[发明专利]一种针对增材制造的模型切片处理方法

说明书

本发明提供一种针对增材制造的模型切片处理方法，包括：步骤1.将Z＝0平面定义为初始切片平面，并将模型位于Z＝0平面的截面质心定义为初始切片点。步骤2.将切片层厚定义为相邻两个切片点之间的距离，且切片层后参数是通过人为预先给定，每一层的切点为该层切片轮廓的质心，在动态随形切片算法中，当前层切片平面的位置和方向是在上一层的切片平面、切片点以及层后的基础上计算得出。本发明能够以较高精度完成对不同类型的模型进行动态多方向切片，证明了所开发的动态随形切片算法能够有效地完成对于STL格式的三维模型的多方向随形切片。

技术领域

本发明属于材料成型技术领域，尤其涉及一种针对增材制造的模型切片 处理方法。

背景技术

传统的切片算法采用一系列固定间距的平行平面与STL模型相交，并 得到相交面。这里，平行平面即为切平面，平面的间距即为层厚，相交面 即为每层切片所得的轮廓。这种沿单一固定方向(通常定义为Z轴)，以 固定间距切片的策略是最早提出用于增材制造，也是目前应用最普遍的切 片算法。这种算法的优点在于切片处理过程十分简单，但存在较大的切片 误差，从而影响了零件制造的表面精度。

目前应用于增材制造的切片算法可以分为两类：单一固定方向切片算 法和多方向切片算法。其中，这两类根据切片处理中的技术特征又各自可 分为两种，如表3.1所示。

表3.1目前的切片算法总结与对比

表3.1目前的切片算法总结与对比

与本发明相关的现有技术一

Dolenc等人于1994年对传统算法进行了系统分析，介绍了该算法产生的台 阶效应，并首次提出了根据尖峰高度(Cusp height)控制切片层后的切片方法。 如下图1所示，单一切片方向的传统切片算法在对具有曲/斜线轮廓表面的模型 进行切片时，产生了明显的台阶效应；而台阶效应的程度可通过尖峰高度衡量。

现有技术一的缺点

如图1所示，STL模型表面与原始模型表面并不重合，即STL模型与 原始模型存在表达误差，这是由于STL模型中利用小三角形拟合原始模型 表面而存在的逼近误差。台阶效应不仅会降低增材制造的表面精度，同时 也会导致轮廓误差。图2(a)-图2(c)展示了台阶效应导致的表面误差 以及三种不同情况的轮廓误差。图2(a)为切片层包含整个模型轮廓，导 致实际打印处的实体尺寸大于模型尺寸。图2(b)则为切片层位于模型轮 廓之内，表现的误差我打印出的实体尺寸小于模型设计尺寸。图2(c)表 示切片层与模型轮廓互相包含，其误差形式为：切片层位于轮廓内的实体 部分尺寸小于模型设计尺寸；切片层包含模型轮廓所对应的实体部分尺寸 大于模型设计的尺寸。

与本发明相关的现有技术二

体积分解法，体积分解法是指首先将模型根据几何特征分解为几个子 模型，然后对这些子模型进行分别切片。Prabhjot Singh等人详细研究分 析了一种基于体积分解法的多方向切片策略，该策略通过沿定义的原始构 建方向投影轮廓边缘来识别模型的不可构建特征，然后采用基于轮廓边缘 的方法将零件分解为可构建和不可构建的子模型。

现有技术二的缺点

由于分解过程导致的计算复杂性、难以准确有效对复杂结构模型进行 分解、分解精度不足以及各子模型交接处的处理问题等，这些都使得基于 体积分解法的多方向切片算法不具备较好的适用性。

现有技术三的技术方案