[发明专利]一种变层厚扫描的切片方法

说明书

本发明公开了一种变层厚扫描的切片方法，方法步骤如下：在计算机上准备CAD三维模型，输入变层厚扫描区域临界角度阈值α°，遍历CAD模型表面并标记出立面结构倾斜角度小于α°的所有面片；未被标记区域的模型数据切片层厚为d，被标记区域的模型数据切片层厚为n*d，n为正整数，n＝2，完成在同一平面不同复杂区域采用变层厚路径扫描规划。本发明的方法具备丰富的扫描工艺，更少的打印数据量，更高的打印效率，充分的发挥硬件性能等实际价值。

技术领域

本发明涉及一种增材制造即3D打印领域，具体为一种变层厚扫描的切片方法。

背景技术

增材制造(AM)是指三维物体由原材料(通常为粉末、液体、悬浮液或熔化的固体)以一系列二维层或横截面构建的制造过程。三维模型通过降维，将复杂的空间结构离散为平面二维图形或轮廓，实现了制造过程简化和简单。

目前采用轨迹扫描的增材制造主要分为以下几种：选择性激光烧结SLS(Selective Laser Sintering)，选择性激光熔化SLM(Selective Laser Melting)，立体光刻法SLA(Stereo Lithography Apparatus)，薄层材料选择性切割LOM(Laminating ObjectManufacturing)，熔融沉积制造FDM(Fused Deposition Manufacturing)，激光近净成型LENS(Laser Engineered Net Shaping)。这些增材制造方法都需要逐层对CAD的截面或轮廓进行轨迹扫描，存在数据量大，效率低，成型幅面有限等问题。

等层厚切片和扫描的增材制造方法，工艺单一，硬件性能冗余浪费。以激光扫描为例，单位功率的激光成本越来越低，打印机升级几倍于原先功率的激光，并不会带来几倍的制造效率，成型精度和等层厚扫描就是重要原因。本发明提出了变层厚扫描的切片方法，任意模型体倾斜角度小于阈值α°的面片的切片数据进行标记，隔层消除这些标记的切片数据，同时这些标记的数据给予更高的激光功率使之能穿透两层的打印层厚。该方法不牺牲复杂结构精度，同时节约30％～50％的打印时间，设备的硬件潜力得到充分的发挥。

发明内容

本发明提出了一种能降低激光扫描轨迹数据量，提高增材制造效率的切片方法。该方法在切片过程中隔层剔除模型中倾斜角度小于阈值α°的面片的轮廓数据，在保证一定精度的情况下，很大程度的减少了模型中立面结构的扫描工作量，提高了扫描的效率。对小于阈值α°的面片的轮廓数据配置相应的激光功率、扫描速度、光斑直径、激光作用深度等扫描参数，实现标记区域打印的精度和打印速度。

本发明采用的技术方案如下：一种变层厚扫描的切片方法，其特征在于方法步骤如下：

(1)在计算机上准备要CAD三维模型，导入模型数据到软件虚拟平台上，调整合适的摆放姿态；

(2)输入变层厚扫描的目标区域α°，遍历CAD模型表面并标记出立面结构倾斜角度小于α°的所有面片；

(3)拷贝并分离被标记区域的CAD模型数据，同时拷贝未被标记区域的CAD模型数据，对两个拷贝模型数据重构优化处理；

(4)未被标记区域的模型数据进行等层厚切片，层厚为常数d，切片数据放置缓存数组中；

(5)被标记区域的模型数据进行等层厚切片，层厚为常数n*d，n1，切片数据放置缓存数组中；

(6)CAD原始模型数据进行等层厚切片，层厚为常数d，切片的数据内容为平面和截面突变区域的填充扫描数据，切片数据放置缓存中；

(7)合并输出(4)、(5)、(6)步骤的切片数据，同处一个层高的数据在合并过程中标识切片数据所属的区域，不同的标识区域的数据分配不同的功能码，例如：步骤(4)区域数据功能码为A，步骤(5)区域数据功能码为B，步骤(6)区域数据功能码为C，按照该协议输出打印文件；