[发明专利]一种激光扫描路径规划方法及增材制造方法

说明书

本发明涉及增材制造技术领域，公开了一种激光扫描路径规划方法及增材制造方法，包括以下步骤：建立待成型零件的三维模型，对所述三维模型进行切片处理，获得若干切片层；获取任一所述切片层的原始的轮廓线的数据，将此所述切片层的原始的轮廓线向内依次作偏置处理，最终得到若干个轮廓线，生成对应此所述切片层的轮廓线组，并由外向内对所述轮廓线组的每个轮廓线编号i1,i2....in，其中n≥2；将所述轮廓线组的每个轮廓线由外向内依次连续，形成对应各自所述切片层的螺旋激光扫描路径。本发明更加贴合所在切片层的原始轮廓形状，保证激光头以额定速度连续行走较长距离，减少了断光次数与频繁的速度切换，同时提高扫描平整度，提高零件成型质量。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种激光扫描路径规划方法及增材制造方法。

背景技术

以送粉为技术特征的激光沉积制造(Laser Deposition Melting,LDM)技术是快速成型技术和激光熔覆技术的有机结合，是以金属粉末为原材料，以高能束的激光作为热源，根据成型零件CAD模型分层切片信息规划的扫描路径，将送给的金属粉末进行逐层融化、快速凝固、逐层沉积，从而实现整个金属零件的直接制造。

在金属零件沉积成型过程中，激光扫描路径直接影响零件组织结构，目前行业内较成熟的填充路径规划方案主要有平行线、弓形线等。在有弧形特征的零件上，上述扫描方案均有断光较多、空程路径较多、零件表面不够光滑等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光扫描路径规划方法及增材制造方法，用于尽量贴合零件切片原始轮廓形状，提高零件表面光滑质量。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光扫描路径规划方法，包括以下步骤：

建立待成型零件的三维模型，对所述三维模型进行切片处理，获得若干切片层；

获取任一所述切片层的原始的轮廓线的数据，将此所述切片层的原始的轮廓线向内依次作偏置处理，最终得到若干个轮廓线，生成对应此所述切片层的轮廓线组，并由外向内对所述轮廓线组的每个轮廓线编号i1,i2....in，其中n≥2；

将所述轮廓线组的每个轮廓线由外向内依次连续，形成对应各自所述切片层的螺旋激光扫描路径。

与现有技术相比，本发明通过对原始的轮廓线偏置处理得到轮廓线组，将所有轮廓线依次连续形成完整的螺旋激光扫描路径，可以充分的覆盖切片层，保证激光头以额定速度行走较长距离，减少了断光次数与频繁的速度切换，有利于散热，避免热应力集中，并且行走路径很大程度上贴合零件切片层的原始的轮廓形状，很大程度上提高了零件表面光滑质量；

可避免传统扫描路径对原始轮廓多次扫描引起的“台阶效应”、氧化现象，尤其是液体流动性差、湿润性差的金属材料，以及复杂、曲面、薄壁等结构的零件，轮廓线多次扫描，具有断光较多，空程路径较多，零件表面不够光滑等缺点，采用本发明技术方案，可有效提高产品表面质量，同时简化表面处理工艺，提高生产效率和产品合格率。

在一种实现方式中，所述将所述轮廓线组的每个轮廓线由外向内依次连续，形成对应各自所述切片层的螺旋激光扫描路径，具体包括：

将轮廓线i1上的任意一点作为切入点，从所述切入点作所述轮廓线i1的切线，所述切线与预设直线的夹角为σ；

对经偏置得到的每个所述轮廓线分别作切线，所有所述切线均相互平行，对所有所述切线由外向内依次编号L1，L2，L3....Ln；

将切线Lm+1与轮廓线im相交，获取所述切线Lm+1与所述轮廓线im的两个交点的位置，其中，1≤m≤n；

以轮廓线i1的切入点作为起点沿第一方向进行激光扫描，所述第一方向为顺时针或逆时针方向，以第一方向上所述轮廓线i1与切线L2相交的第二个交点作为拐点，沿所述切线L2进入轮廓线i2；