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スライサー(FDM式3Dプリンタ向け)の作成 其の9(インフィルアルゴリズム)

Last updated at Posted at 2017-01-04

1.はじめに

 今回は、其の7其の8で求めたスライス面(閉領域),閉領域の縮小領域(インフィルの領域)から出力結果(インフィル)となる要素を求めていきます。

2.求めるもの

 現状本ソフトでは、1種類のインフィル形状になります。(Simplify3Dで[Infill]タブのInternal Fill PatternをRectilinear指定した場合と同等になるはずです。
 今回のインフィルもそうですが、基本的には一筆書きの線(パス,ルート,経路)を求める方が印刷結果が良くなります。(これについては別途記載するかもしれません)
 インフィルは以下の様になります。(パラメータとしては45度/-45度)

三角形状の場合
tra.JPG

四角形状の場合
sq.JPG

3.基本的な考え方

 求めるもので示した様な四角形状の場合を例に説明します。

  1. まずは其の8で説明した閉領域の縮小を繰り返し、インフィルとなる閉領域を求めます。
    a1.JPG

  2. この閉領域のある点をスタート地点とします。(右上に上がる斜め線の場合は左下の点,左上に上がる斜め線の場合右下の点が良いと考えます。)
    a2.JPG

  3. 次にインフィルの網目となる斜線部分をパラメータの角度から生成します。(紫色がイメージ。ここでは、S地点を通過する斜線のみ)
    a3.JPG

  4. まず、斜線を1ステップ(今回は)右へ移動させます。そして、スタート地点から、L1と交差する斜線部分までの線を経路登録します。
    a4.JPG

  5. 次に、斜線部分をそのまま経路とします。(終点はL4との交差まで)
    a5.JPG

  6. 斜線を1ステップ(今回は)右へ移動させます。そして、斜線部分とL4が交差する点までを経路とします。
    a6.JPG

  7. 次に、斜線部分をそのまま経路とします。(終点はL1との交差まで)
    a7.JPG

 以降は、開始地点からと同じ要領(4~)で繰り返しです。

※補足
 処理中は、S地点のとき、当該頂点を含むL1/L4の稜線と斜線となる線を保持します。
 そしてアルゴリズムを繰り返すうちに、(今回の場合)L4と斜線が交差しなくなります。このときL4の代わりにL3を保持することになります。
 同様にL1の次はL2となります。
 アルゴリズムの終了はこの閉領域が終了する点(L2/L3に含まれる頂点)になります。

 簡単な閉領域の場合、この基本となるアルゴリズムのみで良いのですが、少し複雑な形状などでは、一筋縄ではいきません。
 なので、また別の機会にでも考慮点などを説明できればと思います。
 ただ、別のよいアルゴリズムが無いかとも模索しています。

4.斜線の移動量について

 上記例では、S地点から一定間隔で右へ移動させています。
 この一定量はどのように計算するのか。
 ちなみに2項の絵は、ノズル径0.4[mm]の20[%]インフィル設定時の場合です。

 まず、インフィルが100[%]の場合を考えます。
a8.JPG
 この場合、ノズル径の幅で経路となる斜線が移動します(斜め基準で)。つまり図中Xは三角関数でパラメータの角度とノズル径から得られます。
 では50[%]の場合は?...線有り,線無しと経路を描く事になります。よって、100[%]時の倍の移動量です。(本当はL1上など繋ぐ部分もあるので本当の充填率とは異なる)
 充填率の逆数を100[%]時の移動量に掛ければよいと思います。
 ※インフィル0[%]時は処理自体しません。

5.おわりに

 これで、1層当たりの基本的なスライス結果が得られました。
 この1層当たりのスライスをモデルの全高さ分繰り返し、あとは結果をG-Codeとして出力すれば良いことになります。
 ※本当ならもっと考慮する点は多々あるのですが、まずはきっかけ部分のみで。

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