基于遗传算法的快速成形分层方法研究

刘 欢,周惠群,李日华

(西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室,陕西西安710072)

快速成形(rapid prototyping,RP)技术是20世纪80年代后期至90年代初期出现的一项新型现代制造技术,它是将计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机数字控制(CNC)、精密伺服驱动、激光技术和新材料等集于一体的新技术。自快速成形技术出现以来,CAD模型的分层技术便得到了广泛的研究。理论上,在快速成形过程中,只要切片厚度足够小,则烧结的三维实体模型与三维设计模型就应当是完全相同的。但事实上,由于受材料厚度的限制以及成形周期等因素的影响,切片的厚度不可能足够小,于是在成形零件的外形轮廓上便产生了阶梯状误差。

目前,国内外学者就如何通过改变算法来提高快速成形零件的精度做了大量研究。周满元[1]讨论了快速成形中基于STEP的直接分层算法。平雪良等[2]提出了一种提高快速成形精度的正负公差切片算法。温佩芝等[3]进行了基于有向加权图递归切片算法的研究。本文在上述研究的基础上,提出了一种新的切片算法,该方法可提高快速成形精度,且在一定程度上提高了分层的效率。

1 遗传算法

遗传算法是将问题的参数用基因表示,将问题的解用染色体表示,从而得到一个由具有不同染色体的个体所组成的群体。这个群体在问题的特定环境里生存竞争,适者有最好的机会生存和产生后代,后代随机地继承父代的最好特征,并在生存环境的控制下继续这一过程。……