在数据文件中的电子数据的容量和耗时，然后把该上位机解析3D打印零件所在数据文件中的电子数据的容量除以该耗时得到的商值作为解析速度，然后用解析速度乘以所述当前层数据的容量就得到估算出的上位机解析当前层数据花费的时间。
步骤2：计算当前层数据打印所需的刮刀铺粉时间；
进一步的，刮刀铺粉时间等于当前层数据打印时刮刀实际移动的距离除以刮刀实际速度。
步骤3：计算当前层数据打印时间。
进一步的，所述步骤3具体包括：
步骤3-1：该当前层内如果存在多边形区域polygen，先计算所有多边形区域polygen里面有几种激光速度LaserSpeed和跳跃速度JumpSpeed，同时也要计算每一种激光速度对应的所有多边形区域polygen的边长的长度和；
步骤3-2：计算从坐标原点到多边形区域polygen中第一个多边形的起始点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t1；
步骤3-3：计算当前多边形内多个点之间距离总和除以当前激光速度LaserSpeed得到打标时间，再加上每两个点之间的多边形延时POLYGENDELAY、每两个点之间的命令执行延时COMMANDDELAY和每条多边形仅一次的打标延时MARKDELAY，由此得到的和为t2，则当前多边形的打印时间总和为t1+t2；
步骤3-4：计算当前多边形最后一个点到下一个多边形的起点之间的距离，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t1；
步骤3-5：返回到步骤3-3中执行，直到多边形区域polygen内所有的多边形的打印时间都计算完成；
步骤3-6：如果该当前层内存在填充区域hatch，先计算出所有填充区域hatch里面有几种激光速度LaserSpeed和跳跃速度JumpSpeed，同时也要计算每一种激光速度对应的当前填充区域hatch内的连线长度之和与连线紧接着的所有空跳长度之和；
步骤3-7：计算从最后一个多边形的最后一个点到第一个填充区域的第一个点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t3；
步骤3-8：计算当前填充区域内每一组点连线之间距离总和除以当前激光速度LaserSpeed得到打标时间，再加上每一组内两个点之间的命令执行延时COMMANDDELAY和每组点连线产生的一次打标延时MARKDELAY，这样相加所得的和为t4；
步骤3-9：计算当前填充区域内每一组点连线之间紧接着所产生的一组空跳的距离总和除以当前跳跃速度JumpSpeed得到空跳时间，再加上每一组内两个点之间的空跳延时JUMPDELAY，再加上每一组内两个点之间空跳的命令执行延时COMMANDDELAY，这样相加所得的和为t5，则当前该填充区域总的打印时间为t3+t4+t5；
步骤3-10：计算当前填充区域的最后一个点到下一个填充区域的第一个点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t3；
步骤3-11：返回步骤3-8中执行，直到该当前层内所有填充区域的打印时间都计算完成；
步骤3-12：当前层内的数据的打印时间为当前层内所有多边形区域和填充区域的打印时间的总和。
所以当前层数据评估耗费的时间总额为：解析当前层数据时间+铺粉时间+打印当前层数据时间。
返回步骤1中计算出的每一层耗费时间，然后将每一层耗费时间累加就得到整个零件打印花费的总共评估时间。
本发明的有益效果为：
(1)在改进的评估方法中充分考虑3D零件打印过程中每一个环节的时间消耗。零件打印的环节包括：
第一，读取3D打印零件所在数据文件中当前层的电子数据，计算软件程序的时间复杂度，估算出读取一层电子数据大概花费多少时间。
第二，刮刀铺粉时间。可以使用刮刀移动的距离除以刮刀的速度，得到铺粉时间。
第三，当前层数据打印时间。计算数据文件中多边形区域polygen和填充区域hatch的打印时间。
(2)研究分析激光器从启动、运行、开光、打印乃至结束关光等步骤的工作原理，计算每一步的时间花费以及完善激光器进行机械运转必须的延时时间。例如延时时间包括下列几种：
激光有开光延时、关光延时、跳转延时、打标延时、命令执行延时和多边形延时等。
(3)求出零件打印的预估时间，然后现场采用测量零件的实际打印时间。计算误差率，时间证明误差能够落在一个微小的区间内。误差率的计算包括：假设预估时间为t1,实际打印实际为t2，那么误差为：t＝t2-t1,误差率为t/t2。
(4)本发明产生的误差微小能够方便用户掌控零件打印时间，合理安排工作流程。
有效避免了现有技术的基于3D打印的零件打印时间评估方法忽略了激光运行过程中所涉及到的跳跃延时、打标延时，开光延时、关光延时、命令延时以及多边形延时这样的因素、将铺粉时间猜测为一个固定常量不够精确、零件打印时间计算结果不准确从而导致预估打印时间值与实际打印时间值误差非常大的缺陷。
附图说明
图1是本发明的3D打印机的结构原理图。
图2是本发明的多边形区域polygen的示意图。
图3是本发明的填充区域hatch的示意图。
图4是本发明的基于3D打印的零件打印时间评估系统的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本申请做进一步地说明。
如图1-图4所示，基于3D打印的零件打印时间评估系统，包括：
存储有待3D打印机打印的3D打印零件的数据文件的上位机；
所述上位机上显示有软件界面，所述软件界面用于输入3D打印机的当前刮刀的移动速度、跳跃延时、命令执行延时、多边形延时、打标延时并保存在上位机中；
运行在上位机中的模块包括：
读取模块，用于读取3D打印零件所在数据文件中当前层的电子数据，估算上位机解析当前层数据花费的时间；
计算模块一，用于计算当前层数据打印所需的刮刀铺粉时间；
计算模块二，用于计算当前层数据打印时间；
所述计算模块二还用于当前层内如果存在多边形区域polygen，先计算所有多边形区域polygen里面有几种激光速度LaserSpeed和跳跃速度JumpSpeed，同时也要计算每一种激光速度对应的所有多边形区域polygen的边长的长度和；用于计算从坐标原点到多边形区域polygen中第一个多边形的起始点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时(常量)JUMPDELAY和命令执行延时(常量)COMMANDDELAY，三者之和为t1；用于计算当前多边形内多个点之间距离总和除以当前激光速度LaserSpeed得到打标时间，再加上每两个点之间的多边形延时(常量)POLYGENDELAY、每两个点之间的命令执行延时(常量)COMMANDDELAY和每条多边形仅一次的打标延时(常量)MARKDELAY，由此得到的和为t2，则当前多边形的打印时间总和为t1+t2；计算当前多边形最后一个点到下一个多边形的起点之间的距离，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时(常量)JUMPDELAY和命令执行延时(常量)COMMANDDELAY，三者之和为t1；用于返回到步骤3-3中执行，直到多边形区域polygen内所有的多边形的打印时间都计算完成；用于如果该当前层内存在填充区域hatch，先计算出所有填充区域hatch里面有几种激光速度LaserSpeed和跳跃速度JumpSpeed，同时也要计算每一种激光速度对应的当前填充区域hatch内的连线长度之和与连线紧接着的所有空跳长度之和；用于计算从最后一个多边形的最后一个点到第一个填充区域的第一个点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时(常量)JUMPDELAY和命令执行延时(常量)COMMANDDELAY，三者之和为t3；用于计算当前填充区域内每一组点连线之间距离总和除以当前激光速度LaserSpeed得到打标时间，再加上每一组内两个点之间的命令执行延时(常量)COMMANDDELAY和每组点连线产生的一次打标延时(常量)MARKDELAY，这样相加所得的和为t4；用于计算当前填充区域内每一组点连线之间紧接着所产生的一组空跳的距离总和除以当前跳跃速度JumpSpeed得到空跳时间，再加上每一组内两个点之间的空跳延时(常量)JUMPDELAY，再加上每一组内两个点之间空跳的命令执行延时(常量)COMMANDDELAY，这样相加所得的和为t5，则当前该填充区域总的打印时间为t3+t4+t5；用于计算当前填充区域的最后一个点到下一个填充区域的第一个点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时(常量)JUMPDELAY和命令执行延时(常量)COMMANDDELAY，三者之和为t3；用于返回步骤3-8中执行，直到该当前层内所有填充区域的打印时间都计算完成。
如图1所示，3D打印机内有一个成型缸和一个料缸；成型缸和料缸的上方有一个激光器，每一个激光靠一个振镜控制其光路的打印线路。还有一个刮刀在成型缸与料缸之间来回铺粉。
3D打印过程如下：第一次时刮刀从最右端向最左端开始移动。经过料缸时将一层粉末刮带过去，从而经过成型缸表面时将粉末铺在成型缸的表面涂上一层，到达最左端时立刻返回，当刮刀返回到成型缸与料缸之间的中点时，就运动了1.5个长程距离，激光开始打印，粉末燃烧焊接在成型缸上。然后刮刀继续下一次铺粉运动，当刮刀再次到达中点时如果激光在打印，就等待直到激光打印完成了，才继续向前铺粉。
刮刀铺粉时间的计算：第一次打印首层数据而铺粉时，刮刀运动1.5个长程距离；其余次打印层数据而铺粉时，刮刀正常运动为正反两个半程即一个长程距离。所以每次刮刀运动的时间为刮刀移动距离除以刮刀速度。所述上位机的软件界面上可以输入当前刮刀的移动速度，是可变的，所以每次依据计算结果得到刮刀每次移动的时间。
激光器的工作原理如下：激光开光之前有一个开光延时，然后才进行开光打印；激光器打标之前有一个打标延时；激光器跳跃之前有一个跳跃延时；在激光器构建多边形时每两个点之间有一个多边形延时；3D打印时每一个命令执行之后有一个命令延时。
一种基于3D打印的零件打印时间评估系统的评估方法，包括如下步骤：
在使用3D打印机打印3D打印零件时，上位机解析3D打印零件所代表的数据文件；上位机能够是笔记本电脑或者PDA。在上位机的软件界面上显示数据文件的图形信息时，同时能够预先估算出打印该3D打印零件的所耗费的时间，并且能够在上位机的软件界面上显示出来，以此辅助用户决策；
步骤1：上位机读取3D打印零件所在数据文件中当前层的电子数据，3D打印零件是采用微积分思想一层一层地分割，打印3D打印零件时一层一层地打印，从第一层开始直到所有层全部结束。例如当前打印的是第1层的电子数据，就需要读取数据文件中索引为0的层数据作为当前层的电子数据。估算上位机解析当前层数据花费的时间；
估算上位机解析当前层数据花费的时间的方法，包括：预先在上位机中设置有上位机解析3D打印零件所在数据文件中的电子数据的容量和耗时，然后把该上位机解析3D打印零件所在数据文件中的电子数据的容量除以该耗时得到的商值作为解析速度，然后用解析速度乘以所述当前层数据的容量就得到估算出的上位机解析当前层数据花费的时间。
步骤2：计算当前层数据打印所需的刮刀铺粉时间；
刮刀铺粉时间等于当前层数据打印时刮刀实际移动的距离除以刮刀实际速度。刮刀实际速度为上位机保存的最新的当前刮刀的移动速度。
步骤3：计算当前层数据打印时间。
所述步骤3具体包括：当前层数据信息中包含多边形区域polygen和填充区域hatch，由于polygen和hatch的处理方式是不一样的，所以计算打印时间的方法也是不一样的。Polygen是多边形中所有点之间彼此首尾连接而成的闭合图形，而hatch是多边形中每两个点与点之间连线构成一组，但每两组之间彼此断开的线性关系。如下图2和图3所示：
激光打印时先从起始点跳跃到打印点，涉及到跳跃延时，跳跃速度，打印时有开光延时、关光延时、多边形延时，打标延时等等。
逐个计算当前层数据内所有多边形区域和所有填充区域的打印时间的步骤如下(当前多边形就是正在计算的那个多边形，当前填充区域就是以正在计算的那个填充区域)：
步骤3-1：该当前层内如果存在多边形区域polygen，先计算所有多边形区域polygen里面有几种激光速度LaserSpeed和跳跃速度JumpSpeed，同时也要计算每一种激光速度对应的所有多边形区域polygen的边长的长度和；
用户在制作零件的电子模型数据时，为了追求打印数据的工艺完美性，会对每一种零件赋予不同的作为激光速度的激光打印速度。有多种零件就有多个不同的激光打印速度。可以在解析零件电子数据时，上位机自动记录下不同的激光速度值。
激光速度是指3D打印机打印零件时激光发光并且在零件上打印移动的速度。跳跃速度是指激光在某一部位上不需要开光打印，此时处于关闭状态，仍然在移动的速度。
打印每一个多边形区域要有一个激光速度，可以把激光速度相同的所有多边形放在一起统计。一个多边形有多条边，每一条边累加起来就是一个多边形的长度和。多个多边形就是把每一个多边形长度和累加在一起。就这样计算。
步骤3-2：计算从坐标原点到多边形区域polygen中第一个多边形的起始点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时(常量)JUMPDELAY和命令执行延时(常量)COMMANDDELAY，三者之和为t1；
坐标原点是上位机在电子数据的图形上设定的，是一个已知值，有点坐标值。所有多边形区域polygen中第一个多边形的起始点可以通过上位机读取在数组中的第一个多边形的第一个顶点坐标值。然后运用两点间距离计算公式计算出来两点之间的长度。
跳跃延时是激光的特有属性，一般基本固定的。在上位机的3D打印控制软件程序中，一开始对RTC4板卡的初始化操作中会传入跳跃延时的数据值。也可以由用户在上位机的软件界面输入这个值，然后上位机把该值保存。
命令执行延时是激光的特有属性，一般基本固定的。在上位机的3D打印控制软件程序中，一开始对RTC4板卡的初始化操作中会传入命令执行延时的数据值。也可以由用户在上位机的软件界面输入这个值，然后系统读取进去。
步骤3-3：计算当前多边形内多个点之间距离总和除以当前激光速度LaserSpeed得到打标时间，再加上每两个点之间的多边形延时(常量)POLYGENDELAY、每两个点之间的命令执行延时(常量)COMMANDDELAY和每条多边形仅一次的打标延时(常量)MARKDELAY，由此得到的和为t2，则当前多边形的打印时间总和为t1+t2；
打印每一个多边形都有一个激光速度。“当前激光速度”就是指打印这个多边形的激光速度。
多边形延时是激光的特有属性，一般基本固定的。在上位机的3D打印控制软件程序中，一开始对RTC4板卡的初始化操作中会传入多边形延时的数据值。也可以由用户在上位机的软件界面输入这个值，然后上位机保存该值。
具体含义：每两个点构成一条直线，每三个点就构成两条直线，激光在从一条直线切换到另一条直线时会有角度的切换与停顿，就好像开车在拐弯处会有减速拐弯造成的时间的耽搁。
命令执行延时是激光的特有属性，一般基本固定的。在上位机的3D打印控制软件程序中，一开始对RTC4板卡的初始化操作中会传入命令执行延时的数据值。也可以由用户在上位机的软件界面输入这个值，然后上位机保存该值。
具体含义：多边形是由若干条边构成的，每条边由首尾两个端点构成，对这两个端点打标时会有一定的延时。
激光打印多边形时，从第一个点沿着多边形的区域边界打印到最后一个点时，最后打印结束了会有一个缓冲延时。就好像旅途开车到终点了，刹车时有一个惯性一样。
步骤3-4：计算当前多边形最后一个点到下一个多边形的起点之间的距离，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时(常量)JUMPDELAY和命令执行延时(常量)COMMANDDELAY，三者之和为t1；
步骤3-5：返回到步骤3-3中执行，直到多边形区域polygen内所有的多边形的打印时间都计算完成；
步骤3-6：如果该当前层内存在填充区域hatch，先计算出所有填充区域hatch里面有几种激光速度LaserSpeed和跳跃速度JumpSpeed，同时也要计算每一种激光速度对应的当前填充区域hatch内的连线长度之和与连线紧接着的所有空跳长度之和；
填充区域hatch是由一序列点组成的，但是第一个点与第二个点之间是连线，第二个点与第三个点之间是断线(即空跳)，依次类推一段是连线一段是空跳，间隔相传下去。“所有空跳长度”就是这些断线(即空跳)的长度和。
步骤3-7：计算从最后一个多边形的最后一个点到第一个填充区域的第一个点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时(常量)JUMPDELAY和命令执行延时(常量)COMMANDDELAY，三者之和为t3；
上位机能够读出最后一个多边形的最后一个点的坐标，也能够读出第一个填充区域的第一个点的坐标，根据两点间距离公式计算出最后一个多边形的最后一个点到第一个填充区域的第一个点的长度。
步骤3-8：计算当前填充区域内每一组点连线之间距离总和除以当前激光速度LaserSpeed得到打标时间，再加上每一组内两个点之间的命令执行延时(常量)COMMANDDELAY和每组点连线产生的一次打标延时(常量)MARKDELAY，这样相加所得的和为t4；
这两个点是指填充区域hatch内所有点中构成连线的那两个点，而不是构成断线(即空跳)的那两个点。
打标延时是激光的特有属性，一般基本固定的。在上位机的3D打印控制软件程序中，一开始对RTC4板卡的初始化操作中会传入打标延时的数据值。也可以由用户在上位机的软件界面输入这个值，然后上位机保存该值。
步骤3-9：计算当前填充区域内每一组点连线之间紧接着所产生的一组空跳的距离总和除以当前跳跃速度JumpSpeed得到空跳时间，再加上每一组内两个点之间的空跳延时(常量)JUMPDELAY，再加上每一组内两个点之间空跳的命令执行延时(常量)COMMANDDELAY，这样相加所得的和为t5，则当前该填充区域总的打印时间为t3+t4+t5；
填充区域hatch是由一序列点组成的，但是第一个点与第二个点之间是连线，第二个点与第三个点之间是断线(即空跳)，依次类推一段是连线一段是空跳，间隔相传下去。
步骤3-10：计算当前填充区域的最后一个点到下一个填充区域的第一个点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时(常量)JUMPDELAY和命令执行延时(常量)COMMANDDELAY，三者之和为t3；
步骤3-11：返回步骤3-8中执行，直到该当前层内所有填充区域的打印时间都计算完成；
步骤3-12：当前层内的数据的打印时间为当前层内所有多边形区域和填充区域的打印时间的总和。
所以当前层数据评估耗费的时间总额为：解析当前层数据时间+铺粉时间+打印当前层数据时间。
返回步骤1中计算出的每一层耗费时间，然后将每一层耗费时间累加就得到整个零件打印花费的总共评估时间。
计算误差率，衡量算法的可靠性与优劣。对某个零件采样试点打印，测试出实际打印时间。计算打印时间误差，误差时间＝用实际打印时间-预估打印时间；再计算误差率，误差率＝|误差时间|/实际打印时间。如果误差率越小，则计算结果越精确，该预估算法可靠性越强。
也就是，误差时间＝实际打印实际-预估打印时间，这是一个数据值。误差率是误差时间的绝对值除以实际打印时间。具体量化对比指标，如果误差率在3％以内都是精准的。举个例子来说，打印一个零件实际时间是120分钟，用本发明的方法预估是123分钟，误差＝120-123＝-3分钟，误差率＝|-3|/120＝2.5％<3％，这样就很精准了，比起现有技术误差超过40％以上，预估打印时间上有了很大的精准改善。
本发明基于传统的零件打印时间的估算方法，提出了一种改进的零件打印时间的评估算法。在改进的评估算法中充分考虑零件打印过程中每一个环节的时间消耗，研究分析激光器从启动、运行、开光、打印乃至结束关光等步骤的工作原理以及每一步的时间花费，将所有环节的时间耗费精细累加计算出来，以确保零件打印的预估时间与零件打印的实际使用时间之间误差保持在一个微小的范围内。能够让误差变小，以使得零件打印的预估时间与实际时间精准接近。
以上以用实施例说明的方式对本申请作了描述，本领域的技术人员应当理解，本公开不限于以上描述的实施例，在不偏离本申请的区域的状况下，能够做出各种变化、改变和替换。
Claims (6)
1.一种基于3D打印的零件打印时间评估系统，其特征在于，包括：
存储有待3D打印机打印的3D打印零件的数据文件的上位机；
所述上位机上显示有软件界面，所述软件界面用于输入3D打印机的当前刮刀的移动速度、跳跃延时、命令执行延时、多边形延时、打标延时并保存在上位机中；
运行在上位机中的模块包括：
读取模块，用于读取3D打印零件所在数据文件中当前层的电子数据，估算上位机解析当前层数据花费的时间；
计算模块一，用于计算当前层数据打印所需的刮刀铺粉时间；
计算模块二，用于计算当前层数据打印时间；
所述计算模块二还用于当前层内如果存在多边形区域polygen，先计算所有多边形区域polygen里面有几种激光速度LaserSpeed和跳跃速度JumpSpeed，同时也要计算每一种激光速度对应的所有多边形区域polygen的边长的长度和；用于计算从坐标原点到多边形区域polygen中第一个多边形的起始点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t1；用于计算当前多边形内多个点之间距离总和除以当前激光速度LaserSpeed得到打标时间，再加上每两个点之间的多边形延时POLYGENDELAY、每两个点之间的命令执行延时COMMANDDELAY和每条多边形仅一次的打标延时MARKDELAY，由此得到的和为t2，则当前多边形的打印时间总和为t1+t2；计算当前多边形最后一个点到下一个多边形的起点之间的距离，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t1'；用于计算下一个多边形内多个点之间距离总和除以当前激光速度LaserSpeed得到打标时间，再加上每两个点之间的多边形延时POLYGENDELAY、每两个点之间的命令执行延时COMMANDDELAY和每条多边形仅一次的打标延时MARKDELAY，由此得到的和为t2'，则下一个多边形的打印时间总和为t1'+t2'，直到多边形区域polygen内所有的多边形的打印时间都计算完成；如果该当前层内存在填充区域hatch，先计算出所有填充区域hatch里面有几种激光速度LaserSpeed和跳跃速度JumpSpeed，同时也要计算每一种激光速度对应的当前填充区域hatch内的连线长度之和与连线紧接着的所有空跳长度之和；用于计算从最后一个多边形的最后一个点到第一个填充区域的第一个点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t3；用于计算当前填充区域内每一组点连线之间距离总和除以当前激光速度LaserSpeed得到打标时间，再加上每一组内两个点之间的命令执行延时COMMANDDELAY和每组点连线产生的一次打标延时MARKDELAY，这样相加所得的和为t4；用于计算当前填充区域内每一组点连线之间紧接着所产生的一组空跳的距离总和除以当前跳跃速度JumpSpeed得到空跳时间，再加上每一组内两个点之间的空跳延时JUMPDELAY，再加上每一组内两个点之间空跳的命令执行延时COMMANDDELAY，这样相加所得的和为t5，则当前该填充区域总的打印时间为t3+t4+t5；用于计算当前填充区域的最后一个点到下一个填充区域的第一个点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t3'；用于计算下一个填充区域内每一组点连线之间距离总和除以当前激光速度LaserSpeed得到打标时间，再加上每一组内两个点之间的命令执行延时COMMANDDELAY和每组点连线产生的一次打标延时MARKDELAY，这样相加所得的和为t4'；用于计算下一个填充区域内每一组点连线之间紧接着所产生的一组空跳的距离总和除以当前跳跃速度JumpSpeed得到空跳时间，再加上每一组内两个点之间的空跳延时JUMPDELAY，再加上每一组内两个点之间空跳的命令执行延时COMMANDDELAY，这样相加所得的和为t5'，则下一个填充区域总的打印时间为t3'+t4'+t5'，直到该当前层内所有填充区域的打印时间都计算完成；Polygen 是多边形中所有点之间彼此首尾连接而成的闭合图形，而hatch是多边形中每两个点与点之间连线构成一组，但每两组之间彼此断开的线性关系。
2.一种基于3D打印的零件打印时间评估系统的评估方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：上位机读取3D打印零件所在数据文件中当前层的电子数据，估算上位机解析当前层数据花费的时间；
步骤2：计算当前层数据打印所需的刮刀铺粉时间；
步骤3：计算当前层数据打印时间；
所述步骤3具体包括：
步骤3-1：该当前层内如果存在多边形区域polygen，先计算所有多边形区域polygen里面有几种激光速度LaserSpeed和跳跃速度JumpSpeed，同时也要计算每一种激光速度对应的所有多边形区域polygen的边长的长度和；
步骤3-2：计算从坐标原点到多边形区域polygen中第一个多边形的起始点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t1；
步骤3-3：计算当前多边形内多个点之间距离总和除以当前激光速度LaserSpeed得到打标时间，再加上每两个点之间的多边形延时POLYGENDELAY、每两个点之间的命令执行延时COMMANDDELAY和每条多边形仅一次的打标延时MARKDELAY，由此得到的和为t2，则当前多边形的打印时间总和为t1+t2；
步骤3-4：计算当前多边形最后一个点到下一个多边形的起点之间的距离，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t1'；
步骤3-5：返回到步骤3-3中执行，直到多边形区域polygen内所有的多边形的打印时间都计算完成；
步骤3-6：如果该当前层内存在填充区域hatch，先计算出所有填充区域hatch里面有几种激光速度LaserSpeed和跳跃速度JumpSpeed，同时也要计算每一种激光速度对应的当前填充区域hatch内的连线长度之和与连线紧接着的所有空跳长度之和；
步骤3-7：计算从最后一个多边形的最后一个点到第一个填充区域的第一个点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t3；
步骤3-8：计算当前填充区域内每一组点连线之间距离总和除以当前激光速度LaserSpeed得到打标时间，再加上每一组内两个点之间的命令执行延时COMMANDDELAY和每组点连线产生的一次打标延时MARKDELAY，这样相加所得的和为t4；
步骤3-9：计算当前填充区域内每一组点连线之间紧接着所产生的一组空跳的距离总和除以当前跳跃速度JumpSpeed得到空跳时间，再加上每一组内两个点之间的空跳延时JUMPDELAY，再加上每一组内两个点之间空跳的命令执行延时COMMANDDELAY，这样相加所得的和为t5，则当前该填充区域总的打印时间为t3+t4+t5；
步骤3-10：计算当前填充区域的最后一个点到下一个填充区域的第一个点的长度，用这个长度除以跳跃速度得到跳跃时间，再加上跳跃延时JUMPDELAY和命令执行延时COMMANDDELAY，三者之和为t3'；
步骤3-11：返回步骤3-8中执行，直到该当前层内所有填充区域的打印时间都计算完成；
步骤3-12：当前层内的数据的打印时间为当前层内所有多边形区域和填充区域的打印时间的总和；
Polygen是多边形中所有点之间彼此首尾连接而成的闭合图形，而 hatch 是多边形中每两个点与点之间连线构成一组，但每两组之间彼此断开的线性关系。
3.根据权利要求2所述的基于3D打印的零件打印时间评估系统的评估方法，其特征在于，估算上位机解析当前层数据花费的时间的方法，包括：预先在上位机中设置有上位机解析3D打印零件所在数据文件中的电子数据的容量和耗时，然后把该上位机解析3D打印零件所在数据文件中的电子数据的容量除以该耗时得到的商值作为解析速度，然后用解析速度乘以所述当前层数据的容量就得到估算出的上位机解析当前层数据花费的时间。
4.根据权利要求3所述的基于3D打印的零件打印时间评估系统的评估方法，其特征在于，刮刀铺粉时间等于当前层数据打印时刮刀实际移动的距离除以刮刀实际速度。
5.根据权利要求3所述的基于3D打印的零件打印时间评估系统的评估方法，其特征在于，当前层数据评估耗费的时间总额为：解析当前层数据时间+铺粉时间+打印当前层数据时间。
6.根据权利要求3所述的基于3D打印的零件打印时间评估系统的评估方法，其特征在于，返回步骤1中计算出的每一层耗费时间，然后将每一层耗费时间累加就得到整个零件打印花费的总共评估时间。
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