[发明专利]一种三维打印下的外部轴优化方法

说明书

本发明提供了一种三维打印下的外部轴优化方法，采集待加工的产品的结构点阵模型数据；获取产品的结构点阵模型数据中目标点的空间位置，并根据外部位移轴的运动方向对目标点的空间位置进行拆分，得到轴分量在时间轴上的运动轨迹；轴分量在时间轴上的运动轨迹进行切片分量形成轴分量的原函数f₁(t)；对X轴分量的原函数f₁(t)进行傅里叶级数求解，得到轴分量拟合后的f₂(t)，根据轴分量拟合后的f₂(t)得到优化的轨迹f₃(t)；检测复验拟合的轨迹f₃(t)；符合检测复验则确定轨迹f₃(t)，不符合检测复验则修正轨迹f₃(t)。本发明公开了一种便捷、稳定的外部轴优化方法。能够通过傅立叶级数方法来生成外部轴的运动轨迹。

技术领域

本发明涉及机械自动化控制领域，具体涉及一种三维打印下的外部轴优化方法。

背景技术

三维打印在打印大型物件的时候，一般借助于外部轴来实现。目前机器人三维打印的主要方法是通过描述一系列的三维空间点，通过离线文件的形式传输给机器人，机器人再通过内置的反向运动学算法算出机器人自身每个轴的需要转动的度数，从而使得自身的末端工具头能够达到目标点。

线性外部轴的作用就是把机器人移动到目标点的附近，使得目标点在机器人的作业半径之内，这时机器人就可以顺利完成作业。三维打印的时候，外部轴会根据目标点的改变和机器人的作业范围，不断的改变机械臂的位置。如何根据目标点的位置来决定外部轴的运动，从而把机器人送到目标点附近存在着如下几种方案：方案一，使外部轴的运动完全跟随目标点的移动。即为外部轴做下一个动作和下一个目标点与已完成目标点的位移完全一致。使得机器人的的轴关节运动最小化。例如，CN201911146612.0一种基于分步优化的多机器人多工位协作点焊作业规划方法。主要是通过优化电焊点的排序来进行路径优化。方案二，如图1所示，通过手工编程调整外部轴的运动，以此减小外部轴的多余运动。CN201820931272.7多机器人在轨联动系统光栅定位配合协调装置。通过硬件来进行配合协调多机器人的轨道运动。方案三，如图2所示，通过多项式函数对比较简单机械的运动轨迹进行平滑优化。

但是，方案一中无论外部轴作为一个相比机器人的设备，是不够精确的，而且缓慢。大部分运动线性外部轴来承担会造成打印时间变长，打印效果也会下降。方案二中，缺点是耗时耗力，在大型复杂形体的三维打印中，外部轴的运动会比较复杂。如果每一段都进行手工编程，实际工程会耗费大量人工进行编程。方案三，计算量会比较大，而且这种算法并不适合三维打印，因为三维打印，尤其是层级打印的特点是周期性重复性。

因此，需要研发一种便捷、稳定的外部轴优化方法。能够通过傅立叶级数方法来生成外部轴的运动轨迹。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供了一种便捷、稳定的外部轴优化方法。能够通过傅立叶级数方法来生成外部轴的运动轨迹。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种三维打印下的外部轴优化方法，包括驱动机构，所述驱动机构驱动连接有外部位移轴，所述外部位移轴一端驱动设置在操作区上方，所述外部位移轴的另一端驱动连接有与操作区对应的操作部。

所述驱动机构的外部位移轴的动作优化方法包括以下步骤。

步骤S1，采集待加工的产品的结构点阵模型数据。

步骤S2，获取产品的结构点阵模型数据中目标点的空间位置，并根据外部位移轴的运动方向对目标点的空间位置进行拆分，得到X轴或/和Y轴或/和Z轴的分量在时间轴上的运动轨迹。

步骤S3，目标点位于外部位移轴方向上的X轴或/和Y轴或/和Z轴的分量在时间轴上的运动轨迹通过切片软件或/和切片程序进行切片分量形成X轴分量的或/和Y轴分量的或/和Z轴分量的原函数f₁(t)；且t代表的是此目标点在整个目标点集中的序号。