[发明专利]一种高能束选区熔化成形的熔化路径设计方法

摘要

本发明公开了一种高能束选区熔化成形的熔化路径设计方法，包括步骤：一、待加工工件分层截面图像获取：获取待加工工件多个分层的分层截面图像，并对分层截面图像存储；每个分层的截面均为一个待加工区域；二、轮廓线提取：提取出各分层截面图像的轮廓线；三、熔化路径填充：对多个待加工区域分别进行熔化路径填充，对任一个待加工区域进行熔化路径填充时，包括步骤：表层扫描路径填充、内核扫描区域确定和内核扫描路径填充。本发明方法步骤简单、设计合理且实现方便、使用效果好，能简便、快速设计出高能束选区熔化成形的熔化路径且设计出的熔化路径合理，工件加工精度高，工件各部位受热均匀且力学性能优良。

主权项

一种高能束选区熔化成形的熔化路径设计方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一、待加工工件分层截面图像获取：获取待加工工件多个分层的分层截面图像，并将所获取的多个所述分层截面图像均存储在数据处理设备内；多个所述分层由下至上布设且其呈平行布设，每个所述分层的层厚均与采用高能束选区熔化成形方法对所述待加工工件进行逐层熔化成形时的层厚相同；每个所述分层的分层截面均为一个待加工区域，且每个所述分层截面图像均为一个所述待加工区域的图像；所述待加工区域为采用高能束进行选区熔化成形的区域，所述高能束为电子束、激光束或等离子束；步骤二、轮廓线提取：采用所述数据处理设备且调用图像处理模块，提取出多个所述分层截面图像的轮廓线；每个所述分层截面图像的轮廓线均包括该分层截面图像的所有外轮廓线(1)和所有内轮廓线(2)，所述外轮廓线(1)和内轮廓线(2)均为封闭曲线；步骤三、熔化路径填充：采用所述数据处理设备且调用路径填充模块，对步骤一中多个所述待加工区域分别进行熔化路径填充，获得多个所述待加工区域的高能束扫描路径；每个所述待加工区域的高能束扫描路径均包括表层扫描路径和内核扫描路径；多个所述待加工区域的熔化路径填充方法均相同，对任一个所述待加工区域进行熔化路径填充时，包括以下步骤：步骤301、表层扫描路径填充：根据步骤二中提取出的当前所填充待加工区域的图像的轮廓线，对当前所填充待加工区域的表层扫描路径进行填充；当前所填充待加工区域的图像为当前处理图像；所述表层扫描路径包括当前处理图像的所有轮廓线的扫描路线；其中，当前处理图像中每条所述外轮廓线(1)的扫描路线均包括一条沿该外轮廓线(1)进行扫描的外轮廓扫描线(3)和M条对该外轮廓扫描线(3)进行M次向内缩进后获得的向内缩进扫描线(4)，M条所述向内缩进扫描线(4)均位于外轮廓扫描线(3)内侧且其由外至内排列，相邻两条所述向内缩进扫描线(4)之间以及外轮廓扫描线(3)与M条所述向内缩进扫描线(4)中位于最外侧的向内缩进扫描线(4)之间的间距均为m×d，其中d为步骤一中所述高能束的束斑直径；m＝1‑e，e为高能束束斑的搭接率且0.5≤e＜1；M为正整数且M≥1；所述外轮廓扫描线(3)与M条所述向内缩进扫描线(4)中位于最内侧的向内缩进扫描线(4)之间的区域为当前所填充待加工区域的一个外轮廓扫描区域；当前处理图像中每条所述内轮廓线(2)的扫描路线均包括一条沿该内轮廓线(2)进行扫描的内轮廓扫描线(5)和M条对内轮廓扫描线(5)进行M次向外扩张后获得的向外扩张扫描线(6)，M条所述向外扩张扫描线(6)均位于内轮廓扫描线(5)外侧且其由内至外排列，相邻两条所述向外扩张扫描线(6)之间以及内轮廓扫描线(5)与位于最内侧的向外扩张扫描线(6)之间的间距均为m×d；所述内轮廓扫描线(5)与位于最外侧的向外扩张扫描线(6)之间的区域为当前所填充待加工区域的一个内轮廓扫描区域；当前所填充待加工区域的所有外轮廓扫描区域和所有内轮廓扫描区域组成当前所填充待加工区域的表层扫描区域；步骤302、内核扫描区域确定：根据步骤301中当前所填充待加工区域的表层扫描区域，对当前所填充待加工区域的内核扫描区域进行确定；当前所填充待加工区域中位于所述表层扫描区域内部的封闭区域为内层扫描区域，所述内核扫描区域位于所述内层扫描区域内且其与所述表层扫描区域之间的间隙为扫描间隙，所述扫描间隙的宽度为n×d且其所处的区域为间隙区域，其中n为间隙修正系数且0.5≤n≤1；当前所填充待加工区域的内核扫描区域和所述间隙区域组成所述内层扫描区域；步骤303、内核扫描路径填充：在步骤302中所确定的当前所填充待加工区域的内核扫描区域内，对当前所填充待加工区域的内核扫描路径进行填充；所述内核扫描路径包括填充于所述内核扫描区域内的多条内核扫描线(7)，多条所述内核扫描线(7)均呈平行布设且其由前至后进行布设，相邻两条所述内核扫描线(7)之间的间距均为m×d；所述内核扫描线(7)为一条平直扫描线或通过所述内轮廓扫描区域分隔为由左至右位于同一直线上的多条所述平直扫描线；步骤304、多次重复步骤301至步骤303，直至完成所述待加工工件的所有待加工区域的熔化路径填充过程。