[发明专利]一种基于象限区域引导的伪随机岛型扫描路径规划方法

说明书

本发明提供一种基于象限区域引导的伪随机岛型扫描路径规划方法。该方法包括以下步骤：步骤一，根据输入的三维模型切片数据计算获取切片的轮廓包围盒；步骤二，根据步骤一所得到的切片轮廓包围盒布置正方形格子，正方形格子的集合记为{S_ij}_p×q；步骤三，将集合{S_ij}_p×q中的格子逐个与输入的格子与输入的切片轮廓进行布尔求交运算得到离散切片集合{C1_ij}_p×q；步骤四，滤除{C1_ij}_p×q中为空的切片得到集合{C2_ij}_p×q；步骤五，对于{C2_ij}_p×q定义基于象限区域引导的伪随机岛形加载策略，得到最终的切片集合{C_ij}_p×q；步骤六，遍历集合{C_ij}_p×q，针对每一个离散切片求取内部扫描填充路径，得到格子路径集合{P_ij}_p×q。

技术领域

本发明设计一种增材制造技术领，特别是一种基于象限区域引导的伪随机岛型扫描路径规划方法。

背景技术

激光选区熔化技术的机理无非是高能激光束与粉末状材料之间的作用，即成形过程中能量吸收与传递范围控制机理与机制。然而，对于激光选区熔化技术，粉末在快速熔化凝固过程中产生热量及其传递及其传递对成形能力、残余应力与变形具有重大影响。因此，合理的激光扫描路径是对热量的有效管理和控制，能够在很大程度上避免零件产生过大变形。

目前，增材制造技术对金属实体采用四种扫描路径生成方式，即轴平行扫描、等距、变角度平行扫描以及棋盘分区扫描。其中主要采取的对热量进行分配和控制的方法是通过平面轮廓生成棋盘状分区并生成扫描路径。

棋盘分区扫描对输入热量的管理和控制主要体现在其棋盘格子的加载策略上，目前大多数软件所采用的加载策略为，回形加载，或者随机加载，这些加载策略难以对高能束激光的输入热量进行有效管理和控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于象限区域引导的伪随机岛型扫描路径规划方法，该方法能够克服高能束激光加工过程中无法对输入热量进行有效管理和控制的问题。

该方法包括以下步骤：

步骤1，建立直角坐标系将切片放置于直角坐标系中获取切片轮廓坐标信息并获取切片轮廓包围盒，其中包围盒边界由切片轮廓在直角坐标系中x、y轴最大值、最小值对应的平行于x、y轴的直线组成；

步骤2，布置正方形格子覆盖包围盒，正方形格子的集合记为{S_ij}_p×q，其中p、q分别为正方形格子的行数和列数，i∈p，j∈q；

步骤3，将集合{S_ij}_p×q中的格子逐个与切片轮廓进行布尔求交运算得到离散切片集合{C1_ij}_p×q；

步骤4，滤除{C1_ij}_p×q为空的切片得到集合{C2_ij}_p×q；

步骤5，对于{C2_ij}_p×q定义基于象限区域引导的伪随机岛形加载策略，得到最终的切片集合{C_ij}_p×q；

步骤6，遍历集合{C_ij}_p×q针对每一个切片求取内部扫描填充路径，得到格子路径集合{P_ij}_p×q。

基于上述方法，所述步骤5具体包括以下步骤：