[发明专利]一种基于工位变换的五轴3d打印系统及其打印方法

权利要求书

1.一种基于工位变换的五轴3d打印系统的打印方法，其特征是，基于工位变换的五轴3d打印系统包括上位计算机、Arduino Mega2560控制板I、Arduino UNO控制板II、温度控制模块、限位模块和若干步进电机驱动器；

所述上位计算机通过两个USB端口分别连接Arduino Mega2560控制板I和Arduino UNO控制板II；

所述Arduino Mega2560控制板I连接四个步进电机驱动器，分别驱动X，Y，Z三个运动方向的步进电机和挤丝头电机；所述Arduino Mega2560控制板I还连接温度控制模块和限位模块，温度控制模块用于实现热床和喷头的温度控制，限位模块用于对X、Y、Z轴运动的位置进行限制；

所述Arduino电路板II连接两个步进电机驱动器，分别驱动A、C两个运动轴的电机；所述Arduino电路板II还连接两个限位开关，实现A、C轴转动极限位置的确定；

具体包括如下步骤：

1)对模型进行预处理，预处理的具体内容为：

11)基于特征曲线进行模型分割；

12)基于基准面进行模型分割：首先构件分割界面和分割切面，然后采用分割切面与模型求交，仅保留位于分割界面上侧的交线；

13)面向FDM三维打印模型孔洞填充；

2)打印排序策略：以基台需求为依据的各部件前后依存关系的判别、以消除干涉为依据的打印部件排序以及以打印喷头垂直各部件打印基台为依据的部件坐标转换，以基台需求为依据的各部件前后依存关系的判别内容为：

(2-1-1)对各部件B₀，B₁，…，B_n计算中轴线，如果存在一个部件B_i，其中轴线与其它部件没有交点，或者其中轴线与某个部件B_j有交点，若这两个部件不存在公共边界，即B_i∩B_j＝Φ，将B_i作为主部件，标记为

(2-1-2)对于如果中有部件的中轴线与之相交，把这些部件列为第2打印序列，标记为

(2-1-3)对于如果中有部件的中轴线与之相交，把这些部件列为第3打印序列；

(2-1-4)反复执行上述过程，将{B₀，B₁，…，B_n}中的部件分为k个打印序列；

以消除干涉为依据的打印部件排序的具体内容为：

对于考察其内部排序，假设新排序为其中且先于打印，打印时，喷头不会与和以及以前打印的工件相互干涉；

打印喷头垂直各部件打印基台为依据的部件坐标转换的具体内容为：

(2-3-1)打印时，考察分割采用的分割线上的点对分割曲线拟合平面，确定平面法线L的正向为指向支部件的一侧；

(2-3-2)分割曲线上的点向法线投影得到相应的投影值v₀，…，v_n，假设v_i＝max{v₀，……，v_n}，以L为法线，P_i¹为平面上的点构造新平面П；仅打印在平面П正侧的部分；

(2-3-3)如果有内外壁两条分割线，取外壁面分割曲线上的点为重复(2-3-1)-(2-3-2)步骤确定要打印的模型，即在平面П正侧的部分；

(2-3-4)以转台中心为旋转点，先将和绕z轴旋转，然后绕x轴旋转，使得p1p2和z轴正方向重合；

3)基于模型配准的G指令后处理，包括配准模型的获取、配准参数的获取以及基于配准参数的G指令修正，步骤3)具体内容为：

所述配准模型的获取包括如下过程：对于输出整个模型，对于输出平面П正侧的部分的网格区域；将输出的网格记为M^O，将M^O导入软件Cura，自动对网格M^O进行平移，平移后的网格称为M^C，采用Cura软件对网格M^C生成3D打印G指令并输出；对于Cura输出的网格M^C和3D打印G指令；

所述配准参数的获取以及基于配准参数的G指令修正包括以下过程：首先对网格M^O和M^C进行配准，计算M^C相对于M^O平移的位置dx，dy，dz.然后对于G指令中的坐标位置采用dx，dy，dz进行补偿，完成G指令的修正工作，得到最终打印所需的G代码。