CN115070064A - 供粉量计算方法、装置、金属3d打印机及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种供粉量计算方法、装置、金属3D打印机及存储介质，涉及金属3D打印技术领域。该方法包括：获取待打印工件的当前成形层的多个等分子区域；等分子区域具有方块面积；确定等分子区域与当前成形层的上一层成形层的烧结区域之间的交集区域，并获得交集区域的交集面积；根据预设固定铺粉厚度、当前成形层在待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个等分子区域的实际铺粉厚度；根据交集面积、方块面积、实际铺粉厚度和预设固定铺粉厚度，得到当前成形层的实际供粉量。本发明解决了现有3D打印技术无法准确计算每层各区域的实际打印供粉量而导致粉末浪费的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及金属3D打印技术领域，尤其涉及一种供粉量计算方法、装置、金属3D打印机及存储介质。
背景技术
金属3D打印是以金属粉末为原料，通过激光或电子束等高能束进行冶金熔化，金属粉末快速凝固以逐层堆积，最终实现三维实体的制造，由于金属3D打印机逐层烧结、层层堆积的工作原理，每层打印时烧结面积不同，且处于不同高度的烧结区域的收缩体积也不同，每层实际供粉量以及同一层在不同位置的实际供粉量也不同。
目前在金属3D打印技术领域中关于每一层铺粉所需用量的计算方法，也只是在但不限于通过在线监控上一层铺粉量来动态减少下一层的铺粉量，或者是简单给出一个定性的供粉量组成部分，无法准确性的计算出每一层在各个区域的实际供粉量，导致铺粉过多，粉末浪费。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种供粉量计算方法、装置、金属3D打印机及存储介质，旨在解决现有技术由于无法准确计算每一层各个区域的实际供粉量，而导致铺粉过多，粉末浪费，3D打印成本高的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种供粉量计算方法，所述供粉量计算方法包括：
获取待打印工件的当前成形层的多个等分子区域；所述等分子区域具有方块面积；
确定所述等分子区域与所述当前成形层的上一层成形层的烧结区域之间的交集区域，并获得所述交集区域的交集面积；
根据预设固定铺粉厚度、所述当前成形层在所述待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度；
根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度和所述预设固定铺粉厚度，得到所述当前成形层的实际供粉量。
可选的，所述根据预设固定铺粉厚度、所述当前成形层在所述待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度，包括：
根据所述预设固定铺粉厚度、所述计算层数、所述烧结收缩比和公式一，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度；
其中，所述公式一为：
Tnij＝[T-T*(1-k)nij]/k；
其中，T表示所述预设固定铺粉厚度，nij表示第i行第j列的等分子区域的当前计算层数为第n层，k为所述烧结收缩比，Tnij表示第i行第j列的当前计算层数为第n层的等分子区域的实际铺粉厚度。
可选的，所述根据预设固定铺粉厚度、所述当前成形层在所述待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度之前，所述方法还包括：
判断所述上一层成形层与上上一层成形层之间的交集区域的交集面积是否大于零；
若大于，则执行所述根据所述预设固定铺粉厚度、所述计算层数、所述烧结收缩比和公式一，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度。
可选的，所述根据预设固定铺粉厚度、所述当前成形层在所述待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度，包括：
根据所述预设固定铺粉厚度、所述计算层数、所述烧结收缩比、所述熔化层数和公式二，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度；
其中，所述公式二为：
其中，s为所述熔化层数。
可选的，所述根据预设固定铺粉厚度、所述当前成形层在所述待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度之前，所述方法还包括：
判断所述上一层成形层与上上一层成形层之间的交集区域的交集面积是否大于零；
若不大于，则令所述当前成形层的计算层数为1，并执行所述根据所述预设固定铺粉厚度、所述计算层数、所述烧结收缩比、所述熔化层数和公式二，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度。
可选的，所述根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度和所述预设固定铺粉厚度，得到所述当前成形层的实际供粉量，包括：
根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度、所述预设固定铺粉厚度和公式三，得到所述当前成形层的实际供粉量；
所述公式三为：
Lnij＝Snij*Tnij+(S0-Snij)*T；
其中，Lnij为第i列第j行的当前计算层数为第n层的等分子区域的实际供粉量，Snij为第i列第j行的当前计算层为第n层的等分子区域的烧结面积、S0为所述等分子区域的方块面积。
可选的，所述根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度和所述预设固定铺粉厚度，得到所述当前成形层的实际供粉量，还包括：
根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度、所述预设固定铺粉厚度、工况系数和公式四，得到所述当前成形层的实际供粉量；
所述公式四为:
Lnij＝η*Snij*Tnij+η*(S0-Snij)*T；
其中，η为所述工况系数。
为实现上述目的，本发明还提供一种供粉量计算装置，所述供粉量计算装置包括：
区域获取模块，用于获取待打印工件的当前成形层的多个等分子区域；所述等分子区域具有方块面积；
面积计算模块，用于确定所述等分子区域与所述当前成形层的上一层成形层的烧结区域之间的交集区域，并获得所述交集区域的交集面积；
层厚计算模块，用于根据预设固定铺粉厚度、所述当前成形层在所述待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度；
供粉计算模块，用于根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度和所述预设固定铺粉厚度，得到所述当前成形层的实际供粉量。
为实现上述目的，本发明还提供金属3D打印机，包括：
处理器，存储器以及存储在所述存储器中的供粉量计算程序，所述供粉量计算程序配置为实现如上任一项所述的供粉量计算方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有供粉量计算程序，所述供粉量计算程序程序被处理器执行时实现如上任一项所述的供粉量计算程序。
本发明实施例提出的一种供粉量计算方法，该方法通过获取待打印工件的当前成形层的多个等分子区域，每个等分子区域具有相同的方块面积，确定等分子区域与当前成形层的上一层成形层的烧结区域之间的交集区域，并获得交集区域的交集面积，根据预设固定铺粉厚度、当前成形层在待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个等分子区域的实际铺粉厚度，再根据交集面积、方块面积、实际铺粉厚度和预设固定铺粉厚度，得到当前成形层的实际供粉量。由此，本发明通过将每一个成形层分为多个等分子区域，并准确计算得到每一个等分子区域的实际铺粉厚度，然后在得到每一个等分子区域实际铺粉厚度的基础上，准确计算出当前成形层的实际供粉量，从而使用本发明提出的计算方法可以准确地计算出每一层各个区域的供粉量。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端产品结构示意图；
图2、图3以及图4为本发明供粉量计算方法第一实施例的流程示意图；
图5为本发明供粉量计算方法第二实施例的流程示意图；
图6为本发明供粉量计算方法第三实施例的流程示意图；
图7为本发明供粉量计算方法第四实施例的流程示意图；
图8为本发明供粉量计算方法第五实施例的流程示意图；
图9为本发明供粉量计算装置第一实施例的功能模块示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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。
由于金属3D打印机逐层烧结、层层堆积的工作原理，每层打印时烧结面积不同，且处于不同高度的烧结区域的收缩体积也不同，每层实际供粉量以及同一层在不同位置的实际供粉量也不同。
目前在金属3D打印技术领域并没有相对成熟的关于每一层铺粉所需用量的计算方法，参考当前相近的技术，也只是在但不限于通过在线监控上一层铺粉量来动态减少下一层的铺粉量，或者是简单给出一个定性的供粉量组成部分，无法准确性的计算出每一层在各个区域的实际供粉量，导致铺粉过多，粉末浪费。
本发明的主要目的在于提供一种供粉量计算方法、装置、金属3D打印机及存储介质，旨在计算每一层各个区域的实际供粉量，从而根据各个区域的实际供粉量进行点阵铺粉，不用再采用传统的通过一条直线进行遍历铺粉的方式，从而提高了铺粉效率，减少粉末浪费，降低金属3D打印成本。
参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端产品结构示意图。
如图1所示，该终端产品可以包括：处理器1001，例如中央处理器(CeNtralProcessiNg UNit，CPU)，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如无线保真(WIreless-FIdelity，WI-FI)接口)。存储器1005可以是高速的随机存取存储器(RaNdomAccess Memory，RAM)存储器，也可以是稳定的非易失性存储器(NoN-Volatile Memory，NVM)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对终端产品的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
如图1所示，作为一种存储介质的存储器1005中可以包括终端产品、数据存储模块、网络通信模块、用户接口模块以及供粉量计算程序。
在图1所示的终端产品中，网络接口1004主要用于与其他产品进行数据通信；用户接口1003主要用于与用户进行数据交互；本发明终端产品中的处理器1001、存储器1005可以设置在终端产品中，所述终端产品通过处理器1001调用存储器1005中存储的供粉量计算程序，并执行本发明实施例提供的供粉量计算方法。
根据上述硬件结构但不限于上述硬件结构，提出本申请一种供粉量计算方法的第一实施例。参照图2～4，图2为本发明一种供粉量计算方法第一实施例的流程示意图。
本实施例中，所述供粉量计算方法包括：
步骤S100、获取待打印工件的当前成形层的多个等分子区域；所述等分子区域具有方块面积；
金属3D打印是通过激光有选择性的将金属粉末逐层烧结，将各层金属熔融在一起，直至形成打印工件。
具体的，在打印过程中，每一层金属粉末在烧结前都具有预设固定铺粉厚度，烧结后，被烧结区域的金属粉末熔融在一起，未被烧结区域的金属粉末保持原本刚铺粉后的松装状态。
在实际打印时，由于每一层待打印工件的形状不同、体积不同，每一层各个区域需要的粉末量不同。
为了计算出每一层在各个区域的实际供粉量，将每一层铺粉幅面划分为多个等分子区域，具体的，为便于计算，可以将每一层都分为多个面积相等，形状相同的方块区域，如图3所示，图3为一层铺粉幅面的俯视示意图，图中12即为划分的方块区域，划分之后即可获取每一个等分子区域的方块面积，具体可用铺粉幅面面积除以方块数量，得到方块面积。
步骤S200、确定所述等分子区域与所述当前成形层的上一层成形层的烧结区域之间的交集区域，并获得所述交集区域的交集面积；
在每一层烧结前，打印基板上都有预设体积的粉末，预设体积具体为预设固定铺粉厚度乘以预设固定铺粉幅面面积。例如，预设体积的粉末形成一个具有固定长度、宽度以及高度的长方体。
在烧结一层粉末层后，被烧结区域的金属粉末熔融在一起，此区域的粉末厚度变小，而未被烧结区域的金属粉末仍为松装状态，从而使得成形层出现“空缺区域”。
假设当前成形层的上一层成形层的烧结区域为如图3所示的三角形区域11，则在上一层成形层中，此三角形区域对应的粉末下陷的区域即为“空缺区域”。
为保证当前成形层在烧结前仍为预设体积的粉末块，需要将当前成形层的上一层成形层的“空缺区域”补齐，使其铺粉幅面为一个平面，则需要知晓上一层成形层的“空缺区域”需要填补的粉末量。
由此，在进行当前成形层供粉量计算前，先将当前成形层的上一层成形层的烧结区域与等分子区域进行布尔运算，如交集运算，得到交集区域的交集面积。此交集面积即上一层成形层“空缺区域”的幅面面积，根据交集面积和“空缺区域”的高度，即可得到“空缺区域”的体积大小，即可得到对应的填补粉末量。
具体的，如图3所示，假设当前成形层的上一层成形层的烧结区域为如图所示的三角形区域11，图中10为打印基板，20为铺粉刮刀，此三角形区域11的面积即为所述交集面积。
步骤S300、根据预设固定铺粉厚度、所述当前成形层在所述待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度；
步骤S400、根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度和所述预设固定铺粉厚度，得到所述当前成形层的实际供粉量。
在一示例中，原本每一层在烧结前都有预设体积大小的粉末量，具体实施中，由于当前成形层的上一层成形层被烧结后存在“空缺区域”，因此当前成形层的实际供粉量等于当前成形层预设体积大小的粉末量加上当前成形层的上一层成形层被烧结后“空缺区域”体积大小对应的的粉末量。
预设体积大小的粉末量等于预设固定铺粉厚度乘以预设固定铺粉幅面面积。
当前成形层的上一层成形层被烧结后的“空缺区域”体积大小对应的的粉末量等于上述交集面积乘以“空缺区域”的高度。
本实施例中，为便于计算，将当前成形层的上一层成形层的“空缺区域”的高度与当前成形层的预设固定铺粉厚度之和称为当前成形层的实际铺粉厚度。
实际供粉量为实际铺粉厚度乘以交集面积加上预设固定铺粉厚度乘以“非交集面积”。
“非交集面积”等于预设铺粉幅面面积减去交集面积。
具体到每一层的每一个区域，每一个等分子区域的实际供粉量同样按照上述计算方式进行计算。
需要说明的是，实际铺粉厚度与预设固定铺粉厚度、当前成形层在待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数有关。
具体的，烧结收缩比和熔化层数都与金属粉末本身的性质有关，烧结收缩比等于金属粉末的松装密度与烧结成形后的实体密度之比。
假设金属粉末的松装密度为ρ1，烧结成形后的实体密度为ρ2，则烧结收缩比为k＝ρ1/ρ2，假设预设固定铺粉厚度为T，当前成形层在待打印工件中的计算层数为n，实际铺粉厚度为tn。
将当前成形层的上一层成形层的“空缺区域”的高度与当前成形层的预设固定铺粉厚度之和称为当前成形层的实际铺粉厚度。
如图4所示，从打印基板10上铺设的第一层粉末开始烧结，第一层烧结区域对应的实际铺粉厚度为t1＝T；
第一层成形后，实体厚度为k*t1，“空缺区域”高度为t1-k*t1，则第二层成形层实际铺粉厚度t2＝T+t1-k*t1；
第二层成形后，实体厚度为k*t2，“空缺区域”厚度为t2-k*t2，则第三层成形层实际铺粉厚度t3＝T+t2-k*t2；
第三层成形后，实体厚度为k*t3，“空缺区域”厚度为t3-k*t3，则第四层成形层实际铺粉厚度t4＝T+t3-k*t3；
以此类推，第n-1层成形后，实体厚度为k*tn-1，“空缺区域”厚度为tn-1-k*tn-1，则第五层成形层实际铺粉厚度tn＝T+tn-1-k*tn-1；
第n层成形后，实体厚度为k*tn，“空缺区域”厚度为tn-k*tn，则第n+1层成形层实际铺粉厚度tn+1＝T+tn-k*tn。
在另一示例中，当前成形层的实体不是从打印基板上铺设的第一层粉末开始烧结，而是从若干层铺粉层上的某一层铺粉层开始烧结，此种情况下，由于金属3D打印采用激光光斑烧结，刚开始烧结时会熔化数层粉层，具体熔化层数和粉末材料，烧结的工艺参数有关，具体可通过实验测得。
令熔化层数为s，在本实施例中，s一般为2～3层，则：
第一层烧结前粉末厚度t1＝s*T；
第一层烧结后，实体厚度为k*t1，“空缺区域”厚度为t1-k*t1，则第二层成形层实际铺粉厚度t2＝T+t1-k*t1；
第二层烧结后，实体厚度为k*t2，“空缺区域”厚度为t2-k*t2，则第三层成形层实际铺粉厚度t3＝T+t2-k*t2；
第n层成形后，实体厚度为k*tn，“空缺区域”厚度为tn-k*tn，则第n+1层成形层实际铺粉厚度tn+1＝T+tn-k*tn。
由此，当烧结的第一层不为打印基板上铺设的第一层粉末，而是在若干层铺粉层上的情况下，第一层烧结前的粉末厚度引入了一个熔化层数s。
具体实施时，需要先判断当前成形层为上述两种情况的哪一种，再选择对应的计算方式进行计算。
例如在计算当前成形层的实际供粉量之前，可以先判断当前成形层的上一层成形层的交集面积是否大于零，若不大于，说明当前成形层的上一层成形层未被烧结，即当前成形层是从若干层铺粉层上开始烧结，则令将当前成形层的计算层数为第一层，该第一层烧结前的粉末厚度t1＝s*T，进行下一层成形层的供粉量计算时，若当前成形层的交集面积大于零，则计算t2。
在一示例中，开始打印前，在打印基板上铺设第一层粉末，第一层打印层的所有等分子区域的计算层数为1，开始进行打印，假设打印过程中，第三层的一个等分子区域位置对应的第二层等分子区域处的粉末未被烧结而处于松装状态，即该第二层等分子区域的交集面积不大于零，则对于第三层的该等分子区域来说，相当于从若干层铺粉层开始烧结，而不是从打印基板上的第一层开始烧结。令该第三层等分子区域的计算层数为1，粉末厚度为t1＝s*T。
本实施例提出一种供粉量计算方法，通过获取待打印工件的当前成形层的多个等分子区域，确定等分子区域与当前成形层的上一层成形层的烧结区域之间的交集区域，并获得交集区域的交集面积；根据预设固定铺粉厚度、当前成形层在待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个等分子区域的实际铺粉厚度；再根据交集面积、方块面积、实际铺粉厚度和预设固定铺粉厚度，得到当前成形层的实际供粉量，从而可以得到每一层每一个等分子区域的实际供粉量。
基于上述图2所示的实施例，提出本申请一种供粉量计算方法的第二实施例，参照图5，图5示出了本发明供粉量计算方法第二实施例的流程示意图。
步骤S250：判断所述上一层成形层与上上一层成形层之间的交集区域的交集面积是否大于零；
基于实施例一所述，当前成形层实际铺粉厚度的计算分两种情况，一种是烧结的第一层为打印基板10上铺设的第一层粉末，一种是烧结的第一层在若干层铺粉层上。
判断是哪一种情况的方法，除以上实施例所述的判断当前成形层的上一层成形层的交集面积是否大于零，还可判断上一层成形层与上上一层成形层之间的交集区域的交集面积是否大于零。
步骤S300’：若大于，则根据所述预设固定铺粉厚度、所述计算层数、所述烧结收缩比和公式一，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度；
所述公式一为：
T表示所述预设固定铺粉厚度，nij表示第i行第j列的等分子区域的当前计算层数为第n层，k为所述烧结收缩比，Tnij表示第i行第j列的当前计算层数为第n层的等分子区域的实际铺粉厚度。
若大于，则烧结的第一层为打印基板10上铺设的第一层粉末，则根据所述预设固定铺粉厚度、所述计算层数、所述烧结收缩比和公式一，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度。
需要说明的是，上述“烧结的第一层为打印基板10上铺设的第一层粉末”包括但不限于字面意思，例如如下情况，若当前成形层为第五层，第四层成形层、第三层成形层以及第二层成形层都被烧结成形，而第一层成形层未被烧结，在此情况下，第二层的计算层数为1，烧结第五层时，判断第四层与第三层的交集区域大于零，此种情况下仍描述为“烧结的第一层为打印基板10上铺设的第一层粉末”，则递增计算层数，第五层成形层的计算层数为4，将n＝4带入公式进行计算。
上述公式一的推导过程具体为：
从打印基板10上铺设的第一层粉末开始烧结，第一层烧结区域对应的实际铺粉厚度为t1＝T；
第一层成形后，实体厚度为k*t1，“空缺区域”高度为t1-k*t1，则第二层成形层实际铺粉厚度t2＝T+t1-k*t1；
第二层成形后，实体厚度为k*t2，“空缺区域”厚度为t2-k*t2，则第三层成形层实际铺粉厚度t3＝T+t2-k*t2；
第三层成形后，实体厚度为k*t3，“空缺区域”厚度为t3-k*t3，则第四层成形层实际铺粉厚度t4＝T+t3-k*t3；
以此类推，第n-1层成形后，实体厚度为k*tn-1，“空缺区域”厚度为tn-1-k*tn-1，则第五层成形层实际铺粉厚度tn＝T+tn-1-k*tn-1；
第n层成形后，实体厚度为k*tn，“空缺区域”厚度为tn-k*tn，则第n+1层成形层实际铺粉厚度tn+1＝T+tn-k*tn；
令tn+1-tn＝(1-k)*(tn-tn-1)；
an＝tn+1-tn＝(1-k)n*T；
则tn+1-tn＝(1-k)n*T；
结合tn+1＝T+tn-k*tn，得到tn＝[T-T*(1-k)n]/k。
为区分每一个等分子区域的计算结果，将tn表示为Tnij，n表示为nij，得到
T表示预设固定铺粉厚度，nij表示第i行第j列的等分子区域的当前计算层数为第n层，k为所述烧结收缩比，Tnij表示第i行第j列的当前计算层数为第n层的等分子区域的实际铺粉厚度。
本实施例推算出了公式一，并提出在当前成形层的上一层成形层与上上一层成形层之间的交集区域的交集面积大于零的情况下，使用公式一来计算实际铺粉厚度，明确了计算条件，提升了计算效率。
基于上述图2或图5所示的实施例提出本申请一种供粉量计算方法的第三实施例，参照图6，图6示出了本发明供粉量计算方法第三实施例的流程示意图。
步骤S250之后，所述方法还包括：
步骤S300”：若不大于，则令所述当前成形层的计算层数为1，并执行所述根据所述预设固定铺粉厚度、所述计算层数、所述烧结收缩比、所述熔化层数和公式二，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度；
所述公式二为：
s为所述熔化层数。
具体实施中，判断当前成形层的上一层成形层与上上一层成形层之间的交集区域的交集面积是否大于零。
若大于，则烧结的第一层为打印基板10上铺设的第一层粉末，则根据所述预设固定铺粉厚度、所述计算层数、所述烧结收缩比和公式一，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度。
若不大于，则说明当前成形层在若干层铺粉层上，令当前成形层的计算层数为1，并执行所述根据所述预设固定铺粉厚度、所述计算层数、所述烧结收缩比、所述熔化层数和公式二，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度；
上述公式二的推导过程具体为：
从若干层铺粉层上开始烧结，第一层烧结前粉末厚度t1＝s*T；
第一层烧结后，实体厚度为k*t1，“空缺区域”厚度为t1-k*t1，则第二层成形层实际铺粉厚度t2＝T+t1-k*t1；
第二层烧结后，实体厚度为k*t2，“空缺区域”厚度为t2-k*t2，则第三层成形层实际铺粉厚度t3＝T+t2-k*t2；
第三层成形后，实体厚度为k*t3，“空缺区域”厚度为t3-k*t3，则第四层成形层实际铺粉厚度t4＝T+t3-k*t3；
以此类推，第n-1层成形后，实体厚度为k*tn-1，“空缺区域”厚度为tn-1-k*tn-1，则第五层成形层实际铺粉厚度tn＝T+tn-1-k*tn-1；
第n层成形后，实体厚度为k*tn，“空缺区域”厚度为tn-k*tn，则第n+1层成形层实际铺粉厚度tn+1＝T+tn-k*tn；
同理实施例二中的计算方式，得到tn＝[T-T*(1-s*k)*(1-k)n-1]/k。
为区分每一个等分子区域的计算结果，将tn表示为Tnij，n表示为nij，得到
s为熔化层数。
本实施例推算出了公式二，并提出在当前成形层的上一层成形层与上上一层成形层之间的交集区域的交集面积不大于零的情况下，使用公式二来计算实际铺粉厚度，明确了计算条件，提升了计算效率。
基于上述图2所示的实施例提出本申请一种供粉量计算方法的第四实施例，参照图7，图7示出了本发明供粉量计算方法第四实施例的流程示意图。
步骤S400’：根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度、所述预设固定铺粉厚度和公式三，得到所述当前成形层的实际供粉量；
所述公式三为：Lnij＝Snij*Tnij+(S0-Snij)*T；
其中，Lnij为第i列第j行的当前计算层数为第n层的等分子区域的实际供粉量，Snij为第i列第j行的当前计算层为第n层的等分子区域的烧结面积、S0为所述等分子区域的方块面积。
实际供粉量Lnij为实际铺粉厚度Tnij乘以交集面积Snij加上预设固定铺粉厚度T乘以“非交集面积”。
“非交集面积”等于预设铺粉幅面面积减去交集面积，即S0-Snij。
本实施例提出了实际供粉量的计算公式，可以实现每一个等分子区域的供粉量计算，从而可根据得到的每个等分子区域的供粉量进行点阵铺粉，不用再采用传统的通过一条直线进行遍历铺粉的方式，提高铺粉效率，减少粉末浪费。
基于上述图2所示的实施例提出本申请一种供粉量计算方法的第五实施例，参照图8，图8示出了本发明供粉量计算方法第五实施例的流程示意图。
步骤S400”：根据所述根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度、所述预设固定铺粉厚度、工况系数和公式四，得到所述当前成形层的实际供粉量；
所述公式四为:Lnij＝η*Snij*Tnij+η*(S0-Snij)*T；
其中，η为所述工况系数。
在具体实施中，进行供粉时时还可以考虑铺粉过程中的粉末损耗，引入工况系数η，工况系数η与3D打印设备的结构，供粉方式等有关，具体可通过实际铺粉测试得到。
本实施例在计算实际供粉量时引入了工况系数，考虑到实际操作时的粉末损耗，使得供粉量计算更加准确。
基于同样的发明构思，参照图9，本发明还提出一种供粉量计算装置，所述装置包括：
区域获取模块，用于获取待打印工件的当前成形层的多个等分子区域；所述等分子区域具有方块面积；
面积计算模块，用于确定所述等分子区域与所述当前成形层的上一层成形层的烧结区域之间的交集区域，并获得所述交集区域的交集面积；
层厚计算模块，用于根据预设固定铺粉厚度、所述当前成形层在所述待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度；
供粉计算模块，用于根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度和所述预设固定铺粉厚度，得到所述当前成形层的实际供粉量。
此外，本发明实施例还提出一种计算机存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有供粉量计算程序，所述供粉量计算程序被处理器执行时实现如上文所述的供粉量计算方法。因此，这里将不再进行赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。对于本申请所涉及的计算机可读存储介质实施例中未披露的技术细节，请参照本申请方法实施例的描述。确定为示例，程序指令可被部署为在一个计算产品上执行，或者在位于一个地点的多个计算产品上执行，又或者，在分布在多个地点且通过通信网络互连的多个计算产品上执行。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，上述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-ONly Memory，ROM)或随机存储记忆体(RaNdomAccessMemory，RAM)等。
另外需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现，当然也可以通过专用硬件包括专用集成电路、专用CPU、专用存储器、专用元器件等来实现。一般情况下，凡由计算机程序完成的功能都可以很容易地用相应的硬件来实现，而且，用来实现同一功能的具体硬件结构也可以是多种多样的，例如模拟电路、数字电路或专用电路等。但是，对本发明而言更多情况下软件程序实现是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在可读取的存储介质中，如计算机的软盘、U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-ONlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RaNdomAccessMemory)、磁碟或者光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机产品(可以是个人计算机，服务器，或者网络产品等)执行本发明实施例的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种供粉量计算方法，其特征在于，用于金属3D打印机，所述供粉量计算方法包括：
获取待打印工件的当前成形层的多个等分子区域；所述等分子区域具有方块面积；
确定所述等分子区域与所述当前成形层的上一层成形层的烧结区域之间的交集区域，并获得所述交集区域的交集面积；
根据预设固定铺粉厚度、所述当前成形层在所述待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度；
根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度和所述预设固定铺粉厚度，得到所述当前成形层的实际供粉量。
2.根据权利要求1所述的供粉量计算方法，其特征在于，所述根据预设固定铺粉厚度、所述当前成形层在所述待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度，包括：
根据所述预设固定铺粉厚度、所述计算层数、所述烧结收缩比和公式一，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度；
其中，所述公式一为：
其中，T表示所述预设固定铺粉厚度，nij表示第i行第j列的等分子区域的当前计算层数为第n层，k为所述烧结收缩比，Tnij表示第i行第j列的当前计算层数为第n层的等分子区域的实际铺粉厚度。
3.根据权利要求2所述的供粉量计算方法，其特征在于，所述根据预设固定铺粉厚度、所述当前成形层在所述待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度之前，所述方法还包括：
判断所述上一层成形层与上上一层成形层之间的交集区域的交集面积是否大于零；
若大于，则执行所述根据所述预设固定铺粉厚度、所述计算层数、所述烧结收缩比和公式一，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度。
4.根据权利要求1所述的供粉量计算方法，其特征在于，所述根据预设固定铺粉厚度、所述当前成形层在所述待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度，包括：
根据所述预设固定铺粉厚度、所述计算层数、所述烧结收缩比、所述熔化层数和公式二，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度；
其中，所述公式二为：
其中，s为所述熔化层数。
5.根据权利要求4所述的供粉量计算方法，其特征在于，所述根据预设固定铺粉厚度、所述当前成形层在所述待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度之前，所述方法还包括：
判断所述上一层成形层与上上一层成形层之间的交集区域的交集面积是否大于零；
若不大于，则令所述当前成形层的计算层数为1，并执行所述根据所述预设固定铺粉厚度、所述计算层数、所述烧结收缩比、所述熔化层数和公式二，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度。
6.根据权利要求1所述的供粉量计算方法，其特征在于，所述根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度和所述预设固定铺粉厚度，得到所述当前成形层的实际供粉量，包括：
根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度、所述预设固定铺粉厚度和公式三，得到所述当前成形层的实际供粉量；
所述公式三为：
Lnij＝Snij*Tnij+(S0-Snij)*T；
其中，Lnij为第i列第j行的当前计算层数为第n层的等分子区域的实际供粉量，Snij为第i列第j行的当前计算层为第n层的等分子区域的烧结面积、S0为所述等分子区域的方块面积。
7.根据权利要求5所述的供粉量计算方法，其特征在于，所述根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度和所述预设固定铺粉厚度，得到所述当前成形层的实际供粉量，还包括：
根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度、所述预设固定铺粉厚度、工况系数和公式四，得到所述当前成形层的实际供粉量；
所述公式四为:
Lnij＝η*Snij*Tnij+η*(S0-Snij)*T；
其中，η为所述工况系数。
8.一种供粉量计算装置，其特征在于，所述装置包括：
区域获取模块，用于获取待打印工件的当前成形层的多个等分子区域；所述等分子区域具有方块面积；
面积计算模块，用于确定所述等分子区域与所述当前成形层的上一层成形层的烧结区域之间的交集区域，并获得所述交集区域的交集面积；
层厚计算模块，用于根据预设固定铺粉厚度、所述当前成形层在所述待打印工件中的计算层数、烧结收缩比和/或熔化层数，得到多个所述等分子区域的实际铺粉厚度；
供粉计算模块，用于根据所述交集面积、所述方块面积、所述实际铺粉厚度和所述预设固定铺粉厚度，得到所述当前成形层的实际供粉量。
9.一种金属3D打印机，其特征在于，所述金属3D打印机包括：处理器，存储器以及存储在所述存储器中的供粉量计算程序，所述供粉量计算程序配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的供粉量计算方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有供粉量计算程序，所述供粉量计算程序程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的供粉量计算程序。
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