FDM 成型机的打印参数,还有 FDM 工艺需要的数控指令,然后对汽车保险杠模型按比例缩小进行打印。实验做完后发现,这篇文章里说的分层算法挺厉害的。它能根据模型表面的形状特点,自己调整分层的厚度,还能很准确地把模型的轮廓和细节特征都保留下来,做出来的东西质量和精度都特别高,而且还能缩短打印的时间,这就证明这个算法确实是好用的。
3D 打印的原理,还有简单的分类,也讲了 3D 打印在汽车设计和研发阶段是怎么用的,说明了它对汽车行业来说很重要。因为现在直接用数控加工复杂零件的时候,会碰到一些困难,所以就对 3D 打印模型的数据预处理、可视化,还有自适应分层和路径填充算法这些方面做了研究和改进。这篇文章具体的工作总结如下:
完成了对 STL 模型的数据预处理和可视化。先说了 STL 文件的两种存储格式,还分析了它们各自的好处和坏处。然后分别设计了点表和面表,弄出了没有重复的 STL 数据,这样就解决了重复读取三角片的问题。还引入了哈希表,这样就能实现所有 STL 三角面片的点、线、面的拓扑关系。弄出了 OpenGL 数据接口,在 Visual C++ 平台上,写了个 STL 可视化软件,用这个软件能让 STL 模型在空间里平移、放大,还能做投影变换。
提出了一种自适应分层算法,能有效防止模型丢失和畸变。在分析了分层方向和分层厚度对阶梯效应还有成型质量的影响之后,根据体积误差确定了最好的分层方向。还提出了模型识别的方法,在传统的残余高度自适应分层算法基础上,对零件上的特征点、特征线、特征面分别用相应的分层厚度调整策略。通过软件仿真,证明了这个分层方法能有效防止模型特征偏移。
分析了简单多边形和复杂多边形的各种中轴提取方法。计算像素点之间的欧式距离,通过比较最近边缘点确定初始中轴点,利用八邻域关系对初始中轴点进行延拓,这样就能生成完整的中轴线。
提出了基于中轴偏移和轮廓偏置相结合的路径填充算法。步骤包括把中轴分支路去掉,生成偏置环,去掉毛刺,修剪边界外的路径,和轮廓偏置合在一起生成最终的路径。最后用这个算法对汽车中控板模型生成了路径,结果证明这个算法是有效的。
对汽车保险杠模型做了实例缩比打印。把考虑模型特征的分层算法和一般的自适应算法做了比较。结果显示这个分层算法能很好地保留模型特征,而且不会增加打印时间。
不过,这篇文章在原来的分层和路径规划算法上虽然做了优化,提出的算法也都用模型实例做了分析,但因为时间有限,论文篇幅也有限,有些内容没详细介绍。以后的研究可以朝着下面几个方向:
除了分层和路径规划,3D 打印数据处理过程里还有支撑这个环节。因为这篇文章篇幅限制,没讨论支撑的问题,但实际打印的时候,有些模型肯定是需要支撑的,所以以后应该研究支撑的问题。用中轴偏置路径生成初始路径,修剪完后会有很多断点,怎么才能有效地把这些断点连接起来,进一步提高填充效率,这也是以后要研究的。
为了验证分层和路径的有效性,这篇文章对模型都做了相应简化,以后可以直接对原始模型进行分析验证。