三維 CAD模型分層精度與3d打印過程的優(yōu)化

三維 CAD 模型直接分層能夠避免 CAD 系統(tǒng)和快速成形系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)格式轉換及由此引起的模型數(shù)據(jù)精度損失，為快速成形系統(tǒng)提供更精確的層片掃描加工數(shù)據(jù)，提高成形加工質量。

針對三維模型適應性分層時考慮包含問題使層厚計算模型復雜，分層效率不高的問題，研究了基于三維模型表面 Z 向特征曲線的適應性分層方法。該方法將模型表面的三維復雜特征轉換為分段的二維 Z 向特征曲線，分層時暫不考慮包含關系，將層厚計算模型簡化為 5 種情形。根據(jù)這 5 種情形的層厚計算公式推導出
Z 向特征曲線幾何特征到適應性層厚的直接映射關系。結果表明，該適應性分層
方法能夠避免大量冗余計算，提高了分層效率。

針對臺階效應對成形件表面質量的影響，研究了成形件與 CAD 模型間各種包含關系及其實現(xiàn)方法。根據(jù) CAD 模型中相鄰截面并集或交集面域邊界進行輪廓掃描實現(xiàn)層片尖頂正偏差或負偏差分布；補償層片間的體積偏差實現(xiàn)層片尖頂正負偏差值相等的混合偏差分布。在此基礎上，研究了基于內點旋轉極徑的三維模型相鄰截面輪廓混合方法，該方法對內點旋轉極徑與相鄰截面投影后的輪廓邊界交于兩點的三維模型有效；研究了基于相鄰截面投影輪廓邊界并聯(lián)成員的輪廓混合方法，該方法對三維模型表面性質無任何要求。這兩種方法在偏差控制因子的作用下，能夠實現(xiàn)層片尖頂偏差任意分布形式。

針對實際成形件無法與 CAD 模型直接對比，研究了基于數(shù)據(jù)處理結果的成形件形狀仿真方法。該方法以層片為單位，按成形件中層片的加工次序和相對位置逐層生成各層片的數(shù)字模型，將所有層片模型疊加生成成形件的數(shù)字模型。該方法構造的成形件模型由數(shù)據(jù)處理結果唯一確定，其形狀和尺寸不受設備傳動誤差、數(shù)控代碼圓整誤差等因素的影響，能夠突出數(shù)據(jù)處理方案對成形質量的影響，可用于評價和改進快速成形數(shù)據(jù)處理方案。
針對 CAD 系統(tǒng)和快速成形系統(tǒng)間采用轉換文件造成模型數(shù)據(jù)精度損失，且使系統(tǒng)集成度降低的問題，研究了 CAD 系統(tǒng)和快速成形系統(tǒng)直接集成相關技術。

建立了實時模式下 CAD 系統(tǒng)和快速成形系統(tǒng)直接集成的邏輯結構，開發(fā)了基于CAD 系統(tǒng)的快速成形數(shù)據(jù)處理和運動控制模塊，實現(xiàn)了兩者的直接集成。研究了層片掃描輪廓中高次曲線段用微直線段擬合的方法，獲得了驅動成形設備工作的運動數(shù)據(jù)；研究了層片掃描輪廓離散偏差的法向補償方法，提高了層片的實際折線掃描路徑對理論掃描路徑的擬合精度。