CN111859488B - 支撑结构生成方法、装置、电子设备以及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种支撑结构生成方法、装置、电子设备以及存储介质，涉及打印技术领域。具体实现方案为：获取待打印对象的三角网格模型；根据三角网格模型的三角片的位置信息，确定三角网格模型中的目标三角片；根据目标三角片的面积，确定三角网格模型的第一待支撑区域和第二待支撑区域；获取第一待支撑区域内的第一目标采样点，以及第二待支撑区域内的第二目标采样点；基于目标采样点，生成用于支撑三角网格模型的支撑结构。由于本申请中的目标采样点是根据目标三角片的面积分开获取的，从而使得目标采样点能分布均匀，同时也避免了模型中的微小支撑区域被漏检的可能，从而提高了打印成功率。
Description
技术领域
本发明属于打印技术领域，尤其涉及一种支撑结构生成方法、装置、电子设备以及存储介质。
背景技术
三维(Three Dimensiona，简称3D)打印技术是以数字化模型为基础的新型快速成型技术，通过逐层打印的方式来制造模型，是与传统模具生产制造完全不同的成型技术。3D打印处理过程为，先把数字化模型按照指定的层高分成若干个层切片，从低到高一层一层往上打印，每一层都是在前面的一层基础上进行叠加，如果当前层的上一层为空，则当前层不能被撑住，该位置就会打印失败。
目前，基于3D打印的支撑结构生成方法，一般是对三维模型进行切片分层，然后判断当前层是否需要添加支撑，但是这种处理方法，计算复杂，且打印成功率低。
发明内容
本公开提供了一种支撑结构生成方法、装置、电子设备以及存储介质，以解决现有技术中的支撑结构生成方法，打印成功率低的问题。
根据本公开的第一方面，提供了一种支撑结构生成方法，包括：
获取待打印对象的三角网格模型；
根据所述三角网格模型的三角片的位置信息，确定所述三角网格模型中的目标三角片；
根据所述目标三角片的面积，确定所述三角网格模型的第一待支撑区域和第二待支撑区域，其中，所述第一待支撑区域为所述面积大于预设面积的目标三角片的集合，所述第二待支撑区域为所述面积小于或等于所述预设面积的目标三角片的集合；
获取所述第一待支撑区域内的第一目标采样点，以及所述第二待支撑区域内的第二目标采样点；
基于目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构，所述目标采样点包括所述第一目标采样点和第二目标采样点。
根据本公开的第二方面，提供了一种支撑结构生成装置，包括：
第一获取模块，用于获取待打印对象的三角网格模型；
第一确定模块，用于根据所述三角网格模型的三角片的位置信息，确定所述三角网格模型中的目标三角片；
第二确定模块，用于根据所述目标三角片的面积，确定所述三角网格模型的第一待支撑区域和第二待支撑区域，其中，所述第一待支撑区域为所述面积大于预设面积的目标三角片的集合，所述第二待支撑区域为所述面积小于或等于所述预设面积的目标三角片的集合；
第二获取模块，用于获取所述第一待支撑区域内的第一目标采样点，以及所述第二待支撑区域内的第二目标采样点；
生成模块，用于基于目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构，所述目标采样点包括所述第一目标采样点和第二目标采样点。
根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面所述的方法。
根据本公开的第四方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面所述的方法。
根据本申请的技术解决了现有的支撑结构生成过程计算复杂，且打印成功率低的问题。本申请通过获取待打印对象的三角网格模型，并根据该三角网格模型的三角片的位置信息，确定该三角网格模型的第一待支撑区域和第二待支撑区域，并进一步获取第一待支撑区域中的第一目标采样点和第二待支撑区域中的第二目标采样点，从而基于第一目标采样点和第二目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构。由于支撑结构的所有支撑点是基于整个待打印对象的目标采样点确定的，并不需要将待打印对象进行分层处理，来计算当前层与上一层之间的支撑关系，从而简化了计算过程，而且本申请中待支撑区域是基于三角网格模型中的各目标三角片来确定的，从而使得目标采样点能分布均匀，同时也避免了模型中的微小支撑区域被漏检的可能，从而提高了打印成功率。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：
图1是本申请实施例提供的支撑结构生成方法的流程图之一；
图2是本申请实施例提供的支撑结构生成方法的流程图之二；
图3是本申请实施例提供的支撑结构生成方法的流程图之三；
图4是本申请实施例提供的支撑结构生成方法的流程图之四；
图5是本申请实施例提供的支撑结构生成方法的流程图之五；
图6是本申请实施例提供的柱状支撑结构的效果图；
图7是本申请实施例提供的树状支撑结构的效果图；
图8是本申请实施例提供的支撑结构生成装置的结构图；
图9是用来实现本申请实施例的支撑结构生成方法的电子设备的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
参见图1，图1是本申请实施例提供的支撑结构生成方法的流程图之一，如图1所示，本实施例提供一种支撑结构生成方法，包括以下步骤：
步骤101、获取待打印对象的三角网格模型。
3D打印应用于各行各业，比如国际空间、海军舰艇、航天科技、医学领域、房屋建筑、汽车行业、电子行业等。待打印对象为需要进行3D打印的对象，该对象可以是任意零部件、生活用具、模型等物品。在对待打印对象进行打印前，需要获取该待打印对象的三角网格模型。由于三角网格模型是将整个模型的外表面进行细小分区，形成众多连续连接的三角片，因此，通过对该待打印对象的三角网格模型进行分析，即可确定该模型的待支撑区域。
步骤102、根据所述三角网格模型的三角片的位置信息，确定所述三角网格模型中的目标三角片。
遍历该三角网格模型中所有的三角片，获取各三角片的位置信息，其中，位置信息可以包括三角片的各顶点坐标、三角片的法矢量等。在获取到各三角片的位置信息后，根据其位置信息，确定三角网格模型中的需要进行支撑的目标三角片。需要说明的是，该目标三角片为各三角片中其法矢量与Z轴向量的夹角大于或等于预设夹角的三角片。此处Z轴向量表示Z轴的正方向，该预设夹角可以根据实际需要具体设置，优选在90°至180°的范围内取值。由于目标三角片的法矢量与Z轴向量的夹角大于或等于预设夹角，即该三角片是偏向下方的朝向，因此往往在打印过程中，需要有支撑结构对其进行支撑。
步骤103、根据所述目标三角片的面积，确定所述三角网格模型的第一待支撑区域和第二待支撑区域。
上述第一待支撑区域为面积大于预设面积的目标三角片的集合，上述第二待支撑区域为面积小于或等于预设面积的目标三角片的集合。该预设面积可以根据实际情况具体设置，本申请实施例不做限定。
在获取到三角网格模型中的目标三角片后，获取每个目标三角片的面积，将每个目标三角片的面积与预设面积比较，将面积大于预设面积的目标三角片放入一个集合，将面积小于或等于预设面积的目标三角片放入另一个集合，由此得到两个目标三角片的集合，即第一待支撑区域和第二待支撑区域。
步骤104、获取所述第一待支撑区域内的第一目标采样点，以及所述第二待支撑区域内的第二目标采样点。
根据第一待支撑区域中的目标三角片的分布情况，对第一待支撑区域中的目标三角片进行采样，由此得到该第一待支撑区域中的第一目标采样点。具体地，可以将第一待支撑区域投影至水平平面，并基于该水平平面上的预设栅格进行采样，由于第一待支撑区域的投影区域与预设栅格存在重合的点或者多边形区域，因此可以基于这些重合的点或者重合多边形的质心得到第一目标采样点。需要说明的是，此处的预设栅格可以为三角形、正方形、菱形、长方形等任意形状的网格，且预设栅格的边长可以根据实际需要具体设置，本申请不做具体限定。此处的第一目标采样点为从第一待支撑区域内获取到的采样点。
根据第二待支撑区域中的目标三角片的顶点坐标，对第二待支撑区域中的顶点进行采样，由此得到该第二待支撑区域中的第二目标采样点。具体地，可以根据该第二待支撑区域的各顶点的顶点坐标以及连接关系，从该第二待支撑区域中Z轴坐标最小的最低顶点对目标范围内相邻的顶点进行遍历，最终将每个目标范围内遍历到的顶点从第二待支撑区域中删除，选取该最低顶点作为该目标范围的一个第二目标采样点，由此使得每个第二目标采样点间隔相同的间隔，分布较为均为，同时保证了每个目标范围的最低顶点得到支撑。
步骤105、基于目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构，所述目标采样点包括所述第一目标采样点和第二目标采样点。
在获得目标采样点后，可以将目标采样点作为支撑结构的支撑点，生成支撑结构。其中，目标采样点包括但不限于上述第一目标采样点和上述第二目标采样点，还可以包括该三角网格模型中的悬吊点，以及悬吊边上的采样点等其他采样点。由此，基于获取到的各目标采样点的位置信息，生成该三角网格模型的支撑结构，其中，该支撑结构可以为树形、柱形、手脚架形、桥形等结构，本申请不做具体限定。
本实施例中通过获取待打印对象的三角网格模型，并根据该三角网格模型的三角片的位置信息，确定该三角网格模型的第一待支撑区域和第二待支撑区域，并进一步获取第一待支撑区域中的第一目标采样点和第二待支撑区域中的第二目标采样点，从而基于第一目标采样点和第二目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构。由于支撑结构的所有支撑点是基于整个待打印对象的目标采样点确定的，并不需要将待打印对象进行分层处理，来计算当前层与上一层之间的支撑关系，从而简化了计算过程，而且本申请中待支撑区域是基于三角网格模型中的各目标三角片来确定的，从而使得目标采样点能分布均匀，同时也避免了模型中的微小支撑区域被漏检的可能，从而提高了打印成功率。
进一步地，参见图2，图2是本申请实施例提供的支撑结构生成方法的流程图之二，基于上述图1所述的实施例，上述步骤104、获取所述第一待支撑区域内的第一目标采样点，包括：
步骤110、获取所述第一待支撑区域投影至水平平面的投影区域。
由于待支撑区域是为三角网格模型中的一个区域，即三维空间区域，因此需要将待支撑区域投影至二维平面，形成一个二维平面区域，以此来获取该二维平面区域的采样点。具体地，将每个待支撑区域投影至水平平面，形成一个个投影区域，待支撑区域中每个三角片的顶点，形成一个个投影顶点。
步骤111、获取所述投影区域中预设栅格的交点，其中，所述预设栅格为位于所述水平平面，且边长为第一预设长度的网格。
通过上述水平平面的预设栅格，确定投影区域中预设栅格的交点。由于预设栅格的交点在投影区域是均匀分布，由此获得均匀的采样点。需要说明的是，该预设栅格可以为三角形、正方形、菱形、长方形等任意形状的网格，且预设栅格的边长为第一预设长度。需要说明的是，该第一预设长度的大小决定了采样点的密度，可以根据实际需求具体设置，本申请不做具体限定。如果预设栅格的边长过大，会导致栅格太稀疏，采样点太少导致支撑不稳定；如果预设栅格的边长过小，会导致栅格太密集，采样点太多导致过支撑，同时损坏模型表面，因而，在本实施例中，优选该第一预设长度为2mm至10mm。
步骤112、基于所述交点，确定所述第一目标采样点。
将该交点从水平平面映射回原三角网格模型中的待支撑区域中，获得到交点在待支撑区域的实际位置，从而将该实际位置作为第一目标采样点。后续可基于该第一目标采样点，生成用于支撑该待支撑区域的支撑结构。具体地，需要获取水平平面上距离某一交点最近的投影顶点，再根据重心坐标法判断该交点在该投影顶点邻域的三角片的索引ID，根据索引ID，找到三角网格模型上与该交点对应的三角片，最后根据重心坐标法计算该交点在该三角片上的三维坐标。此处的索引ID为待支撑区域投影至水平平面时，每个三角片具有的唯一标识。
本实施例中，通过投影区域中预设栅格的交点确定目标采样点，因此目标采样点在该待支撑区域内的间隔是固定的，由此基于这些间隔固定的目标采样点生成的支撑结构更均匀，能达到更好的支撑效果。
进一步地，参见图3，图3是本申请实施例提供的支撑结构生成方法的流程图之三，基于上述图1所述的实施例，上述步骤104、所述获取所述第二待支撑区域内的第二目标采样点，包括：
步骤120、获取所述第二待支撑区域中目标三角片的顶点集合。
步骤121、确定所述顶点集合中在高度方向上的最低顶点。
上述顶点集合中包含有第二待支撑区域中所有目标三角片的顶点。顶点集合中的每个顶点根据其Z轴坐标的值进行排序，由此得到Z轴坐标从低到高的顶点排序，根据排序后的顶点，确定顶点集合中的最低顶点。
步骤122、将所述最低顶点确定为初始遍历点。
步骤123、将以所述初始遍历点为圆心，预设长度为半径的目标范围内的顶点从所述顶点集合中删除。
在以初始遍历点为圆心，预设长度为半径的目标范围内，根据各顶点的连接关系，获取目标范围内与初始遍历点直接或间接相邻的顶点，并将这些顶点从顶点集合中删除。其中，该预设长度可以根据实际情况进行设置，本实施例不做具体限定。获取目标范围内与初始遍历点直接或间接相邻的顶点的方式可以采用广度遍历算法或者深度遍历算法等遍历算法来实现。
具体地，将以所述初始遍历点为圆心，预设长度为半径的目标范围内的顶点从所述顶点集合中删除的步骤，包括：
将所述初始遍历点，放入至目标队列中；
获取所述顶点集合中与所述初始遍历点相邻的N个顶点，所述N为正整数；
对于所述N个顶点中的每一个顶点，将满足第一预设条件的顶点放入至所述目标队列，将满足第二预设条件的顶点直接删除，其中，所述第一预设条件为所述顶点在所述目标范围内，且所述顶点的Z轴坐标高于所述初始遍历点的Z轴坐标，所述第二预设条件为所述顶点在所述目标范围内，且所述顶点的Z轴坐标低于所述初始遍历点的Z轴坐标；
依次对所述目标队列中未参与过遍历的每一个第二遍历点，获取所述顶点集合中与所述第二遍历点相邻的M个顶点，所述M为正整数；
对于所述M个顶点中的每一个顶点，将满足所述第一预设条件的顶点放入至所述目标队列，将满足所述第二预设条件的顶点直接删除；
在所述目标队列中的顶点为空的情况下，确定所述目标范围内的所有顶点从所述顶点集合中删除。
通过获取与初始遍历点直接相邻的顶点，再通过与初始遍历点直接相邻的顶点获取与初始遍历点间接相邻的顶点，由此可以确定在目标范围内的连续的顶点，只需要将目标范围内的初始遍历点保留，其它顶点删除。
步骤124、获取所述顶点集合中剩余顶点的最低顶点，并执行所述将所述最低顶点确定为初始遍历点的步骤，直到所述顶点集合中的顶点均被删除。
在执行完一轮目标范围内与初始遍历点直接或间接相邻的顶点的遍历过程后，从顶点集合中剩余的顶点中确定新的最低顶点，并将该新的最低顶点作为新的初始遍历点，重新基于该新的初始遍历点确定新的目标范围，并获取新的目标范围内与新的初始遍历点直接或间接相邻的顶点，并将这些顶点从顶点集合中删除。由此反复循环，直至顶点集合中的顶点均被删除。
步骤125、将每一次遍历获取的初始遍历点，确定为所述第二待支撑区域的第二采样点。
在每执行一次遍历的过程，均将获取的初始遍历点作为一个第二目标采样点。由此在整个顶点集合中，获取到的第二目标采样点按照相同间隔、逐步上升的形式分布。
本实施例中，通过对第二待支撑区域中的顶点进行采样，由此使得每个第二目标采样点间隔相同，从而保证的支撑结构的稳定性，同时保证了每个目标范围的最低顶点能够得到支撑。
进一步地，参见图4，图4是本申请实施例提供的支撑结构生成方法的流程图之四，基于上述图1所述的实施例，在所述基于目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构之前，所述方法还包括：
步骤201、遍历所述三角网格模型中各三角片的顶点，确定各三角片的顶点的拓扑关系。
在获取到待打印对象的三角网格模型之后，对该三角网格模型中各三角片的顶点进行遍历，由此获取到各顶点与其邻域顶点的拓扑关系。
步骤202、根据所述拓扑关系，确定所述三角网格模型中的悬吊点。
根据上述拓扑关系，在三角网格模型中获取顶点位置比其所有邻域顶点位置均低的顶点，即该三角网格模型的悬吊点，需要说明的是，该悬吊点的个数可以为一个，也可以为多个，本申请不做具体限定。
步骤203、将所述悬吊点确定为第三目标采样点。
步骤204、基于所述第一目标采样点、所述第二目标采样点以及所述第三目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构。
将悬吊点作为第三目标采样点，由此在获得第三目标采样点后，可以将第一目标采样点、第二目标采样点以及第三目标采样点作为支撑结构的支撑点，生成支撑结构。其中，该支撑结构可以为树形、柱形、手脚架形、桥形等结构，本申请不做具体限定。
本实施例中通过获取三角网格模型中的悬吊点，并将悬吊点作为第三目标采样点，由此基于该第三目标采样点来生成对应的支撑结构，从而使得三角网格模型中的重要特征位置能被成功打印，提高了待打印对象的整体打印效果。
进一步地，参见图5，图5是本申请实施例提供的支撑结构生成方法的流程图之五，基于上述图1所述的实施例，在所述基于目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构之前，所述方法还包括：
步骤301、遍历所述三角网格模型中各三角片的边，确定各三角片的边的法矢量。
在获取到待打印对象的三角网格模型之后，对该三角网格模型中各三角片的边进行遍历，由此获取到各边与其两侧相邻的三角片。根据其两侧相邻的三角片的法矢量，确定该边的法矢量。假设边e两侧相邻的三角片的法矢量分别为n0和n1，那么边e的法矢量ne为对于三角网格模型中的各边均可以采用上述方式获取各边的法矢量。优选地，可以基于上述目标三角片的各个边来确定悬吊边，具体地，获取目标三角片的各个边，以及与其两侧相邻的三角片，根据其两侧相邻的三角片的法矢量，确定该边的法矢量。假设边e两侧相邻的三角片的法矢量分别为n0和n1，那么边e的法矢量ne为对于目标三角片中的各边均可以采用上述方式获取各边的法矢量。
步骤302、根据所述法矢量，确定所述三角网格模型中的悬吊边。
在获取到各边的法矢量之后，判断各边是否满足悬吊边的判断条件，如果是，则确定该边为悬吊边；否则，则确定该边不是悬吊边。此处，悬吊边的判断条件为该悬吊边的法矢量与Z轴正方向的夹角小于该悬吊边第一相邻三角片的法矢量与Z轴正方向的夹角，且该悬吊边的法矢量与Z轴正方向的夹角小于该悬吊边第二相邻三角片的法矢量与Z轴正方向的夹角。
步骤303、获取所述悬吊边上间隔第二预设长度的采样点。
在确定悬吊边后，可对悬吊边以第二预设长度进行采样，由此获取悬吊边上的采样点。具体地，该第二预设长度可以根据实际需要具体设定，可以与上述第一预设长度相等，也可以与上述第一预设长度不相等，本申请不做具体限定。优选地，可以采用上述预设栅格的第一预设长度对悬吊边进行采样，以此来简化采样过程。
步骤304、将所述采样点确定为第四目标采样点。
步骤305、基于所述第一目标采样点、所述第二目标采样点和所述第四目标采样点，或者所述第一目标采样点、所述第二目标采样点、所述第三目标采样点和所述第四目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构。
将悬吊边上的采样点作为第四目标采样点，由此在获得第四目标采样点后，可以将第一目标采样点、第二目标采样点和第四目标采样点作为支撑结构的支撑点，生成支撑结构，或者将第一目标采样点、第二目标采样点、第三目标采样点和第四目标采样点作为支撑结构的支撑点，生成支撑结构。其中，该支撑结构可以为树形、柱形、手脚架形、桥形等结构，本申请不做具体限定。
本实施例中通过获取三角网格模型中的悬吊边，并将悬吊边上的采样点作为第四目标采样点，由此基于该第四目标采样点来生成对应的支撑结构，从而使得三角网格模型中的重要特征位置能被成功打印，提高了待打印对象的整体打印效果。
进一步地，基于上述图1所述的实施例，上述步骤105基于目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构，包括：
步骤401、对于所述目标采样点中的每一个目标点，获取所述目标点的法矢量。
本实施例中，目标采样点可以为一个，也可以为多个。当目标采样点为多个时，需要对多个目标采样点中的每个目标点进行分析。其中，该目标采样点包括以下至少之一：基于第一待支撑区域获取的第一目标采样点、基于第二待支撑区域获取的第二目标采样点、基于悬吊点获取的第三目标采样点和基于悬吊边获取的第四目标采样点。在本实施例中，以第一目标采样点、第二目标采样点、第三目标采样点和第四目标采样点同时作为目标点，来获取目标点的法矢量。对于第一目标采样点中的每个目标点，其目标点的法矢量为该目标点所在三角片的法矢量本身。对于第二目标采样点和第三目标采样点中的每个目标点，其目标点的法矢量为该目标点所有相邻三角片的法矢量的加权平均值，其计算公式如下：其中，d为顶点v的相邻三角片的总数量，j＝1,2,…,d，nj为第j个相邻三角片的法矢量。对于第四目标采样点中的每个目标点，其目标点的法矢量为该悬吊边所对应的法矢量，计算方式已在上一实施例中描述，在此不一一赘述。
当然，作为另一实施例，可以是直接将第一目标采样点、第二目标采样点、第三目标采样点，或者第四目标采样点单独作为目标采样点来生成支撑结构，也可以是将上述目标采样点中的任意两种或者三种作为目标采样点来生成支撑结构，也可以是上述目标采样点与其他方式定义的采样点作为最终的目标采样点来生成支撑结构，本申请不做具体限定。
步骤402、对于所述目标采样点中的每一个目标点，根据所述目标点的法矢量，确定所述目标点对应的支撑头部，其中，所述支撑头部为以所述目标点为顶点，沿所述目标点的法矢量方向延伸预设高度的圆锥体。
在获取到每个目标点的法矢量之后，以该目标点为顶点，沿该目标点的法矢量方向延伸预设高度，形成圆锥体形状的支撑头部。对于目标采样点中的每一个目标点，均可以采用上述方式获取该目标点的支撑头部。通过圆锥体的顶点对目标点进行支撑，使得支撑结构与待打印对象的接触面积减小，有利于打印完成后将支撑结构从模型上剥离开来，从而保证模型表面的完整性。
当然，作为另一种实施方式，还可以是生成其他形状如柱状、球状等其他形状的支撑头部，本申请不做具体限定。
步骤403、基于所述目标采样点中的每一个目标点对应的支撑头部，确定用于支撑所述三角网格模型的支撑结构。
由于每一个目标点均对应一个支撑头部，在后续生成整体支撑结构时，需要基于每一个目标点对应的支撑头部来生成支撑结构的中部和下部。其中，该支撑结构可以为树形、柱形、手脚架形、桥形等结构，本申请不做具体限定。
在一实施例中，生成的支撑结构为柱状支撑结构，其效果图如图6所示。在生成支撑结构62时，可直接基于各目标点的支撑头部621垂直向下延伸，直到与平台63或者模型61表面相交。在生成支撑结构62时，需要提前对支撑结构62与模型61做碰撞检测，若支撑头部621在待支撑点处往目标点的法矢量方向延伸预设长度时，如果碰撞到模型61本身，则不生成该支撑头部；若柱状支撑结构中部622在往下方延伸时，与模型61本身碰撞，则生成倒尖锥结构与模型表面接触，以减少与模型的接触面积；若该支撑结构62是与平台63相交，则在支撑结构底部添加小方块623以增大与平台的接触面积，提高支撑的稳定性。
在另一实施例中，生成的支撑结构为树状支撑结构，其效果图如图7所示。在生成支撑结构72时，需要从所有目标点的支撑头部721中取出任意一个支撑头部p，查找与支撑头部p最接近的支撑头部q，分别以支撑头部p和支撑头部q为原点，生成顶点夹角为预设夹角θ的两个圆锥c，假设两个圆锥c的交点高度为t0，支撑头部p与平台垂直的交点高度为t1，支撑头部p与模型相交的交点高度为t2，判断t0、t1和t2之间的关系，若t0最大，则将t0点作为树结构点722；若t1最大，则将t1为树结构的根723，保存一颗树结构；若t2最大，则表示支撑头部p先碰撞到模型，t2为树结构的根723，保存一颗树结构。重复上述步骤，直到遍历完各支撑头部，得到多个树状支撑结构72。在生成支撑结构72时，需要提前对支撑结构72与模型71做碰撞检测，若支撑头部721在待支撑点处往目标点的法矢量方向延伸预设长度时，如果碰撞到模型71本身，则不生成该支撑头部721；若树结构点722在往下方延伸时，与模型71本身碰撞，则生成倒尖锥结构与模型表面接触，以减少与模型的接触面积；若该支撑结构72是与平台73相交，则在支撑结构底部添加小方块723以增大与平台的接触面积，提高支撑的稳定性。
本实施例中根据每个目标点的法矢量确定对应的支撑头部，并基于每个目标点对应的支撑头部生成完整的支撑结构，从而实现对待支撑区域的支撑作用。同时，在生成支撑结构过程中，能根据支撑结构与模型或者平台的接触，自动生成不同的支撑结构末端，不但减少了支撑结构与模型的接触面积，提升模型表面的完整性，还有利于增大支撑结构与平台的接触面积，提高支撑结构的稳定性。
参见图8，图8为本申请实施例提供的支撑结构生成装置的结构图，如图8所示，本实施例提供一种支撑结构生成装置，包括：
第一获取模块501，用于获取待打印对象的三角网格模型；
第一确定模块502，用于根据所述三角网格模型的三角片的位置信息，确定所述三角网格模型中的目标三角片；
第二确定模块503，用于根据所述目标三角片的面积，确定所述三角网格模型的第一待支撑区域和第二待支撑区域，其中，所述第一待支撑区域为所述面积大于预设面积的目标三角片的集合，所述第二待支撑区域为所述面积小于或等于所述预设面积的目标三角片的集合；
第二获取模块504，用于获取所述第一待支撑区域内的第一目标采样点，以及所述第二待支撑区域内的第二目标采样点；
生成模块505，用于基于目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构，所述目标采样点包括所述第一目标采样点和第二目标采样点。
在本申请一个实施例中，所述第二获取模块504包括：
第一获取子模块，用于获取所述第一待支撑区域投影至水平平面的投影区域；
第二获取子模块，用于获取所述投影区域中预设栅格的交点，其中，所述预设栅格为位于所述水平平面，且边长为第一预设长度的网格；
第一确定子模块，用于基于所述交点，确定所述第一目标采样点。
在本申请一个实施例中，所述第二获取模块504包括：
第三获取子模块，用于获取所述第二支撑区域中目标三角片的顶点集合；
第二确定子模块，用于确定所述顶点集合中在高度方向上的最低顶点；
第三确定子模块，用于将所述最低顶点确定为初始遍历点；
删除子模块，用于将以所述初始遍历点为圆心，预设长度为半径的目标范围内的顶点从所述顶点集合中删除；
处理子模块，用于获取所述顶点集合中剩余顶点的最低顶点，并执行所述将所述最低顶点确定为初始遍历点的步骤，直到所述顶点集合中的顶点均被删除；
第四确定子模块，用于将每一次遍历获取的初始遍历点，确定为所述第二支撑区域的第二采样点。
在本申请一个实施例中，所述支撑结构生成装置500还包括：
第三确定模块，用于遍历所述三角网格模型中各三角片的顶点，确定各三角片的顶点的拓扑关系；
第四确定模块，用于根据所述拓扑关系，确定所述三角网格模型中的悬吊点；
第五确定模块，用于将所述悬吊点确定为第三目标采样点；
所述生成模块505，还用于基于所述第一目标采样点、所述第二目标采样点以及所述第三目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构。
在本申请一个实施例中，所述支撑结构生成装置500还包括：
第六确定模块，用于遍历所述三角网格模型中各三角片的边，确定各三角片的边的法矢量；
第七确定模块，用于根据所述法矢量，确定所述三角网格模型中的悬吊边；
第三获取模块，用于获取所述悬吊边上间隔第二预设长度的采样点；
第八确定模块，用于将所述采样点确定为第四目标采样点；
所述生成模块505，还用于基于所述第一目标采样点、所述第二目标采样点和所述第四目标采样点，或者所述第一目标采样点、所述第二目标采样点、所述第三目标采样点和所述第四目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构。
在本申请一个实施例中，所述生成模块505包括：
第四获取子模块，用于对于所述目标采样点中的每一个目标点，获取所述目标点的法矢量；
第五确定子模块，用于对于所述目标采样点中的每一个目标点，根据所述目标点的法矢量，确定所述目标点对应的支撑头部，其中，所述支撑头部为以所述目标点为顶点，沿所述目标点的法矢量方向延伸预设高度的圆锥体；
第六确定子模块，用于基于所述目标采样点中的每一个目标点对应的支撑头部，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构。
支撑结构生成装置能够实现上述支撑结构生成方法的各实施例的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。
本申请实施例的支撑结构生成装置，由于支撑结构的所有支撑点是基于整个待打印对象的目标采样点确定的，并不需要将待打印对象进行分层处理，来计算当前层与上一层之间的支撑关系，从而简化了计算过程，而且本申请中待支撑区域是基于三角网格模型中的各目标三角片来确定的，从而避免了模型中的微小支撑区域被漏检的可能，从而提高了打印成功率。
根据本申请的实施例，本申请还提供了一种电子设备和一种可读存储介质。
如图9所示，是根据本申请实施例的支撑结构生成的方法的电子设备的框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。
如图9所示，该电子设备包括：一个或多个处理器901、存储器902，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在电子设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在其它实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个电子设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图9中以一个处理器901为例。
存储器902即为本申请所提供的非瞬时计算机可读存储介质。其中，所述存储器存储有可由至少一个处理器执行的指令，以使所述至少一个处理器执行本申请所提供的支撑结构生成的方法。本申请的非瞬时计算机可读存储介质存储计算机指令，该计算机指令用于使计算机执行本申请所提供的支撑结构生成的方法。
存储器902作为一种非瞬时计算机可读存储介质，可用于存储非瞬时软件程序、非瞬时计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的支撑结构生成的方法对应的程序指令/模块(例如，附图8所示的第一获取模块501、第一确定模块502、第二确定模块503、第二获取模块504和生成模块505)。处理器901通过运行存储在存储器902中的非瞬时软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的支撑结构生成的方法。
存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据支撑结构生成的电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至支撑结构生成的电子设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
支撑结构生成的方法的电子设备还可以包括：输入装置903和输出装置904。处理器901、存储器902、输入装置903和输出装置904可以通过总线或者其他方式连接，图9中以通过总线连接为例。
输入装置903可接收输入的数字或字符信息，以及产生与支撑结构生成的电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等输入装置。输出装置904可以包括显示设备、辅助照明装置(例如，LED)和触觉反馈装置(例如，振动电机)等。该显示设备可以包括但不限于，液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)显示器和等离子体显示器。在一些实施方式中，显示设备可以是触摸屏。
此处描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、专用ASIC(专用集成电路)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
这些计算程序(也称作程序、软件、软件应用、或者代码)包括可编程处理器的机器指令，并且可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。如本文使用的，术语“机器可读介质”和“计算机可读介质”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何计算机程序产品、设备、和/或装置(例如，磁盘、光盘、存储器、可编程逻辑装置(PLD))，包括，接收作为机器可读信号的机器指令的机器可读介质。术语“机器可读信号”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何信号。
为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。
Claims (10)
1.一种支撑结构生成方法，其特征在于，包括：
获取待打印对象的三角网格模型；
根据所述三角网格模型的三角片的位置信息，确定所述三角网格模型中的目标三角片；
根据所述目标三角片的面积，确定所述三角网格模型的第一待支撑区域和第二待支撑区域，其中，所述第一待支撑区域为所述面积大于预设面积的目标三角片的集合，所述第二待支撑区域为所述面积小于或等于所述预设面积的目标三角片的集合；
获取所述第一待支撑区域内的第一目标采样点，以及所述第二待支撑区域内的第二目标采样点，所述获取所述第一待支撑区域内的第一目标采样点，包括：获取所述第一待支撑区域投影至水平平面的投影区域；获取所述投影区域中预设栅格的交点，其中，所述预设栅格为位于所述水平平面，且边长为第一预设长度的网格；基于所述交点，确定所述第一目标采样点，所述获取所述第二待支撑区域内的第二目标采样点，包括：获取所述第二待支撑区域中目标三角片的顶点集合；确定所述顶点集合中在高度方向上的最低顶点；将所述最低顶点确定为初始遍历点；将以所述初始遍历点为圆心，预设长度为半径的目标范围内的顶点从所述顶点集合中删除；获取所述顶点集合中剩余顶点的最低顶点，并执行所述将所述最低顶点确定为初始遍历点的步骤，直到所述顶点集合中的顶点均被删除；将每一次遍历获取的初始遍历点，确定为所述第二待支撑区域的第二采样点；
基于目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构，所述目标采样点包括所述第一目标采样点和第二目标采样点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基于目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构之前，所述方法还包括：
遍历所述三角网格模型中各三角片的顶点，确定各三角片的顶点的拓扑关系；
根据所述拓扑关系，确定所述三角网格模型中的悬吊点；
将所述悬吊点确定为第三目标采样点；
所述基于目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构，包括：
基于所述第一目标采样点、所述第二目标采样点以及所述第三目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述基于目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构之前，所述方法还包括：
遍历所述三角网格模型中各三角片的边，确定各三角片的边的法矢量；
根据所述法矢量，确定所述三角网格模型中的悬吊边；
获取所述悬吊边上间隔第二预设长度的采样点；
将所述采样点确定为第四目标采样点；
所述基于目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构，包括：
基于所述第一目标采样点、所述第二目标采样点和所述第四目标采样点，或者所述第一目标采样点、所述第二目标采样点、所述第三目标采样点和所述第四目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构，包括：
对于所述目标采样点中的每一个目标点，获取所述目标点的法矢量；
对于所述目标采样点中的每一个目标点，根据所述目标点的法矢量，确定所述目标点对应的支撑头部，其中，所述支撑头部为以所述目标点为顶点，沿所述目标点的法矢量方向延伸预设高度的圆锥体；
基于所述目标采样点中的每一个目标点对应的支撑头部，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构。
5.一种支撑结构生成装置，其特征在于，包括：
第一获取模块，用于获取待打印对象的三角网格模型；
第一确定模块，用于根据所述三角网格模型的三角片的位置信息，确定所述三角网格模型中的目标三角片；
第二确定模块，用于根据所述目标三角片的面积，确定所述三角网格模型的第一待支撑区域和第二待支撑区域，其中，所述第一待支撑区域为所述面积大于预设面积的目标三角片的集合，所述第二待支撑区域为所述面积小于或等于所述预设面积的目标三角片的集合；
第二获取模块，用于获取所述第一待支撑区域内的第一目标采样点，以及所述第二待支撑区域内的第二目标采样点，所述第二获取模块包括：第一获取子模块，用于获取所述第一待支撑区域投影至水平平面的投影区域；第二获取子模块，用于获取所述投影区域中预设栅格的交点，其中，所述预设栅格为位于所述水平平面，且边长为第一预设长度的网格；第一确定子模块，用于基于所述交点，确定所述第一目标采样点，所述第二获取模块包括：第三获取子模块，用于获取所述第二待支撑区域中目标三角片的顶点集合；第二确定子模块，用于确定所述顶点集合中在高度方向上的最低顶点；
第三确定子模块，用于将所述最低顶点确定为初始遍历点；删除子模块，用于将以所述初始遍历点为圆心，预设长度为半径的目标范围内的顶点从所述顶点集合中删除；处理子模块，用于获取所述顶点集合中剩余顶点的最低顶点，并执行所述将所述最低顶点确定为初始遍历点的步骤，直到所述顶点集合中的顶点均被删除；第四确定子模块，用于将每一次遍历获取的初始遍历点，确定为所述第二待支撑区域的第二采样点；
生成模块，用于基于目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构，所述目标采样点包括所述第一目标采样点和第二目标采样点。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
第三确定模块，用于遍历所述三角网格模型中各三角片的顶点，确定各三角片的顶点的拓扑关系；
第四确定模块，用于根据所述拓扑关系，确定所述三角网格模型中的悬吊点；
第五确定模块，用于将所述悬吊点确定为第三目标采样点；
所述生成模块，还用于基于所述第一目标采样点、所述第二目标采样点以及所述第三目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括：
第六确定模块，用于遍历所述三角网格模型中各三角片的边，确定各三角片的边的法矢量；
第七确定模块，用于根据所述法矢量，确定所述三角网格模型中的悬吊边；
第三获取模块，用于获取所述悬吊边上间隔第二预设长度的采样点；
第八确定模块，用于将所述采样点确定为第四目标采样点；
所述生成模块，还用于基于所述第一目标采样点、所述第二目标采样点和所述第四目标采样点，或者所述第一目标采样点、所述第二目标采样点、所述第三目标采样点和所述第四目标采样点，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述生成模块包括：
第四获取子模块，用于对于所述目标采样点中的每一个目标点，获取所述目标点的法矢量；
第五确定子模块，用于对于所述目标采样点中的每一个目标点，根据所述目标点的法矢量，确定所述目标点对应的支撑头部，其中，所述支撑头部为以所述目标点为顶点，沿所述目标点的法矢量方向延伸预设高度的圆锥体；
第六确定子模块，用于基于所述目标采样点中的每一个目标点对应的支撑头部，生成用于支撑所述三角网格模型的支撑结构。
9.一种电子设备，其中，包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-4中任一项所述的方法。
10.一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-4中任一项所述的方法。
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