CN105479747A - 3d打印方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种3D打印方法，包括：移动智能终端获取三维模型；移动智能终端根据该三维模型进行切片并生成3D打印控制指令，其中，通过适用于移动智能终端的操作系统运行的切片方法进行切片；移动智能终端向该3D打印机发送3D打印控制指令。该3D打印方法实现了在移动智能终端进行切片的方式，且当移动智能终端向3D打印机发送上述3D打印控制指令后，即可控制该3D打印机进行打印，因此用户能够随时随地进行切片以得到3D打印控制指令，进而通过3D打印控制指令来控制3D打印机进行打印，提高了3D打印过程的灵活性。

Description

3D打印方法

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，特别是涉及一种3D打印方法。

背景技术

随着科学技术的发展，3D打印技术目前已应用于珠宝、鞋类、工业设计、汽车等多个领域中。3D打印的过程通常为：通过计算机将三维模型分区成逐层的截面，即切片，然后形成gcode等格式的打印文件。当3D打印机内装入液体或粉末等打印材料，并与计算机连接后，3D打印机即可通过读取上述文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个三维实体。

然而，传统3D打印技术中的打印过程都是由计算机控制的，对计算机的依赖性较大，整个打印过程不够灵活。

发明内容

基于此，针对传统3D打印技术对计算机依赖性较大的问题，本发明提供一种3D打印方法，该3D打印方法不依赖计算机就能够完成整个打印过程，提高了3D打印过程的灵活性。

一种3D打印方法，包括：

移动智能终端获取三维模型；

所述移动智能终端根据所述三维模型进行切片并生成3D打印控制指令，其中，通过适用于所述移动智能终端的操作系统运行的切片方法进行切片；

所述移动智能终端向所述3D打印机发送所述3D打印控制指令。

在其中一个实施例中，所述三维模型由若干三角网格面片构成，所述切片方法包括：

根据所述三维模型设置若干层切平面；

对所有所述三角网格面片进行排序；

根据排序后形成的三角网格面片队列获取所述三维模型与各层切平面相交的截面轮廓线；

根据与各层所述切平面相交的截面轮廓线得出填充路径，并根据所述填充路径生成3D打印控制指令。

在其中一个实施例中，对所有所述三角网格面片进行排序的步骤包括：

确定各所述三角网格面片的顶点中在垂直于所述切平面方向上的最低点和最高点；

对所有所述三角网格面片根据所述最低点和最高点进行排序，且排序的方法为：将所有所述三角网格面片根据最低点的值按从小到大的顺序依次排列，同时对于最低点的值相同的所述三角网格面片，则根据最高点的值按从小到大的顺序依次排列。

在其中一个实施例中，根据排序后的三角网格面片队列获取所述三维模型与各层切平面相交的截面轮廓线的步骤包括：

选定当前层切片面；

在所述三角网格面片队列中确定与所述当前层切平面相交的三角网格面片集合，其中，确定所述三角网格面片集合的方法为：找出与所述当前层切平面相交的第一个三角网格面片和最后一个三角网格面片，并将位于所述三角网格面片队列中的介于所述第一个三角网格面片和最后一个三角网格面片之间所有的三角网格面片作为所述三角网格面片集合；

根据所述三角网格面片集合确定与所述当前层切平面相交的所有交线段；

根据所述所有交线段生成三维模型与所述当前层切平面相交的截面轮廓线；

判断是否遍历所有层切平面，若是，执行根据与各层切平面相交的所述截面轮廓线生成3D打印控制指令的步骤，否则，移动至下一层切平面，之后执行在所述三角网格面片队列中确定与所述当前层切平面相交的三角网格面片集合的步骤。

在其中一个实施例中，所述切片方法还包括：

判断是否需要添加支撑，若是，则根据需添加支撑的支撑区域生成支撑路径，且根据与各层所述切平面相交的截面轮廓线得出填充路径，并根据所述支撑路径及填充路径生成3D打印控制指令；否则，执行根据与各层所述切平面相交的截面轮廓线得出填充路径并根据所述填充路径生成3D打印控制指令的步骤。

在其中一个实施例中，所述3D打印方法还包括：所述移动智能终端对所述三维模型进行调整；同时，所述移动智能终端根据所述三维模型进行切片并生成3D打印控制指令的步骤为：所述移动智能终端根据调整后的所述三维模型进行切片并生成3D打印控制指令。

在其中一个实施例中，所述3D打印方法还包括：所述移动智能终端获取关于3D打印参数的设置结果；同时所述移动智能终端根据所述三维模型进行切片并生成3D打印控制指令的步骤为：所述移动智能终端根据所述三维模型、设置结果进行切片并生成3D打印控制指令。

在其中一个实施例中，所述移动智能终端对所述三维模型进行调整的方式包括缩放、旋转或移动中的一种或两种以上。

在其中一个实施例中，所述3D打印参数包括分层厚度、打印壳厚、打印速度、填充率、支撑类型中的一种或两种以上。

在其中一个实施例中，所述支撑类型包括无支撑、部分支撑、全部支撑中的一种或两种以上。

上述3D打印方法具有的有益效果为：该3D打印方法中，利用移动智能终端获取三维模型，并根据该三维模型进行切片并生成3D打印控制指令，且通过适用于该移动智能终端的操作系统运行的切片方法进行切片，从而实现了在移动智能终端进行切片的方式；之后当移动智能终端向3D打印机发送上述3D打印控制指令后，即可控制该3D打印机进行打印。因此，该3D打印方法通过移动智能终端进行切片，使得用户能够随时随地进行切片以得到3D打印控制指令，进而通过3D打印控制指令来控制3D打印机进行打印，提高了3D打印过程的灵活性。

附图说明

图1为一实施例的3D打印方法的步骤流程图。

图2为图1所示实施例的3D打印方法中步骤S400具体的实现流程图。

图3为图2所示实施例的3D打印方法中步骤S420具体的实现流程图。

图4为图2所示实施例的3D打印方法中步骤S430具体的实现流程图。

具体实施方式

为了更清楚的解释本发明提供的3D打印方法，以下结合实施例作具体的说明。图1为一实施例的3D打印方法的步骤流程图。图2为图1所示实施例的3D打印方法中步骤S400具体的实现流程图。图3为图2所示实施例的3D打印方法中步骤S420具体的实现流程图。图4为图2所示实施例的3D打印方法中步骤S430具体的实现流程图。

在一实施例中，提供了一种利用移动智能终端来实现对3D打印机的打印过程进行控制的方法，具体的实现步骤为：

S100、移动智能终端获取三维模型。

其中，移动智能终端可通过建模软件来直接得出三维模型，也可直接获取已设计完毕的三维模型。其中，三维模型的类型包括stl、obj、3mf等，且在通常情况下，三维模型由若干三角网格面片构成。

S200、移动智能终端对上述三维模型进行调整。

其中，移动智能终端对三维模型进行调整的方式包括缩放、旋转或移动中的一种或两种以上。通过移动智能终端对三维模型进行调整，既便于后续进行切片，又能够在打印精度方面进行优化，从而提高打印质量。

可以理解的是，在其他情况下步骤S200也可以省略，例如若三维模型自身已达到最适于切片的状态，则无需对该三维模型进行调整。

S300、移动智能终端获取关于3D打印参数的设置结果。

在该步骤中，用户可通过交互界面来设置相关的3D打印参数，之后移动智能终端即可获取相应的设置结果，从而使得3D打印机能够打印出满足用户需求的三维模型。

在通常情况下，打印参数包括分层厚度、打印壳厚、打印速度、填充率、填充类型、支撑类型中的一种或两种以上。其中，分层厚度，是指各层切平面的厚度。打印壳厚，是指三维模型的壁厚，一般为喷嘴直径的整数倍。填充率，用于控制在三维模型轮廓线内填充材料的密度。填充类型，是指填充材料的类型，例如直线、六角形、正方形等。支撑类型，包括无支撑、部分支撑、全部支撑中的一种或两种以上的。其中，无支撑，表示无需添加支撑结构；部分支撑，表示只在三维模型与打印平台之间添加支撑结构；全部支撑，表示对三维模型中所有的悬空结构都添加支撑结构。

可以理解的是，在其他情况下步骤S300也可以省略，例如在用户不需要亲自设置打印参数的情况下，移动智能终端直接采用默认的打印参数值即可。

S400、移动智能终端根据上述三维模型进行切片并生成3D打印控制指令，其中，通过适用于移动智能终端的操作系统运行的切片方法进行切片。

需要注意的是，若移动智能终端对三维模型做调整，则移动智能终端根据调整后的三维模型进行切片并生成3D打印控制指令；若移动智能终端获取到关于3D打印参数的设置结果后，则移动智能终端根据三维模型、设置结果进行切片并生成3D打印控制指令。

基于移动智能终端操作系统的处理速度、内存不同于计算机的特点，在移动智能终端中对三维模型进行切片的速度通常依赖于切片方法的优化，即处理效率较高且运算量较小的切片方法适用于移动智能终端的操作系统运行情况。因此在本实施例中，为了保证利用移动智能终端控制3D打印机打印的效果至少与利用计算机控制3D打印机打印对的效果相当，而选用优化的切片方法来进行切片，切片方法包括以下步骤：

S410、根据上述三维模型设置若干层切平面。

在这一步骤中，各切平面的厚度采用默认值或通过用户设置的打印参数结果例如分层厚度来确定；另外，若移动智能终端对三维模型做调整，则在这一步骤中，移动智能终端根据调整后的三维模型来设置若干层切平面。

S420、对所有三角网格面片进行排序。

传统的计算机切片方法在获得三维模型与每一层切平面相交的截面轮廓线时，需遍历所有的三角网格面片才能确定三维模型中与该层切平面相交的所有交线段，之后将所有的交线段有序排列起来，即可形成对应该层切平面的截面轮廓线。因此这种切片方法在获取三维模型与每一层切平面相交的截面轮廓线时，均需遍历所有的三角网格面片，不仅运算量较大，而且对于每一层切平面来说，有大部分三角网格面片与该层切平面没有相交，因此处理效率也较低。

在本实施例中，为了提高处理效率并减小运算量，以达到适用于移动智能终端的操作系统运行情况的目的，在获取截面轮廓线之前移动智能终端先对所有三角网格面片进行排序，排序的具体方法为：

S421、确定各三角网格面片的顶点中在垂直于切平面方向上的最低点和最高点。

在具体操作中，可先确定一个坐标轴，例如将垂直于切平面的方向设为z轴，那么对于每一个三角网格面片来说，只要比较各顶点的z值即可，那么z值最小、最大的即可分别确定为最低点、最高点。

S422、对所有三角网格面片根据最低点和最高点进行排序，且排序的方法为：将所有三角网格面片根据最低点的值按从小到大的顺序依次排列，同时，对于最低点值的相同的三角网格面片来说，则根据最高点的值按从小到大的顺序依次排列；对于最高点和最低点都相同的三角网格面片则根据各三角网格面片之间的相对位置关系依次排列。

在本实施例中，首先根据三角网格面片的最低点的大小进行排序，即根据最低点的z值按从小到大的顺序依次排列；同时对于最低点相同的各三角网格面片，则根据最高点的值进行排序，即根据最高点的z值按从小到大的顺序依次排列。

另外，对于最高点和最低点都相同的三角网格面片来说，可以采取以下方式进行排列：根据三角网格面片的相对远近的位置关系排列，如先将X轴坐标最小的三角网格面片排列在最前，根据与其相对位置来排列其他三角网格面片，即距离较近的排列靠前，距离较远的排列靠后。可以理解的是，对于最高点和最低点都相同的三角网格面片的排列方式不限于上述一种情况，只要是按照一定的顺序排列在这些三角网格面片所属的区间内即可。

综上所述，最在终排序后形成的三角网格面片队列中，位于最前的三角网格面片的最低点和最高点的值与其他三角网格面片相比都是最小的，而位于最后的三角网格面片的最低点和最高点的值与其他三角网格面片相比都是最大的。

可以理解的是，对所有三角网格面片的排序方式还可以有其他方式，只要能够保证排序后的三角网格面片在垂直于切平面方向上的变化趋势一致即可。例如，将所有三角网格面片根据最高点的值按从大到小的顺序来排列，同时对于最高点的值相同的三角网格面片，再根据最低点的值按从大到小的顺序排列。

S430、根据排序后形成的三角网格面片队列获取三维模型与各层切平面相交的截面轮廓线。

在本实施例中，只要对三角网格面片按顺序排列形成三角网格面片队列，那么在之后计算三维模型与每层切平面相交的截面轮廓线的过程中，移动智能终端都无需遍历所有的三角网格面片，即可获取三维模型与每层切平面相交的截面轮廓线。该步骤的具体实现方法为：

S431、选定当前层切平面。

S432、在上述三角网格面片队列中确定与当前层切平面相交的三角网格面片集合，其中，确定上述三角网格面片集合的方法为：找出与当前层切平面相交的第一个三角网格面片和最后一个三角网格面片，并将位于该三角网格面片队列中的介于第一个三角网格面片和最后一个三角网格面片之间所有的三角网格面片作为与当前层切平面相交的三角网格面片集合。

在本实施例中，若三角网格面片与当前层切平面相交，则该三角网格面片需满足最低点的z值≤切平面的z值≤最高点的z值这一条件。因此，若三角网格面片的最低点的z值大于切平面的z值或最高点的z值小于切平面的z值，则该三角网格面片与当前层切平面不相交。而由于各三角网格面片是在垂直于切平面的方向即z轴方向按顺序进行排列的，因此根据上述相交条件只需分别确定与当前层切平面相交的位于z轴最下方和最上方的两个三角网格面片，即可确定位于这两个三角网格面片之间的其他三角网格面片均与当前层切平面相交，从而可以得出三维模型与当前层切平面相交的处于上述三角网格面片队列中的三角网格面片集合。

因此，对于每一层切平面来说，本实施例只需确定两个三角网格面片，即可得出与该层切平面相交的所有三角网格面片，不仅减小了运算量而且提高了处理效率。

S433、根据上述三角网格面片集合确定与当前层切平面相交的所有交线段。

S434、根据所有交线段生成三维模型与当前层切平面相交的截面轮廓线。

在传统的计算机切片方法中，确定三维模型与当前层切平面相交的所有交线段之后，需将所有的交线段有序排列起来，才能最终形成对应该层切平面的截面轮廓线，而交线段的有序排列过程非常耗时。

与传统方法不同的是，在本实施例中，并不需要对交线段进行排序，而直接根据所有交线段得出三维模型与当前层切平面相交的截面轮廓线，从而达到节省时间和减轻运算量的目的，以便适用于移动智能终端。例如，步骤S433和步骤S434可通过Trioutline函数来实现，该函数无需对交线段排序即可直接输出截面轮廓线。

S435、判断是否遍历所有层切平面，若是，执行步骤S470，否则，执行步骤436。

S436、移动至下一层切平面。之后，继续从步骤S432开始执行，直到获取三维模型与所有层切平面相交的截面轮廓线为止。

可以理解的是，步骤S430的具体实现方法并不限于上述一种情况，只要能够最终获取三维模型与各层切平面相交的截面轮廓线，并适用于移动智能终端操作系统的运行情况即可，例如，可以先确定三维模型与各层切平面相交的所有交线段，最后再同时计算对应各层切平面的截面轮廓线。

S440、判断是否需要添加支撑，若是，则执行步骤S450，否则，执行步骤S470。

S450、根据需添加支撑的支撑区域生成支撑路径。

其中，支撑区域可以根据三维模型与打印平台的夹角来判断，例如判定三维模型中夹角小于30度的结构则需要添加支撑。

另外，在这一步骤中，若用户选择了支撑类型，则移动智能终端根据支撑类型和支撑区域综合生成支撑路径。

S460、根据与各层切平面相交的截面轮廓线得出填充路径，并根据上述支撑路径及填充路径生成3D打印控制指令。

其中，移动智能终端可根据填充率、填充类型等参数来计算填充路径。同时，移动智能终端还可结合其他相关打印参数的设置结果(例如打印壳厚等)来生成最终的3D打印控制指令。该3D打印控制指令包括与三维模型、支撑模型相关的打印控制指令，且该3D打印控制指令用于控制3D打印机按顺序利用打印材料将各层截面打印出来，直至打印完成。

S470、根据与各层切平面相交的截面轮廓线得出填充路径，并根据填充路径生成3D打印控制指令。

在这一步骤中，同样当用户输入打印参数的设置结果后，移动智能终端还应结合相关打印参数的设置结果来生成3D打印控制指令。

可以理解的是，步骤S400不限于上述情况，只要能够保证切片方法适用于移动智能终端的操作系统运行情况，则都在本实施例的保护范围之内。

S500、移动智能终端向3D打印机发送上述3D打印控制指令。

在这一步骤中，当移动智能终端建立与3D打印机的连接后，即可将3D打印控制指令发送至3D打印机中，进而控制3D打印机按照3D打印控制指令中的信息用打印材料将各层截面打印出来，最后再将各截面粘合起来从而制造出相应的三维模型。

综上所述，本实施例提供的3D打印方法中，利用移动智能终端获取三维模型，并根据该三维模型进行切片并生成3D打印控制指令，且通过适用于该移动智能终端的操作系统运行的切片方法进行切片，从而实现了在移动智能终端进行切片的方式；之后当移动智能终端向3D打印机发送上述3D打印控制指令后，即可控制该3D打印机进行打印。因此，该3D打印方法通过移动智能终端进行切片，使得用户能够随时随地进行切片以得到3D打印控制指令，进而通过3D打印控制指令来控制3D打印机进行打印，提高了3D打印过程的灵活性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种3D打印方法，其特征在于，包括：

移动智能终端获取三维模型；

所述移动智能终端根据所述三维模型进行切片并生成3D打印控制指令，其中，通过适用于所述移动智能终端的操作系统运行的切片方法进行切片；

所述移动智能终端向所述3D打印机发送所述3D打印控制指令。

2.根据权利要求1所述的3D打印方法，其特征在于，所述三维模型由若干三角网格面片构成，所述切片方法包括：

根据所述三维模型设置若干层切平面；

对所有所述三角网格面片进行排序；

根据排序后形成的三角网格面片队列获取所述三维模型与各层切平面相交的截面轮廓线；

根据与各层所述切平面相交的截面轮廓线得出填充路径，并根据所述填充路径生成3D打印控制指令。

3.根据权利要求2所述的3D打印方法，其特征在于，对所有所述三角网格面片进行排序的步骤包括：

确定各所述三角网格面片的顶点中在垂直于所述切平面方向上的最低点和最高点；

对所有所述三角网格面片根据所述最低点和最高点进行排序，且排序的方法为：将所有所述三角网格面片根据最低点的值按从小到大的顺序依次排列，同时对于最低点的值相同的所述三角网格面片，则根据最高点的值按从小到大的顺序依次排列。

4.根据权利要求2所述的3D打印方法，其特征在于，根据排序后的三角网格面片队列获取所述三维模型与各层切平面相交的截面轮廓线的步骤包括：

选定当前层切片面；

在所述三角网格面片队列中确定与所述当前层切平面相交的三角网格面片集合，其中，确定所述三角网格面片集合的方法为：找出与所述当前层切平面相交的第一个三角网格面片和最后一个三角网格面片，并将位于所述三角网格面片队列中的介于所述第一个三角网格面片和最后一个三角网格面片之间所有的三角网格面片作为所述三角网格面片集合；

根据所述三角网格面片集合确定与所述当前层切平面相交的所有交线段；

根据所述所有交线段生成三维模型与所述当前层切平面相交的截面轮廓线；

判断是否遍历所有层切平面，若是，执行根据与各层切平面相交的所述截面轮廓线生成3D打印控制指令的步骤，否则，移动至下一层切平面，之后执行在所述三角网格面片队列中确定与所述当前层切平面相交的三角网格面片集合的步骤。

5.根据权利要求2所述的3D打印方法，其特征在于，所述切片方法还包括：

判断是否需要添加支撑，若是，则根据需添加支撑的支撑区域生成支撑路径，且根据与各层所述切平面相交的截面轮廓线得出填充路径，并根据所述支撑路径及填充路径生成3D打印控制指令；否则，执行根据与各层所述切平面相交的截面轮廓线得出填充路径并根据所述填充路径生成3D打印控制指令的步骤。

6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的3D打印方法，其特征在于，所述3D打印方法还包括：所述移动智能终端对所述三维模型进行调整；同时，所述移动智能终端根据所述三维模型进行切片并生成3D打印控制指令的步骤为：所述移动智能终端根据调整后的所述三维模型进行切片并生成3D打印控制指令。

7.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的3D打印方法，其特征在于，所述3D打印方法还包括：所述移动智能终端获取关于3D打印参数的设置结果；同时所述移动智能终端根据所述三维模型进行切片并生成3D打印控制指令的步骤为：所述移动智能终端根据所述三维模型、设置结果进行切片并生成3D打印控制指令。

8.根据权利要求6所述的3D打印方法，其特征在于，所述移动智能终端对所述三维模型进行调整的方式包括缩放、旋转或移动中的一种或两种以上。

9.根据权利要求7所述的3D打印方法，其特征在于，所述3D打印参数包括分层厚度、打印壳厚、打印速度、填充率、支撑类型中的一种或两种以上。

10.根据权利要求9所述的3D打印方法，其特征在于，所述支撑类型包括无支撑、部分支撑、全部支撑中的一种或两种以上。