一种面积域方式计算的3D打印零件分区控制装置及方法与流程

本发明涉及3d打印多激光控制，尤其涉及一种面积域方式计算的3d打印零件分区控制装置及方法。

背景技术：

1、3d打印是利用cad三维设计的结果和逐层堆积的方式制造零件，采用与传统减材制造技术完全相反的方式，通过软件分层离散和数控成型系统，利用能量发生器、热熔喷头等方式将金属粉末、光敏树脂、塑料、蜡等特殊材料进行逐层堆积黏结，最终叠加成型，制造出与相应数字模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法。

2、多能量发生器协同工作比单个能量发生器工作具有打印速度更快、打印时间更短的特点，广泛应用于大尺寸零件加工或者对时效要求高的义齿行业。由于多能量发生器在打印某些零件时，由于受限于光路的覆盖范围，导致一个完整的零件分割成两个部分，由两个不同的能量发生器对其进行加工，两个能量发生器运行轨迹在拼接处由于受到本身器件精度、温漂、材料缩收等影响，使得打印完成后的零件表面上存在错位痕，影响零件尺寸精度和力学性能。

3、解决上述问题的可以从多方面多角度去构思解决方案。如从工艺的角度去调整打印参数解决，从矫正的角度，增加检测点，提升矫正数据样本量，但都无法从根源上解决拼接问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种面积域方式计算的3d打印零件分区控制装置及方法，解决了多能量发生器打印时的拼接误差缺陷。

2、为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：一种面积域方式计算的3d打印零件分区控制装置，所述控制装置包括均与上位机连接的左扫描偏置单元、右扫描偏置单元、左边能量发生器和右边能量发生器，所述的左扫描偏置单元与左边能量发生器连接，所述的右扫描偏置单元与右边能量发生器连接，

3、所述的上位机包括：能量发生器控制模块、扫描偏置控制模块、运控控制模块、打印文件解析模块、分区控制模块与执行模块；

4、所述能量发生器控制模块，用来控制左边能量发生器和右边能量发生器发出的能量大小，控制左边能量发生器和右边能量发生器的开关；

5、所述扫描偏置控制模块，根据所需要打印零件的二维图像，将能量打到指定位置；

6、所述运动控制模块，根据能量发生器控制模块、扫描偏置控制模块，再配合机械运动来最终实现零件打印；

7、所述打印文件解析模块，用于解析欲打印零件的数据格式；

8、所述分区控制模块，用于零件的所属区域划分；判断每个需要打印的零件包围盒信息中的x最小值、x最大值和两个拼接区域边界线x方向上的位置关系，确定每个打印零件属于a区域、b区域、ab公共区域或者三区；

9、所述执行模块，根据分区控制模块获取到的数据分别控制左扫描偏置单元、右扫描偏置单元、左边能量发生器和右边能量发生器协同工作。

10、作为本发明的优化方案，所述打印文件解析模块用于解析出每个零件的包围盒信息，包围盒信息包括：零件的横坐标x最小值xmin、x最大值xmax，零件的纵坐标y最小值ymin和y最大值ymax，以及零件z轴方向上的z最小值zmin和z轴方向上的z最大值zmax数据。

11、作为本发明的优化方案，所述两个拼接区域边界线横坐标分别为-x和x，横坐标x及左边区域为左边能量发生器打印范围，为a区域；横坐标-x以及右边区域为右边能量发生器打印范围，为b区域；以横坐标-x到横坐标x包含的区域为左边能量发生器和右边能量发生器交叉重叠打印范围，成为ab重合区域，当且a、b、ab三者共有的区域为跨三区区域。

12、作为本发明的优化方案，分区控制模块用于对导入的零件文件进行区域划分，运用面积域计算方法，计算每个区域相对应的打印数据。

13、为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：采用一种面积域方式计算的3d打印零件分区控制装置进行分区控制的方法，所述方法包括如下步骤：

14、步骤1：解析需要打印的零件文件数据格式；

15、步骤2：给文件中的每个打印零件划分所属区域，即判断每份打印数据的零件包围盒信息中的xmin和xmax值同两条分界线-x和x的竖向直线的大小关系，确定每份打印数据属于a区域、b区域、ab公共区域还是跨三区区域；

16、步骤3：如果需要打印的零件属于a区域，就将该零件数据加入到左边能量发生器控制的a数据数组链表；如果需要打印的零件属于b区域，就将该零件数据加入到右边能量发生器控制b数据数组链表中；

17、步骤4：如果打印零件属于ab公共区域，则该零件数据根据a和b数据数组链表中的面积域和大小来分配给相对应的区域，使得左边能量发生器和右边能量发生器工作量均衡；

18、步骤5：如果打印的零件属于跨三区，则零件摆放位置需要调整，用户进行相应的旋转或者移动操作处理；

19、步骤6：启动线程，根据上述获取到的数据分别控制左扫描偏置单元、右扫描偏置单元、左边能量发生器和右边能量发生器协同工作。

20、作为本发明的优化方案，步骤2具体包括：

21、步骤2-1：如果打印零件包围盒位置满足：xmax<-x，则该份打印数据属于a区域内；

22、步骤2-2：如果打印零件包围盒位置满足：xmax<x，同时xmin<-x，则该份打印数据属于a区域内；

23、步骤2-3：如果打印零件包围盒位置满足：xmax<x，同时xmin>x，即该零件属于中间区域，则该份打印数据属于ab公共区域；

24、步骤2-4：如果打印零件包围盒位置满足：xmax>x，同时xmin>-x，则该份打印数据属于b区域内；

25、步骤2-5：如果打印零件包围盒位置满足：xmax>x，同时xmin<-x，则该份打印数据属于跨三区，需要提醒用户。

26、作为本发明的优化方案，所述步骤4具体包括：

27、步骤4-1：如果ab公共区域数据链表不为空，则进行公共区域数据分配；

28、步骤4-2：分别计算a区域和b区域数据数组链表中各零件所包含的面积域总和；

29、步骤4-3：如果a区域面积域总和大于b区域面积域总和，此时说明a区域中零件数量大于b区域零件数量，取一份ab公共区域的数据与b区域进行面积域相加；

30、步骤4-4：根据步骤4-3中新计算的面积域，对a区域和b区域进行面积域比较，当a区域面积域总和依旧大于b区域面积域总和，则把数据存放在b区域数据链表中，反之则存放在a区域数据链表中，同时把ab公共区域数据链表中的对应数据删除；

31、步骤4-5：如果a区域面积域总和小于b区域面积域总和，此时说明a区域中零件数量小于b区域零件数量，取一份ab公共区域的数据与a区域进行面积域相加；

32、步骤4-6：根据步骤4-5中新计算的面积域，对a区域和b区域进行面积域比较，当a区域面积域总和依旧小于b区域面积域总和，把数据存放在a区域数据链表中，反之则存放在b区域数据链表中，同时把ab公共区域数据链表中的对应数据删除；

33、步骤4-7：判断ab公共区域内数据链表是否为空，如果数据存在，返回步骤4-2进行后续步骤。

34、本发明具有积极的效果：1)本发明充分利用现有打印区域，对打印区域内的零件摆放位置不做任何限制，可随意摆放。并且通过本发明方法计算后，左右两个能量发生器工作任务得到有效均分，大大提高打印效率，减少打印时间。并且在零件打印第一层时已经确定了区域，后续层都采用这种区域划分方法，保证了打印零件的完整性。在算法设计时智能分区打印零件数据的打印顺序和原来保持一致，不会改变，打印效果不会受影响；

35、2)本发明可以均匀的分配左右两个区域打印任务，提高打印效率。