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申请/专利权人：南通理工学院

摘要：本发明公开了面向混合增材制造的多材料喷头协同控制方法及系统，涉及增材制造技术领域，其包括：S1：对三维模型进行分层，获取每层的轮廓截面路径；S2：基于打印三维模型的材料需求，获取每层截面路径的材料分配信息；S3：判断同一打印层内是否使用相同的打印材料，若是则执行S4，否则执行S5；S4：基于单喷头控制策略控制对应材料喷头完成打印；S5：基于多喷头协同控制策略控制对应材料喷头完成打印；S6：重复S3，直至完成对所述三维模型的打印；S7：对打印完成的三维模型进行性能评估，并对多喷头协同控制策略进行优化。本发明有效降低了多喷头在打印过程中的碰撞概率；提高了打印的连续性、稳定性、精准性以及打印效率。

主权项：1.面向混合增材制造的多材料喷头协同控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1：对三维模型进行分层，获取每层的轮廓截面路径；S2：基于打印三维模型的材料需求，获取每层截面路径的材料分配信息；S3：判断同一打印层内是否使用相同的打印材料，若是则执行S4，否则执行S5；S4：基于单喷头控制策略控制对应材料喷头完成打印；S5：基于多喷头协同控制策略控制对应材料喷头完成打印；S6：重复S3，直至完成对所述三维模型的打印；S7：对打印完成的三维模型进行性能评估，基于性能评估结果对多喷头协同控制策略进行优化；所述多喷头协同控制策略包括打印路径控制，具体包括以下步骤：S51：基于不同的打印材料对当前打印层分区，每个分区对应其打印材料喷头，计算每个打印材料喷头的优先级；所述优先级基于当前打印层轮廓截面路径的分区面积确定，材料打印面积越大，对应材料的喷头优先级越高；S52：确定最高优先级的材料喷头的移动路径；S53：基于已规划的材料喷头移动路径确定第二优先级的材料喷头的移动路径；S54：重复S53，直至确定所有材料喷头的移动路径；S55：将确定好的材料喷头移动路径转为成G代码格式输出并存入G代码文件中，输送至控制器中，用于控制喷头进行打印；所述S52基于遗传算法确定最高优先级三维材料喷头移动路径，具体包括以下步骤：S521：将待规划的路径划分成固定长度的路径段，得到n段待打印的路径段，存储至待打印序列中；S522：基于编码策略对每个染色体进行编码，具体编码方式包括：通过整数编码表示路径段的打印顺序，为每个路径段分配一个唯一的标识符，对于n段路径，使用长度为n的整数序列进行编码；通过实数编码表示每个路径段的起点坐标和终点坐标；S523：随机生成指定数量的个体作为初始种群；S524：基于适应度函数计算每个个体的适应度值，适应度函数公式为： ；其中，表示第一优先级材料喷头打印移动路径的适应度函数，表示遍历所有路径段后喷头的移动路径长度；S525：依次进行选择操作、交叉操作、变异操作，生成新种群；S526：重复S524~S525，直至连续多代种群的适应度值收敛；S527：选择适应度最高的个体作为最优路径；所述喷头的移动路径长度由喷头的打印路径以及喷头的空行程路径两部分组成，计算公式如下： ；其中，i的取值为1，2，3，……，n，n为待打印路径段；表示第i段的起点坐标，表示第i段的终点坐标，表示第i+1段的起点坐标，、为权重系数。

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