[发明专利]一种面向多自由度3D打印的空间路径生成方法

摘要

一种面向多自由度3D打印的空间路径生成方法，先利用计算机辅助设计(CAD)软件，建立三维的制件模型，并生成辅助模型和支撑模型，然后生成制件路径；再将制件路径逆向排序，生成自内向外的3D打印路径，同时根据3D打印工艺，计算出运动机构按照打印路径运动时需要的配合打印动作参数，然后将支撑模型导入到3D打印路径生成软件中，生成支撑路径；为支撑路径添加法向量信息，通过法向量计算出多自由度3D打印系统中打印头的姿态分量；最后将生成的支撑路径和制件路径导入多自由度3D打印系统，完成多自由度3D打印的完成，本发明消除现有3D打印技术存在的台阶效应，提高制件的力学性能，增加制件的各向同性。

主权项

1.一种面向多自由度3D打印的空间路径生成方法，其特征在于，包括以下操作步骤：1)确定三维模型：利用计算机辅助设计(CAD)软件，建立三维的制件模型，然后以制件模型的下表面向内偏置生成辅助模型，此外，在制件模型悬空部位建立支撑模型；2)生成制件路径：将制件模型导入到计算机辅助制造(CAM)软件中，选择制件模型的外表面偏置向内加工，根据不同工艺特点选择不同的路径生成方式、刀具以及刀具参数，进而生成铣削加工的空间刀具路径，同时提取出空间刀具路径的法向量信息并导出；3)处理制件路径：将制件路径逆向排序，生成自内向外的3D打印路径，同时根据3D打印工艺，计算出运动机构按照打印路径运动时需要的配合打印动作参数；4)生成支撑路径：将支撑模型导入到3D打印路径生成软件中，生成支撑路径；5)添加支撑路径的法向量信息：为支撑路径添加法向量信息，将法向量设置为(0，0，1)，添加到支撑路径文件中；6)多自由度姿态分量的计算：通过步骤5)中的法向量计算出多自由度3D打印系统中打印头的姿态分量；7)路径导入多自由度系统：将生成的支撑路径和制件路径导入多自由度3D打印系统，根据路径信息，多自由度运动机构带动喷头运动，3D打印模块配合动作，完成多自由度3D打印；所述的步骤6)的计算过程如下：6.1)将法向量反向处理，并以此向量为机械臂工具坐标系的Z轴；6.2)通过工具坐标系的Z轴建立机械臂工具坐标系；6.3)通过欧拉变换矩阵求出对应的姿态分量。