9 - 2002

ГеMMa-3D и LOM-технология

Михаил Лавров

Описание основного алгоритма

Работа с программой

Разборка стопы

Новые LOM-технологии

В первой части статьи (см. №8’2002) рассматривались вопросы организации процесса послойной резки и разборки стопы в LOM-технологии. Вводились принятые в системе ГеММа-3D понятия элементов оформления стопы вокруг прототипа выращиваемой детали — зоны выборки вблизи контура, зоны разрезающих и поддерживающих решеток, подстилающее сечение и пр.

Описание основного алгоритма

В системе ГеММа-3D используется двухпроходный алгоритм разделения сечений на зоны.

На первом проходе:

  1. Определяются границы зоны выборки вблизи контуров каждого сечения. При построении внешней и внутренней границ используется аппарат аппроксимирующей эквидистанты к произвольному набору замкнутых контуров. При необходимости зоны выборки разбиваются на части перемычками.
  2. Определяются собственные границы сечения для зон поддерживающих решеток (контуры малого размера, контуры отверстий и пр.).

По итогам первого прохода определяются габаритный параллелепипед детали (с учетом зон поддерживающих решеток) и его проекция на плоскость текущего сечения — габаритный прямоугольник сечения.

На втором проходе габаритный прямоугольник каждого сечения окончательно разбивается на зоны выборки вблизи контура, зоны поддерживающих и разделяющих решеток. Окончательное определение зон поддерживающих решеток (с учетом заданной Н — минимальной высоты решетки) выполняется для каждого сечения по следующему алгоритму:

  1. Суммируются области, ограниченные контурами всех сечений, отстоящих вверх и вниз от текущего на высоту не больше Н. Если текущее сечение находится вне детали, получаем зону поддерживающих решеток подстилающего сечения.
  2. Из результата вычитается область внутри контуров текущего сечения, в результате чего мы получаем зону поддерживающих решеток с учетом резких переходов формы сечения.
  3. К результату следует добавить собственные области поддерживающих решеток текущего сечения, определенные на первом проходе алгоритма.
  4. Затем нужно наложить на результат регулярную сетку перемычек поддерживающей решетки, построенную для текущего сечения.

Зона разделяющих решеток определяется как остаток от вычитания из габаритного прямоугольника зон собственно контуров сечения, зон выборки вблизи контуров сечения и зон поддерживающих решеток. На зону разделяющих решеток накладывается регулярная сетка разделяющих линий, при необходимости — с учетом перемычек.

В начало В начало

Работа с программой

Рассмотрим работу с программой на примере процесса построения программы выращивания и разборки для тонкостенной детали — кувшинчика, показанного на рис. 1.

Особенности детали:

  • размеры детали невелики, поэтому будем выращивать два экземпляра за один цикл работы установки, причем второй экземпляр увеличим по высоте и будем выращивать вверх дном;
  • почти плоское дно детали (заметьте: не плоское, а почти плоское), вследствие чего необходимы поддерживающие решетки;
  • наличие внутренней полости, открытой для выноса материала вверх (для второй детали — вниз);
  • наличие пазух внутренней полости, закрытых для выноса материала вверх (вниз);
  • наличие тонкого элемента — ручка кувшинчика — вдали от основного массива детали. Прочность этого элемента очень низка, поэтому необходимо работать с особой осторожностью.

Построение программы на деталь. Последовательность действий:

  1. Формируем поверхности детали. Средствами ГеММа-3D строим поверхности детали (или импортируем «гладкие» поверхности в формате DXF или IGES либо читаем STL-файл).
  2. Если поверхности детали заданы гладкими поверхностями, обращаемся к пункту меню (нажимаем кнопку) «Триангуляция» — получаем STL-модель поверхности.
  3. Выбираем способ построений: обращаемся к пункту меню «Способ обработки» и среди появившихся на экране вариантов выбираем одну из строк, например:

    «LOM-обработка тонкостенных деталей с внутренними полостями. Высота слоя H = 0,125 мм». За выбранной строкой скрыты от пользователя около 240 чисел — послойное описание процедуры выращивания детали из заданного материала. Предоставлять обычному пользователю LOM-установки легкий доступ к модификации всех или части этих данных мы считаем не только не нужным, но и опасным. Данные хранятся в специальном файле настроек, и их пополнение должен проводить специально подготовленный человек по результатам экспериментального выращивания ряда тестовых деталей из конкретного материала на конкретной установке.

  4. Построим набор плоских сечений детали: обращаемся к пункту меню «Построить сечения — сечения 0,5» (это вариант максимально точной аппроксимации, но предусмотрены и другие варианты). В процессе построений будет автоматически «зашито» большинство «дырок» в математической модели детали. Кроме полностью автоматических средств исправления ошибок, в системе ГеММа-3D предусмотрен и широкий набор полуавтоматических и диалоговых средств исправления. Программа управления установкой будет получена при любом качестве исходных данных.
  5. ђ Выделяем зоны каждого сечения, выжигаемые лазером: обращаемся к пункту меню «Зоны обработки — построить все». После автоматического построения всех зон для каждого сечения процесс вывода программы для данной детали завершен. Результаты следует сохранить в специализированной базе данных. При желании пользователь может убедиться в правильности данных, прорисовав все линии, выжигаемые лазером в любом из сечений.

Аналогичным образом формируем программу для второй детали.

Построение программы для LOM-установки выделено в отдельный пункт меню, что позволяет выращивать сразу несколько деталей в одной стопе стандартного размера. В процессе работы с этим пунктом меню пользователь перечисляет базы данных нужных деталей (указывает стандартным способом имена файлов) и размещает их габаритные параллелепипеды в габаритах блока LOM-установки. Остальное выполняется автоматически.

В начало В начало

Разборка стопы

Исходный вид стопы, выращенной на LOM-установке, показан на рис. 2, где видны последнее сечение второй детали и разделяющая решетка, которая достраивает блок первой детали до нужной высоты. Остальное пространство блока установки заполнено разрезающей решеткой. Разборка блока установки сводится к двум операциям — оторвать блок от основания и удалить «столбики» разрезающей решетки. Частичный разрез блока детали показан на рис. 3.

Расположение основных зон поддерживающих решеток приведено на рис. 4; внешние зоны поддерживающих решеток включаются только для тонкостенных деталей — для массивных деталей они исключены.

Разборка блока детали сводится к последовательности описанных выше операций:

  • удалить «кубики» из внутренней полости кувшинчика;
  • удалить «столбики» с внешней поверхности;
  • прорезать поддерживающую решетку в кольце ручки и удалить лишний материал.
В начало В начало

Новые LOM-технологии

Ряд особенностей программного обеспечения подготовки управляющих программ для LOM-установок, используемого в ГеММа-3D, позволяет управлять перспективными разрабатываемыми LOM-технологиями. Некоторые из элементов LOM-технологии, созданных НТЦ «ГеММа», являются уникальными и представляют собой предметы для патентования.

В настоящее время у НТЦ «ГеММа» имеется теоретическое и практическое обоснование положительных ответов на следующие вопросы:

  • можно ли расширить номенклатуру используемых пленочных материалов и, в частности, повысить прочность выращиваемых деталей?
  • можно ли радикально упростить систему управления лазером и установкой в целом?
  • можно ли вообще обойтись без лазера в LOM-технологии?

Повторяем: на все эти вопросы у НТЦ «ГеММа» есть положительный ответ!

«САПР и графика» 9'2002