[发明专利]基于弓形柱体增长模型的五轴增材仿真方法

权利要求书

1.一种基于弓形柱体增长模型的五轴增材仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)：解析输入的五轴增材加工轨迹文件，获取刀位点信息；

步骤(2)：根据获取的刀位点信息建立弓形柱体增长模型，该弓形柱体增长模型由两部分组成：弓形柱体及其两端的部分球体；

步骤(3)：根据获取的刀位点信息对相邻刀位点进行线性插值，计算相邻插值点之间的增材扫掠体；

步骤(4)：将增材扫掠体转换为Tri-dexel模型；

步骤(5)：结合材料的质量守恒定律，对Tri-dexel模型进行布尔求和运算，得到累积Tri-dexel仿真模型；

步骤(6)：通过三角面片显示步骤(5)中的Tri-dexel模型。

2.根据权利要求1所述的基于弓形柱体增长模型的五轴增材仿真方法，其特征在于，步骤(1)具体在CAM软件中，解析输入的五轴增材加工轨迹文件，获取激光加工工具的光斑直径D、仿真轨迹单熔覆道的层厚H，提取加工轨迹的刀位点序列P₁，P₂，…，P_n，n为刀位点的个数，以及相应刀位点处的刀轴矢量。

3.根据权利要求1所述的基于弓形柱体增长模型的五轴增材仿真方法，其特征在于，弓形柱体的底面宽W为光斑直径D，弓形柱体的底面长为两插值点之间的距离L，弓形柱体的高度为解析的仿真轨迹单熔覆道的层厚H；

对于两端的部分球体，球心与弓形柱体端面所在圆心重合，球半径为弓形柱体截面所在圆半径R，球面与弓形柱体的柱面相切，底面与弓形柱体的底面共面。

4.根据权利要求2所述的基于弓形柱体增长模型的五轴增材仿真方法，其特征在于，步骤(3)具体为：对相邻刀位点进行线性插值，得到插值点序列I₁，I₂，…，I_t，t为插值点的个数，以及相应插值点处的刀轴矢量，根据已获取参数，计算得到增长模型的实际增材扫掠体。

5.根据权利要求4所述的基于弓形柱体增长模型的五轴增材仿真方法，其特征在于，步骤(4)具体为：根据插值点处的刀轴矢量和刀具运动方向，建立局部坐标系，计算增材扫掠体的最小包容盒，根据包容盒在加工坐标系中的投影范围规划扫描线，计算局部坐标系与加工坐标系的转换关系；在局部坐标系中，根据包容盒将扫掠体沿X、Y、Z三个方向离散，扫掠体分解为上圆柱面、下平面、开始和终止球面，与X、Y、Z三个方向上的扫描线求交，获得增材扫掠体的Tri-dexel模型。

6.根据权利要求1所述的基于弓形柱体增长模型的五轴增材仿真方法，其特征在于，步骤(5)具体为：根据步骤(4)中获得的Tri-dexel仿真模型，结合材料的质量守恒定律，对Tri-dexel模型进行四种不同情况的布尔求和运算，得到累积Tri-dexel仿真模型。

7.根据权利要求1所述的基于弓形柱体增长模型的五轴增材仿真方法，其特征在于，步骤(6)具体为：根据步骤(5)中获得的Tri-dexel累积仿真模型，将其转化为Voxel模型，再使用Marching Cube算法提取三角面片模型，通过三角面片显示增材仿真成形模型。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括可被处理器执行的计算机程序，该计算机程序具体执行如权利要求1-7中任一项所述的基于弓形柱体增长模型的五轴增材仿真方法。