基于Voronoi多边形骨架的3D打印多孔结构路径规划方法

专利主权项内容

1.一种基于Voronoi多边形骨架的3D打印多孔结构路径规划方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤1、设置打印参数，包括多孔结构的壳体厚度h、多孔单元的壁厚t和填充率w，h和t/2均为路径宽度d的整数倍；步骤2、根据多孔结构的形态在初始设计域内生成采样点；将初始设计域边界向内偏置h-t/2，生成新几何域；在新几何域内生成采样点，每个采样点对应一个多孔单元；步骤3、生成打印区域，并调整填充率，使填充率趋近于设定值；由采样点生成初始Voronoi多边形骨架，将位于新几何域以外的初始Voronoi多边形骨架的线段删除，保留新几何域以内的线段，此时新几何域边界和初始Voronoi多边形骨架剩余的线段共同组成新的Voronoi多边形骨架；将初始设计域边界向内偏置h-t/2，新的Voronoi多边形骨架的各个多边形单元向内侧偏置t/2生成打印区域；通过迭代调整采样点数量，进而调整填充率；在迭代过程中，采用二分法缩小采样点区间使w逐步逼近w；若w≤w，则/>若w>w，/>其中，分别表示第k次迭代中采样点数量的最大值和最小值，w、w表示第k-1、k次迭代的填充率，n()表示第k-1次迭代的采样点数量；(k)(k-1)(k-1)(k-1)(k)k-1重复步骤2和步骤3，当w与w的差值足够小时，停止迭代，得到填充率；(k)步骤4、生成打印多孔结构的路径，包括打印多边形单元的连续路径、壳体结构的连续路径和多孔结构整体的连续路径三部分；4-1、生成打印多边形单元的连续路径；将各个多边形单元向内偏置，依次生成条路径；将每个多边形单元内相邻的两条路径截断，在截断位置增加连接通道实现路径的局部连续，使多边形单元内的路径连为一条；若两个多边形单元存在公共边界，则将两个多边形单元与公共边界相邻的路径截断，并在截断位置增加连接通道实现路径的局部连续，使两个多边形单元的路径连为一条；遍历检索所有存在公共边界的多边形单元，通过截断和增加连接通道的方式将所有多边形单元的路径连为一条，得到打印多边形单元的连续路径；4-2、生成打印壳体结构的连续路径；将初始设计域边界向内部偏置，依次生成路径；将相邻的两条路径截断，并在截断位置增加连接通道实现路径的局部连续，将所有路径连接为一条，得到打印壳体结构的连续路径；4-3、生成打印多孔结构整体的连续路径；将打印多边形单元的连续路径和壳体结构的连续路径截断并在截断位置增加连接通道，实现路径的全局连续，使打印多边形单元的连续路径和壳体结构的连续路径连为一条，得到打印多孔结构整体的连续路径。