熔丝沉积成型工艺支撑自动生成技术研究

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1、摘要在熔丝沉积成型（FDM）技术中，支撑自动生成是其中的关键性技术之一，支撑自动生成可大大减少人工支撑设计带来的遗漏和错误，也是快速成型工艺系统软件所必须具备功能之一。基于对支撑合理性的考虑，本文就适用于熔丝沉积成型技术的支撑自动生成方法进行了研究。根据FDM工艺成型的特点，分析了适合该工艺的支撑类型和结构，提出了支撑设计原则。为了生成符合结构的支撑体，本文基于对STL模型的分析，将三角形面片进行分类，并将待支撑区域分为：悬吊面、悬臂面、倾斜角度过大的下表面、悬吊边与悬吊点几种特征类型，并实现了特征的识别算法。在分类后面片合

2、并这一关键部分，提出了一种基于哈希表的快速面片合并算法，通过实际测试该算法合并速度快，时间复杂度低，能适应实际的需要。对于支撑体的生成，本文通过对待支撑区域进行边界提取，并以其对工作平面的二维投影来建立支撑体，同时就有干涉时的支撑生成提出了一种结合二维多边形布尔运算的支撑区域生成方法，该方法能避免烦琐的STL面片裁剪运算，且实现容易，另外，本文还分别就悬吊边与悬吊点的支撑体生成作出了分析。对实验室原来提出的基于直线扫描的支撑生成算法进行了改进，给扫描线加入了Z向特征，去除了冗余的支撑，使生成的结构更加合理。关键词：熔丝沉积成

3、型支撑STL模型特征面片合并IAbstractSupportgenerationisoneofthekeytechnologiesofFDMsystem.Itcanreducethemissesanderrorswhichareoftentakenplaceinthemanualdesignofsupportstructure.Alsoitisoneofthenecessaryfunctionsofrapidprototypesystemsoftware.Thisthesisisaboutsomeresearchworksi

4、nsupportgenerationwhichappliestotheFDMbasedontheconsiderationofthesupport’srationality.ThetypeandstructureofsupportisstudiedbasedonthefeatureofFDMprocess.Adesignprincipleisputforward.AfterstudiedthefeatureofSTLmodel,forbuildingsuitablesupportstructure,thetrianglefa

5、cesaresortedasto-be-supportedfaces,suspendingfaces,cantileveringfaces,suspendingedgesandsuspendingpoints.Andthearithmeticusedintheidentificationofthemisachieved.Furthermore,arapidfacet-combinationarithmeticbasedonthehashtableisputforwardwhichisthekeypartinthefaceco

6、mbination.Thisarithmeticcanbeappliedtothepracticeaditsfastspeedinfacecombinationandlowtimecomplexity.Forbuildingthesupportstructure,theboundaryoftheto-be-supportedregionispickedupanditsprojectionontheworkingplaneiscalculated.Onesupportgenerationmethodwhichused2-Dpo

7、lygonBooleanoperationisputforward.Itcanavoidthecomplicatedsurfaceclippingandcanbeeasilyachieved.Furthermore,thesupportstructuresappliedtosuspendingedgesandsuspendingpointsarealsodiscussedhere.Theline-scansupportgenerationwhichisoriginalproposedbyourlaboratoryisimpr

8、ovedbyaddingthefeatureofZdirection.Aftertheimprovementthesupportstructureismoresuitable.Keywords:FusedDepositionModelingSupportSTLmodelCharacteri