基于改进式遗传算法的树形支撑算法

在增材制造过程中,由于零件模型的高倾角区域底部悬空,常导致坍塌现象,进而造成打印失败。针对这一问题,提出了一种应用于立体光固化成型技术的树形支撑结构生成算法。该算法结合分层聚类算法与改进的遗传算法,实现了树形支撑结构的自动化构建。同时,为了提升STL文件中顶点存储的效率,算法采用哈希算法进行顶点与三角面片之间关联的映射,从而实现顶点与三角面片法向量的快速索引。通过对支撑区域进行二维投影网格划分,并结合碰撞算法生成的三维支撑点,利用改进式遗传算法的迭代优化,获得了全局优化的树形支撑中间节点,进而实现支撑结构的自动生成。与传统几何构建方法相比,该算法在确保三维模型稳定打印的同时,能够对解空间进行约束,实现目标优化。此外,算法在合理算法迭代次数范围内的计算效率较高,有效降低了耗时。相较于市面上如Materialise Magics等国外商用软件的支撑算法,该算法在不同复杂程度模型上可实现平均20%~30%的材料节省率,具有较为明显的优化效果。