本發明涉及一種仿真軟件設計方法，具體的涉及一種基于3D打印的仿真方法，屬于3D打印應用類領域。
背景技術：
快速成型技術（3D打印）是20世紀80年代后期發展起來的一種先進制造技術。其是利用三維CAD的數據， 通過快速成型機， 將一層層的材料堆積成實體原型。形象地講， 快速成型系統就像是一臺 “立體打印機” ， 因此得名 “3D打印機” 。快速成型的方式有很多， 目前已出現的RP技術的主要工藝有： 熔融沉積成型 （FDM） 、 選擇性激光燒結成型 （SLS） 、 光固化成型 （SLA） 、 分層實體制造成型 （LOM） 等。在3D打印技術中， FDM的機械結構最簡單， 設計也最容易， 制造成本、 維護成本和材料成本也最低， 因此也是在家用的桌面級3D打印機中使用得最多的技術， 而工業級FDM機器， 主要以Stratasys公司產品為代表。FDM 3D打印機， 與其他快速成型工藝的主要不同在于， 其構成零件的每個層片是由材料絲熔融堆積而成的。成型過程中， 材料在噴頭內被加熱熔化，并以一定的壓力由噴頭沿產品截面輪廓和填充軌跡運動擠出，與前一層粘接在一起， 逐層疊加， 直至原型成品完成。FDM快速成型技術已廣泛應用于汽車、 機械、 航空航天、 家電、 通訊、 電子、 建筑、 醫學、 玩具等產品的設計開發過程。
在當前3D打印技術熱門的形勢下，如何提供一種高效率的3D打印機的仿真方法，是本發明研究的目的。
技術實現要素：
為克服現有技術不足，本發明提供一種基于3D打印機的仿真方法，通過PC為平臺，以3D打印機為依托，實現了3D打印機仿真方法。
為解決現有技術問題，本發明所采用的技術方案是：
一種基于3D打印機的仿真方法，包括以下步驟：
步驟一，建立打印機三維模型；
采用VisualC++、OpenGL提供的繪圖函數創建3D打印機的立體模型；是打印機外觀、 工作臺、 擠出機和噴頭模型的建立。通過對模型進行顏色、 光照以及材質的設置從而渲染模型以獲得逼真的仿真打印環境；
步驟二，BFB文件的解析和預打印檢查；
分析bfb文件結構和提取出文件中的模型信息，將手動輸入或載入的現有的bfb文件代碼進行翻譯， 當文件檢查合格后， 驅動3D打印機的打印操作， 實現整個打印過程的模擬；
步驟三，打印路徑仿真算法分析；在手寫的bfb文件中改進其路徑掃描算法；
步驟四，打印過程可視化和分層輪廓預覽；
通過對bfb文件的解析， 提取出文件中打印機噴頭的運動坐標， 利用VisualC++、 OpenGL將打印過程可視化，同時可以分層預覽模型打印的輪廓圖；
步驟五，人機交互界面；
通過VC++6.0中的MFC框架，設置出友好的交互控制界面；用戶可以通過虛擬的操作面板實現了bfb文件的導入、檢查操作， 方便地進行視圖轉換、 縮放及視角變化， 并能控制打印機的工作狀態如開始、 暫停、 結束的一系列操作；
步驟六，文件管理；
所述文件管理包括bfb文件的管理模塊和系統幫助模塊；
步驟七，打印仿真環境；
所述的打印仿真環境包括打印機模型設計模塊和人機交互模塊；其中，打印機模型設計模塊： 使用OpenGL自身提供的繪圖函數建立實體模型，打印機外觀、 工作臺、 擠出機和噴頭模
型的建立；然后對模型添加顏色、 光照、 材質以獲得逼真的仿真打印環境；人機交互模塊： 本仿真軟件是以實時的人機交互為基礎，完成對打印過程的控制，有打印狀態的控制、 打印速度的控制、 視圖選擇、 試圖縮放；
步驟八，打印仿真過程；
所述打印仿真過程包括bfb文件解釋模塊、 bfb文件檢查模塊、打印顯示模塊；bfb文件解釋模塊： 負責把bfb文件中的代碼翻譯成3D打印機的執行動作；一般可以從bfb文件代碼中提取出打印機噴頭的運動坐標、 進給率、 打印溫度、 馬達速度和轉速；bfb文件檢查模塊：負責bfb文件代碼的錯誤檢查，文件檢查合格后才能進行下一步的打印操作。打印顯示模塊：是將FDM 3D打印機打印模型的整個過程可視化， 用戶可以預覽打印機的運動路徑， 同時也可以預覽每一層輪廓；
進一步的，在步驟二中，所述的bfb文件在打印前須進行代碼錯誤檢查。
進一步的，在步驟六中，所述的bfb文件的管理模塊：負責bfb文件的存儲， 包
括現有的bfb文件和手動編寫的bfb文件；系統幫助模塊： 用戶使用本仿真軟件過程中如果遇到問題， 可以通過幫助菜單打開文件來查詢如何使用本仿真軟件。
本發明的有益效果是：通過PC與3D打印機的結合，實現并渲染了更逼真的打印效果。
具體實施方式
一種基于3D打印機的仿真方法，包括以下步驟：
步驟一，建立打印機三維模型；
采用VisualC++、OpenGL提供的繪圖函數創建3D打印機的立體模型；是打印機外觀、 工作臺、 擠出機和噴頭模型的建立。通過對模型進行顏色、 光照以及材質的設置從而渲染模型以獲得逼真的仿真打印環境。
步驟二，BFB文件的解析和預打印檢查；
bfb文件在打印前須進行代碼錯誤檢查；分析bfb文件結構和提取出文件中的模型信息，將手動輸入或載入的現有的bfb文件代碼進行翻譯， 當文件檢查合格后， 驅動3D打印機的打印操作， 實現整個打印過程的模擬。
步驟三，打印路徑仿真算法分析；
現有的bfb文件， 是由STL文件在分層軟件中進行處理獲取的， 生成的bfb文件中含有打印路徑的信息， 但是這些路徑掃描速度較慢、 空行程多， 成型率低。針對打印模型， 可以在手寫的bfb文件中改進其路徑掃描算法； 盡可能地減少打印時間，提高打印效率。
步驟四，打印過程可視化和分層輪廓預覽；
通過對bfb文件的解析， 提取出文件中打印機噴頭的運動坐標， 利用VisualC++、 OpenGL將打印過程可視化，同時可以分層預覽模型打印的輪廓圖。
步驟五，人機交互界面；
通過VC++6.0中的MFC框架，設置出友好的交互控制界面；用戶可以通過虛擬的操作面板實現了bfb文件的導入、檢查操作， 方便地進行視圖轉換、 縮放及視角變化， 并能控制打印機的工作狀態如開始、 暫停、 結束的一系列操作。
步驟六，文件管理；
所述的bfb文件的管理模塊：負責bfb文件的存儲，包括現有的bfb文件和手動編寫的bfb文件；系統幫助模塊： 用戶使用本仿真軟件過程中如果遇到問題， 可以通過幫助菜單打開文件來查詢如何使用本仿真軟件；
所述文件管理包括bfb文件的管理模塊和系統幫助模塊。
步驟七，打印仿真環境；
所述的打印仿真環境包括打印機模型設計模塊和人機交互模塊；其中，打印機模型設計模塊： 使用OpenGL自身提供的繪圖函數建立實體模型，打印機外觀、 工作臺、 擠出機和噴頭模
型的建立；然后對模型添加顏色、 光照、 材質以獲得逼真的仿真打印環境；人機交互模塊： 本仿真軟件是以實時的人機交互為基礎，完成對打印過程的控制，有打印狀態的控制、 打印速度的控制、 視圖選擇、 試圖縮放。
步驟八，打印仿真過程；
所述打印仿真過程包括bfb文件解釋模塊、 bfb文件檢查模塊、打印顯示模塊；bfb文件解釋模塊： 負責把bfb文件中的代碼翻譯成3D打印機的執行動作；一般可以從bfb文件代碼中提取出打印機噴頭的運動坐標、 進給率、 打印溫度、 馬達速度和轉速；bfb文件檢查模塊：負責bfb文件代碼的錯誤檢查，文件檢查合格后才能進行下一步的打印操作。打印顯示模塊：是將FDM 3D打印機打印模型的整個過程可視化， 用戶可以預覽打印機的運動路徑， 同時也可以預覽每一層輪廓。
本發明所述的方法是通過PC與3D打印機的結合，實現并渲染了更逼真的打印效果。
以上對本申請所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了實施例對本申請的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本申請的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本申請的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本申請的限制。