【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及增材制造，具体而言，涉及一种不规则结构件的模拟方法、装置、设备及介质。
技术介绍
1、航空发动机涡轮叶片是航空发动机中至关重要的组成部分，它们承受极端高温和高压环境，需要具备极高的机械强度和耐久性。涡轮叶片的设计和制造直接影响发动机的效率、性能和寿命。现代航空发动机的效率很大程度上依赖于涡轮叶片的材料和冷却技术的创新。高温合金和陶瓷基复合材料的应用，以及先进的冷却通道设计，使涡轮叶片能够在超过1000℃的高温下长时间工作。
2、航空发动机的涡轮叶片可以通过熔模铸造、定向凝固和单晶铸造、粉末冶金、激光熔覆和热喷涂等工艺进行制造。等离子转移弧堆焊具有稀释率低、熔深浅的优点，易于实现机械化、自动化。相比于其他工艺，应用等离子转移弧进行增材制造可以精确地添加材料，减少了材料浪费，并且能够更快地完成工件的成型，无需复杂的模具和大量后处理；此外，该工艺相对简单，制造的工件具有更高的硬度和耐磨性，可以适应更苛刻的工作环境，因此等离子转移弧增材制造在制造航空发动机的涡轮叶片上有着广阔的前景。但由于航空发动机的涡轮叶片是一种复杂不规则的自由曲面，因此在增材制造时需要具有合理的喷涂路径，如何合理的提供航空发动机涡轮叶片的喷涂路径成为当前亟需解决的问题。
3、鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种不规则结构件的喷涂路径的模拟方法、装置、设备及介质，以解决或改善上述技术问题。
2、本专利技术可这样实现：
3、
4、对不规则结构件的三维模型建立x-y-z三维笛卡尔坐标系；
5、基于等厚切片技术，根据不规则结构件总高度 d和不规则结构件每层层厚 d求解不规则结构件的总层数 n，对不规则结构件模型进行均匀分层，获取每层切片和不规则结构件的交点；
6、对每层得到的无序的交点进行重新排序，基于有序的交点得到不规则结构件所有层的轮廓；
7、按从下至上的顺序逐层对不规则结构件的每层轮廓以光栅式的填充方式进行填充路径的规划；
8、生成最终的喷涂路径，并导入夹持着喷枪的工业机器人仿真软件中进行喷涂路径的模拟。
9、在可选的实施方式中，不规则结构件模型由三角面片组成；通过对某层切片和不规则结构件模型的三角面片的各边进行求交，获得当前层所有交点的坐标。
10、在可选的实施方式中，采用“质心-极坐标法”对每层的无序的交点进行重新排序。
11、在可选的实施方式中，“质心-极坐标法”包括：分别求解每层无序交点的质心，求解当前层每个交点和质心构成的矢量，进而求解当前层每个矢量和第一个矢量的夹角，对所获得的夹角按递增的顺序进行排列，最后获得有序的交点。
12、在可选的实施方式中，每层轮廓的填充路径的规划包括：
13、以 n条等距直线构成的直线组分别和每层的轮廓线进行求交， n取决于轮廓上距离最远两交点的距离 m和相邻直线间隔 m的比值。
14、在可选的实施方式中，求交包括：运用“零点存在性定理”快速的判断并求解直线组和轮廓线上交点的位置关系，生成当前层填充路径点矩阵a：
15、
16、其中，）生成所有的填充路径点坐标；
17、分别求解第2条矢量至第n条矢量各自与第1条矢量之间的夹角：奇数和偶数编号的矢量分别和矢量呈0°和180°，否则颠倒路径点和路径点的编号顺序，将排序后的路径点以光栅式的方式生成填充路径。
18、在可选的实施方式中，基于生成的填充路径和设定的每个路径点的四元数、速度、区域半径zone值，生成最终的喷涂路径，并在工业机器人仿真软件中模拟生成的路径。
19、第二方面，本专利技术提供一种不规则结构件的喷涂路径的模拟装置，该模拟装置包括：
20、坐标系建立模块，用于对不规则结构件的三维模型建立x-y-z三维笛卡尔坐标系；
21、交点获取模块，用于基于等厚切片技术，根据不规则结构件总高度 d和不规则结构件每层层厚 d求解不规则结构件的层数 n，对不规则结构件模型进行均匀分层，获取每层切片和不规则结构件的交点；
22、轮廓获取模块，用于对每层得到的无序的交点进行重新排序，基于有序的交点得到不规则结构件所有层的轮廓；
23、填充路径规划模块，用于按从下至上的顺序逐层对不规则结构件的每层轮廓以光栅式的填充方式进行填充路径的规划；
24、喷涂路径模拟模块，用于生成最终的喷涂路径，并导入工业机器人仿真软件中进行喷涂路径的模拟。
25、第三方面，本专利技术提供一种不规则结构件的喷涂路径的模拟设备，包括处理器以及存储有计算机程序指令的存储器，处理器执行计算机程序指令时实现前述实施方式任一项的模拟方法。
26、第四方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，计算机程序指令被处理器执行实现前述实施方式任一项的模拟方法。
27、本专利技术的有益效果包括：
28、本专利技术提供的不规则结构件的喷涂路径的模拟，通过等厚切片技术获取不规则结构件模型每层轮廓的交点坐标，对每层的交点重新排序进而获得不规则结构件所有层的轮廓，对不规则结构件的每层轮廓以光栅式的方式进行填充路径的规划，最后生成喷涂路径并进行可靠性的模拟。该方法可以实现不规则结构件的快速制造，同时还实现了喷涂路径的合理化和自动化，提高了人工在线编程的安全性和作业效率。
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1.一种不规则结构件的喷涂路径的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述不规则结构件模型由三角面片组成；通过对某层切片和不规则结构件模型的三角面片的各边进行求交，获得当前层所有交点的坐标。
3.根据权利要求2所述的模拟方法，其特征在于，采用“质心-极坐标法”对每层的无序的交点进行重新排序。
4.根据权利要求3所述的模拟方法，其特征在于，所述“质心-极坐标法”包括：分别求解每层无序交点的质心，求解当前层每个交点和质心构成的矢量，进而求解当前层每个矢量和第一个矢量的夹角，对所获得的夹角按递增的顺序进行排列，最后获得有序的交点。
5.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，每层轮廓的填充路径的规划包括：
6.根据权利要求5所述的模拟方法，其特征在于，所述求交包括：运用“零点存在性定理”快速的判断并求解直线组和轮廓线上交点的位置关系，生成当前层填充路径点矩阵A：
7.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，基于生成的填充路径和设定的每个路径点的四元数、速度、区域半径
8.一种不规则结构件的喷涂路径的模拟装置，其特征在于，所述模拟装置包括：
9.一种不规则结构件的喷涂路径的模拟设备，其特征在于，包括处理器以及存储有计算机程序指令的存储器，所述存储器执行所述计算机程序指令时实现如权利要求1~7任一项所述的模拟方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行实现如权利要求1~7任一项所述的模拟方法。
...【技术特征摘要】
1.一种不规则结构件的喷涂路径的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，所述不规则结构件模型由三角面片组成；通过对某层切片和不规则结构件模型的三角面片的各边进行求交，获得当前层所有交点的坐标。
3.根据权利要求2所述的模拟方法，其特征在于，采用“质心-极坐标法”对每层的无序的交点进行重新排序。
4.根据权利要求3所述的模拟方法，其特征在于，所述“质心-极坐标法”包括：分别求解每层无序交点的质心，求解当前层每个交点和质心构成的矢量，进而求解当前层每个矢量和第一个矢量的夹角，对所获得的夹角按递增的顺序进行排列，最后获得有序的交点。
5.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，每层轮廓的填充路径的规划包括：
6.根据权利要求5所述的模拟方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：李文波，谢迎春，高硕洪，邓春明，刘敏，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：
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