CN111739147B - 一种三维数据模型连续分层切片的方法 - Google Patents

一种三维数据模型连续分层切片的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种三维数据模型连续分层切片的方法，属于三维数据模型处理技术领域。首先建立三维数据模型，并分割出被切片模型；然后测量被切片模型的尺寸，并设置每一切片的厚度；渲染每一切片并选择数据格式导出。本发明对三维数据模型，进行彩色3D打印前的连续分层切片加工，使得三维数据模型连续切片厚度可以调节设置，切片带有体积结构数据、颜色数据、材质纹理特征，切片能够导出多种数据格式，提供给第三方进行加工。

Description

一种三维数据模型连续分层切片的方法
技术领域
本发明涉及基于一种三维数据模型连续分层切片的方法，属于三维数据模型处理技术领域。
背景技术
现有的三维数据模型，在进行结构切片后，每一层切片上包含的数据不够丰富。这使得后续在进行单层的数据切片观察研究时具有一定难度，在利用3D打印技术对切片数据模型进行重建时也不是很方便。
发明内容
本发明的目的是提出一种三维数据模型连续分层切片的方法，能使每一层切片上包含更多的数据，例如颜色数据、体积结构数据、材质纹理数据和光照强度数据等。以解决目前切片数据不够丰富的问题。
一种三维数据模型连续分层切片的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一、建立三维数据模型；
步骤二、设置所述模型的表面颜色、纹理特征和光学效果，使三维模型表面带有颜色纹理的信息；
步骤三、生成第一切片平面，并调节所述第一切片平面的所在高度，以保证所述模型的底部有部分区域在所述第一切片平面之下，并移除所述模型位于所述第一切片平面之上的部分；
步骤四、对所述第一切片平面之下的部分模型进行补洞，并进行平滑新面处理和三角化封口处理；
步骤五、生成第二切片平面，并使所述第二切片平面的高度低于所述第一切片平面，并移除所述模型位于所述第二切片平面之下的部分，从而保留所述第一切片平面和第二切片平面间的被切片模型；
步骤六、对所述被切片模型进行补洞，并进行平滑新面处理和三角化封口处理；
步骤七、设置单一切片的层厚，并测量所述被切片模型的体积数据；
步骤八、确定所述体积数据和要切片的层厚，得到切片数量X；
步骤九、利用输出动画关键帧技术，设置动画的开始时间为1，结束时间为X；
步骤十、将时间轴设置在渲染起始关键帧“1帧”，并记录所述第一切片平面和第二切片平面的起始关键帧下的位置状态，随后放置所述第一切片平面于最下一层切片的上表面处，放置所述第二切片平面于最下一层切片的下表面处；
步骤十一、将时间轴设置在“X帧”，放置所述第一切片平面于最上一层切片的上表面处，放置所述第二切片平面于最上一层切片的下表面处，并记录当前关键位置信息；
步骤十二、使时间轴移动，观察并检测关键动画记录是否准确；
步骤十三、设置被切片模型的最低处平面对应的时间帧、最高处平面对应的时间帧和被切片模型的长宽；
步骤十四、渲染被切片模型并输出，得到X个经过渲染的切片，即序列帧图片；
步骤十五、将所述序列帧图片输入到3D彩色打印终端中进行逐层“打印”，完成每层的粘结处理后，完成彩色3D打印产品。
进一步的，在步骤七中，所述被切片模型的体积数据为被切片模型的长、宽、高。
进一步的，在步骤八中，所述切片的数量X符合以下公式：
Figure BDA0002515353170000021
本发明的主要优点是：本发明对三维数据模型，进行彩色3D打印前的连续分层切片加工，使得三维数据模型连续切片厚度可以调节设置，切片带有体积结构数据、颜色数据、材质纹理特征，切片能够导出多种数据格式，提供给第三方进行加工(例如彩色3D打印、三维数据模型切片研究)。
附图说明
图1为采用3DsMAX软件执行本发明的一种三维数据模型连续分层切片的方法的一实施例的实际操作图一；
图2为采用3DsMAX软件执行本发明的一种三维数据模型连续分层切片的方法的一实施例的实际操作图二；
图3为采用3DsMAX软件执行本发明的一种三维数据模型连续分层切片的方法的一实施例的实际操作图三；
图4为采用3DsMAX软件执行本发明的一种三维数据模型连续分层切片的方法的一实施例的实际操作图四；
图5为采用3DsMAX软件执行本发明的一种三维数据模型连续分层切片的方法的一实施例的实际操作图五；
图6为采用3DsMAX软件执行本发明的一种三维数据模型连续分层切片的方法的一实施例的实际操作图六；
图7为采用3DsMAX软件执行本发明的一种三维数据模型连续分层切片的方法的一实施例的实际操作图七；
图8为采用3DsMAX软件执行本发明的一种三维数据模型连续分层切片的方法的一实施例的实际操作图八；
图9为采用3DsMAX软件执行本发明的一种三维数据模型连续分层切片的方法的一实施例的实际操作图九；
图10为采用3DsMAX软件执行本发明的一种三维数据模型连续分层切片的方法的一实施例的实际操作图十；
图11为采用3DsMAX软件执行本发明的一种三维数据模型连续分层切片的方法的一实施例的实际操作图十一；
图12为采用3DsMAX软件执行本发明的一种三维数据模型连续分层切片的方法的一实施例的实际操作图十二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种三维数据模型连续分层切片的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤一、建立三维数据模型；
步骤二、设置所述模型的表面颜色、纹理特征和光学效果，使三维模型表面带有颜色纹理的信息；
步骤三、生成第一切片平面，并调节所述第一切片平面的所在高度，以保证所述模型的底部有部分区域在所述第一切片平面之下，并移除所述模型位于所述第一切片平面之上的部分；
步骤四、对所述第一切片平面之下的部分模型进行补洞，并进行平滑新面处理和三角化封口处理；
步骤五、生成第二切片平面，并使所述第二切片平面的高度低于所述第一切片平面，并移除所述模型位于所述第二切片平面之下的部分，从而保留所述第一切片平面和第二切片平面间的被切片模型；
步骤六、对所述被切片模型进行补洞，并进行平滑新面处理和三角化封口处理；
步骤七、设置单一切片的层厚，并测量所述被切片模型的体积数据；
步骤八、确定所述体积数据和要切片的层厚，得到切片数量X；
步骤九、利用输出动画关键帧技术，设置动画的开始时间为1，结束时间为X；
步骤十、将时间轴设置在渲染起始关键帧“1帧”，并记录所述第一切片平面和第二切片平面的起始关键帧下的位置状态，随后放置所述第一切片平面于最下一层切片的上表面处，放置所述第二切片平面于最下一层切片的下表面处，并记录当前关键位置信息；
步骤十一、将时间轴设置在“X帧”，放置所述第一切片平面于最上一层切片的上表面处，放置所述第二切片平面于最上一层切片的下表面处；
步骤十二、使时间轴移动，观察并检测关键动画记录是否准确；
步骤十三、设置被切片模型的最低处平面对应的时间帧、最高处平面对应的时间帧和被切片模型的长宽；
步骤十四、渲染被切片模型并输出，得到X个经过渲染的切片，即序列帧图片；
步骤十五、将所述序列帧图片输入到3D彩色打印终端中进行逐层“打印”，完成每层的粘结处理后，完成彩色3D打印产品。
在步骤七中，所述被切片模型的体积数据为被切片模型的长、宽、高。
在步骤八中，所述切片的数量X符合以下公式：
Figure BDA0002515353170000051
下面为一利用3Dsmax软件执行本发明的方法的具体实施方式：
1、在3Dsmax软件操作环境中，打开(导入)或新建要切片的模型；
2、参照图1所示，模型在3Dsmax软件中，选择材质编辑，设置其表面颜色、纹理特征和光学效果，调节完成后点击“将材质指定给选择对象”使三维模型表面带有理想的颜色纹理的信息；
3、参照图2所示，在模型被选择的情况下，选择“修改器”列表下的“切片”功能，命名“切片01”，调节“切片平面01”所在高度，保证模型底部有部分区域在“切片平面01”之下，在切片参数下选择“移除顶部”；
4、参照图3所示，选择修改器列表下的“补洞”功能，命名“补洞01”，勾选“平滑新面”和“三角化封口”；
5、参照图4所示，在模型被选择的情况下，选择修改器列表下的“切片”功能，命名“切片02”，调节切片平面02所在高度，位置低于调节切片平面01所在高度，节切片平面01和切片平面02的高度差就是切片厚度，在切片参数下选择“移除底部”。选择修改器列表下的“补洞”功能，命名“补洞02”，勾选“平滑新面”和“三角化封口”；
6、接下来要解决模型需要切片多少层的问题。(在这个问题解决之前，操作者要知道，自己要切片的厚度，这个厚度决定着未来彩色3D打印模型的打印精度，切片越薄，模型越精细，当然对于打印设备和材料的要求也越高。)这里假设模型每层的切片厚度是0.2毫米。
7、参照图5所示，有了切片层厚，需要测量被切片模型的体积长宽高，具体测量方法是，鼠标右键单击被测量模型，选择“对象属性”，进入“对象属性”下的“常规”选项卡，“尺寸”菜单下就XYZ就是切片模型的外尺寸。
8、模型切片层的数量就和这个模型实际尺寸密切相关，举例：如果目标三维模型切片运动轴向的尺寸是200mm，如果想输出0.2mm厚的切片，那么就需要均匀切片1000层。
9、参照图6所示，利用输出动画关键帧技术来解决这1000层的切片的技术问题。点击“时间配置”按钮，“帧速率”勾选“自定义”，“动画”选项“开始时间”填入“1”，“结束时间”填入“1000”，点击下方“确定”按钮。
10、参照图7所示，将时间轴拖拽至渲染起始关键帧“1帧”，按下动画关键帧记录按钮，为“切片平面01”和“切片平面02”记录下起始关键帧下的位置状态，切片平面01的位置放置在模型最低处上方0.2mm处，切片平面02的位置放置在模型最低处，按下“动画关键帧”记录按钮，记录当前关键位置信息。
11、参照图8所示，将时间滑块拖动至1000帧，切片平面01的位置放置在模型最高处，切片平面02的位置放置在模型低于最高处0.2mm处，按下“动画关键帧”记录按钮，记录当前关键位置信息。
12、参照图9所示，拖拽“时间滑块”观察切片后的模型效果，看关键动画记录是否准确。
13、参照图10所示，点击“渲染设置”按钮，选择“公用参数”选项卡，在“范伟”设置框中，左边填入切片平面最低处“动画关键帧”对应的时间帧，右边填入切片平面最高处“动画关键帧”对应的时间帧。“输出大小”参数栏中输入长宽对应的尺寸，
参照图11所示，“渲染输出”选项菜单下定义输出单层切片的文件格式(这里推荐.jpg的文件格式),和保存的路径。“渲染视图”选择能够垂直于切片平面的视图进行渲染，设置完毕点击“渲染”即可。
14、参照图12所示，渲染结束后观察本地硬盘存储情况。
15、根据导出的序列帧图片，输入到3D彩色打印终端中进行逐层“打印”，完成每层的粘结处理后，就可完成彩色3D打印产品。

Claims (3)

1.一种三维数据模型连续分层切片的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤一、建立三维数据模型；
步骤二、设置所述模型的表面颜色、纹理特征和光学效果，使三维模型表面带有颜色纹理的信息；
步骤三、生成第一切片平面，并调节所述第一切片平面的所在高度，以保证所述模型的底部有部分区域在所述第一切片平面之下，并移除所述模型位于所述第一切片平面之上的部分；
步骤四、对所述第一切片平面之下的部分模型进行补洞，并进行平滑新面处理和三角化封口处理；
步骤五、生成第二切片平面，并使所述第二切片平面的高度低于所述第一切片平面，并移除所述模型位于所述第二切片平面之下的部分，从而保留所述第一切片平面和第二切片平面间的被切片模型；
步骤六、对所述被切片模型进行补洞，并进行平滑新面处理和三角化封口处理；
步骤七、设置单一切片的层厚，并测量所述被切片模型的体积数据；
步骤八、确定所述体积数据和要切片的层厚，得到切片数量X；
步骤九、利用输出动画关键帧技术，设置动画的开始时间为1，结束时间为X；
步骤十、将时间轴设置在渲染起始关键帧“1帧”，并记录所述第一切片平面和第二切片平面的起始关键帧下的位置状态，随后放置所述第一切片平面于最下一层切片的上表面处，放置所述第二切片平面于最下一层切片的下表面处，并记录当前关键位置信息；
步骤十一、将时间轴设置在“X帧”，放置所述第一切片平面于最上一层切片的上表面处，放置所述第二切片平面于最上一层切片的下表面处；
步骤十二、使时间轴移动，观察并检测关键动画记录是否准确；
步骤十三、设置被切片模型的最低处平面对应的时间帧、最高处平面对应的时间帧和被切片模型的长宽；
步骤十四、渲染被切片模型并输出，得到X个经过渲染的切片，即序列帧图片；
步骤十五、将所述序列帧图片输入到3D彩色打印终端中进行逐层“打印”，完成每层的粘结处理后，完成彩色3D打印产品。
2.根据权利要求1所述的一种三维数据模型连续分层切片的方法，其特征在于，在步骤七中，所述被切片模型的体积数据为被切片模型的长、宽、高。
3.根据权利要求2所述的一种三维数据模型连续分层切片的方法，其特征在于，在步骤八中，所述切片的数量X符合以下公式：
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