3D打印枪钻的分层和路径规划算法研究

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目前,枪钻存在制造周期长,良品率不高,合金尖端磨损速度快等问题,降低了生产力,增加了成本,枪钻的快速高效生产是许多制造商和研究人员长期研究的方向。3D打印技术颠覆了传统工艺制造枪钻的流程,模型数据处理中采用的主要算法,是影响模型打印精度的关键步骤,也是3D打印的重难点问题。本课题对3D打印分层切片和路径规划等关键算法进行了研究。本课题对3D打印中,枪钻模型的预处理过程进行了研究,包括STL文件的读取,自适应分层算法的确定,截面轮廓的生成,层面扫描路径的规划,预处理软件的设计。针对STL文件中三角面片共用两个顶点现象,不影响打印精度的前提下,对冗余数据删除,节省了内存并提高算法效率。针对模型分层参数的复杂性和表面复杂模型计算困难,以及台阶效应引起模型失真的问题,提出了一种三角面片法向量自适应的新算法,确定模型的精确度,根据法向量计算出当前的分层厚度。参数简单,计算便捷,通过对枪钻分层的显示,在保证模型特征的同时减少分层,验证了分层算法的可行性。针对中存在小于打印机精度的线段造成打印机停顿,根据向量的点积公式,删除近似共线三个交点的中间的点,减少计算量和打印时间,使数据处理更加方便。对几种常见的路径扫描算法分析,本文提出了复合扫描算法。针对打印模型冷却时受收缩应力影响而发生翘曲,采用轮廓偏置算法,能使模型冷却时受力均衡;针对打印过程中喷嘴频繁的起落引起的拉丝,影响模型成型质量,将轮廓偏置后的内部区域进行划分,采用奇偶层出交替填充往复直线的算法,并用3次B样条对往复直线的拐角处路径进行均匀过渡,有效避免了拉丝现象,减少了路径中拐角引起的过填充和欠填充,通过对枪钻的打印路径显示,验证了复合扫描算法的正确性。对算法的验证,基于VC++6.0和Open GL编程,设计了一个简单的软件操作界面,通过软件调试,发现算法存在的缺陷和漏洞,方便对算法的修正和改进。
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