(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210765851.X (22)申请日 2022.07.01 (71)申请人 南京理工大 学 地址 210094 江苏省南京市孝陵卫 街200号 申请人 南京中科 煜宸激光 技术有限公司 (72)发明人 张长东　王文海　李大伟　刘婷婷　 廖文和　邢飞　唱丽丽　锁红波　 史建军　 (74)专利代理 机构 南京钟山专利代理有限公司 32252 专利代理师 张力 (51)Int.Cl. B23Q 17/22(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于最小化工序分解次数的增减材制 造刀具干涉检测方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于最小化工序分解次 数的增减材制造刀具干涉检测方法， 按照刀具的 干涉类型、 打印头与铣刀的不同特性、 刀具自干 涉的不同， 将刀具干涉检测分为四个步骤按照 “模型检验 —碰撞干涉—铣刀自干涉—打印头自 干涉”顺序检测， 最后得到 “操作标志、 非碰撞干 涉分解、 更新后的当前模 型、 干涉信息 ”等数据信 息用于指导工序分解。 本发明提出了检测顺序为 “模型检验 —碰撞干涉—铣刀自干涉—打印头自 干涉”的、 检测内容有十三项的、 检测目的为最小 化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方 法， 该方法是由最小化工序分解次数所驱动的， 该方法增加了刀具干涉检测的次数， 但是可以指 导工序分解使工序分解次数最小化， 进而促进工 序规划。 权利要求书4页 说明书10页 附图5页 CN 115213737 A 2022.10.21 CN 115213737 A 1.一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方法， 其特 征在于， 包括： 1)由最小化工序分解次数驱动、 逆生长方向对不同模型间的迭代增材工位Ti对应成形 区域Qi进行刀具干涉检测， 检测开始， 输入当前增材工位Ti及其成形区域Qi、 当前模型其余 成形区域Pi、 其他模型Ci等数据； 2)判断当前增材工位Ti是否满足Ti＝Tn， 如是， 则转到步骤3)进行分解， 否则， 转到步骤 4)进一步判断； 3)保存增材工位Ti对应成形区域Qi， 记录为非碰撞干涉分解， 去除当前模型， 标志结束 当前模型迭代工位检测且变换模型， 转到步骤9)输出 结果； 4)判断当前增材工位Ti是否发生刀具碰撞 干涉， 如是， 则转到步骤5)更新信息， 否则， 转 到步骤6)进一 步判断； 5)结合当前模型与同刀具发生碰撞干涉的模型， 记录干涉信息， 标志结束当前模型迭 代工位检测且变换模型， 转到步骤9)输出 结果； 6)判断当前增材工位Ti是否发生铣刀自干 涉， 如是， 则转到步骤8)进行分解， 否则， 转到 步骤7)进一 步判断； 7)判断当前增材工位Ti是否发生 打印头自干 涉， 如是， 则转到步骤8)进行分解， 否则， 标 志继续当前模型迭代工位检测， 转到步骤9)输出 结果； 8)保存增材工位Ti‑1对应成形区域Qi‑1， 记录为非碰撞干涉分解， 更新当前模型， 标志继 续当前模型迭代工位检测， 转到步骤9)输出 结果； 9)保存操作标志、 非碰撞干涉分解、 更新的当前模型、 干涉信息， 以便下一个工位的刀 具干涉检测以及工序分解工作。 2.根据权利要求1所述的一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方 法， 其特征在于， 所述1)中， 所述由最小化工序分解次数驱动、 逆生长方向对不同模型间的 迭代增材工位Ti对应成形区域Qi进行刀具干涉检测， 以同平台多模型增减材制造工序规划 为前提、 最小工序分解次数为目标， 其中模型为单生长方向的简单模型； 所述监测用于多生长方向的复杂模型的增减材制造工序规划中， 将复杂模型粗分解为 多构件时， 当前模型为当前构件， 其他模型为当前模型其他构件， 部 分模型为模 型构件的部 分； 工序分解是刀具干涉检测过程中发生干涉时将部分模型去除保存为在固定打印方向 可以连续打印的成形区域的操作； 打印方向 是对模型逆生长方向骨架点 求取的增材制造最优工位方向； 打印底面Fi是过骨架点Pi垂直于 的平面； 增材工位Ti是增材制造过程中某一时刻的打印底面Fi与打印方向 的组合； 成形区域Qi是当前模型中从增材工位Ti对应的打印底面Fi开始沿着打印方向 连续打 印成形的部分模型； 当前模型其 余成形区域Pi是增材工位Ti的打印底面Fi之下的部分模型； 其他模型是增减材制造过程中的同平台其他模型， 且模型数据为STL文件， 基本单元为 三角面片。权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115213737 A 23.根据权利要求1所述的一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方 法， 其特征在于， 所述2)中， Ti＝Tn为： 迭代的增材工位Ti正好是当前模型逆生长方向最后一个增材工位Tn； 当满足Ti＝Tn时， 需要保存当前模型的最后一个成型区域为一个工序表征， 即需要转到 步骤3)进行工序分解， 否则转到步骤4)进一 步判断。 4.根据权利要求1所述的一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方 法， 其特征在于， 所述 步骤3)包括： 3.1)保存增材工位Ti对应成形区域 Qi： 将成形区域保存为可以导出一个完整闭合模型的数据； 3.2)将保存的成形区域记录为非碰撞干涉分解； 3.3)去除当前模型， 不再进行当前模型的迭代工位刀具干涉检测； 3.4)标志结束当前模型迭代工位检测 且变换模型， 以指示下一步进行其他模型Ci的迭 代工位刀具干涉检测； 3.5)最后转到步骤9)输出 结果。 5.根据权利要求1所述的一种基于最小化工序分解次数的增减材制造刀具干涉检测方 法， 其特征在于， 所述4)中， 判断当前增 材工位Ti是否发生刀具碰撞干涉， 具体分为如下情 况： A.打印头及机 械臂与其 他模型Ci是否发生碰撞干涉： ①将面Fi朝着 方向偏移机械臂宽容高度hA得面Fi′， 判断面Fi′与其他模型Ci是否相 交； ②增材工位Ti的打印底面Fi与当前模型求交得多边形外轮廓Ri， 将其按弦长精度离散， 遍历Ri离散点， 判断其 他模型Ci是否与某一打印头尾部体积VA相交； 如果①②判断都为否， 则增材工位Ti没有发生打印头碰撞干涉， 即当前增材工位Ti发生 了刀具碰撞干涉， 否则发生了打印头 碰撞干涉， 即 当前增材工位Ti未发生刀具碰撞干涉； B.平/侧铣刀及机 械臂与其 他模型Ci是否发生碰撞干涉： 将增材工位Ti对应成形区域Qi的模型原表面根据三角面片顶点的高斯曲率分为若干表 面区域， 针对每个表面区域分别进行平铣判断与侧 铣判断， 判断出是否发生了平铣碰撞干 涉与侧铣碰撞干涉； 当所有表面区域都没有同时发生平铣碰撞干涉与侧铣碰撞干涉时， 则增材工位Ti没有 发生平/侧铣刀碰撞干涉， 即平/侧铣刀及机械臂与其他模型Ci发生了碰撞干涉， 否则发生 了平/侧铣刀碰撞干涉， 即平/侧铣刀及机 械臂与其 他模型Ci未发生碰撞干涉： 所述平铣判断是指： 遍历当前表面区域中的三角面片顶点， 求得每 个顶点v的切面Fv与法向 ①将面Fv朝着 方向偏移机械臂宽容高度hping得面Fv′， 判断面Fv′与其他模型Ci是否 相交； ②判断其他模型Ci是否与当前平铣刀尾部体积Vping相交； 如果所有顶点的 ①②判断都为否， 则没有发生平铣碰撞干涉， 否则发生了平铣碰撞干 涉。权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115213737 A 3