[发明专利]一种基于3D打印机的仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种仿真软件设计方法，具体的涉及一种基于3D打印的仿真方法，属于3D打印应用类领域。

背景技术

快速成型技术（3D打印）是20世纪80年代后期发展起来的一种先进制造技术。其是利用三维CAD的数据， 通过快速成型机， 将一层层的材料堆积成实体原型。形象地讲， 快速成型系统就像是一台 “立体打印机” ， 因此得名 “3D打印机” 。快速成型的方式有很多， 目前已出现的RP技术的主要工艺有： 熔融沉积成型 （FDM） 、 选择性激光烧结成型 （SLS） 、 光固化成型 （SLA） 、 分层实体制造成型 （LOM） 等。在3D打印技术中， FDM的机械结构最简单， 设计也最容易， 制造成本、 维护成本和材料成本也最低， 因此也是在家用的桌面级3D打印机中使用得最多的技术， 而工业级FDM机器， 主要以Stratasys公司产品为代表。FDM 3D打印机， 与其他快速成型工艺的主要不同在于， 其构成零件的每个层片是由材料丝熔融堆积而成的。成型过程中， 材料在喷头内被加热熔化，并以一定的压力由喷头沿产品截面轮廓和填充轨迹运动挤出，与前一层粘接在一起， 逐层叠加， 直至原型成品完成。FDM快速成型技术已广泛应用于汽车、 机械、 航空航天、 家电、 通讯、 电子、 建筑、 医学、 玩具等产品的设计开发过程。

在当前3D打印技术热门的形势下，如何提供一种高效率的3D打印机的仿真方法，是本发明研究的目的。

发明内容

为克服现有技术不足，本发明提供一种基于3D打印机的仿真方法，通过PC为平台，以3D打印机为依托，实现了3D打印机仿真方法。

为解决现有技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于3D打印机的仿真方法，包括以下步骤：

步骤一，建立打印机三维模型；

采用VisualC++、OpenGL提供的绘图函数创建3D打印机的立体模型；是打印机外观、 工作台、 挤出机和喷头模型的建立。通过对模型进行颜色、 光照以及材质的设置从而渲染模型以获得逼真的仿真打印环境；

步骤二，BFB文件的解析和预打印检查；

分析bfb文件结构和提取出文件中的模型信息，将手动输入或载入的现有的bfb文件代码进行翻译， 当文件检查合格后， 驱动3D打印机的打印操作， 实现整个打印过程的模拟；

步骤三，打印路径仿真算法分析；在手写的bfb文件中改进其路径扫描算法；

步骤四，打印过程可视化和分层轮廓预览；

通过对bfb文件的解析， 提取出文件中打印机喷头的运动坐标， 利用VisualC++、 OpenGL将打印过程可视化，同时可以分层预览模型打印的轮廓图；

步骤五，人机交互界面；

通过VC++6.0中的MFC框架，设置出友好的交互控制界面；用户可以通过虚拟的操作面板实现了bfb文件的导入、检查操作， 方便地进行视图转换、 缩放及视角变化， 并能控制打印机的工作状态如开始、 暂停、 结束的一系列操作；

步骤六，文件管理；

所述文件管理包括bfb文件的管理模块和系统帮助模块；

步骤七，打印仿真环境；

所述的打印仿真环境包括打印机模型设计模块和人机交互模块；其中，打印机模型设计模块： 使用OpenGL自身提供的绘图函数建立实体模型，打印机外观、 工作台、 挤出机和喷头模

型的建立；然后对模型添加颜色、 光照、 材质以获得逼真的仿真打印环境；人机交互模块： 本仿真软件是以实时的人机交互为基础，完成对打印过程的控制，有打印状态的控制、 打印速度的控制、 视图选择、 试图缩放；

步骤八，打印仿真过程；

所述打印仿真过程包括bfb文件解释模块、 bfb文件检查模块、打印显示模块；bfb文件解释模块： 负责把bfb文件中的代码翻译成3D打印机的执行动作；一般可以从bfb文件代码中提取出打印机喷头的运动坐标、 进给率、 打印温度、 马达速度和转速；bfb文件检查模块：负责bfb文件代码的错误检查，文件检查合格后才能进行下一步的打印操作。打印显示模块：是将FDM 3D打印机打印模型的整个过程可视化， 用户可以预览打印机的运动路径， 同时也可以预览每一层轮廓；

进一步的，在步骤二中，所述的bfb文件在打印前须进行代码错误检查。

进一步的，在步骤六中，所述的bfb文件的管理模块：负责bfb文件的存储， 包