1.一种基于增材制造的异形管道成形基准优化方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:S1、确定待打印异形管道的结构及尺寸,绘制其三维模型;
S2、获取步骤S1三维模型中各三角面片及法向量信息,并在三维空间中对模型初始成形基准法向矢量,即Z轴正向,进行依次绕X轴和Z轴或Y轴和Z轴的旋转,基于不同的旋转角度得到一组新的成形基准法向矢量;
S3、根据步骤S2得到的三角面片信息和新的成形基准法向矢量,计算出各成形基准下模型的待支撑区域面积;
S4、根据步骤S3得到的模型待支撑区域面积,以成形基准法向矢量两次转动角度为输入参数,待支撑区域面积为输出参数构建数组,作为训练样本和测试样本;
S5、根据步骤S4得到的输入参数及输出参数的列数分别设置输入层、输出层节点数,构建合适的神经网络进行训练并预测;
S6、根据步骤S5中训练好的神经网络,作为个体适应度值,利用遗传算法的选择、交叉及变异操作寻找全旋转域内异形管道待支撑区域面积最小的成形基准及对应的旋转角度;
S7、根据步骤S6中得到的成形基准可作为当前异形管道模型的最终成形基准。
2.根据权利要求1所述的一种基于增材制造的异形管道成形基准优化方法,其特征在于:所述步骤S2中,为了得到全三维区域内的待支撑面积分布情况,模型不动,对模型初始成形基准法向矢量依次绕X轴或Y轴的旋转范围为0~180°,绕Z轴的旋转范围为0~360°,以预设角度为梯度设置每次旋转角度增量。
3.根据权利要求2所述的一种基于增材制造的异形管道成形基准优化方法,其特征在于:所述步骤S3中,每个成形基准下模型的待支撑区域面积计算步骤如下:第一步,计算出模型每个三角面片的面积Si;
第二步,计算出模型各成形基准下每个三角面片与成形基准法向矢量反方向‑k的夹角θ;
第三步,保留所有夹角θ小于ω的三角面片,计算出各成形基准下模型的待支撑区域总面积fS1,ω为SLM工艺成形存在模型无支撑添加情况下的极限成形倾斜角度;
第四步,计算出各成形基准下模型的基底平面面积fS2;
第五步,通过如下公式对模型待支撑区域进行修正:fS=fS1‑fS2,得到最终的待支撑区域面积fS。
4.根据权利要求3所述的一种基于增材制造的异形管道成形基准优化方法,其特征在于:所有夹角θi小于无支撑添加情况下的极限成形倾斜角度ω的三角面片即为模型的待支撑区域,通过如下公式计算出各成形基准下模型的待支撑区域总面积fS1:式中n为异形管道STL模型的三角面片个数。
5.根据权利要求1所述的一种基于增材制造的异形管道成形基准优化方法,其特征在于:所述步骤S5中,神经网络构建与所输入的异形管道模型有关,网络预测输出值与实际值误差不超过10%。