CN112172149B - 自动提升打印效果的方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

自动提升打印效果的方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动提升打印效果的方法、装置、设备及存储介质，方法包括建立关于3D打印机的空间坐标系；接收三维模型导入请求，解析三维模型含有的三角面片；根据所述三角面片获取三维模型的所有角顶，利用最大角顶减去最小角顶求出三维模型的包围盒以及三维模型的中心点，根据所述中心点创建垂直于包围盒的轴线；接收3D打印机的平台倾斜角度定义请求，利用所述轴线以及平台倾斜角度计算关于三维模型旋转的四元数；根据所述四元数得出旋转矩阵，得到旋转之后的包围盒的空间矩阵，利用3D打印软件进行切片操作，使打印路径垂直于包围盒。实现了导入模型即自动与平台保持一致的倾斜角度，极大地提升了打印效果。

Description

自动提升打印效果的方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种自动提升打印效果的方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
随着3D打印技术的发展，越来越多企业和个人都开始使用3D打印技术来生产设计自己的产品。常规的3D打印机的打印空间有限，打印模型大小也受限，现市面上流行有3D打印机，其可以打印无限长的模型。但是因为3D打印机将Z轴倒置，因此打印的模型存在一定的倾斜角度，会导致打印效果不如常规打印机，该问题是当前急需解决的问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明实施例提供了一种自动提升打印效果的方法、装置、设备及存储介质，旨在根据打印机平台倾斜角度，自动调整模型的倾斜角度，使模型仍然可以达到常规打印机垂直打印的效果，实现打印效果提升的目的。
第一方面，本发明实施例提供了一种自动提升打印效果的方法，应用于3D打印机,包括以下步骤：
建立关于3D打印机的空间坐标系；
接收三维模型导入请求，解析三维模型含有的三角面片；
根据所述三角面片获取三维模型的所有角顶，利用最大角顶减去最小角顶求出三维模型的包围盒以及三维模型的中心点，根据所述中心点创建垂直于包围盒的轴线；
接收3D打印机的平台倾斜角度定义请求，利用所述轴线以及平台倾斜角度计算关于三维模型旋转的四元数；
根据所述四元数得出旋转矩阵，将三维模型的包围盒的空间矩阵与旋转矩阵相乘，得到旋转之后的包围盒的空间矩阵，利用3D打印软件进行切片操作，使打印路径垂直于包围盒。
在一个可能的实施方式中，所述利用最大角顶减去最小角顶求出三维模型的包围盒以及三维模型的中心点的步骤还包括，计算基于空间坐标系的包围盒的空间矩阵。
在一个可能的实施方式中，所述利用所述轴线以及平台倾斜角度计算关于三维模型旋转的四元数的步骤包括，使所述四元数依次以平台倾斜角度的余弦值、轴线X坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积、轴线Y坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积、轴线Z坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积作为实数。
在一个可能的实施方式中，所述根据所述四元数得出旋转矩阵的步骤包括，由四元数推导获得旋转矩阵。
在另一个方面，本发明还提供了一种自动提升打印效果的装置，包括以下单元：
坐标建立单元，用于建立关于3D打印机的空间坐标系；
模型解析单元，用于接收三维模型导入请求，解析三维模型含有的三角面片；
参数获取单元，用于根据所述三角面片获取三维模型的所有角顶，利用最大角顶减去最小角顶求出三维模型的包围盒以及三维模型的中心点，根据所述中心点创建垂直于包围盒的轴线；
角度转换单元，用于接收3D打印机的平台倾斜角度定义请求，利用所述轴线以及平台倾斜角度计算关于三维模型旋转的四元数；
旋转实现单元，用于根据所述四元数得出旋转矩阵，将三维模型的包围盒的空间矩阵与旋转矩阵相乘，得到旋转之后的包围盒的空间矩阵。
在一个可能的实施方式中，所述参数获取单元还包括空间矩阵获取单元，所述空间矩阵获取单元用于计算基于空间坐标系的包围盒的空间矩阵。
在一个可能的实施方式中，所述角度转换单元还包括四元数参数定义单元，所述四元数参数定义单元用于使所述四元数依次以平台倾斜角度的余弦值、轴线X坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积、轴线Y坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积、轴线Z坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积作为实数。
在一个可能的实施方式中，所述旋转实现单元还包括旋转矩阵推导单元，所述旋转矩阵推导单元用于由四元数推导获得旋转矩阵。
在第三方面，本发明提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的自动提升打印效果的方法。
在第四方面，本发明提供了一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现如上述任一项所述的自动提升打印效果的方法。
相比于现有技术,本发明的有益效果在于：通过接收三维模型导入请求，解析三维模型含有的三角面片，根据所述三角面片获取三维模型的所有角顶，利用最大角顶减去最小角顶求出三维模型的包围盒以及三维模型的中心点，根据所述中心点创建垂直于包围盒的轴线；接收3D打印机的平台倾斜角度定义请求，利用所述轴线以及平台倾斜角度计算关于三维模型旋转的四元数；根据所述四元数得出旋转矩阵，将三维模型的包围盒的空间矩阵与旋转矩阵相乘，得到旋转之后的包围盒的空间矩阵，利用3D打印软件进行切片操作，使打印路径垂直于包围盒。实现了导入模型即自动与平台保持一致的倾斜角度，对于当前市场风靡的Z轴无限打印机的打印效果提升，具有较佳的经济价值。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中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为本发明实施例提供的自动提升打印效果的方法的应用场景示意图；
图2为本发明实施例提供的自动提升打印效果的方法的另一应用场景示意图；
图3为本发明实施例提供的自动提升打印效果的方法的另一应用场景示意图；
图4为本发明实施例提供的自动提升打印效果的方法的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的自动提升打印效果的装置的示意性框图；
图6为本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。
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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1、图2、图3以及图4，图1-3均为本发明实施例提供的自动提升打印效果的方法的应用场景示意图；图4为本发明实施例提供的自动提升打印效果的方法的流程示意图。如图所示，本发明的自动提升打印效果的方法应用于3D打印机，该方法通过安装于3D打印机中的计算机程序进行执行，3D打印机与用户端进行数据交互，用户端可以是具有信息接收功能及信息发送功能的用户端设备，例如台式电脑、笔记本电脑、平板电脑或智能手机等，3D打印机可以从用户端获取三维模型数据以实现打印。如图4所示，本发明实施例提供的一种自动提升打印效果的方法，包括以下步骤:
步骤S101、建立关于3D打印机的空间坐标系；
步骤S102、接收三维模型导入请求，解析三维模型含有的三角面片；
在本实施例中，由于需要实现导入模型即自动与平台保持一致的倾斜角度，因此，需要建立坐标系为倾斜角度创建对照物，步骤S101中建立关于3D打印机的空间坐标系，所述空间坐标系可为X-Y-Z坐标系。其中，三维模型包括但不限于STL格式的模型文件。
步骤S103、根据所述三角面片获取三维模型的所有角顶，利用最大角顶减去最小角顶求出三维模型的包围盒以及三维模型的中心点，根据所述中心点创建垂直于包围盒的轴线；
在本实施例中，所述利用最大角顶减去最小角顶求出三维模型的包围盒以及三维模型的中心点的步骤还包括，计算基于空间坐标系的包围盒的空间矩阵，由于待打印的三维模型需要以数据化的形式在3D打印机以实现读取以及打印输出，因此，在本例中，采用空间矩阵的形式对模型进行处理。
在某些实施例中，所述空间矩阵的数量可为若干，以相关联的组合方式共同构成三维模型，以便于打印机进行处理数据。
步骤S104、接收3D打印机的平台倾斜角度定义请求，利用所述轴线以及平台倾斜角度计算关于三维模型旋转的四元数；
在本实施例中，所述四元数为描述三维空间中位姿的方式，四元数是简单的超复数。复数是由实数加上虚数单位i组成，其中i^2＝-1。相似地，四元数都是由实数加上三个虚数单位i、j、k组成，而且它们有如下的关系：i^2＝j^2＝k^2＝-1，i^0＝j^0＝k^0＝1,每个四元数都是1、i、j和k的线性组合，即是四元数一般可表示为a+bi+cj+dk，其中a、b、c、d是实数。因此，在本实施例中，所述四元数依次以平台倾斜角度的余弦值、轴线X坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积、轴线Y坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积、轴线Z坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积作为实数，以便于精确地实现旋转角度的计算。
步骤S105、根据所述四元数得出旋转矩阵，将三维模型的包围盒的空间矩阵与旋转矩阵相乘，得到旋转之后的包围盒的空间矩阵，利用3D打印软件进行切片操作，使打印路径垂直于包围盒。
其中，得到旋转之后的包围盒的空间矩阵需要运用于3D打印机进行源数据读取，作为待打印模型。
在某些实施例中，可由四元数推导获得旋转矩阵，其中推导过程可参考现有技术(如CSDN论坛中相关“四元数和旋转矩阵的相互推导过程”)实现，本处不做赘述。
结合图1-图3，左边的打印模型即利用上述步骤实现垂直打印的物体，右边的打印模型为常规方法打印的物体，不难发现，采用本方法打印的打印效果最佳，因此，本方法的有益效果得到证实。
图5是本发明实施例提供的一种自动提升打印效果的装置的示意性框图。如图5所示，对应于以上自动提升打印效果的方法，本发明还提供一种自动提升打印效果的装置。该自动提升打印效果的装置包括用于执行上述自动提升打印效果的方法的单元，该装置可以被配置于打印机、台式电脑、平板电脑、手提电脑、等终端中。具体地，请参阅图5，本发明还提供了一种自动提升打印效果的装置200，包括以下单元：
坐标建立单元201，用于建立关于3D打印机的空间坐标系；
模型解析单元202，用于接收三维模型导入请求，解析三维模型含有的三角面片；
参数获取单元203，用于根据所述三角面片获取三维模型的所有角顶，利用最大角顶减去最小角顶求出三维模型的包围盒以及三维模型的中心点，根据所述中心点创建垂直于包围盒的轴线；
角度转换单元204，用于接收3D打印机的平台倾斜角度定义请求，利用所述轴线以及平台倾斜角度计算关于三维模型旋转的四元数；
旋转实现单元205，用于根据所述四元数得出旋转矩阵，将三维模型的包围盒的空间矩阵与旋转矩阵相乘，得到旋转之后的包围盒的空间矩阵。
其中，所述参数获取单元203还包括空间矩阵获取单元2031，所述空间矩阵获取单元2031用于计算基于空间坐标系的包围盒的空间矩阵。所述角度转换单元204还包括四元数参数定义单元2041，所述四元数参数定义单元2041用于使所述四元数依次以平台倾斜角度的余弦值、轴线X坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积、轴线Y坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积、轴线Z坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积作为实数。所述旋转实现单元205还包括旋转矩阵推导单元2051，所述旋转矩阵推导单元2051用于由四元数推导获得旋转矩阵。
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述自动提升打印效果的装置200和各单元的具体实现过程，可以参考前述方法实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。
上述自动提升打印效果的装置可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图6所示的计算机设备上运行。
请参阅图6，图6是本申请实施例提供的一种计算机设备的示意性框图。该计算机设备300可以是服务器，其中，服务器可以是独立的服务器，也可以是多个服务器组成的服务器集群。
参阅图6，该计算机设备300包括通过系统总线301连接的处理器302、存储器和网络接口305，其中，存储器可以包括非易失性存储介质303和内存储器304。
该非易失性存储介质303可存储操作系统3031和计算机程序3032。该计算机程序3032包括程序指令，该程序指令被执行时，可使得处理器302执行一种自动提升打印效果的方法。
该处理器302用于提供计算和控制能力，以支撑整个计算机设备300的运行。
该内存储器304为非易失性存储介质303中的计算机程序3032的运行提供环境，该计算机程序3032被处理器302执行时，可使得处理器302执行一种自动提升打印效果的方法。
该网络接口305用于与其它设备进行网络通信。本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备300的限定，具体的计算机设备300可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
其中，所述处理器302用于运行存储在存储器中的计算机程序3032，以实现如下步骤：
在一实施例中，处理器302实现建立关于3D打印机的空间坐标系；接收三维模型导入请求，解析三维模型含有的三角面片；根据所述三角面片获取三维模型的所有角顶，利用最大角顶减去最小角顶求出三维模型的包围盒以及三维模型的中心点，根据所述中心点创建垂直于包围盒的轴线；接收3D打印机的平台倾斜角度定义请求，利用所述轴线以及平台倾斜角度计算关于三维模型旋转的四元数；根据所述四元数得出旋转矩阵，将三维模型的包围盒的空间矩阵与旋转矩阵相乘，得到旋转之后的包围盒的空间矩阵，利用3D打印软件进行切片操作，使打印路径垂直于包围盒。
应当理解，在本申请实施例中，处理器302可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器302还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。因此，本发明还提供一种存储介质。该存储介质可以为计算机可读存储介质。该存储介质存储有计算机程序，其中计算机程序包括程序指令。该程序指令被处理器执行时使处理器执行如下步骤：
在一实施例中，所述处理器执行所述程序指令而实现建立关于3D打印机的空间坐标系；接收三维模型导入请求，解析三维模型含有的三角面片；根据所述三角面片获取三维模型的所有角顶，利用最大角顶减去最小角顶求出三维模型的包围盒以及三维模型的中心点，根据所述中心点创建垂直于包围盒的轴线；接收3D打印机的平台倾斜角度定义请求，利用所述轴线以及平台倾斜角度计算关于三维模型旋转的四元数；根据所述四元数得出旋转矩阵，将三维模型的包围盒的空间矩阵与旋转矩阵相乘，得到旋转之后的包围盒的空间矩阵，利用3D打印软件进行切片操作，使打印路径垂直于包围盒。
所述存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。例如，各个单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。
该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，终端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种自动提升打印效果的方法，应用于3D打印机,其特征在于，包括以下步骤：
建立关于3D打印机的空间坐标系；
接收三维模型导入请求，解析三维模型含有的三角面片；
根据所述三角面片获取三维模型的所有角顶，利用最大角顶减去最小角顶求出三维模型的包围盒以及三维模型的中心点，根据所述中心点创建垂直于包围盒的轴线；
接收3D打印机的平台倾斜角度定义请求，利用所述轴线以及平台倾斜角度计算关于三维模型旋转的四元数；
根据所述四元数得出旋转矩阵，将三维模型的包围盒的空间矩阵与旋转矩阵相乘，得到旋转之后的包围盒的空间矩阵，利用3D打印软件进行切片操作，使打印路径垂直于包围盒。
2.根据权利要求1所述的自动提升打印效果的方法，其特征在于，所述利用最大角顶减去最小角顶求出三维模型的包围盒以及三维模型的中心点的步骤还包括，计算基于空间坐标系的包围盒的空间矩阵。
3.根据权利要求2所述的自动提升打印效果的方法，其特征在于，所述利用所述轴线以及平台倾斜角度计算关于三维模型旋转的四元数的步骤包括，使所述四元数依次以平台倾斜角度的余弦值、轴线X坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积、轴线Y坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积、轴线Z坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积作为实数。
4.根据权利要求3所述的自动提升打印效果的方法，其特征在于，所述根据所述四元数得出旋转矩阵的步骤包括，由四元数推导获得旋转矩阵。
5.一种自动提升打印效果的装置，其特征在于，包括以下单元：
坐标建立单元，用于建立关于3D打印机的空间坐标系；
模型解析单元，用于接收三维模型导入请求，解析三维模型含有的三角面片；
参数获取单元，用于根据所述三角面片获取三维模型的所有角顶，利用最大角顶减去最小角顶求出三维模型的包围盒以及三维模型的中心点，根据所述中心点创建垂直于包围盒的轴线；
角度转换单元，用于接收3D打印机的平台倾斜角度定义请求，利用所述轴线以及平台倾斜角度计算关于三维模型旋转的四元数；
旋转实现单元，用于根据所述四元数得出旋转矩阵，将三维模型的包围盒的空间矩阵与旋转矩阵相乘，得到旋转之后的包围盒的空间矩阵。
6.根据权利要求5所述的自动提升打印效果的装置，其特征在于，所述参数获取单元还包括空间矩阵获取单元，所述空间矩阵获取单元用于计算基于空间坐标系的包围盒的空间矩阵。
7.根据权利要求5所述的自动提升打印效果的装置，其特征在于，所述角度转换单元还包括四元数参数定义单元，所述四元数参数定义单元用于使所述四元数依次以平台倾斜角度的余弦值、轴线X坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积、轴线Y坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积、轴线Z坐标与平台倾斜角度的正弦值乘积作为实数。
8.根据权利要求5所述的自动提升打印效果的装置，其特征在于，所述旋转实现单元还包括旋转矩阵推导单元，所述旋转矩阵推导单元用于由四元数推导获得旋转矩阵。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4中任一项所述的自动提升打印效果的方法。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时可实现如权利要求1-4中任一项所述的自动提升打印效果的方法。
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