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CN114160811B - 材料成型加工方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

材料成型加工方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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CN114160811B CN202111339681.0A CN202111339681A CN114160811B CN 114160811 B CN114160811 B CN 114160811B CN 202111339681 A CN202111339681 A CN 202111339681A CN 114160811 B CN114160811 B CN 114160811B
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Abstract

本申请适用于成型加工技术领域，提供一种材料成型加工方法、装置、设备及存储介质，所述材料成型加工方法包括：获取第一数据和第二数据，所述第一数据为当前增材层的数据，所述第二数据为下一增材层的数据；根据所述第一数据和所述第二数据，确定所述当前增材层与所述下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度；若所述重叠程度满足预设条件，则对待减材加工层进行减材加工，所述待减材加工层包括所述当前增材层和在所述当前增材层之前未进行减材加工的增材层。本申请的实施例能在保证增减材加工的精度的前提下提高加工效率。

Description

材料成型加工方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本申请属于成型加工技术领域，尤其涉及一种材料成型加工方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
目前，在增减材复合制造的过程中，增材加工与减材加工交替进行。为简化加工过程，交替的次数为固定值，例如：每增材加工p次后(p为正整数)，就对前面的p层增材层进行减材加工；其中，第n层增材层也称为减材确认层，p也称为减材确认层数。由于前述减材确认层数(也即p)为固定值，就会以相同的减材量(或者说水平缩进量)单次减材加工不重叠的增材层，但是由于增材层不重叠，前述减材量只能设置为折中值，使得减材加工的精度较低。为保证减材加工精度，前述减材确认层数(也即p)通常设置为较小的数值，这样就会降低增减材加工的效率。
发明内容
本申请的实施例提供一种材料成型加工方法、装置、设备及存储介质，能在保证增减材加工的精度的前提下提高加工效率。
第一方面，本申请的实施例提供一种材料成型加工方法，包括：
获取第一数据和第二数据，所述第一数据为当前增材层的数据，所述第二数据为下一增材层的数据；
根据所述第一数据和所述第二数据，确定所述当前增材层与所述下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度；
若所述重叠程度满足预设条件，则对待减材加工层进行减材加工，所述待减材加工层包括所述当前增材层和在所述当前增材层之前未进行减材加工的增材层。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述材料成型加工方法还包括：
若所述重叠程度不满足预设条件，则执行增材加工以生成所述下一增材层；
生成所述下一增材层之后，执行所述获取第一数据和第二数据以及后续步骤。
在第一方面的一种可能的实现方式中，在所述根据所述第一数据和所述第二数据，确定所述当前增材层与所述下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度之前，所述材料成型加工方法还包括：
获取第一数值，所述第一数值为：所述当前增材层与在所述当前增材层之前未进行减材加工的增材层的层数之和；
若所述第一数值满足阈值条件，则执行所述根据所述第一数据和所述第二数据，确定所述当前增材层与所述下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述材料成型加工方法还包括：若所述第一数值不满足阈值条件，则对所述当前增材层和在所述当前增材层之前未进行减材加工的增材层进行减材加工。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一数据包括当前增材层的轮廓数据，所述第二数据包括下一增材层的轮廓数据；
相应的，所述根据所述第一数据和所述第二数据，确定所述当前增材层与所述下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度，包括：
将所述当前增材层的轮廓数据与所述下一增材层的轮廓数据进行比对，得到比对结果，所述比对结果表示所述当前增材层与所述下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述对待减材加工层进行减材加工，包括：
确定减材加工的工艺参数；
根据所述工艺参数和所述第一数据生成减材加工数据；
根据所述减材加工数据进行减材加工。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一数据包括当前增材层的轮廓数据；
相应的，所述根据所述工艺参数和所述第一数据生成减材加工数据，具体包括：
根据所述工艺参数和所述当前增材层的轮廓数据生成减材加工数据。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述确定减材加工的工艺参数，包括：
获取第一数值和第一层厚，所述第一数值为所述当前增材层与在所述当前增材层之前未进行减材加工的增材层的层数之和，所述第一层厚为各所述待减材加工层的厚度；
根据所述第一数值和所述第一层厚确定减材加工的垂直进给量。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述获取第一数值，具体包括：
获取第一增材层数，所述第一增材层数为从上一次减材加工之后生成的增材层的层数，将所述第一增材层数作为所述第一数值；
或者，获取第二增材层数，所述第二增材层数为已成型的增材层的层数，将所述第二增材层数作为所述第一数值。
第二方面，本申请的实施例提供一种材料成型加工装置，所述材料成型加工装置包括：
数据获取模块，用于：获取第一数据和第二数据，所述第一数据为当前增材层的数据，所述第二数据为下一增材层的数据；
重叠程度确定模块，用于：根据所述第一数据和所述第二数据，确定所述当前增材层与所述下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度；
减材加工模块，用于：若所述重叠程度满足预设条件，则对待减材加工层进行减材加工，所述待减材加工层包括所述当前增材层和在所述当前增材层之前未进行减材加工的增材层。
第三方面，本申请的实施例提供一种材料成型加工设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的材料成型加工方法。
第四方面，本申请的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存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的材料成型加工方法。
第五方面，本申请的实施例提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面中任一项所述的材料成型加工方法。
本申请的实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
在本申请的实施例中，由于是在当前增材层与下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度满足预设条件时，对待减材加工层进行减材加工，待减材加工层就可以是多层增材层，且这些增材层在材料堆积方向上都是重叠的(也即减材加工路径是相同的)，减材量(或者说水平缩进量)就可以设置为最佳值而不是折中值，能使得加工精度更高；同时，只要是在材料堆积方向上重叠的增材层都可以一起减材加工，使得单次减材加工的增材层的层数较大，能提升整体加工效率；可见，本申请的实施例提供的材料成型加工方法能在保证增减材加工的精度的前提下提高加工效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的材料成型加工方法的流程示意图；
图2是本申请一实施例提供的材料成型加工设备的结构示意图；
图3是本申请一实施例提供的零件的结构示意图；
图4是本申请一实施例提供的一种情况的当前增材层与下一增材层的结构示意图；
图5是本申请一实施例提供的另一种情况的当前增材层与下一增材层的结构示意图；
图6是本申请一实施例提供的材料成型加工方法的步骤A3的流程示意图；
图7是本申请一实施例提供的材料成型加工方法的步骤A31的流程示意图；
图8是本申请一实施例提供的材料成型加工方法的逻辑图；
图9是本申请另一实施例提供的材料成型加工方法的流程示意图；
图10是本申请另一实施例提供的材料成型加工方法的逻辑图；
图11是本申请又一实施例提供的材料成型加工方法的流程示意图；
图12是本申请一实施例提供的材料成型加工装置的结构示意图；
图13是本申请一实施例提供的减材加工模块的结构示意图；
图14是本申请另一实施例提供的材料成型加工装置的结构示意图；
图15是本申请又一实施例提供的材料成型加工装置的结构示意图；
图16是本申请一实施例提供的参数确定子模块的结构示意图；
图17是本申请一实施例提供的材料成型加工设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图1至17及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请的实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
图1示出本申请的实施例提供的材料成型加工方法的示意性流程图，该方法可以应用于材料成型加工设备；其中，材料成型包括增材和减材。
本申请的实施例提供的材料成型加工方法包括步骤A0至步骤A3；其中，步骤A0为增材零件数据准备，是可选的。
步骤A0、增材零件数据准备。
增材零件数据准备主要完成对加工零件的CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)模型建模和处理、零件模型的切片分层、以及分层数据的增材路径规划。
零件的CAD三维建模和处理主要完成对最终加工零件的三维模型创建以及对创建的模型进行略微缩放(即缩小或放大)，缩放的目的是预留零件的减材加工余量，使最终增减材加工后的零件与实际需求尺寸保持一致。
具体而言，如果需要对增材加工后的零件的外边缘进行减材加工，则可以放大三维模型，使得增材加工后的零件的尺寸比实际需求尺寸大一些，那么就可以通过减材加工使增材加工后的零件的尺寸达到实际需求尺寸，比如：实际需求尺寸为5mm，则可将三维模型的尺寸放大至5.2mm，那么增材加工后的零件的尺寸就是5.2mm，比实际需求尺寸大0.2mm，这0.2mm就是减材加工余量。
如果需要对增材加工后的零件的内边缘进行减材加工，则可以缩小三维模型，使得增材加工后的零件的内边缘比实际需求尺寸小一些，那么就可以通过减材加工使增材加工后的零件的内边缘达到实际需求尺寸，比如：实际需求尺寸为5mm，则可将三维模型的尺寸缩小至4.8mm，那么增材加工后的零件的内边缘就是4.8mm，比实际需求尺寸小0.2mm，这0.2mm就是减材加工余量；其中，具体可以是通过钻头将4.8mm的孔扩大至5.0mm。
零件模型的切片分层则是将三维零件数据按照设定的增材加工层厚，细分成n层二维数据。
分层数据的增材路径规划则是将n层二维数据(n为正整数)，转化成n层对应的线段数据，该线段数据是增材加工过程中激光扫描的路径，即增材加工路径。
完成增材零件数据准备之后，材料成型加工设备按照生成的增材路径进行增材加工，生成增材层，具体可以是对金属粉末层进行激光烧结，使零件逐层增高。
图2是本申请的实施例提供的材料成型加工设备(也可称为增减材加工设备)的结构示意图。参考图2，以铺粉式增减材加工设备为例对本申请的实施例进行说明。铺粉式增减材加工设备包括增材机构100和减材机构200。
增材机构100主要部件包括激光器和振镜以及相关配套设备。增材机构100根据增材加工路径，对成型区域300的金属粉末层进行选区激光烧结融化，生成增材层，完成三维零件的逐渐增材成型。每生成一层增材层之后，增减材加工设备执行下述步骤A1至步骤A3。
步骤A1、获取第一数据和第二数据。
第一数据为当前增材层的数据。第二数据为下一增材层的数据。
图3为切片后的零件，该零件包括多个切片。前述切片为零件的三维模型经过预设层厚切片处理后的二维图形数据，称为切片数据。以铺粉式增减材设备为例，在实际增材加工时，前述预设层厚体现为一次铺粉厚度；前述二维图形数据对应增材机构100激光烧结的平面图形。
图3中的每个切片对应一层增材层。参考图3，当前增材层10是最新生成的一层增材层。下一增材层20则是下一需要生成的增材层。下一增材层是在当前增材层之后成型的。以铺粉式增减材设备为例，当前增材层10是一层已铺粉成型的材料层，下一增材层20则是下一铺粉成型的材料层。
在一些实施例中，第一数据包含当前增材层的轮廓数据，第二数据包含下一增材层的轮廓数据。轮廓数据可以是增材层的切片数据中的轮廓坐标向量数据，也就是说轮廓数据可以从增材层的切片数据中获取到。那么，获取第一数据和第二数据就是获取当前增材层的轮廓坐标向量数据和获取下一增材层的轮廓坐标向量数据。
步骤A2、根据第一数据和第二数据，确定当前增材层与下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度。
增材加工是通过逐层堆积材料得到成型的零件，那么，材料堆积方向就是零件成型的方向，比如竖直方向或者Z轴方向。
参考图3，在材料堆积方向上，一层增材层是堆积在另一增材层上的，那么就会存在当前增材层与下一增材层重叠的情况，也会存在当前增材层与下一增材层不重叠的情况。为了保证零件的尺寸精度，需要对增材层的边缘进行减材加工，具体是刀具绕增材层的边缘进行切削加工，刀具所走的路径为减材加工路径。如果当前增材层与下一增材层在材料堆积方向上不重叠，就表明当前增材层的减材加工路径与下一增材层的减材加工路径是不同的。
两层增材层是重叠还是不重叠，可以通过两层增材层在材料堆积方向上的重叠程度来判断。
在获取到第一数据(比如当前增材层的轮廓坐标向量数据)和第二数据(比如下一增材层的轮廓坐标向量数据)之后，根据第一数据和第二数据，确定当前增材层与下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度。重叠程度可以为数值，比如百分比。
具体而言，可以从零件模型的切片数据中获取当前增材层的轮廓坐标向量数据和下一增材层的轮廓坐标向量数据，然后将当前增材层的轮廓坐标向量数据与下一增材层的轮廓坐标向量数据进行比对，得到比对结果。该比对结果是当前增材层的轮廓坐标向量数据与下一增材层的轮廓坐标向量数据的相似度，也可以为百分比，比如85％。前述比对结果用于表示当前增材层与下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度。
前述重叠程度还可以是当前增材层10与下一增材层20在材料堆积方向上的重合比例；将当前增材层10与下一增材层20在材料堆积方向上的重合部分的面积作为重合面积，重合面积大于或等于零；将当前增材层10的面积和下一增材层20的面积中最大者作为最大面积，若当前增材层10的面积和下一增材层20的面积相等，则将当前增材层10的面积和下一增材层20的面积中的任一者作为最大面积；前述重合比例是重合面积与最大面积之比。
示例的，图4是本申请一实施例提供的一种情况的当前增材层与下一增材层的结构示意图；参考图4，在材料堆积方向上，下一增材层20的面积(比如为80平方毫米)小于当前增材层10的面积(比如为100平方毫米)，且当前增材层10与下一增材层20的重合部分210的面积为30平方毫米，那么前述重合面积是重合部分210的面积，前述最大面积是当前增材层10的面积，则则前述重合比例为30％。
图5是本申请一实施例提供的另一种情况的当前增材层与下一增材层的结构示意图；参考图5，在材料堆积方向上，下一增材层20的面积为当前增材层10的面积的一半，且当前增材层10包围下一增材层20，那么，前述重合面积是下一增材层20的面积，前述最大面积是当前增材层10的面积，则前述重合比例为50％。
步骤A3、若前述重叠程度满足预设条件，则对待减材加工层进行减材加工。
如果前述重叠程度满足预设条件，则表示当前需要进行减材加工，则对待减材加工层进行减材加工，其中，待减材加工层包括当前增材层和在当前增材层之前未进行减材加工的增材层，在当前增材层之前未进行减材加工的增材层可以是零层或者一层或者多层；如果前述重叠程度不符合预设条件，那么就继续进行增材加工以生成下一增材层。
前述预设条件可以是重叠程度小于等于指定数值，比如重叠程度小于等于90％。如果重叠程度(比如比对结果)为85％，此时重叠程度满足前述预设条件，判定当前增材层的轮廓坐标向量数据不全等于下一增材层的轮廓坐标向量数据，也即当前增材层的轮廓数据不全等于下一增材层的轮廓数据，表明当前需要进行减材加工，则对待减材加工层进行减材加工，完成减材加工后，继续进行增材加工以生成下一增材层。如果重叠程度(比如比对结果)为99％，此时重叠程度不满足前述预设条件，判定当前增材层的轮廓坐标向量数据全等于下一增材层的轮廓坐标向量数据，继续进行增材加工以生成下一增材层。
图6是本申请一实施例提供的材料成型加工方法的步骤A3的流程示意图。在一些实施例中，前述对待减材加工层进行减材加工，包括步骤A31至步骤A33。
步骤A31、确定减材加工的工艺参数。图7是本申请一实施例提供的材料成型加工方法的步骤A31的流程示意图。参考图7，在一些实施例中，前述步骤A31(确定减材加工的工艺参数)包括步骤A311和A312。
步骤A311、获取第一数值和第一层厚。
第一数值为当前增材层10与在当前增材层10之前未进行减材加工的增材层的层数之和(也即待减材加工层30的层数)。
第一数值可以是这样得到的：获取第一增材层数，其中，第一增材层数为从上一次减材加工之后生成的增材层的层数，将前述第一增材层数作为第一数值。参考图3，待减材加工层30可以是一层或者多层增材层。参考图3，如果待减材加工层30为多层增材层，则包括当前增材层10和在当前增材层10之前未进行减材加工的增材层(下称为之前的增材层)，其中，之前的增材层可以是包括增材层41、增材层42、增材层43、以及增材层44；这些待减材加工层的重叠程度均是不满足预设条件的，即这些待减材加工层在材料堆积方向上是重叠的，那么，这些待减材加工层的减材加工路径均是相同的。
具体而言，材料成型加工设备在对已成型的增材层完成减材加工之后，就会继续进行增材加工，在之前的增材层上生成新的增材层，这些新的增材层就是待减材加工层。那么，计算从上一次减材加工之后生成的增材层的层数就可以得到前述第一增材层数，也就得到前述第一数值。
第一数值还可以是这样得到的：获取第二增材层数，其中，第二增材层数为已成型的增材层的层数，将第二增材层数作为第一数值。
具体而言，在一些情况下，比如材料成型加工设备刚开始工作时或者切换至生产新的零件时，材料成型加工设备此前一直在执行增材加工，还没有执行减材加工，此时所有已成型的增材层就是待减材加工层；那么，计算目前已成型的增材层的层数就可以得到前述第二增材层数，也就得到前述第一数值。
如前所述，待减材加工层为当前需要进行减材加工的增材层。第一层厚为各需要进行减材加工的增材层的厚度。各需要进行减材加工的增材层的厚度一般是相等的，那么第一层厚就只有一个数据；如果各需要进行减材加工的增材层的的厚度是不相等的，那么第一层厚就有多个数据。
步骤A312、根据第一数值和第一层厚确定减材加工的垂直进给量。
在获取到第一数值和第一层厚之后，就可以根据第一数值和第一层厚确定减材加工的垂直进给量。减材加工的垂直进给量是指加工零件时刀具的垂直进给量。前述垂直进给量等于第一数值(待减材加工层的层数)乘以第一层厚。该垂直进给量就是减材加工的工艺参数。
在其他一些实施例中，前述确定减材加工的工艺参数具体为：获取预设的减材加工的工艺参数。具体而言，减材加工的工艺参数是预先设定的，在判定当前需要进行减材加工之后，直接读取预设的工艺参数即可。
在其他一些实施例中，减材加工的工艺参数还可以包括加工刀具的转速、加工刀具的进给速度、加工零件时的刀具水平缩进量、刀具的大小、以及减材材料，这些参数可以是预先设定的，在判定当前需要进行减材加工之后，直接读取这些参数即可。
步骤A32、根据前述工艺参数和第一数据生成减材加工数据。
在确定减材加工的工艺参数之后，根据前述工艺参数和第一数据生成减材加工数据。
减材加工数据是减材加工路径程序。后续材料成型加工设备调用该减材加工路径程序对待减材加工层进行减材加工。
对于第一数据为当前增材层的轮廓数据，前述步骤A32就是根据前述工艺参数和当前增材层的轮廓数据生成减材加工数据，具体可以是根据前述工艺参数和当前增材层的轮廓坐标向量数据生成减材加工数据。具体而言，根据当前增材层的轮廓数据，参考图2，实时生成一个在XY平面上的减材加工路径，该减材加工路径能确保对待减材加工层(比如m层增材层，m为正整数)的边缘进行减材加工。
步骤A33、根据减材加工数据进行减材加工。
在生成减材加工数据之后，材料成型加工设备根据该数据对待减材加工层进行减材加工。
具体而言，材料成型加工设备根据减材加工数据，执行换刀、测量刀具数据、偏移与旋转零件坐标、补偿刀长和刀径、运行减材加工路径等操作，对待减材加工层(或者称为已增材层)的侧面进行减材加工。
依旧以铺粉式材料成型加工设备为例对本申请的实施例进行说明。铺粉式材料成型加工设备的减材机构200包括减材控制系统、减材X轴、减材Y轴、减材Z轴、主轴、刀库、对刀仪以及刀具。减材机构200工作时，在刀库进行刀具的更换，通过对刀仪对当前刀具的刀长和刀径进行测量，然后按照实时生成的减材加工数据(即减材加工路径程序)，驱动末端刀具，参照刀长和刀径对路径进行补偿，完成对增材层(或者说已成型零件)的轮廓进行加工。
材料成型加工设备完成减材加工后，继续进行增材加工，生成下一增材层，然后再执行前述步骤A1至前述步骤A3，以此循环，直至完成零件的加工。
根据上述内容可知，在上述实施例中，获取当前增材层的数据(即第一数据)以及下一增材层的数据(即第二数据)，根据第一数据和第二数据，确定当前增材层与下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度,若前述重叠程度满足预设条件，表明当前增材层的减材加工路径与下一增材层的减材加工路径是不同的，则对待减材加工层进行减材加工。由于是在当前增材层与下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度满足预设条件时，对待减材加工层进行减材加工；如果在多次判定重叠程度不满足预设条件之后，才判定重叠程度满足预设条件，则待减材加工层就包含多层增材层，且这些增材层在材料堆积方向上都是重叠的(也即减材加工路径是相同的)，减材量(或者说水平缩进量)就可以设置为最佳值而不是折中值，能使得加工精度更高；同时，只要是在材料堆积方向上重叠的增材层都可以一起减材加工，使得单次减材加工的增材层的层数较大，能提升整体加工效率。可见，上述实施例提供的材料成型加工方法能在保证增减材加工的精度的前提下提高加工效率。
此外，前述步骤A3中的对待减材加工层进行减材加工具体包括：确定减材加工的工艺参数，然后根据前述工艺参数和第一数据生成减材加工数据，再根据前述减材加工数据进行减材加工；这样，上述实施例提供的材料成型加工方法就能根据减材加工的工艺参数实时生成减材加工数据(即减材加工路径程序)，那么就能在修改工艺参数之后实时生成新的减材加工数据，进而对待减材加工层进行减材加工，便于减材加工的调试。
切片数据通常包含轮廓坐标向量数据，那么，前述第一数据中的当前增材层的轮廓坐标向量数据，以及前述第二数据中的下一增材层的轮廓坐标向量数据，就可以直接从切片数据中获取，这样能提高设备的运行速度。
图8是本申请一实施例提供的材料成型加工方法的逻辑图。参考图8，若重叠程度不满足预设条件，则继续执行增材加工以生成下一增材层，具体是在当前增材层上生成下一增材层，此时下一增材层就是新的当前增材层；在生成下一增材层之后，再次执行获取第一数据和第二数据以及后续步骤，也即再次执行前述步骤A1、前述步骤A2和前述步骤A3，如此循环。
在其他一些实施例中，前述步骤A1中的第一数据还可以是包含当前增材层的面积和位置，第二数据还可以是包含下一增材层的面积和位置。其中，前述面积可以是底面积，也可以是表面积；前述位置可以是增材层的中心点在XY平面的位置(下文简称中心位置)，也可以是顶点在XY平面的位置(下文简称顶点位置)。
相应的，步骤A2(根据第一数据和第二数据，确定当前增材层与下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度)，具体为：将当前增材层的面积和位置与下一增材层的轮廓的面积和位置进行比对，得到比对结果；该比对结果可以是：当前增材层的面积与下一增材层的面积相等或者不相等，且当前增材层的位置与下一增材层的位置相同或不相同。
相应的，步骤A3(若重叠程度满足预设条件，则对待减材加工层进行减材加工)，具体为：如果比对结果符合预设条件，则对待减材加工层进行减材加工；其中，这里的预设条件可以是：当前增材层的面积与下一增材层的面积不相等，或者当前增材层的位置与下一增材层的位置不相同，或者当前增材层的面积与下一增材层的面积不相等且当前增材层的位置与下一增材层的位置不相同。
具体而言，对于一些零件，比如阶梯轴，其各段的横截面都是圆形的，也即各个增材层都是圆形的，如果当前增材层的底面积(即圆形的面积)与下一增材层的底面积(即圆形的面积)相等，且当前增材层的中心(即圆心)位置与下一增材层的中心(即圆心)位置也是相同的，则重叠程度不满足预设条件，此时当前增材层全等于下一增材层，表示当前不需要进行减材加工。如果当前增材层的底面积(即圆形的面积)与下一增材层的底面积(即圆形的面积)不相等，或者当前增材层的中心(即圆心)位置与下一增材层的中心(即圆心)位置不相同，或者当前增材层的底面积与下一增材层的底面积不相等且当前增材层的中心位置与下一增材层的中心位置不相同，则重叠程度满足预设条件，此时当前增材层不全等于下一增材层，表示当前需要进行减材加工。
如果各个增材层都是矩形的，第一数据包含的是当前增材层的底面积(即矩形的面积)和顶点位置(比如四个顶点位置)，第一数据包含的是下一增材层的底面积(即矩形的面积)和顶点位置(比如四个顶点位置)。如果当前增材层的底面积(即矩形的面积)与下一增材层的底面积(即矩形的面积)不相等，或者当前增材层的顶点位置与下一增材层的顶点位置不相同，或者当前增材层的底面积与下一增材层的底面积不相等且当前增材层的顶点位置与下一增材层的顶点位置不相同，则表明当前增材层不全等于下一增材层，表示当前需要进行减材加工。相应的，步骤A32(根据前述工艺参数和第一数据生成减材加工数据)具体为：对于各个增材层的形状相同的情况(比如都是圆形或者矩形)，根据前述工艺参数、以及当前增材层的面积和位置，生成减材加工数据。由于各个增材层的形状相同，在得到当前增材层的面积和位置之后，可以根据当前增材层的面积和位置，实时生成一个在XY平面上的减材加工路径，用于后续对待减材加工层的边缘进行减材加工。
在其他一些实施例中，前述轮廓数据还可以是轮廓的方程。以圆形的轮廓为例，前述轮廓数据包含圆形的标准方程(x-a)2+(y-b)2＝r2，其中，(a，b)为圆心坐标，r为圆形的半径，(x，y)为圆边的坐标。
相应的，步骤A2(根据第一数据和第二数据，确定当前增材层与下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度)，具体为：将当前增材层的轮廓的方程与下一增材层的轮廓的方程进行比对，得到比对结果；该比对结果可以是：当前增材层的轮廓的方程等于或者不等于下一增材层的轮廓的方程。
相应的，步骤A3(若重叠程度满足预设条件，则对待减材加工层进行减材加工)，具体为：如果比对结果符合预设条件，则对待减材加工层进行减材加工；其中，这里的预设条件可以是：当前增材层的轮廓的方程不等于下一增材层的轮廓的方程。
相应的，步骤A32(根据前述工艺参数和第一数据生成减材加工数据)具体为：根据前述工艺参数和当前增材层的轮廓的方程，生成减材加工数据。在得到当前增材层的轮廓的方程之后，可以根据当前增材层的轮廓的方程，实时生成一个在XY平面上的减材加工路径，用于后续对待减材加工层的边缘进行减材加工。
图9是本申请另一实施例提供的材料成型加工方法的流程示意图。图10是本申请另一实施例提供的材料成型加工方法的逻辑图。参考图9和图10，在一些实施例中，在步骤A2(根据第一数据和第二数据，确定当前增材层与下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度)之前，还包括步骤T1和步骤T2。
步骤T1、获取第一数值。
第一数值为当前增材层10与在当前增材层10之前未进行减材加工的增材层的层数之和(也即待减材加工层的层数)。如前所述，第一数值可以是从上一次减材加工之后生成的增材层的层数；第一数值还可以是已成型的增材层的层数。
步骤T2、若第一数值满足阈值条件，则执行后续步骤A2至步骤A3。
第一数值满足阈值条件可以是第一数值(待减材加工层的层数)小于或等于指定阈值。指定阈值是材料成型加工设备单次减材加工增材层的最大层数，也可称为减材最大有效层数。
如果第一数值(待减材加工层的层数)小于前述指定阈值，表明待减材加工层的层数尚未达到材料成型加工设备单次减材加工的极限，那么就可以执行步骤A2至步骤A3。
参考图10，若第一数值不满足阈值条件，比如第一数值已达到指定阈值(比如等于指定阈值)，表明待减材加工层的层数已经达到材料成型加工设备单次减材加工的极限，判定当前需要执行减材加工，则对待减材加工层进行减材加工。完成减材加工之后，可以继续执行增材加工。完成增材加工之后，可以再执行前述步骤T1和前述步骤T2。
应当理解，步骤T1和步骤T2也可以在步骤A1之前执行，本申请的实施例不以此为限。
上述实施例提供的材料成型加工方法，在待减材加工层的层数满足阈值条件的情况下才执行步骤A2，能保证待减材加工层的层数不会超过材料成型加工设备单次减材加工的极限；加上，由于是根据当前增材层与下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度来判定对待减材加工层进行减材加工，如果在多次判定重叠程度不满足预设条件之后，才判定重叠程度满足预设条件，则待减材加工层的层数(也即前述减材确认层数)就会接近材料成型加工设备单次减材加工的极限(或者说指定阈值)，能使得单次加工的增材层相对更多，能进一步提升整体加工效率。
图11是本申请又一实施例提供的材料成型加工方法的流程示意图。参考图11，在一些实施例中，在步骤A33(根据减材加工数据对进行减材加工)之前，还包括步骤P1。
步骤P1、存储减材加工数据。
在生成减材加工数据之后，材料成型加工设备将减材加工数据(减材加工路径程序)存放到指定文件位置。
相应的，步骤A33(根据减材加工数据进行减材加工)，具体包括：调用减材加工数据并进行减材加工，具体是从前述指定文件位置调用减材加工数据。
先存储生成的减材加工数据，然后再调用存储的减材加工数据，能防止减材加工数据丢失，能保证减材加工的顺利进行。
在其他一些实施例中，在生成减材加工数据之后，材料成型加工设备可以直接使用该减材加工数据并对待减材加工层进行减材加工。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例所述方法，图12示出本申请的实施例提供的材料成型加工装置的结构框图，为了便于说明，仅示出与本申请实施例相关的部分。
参考图12，本申请的实施例提供的材料成型加工装置包括数据获取模块1、重叠程度确定模块2和减材加工模块3。
数据获取模块1，用于：获取第一数据和第二数据，第一数据为当前增材层的数据，第二数据为下一增材层的数据。
重叠程度确定模块2，用于：根据第一数据和第二数据，确定当前增材层与下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度。
减材加工模块3，用于：若重叠程度满足预设条件，则对待减材加工层进行减材加工。
图13是本申请一实施例提供的减材加工模块的结构示意图。参考图13，在一些实施例中，减材加工模块3包括参数确定子模块31、加工数据生成子模块32和减材执行子模块33。
参数确定子模块31，用于：确定减材加工的工艺参数。
加工数据生成子模块32，用于：根据工艺参数和第一数据生成减材加工数据。
减材执行子模块33，用于：根据减材加工数据进行减材加工。
图14是本申请另一实施例提供的材料成型加工装置的结构示意图。参考图14，在一些实施例中，材料成型加工装置还包括第一数值获取模块4和判定及执行模块5。
第一数值获取模块4，用于：获取第一数值，前述第一数值为当前增材层与在当前增材层之前未进行减材加工的增材层的层数之和。
判定及执行模块5，用于：若第一数值小于指定阈值，则执行获取第一数据和第二数据。
图15是本申请又一实施例提供的材料成型加工装置的结构示意图。参考图15，在一些实施例中，材料成型加工装置还包括数据存储模块6。
数据存储模块6，用于：存储减材加工数据。
相应的，前述减材执行子模块33具体用于：调用减材加工数据并对待减材加工层进行减材加工。
在一些实施例中，重叠程度确定模块2具体用于：将当前增材层的轮廓数据与下一增材层的轮廓数据进行比对，得到比对结果，前述比对结果表示当前增材层与下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度。
在一些实施例中，加工数据生成子模块32具体用于：根据工艺参数和当前增材层的轮廓数据生成减材加工数据。
图16是本申请一实施例提供的参数确定子模块的结构示意图。在一些实施例中，参数确定子模块31包括数值及层厚获取单元311和进给量确定单元312。
数值及层厚获取单元311，用于：获取第一数值和第一层厚，第一数值为当前增材层与在当前增材层之前未进行减材加工的增材层的层数之和，第一层厚为各待减材加工层的厚度。
进给量确定单元32，用于：根据第一数值和第一层厚确定减材加工的垂直进给量。
在一些实施例中，数值及层厚获取单元311具体用于：获取第一增材层数，第一增材层数为从上一次减材加工之后生成的增材层的层数，将第一增材层数作为前述第一数值。
在一些实施例中，数值及层厚获取单元311具体用于：获取第二增材层数，第二增材层数为已成型的增材层的层数，将第二增材层数作为前述第一数值。
需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本申请的方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
图17为本申请一实施例提供的材料成型加工设备的结构示意图。如图17所示，该实施例的材料成型加工设备17包括：至少一个处理器170(图17中仅示出一个)、存储器171以及存储在存储器171中并可在至少一个处理器170上运行的计算机程序172；处理器170执行计算机程序172时实现上述任意各方法实施例中的步骤。
材料成型加工设备材料成型加工设备17可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。该材料成型加工设备可包括，但不仅限于，处理器170和存储器171。本领域技术人员可以理解，图17仅仅是材料成型加工设备的举例，并不构成对材料成型加工设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
处理器170可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器170还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
存储器171在一些实施例中可以是材料成型加工设备材料成型加工设备17的内部存储单元，例如材料成型加工设备的硬盘或内存。存储器171在另一些实施例中也可以是材料成型加工设备的外部存储设备，例如材料成型加工设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，存储器171还可以既包括材料成型加工设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器171用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)、数据以及其他程序等，例如计算机程序的程序代码等。存储器171还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
示例性的，计算机程序172可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器171中，并由处理器170执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序172在材料成型加工设备材料成型加工设备17中的执行过程。
本申请的实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
本申请的实施例提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在材料成型加工设备上运行时，使得材料成型加工设备可实现上述各个方法实施例中的步骤。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
前述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于计算机可读存储介质中；该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质包括：能够将计算机程序代码携带到装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
前述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种材料成型加工方法，其特征在于，包括：
获取第一数据和第二数据，所述第一数据为当前增材层的数据，所述第二数据为下一增材层的数据；
根据所述第一数据和所述第二数据，确定所述当前增材层与所述下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度；
若所述重叠程度满足预设条件，则对待减材加工层进行减材加工，所述待减材加工层包括所述当前增材层和在所述当前增材层之前未进行减材加工的增材层。
2.如权利要求1所述的材料成型加工方法，其特征在于，所述材料成型加工方法还包括：
若所述重叠程度不满足预设条件，则执行增材加工以生成所述下一增材层；
生成所述下一增材层之后，执行所述获取第一数据和第二数据以及后续步骤。
3.如权利要求1或2所述的材料成型加工方法，其特征在于，在所述根据所述第一数据和所述第二数据，确定所述当前增材层与所述下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度之前，所述材料成型加工方法还包括：
获取第一数值，所述第一数值为：所述当前增材层与在所述当前增材层之前未进行减材加工的增材层的层数之和；
若所述第一数值满足阈值条件，则执行所述根据所述第一数据和所述第二数据，确定所述当前增材层与所述下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度。
4.如权利要求3所述的材料成型加工方法，其特征在于，所述材料成型加工方法还包括：若所述第一数值不满足阈值条件，则对所述当前增材层和在所述当前增材层之前未进行减材加工的增材层进行减材加工。
5.如权利要求1所述的材料成型加工方法，其特征在于，所述第一数据包括当前增材层的轮廓数据，所述第二数据包括下一增材层的轮廓数据；
相应的，所述根据所述第一数据和所述第二数据，确定所述当前增材层与所述下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度，包括：
将所述当前增材层的轮廓数据与所述下一增材层的轮廓数据进行比对，得到比对结果，所述比对结果表示所述当前增材层与所述下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度。
6.如权利要求1所述的材料成型加工方法，其特征在于，所述对待减材加工层进行减材加工，包括：
确定减材加工的工艺参数；
根据所述工艺参数和所述第一数据生成减材加工数据；
根据所述减材加工数据进行减材加工。
7.如权利要求6所述的材料成型加工方法，其特征在于，所述第一数据包括当前增材层的轮廓数据；
相应的，所述根据所述工艺参数和所述第一数据生成减材加工数据，具体包括：
根据所述工艺参数和所述当前增材层的轮廓数据生成减材加工数据。
8.如权利要求6所述的材料成型加工方法，其特征在于，所述确定减材加工的工艺参数，包括：
获取第一数值和第一层厚，所述第一数值为所述当前增材层与在所述当前增材层之前未进行减材加工的增材层的层数之和，所述第一层厚为各所述待减材加工层的厚度；
根据所述第一数值和所述第一层厚确定减材加工的垂直进给量。
9.如权利要求8所述的材料成型加工方法，其特征在于，所述获取第一数值，具体包括：
获取第一增材层数，所述第一增材层数为从上一次减材加工之后生成的增材层的层数，将所述第一增材层数作为所述第一数值；
或者，获取第二增材层数，所述第二增材层数为已成型的增材层的层数，将所述第二增材层数作为所述第一数值。
10.一种材料成型加工装置，其特征在于，所述材料成型加工装置包括：
数据获取模块，用于：获取第一数据和第二数据，所述第一数据为当前增材层的数据，所述第二数据为下一增材层的数据；
重叠程度确定模块，用于：根据所述第一数据和所述第二数据，确定所述当前增材层与所述下一增材层在材料堆积方向上的重叠程度；
减材加工模块，用于：若所述重叠程度满足预设条件，则对待减材加工层进行减材加工，所述待减材加工层包括所述当前增材层和在所述当前增材层之前未进行减材加工的增材层。
11.一种材料成型加工设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9任一项所述的材料成型加工方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9任一项所述的材料成型加工方法。
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