论文部分内容阅读
增材制造技术作为改善传统制造技术不能满足现代社会多元化需求问题的先进技术代表之一,因具有生产周期短、一体化制造结构复杂零件、成型产品精度高等诸多优点,迅速在航空航天、医疗等领域取得广泛应用。它通过用材料堆叠的方法将计算机三维模型变为物理实体。作为增材制造流程中重要一环,三维模型切片处理直接影响着最终成型零件的好坏。本文基于选区熔化(SLM)制造工艺,采用Open CASCADE技术作为底层核心运算库,为中北大学金属成型设备开发了配套切片软件。整个开发过程吸取软件工程开发科学思想和面向对象方法,成品软件最终取得良好切片效果。可用于增材制造的三维模型切片数据类型有两种,一种是STL格式的数据模型,一种是CAD数据模型。STL格式文件以其结构简单的特点在增材制造领域中的应用已经非常成熟,几乎成为行业内默认的通用数据标准。而CAD模型数据(IGES、STEP)在增材制造中的研究虽然少,但相比STL格式具有更精准的数据和更快的切片处理。本文结合Open CASCADE强大运算体系,提出对三种格式数据模型进行切片处理的方法。该方法同时继承STL、IGES、STEP三种格式的优点形成互补,扩展了增材制造切片模型数据来源。切片算法的核心利用几何数学中的布尔运算思想,借助布尔操作工具和Open CASCADE数据模型的描述方式,实现了一套算法切割三种格式数据的操作。同时,调用OpenGL接口为三种格式模型显示提供支持。归纳路径规划相关研究可知,实体模型的最佳的加工路径是由模型的形状和结构决定的。本文为切片软件设计三种路径规划方式以提供不同模型的成型解决方案。本文在设计路径规划算法时,尽量使用Open CASCADE中的数据存储结构来提高数据处理效率。为了适应不同SLM设备中控制系统的差异,本文在对模型切片后的轮廓数据进行了处理。以轮廓的参数化表达和离散化表达为零件成型提供更多加工设备的选择。以G代码和CLI文件语法结构为基础,实现最后数据导出。