CN115139519A - 模型成型方法、三维制造控制装备及存储介质 - Google Patents

模型成型方法、三维制造控制装备及存储介质 Download PDF

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CN115139519A CN202110351890.0A CN202110351890A CN115139519A CN 115139519 A CN115139519 A CN 115139519A CN 202110351890 A CN202110351890 A CN 202110351890A CN 115139519 A CN115139519 A CN 115139519A
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Abstract

本申请涉及三维成型领域，提供一种模型成型方法、三维制造控制装备及存储介质，所述模型成型方法包括：获取目标模型，确定所述目标模型对应的成型层和所述成型层对应的成型层参数；基于所述成型层参数，判断所述成型层中是否存在悬空区域；当确定所述成型层中存在悬空区域时，根据所述悬空区域，在所述成型层中确定第一区域和第二区域；根据第一热源参数处理所述第一区域，根据第二热源参数处理所述第二区域。利用本申请可避免模型成型过程中悬空区域发生塌陷或变形的情况发生，可以提高模型成型的效率。

Description

模型成型方法、三维制造控制装备及存储介质
技术领域
本申请涉及三维成型领域，尤其涉及一种模型成型方法、三维制造控制装备及存储介质。
背景技术
三维成型技术是融合了多种现代科学技术而发展起来的先进智能制造方法，可以通过获取零件信息，并在热源作用下通过逐层增材制造的方法成形任意复杂零件。例如，依靠激光能量注入，对物料粉末进行烧结，得到致密度好的成型实体，所述物料粉末包括金属粉末、塑料粉末等。通常，可采用固定参数的热源进行熔化成型，但是在处理悬空区域的过程中，往往因为悬空区域下部没有支撑，在悬空区域受到过高的激光输入能量时，悬空区域易发生塌陷或变形，导致成型的三维模型不符合要求。如果在悬空区域下添加支撑打印，能保证悬空区域不塌陷和不发生变形，但支撑去除增加了大量的工作量，且有的悬空区域位于打印件内部，如果添加支撑打印，添加的支撑根本无法去除。
发明内容
有鉴于此，本申请的主要目的在于提供一种模型成型方法、三维制造控制装备及存储介质，旨在解决模型成型过程中悬空区域容易发生塌陷或变形的技术问题。
本申请的第一方面提供一种模型成型方法，所述模型成型方法包括：
获取目标模型，确定所述目标模型对应的成型层和所述成型层对应的成型层参数；
基于所述成型层参数，判断所述成型层中是否存在悬空区域；
当确定所述成型层中存在悬空区域时，根据所述悬空区域，在所述成型层中确定第一区域和第二区域；
根据第一热源参数处理所述第一区域，根据第二热源参数处理所述第二区域。
根据本申请的一个可选的实施例，所述悬空区域包括平垂区域，所述基于所述成型层参数，判断所述成型层中是否存在悬空区域包括：
计算第n+1层成型层与第n层成型层之间的面积差值；
当所述面积差值大于或等于预设阈值时，将所述第n+1层成型层中与第n层成型层存在差异的区域确定为目标区域；
判断构成所述目标区域的每个点对应的切线向量是否与所述目标模型对应的加工平台平行；
当构成所述目标区域的每个点对应的切线向量与所述目标模型对应的加工平台平行时，确定所述目标区域为平垂区域。
根据本申请的一个可选的实施例，所述判断构成所述目标区域的每个点对应的切线向量是否与所述目标模型对应的加工平台平行包括：
获取所述目标区域对应的边界位点坐标；
基于所述边界位点坐标，判断构成所述目标区域的每个点对应的切线向量是否与所述目标模型对应的加工平台平行。
根据本申请的一个可选的实施例，所述根据所述悬空区域，在所述成型层中确定第一区域和第二区域包括：
将所述成型层中的所述悬空区域确定为第一区域，将所述成型层中所述悬空区域外的区域确定为第二区域。
根据本申请的一个可选的实施例，所述根据所述第一热源参数处理所述第一区域之前，所述方法还包括：
确定所述目标模型对应的物料信息；
基于所述物料信息，确定所述第一区域对应的热源扫描次数和热源扫描参数；
根据所述热源扫描次数和所述热源扫描参数生成所述第一热源参数。
根据本申请的一个可选的实施例，所述物料信息包括物料对应的熔点，所述基于所述物料信息，确定所述第一区域对应的热源扫描次数和热源扫描参数：
根据所述熔点查询预设的熔点加工表，确定所述第一区域对应的热源扫描次数和热源扫描参数，其中所述熔点加工表中包括热源扫描次数和热源扫描参数与熔点之间的映射关系。
根据本申请的一个可选的实施例，所述热源扫描参数包括热源功率、扫描速度、扫描间距和/或扫描路径中的一种或多种，所述热源功率为10至500W，所述扫描速度为100至4000mm/s，所述扫描间距为0.04至0.12毫米，所述扫描路径包括直线扫描、分区扫描和/或旋转角度扫描。
根据本申请的一个可选的实施例，所述确定所述目标模型对应的成型层和所述成型层对应的成型层参数包括：
导入所述目标模型至三维坐标系，对所述目标模型进行切片处理，得到所述目标模型对应的成型层和所述成型层对应的成型层参数。
本申请的第二方面提供一种三维制造控制装备，所述三维制造控制装备包括：
存储器，用于存储至少一个指令；
处理器，用于执行所述至少一个指令时实现如上所述的模型成型方法。
本申请的第三方面提供一种存储介质，所述存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现如上所述的模型成型方法。
由以上技术方案可以看出，本申请通过识别所述目标模型对应的成型层中的悬空区域，并基于所述悬空区域在所述成型层中确定第一区域和第二区域，最后基于不同的热源参数处理所述第一区域和所述第二区域，可以避免模型成型过程中平悬空区域发生塌陷或变形的情况发生，提高模型成型的效率。
附图说明
图1为本申请实施例的一种三维成型设备的结构示意性框图；
图2为本申请实施例的一种模型成型方法的示意流程图；
图3为本申请实施例提供的一种三维制造控制装备的结构示意性框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本申请保护的范围。
附图中所示的示意流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
本申请实施例提供一种模型成型方法、三维制造控制装备及存储介质。其中，该模型成型方法可应用于终端设备或服务器中，该终端设备可以三维成型设备、手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑和个人数字助理等电子设备，该服务器可以为单台的服务器，也可以为由多台服务器组成的服务器集群。以下以该模型成型方法应用于三维成型设备为例进行解释说明。
请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种三维成型设备的结构示意性框图。三维成型设备10可以包括控制器101、铺粉装置102、热源器103和加工平台104。所述控制器101电连接所述热源器103、所述铺粉装置102和所述加工平台104。
所述控制器101用于接收目标模型，并根据所述目标模型对应的模型参数控制铺粉装置102和热源器103进行模型成型作业。
所述铺粉装置102用于根据所述控制器101发送的指令铺设物料粉末至所述加工平台。
所述热源器103用于根据所述控制器101发送的指令发射热源和调整热源的参数，还可以用于控制所述热源按照预设路径进行移动。示例性的，所述热源器可以包括激光器，所述激光器根据所述控制器101发送的指令发射成型激光和调整成型激光的参数，还可以用于控制成型激光按照预设路径进行移动。
所述加工平台104用于承载成型的三维模型。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参阅图2，图2是本申请实施例提供的一种模型成型方法的示意流程图。根据不同的需求，该示意流程图中步骤的顺序可以改变，某些可以省略。如图2所示，所述模型成型方法具体包括以下步骤。
步骤S21、获取目标模型，确定所述目标模型对应的成型层和所述成型层对应的成型层参数。
三维成型设备根据所述目标模型进行模型成型处理，得到所述目标模型对应的成型三维模型。所述目标模型包括至少一个成型层，所述至少一个成型层包括对应的成型层参数。所述三维成型设备根据所述成型层参数进行模型成型处理。
在一些实施方式中，所述确定所述目标模型对应的成型层和所述成型层对应的成型层参数包括：
导入所述目标模型至三维坐标系，对所述目标模型进行切片处理，得到所述目标模型对应的成型层和所述成型层对应的成型层参数。
所述三维坐标系可以是XYZ坐标系。导入目标模型至XYZ坐标系，对所述目标模型进行切片处理，得到所述目标模型对应的成型层和所述成型层对应的成型层参数。
示例性的，所述目标模型可以对应多个成型层，所述多个成型程可以沿Z轴方向层层堆叠，使得模型成型过程可以由下至上逐层进行。所述成型层对应的成型层参数包括但不限于坐标参数、材料参数等。
步骤S22、基于所述成型层参数，判断所述成型层中是否存在悬空区域。
所述悬空区域为所述成型层中下方无支撑的区域。
在一些实施方式中，所述悬空区域包括平垂区域，所述基于所述成型层参数，判断所述成型层中是否存在悬空区域包括：
计算第n+1层成型层与第n层成型层之间的面积差值；
当所述面积差值大于或等于预设阈值时，将所述第n+1层成型层中与第n层成型层存在差异的区域确定为目标区域；
判断构成所述目标区域的每个点对应的切线向量是否与所述目标模型对应的加工平台平行；
当构成所述目标区域的每个点对应的切线向量与所述目标模型对应的加工平台平行时，确定所述目标区域为平垂区域。
示例性的，可根据实际需求设置预设阈值，在此不做任何限定。
当第n+1层成型层与第n层成型层之间的面积差值大于所述预设阈值时，确定所述第n+1层成型层与第n层成型层的大小差异较大，可能存在悬空区域。将所述第n+1层成型层中与第n层成型层存在差异的区域确定为目标区域，例如，将所述第n+1层成型层与所述第n层成型层进行面积比较，将所述第n+1层成型层中与所述第n层成型层有差异的区域确定为目标区域。
其中，所述加工平台用于承载成型的三维模型。
在一些实施方式中，所述判断构成所述目标区域的每个点对应的切线向量是否与所述目标模型对应的加工平台平行包括：
获取所述目标区域对应的边界位点坐标；
基于所述边界位点坐标，判断构成所述目标区域的每个点对应的切线向量是否与所述目标模型对应的加工平台平行。
示例性的，基于三维坐标系，获取所述目标区域对应的边界位点坐标。根据所述边界位点坐标判断构成所述目标区域的每个点对应的切线向量是否与所述目标模型对应的加工平台平行。
步骤S23、当确定所述成型层中存在悬空区域时，根据所述悬空区域，在所述成型层中确定第一区域和第二区域。
示例性的，可以预先设置一预设距离，所述预设距离用于在所述成型层中确定第一区域和第二区域。当确定所述成型层中存在悬空区域时，以所述悬空区域为起始位置，沿X轴和Y轴移动预设距离L，形成一虚拟分界面，将所述虚拟分界面确定为第一区域，将所述成型层中除所述第一区域外的区域确定为第二区域。所述预设距离可根据实际需求进行自定义设置，在此不做任何限定。通过预先设置一预设距离，可以避免将所述悬空区域划分为第二区域的情况发生，进一步避免平悬空区域发生塌陷或变形，提高模型成型的效率。
在一些实施方式中，所述根据所述悬空区域，在所述成型层中确定第一区域和第二区域包括：
将所述成型层中的所述悬空区域确定为第一区域，将所述成型层中所述悬空区域外的区域确定为第二区域。
将所述成型层中的所述悬空区域确定为第一区域，将所述成型层中除所述第一区域外的区域确定为第二区域。直接将所述悬空区域确定为第一区域，将所述成型层中除所述第一区域外的区域确定为第二区域，可以提高确定第一区域和第二区域的速率，进一步提高了模型成型的速率。
步骤S24、根据第一热源参数处理所述第一区域，根据第二热源参数处理所述第二区域。
所述第一热源参数可以包括第一激光参数，所述第二热源参数可以包括第二激光参数。
示例性的，所述根据第一热源参数处理所述第一区域，根据第二热源参数处理所述第二区域之前，所述方法还包括：获取所述目标模型对应的物料信息，根据所述物料信息确定第一热源参数和第二热源参数。
其中，所述第一热源参数和所述第二热源参数可以包括热源扫描次数和热源扫描参数。示例性的，预先设置物料参数映射表，所述物料参数映射表中包括第一热源参数和第二热源参数与物料的映射关系。
其中，所述物料包括金属物料和塑料物料等，在此不对所述物料做任何限制。
在一些实施方式中，所述根据所述第一热源参数处理所述第一区域之前，所述方法还包括：
确定所述目标模型对应的物料信息；
基于所述物料信息，确定所述第一区域对应的热源扫描次数和热源扫描参数；
根据所述热源扫描次数和所述热源扫描参数生成第一热源参数。
示例性的，可以预先设置物料处理数据库，所述物料处理数据库中包括热源扫描次数和热源扫描参数与物料信息之间的映射关系。通过预设物料处理数据库，可以加快生成第一热源参数的速率。
在一些实施方式中，所述物料信息包括物料对应的熔点，所述基于所述物料信息，确定所述第一区域对应的热源扫描次数和热源扫描参数：
根据所述熔点查询预设的熔点加工表，确定所述第一区域对应的热源扫描次数和热源扫描参数，其中所述熔点加工表中包括热源扫描次数和热源扫描参数与熔点之间的映射关系。
示例性的，根据不同的熔点设置不同的热源扫描次数和热源扫描参数。根据所述热源扫描次数和热源扫描参数与熔点之间的映射关系生成熔点加工表。通过预先设置熔点加工表，可以加快确定所述第一区域对应的热源扫描次数和热源扫描参数的速率，从而提高模型加工的速率。
在一些实施方式中，所述热源扫描参数包括热源功率、扫描速度、扫描间距和/或扫描路径中的一种或多种，所述热源功率为10至500W，所述扫描速度为100至4000mm/s，所述扫描间距为0.04至0.12毫米，所述扫描路径包括直线扫描、分区扫描和/或旋转角度扫描。
示例性的，可以对所述第一区域设置多次扫描，不同次数的扫描对应设置不同的热源扫描参数。其中，所述热源扫描可根据实际需求进行设置，在此不做任何限定。
例如，对所述第一区域设置5次扫描。将所述第一区域对应的第一次扫描的激光功率P1设置得较低，如设置为扫描所述第二区域所用激光功率P的20％，即P1＝0.2P。剩余2-5次激光功率可依据所述目标模型对应的物料的熔点高低进行设置，例如，设置功率相同、功率逐次递增或功率逐次递减，且最大功率不超过扫描所述第二区域所用激光功率P的60％。同时，可以将所述第一区域的扫描速度V1设置为100-4000mm/s，且所述扫描速度V1不低于所述第二区域的扫描速度V2。
示例性的，所述直线扫描可以按照之字形的路径，即从第一区域一侧开启热源，控制所述热源沿着直线扫描至所述第一区域另一侧，再之字形往复扫描所述第一区域。直线扫描有助于在无支撑区域建立桥梁的链接，不容易塌陷或变形。
示例性的，所述分区扫描为不同的区域采用不同的热源参数进行扫描。例如，所述第一区域采用第一热源参数进行扫描，所述第二区域采用第二热源参数进行扫描。
示例性的，所述旋转角度扫描为将热源扫描方向进行旋转变换的扫描方式，所述旋转角度扫描可用条形分区或棋盘格的扫描策略，以降低多次激光扫描的打印应力。
上述实施例提供的模型成型方法，通过获取目标模型，确定所述目标模型对应的成型层和所述成型层对应的成型层参数；接着基于所述成型层参数，判断所述成型层中是否存在悬空区域；当确定所述成型层中存在悬空区域时，根据所述悬空区域，在所述成型层中确定第一区域和第二区域；最后根据第一热源参数处理所述第一区域，根据第二热源参数处理所述第二区域，得到成型的三维模型。通过识别所述目标模型对应的成型层中的悬空区域，并基于所述悬空区域在所述成型层中确定第一区域和第二区域，最后基于不同的热源参数处理所述第一区域和所述第二区域，可以避免模型成型过程中平悬空区域发生塌陷或变形的情况发生，提高模型成型的效率。
图3为本申请实施例提供的一种三维制造控制装备的结构示意性框图。该三维制造控制装备30包括通过系统总线连接的存储器301和处理器302。存储器301用于存储至少一个指令；处理器302用于执行所述至少一个指令时实现如上所述的模型成型方法。处理器302对上述指令的具体实现方法可参考前述模型成型方法实施例中相关步骤的描述，在此不赘述。
本领域技术人员可以理解，图3中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
本申请实施例还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序中包括程序指令，所述程序指令被执行时所实现的方法可参照本申请模型成型方法的各个实施例。
其中，所述存储介质可以是前述实施例所述的三维制造控制装备的内部存储单元，例如所述三维制造控制装备的硬盘或内存。所述存储介质也可以是所述三维制造控制装备的外部存储设备，例如，所述三维制造控制装备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。
前述实施例提供的三维制造控制装备及存储介质，通过识别所述目标模型对应的成型层中的悬空区域，并基于所述悬空区域在所述成型层中确定第一区域和第二区域，最后基于不同的热源参数处理所述第一区域和所述第二区域，可以避免模型成型过程中平悬空区域发生塌陷或变形的情况发生，提高模型成型的效率。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种模型成型方法，其特征在于，所述模型成型方法包括：
获取目标模型，确定所述目标模型对应的成型层和所述成型层对应的成型层参数；
基于所述成型层参数，判断所述成型层中是否存在悬空区域；
当确定所述成型层中存在悬空区域时，根据所述悬空区域，在所述成型层中确定第一区域和第二区域；
根据第一热源参数处理所述第一区域，根据第二热源参数处理所述第二区域。
2.根据权利要求1所述的模型成型方法，其特征在于，所述悬空区域包括平垂区域，所述基于所述成型层参数，判断所述成型层中是否存在悬空区域包括：
计算第n+1层成型层与第n层成型层之间的面积差值；
当所述面积差值大于或等于预设阈值时，将所述第n+1层成型层中与第n层成型层存在差异的区域确定为目标区域；
判断构成所述目标区域的每个点对应的切线向量是否与所述目标模型对应的加工平台平行；
当构成所述目标区域的每个点对应的切线向量与所述目标模型对应的加工平台平行时，确定所述目标区域为平垂区域。
3.根据权利要求2所述的模型成型方法，其特征在于，所述判断构成所述目标区域的每个点对应的切线向量是否与所述目标模型对应的加工平台平行包括：
获取所述目标区域对应的边界位点坐标；
基于所述边界位点坐标，判断构成所述目标区域的每个点对应的切线向量是否与所述目标模型对应的加工平台平行。
4.根据权利要求1所述的模型成型方法，其特征在于，所述根据所述悬空区域，在所述成型层中确定第一区域和第二区域包括：
将所述成型层中的所述悬空区域确定为第一区域，将所述成型层中所述悬空区域外的区域确定为第二区域。
5.根据权利要求1所述的模型成型方法，其特征在于，所述根据所述第一热源参数处理所述第一区域之前，所述方法还包括：
确定所述目标模型对应的物料信息；
基于所述物料信息，确定所述第一区域对应的热源扫描次数和热源扫描参数；
根据所述热源扫描次数和所述热源扫描参数生成第一热源参数。
6.根据权利要求5所述的模型成型方法，其特征在于，所述物料信息包括物料对应的熔点，所述基于所述物料信息，确定所述第一区域对应的热源扫描次数和热源扫描参数：
根据所述熔点查询预设的熔点加工表，确定所述第一区域对应的热源扫描次数和热源扫描参数，其中所述熔点加工表中包括热源扫描次数和热源扫描参数与熔点之间的映射关系。
7.根据权利要求5或6所述的模型成型方法，其特征在于，所述热源扫描参数包括热源功率、扫描速度、扫描间距和/或扫描路径中的一种或多种，所述热源功率为10至500W，所述扫描速度为100至4000mm/s，所述扫描间距为0.04至0.12毫米，所述扫描路径包括直线扫描、分区扫描和/或旋转角度扫描。
8.根据权利要求1所述的模型成型方法，其特征在于，所述确定所述目标模型对应的成型层和所述成型层对应的成型层参数包括：
导入所述目标模型至三维坐标系，对所述目标模型进行切片处理，得到所述目标模型对应的成型层和所述成型层对应的成型层参数。
9.一种三维制造控制装备，其特征在于，所述三维制造控制装备包括存储器和处理器；
所述存储器用于存储至少一个指令；
所述处理器用于执行所述至少一个指令时实现如权利要求1至8中任意一项所述的模型成型方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一个指令，所述至少一个指令被处理器执行时实现如权利要求1至8中任意一项所述的模型成型方法。
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