[发明专利]基于层间信息继承的金属增材制造路径填充方法

说明书

本发明公开了基于层间信息继承的金属增材制造路径填充方法，本方法首先将模型进行分体，使得每个分体任意相邻两层的轮廓相似。利用相邻两层间信息可以继承的特性，将前一层已生成的路径端点加上两层轮廓之间的偏移量即生成后一层的路径。不需要计算出每条平行线与轮廓的交点并将交点连接成路径，减少了计算量，加快了算法运行速度，缩短了模型处理时间。能够加快金属增材制模型数据处理中的路径填充过程，缩短数据处理时间。针对大数据量的CAD模型，该方法减少了计算量，缩短了路径填充过程所花费的时间。

【技术领域】

本发明属于金属增材制造技术领域，具体涉及一种基于层间信息继承的金属增材制造路径填充方法。

【背景技术】

金属增材制造(Metal Additive Manufacturing,MAM)是一种新兴的，逐层堆积的制造技术，其零件模型的数据处理算法是该制造技术的重点。经过模型数据处理算法，可以将零件的CAD(Computer Aided Design,计算机辅助设计)模型转化为增材制造机器可以识别的Gcode代码，从而控制机器完成增材制造过程。现如今在金属增材制造领域中，所需制造的零件模型越来越精细，其CAD模型数据量越来越庞大，对模型处理的速度若仍旧使用原有算法，处理模型的效率会比较低下，GB级的STL(stereolithography，光固化立体造型术)文件所表示的CAD模型，至少需要数个小时以上才能将模型处理处理为打印机可以理解的Gcode代码，无法满足工业生产的需求。

在金属增材制造过程中对模型数据处理的各个步骤里最重要也是最耗时的是路径填充过程。文献“激光快速成形中激光扫描路径的快速生成算法[J].计算机辅助设计与图形学学报，1998(3):260－265”公开了一种平行线填充算法。该算法如今是一种广泛使用在金属增材制造路径填充过程中的算法。平行线填充法使用一组等距的平行线与切片截面轮廓线求交点，只保留切片轮廓内实体部分平行线段，最后将送些线段按照首尾相连的方式变成填充路径。首先，调用或者输入STL模型切片完成的轮廓点数据，然后根据工艺要求设定好的喷头参数来规定填充的间距大小。之后，在X方向或Y方向计算起始填充点并完成平行线集合与轮廓线的循环求交任务，在下一层继续循环求交，如此往复，直至所有层片轮廓求交完毕。最后，将每一层的轮廓点及填充路径交点依次连接得到路径。模型层层叠加的计算量是十分大的，会花费较多的时间。由于模型切片厚度是十分小的，所以其中有许多层片轮廓是相等或相似，在路径生成过程中就进行了许多重复计算，增加了计算量。

【发明内容】

本发明公开了一种基于层间信息继承的金属增材制造路径填充方法，以解决现有技术中模型切片厚度小，许多片层片轮廓相等或相似，在路径生成过程中计算量大的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

基于层间信息继承的金属增材制造路径填充方法，包括以下步骤：

步骤1，建立用于储存变量的数组；

步骤2，对增材制造的模型进行分体操作，分体过程中比较当前层的轮廓与前一层的轮廓；

若相等，分类标记为1；若相似，分类标记为2；否则，新建一个分体，将当前层设定为新建分体的初始层，并分类标记为0；

步骤3，若分类标记为0，通过平行填充算法生成当前层的填充路径，否则执行步骤4；

步骤4，计算当前层轮廓中的每一条线段相对于前一层轮廓中对应线段的偏移量；

步骤5，若当前层的分类标记为1，则将前一层轮廓中的所有路径端点加上偏移量，生成当前层的路径，返回步骤3，填充下一层；