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专利号: 2021115620187
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 塑料的加工;一般处于塑性状态物质的加工
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.3D打印轮廓偏置填充路径规划算法,其特征在于:具体包括如下步骤:步骤1,根据分层得到轮廓链表,剔除链表中的细小轮廓线后进行等距偏置,得到偏置轮廓链表;

步骤2,针对步骤1得到的偏置轮廓链表,确定与X坐标轴成θ角度直线逼近偏置轮廓曲线,找出偏置轮廓的外接矩形,从而确定外接正方形;

步骤3,根据填充密度与Hilbert矩阵的阶数的关系,确定对应的矩阵阶数并递推计算得到Hilbert矩阵;然后根据步骤2得到的外接正方形划分网格并对网格编号;

步骤4,确定网格与偏置轮廓的相对位置关系,舍掉偏置轮廓外的网格,找出与偏置轮廓相交的边缘网格并重新确定扫描路径连接点;

步骤5,判断边缘网格连接点之间偏置轮廓的凹凸性,若呈凹陷状,则将该段凹陷轮廓嵌入两边缘网格连接点之间;

步骤6,按照网格编号从小到大进行排序,顺序连接网格连接点得到数条有序的路径曲线。

2.根据权利要求1所述3D打印轮廓偏置填充路径规划算法,其特征在于:所述步骤1的具体过程为:

步骤1.1,遍历轮廓链表,合并轮廓中的细小轮廓,得到新的轮廓链表;

步骤1.2,设置偏置距离L,遍历新的轮廓链表,依次进行等距偏置,得到偏置的轮廓数据链表。

3.根据权利要求2所述3D打印轮廓偏置填充路径规划算法,其特征在于:所述步骤2包括如下步骤:

步骤2.1,过打印边界矩形的四个顶点做正方形,第二象限正方形边与X轴正方向成θ角度;

步骤2.2,遍历偏置轮廓链表,逐点与正方形边求矩,分别找出轮廓上与各正方形边距离最近的点;从而确定偏置轮廓的外接矩形;

步骤2.3,在外接矩形的基础上,以矩形较长边为边长,确定一个与X轴成θ角度的外接正方形。

4.根据权利要求3所述3D打印轮廓偏置填充路径规划算法,其特征在于:所述步骤3的具体过程为:

步骤3.1,求整数最小Hilbert矩阵阶数K,满足以下公式:其中,b线材挤压后宽度;M为填充密度设置参数0‑1;D为轮廓外接正方形边长;

步骤3.2,递推求得K阶Hilbert矩阵;

步骤3.3,以外接正方形的一顶点为起始点划分网格,以外接最小正方形的顶点(X2,Y2)为起始点,计算每个网格的顶点及中心点坐标,具体为:根据如下公式计算每个网格的边长为d:遍历轮廓线链表,求得该层轮廓线的x_min,x_max,y_min和y_max,确定轮廓的最小外接正方形对角点坐标(x_min,y_min),(x_max,y_max),并计算各顶点的坐标x,y,z.计算过程如下:

x=x_min+j*d

y=y_min+i*d

z=n*k

其中,i、j表示遍历循环的次数,d表示网格的边长,n为层数,k为分层的厚度;

计算网格中心点坐标(cx、cy)的计算公式如下所示:其中,m表示x轴方向上的第几个网格,n表示y方向上的第几个网格。

5.根据权利要求4所述3D打印轮廓偏置填充路径规划算法,其特征在于:所述步骤4具体包括如下步骤:

步骤4.1,遍历网格链表,根据跨立公式判断网格四个顶点与轮廓线位置关系;

步骤4.2,由四个顶点的mark参数可以确定每个网格与轮廓线位置关系,若网格的四个顶点全在轮廓内部,则网格flag参数标记为2;若四个顶点全在轮廓外部,则网格flag参数标记为‑1;根据网格四顶点与轮廓线位置关系,确定每个网格与轮廓线位置关系并找出与轮廓线相交的边缘网格;

步骤4.3,若边缘网格与轮廓交于a1,a2两点。过两点中点做直线垂直于差量较大的坐标轴方向,直线交于偏置轮廓与C点,将C点代替网格中心点作为边缘网格的连接点。

6.根据权利要求5所述3D打印轮廓偏置填充路径规划算法,其特征在于:所述步骤5的具体过程为:

步骤5.1,对边缘网格利用边缘网格扫描路径连接点的确定方法重新计算连接点,并将新的连接点作为轮廓点插入轮廓链表;

步骤5.2,判断编号相邻的两个边缘网格连接点之间轮廓曲线的凹凸性;

步骤5.3,若该段轮廓曲线为凸状,两个边缘网格之间直线连接;若该段轮廓曲线为内凹状,则将该段轮廓曲线嵌入两个边缘网格之间。

7.根据权利要求6所述3D打印轮廓偏置填充路径规划算法,其特征在于:所述步骤6的具体过程为:

步骤6.1,采用直接插入排序法对网格进行排序将网格按Hilbert矩阵元素从小到大进行排序;

步骤6.2,遍历得到的有序网格链表,依次将网格连接点坐标按照Gcode文件规则输出,最终生成Gcode指令文件。