大型工业应用中的智能3D打印路径规划算法。

简介：
大型工业制件在增材制造工艺中的路径规划，其优劣性直接决定了产品的制造质量和生产效率。目前广泛应用的传统3D打印路径规划方法，往往存在打印头转弯频繁以及打印头起落次数过多的缺陷，这使得其在处理大型工业制造任务时显得不够理想。为解决这些问题，本文提出了一种先进的智能路径规划方案。具体而言，该方法首先对切片后生成的二维平面进行凸多边形分解，从而划分出多个独立的打印子区域；随后，针对每个子区域内部，采用沿分区长轴方向的打印方式，有效减少了整体打印路径的数量和总行程长度；最后，则将各个子分区的连接问题建模为旅行商问题（TSP），并借助遗传算法来实现子区域间的打印路径优化。此外，为了实现该智能3D打印路径规划系统的实际应用，使用了C#语言进行设计与开发，该系统具备了切片面数据的输入与显示功能、可调节的打印宽度设置、智能路径规划能力以及生成G代码输出的功能。通过对比实验，将该智能路径规划算法与两种传统的路径规划算法进行了比较分析，实验结果表明，所提出的智能路径规划算法生成的打印路径数量显著降低、空行程距离明显缩短、且打印头抬起次数也得到了显著减少。基于子区域划分的智能路径规划方法为大型工业制件的增材制造流程提供了全新的解决方案和思路。