光固化成形系统中光斑补偿若干问题的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要由于激光在液态树脂表面运动扫描得到的固化区域具有一定宽度，因此快速成形过程中激光光斑中心轨迹并不是加工制件的实际轮廓，而是将实际轮廓向制件实体区域偏移半个扫描线线宽得到的轮廓，也就是进行光斑补偿后的轮廓。光斑补偿技术是光固化快速成形的关键技术之一，对光固化成形制件精度有着重要影响。光斑补偿时首先对原始轮廓进行修整，剔除激光光斑不可能达到的凹部细节轮廓，然后对轮廓线段进行偏置，最后得到偏置轮廓环的各个顶点。但是偏置轮廓环有可能出现自交点，必须求取自交点并进行轮廓环重构。本文针对自交点求取算法效率不高的问题，提出了一种基于单调链技术的轮廓环交点求取方法，使用

2、该方法后轮廓环线段相交性判断只需在活动单调链的当前边与非活动单调链的当前边之间进行，减少了交点求取的计算量。在自相交轮廓环重构过程中，提出了一个统一的重构环有效性判据，简化了有效性判断的复杂度。在环间相交交点的求取过程中，引入包围盒技术对可能存在相交的线段进行初次筛选，减少了线段相交性判断的次数。针对无效环去除后扫描固化得到的制件轮廓相对原始轮廓有较大改变的情况，提出了一种变光斑补偿量变激光扫描速度的轮廓扫描方法，在同一截面区域分别使用两种不同的光斑补偿量和对应的两种不同的激光扫描速度进行轮廓扫描，该方法可以在尽量提高制件成形精度的同时保证制件的固化强度。关键词：光固化成形光斑补偿

3、自交点轮廓环重构无效环I华中科技大学硕士学位论文AbstractBecausearesinareacuresunderthescanningofmovinglaser,sothepathoflasercenterisnotalongtheoriginalcontour.Togetthepathoflasercenter,contoursmustbeshiftedtowardtheinteriorareawithadistanceofhalfthecuredwidth.Thisprocessiscalledlaserradiuscompensation.Radiuscompensat

4、ionisoneofthekeytechniquesinstereolithography.Itisimportantfortheprecisionofcuredpartsinstereolithography.First,theoriginalcontourmustbemodifiedandsmallconcavecontoursweredeleted.Second,offsetwasimplementedforeverycurve.Last,vertexesoftheoffsetcontourwerecalculated.Theoffsetcontoursmayhaveself

5、-intersections.Self-intersectionsmustbecalculatedandcontoursmustbereconstructed.Toimprovetheefficiencyofself-intersectioncalculating,thispaperpresentsanewalgorithmbasedonmonotonechains.Inthisalgorithm,intersectiondetectingwasprocessedonlybetweentwocurrentlines,onefromtheactivemonotonechainandt

6、heotherfromtheinactivemonotonechain.Sothetimesforcalculatingwerereduced.Forthereconstructingofself-intersectionloops,anewcriterionwasproposed.Ithelpedtoreducethedifficultyforinvalidloopidentifying.Intheprocessofintersectioncalculatingamongdifferentloops,rectangularboundingboxwasusedtofindthecu

7、rveswhichhadthechancesforintersecting.Thishelpedtosimplifytheprocessforintersectionidentifying.Afterremovingtheinvalidloops,curedcontoursalwayshadgreatdifferencefromtheoriginalcontours.Ascanningstylewhichcontainedvariableradiuscompensat