CN112149252A - 一种基于三角网格模型的壳体生成方法 - Google Patents

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CN112149252A CN202011011106.3A CN202011011106A CN112149252A CN 112149252 A CN112149252 A CN 112149252A CN 202011011106 A CN202011011106 A CN 202011011106A CN 112149252 A CN112149252 A CN 112149252A
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王松
张朝鑫
郁萌
任泉珲
安峰
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Abstract

本发明涉及三角网格模型技术领域，具体涉及一种基于三角网格模型的壳体生成方法，包括四个步骤：首先通过计算机人机交互界面，用户在原始的三维模型上选择一块联通的区域，所选择的区域为最终抽壳后需要删除的区域；然后将原始的三维模型上需要删除的区域朝原始的三维模型外部进行偏置若干距离，从而得到偏移后的三维模型；而后对得到的偏移后的三维模型，以给定的模型抽壳壁厚和精度进行内部的传统抽壳，得到抽壳后的壳体；最后对原始的三维模型进行布尔减操作，去除抽壳后的壳体，得到结果模型；本发明使用时，能准确快速的生成壳体，生成的壳体是开轮廓，为后续生成支撑结构后的去除支撑结构提供了便捷，生成的壳体的精度灵活可调。

Description

一种基于三角网格模型的壳体生成方法
技术领域
本发明涉及三角网格模型技术领域，具体涉及一种基于三角网格模型的壳体生成方法。
背景技术
在传统的国内以及国外的三维CAD建模软件中，模型壳体生成，指的是模型抽壳。抽壳是从三维实体对象中以指定的厚度创建壳体或者中空体的墙体。即把一个实心的东西，中间挖空，变成有壁厚的壳体。详细的说，对于传统CAD文件格式的模型，有相应的基于边界表达的数据结构的模型抽壳算法；对于用三角网格表示的模型(如.stl文件格式)，有基于三角网格的数据结构的抽壳算法。还有一些三维建模软件、三维数据处理软件，具有简单的模型壳体生成方法。他们是把三角网格模型或者CAD模型的每个面片，分别按照此面片的法向，朝模型内部或者外部，偏置给定的距离。形成封闭壳体。这样做，生成的模型容易产生自相交情况。有的三维建模软件、三维数据处理软件或者科研论文中，具有自支撑的抽壳功能。详细的说，这种抽壳方法适用于三维打印。抽出来的壳体能起到自支撑的功能，用户无需在后续模型处理中，对模型添加支撑。有的三维数据处理软件或者科研论文中，有基于切片的抽壳算法或者功能。这种功能适用于三维打印。他们先对三维模型执行切片操作，把三维模型转换成一系列Z轴高度不一样的多边形轮廓。再对这些多边形轮廓执行偏置操作。最后，把执行偏置后的多边形轮廓送至三维打印机，进行三维打印。打印出来的模型即是抽壳后的模型。
以上四种模型壳体生成的方法，最终的结果都是模型产生封闭的腔体。用不透明的打印材料三维打印模型之后，很难从外部通过肉眼观察出模型是实心的还是抽过壳、空心的模型。
基于此，本发明设计了一种基于三角网格模型的壳体生成方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于解决上述背景技术中提出的问题，提供了一种基于三角网格模型的壳体生成方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于三角网格模型的壳体生成方法，包括以下步骤：
步骤一：通过计算机人机交互界面，用户在原始的三维模型上选择一块联通的区域，所选择的区域为最终抽壳后需要删除的区域；
步骤二：将原始的三维模型上需要删除的区域朝原始的三维模型外部进行偏置若干距离，从而得到偏移后的三维模型；
步骤三：对得到的偏移后的三维模型，以给定的模型抽壳壁厚和精度进行内部的传统抽壳，得到抽壳后的壳体；
步骤四：对原始的三维模型进行布尔减操作，去除抽壳后的壳体，得到结果模型。
进一步地，所述步骤一中原始的三维模型标记为model_original，需要删除的区域标记为region_deleted。
进一步地，所述步骤二中偏置若干距离标记为offset value，偏移后的三维模型标记为model_offset。
进一步地，所述步骤二中偏置若干距离大于模型抽壳的距离。
进一步地，所述步骤三中抽壳后的壳体标记为 model_offset_innershell。
进一步地，所述步骤四中结果模型标记为model_result。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明使用时，任意形状的水密的三维三角网格模型，都能准确快速的生成壳体，生成的壳体是开轮廓，为后续生成支撑结构后的去除支撑结构提供了便捷，生成的壳体的精度是灵活可调的，用户只需调整精度参数即可，操作上简单易用，不需要在图形用户界面设置复杂难懂的参数，只需要点击需要删除的区域，然后输入壳体想要的厚度及精度即可，同时时间效率上，本方法用时较少。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明流程示意图；
图2为本发明步骤一结构示意图；
图3为本发明步骤二结构示意图；
图4为本发明步骤三结构示意图；
图5为本发明步骤四结构示意图；
图6为青蛙模型结构示意图；
图7为图6中青蛙模型截面结构示意图；
图8为图6中青蛙模型进行传统抽壳之后结构示意图；
图9为图6中青蛙模型进行传统抽壳之后截面结构示意图；
图10为图6中青蛙模型进行简单抽壳之后结构示意图；
图11为图6中青蛙模型进行简单抽壳之后截面结构示意图；
图12为图6中青蛙模型进行自支撑抽壳之后结构示意图；
图13为图6中青蛙模型进行自支撑抽壳之后截面结构示意图；
图14为图6中青蛙模型进行进行本发明方法之后结构示意图；
图15为图6中青蛙模型进行进行本发明方法之后截面结构示意图；
图16为本发明实施例3中牙齿模型一壳体生成前结构示意图；
图17为本发明实施例3中牙齿模型一用户选择要删除的面后结构示意图；
图18为本发明实施例3中牙齿模型一壳体生成后结构示意图；
图19为本发明实施例4中牙齿模型二壳体生成前结构示意图；
图20为本发明实施例4中牙齿模型二用户选择要删除的面后结构示意图；
图21为本发明实施例4中牙齿模型二壳体生成后结构示意图。
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-5，本实施例提供一种技术方案：一种基于三角网格模型的壳体生成方法，包括以下步骤：
步骤一：通过计算机人机交互界面，用户在原始的三维模型 model_original上选择一块联通的区域，所选择的区域为最终抽壳后需要删除的区域region_deleted，如图2所示。
步骤二：将原始的三维模型model_original上需要删除的区域 region_deleted朝原始的三维模型model_original外部进行偏置若干距离offset value，从而得到偏移后的三维模型model_offset，如图3所示。
步骤三：对得到的偏移后的三维模型model_offset，以给定的模型抽壳壁厚和精度进行内部的传统抽壳，得到抽壳后的壳体 model_offset_innershell，如图4所示。
步骤四：对原始的三维模型model_original进行布尔减操作，去除抽壳后的壳体model_offset_innershell，得到结果模型model_result，如图5所示。
实施例2
如图6-15，通过青蛙三角网格模型，来示意表示现有技术中提到的壳体结构及本发明的壳体结构。
实施例3
如图16-18，通过图16和图18两张壳体生成前后图对比可知，本发明壳体生成是一种开轮廓的壳体生成。这样即使模型后续需要加上支撑结构，也是非常容易去除的。这种壳体生成大大的减小了模型的体积，经过实际检测由52419.770立方毫米变为22105.709立方毫米，能起到节省打印材料和节省打印时间的功效。同时壳体挖空的区域都是一些不太重要的区域，牙齿表面重要区域没有任何改变。
实施例3
如图19-21，通过图19和图21两张壳体生成前后图对比可知，本发明壳体生成是一种开轮廓的壳体生成，这样即使模型后续需要加上支撑结构，也是非常容易去除的。这种壳体生成大大的减小了模型的体积，经过实际检测由43355.941立方毫米变为22072.084立方毫米，能起到节省打印材料和节省打印时间的功效。同时壳体挖空的区域都是一些不太重要的区域，牙齿表面重要区域没有任何改变。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种基于三角网格模型的壳体生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：通过计算机人机交互界面，用户在原始的三维模型上选择一块联通的区域，所选择的区域为最终抽壳后需要删除的区域；
步骤二：将原始的三维模型上需要删除的区域朝原始的三维模型外部进行偏置若干距离，从而得到偏移后的三维模型；
步骤三：对得到的偏移后的三维模型，以给定的模型抽壳壁厚和精度进行内部的传统抽壳，得到抽壳后的壳体；
步骤四：对原始的三维模型进行布尔减操作，去除抽壳后的壳体，得到结果模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于三角网格模型的壳体生成方法，其特征在于：所述步骤一中原始的三维模型标记为model_original，需要删除的区域标记为region_deleted。
3.根据权利要求1所述的一种基于三角网格模型的壳体生成方法，其特征在于：所述步骤二中偏置若干距离标记为offset value，偏移后的三维模型标记为model_offset。
4.根据权利要求1所述的一种基于三角网格模型的壳体生成方法，其特征在于：所述步骤二中偏置若干距离大于模型抽壳的距离。
5.根据权利要求1所述的一种基于三角网格模型的壳体生成方法，其特征在于：所述步骤三中抽壳后的壳体标记为model_offset_innershell。
6.根据权利要求1所述的一种基于三角网格模型的壳体生成方法，其特征在于：所述步骤四中结果模型标记为model_result。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113239420A (zh) * 2021-04-24 2021-08-10 共享智能铸造产业创新中心有限公司 3d打印产品轻量化设计方法及3d打印产品
CN114407369A (zh) * 2022-01-29 2022-04-29 上海漫格科技有限公司 一种基于三维打印的三维模型的z轴补偿方法

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