CN106156406B - 一种用于3d打印模型自动排版的方法和系统 - Google Patents

一种用于3d打印模型自动排版的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于3D打印模型自动排版的方法和系统，通过将需要打印的3D模型输入电脑，得到各3D模型的尺寸参数，系统根据预设的条件进行优化自动排版，代替人工手工排版，不但省时省力，效率大大提高，而且打印的准确性高，打印后无需进行核对部件，方便快捷。

Description

一种用于3D打印模型自动排版的方法和系统
技术领域
本发明涉及3D打印领域，尤其涉及的是一种用于3D打印模型自动排版的方法和系统。
背景技术
为了尽量减少打印成本，目前3D打印机打印模型时需要将多个3D模型在有限的版面上进行编排，编排保证各个3D模型互相不碰撞，编排的数量尽可能多，同时还要求尽量减少3D模型的支撑，这些都是通过人工进行手工排版，人工手工排版无法准确核算支持量，仅仅凭排版人员经验排版，常常会导致模型打印方位不合适，延长打印时间或增加支持量。同时由于人工排版效率非常低，人工成本费用昂贵，而且打印完成后，手工核对部件也非常麻烦。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于3D打印模型自动排版的方法和系统，旨在解决现有的3D模型人工排版精确度低，费时费力，效率低，打印完成后需要核对部件的问题。
本发明的技术方案如下：
一种用于3D打印模型自动排版的方法，其中，包括以下步骤：
步骤A1：录入3D模型的排版数据；
步骤B1：逐一计算每个3D模型不同放置方式所对应的支撑量，得到全部3D模型不同放置方式所对应的支撑量；
步骤C1：选取各3D模型支撑量最少的放置方式，确定各3D模型的高度值；
步骤D1：判断各高度值出现的概率，通过加权平均值方法计算得到标准高度值，同时设定3D模型高度值的打印浮动范围；
步骤E1：比较各3D模型高度值是否大于标准高度值，并执行相应操作；
步骤G1：尝试将各3D模型进行初步排版，判断该排版是否满足预设要求，否，对排版进行调整，是，执行步骤J1；
步骤J1：判断排版是否需要修改，是，执行步骤K1，否，执行步骤K2；
步骤K1：对排版进行修改，修改无误后进行3D模型的打印；
步骤K2：进行3D模型的打印。
所述的用于3D打印模型自动排版的方法，其中，所述步骤A1中，录入3D模型的排版数据，其中3D模型的排版数据包括3D模型的尺寸参数和排版版面的尺寸参数，得到各3D模型的尺寸参数和排版版面的尺寸参数。
所述的用于3D打印模型自动排版的方法，其中，所述3D模型的尺寸参数包括3D模型的长、宽、高数值。
所述的用于3D打印模型自动排版的方法，其中，所述步骤D1中，通过加权平均值方法计算得到的标准高度值的计算公式为：其中，h为各个3D模型的高度，n为需要排版的3D模型的个数。
所述的用于3D打印模型自动排版的方法，其中，所述步骤E1包括以下步骤：
步骤E11：比较各3D模型高度值是否大于标准高度值，是，执行步骤F11，否，执行步骤F14：
步骤F11：调整3D模型的高度，使其高度小于标准高度值，并判断该尺寸修改是否在打印浮动范围内，是，执行步骤F12，否，执行步骤F13，其中，浮动范围为标准高度值的5％；
步骤F12：执行步骤G1；
步骤F13：把该3D模型从这次排版中剔除，并执行步骤G1；
步骤F14：不改变3D模型的高度，并执行步骤G1。
所述的用于3D打印模型自动排版的方法，其中，所述步骤G1包括以下步骤：
步骤G11：尝试将各3D模型进行初步排版，判断该排版是否将同一个客户需要的3D模型排在同一区域，否，执行步骤G12，是，执行步骤G13；
步骤G12：将同一个客户需要的3D模型排在同一区域，并执行步骤G13；
步骤G13：判断所有3D模型是否超出排版版面，是，执行步骤G14，否，执行步骤G15；
步骤G14：对3D模型进行调整，并执行步骤G15；
步骤G15：判断相邻3D模型之间在三维空间上是否接触，是，执行步骤G16，否，执行步骤J1；
步骤G16：对3D模型进行调整，并执行步骤J1。
所述的用于3D打印模型自动排版的方法，其中，所述步骤G14包括以下步骤：
步骤G141：判断超出排版版面的3D模型是否可以删除，是，执行步骤G142，否，执行步骤G143；
步骤G142：删除超出排版版面的3D模型，并执行步骤G15；
步骤G143：判断是否可以删除排版版面内的其他3D模型，是，执行步骤G144，否，执行步骤G145；
步骤G144：删除排版版面内的其他3D模型，并把超出排版版面的3D模型调整到排版版面内，执行G15；
步骤G145：放弃本次排版操作。
所述的用于3D打印模型自动排版的方法，其中，所述步骤G16包括以下步骤：
步骤G161：判断是否可以通过删除3D模型以使剩下的3D模型在三维空间上互不接触，是，执行步骤G162，否，执行步骤G163；
步骤G162：删除3D模型，并执行步骤J1；
步骤G163：放弃本次排版操作。
所述的用于3D打印模型自动排版的方法，其中，所述步骤G1-步骤J1之间还包括以下步骤：
步骤H11：判断相邻3D模型之间的空间是否可以放入适合尺寸的3D模型，是，执行步骤I11，否，执行步骤I12；
步骤I11：在相邻3D模型之间的空间放入适合尺寸的3D模型，确定排版并执行步骤J1；
步骤I12：不改变当前排版并执行步骤J1。
一种采用如上述任一项所述的用于3D打印模型自动排版的方法的系统，其中，包括：
用于控制整个系统正常运行的中央控制模块；
用于获得录入的3D模型的排版数据的参数模块；
用于根据3D模型各种放置方式计算3D模型支撑量的支撑量计算模块；
根据计算出的支撑量选取支撑量最少的放置方式，并确定各3D模型高度的高度确定模块；
根据各3D模型高度值出现的概率计算出标准高度值的标准高度计算模块；
比较各3D模型高度值与准高度值的大小，并根据比较结果调整3D模型高度值的高度调整模块；
对各3D模型进行初步排版，并判断排版是否满足预设要求的排版判断模块；
判断是否可以在相邻3D模型之间的空间放入适合尺寸的3D模型的3D模型插入模块；
所述参数模块、支撑量计算模块、高度确定模块、标准高度计算模块、高度调整模块、排版判断模块和3D模型插入模块分别都与中央控制模块连接，由中央控制模块控制运行。
本发明的有益效果：本发明通过提供一种用于3D打印模型自动排版的方法和系统，通过将需要打印的3D模型输入电脑，得到各3D模型的尺寸参数，系统根据预设的条件进行优化自动排版，代替人工手工排版，不但省时省力，效率大大提高，而且打印的准确性高，打印后无需进行核对部件，方便快捷。
附图说明
图1是本发明中用于3D打印模型自动排版的方法的步骤流程图。
图2是本发明中用于3D打印模型自动排版的系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
如图1所示，一种用于3D打印模型自动排版的方法，包括以下步骤：
步骤A1：录入3D模型的排版数据；
步骤B1：逐一计算每个3D模型不同放置方式所对应的支撑量，得到全部3D模型不同放置方式所对应的支撑量；
步骤C1：选取各3D模型支撑量最少的放置方式，确定各3D模型的高度值；
步骤D1：判断各高度值出现的概率，通过加权平均值方法计算得到标准高度值，同时设定3D模型高度值的打印浮动范围；
步骤E1：比较各3D模型高度值是否大于标准高度值，并执行相应操作；
步骤G1：尝试将各3D模型进行初步排版，判断该排版是否满足预设要求，否，对排版进行调整，是，执行步骤J1；
步骤J1：判断排版是否需要修改，是，执行步骤K1，否，执行步骤K2；
步骤K1：对排版进行修改，修改无误后进行3D模型的打印；
步骤K2：进行3D模型的打印。
具体地，在A1步骤中，通过录入排版的数据(包括3D模型的尺寸参数和排版版面的尺寸参数)，得到各3D模型的尺寸参数和排版版面的尺寸参数，系统自动按照参数自动调整得到最优的排版方案。本实施例中，所述3D模型的尺寸参数包括3D模型的长、宽、高数值。
具体地，所述步骤D1中，通过加权平均值方法计算得到的标准高度值的计算公式为：其中，h1为第1个3D模型的高度值，h2为第2个3D模型的高度值，hn为第n个3D模型的高度值，n为需要排版的3D模型的个数。
具体地，所述步骤E1包括以下步骤：
步骤E11：比较各3D模型高度值是否大于标准高度值，是，执行步骤F11，否，执行步骤F14：
步骤F11：调整3D模型的高度，使其高度小于标准高度值，并判断该尺寸修改是否在打印浮动范围内，是，执行步骤F12，否，执行步骤F13，其中，浮动范围为标准高度值的5％；
步骤F12：执行步骤G1；
步骤F13：把该3D模型从这次排版中剔除，并执行步骤G1；
步骤F14：不改变3D模型的高度，并执行步骤G1。
具体地，所述步骤G1包括以下步骤：
步骤G11：尝试将各3D模型进行初步排版，判断该排版是否将同一个客户需要的3D模型排在同一区域，否，执行步骤G12，是，执行步骤G13；
步骤G12：将同一个客户需要的3D模型排在同一区域，并执行步骤G13；
步骤G13：判断所有3D模型是否超出排版版面，是，执行步骤G14，否，执行步骤G15；
步骤G14：对3D模型进行调整，并执行步骤G15；
步骤G15：判断相邻3D模型之间在三维空间上是否接触，是，执行步骤G16，否，执行步骤J1；
步骤G16：对3D模型进行调整，并执行步骤J1。
具体地，所述步骤G14包括以下步骤：
步骤G141：判断超出排版版面的3D模型是否可以删除，是，执行步骤G142，否，执行步骤G143；
步骤G142：删除超出排版版面的3D模型，并执行步骤G15；
步骤G143：判断是否可以删除排版版面内的其他3D模型，是，执行步骤G144，否，执行步骤G145；
步骤G144：删除排版版面内的其他3D模型，并把超出排版版面的3D模型调整到排版版面内，执行G15；
步骤G145：放弃本次排版操作。
具体地，所述步骤G16包括以下步骤：
步骤G161：判断是否可以通过删除3D模型以使剩下的3D模型在三维空间上互不接触，是，执行步骤G162，否，执行步骤G163；
步骤G162：删除3D模型，并执行步骤J1；
步骤G163：放弃本次排版操作。
为了使进一步提高排版的有效率，所述步骤G1-步骤J1之间还包括以下步骤：
步骤H11：判断相邻3D模型之间的空间是否可以放入适合尺寸的3D模型，是，执行步骤I11，否，执行步骤I12；
步骤I11：在相邻3D模型之间的空间放入适合尺寸的3D模型，确定排版并执行步骤J1；
步骤I12：不改变当前排版并执行步骤J1。
如图2所示，一种关于上述所述的用于3D打印模型自动排版的方法的系统，包括：
用于控制整个系统正常运行的中央控制模块100；
用于获得录入的3D模型的排版数据的参数模块200；
用于根据3D模型各种放置方式计算3D模型支撑量的支撑量计算模块300；
根据计算出的支撑量选取支撑量最少的放置方式，并确定各3D模型高度的高度确定模块400；
根据各3D模型高度值出现的概率计算出标准高度值的标准高度计算模块500；
比较各3D模型高度值与准高度值的大小，并根据比较结果调整3D模型高度值的高度调整模块600；
对各3D模型进行初步排版，并判断排版是否满足预设要求的排版判断模块700；
判断是否可以在相邻3D模型之间的空间放入适合尺寸的3D模型的3D模型插入模块800；
所述参数模块200、支撑量计算模块300、高度确定模块400、标准高度计算模块500、高度调整模块600、排版判断模块700和3D模型插入模块800分别都与中央控制模块100连接，由中央控制模块100控制运行。
本用于3D打印模型自动排版的方法通过将需要打印的3D模型输入电脑，得到各3D模型的尺寸参数，系统根据预设的条件进行优化自动排版，代替人工手工排版，不但省时省力，效率大大提高，而且打印的准确性高，打印后无需进行核对部件，方便快捷。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于3D打印模型自动排版的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A1：录入3D模型的排版数据；
步骤B1：逐一计算每个3D模型不同放置方式所对应的支撑量，得到全部3D模型不同放置方式所对应的支撑量；
步骤C1：选取各3D模型支撑量最少的放置方式，确定各3D模型的高度值；
步骤D1：判断各高度值出现的概率，通过加权平均值方法计算得到标准高度值，同时设定3D模型高度值的打印浮动范围；
步骤E11：比较各3D模型高度值是否大于标准高度值，是，执行步骤F11，否，执行步骤F14：
步骤F11：调整3D模型的高度，使其高度小于标准高度值，并判断尺寸修改是否在打印浮动范围内，是，执行步骤F12，否，执行步骤F13，其中，浮动范围为标准高度值的5％；
步骤F12：执行步骤G1；
步骤F13：把该3D模型从这次排版中剔除，并执行步骤G1；
步骤F14：不改变3D模型的高度，并执行步骤G1；
步骤G1：尝试将各3D模型进行初步排版，判断该排版是否满足预设要求，否，对排版进行调整，是，执行步骤J1；
步骤J1：判断排版是否需要修改，是，执行步骤K1，否，执行步骤K2；
步骤K1：对排版进行修改，修改无误后进行3D模型的打印；
步骤K2：进行3D模型的打印。
2.根据权利要求1所述的用于3D打印模型自动排版的方法，其特征在于，所述步骤A1中，录入3D模型的排版数据，其中3D模型的排版数据包括3D模型的尺寸参数和排版版面的尺寸参数，得到各3D模型的尺寸参数和排版版面的尺寸参数。
3.根据权利要求2所述的用于3D打印模型自动排版的方法，其特征在于，所述3D模型的尺寸参数包括3D模型的长、宽、高数值。
4.根据权利要求1所述的用于3D打印模型自动排版的方法，其特征在于，所述步骤D1中，通过加权平均值方法计算得到的标准高度值的计算公式为：其中，h为各个3D模型的高度，n为需要排版的3D模型的个数。
5.根据权利要求1所述的用于3D打印模型自动排版的方法，其特征在于，所述步骤G1包括以下步骤：
步骤G11：尝试将各3D模型进行初步排版，判断该排版是否将同一个客户需要的3D模型排在同一区域，否，执行步骤G12，是，执行步骤G13；
步骤G12：将同一个客户需要的3D模型排在同一区域，并执行步骤G13；
步骤G13：判断所有3D模型是否超出排版版面，是，执行步骤G14，否，执行步骤G15；
步骤G14：对3D模型进行调整，并执行步骤G15；
步骤G15：判断相邻3D模型之间在三维空间上是否接触，是，执行步骤G16，否，执行步骤J1；
步骤G16：对3D模型进行调整，并执行步骤J1。
6.根据权利要求5所述的用于3D打印模型自动排版的方法，其特征在于，所述步骤G14包括以下步骤：
步骤G141：判断超出排版版面的3D模型是否可以删除，是，执行步骤G142，否，执行步骤G143；
步骤G142：删除超出排版版面的3D模型，并执行步骤G15；
步骤G143：判断是否可以删除排版版面内的其他3D模型，是，执行步骤G144，否，执行步骤G145；
步骤G144：删除排版版面内的其他3D模型，并把超出排版版面的3D模型调整到排版版面内，执行G15；
步骤G145：放弃本次排版操作。
7.根据权利要求5所述的用于3D打印模型自动排版的方法，其特征在于，所述步骤G16包括以下步骤：
步骤G161：判断是否可以通过删除3D模型以使剩下的3D模型在三维空间上互不接触，是，执行步骤G162，否，执行步骤G163；
步骤G162：删除3D模型，并执行步骤J1；
步骤G163：放弃本次排版操作。
8.根据权利要求1所述的用于3D打印模型自动排版的方法，其特征在于，所述步骤G1-步骤J1之间还包括以下步骤：
步骤H11：判断相邻3D模型之间的空间是否可以放入适合尺寸的3D模型，是，执行步骤I11，否，执行步骤I12；
步骤I11：在相邻3D模型之间的空间放入适合尺寸的3D模型，确定排版并执行步骤J1；
步骤I12：不改变当前排版并执行步骤J1。
9.一种采用如权利要求1-8任一项所述的用于3D打印模型自动排版的方法的系统，其特征在于，包括：
用于控制整个系统正常运行的中央控制模块；
用于获得录入的3D模型的排版数据的参数模块；
用于根据3D模型各种放置方式计算3D模型支撑量的支撑量计算模块；
根据计算出的支撑量选取支撑量最少的放置方式，并确定各3D模型高度的高度确定模块；
根据各3D模型高度值出现的概率计算出标准高度值的标准高度计算模块；
比较各3D模型高度值与准高度值的大小，并根据比较结果调整3D模型高度值的高度调整模块；
对各3D模型进行初步排版，并判断排版是否满足预设要求的排版判断模块；
判断是否可以在相邻3D模型之间的空间放入适合尺寸的3D模型的3D模型插入模块；
所述参数模块、支撑量计算模块、高度确定模块、标准高度计算模块、高度调整模块、排版判断模块和3D模型插入模块分别都与中央控制模块连接，由中央控制模块控制运行。
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