【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及3d打印，尤其是涉及基于fdm打印的悬空表面无支撑高质量的打印路径规划方法。
技术介绍
1、fdm打印技术，即熔融沉积建模（fused deposition modeling），是3d打印中最常用且广泛应用的技术之一。其原理是通过加热喷嘴将热塑性材料熔化，然后按照计算机文件设定的路径和挤出量，将材料逐层或沿特定路径沉积，最终形成三维物体。通过控制机器轴的运动，fdm可以制造出复杂的几何结构。
2、现有技术中，在3d打印切片软件中打印悬空结构，通常需要增加支撑或将模型的悬空部分调整为渐变悬挑表面。增加支撑会导致材料浪费、表面缺陷、打印时间延长等问题。并且，由于喷嘴频繁回抽和跨越模型，增加了失败的可能性。而调整模型会在大悬空面积或大悬挑角度时，显著改变原始设计，难以满足设计需求。
3、此外，对于顶盖几何结构，传统的逐层打印方法难以应对小曲率或平面顶盖的情况，导致材料无法有效堆积或层间粘接不良，进而影响表面质量。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供基于fdm打印的悬空表面无支撑高质量的打印路径规划方法，通过一条连续挤出的路径实现高效、表面质量高、无支撑的悬空表面的制造，有效减少材料的损耗、瑕疵的产生以及打印失败的概率，通过参数化的自动控制机器参数与挤出路径，以简单的打印形式降低制作难度、时间与经济成本。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了基于fdm打印的悬空表面无支撑高质量的打印路径规划方法，包括以下步骤：
3、s1、
4、s2、确定基准参照：确定表面内路径规划的基准参照；
5、s3、表面转换曲线：得到初始路径曲线；
6、s4、曲线衔接：将多条初始路径转换一条连续路径；
7、s5、路径优化；
8、s6、打印程序生成：自编g-code文件的制作与打印数据的参数化。
9、优选的，s1包括以下步骤：
10、s11、算法端输入悬空表面几何体；
11、s12、识别几何体属性是否为mesh或nurbs，若不是，则根据rhino-common的api将悬空表面几何体的属性转换为nurbs或mesh；
12、s13、检查悬空表面几何体表面的完整性，即是否存在破面或残缺，若是，则对表面修补完整；
13、s14、根据悬空表面几何体的特征与表面几何属性选择基准参照所选定的子程序方法，具体为：
14、判断几何表面的裸露边界数量是否大于等于3条，若是，则判断几何表面的外轮廓边是否为四条边界且几何体属性为nurbs曲面；若否，则判断几何体属性是否为nurbs曲面；
15、若几何表面的外轮廓边为四条边界且为nurbs曲面，则采用子程序方法s2-1，否则采用子程序方法s2-2；
16、若几何表面的裸露边界数量小于3且几何体属性为nurbs曲面，则采用子程序方法，s2-3，否则采用子程序方法s2-4。
17、优选的，所述子程序方法s2-1具体为：以uv区间作为四边nurbs基准参照；
18、所述子程序方法s2-2具体为：以外轮廓线作为各式nurbs基准参照；
19、所述子程序方法s2-3具体为：以nurbs表面isocurve结构线作为基准参照；
20、所述子程序方法s2-4具体为：以mesh表面weft经纬线作为基准参照。
21、优选的，所述子程序方法s2-1具体包括以下步骤：
22、s2-11、判断nurbs曲面是否剪裁，若是，则将已裁剪的nurbs曲面拓扑还原成未裁剪曲面状态并复制记录已裁剪nurbs曲面的边界uv值，随后获取未裁剪曲面的uv区间（u0，u1）、（v0，v1）；若否，则直接获取未裁剪曲面的uv区间（u0，u1）、（v0，v1）；
23、s2-12、根据uv区间值将该未裁剪曲面展平为长度为u1-u0，宽度为v1-v0的二维平面矩形形状；
24、s2-13、以s2-12得到的二维平面矩形的边界作为基准参照；
25、所述子程序方法s2-2具体包括以下步骤：
26、s2-21、获取非四边nurbs曲面的所有外轮廓边；
27、s2-22、将所有轮廓边组合连接成闭合曲线，作为基准参照；
28、所述子程序方法s2-3具体包括以下步骤：
29、s2-31、重设nurbs表面结构线isocurve的u方向与v方向，即设与xy平面不相交的闭合线为u方向，而表面结构线延长后与xy平面相交的为v方向；
30、s2-32、提取nurbs表面(u0，v0)、(u1，v0)、(u0，v1)与(u1，v1)四条结构曲线作为基准参照；
31、所述子程序方法s2-4具体包括以下步骤：
32、s2-41、判断悬空表面几何体的几何表面是否为四边网格mesh，若是，则根据weft提取网格表面所有线段并按经纬方向各自组合；若否，则将几何表面进行四边网格式的重建；
33、s2-42、设与xy平面不相交的闭合线为u方向纬线，而线延长后与xy平面相交的为v方向经线；
34、s2-43、提取mesh表面(u0，v0)、(u1，v0)、(u1，v0)与(u1，v1)四条经纬多段线作为基准参照。
35、优选的，s3具体为获取多圈初始四边偏移曲线，其具体包括以下步骤：
36、s3-11、根据s2-13获取的边界得到矩形的最短边界段长度l1；
37、s3-12、根据打印机配置设定打印线宽w1，根据长度l1与w1计算初始路径曲线需要打印floor(n1=l1/2/w1)圈；
38、s3-13、将矩形边界偏移n1圈曲线作为初始路径曲线；
39、s4具体为处理多圈四边偏移曲线后连成一条连续曲线，其具体包括以下步骤：
40、s4-11、获取s3-13的多圈平面偏移四边闭合曲线；
41、s4-12、每圈曲线的四个边中任取两个相邻边；
42、s4-13、根据s3-12设定的打印线宽w1，按照g0曲率分别延长和缩短两个相邻边w1长度；
43、s4-14、将所有处理完成的曲线首尾相连成一条连续曲线，并作为用于优化的初始连续路径；
44、s5具体为优化由多圈二维平面的等距偏移线构成的初始连续路径，其具体包括以下步骤：
45、s5-11、获取二维平面内的s4-14中生成的一条连续曲线；
46、s5-12、分析曲线的曲率后根据g0不连续性提取不连续点位；
47、s5-13、在若干个不连续点位处创建半径为r1的球体；
48、s5-14、将球体与连续曲线相交并求连续曲线对若干球体的布尔运算差集；
49、s5-15、设定一个圆弧拟合混接的凸起值b1并将布尔运算后断开的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于FDM打印的悬空表面无支撑高质量的打印路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于FDM打印的悬空表面无支撑高质量的打印路径规划方法，其特征在于，所述子程序方法S2-1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于FDM打印的悬空表面无支撑高质量的打印路径规划方法，其特征在于，S3具体为获取多圈初始四边偏移曲线，其具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于FDM打印的悬空表面无支撑高质量的打印路径规划方法，其特征在于，S3具体为获取多圈初始多边偏移曲线，其具体包括以下步骤：
5.根据权利要求3所述的基于FDM打印的悬空表面无支撑高质量的打印路径规划方法，其特征在于，S3具体为获取多条NURBS表面结构曲线，其具体包括以下步骤：
6.根据权利要求3所述的基于FDM打印的悬空表面无支撑高质量的打印路径规划方法，其特征在于，S3具体为获取多条Mesh表面结构多段线，其具体包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的基于FDM打印的悬空表面无支撑高质量的打印路径规划方法，其特征在
...【技术特征摘要】
1.基于fdm打印的悬空表面无支撑高质量的打印路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于fdm打印的悬空表面无支撑高质量的打印路径规划方法，其特征在于，所述子程序方法s2-1具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于fdm打印的悬空表面无支撑高质量的打印路径规划方法，其特征在于，s3具体为获取多圈初始四边偏移曲线，其具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的基于fdm打印的悬空表面无支撑高质量的打印路径规划方法，其特征在于，s3具体为...
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