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基于FDM技术的Hilbert曲线路径优化算法

葛啸 史廷春 黄志鹏 岳秀艳

葛啸, 史廷春, 黄志鹏, 岳秀艳. 基于FDM技术的Hilbert曲线路径优化算法[J]. 制造技术与机床, 2022, (3): 68-73. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.03.011
引用本文: 葛啸, 史廷春, 黄志鹏, 岳秀艳. 基于FDM技术的Hilbert曲线路径优化算法[J]. 制造技术与机床, 2022, (3): 68-73. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.03.011
GE Xiao, SHI Tingchun, HUANG Zhipeng, YUE Xiuyan. Hilbert curve path optimization algorithm based on FDM technique[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (3): 68-73. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.03.011
Citation: GE Xiao, SHI Tingchun, HUANG Zhipeng, YUE Xiuyan. Hilbert curve path optimization algorithm based on FDM technique[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2022, (3): 68-73. doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.03.011

基于FDM技术的Hilbert曲线路径优化算法

doi: 10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.03.011
基金项目: 

浙江省科技厅重点研发项目计划 2017C01019

浙江省科技厅重点研发项目计划 2015C01035

详细信息
    作者简介:

    葛啸,男,1993年生,在读硕士,研究方向为3D打印精度优化。E-mail: 4803136@qq.com

    通讯作者:

    史廷春,男,1966年生,博士,教授,研究方向为生物制造、生物医学影像的提取与反求设计、快速成形等,发表SCI、EI和一级学报学术论文60余篇。E-mail: stc@hdu.edu.com

  • 中图分类号: TH161.1

Hilbert curve path optimization algorithm based on FDM technique

  • 摘要: 熔融沉积成型(fused deposition molding, FDM)的填充路径不连续,电机频繁停止极易导致翘曲变形。结合轮廓偏置法和空间填充曲线中的Hilbert曲线填充,提出了一种基于轮廓偏置与拟合Hilbert曲线的路径优化算法。该算法将Hilbert曲线进行三次B样条曲线拟合,降低了打印过程中电机变化率,减少了电机停止次数,进而减少打印件的翘曲变形,提高打印件精度。通过实验验证,模型平均最大翘曲量减少了60.70%,总平均翘曲量减少了62.26%。

     

  • 图  1  三次样条插值拟合

    图  2  两种拟合方式填充时xy轴电机运动图

    图  3  三次B样条曲线拟合

    图  4  Hilbert曲线拟合流程图

    图  5  单层填充效果

    图  6  判断喷头停止流程图

    图  7  Hilbert填充法与本文方法电机单向停止次数对比图

    图  8  不同打印路径最大翘曲量变化

    图  9  不同打印路径平均翘曲量变化

    图  10  打印实物图

    表  1  打印结果对比

    打印参数 打印时间/s 耗费材料/mm 电机停止次数
    Hilbert曲线填充 1 805 4 062 217
    本文方法 1 734 3 877 71
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    表  2  Hilbert曲线填充翘曲量 mm

    组号 角1翘曲量 角2翘曲量 角3翘曲量 角4翘曲量
    1 0.106 0.147 0.267 0.217
    2 0.189 0.258 0.409 0.268
    3 0.384 0.179 0.366 0.144
    4 0.136 0.123 0.261 0.158
    5 0.608 0.279 0.276 0.418
    6 0.460 0.092 0.148 0.327
    7 0.435 0.352 0.309 0.329
    8 0.399 0.260 0.355 0.657
    9 0.218 0.538 0.152 0.719
    10 0.226 0.256 0.154 0.238
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    表  3  本文方法填充翘曲量 mm

    组号 角1翘曲量 角2翘曲量 角3翘曲量 角4翘曲量
    1 0.075 0.188 0.134 0.124
    2 0.112 0.133 0.111 0.213
    3 0.166 0.118 0.214 0.027
    4 0.012 0.040 0.113 0.095
    5 0.056 0.240 0.080 0.207
    6 0.187 0.051 0.119 0.060
    7 0.026 0.182 0.170 0.052
    8 0.113 0.109 0.086 0.081
    9 0.006 0.145 0.091 0.115
    10 0.117 0.094 0.158 0.047
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2021-06-15
  • 网络出版日期:  2022-03-12

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