[发明专利]一种基于骨架线轮廓识别与区域分割的3D打印成形方法

权利要求书

1.一种基于骨架线轮廓识别与区域分割的3D打印成形方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

S1获取待成形零件的切片层以及每个切片层中的成形轮廓，计算获得每个切片层成形轮廓内的骨架线，以此获得每个成形轮廓内的所有骨架线；

S2分别计算求取所有骨架线中主骨架线的长度L，每条骨架线端点处的直径d，相邻两条骨架线之间的偏转角θ，以及成形轮廓中相邻两条边之间的偏转角Φ，骨架线端点处的直径为在该端点到所述成形轮廓的最短距离，所述相邻两条骨架线之间的偏转角θ为相邻两条骨架线夹角的补角，所述成形轮廓中相邻两条边之间的偏转角Φ为相邻两条边夹角的补角；

S3将成形轮廓内的区域类型分为直方区、平滑区、过渡平缓区、平滑薄壁区和毛糙区，利用步骤S2中计算获得的多个参数值建立区域类型划分标准，利用该划分标准将所述每个切片层内的成形轮廓划分为相应类型的区域，以此实现对成形轮廓区域的划分；

S4根据成形轮廓中区域的类型规划每个区域的成形路径，根据每个区域的成形路径分别对每个区域进行加工，以此实现待成形零件的3D打印成形。

2.如权利要求1所述的一种基于骨架线轮廓识别与区域分割的3D打印成形方法，其特征在于，在步骤S3中，所述区域划分标准按照下列方式进行：

判断所述端点处的直径d与λ倍喷头直径D之间的关系，其中，λ为2，按照下列两种方式之一进行处理：

(1)当dλD时，判断主骨架线的长度L与n倍的喷头直径D的关系，以及主骨架两端端点处的直径d1与d2之间的关系，如下：

当LnD且d1＝d2时，该区域为直方区，其中，n为大于λ的整数；

否则，判断每条骨架线端点的处直径d与m倍的喷头直径D之间的关系，m为大于λ的整数且mn，当dmD时，为平滑区；否则，判断成形轮廓中相邻两条边之间的偏转角Φ与预设轮廓偏转角阈值Φmax之间的关系，当ΦΦmax时，为过渡平缓区，否则，为平滑区；

(2)当d＝λD时，判断所述相邻两条骨架线之间的偏转角θ与预设骨架线偏转角阈值θmax之间的关系，当θ＝θmax时，该区域为平滑薄壁区，否则为毛糙区。

3.如权利要求1或2所述的一种基于骨架线轮廓识别与区域分割的3D打印成形方法，其特征在于，在步骤S4中，所述每个区域的成形路径按照下列方式进行：

对于所述薄壁区，将主骨架作为单道填充路径；

对于所述直方区，采用Z字形路径进行填充；

对于所述平滑区，将成形轮廓进行偏置，以此获得填充路径；

对于所述过渡平缓区，将该区域的中轴线进行偏置，以此获得其填充路径；

对于所述毛糙区，采用自适应填充。

4.如权利要求1所述的一种基于骨架线轮廓识别与区域分割的3D打印成形方法，其特征在于，在步骤S2中，所述端点处的直径按照下列方式求取：建立以该端点为圆心的圆，递增该圆的圆心，当该圆中第一次出现成形轮廓线时，该圆的半径就是所需的端点处的直径。

5.如权利要求1或2所述的一种基于骨架线轮廓识别与区域分割的3D打印成形方法，其特征在于，在步骤S1中，所述骨架线采用Voronoi图算法计算获得。

6.如权利要求1或2所述的一种基于骨架线轮廓识别与区域分割的3D打印成形方法，其特征在于，在步骤S2中，所述主骨架线是指该骨架线的两个端点均不在切片层所述成形轮廓线上的骨架线。

7.如权利要求1或2所述的一种基于骨架线轮廓识别与区域分割的3D打印成形方法，其特征在于，在步骤S4中，在规划每个区域的成形路径时，需要将每个区域封闭形成封闭的区域，然后对该封闭的区域规划成形路径。