一种用于增材制造的填充路径尖角优化方法与流程

本发明涉及一种用于增材制造的填充路径尖角优化方法，属于增材制造。

背景技术：

1、增材制造时，对于定向平行直线填充路径，路径的方向与切片轮廓的边存在一定的夹角，如果路径方向与切片轮廓的边夹角较小，便会出现尖角；对于偏置轮廓填充路径，如果切片轮廓相邻边之间的夹角较小，随着偏置距离的变大，夹角会随着逐渐变小形成尖角。当填充工具运动到尖角处，运动方向发生改变，运动速度将会由正常速度减小至转向速度，当转向另一个方向后，运动速度将会由转向速度增大到正常速度。如果在尖角处进行匀速的材料填充，由于运动速度的变化，在尖角处便会出现材料过堆积的情况，由于在尖角处的速度变化剧烈、送料机构响应慢，通过调整送料速度避免过堆积比较困难。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于增材制造的填充路径尖角优化方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

3、一种用于增材制造的填充路径尖角优化方法，包括以下步骤：

4、步骤1、对模型进行切片处理，获得需要填充的切片轮廓多边形。

5、步骤2、对切片轮廓多边形进行填充，当采用定向平行直线填充路径时，以使路径方向与切片轮廓边的夹角最大为优化目标，生成一系列与切片轮廓边相交的定向平行直线段进行填充；

6、当采用偏置轮廓填充路径时，删除尖角区域内部的偏置路径，采用等距偏置线段来填充尖角区域，生成等距路径，与未删除的偏置路径顺序连接成填充路径进行填充。

7、进一步地，步骤2中，当采用定向平行直线填充路径时，使路径方向与切片轮廓边的夹角最大，满足下列公式，

8、

9、s.t.xx＝1

10、式中，si为第i个切片轮廓边归一化后的长度，vi为第i个切片轮廓边的单位方向向量，x为路径方向的单位方向向量，通过公式求解出x的值；

11、沿该路径方向，以设定的填充间距生成一系列与切片轮廓边相交的定向平行直线段，将相邻的直线段的首尾点顺序连接生成定向平行直线填充路径。

12、进一步地，第i个切片轮廓边归一化后的长度si的计算公式为，

13、

14、式中，l为切片轮廓多边形的总边长，li为第i个切片轮廓边的长度。

15、进一步地，第i个切片轮廓边的单位方向向量vi的计算公式为，

16、

17、式中，为第i个切片轮廓边的方向向量，li为第i个切片轮廓边的长度。

18、进一步地，步骤2中，当采用偏置轮廓填充路径时，包括以下优化步骤：

19、步骤2.2.1根据偏置距离，将切片轮廓多边形向内部连续偏置生成偏置轮廓填充路径；

20、步骤2.2.2检测尖角点，对于偏置轮廓填充路径上的任一路径点pi处的角度其中，pi-1和pi+1分别为点pi的前一个路径点和后一个路径点，若路径点处角度θi小于尖角设定值则确定该路径点pi为尖角点；

21、步骤2.2.3将相邻偏置轮廓填充路径的最近尖角点，按由切片轮廓多边形即切片轮廓边界到填充区域内部的顺序分成一组其中，为路径点pi对应的j组的偏置轮廓填充路径k的尖角点；

22、以为圆心，和的距离为半径作圆，与该组的偏置轮廓填充路径的交点分别为和其中，为路径点路径点oi对应的j组的偏置轮廓填充路径k的尖角点，为路径点路径点qi对应的j组的偏置轮廓填充路径k的尖角点，则由偏置路径段直线段直线段和偏置路径段围成的区域为尖角区域；

23、步骤2.2.5删除尖角区域内部的偏置路径，采用等距偏置线段来填充尖角区域，生成等距路径，与未删除的偏置路径根据相邻偏置路径点距离最近原则，顺序连接成填充路径。

24、进一步地，尖角设定值

25、进一步地，尖角设定值的确定步骤为：

26、设尖角点的角度为α，尖角点的角度为β，则

27、若则β＝α，生成的偏置路径存在尖角；

28、若则β>α，生成的偏置路径点不存在尖角；

29、因此尖角设定值设置为

30、本发明所达到的有益效果：

31、本发明公开的用于增材制造的填充路径尖角优化方法，通过对填充路径的规划，调整路径方向来减少尖角，避免了增材制造填充运动到尖角处时，因运动方向急剧发生改变而导致的尖角处材料堆积，本方法可以减轻过堆积现象，提高增材表面的平坦。

技术特征：

1.一种用于增材制造的填充路径尖角优化方法，其特征是，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于增材制造的填充路径尖角优化方法，其特征是，步骤2中，当采用定向平行直线填充路径时，使路径方向与切片轮廓边的夹角最大，满足下列公式，

3.根据权利要求2所述的一种用于增材制造的填充路径尖角优化方法，其特征是，第i个切片轮廓边归一化后的长度si的计算公式为，

4.根据权利要求2或3所述的一种用于增材制造的填充路径尖角优化方法，其特征是，第i个切片轮廓边的单位方向向量vi的计算公式为，

5.根据权利要求1所述的一种用于增材制造的填充路径尖角优化方法，其特征是，步骤2中，当采用偏置轮廓填充路径时，包括以下优化步骤：

6.根据权利要求5所述的一种用于增材制造的填充路径尖角优化方法，其特征是，尖角设定值

7.根据权利要求6所述的一种用于增材制造的填充路径尖角优化方法，其特征是，尖角设定值的确定步骤为：

技术总结本发明公开了一种用于增材制造的填充路径尖角优化方法，包括以下步骤：对模型进行切片处理，获得需要填充的切片轮廓多边形；对切片轮廓多边形进行填充，当采用定向平行直线填充路径时，以使路径方向与切片轮廓边的夹角最大为优化目标，生成一系列与切片轮廓边相交的定向平行直线段进行填充；当采用偏置轮廓填充路径时，删除尖角区域内部的偏置路径，采用等距偏置线段来填充尖角区域，生成等距路径，与未删除的偏置路径顺序连接成填充路径进行填充。本方法通过调整路径方向来减少尖角，可以减轻过堆积现象，提高增材表面的平坦。技术研发人员：张召远受保护的技术使用者：南京衍构科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/17