[发明专利]一种变密度3D打印填充路径的生成方法

说明书

本发明提供了一种变密度3D打印填充路径的生成方法，建立三维模型并进行数据读取与切片分层，得到每层截面轮廓；对每一层截面的内外轮廓进行最小包围盒求取；计算每个包围盒面积与包围盒最大边的边长；以包围盒长边的长度为边长生成包含截面轮廓的正方形，以正方形的右下角为生成元起始点生成H i l bert曲线；计算模型中所有层内外轮廓最小包围盒面积差值集S_i中的最小值S_min与最大值S_max；将上述S_min与S_max之间的所有S_i划分为三个区间，根据S_i所处的区间动态调整H i l bert曲线的递归深度；用截面轮廓对填充曲线进行裁剪，最后导出为G‑code进行模型打印。本发明具有改变模型内部不同部位填充密度、增强模型局部力学性能、提高打印效率、降低打印成本的效果。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，涉及一种变密度3D打印填充路径的生成方法。

背景技术

3D打印因其操作方便、材料种类丰富且成本低、打印不受模型形状限制等诸多优点受到各行各业的青睐。因此其在机械、医学、汽车、建筑、航空、玩具等行业的应用越来越广泛。其中打印过程中的填充路径规划直接影响着模型的打印效率和打印质量。

目前3D打印技术存在的问题主要有以下两点：(1)喷头执行路径信息时空走路径长、路径不连贯、起停次数多,影响打印效率。(2)打印模型的力学性能不高，在对模型切片时，设置较大填充率则打印效率大大降低，同时耗费较多材料，设置较小填充率，对于不规则模型，横截面面积较小的部位将成为薄弱环节，导致整个模型的强度降低，有必要对模型进行局部增强。

需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

发明内容

本发明目的在于提供了一种变密度3D打印填充路径的生成方法，提高了模型薄弱部位的填充密度，也提高了打印效率与打印件的力学性能。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：

该变密度3D打印填充路径的生成方法，包括以下步骤：

S1：建立三维模型并进行数据读取与切片分层，得到每层截面的内轮廓M_i和外轮廓L_i，其中i＝0,1,2，……n；

S2：计算每一层截面的外轮廓最小包围盒A_i与内轮廓最小包围盒B_i，再计算该平面的两个包围盒的面积差值，记为S_i，其中i＝0,1,2，……n；

S3：计算模型中所有层包围盒面积差值集S_i中的最小值S_min与最大值S_max；

S4：计算每个外轮廓包围盒L_i的最长边X_max，以最长边X_max的长度为边长确定包含截面轮廓的待填充正方形范围；

S5：计算最小面积S_min与最大面积S_max差值S_t，以S_t/3与2S_t/3为区间节点，将S_i按照大小等分为三个区间，根据S_i大小动态调整Hilbert曲线的递归深度，面积差S_i越小递归深度越大，同时单位步长越小，在待填充正方形范围内绘制Hilbert曲线并保存其坐标点；

S6：对截面轮廓进行偏置，用偏置截面轮廓对填充曲线进行裁剪，最后导出为G-code进行模型打印。

进一步地，上述步骤S2具体是：