激光快速成型矩形分区扫描算法的实现.pdf

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1、2010年第5期·工艺与装备·文章编号：1001—2265(2010)05—0107—03激光快速成型矩形分区扫描算法的实现陈光霞(江汉大学机电与建筑工程学院工业设计系，武汉430056)摘要：将图形显示中的裁剪算法引入到激光快速成型分区扫描中，利用其算法原理，实现了对复杂截面轮廓的矩形分区扫描。介绍了该分区扫描算法的总体思路；论述了对成型件的截面轮廓进行矩形分区的方法、步骤和关键技术。该算法具有算法简单，易于规划且加工效率高等优点。关键词：激光快速成型；分区扫描算法；裁剪中图分类号：THl6；

2、TG65文献标识码：ARealizationofRectangleSubareaScanninginLaserRapidPrototypingCHENGuang—xia(SchoolofElectromechanicalandArchitecturalEngineering，JianghanUniversity，Wuhan430056，China)Abstract：Thetrimmingalgorithmforgraphiesdisplaywasintroducedinsubareascanni

3、ngoflaserrapidpro—totyping，andtherectanglesubareascanningofcomplexcontoursofobjectsectionwasretaliatedbyusingtrimmingalgorithm．Thegeneralideaofthesubareascanningwasintroduced，andthemethod，processandkeytechnologiesofrectanglesubareascanningwerediscuss

4、edinthispaper．Thetrimmingmethodhasmoreadvan·tages，suchassimplealgorithm，convenientlayoutandhimachiningeficiency．Keywords：laserrapidprototypingtechnology；subareascanningalgorithm；trimming(即z形扫描)和分区变向扫描。折线扫描包括：分形O引言扫描、螺旋线路扫描、轮廓偏移扫描。激光快速成型技术是20世纪80年代出现的

5、一种分区扫描的优点是：可以减少激光加工时的跳转；新型的快速制造技术。与传统的机械加工方法相比，充分利用加工时的热积累效应，从而减少激光加工能激光快速成型技术是一种全新的“增量”制造方法，无量的注入，或在同等功率条件下，提高扫描速度，进而需借助工、模具，直接从j维CAD文件制造出复杂的提高加工效率。近净形致密金属零件，从而降低了生产成本，提高了加本文将图形显示算法中的裁剪算法引入到分区扫工效率⋯。研究表明，激光快速成型技术可节省新产描算法中，可以实现对任意复杂图形进行矩形分区。品开发时间70％以上

6、，节省产品投放市场时间的90％1裁剪分区扫描算法的总体思路左右。正是由于激光快速成型技术的高效率和低成本的特点，利用激光快速成型技术，企业可以随时根据裁剪分区扫描算法的总体思路为：市场需求变化进行新产品的开发和多品种变批量的生(1)首先对获取的某一层截面轮廓进行最小包围产，从而极大提高了企业的市场竞争能力。盒的计算；激光快速成型技术的开发，主要包括数控加工设(2)然后对其最小包围盒按给定的矩形分区尺寸备的开发与控制软件的开发两个方面。其中控制软件进行划分；的开发对快速成型加工效率与加工精度具有较

7、大的影(3)再利用裁剪法生成每一个小矩形分区的轮廓；响，因此，许多研究者在切片分层与扫描路径规划上(4)最后对每一个小矩形分区进行填充，生成激光进行了大量的研究，综合国内、外学者提出的各种扫描加工扫描路径。路径规划方法，主要分为两大类：平行线扫描和折线扫其流程图如图1所示。描。平行线扫描包括：平行于、】，轴的平行线扫描收稿日期：2009一ll一10作者简介：陈光霞(1968一)，男，湖北武汉人，江汉大学机建工程学院副教授，T学博士，主要研究方向为激光先进制造技术及其应用，(E—mail)guan

8、gxiachen@263．net·工艺与装备·组合机床与自动化加工技术012345678910l112加工开始，一1、●-获取一层截面轮廓／●、二二二]二二一，rl获取当前层截面轮●_一、，一．l

9、廓的最小包围盒．．!l．一tIlIJl对截面轮廓最小包，●，l围盒进行划分‘，r二二二二][二二利用裁剪法获取每＼lI，r一分区的轮廓、ll，、，对每一分区进行光栅填充三图3截面轮廓分区结果图L(结束vpt[2]．=Xmin+(n+1)口；vpt[2]．Y=Ymax一(m+1)丰0；vpt[3]．=X