CN113370524A - 切片预处理3d模型对称加支撑方法 - Google Patents
切片预处理3d模型对称加支撑方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113370524A CN113370524A CN202110530797.6A CN202110530797A CN113370524A CN 113370524 A CN113370524 A CN 113370524A CN 202110530797 A CN202110530797 A CN 202110530797A CN 113370524 A CN113370524 A CN 113370524A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- model
- symmetry
- projection
- points
- plane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 130
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 title claims description 20
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 claims description 12
- MFYFNUKUXIRYFV-JSGCOSHPSA-N Polygonone Natural products O=CC=1C(=O)C[C@H]2C(C)(C)CCC[C@@]2(C)C=1 MFYFNUKUXIRYFV-JSGCOSHPSA-N 0.000 claims description 9
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 claims description 4
- 101100309712 Arabidopsis thaliana SD11 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 101100315260 Picea mariana SB09 gene Proteins 0.000 claims description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 3
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 37
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 27
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000016 photochemical curing Methods 0.000 description 2
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/10—Processes of additive manufacturing
- B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
- B29C64/124—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using layers of liquid which are selectively solidified
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
- B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
- B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
Abstract
本发明提供了四种切片预处理3D模型对称加支撑方法；其方法主要包括以下步骤：3D打印切片软件载入并打开3D模型；开启对称支撑功能；生成并显示全部对称面；确定一个对称面；对3D模型的底部或侧面手动添加M个模型支撑则在对称面对应的镜像侧同步生成M个镜像模型支撑；其中，在生成并显示全部对称面的过程中，还包括了点取样、投影、凸包算法运算、判断对称轴、生成对称面等多个详细步骤。
Description
技术领域
本申请涉及3D打印技术领域，具体涉及切片预处理3D模型对称加支撑方法。
背景技术
目前在现有的光固化3D打印技术中，普遍先采用3D预处理软件对SOLIDWORKS等工业设计软件生成的三角面片拼接组成的3D模型进行切片预处理后，再根据所生成的切片数据进行光固化3D打印。在预处理过程中，大量的模型由于其结构支撑强度不足，需要对其添加模型支撑，而添加模型支撑的方式主要有自动加支撑和手动加支撑这两种方式；其中，自动加支撑时会存在预设条件不匹配导致模型支撑添加位置不适当，或者统一自动添加模型支撑后还需要对关键位置手动补充添加模型支撑的情况；手动加支撑时会存在需要添加的模型支撑太多导致工作量太大的情况；所以需要在此之外增加一种手动结合自动添加模型支撑的方式，以达到节省工作量提高工作效率的目的。
发明内容
本发明针对背景技术中的情况，基于具有对称特征的3D模型，可实现在3D模型的底部或侧面手动添加模型支撑同时使对称面另一侧对应的镜像侧同步生成镜像模型支撑。本发明所采用的技术方案如下：
方法1，一种切片预处理3D模型对称加支撑方法，基于用户操作的使用过程，其包括以下步骤：
SA01、用户通过3D打印切片软件载入并打开3D模型；
SA02、用户通过计算机人工交互界面选择对称支撑指令模块对3D模型开启对称支撑功能；
SA03、3D模型上显示出所有的对称面；
SA04、用户选定其中一个对称面；
SA05、用户对3D模型的底部或侧面手动添加M个模型支撑则在对称面对应的镜像侧同步生成M个镜像模型支撑；
SA06、流程结束。
方法2，一种切片预处理3D模型对称加支撑方法，基于全部投影点凸包算法过程和单边确定对称面的方式，其包括以下步骤：
SB01、3D打印切片软件程序载入3D模型数据；
SB02、启动对称支撑功能；
SB03、遍历拼接组成3D模型的所有三角面片后将三角面片的边线端点作为取样点第一集合；
SB04、对第一集合中所有取样点的XYZ三维坐标进行垂直投影并获取投影平面上的投影点和各投影点的XY平面坐标；
SB05、对全部投影点依据其XY平面坐标进行凸包算法运算得到凸包多边形；
SB06、在投影平面上对凸包多边形排序最长的N条长边依次取其过中点的法线作为对称线；
SB07、逐条验证判断各条法线是否为凸包多边形的有效对称线；
SB08、将全部有效对称线垂直于投影平面生成对称面并显示全部对称面；
SB09、确定一个对称面；
SB10、对3D模型的底部或侧面添加M个模型支撑则在对称面对应的镜像侧同步生成M个镜像模型支撑；
SB11、流程结束。
方法3，一种切片预处理3D模型对称加支撑方法，基于外圈投影点凸包算法过程和单边确定对称面的方式，其包括以下步骤：
SC01、3D打印切片软件程序载入3D模型数据；
SC02、启动对称支撑功能；
SC03、遍历拼接组成3D模型的所有三角面片后对三角面片的边线进行分段并将边线端点和分段点作为取样点第一集合；
SC04、对第一集合中所有取样点的XYZ三维坐标进行垂直投影并获取投影平面上的投影点和各投影点的XY平面坐标；
SC05、在投影平面上以X毫米边长的预设方格将各投影点划分入各个方格形成被占方格；
SC06、以全部被占方格所在分布区域最外圈闭合路径上被占方格内各投影点为取样点第二集合进行凸包算法运算得到凸包多边形；
SC07、在投影平面上对凸包多边形排序最长的N条长边依次取其过中点的法线作为对称线；
SC08、逐条验证判断各条法线是否为凸包多边形的有效对称线；
SC09、将全部有效对称线垂直于投影平面生成对称面并显示全部对称面；
SC10、确定一个对称面；
SC11、对3D模型的底部或侧面添加M个模型支撑则在对称面对应的镜像侧同步生成M个镜像模型支撑；
SC12、流程结束。
方法4，一种切片预处理3D模型对称加支撑方法，基于外圈投影点凸包算法过程和双等长边确定对称面的方式，其包括以下步骤：
SD01、3D打印切片软件程序载入3D模型数据；
SD02、启动对称支撑功能；
SD03、遍历拼接组成3D模型的所有三角面片后对三角面片的边线进行分段并将边线端点和分段点作为取样点第一集合；
SD04、对第一集合中所有取样点的XYZ三维坐标进行垂直投影并获取投影平面上的投影点和各投影点的XY平面坐标；
SD05、在投影平面上以X毫米边长的预设方格将各投影点划分入各个方格形成被占方格；
SD06、以全部被占方格所在分布区域最外圈闭合路径上被占方格内各投影点为取样点第二集合进行凸包算法运算得到凸包多边形；
SD07、在投影平面上对凸包多边形任取N组两条等长边并依次取每组等长边的对称轴线作为对称线；
SD08、逐条验证判断各条对称轴线是否为凸包多边形的有效对称线；
SD09、将全部有效对称线垂直于投影平面并生成对称面并显示全部对称面；
SD10、确定一个对称面；
SD11、对3D模型的底部或侧面添加M个模型支撑则在对称面对应的镜像侧同步生成M个镜像模型支撑；
SD12、流程结束。
作为优选，所述凸包算法包括穷尽搜索法，或分治法，或Graham扫描法，GrahamScan算法，或Andrew算法，或Jarvis步进法，或Melkman算法。
作为优选，所述N或M为正整数，所述X为正整数或小数。
作为优选，所述模型支撑和镜像模型支撑的形状为锥形，或柱形，或板型，或方形，或菱形。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明的方法1-4提供了四种切片预处理3D模型对称加支撑方法，基于具有对称特征的3D模型，可实现在3D模型的底部或侧面手动添加模型支撑同时使对称面另一侧对应的镜像侧同步生成镜像模型支撑，使用更方便快捷。
2.方法1提供了一种切片预处理3D模型对称加支撑的用户操作方法，用户在启动对称支撑功能后，3D模型上显示出所有的对称面，用户选定其中一个对称面后，即可以对3D模型的底部或侧面手动添加模型支撑则在对称面对应的镜像侧同步生成镜像模型支撑，该操作方法直观简便。
3.方法2提供了一种切片预处理3D模型对称加支撑的计算机处理方法，本方法中只对三角面片的边线端点进行取样投影获得全部投影点坐标，再对全部投影点进行凸包算法运算取得凸包多边形，该方法仅仅对三角面片的边线端点进行取样投影和凸包算法运算，取点相对较少能够使凸包运算数据量减少，提高运算处理效率。
4.方法3提供了一种切片预处理3D模型对称加支撑的计算机处理方法，本方法中对三角面片的边线进行分段并将边线端点和分段点作为取样投影获得投影外圈部分投影点坐标，再对外圈部分投影点进行凸包算法运算取得凸包多边形，该方法同时对三角面片的边线端点和分段点进行取样投影会使投影点数量增多，但是以被占方格最外圈闭合路径上被占方格内各投影点进行凸包算法运算得到凸包多边形,减少了中心部分取样点的运算，不仅能够使算数据量减少以提高运算处理效率，还能够使三角面片的边线取点密集进而让取样点更连续，从而使最终对称轴和对称面的获得更为准确。
5.方法4提供了一种切片预处理3D模型对称加支撑的计算机处理方法，本方法与方法3的区别在于其获得凸包多边形后是以双等长边的对称轴线作为对称线生成对称面的，其获取有效对称线时计算处理更为准确快速。
6.方法2和方法3在获得凸包多边形后以一条边获取中点法线作为对称线生成对称面，这两种方法可以只选取凸包多边形的前N条排序最长边来寻找对称线，优势在于处理对称特征明显的3D模型时，选择判断次数少，有利于调高计算处理效率，缺点在于处理对称特征不明显的3D模型时，如果判断次数少，会存在找不到对称面得情况。
附图说明
图1为本发明方法1的流程图；
图2为本发明方法2的流程图；
图3为本发明方法3的流程图；
图4为本发明方法4的流程图；
图5为本发明方法显示对称面的示意图1；
图6为本发明方法显示对称面的示意图2；
图7为本发明方法3D端点投影示意图；
图8为本发明方法取得投影点的示意图1；
图9为本发明方法2的凸包算法过程示意图1；
图10为本发明方法2的凸包算法过程示意图2；
图11为本发明方法2的凸包算法过程示意图3；
图12为本发明方法2的凸包算法过程示意图4；
图13为本发明方法3D端点和分段点投影示意图；
图14为本发明方法取得投影点的示意图2；
图15为本发明方法3或4以预设方格划分投影点的过程示意图；
图16为本发明方法3或4以最外圈投影点为取样集合的过程示意图；
图17为本发明方法3或4的凸包算法过程示意图1；
图18为本发明方法3或4的凸包算法过程示意图2；
图19为本发明方法3或4的凸包算法过程示意图3；
图20为本发明方法2或3以一条边获取过中点法线作为对称线的过程示意图；
图21为本发明方法4以双等长边的对称轴线作为对称线的过程示意图1；
图22为本发明方法4以双等长边的对称轴线作为对称线的过程示意图2；
图23为本发明方法1-4对称加模型支撑的示意图1；
图24为本发明方法1-4对称加模型支撑的示意图2。
标号说明：
3D模型1；对称面2；法线21；对称轴线22；模型支撑10；镜像模型支撑20；预设方格31；被占方格32。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明。
图1为本发明方法1的流程图。如图所示，基于用户操作的使用过程，其包括以下步骤：
SA01、用户通过3D打印切片软件载入并打开3D模型；
SA02、用户通过计算机人工交互界面选择对称支撑指令模块对3D模型开启对称支撑功能；
SA03、3D模型上显示出所有的对称面；
SA04、用户选定其中一个对称面；
SA05、用户对3D模型的底部或侧面手动添加M个模型支撑则在对称面对应的镜像侧同步生成M个镜像模型支撑；
SA06、流程结束。
其中，在生成并显示全部对称面的过程中，还包括了如图2、3、4流程中所展示的点取样、投影、凸包算法运算、判断对称轴、生成对称面等多个详细步骤。
图2为本发明方法2的流程图。如图所示，基于全部投影点凸包算法过程和单边确定对称面的方式，其包括以下步骤：
SB01、3D打印切片软件程序载入3D模型数据；
SB02、启动对称支撑功能；
SB03、遍历拼接组成3D模型的所有三角面片后将三角面片的边线端点作为取样点第一集合；
SB04、对第一集合中所有取样点的XYZ三维坐标进行垂直投影并获取投影平面上的投影点和各投影点的XY平面坐标；
SB05、对全部投影点依据其XY平面坐标进行凸包算法运算得到凸包多边形；
SB06、在投影平面上对凸包多边形排序最长的N条长边依次取其过中点的法线作为对称线；
SB07、逐条验证判断各条法线是否为凸包多边形的有效对称线；
SB08、将全部有效对称线垂直于投影平面生成对称面并显示全部对称面；
SB09、确定一个对称面；
SB10、对3D模型的底部或侧面添加M个模型支撑则在对称面对应的镜像侧同步生成M个镜像模型支撑；
SB11、流程结束。
图3为本发明方法3的流程图。如图所示，基于外圈投影点凸包算法过程和单边确定对称面的方式，其包括以下步骤：
SC01、3D打印切片软件程序载入3D模型数据；
SC02、启动对称支撑功能；
SC03、遍历拼接组成3D模型的所有三角面片后对三角面片的边线进行分段并将边线端点和分段点作为取样点第一集合；
SC04、对第一集合中所有取样点的XYZ三维坐标进行垂直投影并获取投影平面上的投影点和各投影点的XY平面坐标；
SC05、在投影平面上以X毫米边长的预设方格将各投影点划分入各个方格形成被占方格；
SC06、以全部被占方格所在分布区域最外圈闭合路径上被占方格内各投影点为取样点第二集合进行凸包算法运算得到凸包多边形；
SC07、在投影平面上对凸包多边形排序最长的N条长边依次取其过中点的法线作为对称线；
SC08、逐条验证判断各条法线是否为凸包多边形的有效对称线；
SC09、将全部有效对称线垂直于投影平面生成对称面并显示全部对称面；
SC10、确定一个对称面；
SC11、对3D模型的底部或侧面添加M个模型支撑则在对称面对应的镜像侧同步生成M个镜像模型支撑；
SC12、流程结束。
图4为本发明方法4的流程图。如图所示，基于外圈投影点凸包算法过程和双等长边确定对称面的方式，其包括以下步骤：
SD01、3D打印切片软件程序载入3D模型数据；
SD02、启动对称支撑功能；
SD03、遍历拼接组成3D模型的所有三角面片后对三角面片的边线进行分段并将边线端点和分段点作为取样点第一集合；
SD04、对第一集合中所有取样点的XYZ三维坐标进行垂直投影并获取投影平面上的投影点和各投影点的XY平面坐标；
SD05、在投影平面上以X毫米边长的预设方格将各投影点划分入各个方格形成被占方格；
SD06、以全部被占方格所在分布区域最外圈闭合路径上被占方格内各投影点为取样点第二集合进行凸包算法运算得到凸包多边形；
SD07、在投影平面上对凸包多边形任取N组两条等长边并依次取每组等长边的对称轴线作为对称线；
SD08、逐条验证判断各条对称轴线是否为凸包多边形的有效对称线；
SD09、将全部有效对称线垂直于投影平面并生成对称面并显示全部对称面；
SD10、确定一个对称面；
SD11、对3D模型的底部或侧面添加M个模型支撑则在对称面对应的镜像侧同步生成M个镜像模型支撑；
SD12、流程结束。
图5为本发明方法显示对称面的示意图1。如图所示，正方体的3D模型1在XZ平面和YZ平面生成并显示两个对称面2。
图6为本发明方法显示对称面的示意图2。如图所示，正方体的3D模型1在Z轴的对角方向上生成并显示两个对角的对称面2。
图7为本发明方法3D端点投影示意图。如图所示，正梯形体模型由多个三角面片组成,各个三角面片的边线端点向下垂直投影到投影平面时,由各端点的XYZ三维坐标可以直接获取到投影平面上各端点的XY平面坐标。
图8为本发明方法取得投影点的示意图1。如图所示，由图7的投影过程，获得各端点在投影平面上的投影点的XY平面坐标。
图9为本发明方法2的凸包算法过程示意图1。如图所示，图9在图8的基础上以左下角的点0为原点，对点1、2、3、4、5、6、7逆时针引出极角，由各点的XY平面坐标，根据公式
或者
可以得到点1、2、3、4、5、6、7的极角；再由极角由小到大对点1、2、3、4、5、6、7进行排序；如果遇到极角一致的情况，如点3、4、5极角相同，则根据各点与点0的距离由小到大排序；最后获得如图所示的各点顺序。
图10为本发明方法2的凸包算法过程示意图2。如图所示，图10在图9的基础上按凸包算法进行边界扫描，逐点判断其是否为边界点；具体的凸包算法判断过程为；
由几何知识可以知道点0和极角最大的点7一定是凸包上的点；
再连接点0和点1，再遍历点2-7判断是否全部位于线段0-1的左侧或其所在直线上，如果点2-7全部位于线段0-1的左侧或其所在直线上，则点1为有效凸包点；图中，显然点2-7全部位于线段0-1的左侧，故点1为有效凸包点；
再连接点1和点2，再遍历点3-7判断点3-7是否全部位于线段1-2的左侧或其所在直线上，如果点3-7全部位于线段1-2的左侧或其所在直线上，则点2为有效凸包点；但是图中，显然点4和5位于线段1-2的右侧，故点2为不是凸包点；
再连接点1和点3，再遍历点4-7判断点4-7是否全部位于线段1-3的左侧或其所在直线上，如果点4-7全部位于线段1-3的左侧或其所在直线上，则点3为有效凸包点；但是，显然点4、5、6、7位于线段1-3的右侧，故点3也不是凸包点；
再连接点1和点4，再遍历点5-7判断点5-7是否全部位于线段1-4的左侧或其所在直线上，如果点5-7全部位于线段1-4的左侧或其所在直线上，则点4为有效凸包点；但是，显然点5位于线段1-4的右侧，故点4也不是凸包点；然后依此类推，继续上述操作进行判断。
图11为本发明方法2的凸包算法过程示意图3。如图所示，图11在图10的基础上按凸包算法继续进行边界扫描，逐点判断其是否为边界点；
再连接点1和点5，再遍历点6、7判断点6、7是否全部位于线段1-5的左侧或其所在直线上，如果点6、7全部位于线段1-5的左侧或其所在直线上，则点5为有效凸包点；显然，点6、7位于线段1-5的左侧，故点5为有效凸包点；
再连接点5和点6，再判断点7是否位于线段5-6的左侧或其所在直线上，如果点7位于线段5-6的左侧或其所在直线上，则点6为有效凸包点；但是，显然点7位于线段5-6的右侧，故点6不是凸包点；
由此，全部凸包有效点判断完毕。
图12为本发明方法2的凸包算法过程示意图4。如图所示，在图11的基础上最终获得点0、1、5、7为有效凸包点，将其连接闭合形成正四边形凸包图形。再以图20为例找出两条法线。
图13为本发明方法3D端点和分段点投影示意图。如图所示，正梯形体模型由多个三角面片组成,各个三角面片的边线端点和分段点向下垂直投影到投影平面时,由各端点的XYZ三维坐标可以直接获取到投影平面上各端点的XY平面坐标。本图中，只对每个三角面片的排序最长斜边取其中点作为分段点。以简化附图线条，保证线条清晰。
图14为本发明方法取得投影点的示意图2。如图所示，由图13的投影过程，获得各端点和分段点在投影平面上的投影点的XY平面坐标。
图15为本发明方法3或4以预设方格31划分投影点的过程示意图。如图所示，在图14的基础上，在投影平面上以X毫米边长的预设方格31将各投影点划分入各个方格形成被占方格32，即图中各点所在方格；阴影部分为被占方格32的分布区域。具体的,被占方格32内还可以同时存在多个投影点。
图16为本发明方法3或4以最外圈投影点为取样集合的过程示意图。如图所示，在图15的基础上，在被占方格32的分布区域，以全部被占方格32所在分布区域最外圈闭合路径上被占方格32内各投影点，对应于图17的话，即点0、1、2、3、4、5、6、7，以这些投影点为取样点第二集合进行凸包算法运算，这样做的优点是舍弃了对中心区域的投影点的取样，减少了中心区域取样点的运算，不仅能够使算数据量减少以提高运算处理效率，还能够使三角面片的边线取点密集进而让取样点更连续，从而使最终对称轴和对称面的获得更为准确。
图17为本发明方法3或4的凸包算法过程示意图1。如图所示，图17在图16的基础上以左下角的点0为原点，对点1、2、3、4、5、6、7逆时针引出极角，由各点的XY平面坐标，根据公式
或者
可以得到点1、2、3、4、5、6、7的极角；再由极角由小到大对点1、2、3、4、5、6、7进行排序；如果遇到极角一致的情况，则根据各点与点0的距离由小到大排序；最后获得如图所示的各点顺序。
图18为本发明方法3或4的凸包算法过程示意图2。如图所示，图18在图17的基础上按凸包算法进行边界扫描，逐点判断其是否为边界点；具体的凸包算法判断过程为：
由几何知识可以知道点0和极角最大的点7一定是凸包上的点；
再连接点0和点1，再遍历点2-7判断是否全部位于线段0-1的左侧或其所在直线上，如果点2-7全部位于线段0-1的左侧或其所在直线上，则点1为有效凸包点；图中，显然点2-7全部位于线段0-1的左侧，故点1为有效凸包点；
再连接点1和点2，再遍历点3-7判断点3-7是否全部位于线段1-2的左侧或其所在直线上，如果点3-7全部位于线段1-2的左侧或其所在直线上，则点2为有效凸包点；但是图中，显然点3、4、5、6、7位于线段1-2的右侧，故点2为不是凸包点；
再连接点1和点3，再遍历点4-7判断点4-7是否全部位于线段1-3的左侧或其所在直线上，如果点4-7全部位于线段1-3的左侧或其所在直线上，则点3为有效凸包点；但是，显然点4位于线段1-3的右侧，故点3也不是凸包点；
再连接点1和点4，再遍历点5-7判断点5-7是否全部位于线段1-4的左侧或其所在直线上，如果点5-7全部位于线段1-4的左侧或其所在直线上，则点4为有效凸包点；显然，点5、6、7全部位于线段1-4的左侧，故点4为有效凸包点；然后依此类推，继续上述操作进行判断。
图19为本发明方法3或4的凸包算法过程示意图3。如图所示，图19在图18的基础上按凸包算法继续进行边界扫描，逐点判断其是否为边界点；
再连接点4和点5，再遍历点6、7判断点6、7是否全部位于线段1-5的左侧或其所在直线上，如果点6、7全部位于线段4-5的左侧或其所在直线上，则点5为有效凸包点；但是，显然点6位于线段4-5的左侧，而点7位于线段4-5的右侧，故点5不是凸包点；
再连接点4和点6，再判断点7是否位于线段4-6的左侧或其所在直线上，如果点7位于线段4-6的左侧或其所在直线上，则点6为有效凸包点；但是，显然点6、7位于线段4-6的右侧，故点6不是凸包点；
由此，全部凸包有效点判断完毕。最终获得点0、1、4、7为有效凸包点，将其连接闭合形成正四边形凸包图形。
图20为本发明方法2或3以一条边获取过中点法线作为对称线的过程示意图。如图所示，在图12和图19获得的正四边形凸包图形的基础上，对凸包多边形排序最长的四条长边依次取其过中点的法线21作为对称线，本图中由于四条长边等长，所以其四条法线21存在重合情况时，其显示两条法线21作为对称线。
图21为本发明方法4以双等长边的对称轴线作为对称线的过程示意图1。如图所示，在图12和图19获得的正四边形凸包图形的基础上，在投影平面上对凸包多边形任取四组两条等长边，当这两条等长边是相邻边时，其四条对称轴线22存在重合情况时，其显示两条斜对角交叉的对称轴线22作为对称线。
图22为本发明方法4以双等长边的对称轴线作为对称线的过程示意图2。如图所示，在图12和图19获得的正四边形凸包图形的基础上，在投影平面上对凸包多边形任取四组两条等长边，当这两条等长边是相对边时，其显示两条正对角交叉的对称轴线22作为对称线。本图最终结果与图20相一致。
图23为本发明方法1-4对称加模型支撑的示意图1。如图所示，利用图20或图22中获得的对称线垂直于投影平面生成多个对称面，在确定其中一个对称面后，如图对3D模型1的左侧面添加三个模型支撑10则在对称面对应的右边的镜像侧同步生成三个镜像模型支撑20。
图24为本发明方法1-4对称加模型支撑的示意图2。如图所示，利用图21中获得的对称线垂直于投影平面生成多个对称面，在确定其中一个对称面后，如图对3D模型1的左侧面添加五个模型支撑10则在对称面对应的右边的镜像侧同步生成五个镜像模型支撑20。
以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种切片预处理3D模型对称加支撑方法，其特征在于，包括以下步骤：
SA01、用户通过3D打印切片软件载入并打开3D模型；
SA02、用户通过计算机人工交互界面选择对称支撑指令模块对3D模型开启对称支撑功能；
SA03、3D模型上显示出所有的对称面；
SA04、用户选定其中一个对称面；
SA05、用户对3D模型的底部或侧面手动添加M个模型支撑则在对称面对应的镜像侧同步生成M个镜像模型支撑；
SA06、流程结束。
2.一种切片预处理3D模型对称加支撑方法，其特征在于，包括以下步骤：
SB01、3D打印切片软件程序载入3D模型数据；
SB02、启动对称支撑功能；
SB03、遍历拼接组成3D模型的所有三角面片后将三角面片的边线端点作为取样点第一集合；
SB04、对第一集合中所有取样点的XYZ三维坐标进行垂直投影并获取投影平面上的投影点和各投影点的XY平面坐标；
SB05、对全部投影点依据其XY平面坐标进行凸包算法运算得到凸包多边形；
SB06、在投影平面上对凸包多边形排序最长的N条长边依次取其过中点的法线作为对称线；
SB07、逐条验证判断各条法线是否为凸包多边形的有效对称线；
SB08、将全部有效对称线垂直于投影平面生成对称面并显示全部对称面；
SB09、确定一个对称面；
SB10、对3D模型的底部或侧面添加M个模型支撑则在对称面对应的镜像侧同步生成M个镜像模型支撑；
SB11、流程结束。
3.一种切片预处理3D模型对称加支撑方法，其特征在于，包括以下步骤：
SC01、3D打印切片软件程序载入3D模型数据；
SC02、启动对称支撑功能；
SC03、遍历拼接组成3D模型的所有三角面片后对三角面片的边线进行分段并将边线端点和分段点作为取样点第一集合；
SC04、对第一集合中所有取样点的XYZ三维坐标进行垂直投影并获取投影平面上的投影点和各投影点的XY平面坐标；
SC05、在投影平面上以X毫米边长的预设方格将各投影点划分入各个方格形成被占方格；
SC06、以全部被占方格所在分布区域最外圈闭合路径上被占方格内各投影点为取样点第二集合进行凸包算法运算得到凸包多边形；
SC07、在投影平面上对凸包多边形排序最长的N条长边依次取其过中点的法线作为对称线；
SC08、逐条验证判断各条法线是否为凸包多边形的有效对称线；
SC09、将全部有效对称线垂直于投影平面生成对称面并显示全部对称面；
SC10、确定一个对称面；
SC11、对3D模型的底部或侧面添加M个模型支撑则在对称面对应的镜像侧同步生成M个镜像模型支撑；
SC12、流程结束。
4.一种切片预处理3D模型对称加支撑方法，其特征在于，包括以下步骤：
SD01、3D打印切片软件程序载入3D模型数据；
SD02、启动对称支撑功能；
SD03、遍历拼接组成3D模型的所有三角面片后对三角面片的边线进行分段并将边线端点和分段点作为取样点第一集合；
SD04、对第一集合中所有取样点的XYZ三维坐标进行垂直投影并获取投影平面上的投影点和各投影点的XY平面坐标；
SD05、在投影平面上以X毫米边长的预设方格将各投影点划分入各个方格形成被占方格；
SD06、以全部被占方格所在分布区域最外圈闭合路径上被占方格内各投影点为取样点第二集合进行凸包算法运算得到凸包多边形；
SD07、在投影平面上对凸包多边形任取N组两条等长边并依次取每组等长边的对称轴线作为对称线；
SD08、逐条验证判断各条对称轴线是否为凸包多边形的有效对称线；
SD09、将全部有效对称线垂直于投影平面并生成对称面并显示全部对称面；
SD10、确定一个对称面；
SD11、对3D模型的底部或侧面添加M个模型支撑则在对称面对应的镜像侧同步生成M个镜像模型支撑；
SD12、流程结束。
5.根据权利要求2-4任一所述的一种切片预处理3D模型对称加支撑方法，其特征在于，所述凸包算法包括穷尽搜索法，或分治法，或Graham扫描法，Graham Scan算法，或Andrew算法，或Jarvis步进法，或Melkman算法。
6.根据权利要求1-4任一所述的一种切片预处理3D模型对称加支撑方法，其特征在于，所述N或M为正整数，所述X为正整数或小数。
7.根据权利要求1-4任一所述的一种切片预处理3D模型对称加支撑方法，其特征在于，所述模型支撑和镜像模型支撑的形状为锥形，或柱形，或板型，或方形，或菱形。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110530797.6A CN113370524B (zh) | 2021-05-15 | 2021-05-15 | 切片预处理3d模型对称加支撑方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110530797.6A CN113370524B (zh) | 2021-05-15 | 2021-05-15 | 切片预处理3d模型对称加支撑方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113370524A true CN113370524A (zh) | 2021-09-10 |
| CN113370524B CN113370524B (zh) | 2024-02-02 |
Family
ID=77571001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110530797.6A Active CN113370524B (zh) | 2021-05-15 | 2021-05-15 | 切片预处理3d模型对称加支撑方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113370524B (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100228369A1 (en) * | 2007-10-10 | 2010-09-09 | Materialise Nv | Method and apparatus for automatic support generation for an object made by means of a rapid prototype production method |
| US20160167303A1 (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-16 | Arcam Ab | Slicing method |
| US20160200051A1 (en) * | 2015-01-13 | 2016-07-14 | University Of Windsor | Method of Reducing and Optimising Printed Support Structures in 3D Printing Processes |
| US20160288422A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | Benjamin M. Cromeens | Method, system, and apparatus for biological model symmetry |
| CN205967415U (zh) * | 2016-08-24 | 2017-02-22 | 湖南华曙高科技有限责任公司 | 用于增材制造的支撑结构体 |
| US20170291260A1 (en) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | General Electric Company | Additive Machine Utilizing Rotational Build Surface |
| CN108656556A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-10-16 | 中北大学 | 具有恒定通道的超重力旋转床用规整填料的3d打印方法 |
| EP3482914A1 (en) * | 2017-11-14 | 2019-05-15 | VenturaPlus S.r.l. | Method for determining the inclination of the axes of a machine with five or more axes for producing objects by additive manufacturing, system for producing objects by said method |
| WO2020229692A1 (en) * | 2019-05-16 | 2020-11-19 | Spherene Ag | Method of additively manufacturing a minimal surface structure |
| US20210072434A1 (en) * | 2019-09-11 | 2021-03-11 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | 3d printing of high stiffness-to-weight reflective optics |
| CN112590198A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-02 | 杭州电子科技大学 | 一种基于stl文件的3d打印支撑结构设计方法 |
-
2021
- 2021-05-15 CN CN202110530797.6A patent/CN113370524B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100228369A1 (en) * | 2007-10-10 | 2010-09-09 | Materialise Nv | Method and apparatus for automatic support generation for an object made by means of a rapid prototype production method |
| US20160167303A1 (en) * | 2014-12-15 | 2016-06-16 | Arcam Ab | Slicing method |
| US20160200051A1 (en) * | 2015-01-13 | 2016-07-14 | University Of Windsor | Method of Reducing and Optimising Printed Support Structures in 3D Printing Processes |
| US20160288422A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | Benjamin M. Cromeens | Method, system, and apparatus for biological model symmetry |
| US20170291260A1 (en) * | 2016-04-06 | 2017-10-12 | General Electric Company | Additive Machine Utilizing Rotational Build Surface |
| CN205967415U (zh) * | 2016-08-24 | 2017-02-22 | 湖南华曙高科技有限责任公司 | 用于增材制造的支撑结构体 |
| EP3482914A1 (en) * | 2017-11-14 | 2019-05-15 | VenturaPlus S.r.l. | Method for determining the inclination of the axes of a machine with five or more axes for producing objects by additive manufacturing, system for producing objects by said method |
| CN108656556A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-10-16 | 中北大学 | 具有恒定通道的超重力旋转床用规整填料的3d打印方法 |
| WO2020229692A1 (en) * | 2019-05-16 | 2020-11-19 | Spherene Ag | Method of additively manufacturing a minimal surface structure |
| US20210072434A1 (en) * | 2019-09-11 | 2021-03-11 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | 3d printing of high stiffness-to-weight reflective optics |
| CN112590198A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-04-02 | 杭州电子科技大学 | 一种基于stl文件的3d打印支撑结构设计方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113370524B (zh) | 2024-02-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lee et al. | Point data reduction using 3D grids | |
| Von Herzen et al. | Accurate triangulations of deformed, intersecting surfaces | |
| US7310097B2 (en) | Method, apparatus and computer program product enabling a dynamic global parameterization of triangle meshes over polygonal domain meshes | |
| WO2000011562B1 (en) | Apparatus and method for performing setup operations in a 3-d graphics pipeline using unified primitive descriptors | |
| Botsch et al. | A Robust Procedure to Eliminate Degenerate Faces from Triangle Meshes. | |
| Ishida et al. | Efficient and robust cartesian mesh generation for building-cube method | |
| Jung et al. | Self-intersection removal in triangular mesh offsetting | |
| CN110322547B (zh) | 一种储层自适应四面体剖分方法 | |
| EP2663965B1 (en) | Direct rendering of cad models on the gpu | |
| KR100959349B1 (ko) | 그래픽스 처리 유닛을 이용한 사진트리 기반의 지형 렌더링 방법을 가속화하는 방법 | |
| CN113370524B (zh) | 切片预处理3d模型对称加支撑方法 | |
| CN113536617B (zh) | 一种复杂结构的精细有限元模型快速生成方法 | |
| JPH08153214A (ja) | ３次元直交格子データの生成方法 | |
| CN112634455B (zh) | 一种利用切割三角面片应用于三维模型棱线修复方法 | |
| CN107037738A (zh) | 数控加工几何仿真中基于stl模型的材料去除算法 | |
| JP2000235407A (ja) | 表示方法及び表示プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び表示装置 | |
| US20050162418A1 (en) | Boundary data inside/outside judgment method and program thereof | |
| Rockwood | Introducing sculptured surfaces into a geometric modeler | |
| CN115985421A (zh) | 一种基于微观几何模型的织物复合材料有限元建模方法 | |
| CN113345060A (zh) | 数字孪生模型的渲染方法、视锥体剔除方法及系统 | |
| JP2000251095A (ja) | ポリゴンメッシュの領域分割方法及びその装置並びに情報記録媒体 | |
| JPH05120385A (ja) | モデリングシステム | |
| KR100269100B1 (ko) | 삼각형탐색방법및이를채용한래스터라이저 | |
| Inui et al. | Contour-type cutter path computation using ultra-high-resolution dexel model | |
| KR100255635B1 (ko) | 삼각형 탐색 방법 및 삼각형 보간기 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |