一种基于3D打印机的仿真方法技术领域
本发明涉及一种仿真软件设计方法，具体的涉及一种基于3D打印的仿真方法，属
于3D打印应用类领域。
背景技术
快速成型技术（3D打印）是20世纪80年代后期发展起来的一种先进制造技术。其是
利用三维CAD的数据， 通过快速成型机， 将一层层的材料堆积成实体原型。形象地讲， 快
速成型系统就像是一台 “立体打印机” ， 因此得名 “3D打印机” 。快速成型的方式有很
多， 目前已出现的RP技术的主要工艺有： 熔融沉积成型 （FDM） 、 选择性激光烧结成型
（SLS） 、 光固化成型 （SLA） 、 分层实体制造成型 （LOM） 等。在3D打印技术中， FDM的机
械结构最简单， 设计也最容易， 制造成本、 维护成本和材料成本也最低， 因此也是在家
用的桌面级3D打印机中使用得最多的技术， 而工业级FDM机器， 主要以Stratasys公司产
品为代表。FDM 3D打印机， 与其他快速成型工艺的主要不同在于， 其构成零件的每个层片
是由材料丝熔融堆积而成的。成型过程中， 材料在喷头内被加热熔化，并以一定的压力由
喷头沿产品截面轮廓和填充轨迹运动挤出，与前一层粘接在一起， 逐层叠加， 直至原型成
品完成。FDM快速成型技术已广泛应用于汽车、 机械、 航空航天、 家电、 通讯、 电子、 建
筑、 医学、 玩具等产品的设计开发过程。
在当前3D打印技术热门的形势下，如何提供一种高效率的3D打印机的仿真方法，
是本发明研究的目的。
发明内容
为克服现有技术不足，本发明提供一种基于3D打印机的仿真方法，通过PC为平台，
以3D打印机为依托，实现了3D打印机仿真方法。
为解决现有技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种基于3D打印机的仿真方法，包括以下步骤：
步骤一，建立打印机三维模型；
采用VisualC++、OpenGL提供的绘图函数创建3D打印机的立体模型；是打印机外观、 工
作台、 挤出机和喷头模型的建立。通过对模型进行颜色、 光照以及材质的设置从而渲染模
型以获得逼真的仿真打印环境；
步骤二，BFB文件的解析和预打印检查；
分析bfb文件结构和提取出文件中的模型信息，将手动输入或载入的现有的bfb文件代
码进行翻译， 当文件检查合格后， 驱动3D打印机的打印操作， 实现整个打印过程的模拟；
步骤三，打印路径仿真算法分析；在手写的bfb文件中改进其路径扫描算法；
步骤四，打印过程可视化和分层轮廓预览；
通过对bfb文件的解析， 提取出文件中打印机喷头的运动坐标， 利用VisualC++、
OpenGL将打印过程可视化，同时可以分层预览模型打印的轮廓图；
步骤五，人机交互界面；
通过VC++6.0中的MFC框架，设置出友好的交互控制界面；用户可以通过虚拟的操作面
板实现了bfb文件的导入、检查操作， 方便地进行视图转换、 缩放及视角变化， 并能控制
打印机的工作状态如开始、 暂停、 结束的一系列操作；
步骤六，文件管理；
所述文件管理包括bfb文件的管理模块和系统帮助模块；
步骤七，打印仿真环境；
所述的打印仿真环境包括打印机模型设计模块和人机交互模块；其中，打印机模型设
计模块： 使用OpenGL自身提供的绘图函数建立实体模型，打印机外观、 工作台、 挤出机和
喷头模
型的建立；然后对模型添加颜色、 光照、 材质以获得逼真的仿真打印环境；人机交互
模块： 本仿真软件是以实时的人机交互为基础，完成对打印过程的控制，有打印状态的控
制、 打印速度的控制、 视图选择、 试图缩放；
步骤八，打印仿真过程；
所述打印仿真过程包括bfb文件解释模块、 bfb文件检查模块、打印显示模块；bfb文件
解释模块： 负责把bfb文件中的代码翻译成3D打印机的执行动作；一般可以从bfb文件代码
中提取出打印机喷头的运动坐标、 进给率、 打印温度、 马达速度和转速；bfb文件检查模
块：负责bfb文件代码的错误检查，文件检查合格后才能进行下一步的打印操作。打印显示
模块：是将FDM 3D打印机打印模型的整个过程可视化， 用户可以预览打印机的运动路径，
同时也可以预览每一层轮廓；
进一步的，在步骤二中，所述的bfb文件在打印前须进行代码错误检查。
进一步的，在步骤六中，所述的bfb文件的管理模块：负责bfb文件的存储， 包
括现有的bfb文件和手动编写的bfb文件；系统帮助模块： 用户使用本仿真软件过程中
如果遇到问题， 可以通过帮助菜单打开文件来查询如何使用本仿真软件。
本发明的有益效果是：通过PC与3D打印机的结合，实现并渲染了更逼真的打印效
果。
具体实施方式
一种基于3D打印机的仿真方法，包括以下步骤：
步骤一，建立打印机三维模型；
采用VisualC++、OpenGL提供的绘图函数创建3D打印机的立体模型；是打印机外观、 工
作台、 挤出机和喷头模型的建立。通过对模型进行颜色、 光照以及材质的设置从而渲染模
型以获得逼真的仿真打印环境。
步骤二，BFB文件的解析和预打印检查；
bfb文件在打印前须进行代码错误检查；分析bfb文件结构和提取出文件中的模型信
息，将手动输入或载入的现有的bfb文件代码进行翻译， 当文件检查合格后， 驱动3D打印
机的打印操作， 实现整个打印过程的模拟。
步骤三，打印路径仿真算法分析；
现有的bfb文件， 是由STL文件在分层软件中进行处理获取的， 生成的bfb文件中含有
打印路径的信息， 但是这些路径扫描速度较慢、 空行程多， 成型率低。针对打印模型， 可
以在手写的bfb文件中改进其路径扫描算法； 尽可能地减少打印时间，提高打印效率。
步骤四，打印过程可视化和分层轮廓预览；
通过对bfb文件的解析， 提取出文件中打印机喷头的运动坐标， 利用VisualC++、
OpenGL将打印过程可视化，同时可以分层预览模型打印的轮廓图。
步骤五，人机交互界面；
通过VC++6.0中的MFC框架，设置出友好的交互控制界面；用户可以通过虚拟的操作面
板实现了bfb文件的导入、检查操作， 方便地进行视图转换、 缩放及视角变化， 并能控制
打印机的工作状态如开始、 暂停、 结束的一系列操作。
步骤六，文件管理；
所述的bfb文件的管理模块：负责bfb文件的存储，包括现有的bfb文件和手动编写的
bfb文件；系统帮助模块： 用户使用本仿真软件过程中如果遇到问题， 可以通过帮助菜单
打开文件来查询如何使用本仿真软件；
所述文件管理包括bfb文件的管理模块和系统帮助模块。
步骤七，打印仿真环境；
所述的打印仿真环境包括打印机模型设计模块和人机交互模块；其中，打印机模型设
计模块： 使用OpenGL自身提供的绘图函数建立实体模型，打印机外观、 工作台、 挤出机和
喷头模
型的建立；然后对模型添加颜色、 光照、 材质以获得逼真的仿真打印环境；人机交互
模块： 本仿真软件是以实时的人机交互为基础，完成对打印过程的控制，有打印状态的控
制、 打印速度的控制、 视图选择、 试图缩放。
步骤八，打印仿真过程；
所述打印仿真过程包括bfb文件解释模块、 bfb文件检查模块、打印显示模块；bfb文件
解释模块： 负责把bfb文件中的代码翻译成3D打印机的执行动作；一般可以从bfb文件代码
中提取出打印机喷头的运动坐标、 进给率、 打印温度、 马达速度和转速；bfb文件检查模
块：负责bfb文件代码的错误检查，文件检查合格后才能进行下一步的打印操作。打印显示
模块：是将FDM 3D打印机打印模型的整个过程可视化， 用户可以预览打印机的运动路径，
同时也可以预览每一层轮廓。
本发明所述的方法是通过PC与3D打印机的结合，实现并渲染了更逼真的打印效
果。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了实施例对本申请
的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核
心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范
围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。