1.本文件涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种非均匀回转体零件电弧增材制造工艺规划方法及系统。
背景技术：
2.增材制造技术是一种数据驱动，结合多学科高端技术的高效绿色原位制造技术，该技术将三维模型通过切片算法转换为一系列二维轮廓，二轮轮廓选择不同的路径规划策略，并匹配最佳工艺参数，在智能在线监控及动态调控技术的帮助下，完成复杂零件的快速制造。
3.电弧增材制造是一种以同步供给的丝材为原料，熔化极或非熔化极电弧为热源，机器人或数控机床为载体的增材制造方式。具有设备简易、材料利用率高、成形尺寸不受限制等优点，广泛应用于航空航天、船舶重工等领域。
4.对于非均匀回转体零件而言，其成形过程涉及非连续非均匀的热质力分配，而传统连续均匀的成形方法无法获得预期的成形质量与性能，非均匀回转体零件需要在打印过程中根据当前区域标识距离及层高确定所需热质力，进而准确匹配电流、送丝及气流量等工艺参数，从而获得较好的成形质量与性能。同时，非均匀回转体零件中轴线与不同区域壁厚的计算效率降低了整体数据处理效率。因此，有必要针对非等壁厚回转体零件开发一种能快速计算成形路径及零件壁厚，以准确匹配不同区域的热质力的方法。
技术实现要素：
5.本说明书一个或多个实施例提供了一种非均匀回转体零件电弧增材制造工艺规划方法，包括：
6.s1.将stl格式的三维模型根据分层高度进行切片，转换为二维轮廓，将所述二维轮廓划分为内轮廓和外轮廓后分别进行存储；
7.s2.根据内轮廓轨迹点建立二维kd搜索树，遍历外轮廓轨迹点搜索距离当前外轮廓轨迹点最近的内轮廓轨迹点，结成内外轮廓点对；
8.s3.通过计算所述点对的中轴点坐标及点对之间的距离，根据沉积工艺对每个点对所属层所需的热质力进行计算，作为当前中轴点的工艺属性信息；
9.s4.将中轴点及对应的工艺属性信息转换为实际数控机床成形路径，将成形路径导出为数控机床可执行g代码。
10.本说明书一个或多个实施例提供了一种非均匀回转体零件电弧增材制造工艺规划系统，包括：
11.模型切片模块：用于将stl格式的三维模型根据分层高度进行切片，转换为二维轮廓，将所述二维轮廓划分为内轮廓和外轮廓后分别进行存储；
12.第一处理模块：用于根据内轮廓轨迹点建立二维kd搜索树，遍历外轮廓轨迹点搜索距离当前外轮廓轨迹点最近的内轮廓轨迹点，结成内外轮廓点对；
13.第二处理模块：用于通过计算所述点对的中轴点坐标及点对之间的距离，根据沉积工艺对每个点对所属层所需的热质力进行计算，作为当前中轴点的工艺属性信息；
14.路径规划模块：用于将中轴点及对应的工艺属性信息转换为实际数控机床成形路径，将成形路径导出为数控机床可执行g代码。
15.本说明书一个或多个实施例提供了一种电子设备，包括：
16.处理器；以及，
17.被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述计算机可执行指令在被执行时使所述处理器实现上述非均匀回转体零件电弧增材制造工艺规划方法的步骤。
18.本说明书一个或多个实施例提供了一种存储介质，用于存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令在被执行时实现上述非均匀回转体零件电弧增材制造工艺规划方法的步骤。
19.采用本发明实施例，可以根据计算得到的非连续非均匀过渡的体积变化，合理分配热质力，控制送丝、电流和气流量，以保证零件成形精度和成型质量，实现了非均匀回转体零件的高质量电弧增材制造。
20.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
21.为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本说明书一个或多个实施例提供的一种非均匀回转体零件电弧增材制造工艺规划方法的流程图；
23.图2为本说明书一个或多个实施例提供的一种非均匀回转体零件电弧增材制造工艺规划方法构建的零件示意图；
24.图3为本说明书一个或多个实施例提供的一种非均匀回转体零件电弧增材制造工艺规划系统的组成示意图；
25.图4为本说明书一个或多个实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书一个或多个实施例中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。
27.方法实施例
28.根据本发明实施例，提供了一种非均匀回转体零件电弧增材制造工艺规划方法，
该方法以数控机床为载体，以非熔化极电弧为热源，通过中轴及壁厚快速计算方法及热质力分配实现非均匀回转体零件的高质量高性能成形，图1为本说明书一个或多个实施例提供的一种非均匀回转体零件电弧增材制造工艺规划方法的流程图，如图1所示，根据本发明实施例的非均匀回转体零件电弧增材制造工艺规划方法具体包括：
29.s1.将stl格式的三维模型根据分层高度进行切片，转换为二维轮廓，将所述二维轮廓划分为内轮廓和外轮廓后分别进行存储。
30.本实施例以图2所示的非均匀回转体零件为例，具体的，首先，建立stl模型中三角面元拓扑结构，然后根据分层高度对所述三角面元拓扑结构进行切片处理，生成一系列不同高度的z平面；
31.采用多线程并行的计算方法，将一系列z平面自下而上与stl模型求交，计算不同高度层的z平面与stl模型的交点坐标，得到不同高度层的切片轮廓，并进行存储；
32.分别计算并比较在同一高度层的两个切片轮廓在x方向的最小值，两者中较小的一个点对应的轮廓为外轮廓，较大的点对应的轮廓为内轮廓；
33.将外轮廓按照逆时针方向进行存储，内轮廓按照顺时针进行存储。
34.s2.根据内轮廓轨迹点建立二维kd搜索树，遍历外轮廓轨迹点搜索距离当前外轮廓轨迹点最近的内轮廓轨迹点，结成内外轮廓点对。
35.提取任意高度层轮廓，基于二维kd树的内轮廓轨迹点快速搜索数据结构；
36.逆时针遍历外轮廓轨迹点，从kd搜索树中依次找到距当前外轮廓点最近的内轮廓轨迹点，建立内外轮廓点一一对应关系，结成内外轮廓点对。
37.s3.通过计算所述点对的中轴点坐标及点对之间的距离，根据沉积工艺对每个点对所属层所需的热质力进行计算，作为当前中轴点的工艺属性信息。
38.通过建立的内轮廓二维kd树，取算内外轮廓点对的中点作为中轴点，计算点对两点之间的距离为零件当前位置的壁厚，并按逆时针顺序进行存储；
39.遍历中轴点，根据每一个中轴点对应的壁厚和层高，计算得到非连续非均匀过渡的体积变化；
40.根据沉积工艺计算当前区域所需热质力，并保存为当前中轴点的工艺属性信息。
41.s4.将中轴点及对应的工艺属性信息转换为实际数控机床成形路径，将成形路径导出为数控机床可执行g代码。
42.将所有中轴点坐标按逆时针顺序进行存储，作为该零件的成形路径；
43.根据所有中轴点对应的工艺属性信息中当前区域所需热质力，通过bp神经网络预测模型分配合适的送丝、电流和气流量；
44.按照先输出工艺属性信息，再输出成形路径坐标点的顺序遍历中轴点，将工艺属性信息和成形路径转换导出为数控机床可执行g代码。
45.本发明有益效果如下：
46.采用本发明实施例，可以根据计算得到的非连续非均匀过渡的体积变化，合理分配热质力，控制送丝、电流和气流量，以保证零件成形精度和成型质量，实现了非均匀回转体零件的高质量电弧增材制造。
47.系统实施例
48.根据本发明实施例，提供了一种非均匀回转体零件电弧增材制造工艺规划系统，
图3为本说明书一个或多个实施例提供的一种非均匀回转体零件电弧增材制造工艺规划系统的组成示意图，如图3所示，根据本发明实施例的非均匀回转体零件电弧增材制造工艺规划系统具体包括：
49.模型切片模块30：用于将stl格式的三维模型根据分层高度进行切片，转换为二维轮廓，将所述二维轮廓划分为内轮廓和外轮廓后分别进行存储。
50.所述模型切片模块30具体用于：
51.建立三角面元拓扑结构；
52.采用多线程并行的方法，根据分层高度对所述三角面元拓扑结构进行切片处理，生成一系列不同高度的z平面；
53.将一系列z平面自下而上与stl模型求交得到不同高度层的切片轮廓；
54.分别计算并比较切片轮廓在x方向的最小值，两者中较小的一个点对应的轮廓为外轮廓，较大的点对应的轮廓为内轮廓；
55.将所述外轮廓逆时针存储，所述内轮廓顺时针存储。
56.第一处理模块32：用于根据内轮廓轨迹点建立二维kd搜索树，遍历外轮廓轨迹点搜索距离当前外轮廓轨迹点最近的内轮廓轨迹点，结成内外轮廓点对。
57.第二处理模块34：用于通过计算所述点对的中轴点坐标及点对之间的距离，根据沉积工艺对每个点对所属层所需的热质力进行计算，作为当前中轴点的工艺属性信息。
58.路径规划模块36：用于将中轴点及对应的工艺属性信息转换为实际数控机床成形路径，将成形路径导出为数控机床可执行g代码。
59.所述路径规划模块36具体用于：
60.将所有中轴点坐标按序存储，作为该零件的成形路径；
61.根据所有中轴点对应的工艺属性信息中当前区域所需热质力，通过bp神经网络预测模型分配合适的送丝、电流和气流量；
62.按照先输出工艺属性信息，再输出成形路径坐标点的顺序遍历中轴点，将工艺属性信息和成形路径转换导出为数控机床可执行g代码。
63.本发明实施例是与上述方法实施例对应的系统实施例，各个模块的具体操作可以参照方法实施例的描述进行理解，在此不再赘述。
64.装置实施例一
65.本发明实施例提供一种电子设备，如图4所示，包括：存储器40、处理器42及存储在所述存储器40上并可在所述处理器42上运行的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器42执行时实现如下方法步骤：
66.s1.将stl格式的三维模型根据分层高度进行切片，转换为二维轮廓，将所述二维轮廓划分为内轮廓和外轮廓后分别进行存储；
67.s2.根据内轮廓轨迹点建立二维kd搜索树，遍历外轮廓轨迹点搜索距离当前外轮廓轨迹点最近的内轮廓轨迹点，结成内外轮廓点对；
68.s3.通过计算所述点对的中轴点坐标及点对之间的距离，根据沉积工艺对每个点对所属层所需的热质力进行计算，作为当前中轴点的工艺属性信息；
69.s4.将中轴点及对应的工艺属性信息转换为实际数控机床成形路径，将成形路径导出为数控机床可执行g代码。
70.装置实施例二
71.本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有信息传输的实现程序，所述程序被处理器42执行时实现如下方法步骤：
72.s1.将stl格式的三维模型根据分层高度进行切片，转换为二维轮廓，将所述二维轮廓划分为内轮廓和外轮廓后分别进行存储；
73.s2.根据内轮廓轨迹点建立二维kd搜索树，遍历外轮廓轨迹点搜索距离当前外轮廓轨迹点最近的内轮廓轨迹点，结成内外轮廓点对；
74.s3.通过计算所述点对的中轴点坐标及点对之间的距离，根据沉积工艺对每个点对所属层所需的热质力进行计算，作为当前中轴点的工艺属性信息；
75.s4.将中轴点及对应的工艺属性信息转换为实际数控机床成形路径，将成形路径导出为数控机床可执行g代码。
76.本实施例所述计算机可读存储介质包括但不限于为：rom、ram、磁盘或光盘等。
77.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。