[发明专利]一种适用于3D打印控制系统的轨迹算法

说明书

本发明公开了一种适用于3D打印控制系统的轨迹算法，其包括以下步骤：S1、根据矢量长度创建节点；S2、计算线段之间的角度和曲率半径，并计算线段的起点最大速度和终点最大速度；S3、判断当前线段的第一个节点是否是一条准直线的第一个节点，是则直接加入准直线节点链表并进入步骤S5；否则进入步骤S4；S4、判断相邻线段的节点速度变化情况，将该节点加入准直线将节点合并至当前准直线的尾部，根据新准直线和当前准直线创建新节点链表；S5、更新节点链表数据并修正当前准直线的运动速度，进而控制3D打印系统的轨迹。本发明使得打印系统在拐点处的加工精度更高，提高了打印系统的效率。

技术领域

本发明涉及3D打印领域，具体涉及一种适用于3D打印控制系统的轨迹算法。

背景技术

在3D打印机加工过程中，在实际运动过程中打印头惯性的存在和运动轨迹的不规则性，由于没有考虑到打印头的运动实际上是X、Y轴的联动构成的，对于单轴来说，在电机换向的时候就存在较大的换向加速度，也即当电机换向的速度过大，则会导致运动冲击的产生。而且对于一些小曲率半径图形，原有的拐弯点许可速度计算的速度可能过大。导致在运动中对整个机床产生很大的冲击，因此速度受到限制，从而会降低加工精度，同时也会严重影响加工效率；因此打印头的进给速度必须要根据运动轨迹实时调整。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种适用于3D打印控制系统的轨迹算法解决了现有3D打印机打印头运动轨迹不规则的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种适用于3D打印控制系统的轨迹算法，其包括以下步骤：

S1、根据当前位置到预定位置的距离，计算矢量长度，并根据矢量长度创建节点；

S2、通过三个相邻节点得到相邻矢量线段，计算线段之间的角度和曲率半径，并根据线段之间的角度和曲率半径计算线段的起点最大速度和终点最大速度；

S3、根据线段的起点最大速度和终点最大速度判断当前线段的第一个节点是否是一条准直线的第一个节点，是则直接加入准直线节点链表并进入步骤S5；否则进入步骤S4；

S4、判断相邻线段的节点速度变化情况，若相邻线段的节点速度为上升，则将该节点加入准直线；若相邻线段的节点速度为下降，将节点合并至当前准直线的尾部，根据新准直线和当前准直线创建新节点链表；

S5、根据准直线节点链表和新节点链表更新节点链表数据，并修正当前准直线的运动速度，进而控制3D打印系统的轨迹。

进一步地，通过三个相邻节点得到相邻矢量线段，计算线段之间的角度和曲率半径，并计算线段的起点最大速度和终点最大速度的方法为：

将三个相邻的节点依次标记为P₁(x₁，y₁)、P₂(x₂，y₂)和P₃(x₃，y₃)，并根据这三个节点确定一个圆，该圆的半径R作为P₂点的曲率半径，则：

R＝L₁/(cosθ₁)，R＝L₂/(cosθ₂)，θ＝θ₁+θ₂

得到L₁×cos(θ-θ₁)＝L₂×cosθ₁

进而得到

根据公式

r＝sqrt((x-x₂)²+(y-y₂)²)