[发明专利]一种基于组合平面切片的轨迹规划方法及产品

说明书

本发明属于增材制造领域，并具体公开了一种基于组合平面切片的轨迹规划方法及产品。该轨迹规划方法包括输入三维模型并定义组合平面，将三维模型和组合平面同时进行空间变换；沿组合平面的法向方向以预设间距偏移组合平面预设次数，以此获得组合平面簇；利用组合平面簇对三维模型进行切片，得到位于组合平面簇上的三维切片轮廓；将三维切片轮廓映射至水平面，得到二维切片轮廓；在水平面上对二维切片轮廓进行轨迹填充，得到二维填充轨迹；将二维填充轨迹逆映射至组合平面，得到三维填充轨迹。本发明通过构建与三维模型相似的组合平面，并利用组合平面与水平面的映射关系获得位于组合平面上的增材制造轨迹，能够有效满足特殊结构增材制造的需要。

技术领域

本发明属于增材制造领域，更具体地，涉及一种基于组合平面切片的轨迹规划方法及产品。

背景技术

作为增材制造的第一步，轨迹规划方法影响着整个工艺过程的制造方案、制造可行性和制造难度。传统的轨迹规划方法通常是通过平面切片得到二维轮廓，进而产生二维制造轨迹。这一方法对简单形状的零件行之有效，但是对于具有特殊结构的零件，此方法的实施需要修改原始模型，如添加支撑结构，将带来浪费材料、影响表面精度、后处理难度大等问题。

近年来，针对特殊结构产生了诸多轨迹规划新方法，如使用自适应平面切片方法对弯管进行轨迹规划，使用特征曲面切片方法对螺旋桨叶片进行轨迹规划。然而，特殊结构多种多样，必须开发更多样化的轨迹规划方法，满足特殊结构增材制造的需要。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和/或改进需求，本发明提供了种基于组合平面切片的轨迹规划方法及产品，其中该方法通过构建组合平面，并利用组合平面与水平面的映射关系获得三维填充轨迹，相应的能够提高增材制造过程中轨迹规划的精度，避免造成材料浪费，因而尤其适用于具有组合平面结构的增材制造。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种基于组合平面切片的轨迹规划方法，该方法包括如下步骤：

S1输入三维模型并定义组合平面，其中所述组合平面由两个或两个以上平面组合而成，并且任意两个平面的交线相互平行，然后将所述三维模型和组合平面同时进行空间变换；

S2沿所述组合平面的法向方向以预设间距偏移所述组合平面预设次数，以此获得组合平面簇；

S3利用所述组合平面簇对所述三维模型进行切片，得到位于所述组合平面簇上的三维切片轮廓；

S4将所述三维切片轮廓映射至水平面，得到二维切片轮廓；

S5在所述水平面上对所述二维切片轮廓进行轨迹填充，得到二维填充轨迹；

S6将所述二维填充轨迹逆映射至所述组合平面，得到三维填充轨迹。

作为进一步优选地，所述步骤S1中对所述三维模型和组合平面进行空间变换的方法为：将所述组合平面与该组合平面垂直面的交线移动至二维直角坐标系OYZ中，然后将所述三维模型进行同样的空间变换。

作为进一步优选地，所述步骤S3包括如下子步骤：

S31将所述组合平面簇中的某个组合平面与所述三维模型中的每一个三角面片相交获得交线，然后将所有交线首尾连接形成闭合的切片轮廓；

S32重复步骤S31直至遍历所述组合平面簇中的所有组合平面，以此获得位于所述组合平面簇上的三维切片轮廓。

作为进一步优选地，所述步骤S4包括如下子步骤：