Zhu等分析了成形后材料去除過(guò)程中存在的問(wèn)題,以刀具的可加工性、去除所需時(shí)間和支撐數(shù)量為優(yōu)化目標(biāo),對(duì)零件做成形方向的選擇。在上述單、多目標(biāo)優(yōu)化的文獻(xiàn)中,涉及到表面質(zhì)量的優(yōu)化時(shí),不少學(xué)者選擇通過(guò)臺(tái)階效應(yīng)引起的體積誤差大小來(lái)衡量,也通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了有效性。但這些工作都是基于等厚分層,即計(jì)算體積誤差時(shí)設(shè)置的層厚是常量,若模型在成形時(shí)選擇自適應(yīng)分層,最佳成形方向就必須重新確定。
切片是將三維模型離散成二維截面的一個(gè)過(guò)程,切片過(guò)程存在兩個(gè)關(guān)鍵要素:第一個(gè)是確定各層切平面高度;另一個(gè)是在確定高度后生成完整且有序的截面輪廓線。

針對(duì)這兩部分,國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行過(guò)很多相關(guān)的研究。若根據(jù)分層對(duì)象的不同,可分為CAD模型直接分層和基于STL模型分層。若根據(jù)層高的不同,現(xiàn)有的切片算法可分為等厚分層和自適應(yīng)分層。目前還有一些學(xué)者研究模型的多方向分層,但將模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換后仍然可以歸結(jié)到這兩類中。這類方法需要完成拓?fù)潢P(guān)系的建立,使得三角形面片從原先無(wú)序變得“有序”。生成輪廓前一般都要先去除冗余頂點(diǎn),然后建立點(diǎn)、線、面之間的關(guān)系,使得某個(gè)三角形能夠通過(guò)點(diǎn)、線共用關(guān)系檢索到與之相鄰的三角形,最后從最低層開(kāi)始任選當(dāng)前高度的一個(gè)三角形,有序計(jì)算交點(diǎn),直到回到初始三角形,形成完整且有序的輪廓。

相鄰兩切片層的三角形面片在組成上是有一定程度的相似性的,因此相鄰層的三角形面片有一部分拓?fù)潢P(guān)系相同,這類方法就是利用這個(gè)重復(fù)性,建立動(dòng)態(tài)的三角形面片來(lái)進(jìn)行分層。當(dāng)進(jìn)入下一層分層時(shí),加入新相交的三角形補(bǔ)充局部位置的拓?fù)潢P(guān)系并刪掉已經(jīng)不存在相交關(guān)系的三角形,反復(fù)執(zhí)行以上過(guò)程直至完成整個(gè)模型的分層。
王素提出了一種與上述三類均不同的方法,提出了基于鄰接關(guān)系的切片算法。算法利用三角形的鄰接關(guān)系而不是建立拓?fù)潢P(guān)系,只需遍歷一次STL模型數(shù)據(jù)即可完成分層,提高了算法的效率。
Zhang等提出了一種高效的輪廓構(gòu)造算法,也具有類似的思路,利用三角形的鄰接關(guān)系進(jìn)行輪廓構(gòu)造。算法將三角形與切平面的兩條相交邊劃分為“前邊”和“后邊”,避免了交點(diǎn)的重復(fù)計(jì)算,還使得分層后能夠直接區(qū)分內(nèi)外輪廓,通過(guò)實(shí)例表明算法的效率和內(nèi)存消耗都十分優(yōu)秀。

對(duì)于自適應(yīng)分層算法,由于層厚不是常數(shù),因此除了也要完成輪廓構(gòu)造外,還需要確定一系列切平面的高度。
Sabourin提出首先使用盡可能大的層厚切分模型,然后根據(jù)表面精度通過(guò)“插補(bǔ)”進(jìn)一步細(xì)分層厚,達(dá)到所需的表面精度。
Zhao等為減少臺(tái)階效應(yīng)和控制總層數(shù)提出了利用相鄰截面面積差值比,控制相鄰層面積差值不超過(guò)一定比例并在設(shè)備的打印范圍內(nèi)確定各層厚度,從而達(dá)到兼顧表面精度和成形效率。
李文康等分析了分層時(shí)模型特征丟失的情況,利用表面復(fù)雜度和切片的輪廓段數(shù)判別模型某一位置出現(xiàn)特征變化,在這個(gè)位置采用最小層厚以最大限度的保留模型特征。
等厚分層因?yàn)閷雍癫蛔?,因此主要研究?jī)?nèi)容放在如何有序、完整地生成截面輪廓,解決相交判斷、交點(diǎn)求交和構(gòu)造輪廓這幾個(gè)問(wèn)題,而自適應(yīng)分層更多的是放在確定各層切片厚度上,協(xié)調(diào)打印質(zhì)量和效率。但現(xiàn)有的分層算法在處理網(wǎng)格數(shù)量龐大的模型或切片細(xì)密時(shí)仍存在效率上的問(wèn)題。
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