CN114943818A - 模型处理方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请的实施例提供了一种模型处理方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质，包括读取与目标模型对应的初始STL文件中各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标；计算同类型的三角面片形成三角面片组；旋转各三角面片的初始法向量至使全部初始法向量遍历加工平面形成的角度空间，计算每次旋转的同一三角面片组与加工平面的加工夹角和初始旋转角度；获取全部加工夹角对应的三角面片组的总面积及与最大总面积的三角面片组对应的目标旋转角度，计算第一目标旋转矩阵并旋转各初始顶点坐标，将得到的第二目标旋转矩阵输入初始STL文件完成对目标模型的加工。本申请实现了对零件的精细加工，减少台阶纹路的出现，提高零件的细节精度及表面质量。
Description
技术领域
本申请涉及数据处理技术领域，具体而言，涉及一种模型处理方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质。
背景技术
在通过选择性激光烧结技术得到烧结成的零件的整个工艺过程中，零件往往被分成若干层进行加工，当零件的某个平面与加工平台的加工平面不平行时，容易导致加工得到的零件呈现比较明显的台阶纹路，影响零件平面的表面质量及规定的加工尺寸精度。
常规方案可以通过在加工平台坐标系下旋转零件数据模型以实现加工平台的加工平面与零件的某一面平行，减少加工零件的台阶纹路，但在成型设备的数据处理软件中手工旋转数据模型时，无法精确获得零件所有面与加工平台的角度及对应的面积，无法获得优化零件的摆放角度，对零件的加工精度低，加工过程仍无法避免或减少零件台阶纹路。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的之一在于提供一种模型处理方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质，至少解决上述部分技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种模型处理方法，所述模型处理方法包括：
获取与目标模型对应的初始STL文件并读取所述初始STL文件中各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标；
根据各三角面片的初始法向量计算属于相同类型的三角面片，得到至少一个三角面片组；
按预设旋转矩阵旋转各三角面片的初始法向量，直至使全部初始法向量遍历加工平面所形成的角度空间，并计算每次旋转的同一三角面片组与所述加工平面的加工夹角和初始旋转角度，其中，所述加工平面用于加工所述目标模型；
获取符合预设角度范围的全部加工夹角对应的三角面片组的总面积，并获取与最大总面积的三角面片组对应的目标旋转角度；
根据所述目标旋转角度计算第一目标旋转矩阵并按所述旋转矩阵旋转各初始顶点坐标，并将经旋转后得到的第二目标旋转矩阵输入所述初始STL文件，得到目标STL文件，以根据所述目标STL文件完成对所述目标模型的加工。
在一种可能的实施方式中，所述“获取符合预设角度范围的全部加工夹角对应的三角面片组的总面积”的步骤，包括：
根据各三角面片的初始顶点坐标计算各三角面片的面积；
对属于同一三角面片组且符合所述预设角度范围的全部加工夹角对应的三角面片求和，得到所述对应的三角面片组的总面积。
在一种可能的实施方式中，所述预设角度范围包括：
所述加工夹角为0度和/或大于或等于20度。
在一种可能的实施方式中，所述加工平面包括横轴和纵轴，所述“按预设旋转矩阵旋转各三角面片的初始法向量直至使全部初始法向量遍历完加工平面所形成的角度空间”的步骤，包括：
按所述预设旋转矩阵绕第一方向和第二方向旋转各三角面片的初始法向量，并顺次执行旋转操作直至绕第一方向的旋转角度大于180度，其中，每两对相邻旋转操作对应的旋转角度之间的差值相同；
若绕所述第一方向的旋转角度小于180度，则按所述预设旋转矩阵绕所述第二方向旋转各三角面片的初始法向量直至绕所述第二方向的旋转角度大于180度，其中，所述第一方向为横轴所在的方向且所述第二方向为纵轴所在的方向，或，所述第一方向为纵轴所在的方向且所述第二方向为横轴所在的方向。
在一种可能的实施方式中，所述加工平面包括横轴和纵轴，所述预设旋转矩阵包括绕横轴的旋转矩阵和绕纵轴的旋转矩阵，其中，
所述绕横轴的旋转矩阵Rx为：
所述绕纵轴的旋转矩阵Ry为：
其中，所述θxs表示绕横轴旋转的角度步长值，p为绕横轴旋转步长值的个数，θys表示绕纵轴旋转的角度步长值，q为绕纵轴旋转步长值的个数。
在一种可能的实施方式中，所述“根据各三角面片的初始法向量计算属于相同类型的三角面片，得到至少一个三角面片组”的步骤，包括：
将所述初始法向量在数值上相等和/或相反的三角面片判定为相同类型的三角面片。
在一种可能的实施方式中，所述“获取与目标模型对应的初始STL文件并读取所述初始STL文件中各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标”的步骤前，所述方法还包括：
建立各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标间的关联关系；
将存在关联关系的初始法向量和初始顶点坐标分别存储至第一预设矩阵和第二预设矩阵。
第二方面，本申请实施例提供了一种模型处理装置，所述模型处理装置包括：
第一获取模块，用于获取与目标模型对应的初始STL文件并读取所述初始STL文件中各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标；
第一计算模块，用于根据各三角面片的初始法向量计算属于相同类型的三角面片，得到至少一个三角面片组；
旋转模块，用于按预设旋转矩阵旋转各三角面片的初始法向量，直至使全部初始法向量遍历加工平面所形成的角度空间，并计算每次旋转的同一三角面片组与所述加工平面的加工夹角和初始旋转角度，其中，所述加工平面用于加工所述目标模型；
第二获取模块，用于获取符合预设角度范围的全部加工夹角对应的三角面片组的总面积，并获取与最大总面积的三角面片组对应的目标旋转角度；
第二计算模块，用于根据所述目标旋转角度计算目标旋转矩阵并按所述旋转矩阵旋转各初始顶点坐标，并将经旋转后得到的目标顶点坐标输入所述初始STL文件，得到目标STL文件，以根据所述目标STL文件完成对所述目标模型的加工。
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括计算机可读存储介质及处理器，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时，实现第一方面提供的模型处理方法。
第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被一个或多个处理器执行时，实现第一方面提供的模型处理方法。
本申请实施例提供的模型处理方法，通过与目标模型对应的初始STL文件中的各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标，能够计算属于相同类型的至少一个三角面片组，然后按预设旋转矩阵旋转各三角面片的初始法向量直至使全部初始法向量遍历加工平面所形成的角度空间，得到每次旋转对应的各三角面片的初始旋转角度和同一三角面片组与加工平面的加工夹角，通过最大总面积确定出对应的目标旋转角度计算目标旋转矩阵并旋转各初始顶点坐标以得到目标顶点坐标及目标STL文件，通过该目标STL文件加工目标模型能够实现对零件的精细化加工，减少台阶纹路的出现，提高模型的细节精度及表面质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1示出了本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图；
图2示出了本申请实施例提供的一种模型处理方法的方法流程图；
图3示出了本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的第n个三角面片的法向量和顶点坐标示意图；
图4示出了本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的与数值相等的法向量对应的三角面片示意图；
图5示出了本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的一种向量旋转的流程示意图；
图6示出了本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的另一种向量旋转的流程示意图；
图7示出了本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的一种向量旋转的空间示意图；
图8示出了本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的另一种向量旋转的空间示意图；
图9示出了本申请实施例本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的目标模型的三维视图；
图10示出了本申请实施例本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的目标模型的后视图；
图11示出了本申请实施例本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的目标模型的右视图；
图12示出了常规方案的零件加工图；
图13示出了本申请实施例本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的加工好的零件图；
图14示出了本申请实施例提供的模型处理装置的功能模块示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
请参见图1，所提供的计算机设备可以为具有数据处理能的计算机设备，例如，个人电脑、服务器等，主要包括模型处理装置110、存储器120和处理器130。计算机设备100可以作为下述模型处理方法中的实施主体，其中，存储器120及处理器130各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述计算机设备100包括至少一个可以软件或固件(Firmware)的形式存储于所述存储器120中或固化在所述计算机设备100的操作系统(Operating System，OS)中的软件功能模块。所述处理器130用于执行所述存储器120中存储的可执行模块，例如所述模型处理装置110所包括的软件功能模块及计算机程序等。
其中，所述存储器120可以是，但不限于，随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(ProgrammableRead-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory，EEPROM)等。其中，存储器120用于存储程序，所述处理器130在接收到执行指令后，执行所述程序。
所述处理器130可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Process，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(FieldProgrammable 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。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。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。
请参见图2，图2为本申请实施例提供的一种模型处理方法的方法流程图，需要说明的是，下述模型处理方法的实施例中的动作的执行主体可以是上述实施例中的具备数据处理能力的计算机设备100，以下将对模型处理方法的各个步骤作详细介绍。
S210，获取与目标模型对应的初始STL文件并读取所述初始STL文件中各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标。
本实施例中的目标模型可以与需要进行实体加工处理的零件对应的模型，与目标模型对应的初始STL文件是在计算机图形应用系统中用于标识三角形网格的一种文件格式，其用许多空间小三角形面片逼近三维实体表面数据模型，并记载了组成实体模型的所有三角形面片的法向量数据和顶点坐标数据信息，也即本实施例中的各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标。其中，本实施例中的STL文件格式包括二进制文件和文本文件中的至少一种。在本实施例及下述实施例中三角形面片均简称为三角面片。
为了更形象地展示本实施例中的三角面片的初始法向量和初始顶点坐标，请参见图3，图3为本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的第n个三角面片的法向量和顶点坐标示意图，其中，图3中的(a)为第n个三角面片的顶点坐标示意图，图3中的(b)为第n个三角面片的法向量示意图。其中，图3中的(a)中由三个顶点ABC组成的第n个三角面片，ABC三个顶点的顶点坐标可以分别用(xn1，yn1，zn1)、(xn2，yn2，zn2)和(xn3，yn3，zn3)表示。第n个三角面片所处的空间直角坐标系XYZ可参见图3中的(b)，其中，Fn表示第n个三角面片的法向量，可以用(Fxn，Fyn，Fzn)表示。
可选的，还可以预先建立各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标间的关联关系；
将存在关联关系的初始法向量和初始顶点坐标分别存储至第一预设矩阵和第二预设矩阵。
具体的，若本实施例中的第一预设矩阵和第二预设矩阵分别用矩阵u和矩阵v来表示，针对所有三角面片的法向量可存储在如下表1中：
表1
其中，第n行的法向量(Fxn，Fyn，Fzn)表示上述实施例中的第n个三角面片的法向量Fn，除首行和首列的其余部分形成矩阵u。针对所有三角形的顶点坐标可存储在如下表2中：
表2
其中，第[3(n-1)+1]行、第[3(n-1)+2]行和第[3(n-1)+1]行分别表示上述实施例中ABC这三个顶点的坐标，除首行和首列的其余部分形成矩阵v。
S220，根据各三角面片的初始法向量计算属于相同类型的三角面片，得到至少一个三角面片组。
本实施例根据各初始法向量计算相同类型的三角面片，能够加快对三角面片的处理速度。
其中，可以将所述初始法向量在数值上相等和/或相反的三角面片判定为相同类型的三角面片。
具体的，本实施中的初始法向量包括在空间直角坐标系中X轴、Y轴和Z轴方向上的分向量，具体可参照上述实施例中图3中的(b)中的法向量Fn(Fxn，Fyn，Fzn)。判定初始法向量在数值上相等和/或相反的三角面片为相同类型的三角面片包括以下两种情形：
情形一，两个法向量在空间直角坐标系中X轴、Y轴和Z轴方向上的分向量均在相同方向且均相等，若以法向量F1(Fx1，Fy1，Fz1)和F2(Fx2，Fy2，Fz2)为例，即Fx1＝Fx2，Fy1＝Fy2，Fz1＝Fz2。
情形二，两个法向量在空间直角坐标系中X轴、Y轴和Z轴方向上的分向量均在相反方向且均相等，仍以法向量F1(Fx1，Fy1，Fz1)和F2(Fx2，Fy2，Fz2)为例，即|Fx1|＝|Fx2|，|Fy1|＝|Fy2|，|Fz1|＝|Fz2|。
示例性的，请参见图4，图4为本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的与数值相等的法向量对应的三角面片示意图，图4中的(a)中，向量F1、F2、F3和F4的法向量相同，可以判定对应的六个三角面片属于相同类型的三角面片，可以视为同一个三角面片组。又或者可以参考图4中的(b)，法向量F1、F2、F3、F4同法向量F6、F7的法向量在数值上相同但方向相反，可以判定对应的六个三角面片属于相同类型的三角面片，可以视为同一个三角面片组。
S230，按预设旋转矩阵旋转各三角面片的初始法向量，直至使全部初始法向量遍历加工平面所形成的角度空间，并计算每次旋转的同一三角面片组与所述加工平面的加工夹角和初始旋转角度，其中，所述加工平面用于加工所述目标模型。
本实施例中的同一三角面片组与加工平面的加工夹角可以用来衡量加工后的目标模型的台阶纹路的多少，在本实施例中，当加工夹角过小时，并不会缩短跨越多层的三角面片在相邻的层间的边缘举例，容易导致最终加工完成的目标模型的表面与目标模型对应的STL文件中的数据所描述的目标模型不相符，达不到加工的细节精度以及无法保证加工的目标模型的表面质量。
其中，加工平面可以是由横轴x和纵轴y形成的二维平面，所述“按预设旋转矩阵旋转各三角面片的初始法向量直至使全部初始法向量遍历完加工平面所形成的角度空间”的步骤，包括：
按所述预设旋转矩阵绕第一方向和第二方向旋转各三角面片的初始法向量，并顺次执行旋转操作直至绕第一方向的旋转角度大于180度，其中，每两对相邻旋转操作对应的旋转角度之间的差值相同；
若绕所述第一方向的旋转角度小于180度，则按所述预设旋转矩阵绕所述第二方向旋转各三角面片的初始法向量直至绕所述第二方向的旋转角度大于180度，其中，所述第一方向为横轴所在的方向且所述第二方向为纵轴所在的方向，或，所述第一方向为纵轴所在的方向且所述第二方向为横轴所在的方向。
在本实施例中，第一方向和第二方向存在两种情形：
情形一，若第一方向为横轴即x轴所在的方向，则第二方向为纵轴即y轴所在的方向。
情形二，若第一方向为纵轴即y轴所在的方向，则第二方向为横轴即x轴所在的方向。
具体的，在本实施例中，各三角面片的初始法向量的遍历旋转顺序可以为先绕加工平面的x轴旋转再绕加工平面的y轴旋转，也可以先绕加工平面的y轴旋转再绕加工平面的x轴旋转。需要说明的是，无论是绕x轴旋转还是绕y轴旋转，均是按照右手法则设置的旋转方向进行旋转，其中，旋转方向可以为顺时针方向或逆时针方向，一旦确定绕x轴或绕y轴的旋转方向后，在循环旋转至总角度超过180度的过程中不可再改变旋转方向。
可选的，所述预设旋转矩阵包括绕横轴x的旋转矩阵和绕纵轴y的旋转矩阵，其中，
所述绕横轴的旋转矩阵Rx为：
所述绕纵轴的旋转矩阵Ry为：
其中，所述θxs表示绕横轴旋转的角度步长值，p为绕横轴旋转步长值的个数，θys表示绕纵轴旋转的角度步长值，q为绕纵轴旋转步长值的个数。
进一步的，本实施例中的角度空间可以是由加工平面x轴所在平面和y轴所在平面呈0度至90度的所有角度空间，若先绕x轴旋转再绕y轴旋转，可以参见图5，图5为本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的一种向量旋转的流程示意图。具体的，遍历旋转的顺序为先使初始法向量绕加工平台坐标系x轴按照右手法则设置的旋转方向旋转p个设置的步长值θxs角度，然后使初始法向量绕加工平台坐标系y轴按照右手法则设置的旋转方向旋转q个设置的步长值θys角度，完成后续计算后使q＝q+1，然后使初始法向量绕加工平台坐标系y轴按照右手法则设置的旋转方向旋转q个设置的步长值θys角度，完成后续计算，不断循环增加绕y轴旋转的θys的个数直至初始法向量绕加工平台坐标系y轴旋转的总角度超过180°。在本实施例中，旋转p个设置的步长值θxs角度，完成后续计算后使p＝p+1，可以使每次旋转的角度成等差数列，即每两对相邻旋转操作对应的旋转角度之间的差值相同。同样的，在旋转q个设置的步长值θys角度，完成后续计算后使q＝q+1，也可以使得每次旋转的角度成等差数列。
完成使初始法向量绕加工平台坐标系x轴按照右手法则设置的旋转方向旋转p个设置的步长值θxs角度下绕y轴的循环遍历，然后使p＝p+1，再次使初始法向量绕加工平台坐标系x轴按照右手法则设置的旋转方向旋转p设置的步长值θxs角度，进行下一次绕y轴的循环旋转，然后不断循环增加绕x轴旋转的θxs的个数直至初始法向量绕加工平台坐标系x轴旋转的总角度超过180度，其中，p和q的初始值均为0。
若先绕y轴旋转再绕x轴旋转，可以参见图6，图6为本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的另一种向量旋转的流程示意图。具体的，先使初始法向量绕加工平台坐标系y轴按照右手法则设置的旋转方向旋转零个设置的步长值θys角度，然后使初始法向量绕加工平台坐标系x轴按照右手法则设置的旋转方向旋转零个设置的步长值θxs角度，完成后续计算后使初始法向量绕加工平台坐标系x轴按照右手法则设置的旋转方向旋转一个设置的步长值θxs角度，完成后续计算，不断循环增加绕x轴旋转的θxs的个数直至初始法向量绕加工平台坐标系x轴旋转的总角度超过180度，完成使初始法向量绕加工平台坐标系y轴按照右手法则设置的旋转方向旋转零个设置的步长值θys角度下绕x轴的循环遍历，然后使初始法向量绕加工平台坐标系y轴按照右手法则设置的旋转方向旋转一个设置的步长值θys角度，进行下一次绕x轴的循环旋转，然后不断循环增加绕y轴旋转的θys的个数直至初始法向量绕加工平台坐标系y轴旋转的总角度超过180度。
其中，θxs角度值与θys角度值的绝对值为0.01度及以上，可以在提高计算精度的同时保持计算的速度。
另外，当循环旋转的顺序为在绕x轴旋转循环中执行绕y轴旋转循环时，旋转后获得的法向量矩阵u″计算方式为：
u″＝u*Rx*Ry，
当循环旋转的顺序为在绕y轴旋转循环中执行绕x轴旋转循环时，旋转后获得的法向量矩阵u″计算方式为：
u″＝u*Ry*Rx，
其中，u为存储初始STL文件所有三角面片法向量的矩阵，u″为存储旋转后获得的所有三角面片法向量的矩阵，示例性的：
为了更好的理解本实施例中的先绕x轴旋转再绕y轴旋转，或先绕y轴再绕x轴旋转的过程，以下将通过示例分别展现第n个三角面片的法向量Fn在单次循环内的不同旋转过程。
请参见图7，图7为本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的一种向量旋转的空间示意图。其中，图7中的(a)为将第n个初始法向量Fn(Fxn，Fyn，Fzn)绕x轴旋转的空间示意图，其中，Fn’(Fxn’，Fyn’，Fzn’)表示绕x轴旋转p个θxs角度后的法向量。图7中的(b)为将Fn’(Fxn’，Fyn’，Fzn’)绕y轴旋转q个θys角度后的法向量Fn”(Fxn”，Fyn”，Fzn”)的旋转示意图。
请参见图8，图8为本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的另一种向量旋转的空间示意图。其中，图8中的(a)为第n个初始法向量Fn(Fxn，Fyn，Fzn)绕y轴旋转q个θys角度后的法向量Fn’(Fxn’，Fyn’，Fzn’)的空间示意图。图8中的(b)为将法向量Fn’绕x轴旋转p个θxs角度后的法向量Fn”(Fxn”，Fyn”，Fzn”)的旋转示意图。
其中，与旋转后的法向量对应的三角面片组和加工平面的夹角axy为：
其中，Fxn″、Fyn″及Fzn″为旋转后法向量分别在xyz轴方向上的分量值。
S240，获取符合预设角度范围的全部加工夹角对应的三角面片组的总面积，并获取与最大总面积的三角面片组对应的目标旋转角度。
在本实施例中，可根据各三角面片的初始顶点坐标计算各三角面片的面积，并对属于同一三角面片组且符合所述预设角度规则的全部加工夹角对应的三角面片求和，得到所述对应的三角面片组的总面积。
其中，预设角度范围包括所述加工夹角为0度和/或大于或等于20度，在这个预设角度范围内，可以有效缩短跨越多层的三角面片在相邻的层间的边缘距离，进而减少加工目标模型出现的台阶纹路。
可选的，若存在多个最大总面积时，可以在多个相同最大总面积中随机选取其中一个最大总面积并获取对应的目标旋转角度即可。
S250，根据所述目标旋转角度计算第一目标旋转矩阵并按所述旋转矩阵旋转各初始顶点坐标，并将经旋转后得到的第二目标旋转矩阵输入所述初始STL文件，得到目标STL文件，以根据所述目标STL文件完成对所述目标模型的加工。
若将上述实施例中绕x轴旋转过的角度p*θxs用Rθx表示，将绕y轴旋转过的角度q*θys用θys表示，则在本实施例中对应的第一目标旋转矩阵分为绕x轴的第一目标旋转矩阵Rxt和绕y轴的第一目标旋转矩阵Ryt分别为：
然后将上述实施例中存储所有的初始顶点坐标的矩阵v根据上述目标旋转矩阵旋转，并将旋转后的结果存入到矩阵v’中，v’对应本实施例汇总的第二目标旋转矩阵，其中，
若循环遍历旋转的顺序为在绕x轴旋转遍历的循环中绕y轴循环遍历旋转时，则，
v’＝v*Rxt*Ryt，
若循环遍历旋转的顺序为在绕y轴旋转遍历的循环中绕x轴循环遍历旋转时，则，
v’＝v*Ryt*Rxt。
将第二目标旋转矩阵输入至所述初始STL文件得到目标STL文件，可以根据目标STL文件完成对目标模型的加工处理。
综上，本申请实施例提供的模型处理方法，通过与目标模型对应的初始STL文件中的各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标，能够计算属于相同类型的至少一个三角面片组，然后按预设旋转矩阵旋转各三角面片的初始法向量直至使全部初始法向量遍历加工平面所形成的角度空间，得到每次旋转对应的各三角面片的初始旋转角度和同一三角面片组与加工平面的加工夹角。通过最大总面积确定出对应的目标旋转角度计算目标旋转矩阵并旋转各初始顶点坐标以得到目标顶点坐标及目标STL文件，使得跨越多层的三角面片在相邻的层间的边缘距离缩短，能够降低台阶纹痕迹，使最终加工完成的目标模型的表面更接近设计的数据模型文件，提高加工零件的细节精度及表面质量。
为了更好地表述对上述实施例中的目标模型的处理过程，以下将通过一示例进行详细说明。
第一，获取初始STL文件中各三角面片的法向量及的顶点坐标。其中，若存在190110个初始法向量以及对应327330个初始顶点坐标，将190110个初始法向量存储至矩阵u中，初始法向量对应的327330个初始顶点坐标按顺序存储至矩阵v中。其中，与矩阵u对应的表3如下：
表3
| 1 | 2 | 3 | |
| 1 | -0.12198 | 0.089986 | 0.988445 |
| 2 | -0.16925 | 0.136567 | 0.976066 |
| 3 | -0.10986 | 0.078127 | 9.91E-01 |
| 4 | -0.10759 | 0.075846 | 0.991298 |
| 5 | -0.00106 | 0.14719 | 0.989108 |
| 6 | -0.07821 | 0.223582 | 9.72E-01 |
| 7 | 0.097615 | -0.04407 | 9.94E-01 |
| 8 | -0.12905 | 0.099401 | 0.986643 |
| 9 | -0.0098 | -0.01659 | 1.00E+00 |
| …… | …… | …… | …… |
| 109105 | 0 | 0 | -1 |
| 109106 | 0 | 0 | -1 |
| 109107 | 0 | 0 | -1 |
| 109108 | 0 | 0 | -1 |
| 109109 | 0 | 0 | -1 |
| 109110 | 0 | 0 | -1 |
在表3中，第0行中的第1、2、3列用于存储初始法向量分别在x轴、y轴和z轴上的分向量值，第0列中的1-109110表示行序号，每个序号所在的行对应存储一个初始法向量。
与矩阵v对应的表4如下：
在表4中，第0行中的第1、2、3列用于存储三角面片各顶点的坐标，第0列中的1-327330表示行序号，每个序号所在的行对应存储一个顶点坐标，第1、2、3行中存储为同一个三角面片的3个顶点坐标。
表4
| 1 | 2 | 3 | |
| 1 | -18.6485 | 61.7647 | 507.9586 |
| 2 | -18.9073 | 61.7632 | 507.9268 |
| 3 | -18.9061 | 61.5012 | 507.9508 |
| 4 | -18.6485 | 61.7647 | 507.9586 |
| 5 | -18.9061 | 61.5012 | 507.9508 |
| 6 | -18.6482 | 61.5042 | 507.9951 |
| 7 | -13.7243 | 63.8494 | 508.1229 |
| 8 | -13.9853 | 63.8502 | 508.0939 |
| 9 | -13.983 | 63.5909 | 508.1146 |
| …… | …… | …… | …… |
| 327324 | -23.1601 | 46.8773 | 505.8164 |
| 327325 | -23.1957 | 47.6675 | 505.8164 |
| 327326 | -23.1601 | 46.8773 | 505.8164 |
| 327327 | -23.161 | 46.8953 | 505.8164 |
| 327328 | -23.1957 | 47.6675 | 505.8164 |
| 327329 | -23.161 | 46.8953 | 505.8164 |
| 327330 | -23.1957 | 47.6492 | 505.8164 |
第二，将与矩阵u对应的表3中增加一列，用于存储每个三角面片的面积。
第三，获取矩阵u的部分法向量的反向量，具体地，如果法向量在Z方向的分量值小于0时，求该法向量的反向量，将分量值写入该法向量在u中原始位置，替换原始分量值；或者，如果该法向量在Z方向的分量值等于0，并且该法向量在X方向的分量值小于0时，求该法向量的反向量，将分量值写入改法向量在u中原始位置，替换原始分量值；或者，如果该法向量在Z方向以及X方向的分量值都等于0，并且该法向量在Y方向的分量值小于0时，求该法向量的反向量，将分量值写入改法向量在u中原始位置，替换原始分量值；其他情况则不作计算。去除表3中初始法向量完全相同的行对应的面积并去除相同行，得到表5如下：
在表5中，第0行中的第1、2、3列用于存储法向量，第4列用于存储同行法向量对应的三角面片的面积。
表5
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 1 | -1 | -0.000208417 | 1.29E-05 | 3.48E-03 |
| 2 | -1 | -0.000192039 | 1.44E-05 | 0.001049 |
| 3 | -1 | -0.000135621 | 7.03E-06 | 0.007111 |
| 4 | -1 | -0.000128514 | 6.43E-06 | 0.001555 |
| 5 | -1 | -0.000100474 | 4.78E-06 | 0.006272 |
| 6 | -1 | -9.65E-05 | 4.29E-06 | 0.002324 |
| 7 | -1 | -9.04E-05 | 1.86E-05 | 0.0411 |
| 8 | -1 | -6.20E-05 | 1.28E-05 | 0.119772 |
| 9 | -1 | -2.09E-05 | 2.34E-04 | 0.008609 |
| …… | …… | …… | …… | …… |
| 105586 | 0.999999 | 0.000239104 | 0.001239 | 0.054278 |
| 105587 | 0.999999 | -0.001140106 | 0 | 0.311575 |
| 105588 | 1 | -0.000136618 | 0.000906 | 0.007171 |
| 105589 | 1 | -4.07E-05 | 4.48E-05 | 0.027641 |
| 105590 | 1 | 0 | 0 | 0.707403 |
| 105591 | 1 | 5.34E-05 | 0 | 0.020621 |
第四，将表5中的矩阵u的前三列法向量取出存入矩阵u2，按照在绕x轴旋转的循环中循环绕y轴旋转，旋转的方向绕x轴设置为右手法则顺时针，绕x轴设置为右手法则顺时针；旋转的绕x轴步长角度θxs设置为5°，绕y轴步长角度θys设置为5°；绕x轴旋转的角度个数p设置为起始0，每次增加1，绕y轴旋转的角度个数q设置为起始0，每次增加1。
根据上述实施例中的预设旋转矩阵旋转矩阵u2，计算旋转后的法向量，并将旋转后的法向量存入矩阵u″中，其中，
u″＝u2*Rx*Ry，
将矩阵u中存储的对应面积重新存入矩阵u″的第四列，并计算每次与旋转后的相同类型的法向量对应的三角面片组与加工平面的夹角axy，并将axy的值存储矩阵u″的第五列，得到最新的矩阵u″如表6。其中，axy的具体计算方式在上述实施例中已经给出，在此不一一赘述。
在表6中，第1、2、3列仍用于存储法向量，第4列用于存储法向量所在的三角面片的面积，第5列用于存储加工夹角。
表6
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| 1 | -0.819134 | -0.000206 | 0.5736019 | 0.0024642 | 54.998222 |
| 2 | -0.819134 | -0.00019 | 0.5736019 | 0.0344064 | 54.99822 |
| 3 | -0.819141 | -0.000134 | 0.5735919 | 0.0351889 | 54.998922 |
| 4 | -0.819142 | -0.000127 | 0.5735909 | 0.0007033 | 54.998992 |
| 5 | -0.819144 | -9.97E-05 | 0.5735875 | 0.0352962 | 54.999225 |
| 6 | -0.819145 | -9.58E-05 | 0.5735868 | 0.0346041 | 54.999273 |
| 7 | -0.819137 | -8.84E-05 | 0.5735981 | 0.0344833 | 54.998487 |
| 8 | -0.819142 | -6.07E-05 | 0.5735913 | 0.0347575 | 54.998961 |
| 9 | -0.819018 | -4.80E-07 | 0.5737685 | 0.0353188 | 54.986568 |
| …… | …… | …… | …… | …… | …… |
| 105586 | 0.3405638 | -0.010793 | 0.9401594 | 0.0341996 | 19.921649 |
| 105587 | 0.3406462 | -0.004414 | 0.9401812 | 0.0354798 | 19.917989 |
| 105588 | 0.3406501 | -0.024839 | 0.9398619 | 0.0374807 | 19.971612 |
| 105589 | 0.340874 | -0.00772 | 0.9400773 | 0.0340051 | 19.93546 |
| 105590 | 0.341064 | -0.004798 | 0.9400278 | 0.0341382 | 19.94377 |
| 105591 | 0.3413384 | 0.0065354 | 0.9399178 | 0.033843 | 19.96225 |
另外，循环旋转后满足上述实施例中的预设角度范围的三角面片的面积值及绕x轴和绕y轴的旋转角度可以存储在矩阵c中，与矩阵c对应的表7如下：
表7
| 1 | 2 | 3 | |
| 1 | 5487.659 | 0 | 0 |
| 2 | 1527.202 | 0 | 5 |
| 3 | 1761.871 | 0 | 10 |
| 4 | 5428.665 | 0 | 15 |
| 5 | 3015.797 | 0 | 20 |
| 6 | 7240.327 | 0 | 25 |
| 7 | 7823.861 | 0 | 30 |
| 8 | 8036.284 | 0 | 35 |
| 9 | 8103.927 | 0 | 40 |
| …… | …… | …… | …… |
| 1364 | 7129.883 | 180 | 155 |
| 1365 | 6138.566 | 180 | 160 |
| 1366 | 5385.042 | 180 | 165 |
| 1367 | 1750.643 | 180 | 170 |
| 1368 | 1552.099 | 180 | 175 |
| 1369 | 1543.175 | 180 | 180 |
其中，第1列用于存储三角面片组满足加工夹角为0度或大于等于20度的总面积，第2列用于存储各次循环绕x轴旋转过的角度，第3列用于存储各次循环绕y轴旋转过的角度。
第五，获得的矩阵c中存储符合条件的总面积值中的最大值为8149.5292993596，并找出矩阵c中第一个出现最大值的行，及对应的绕x轴旋转角度为20度，及绕y轴旋转角度为60度。
第六，计算绕x轴的旋转矩阵Rxt的矩阵值为：
绕y轴旋转的矩阵Ryt为：
并将上述矩阵v按照获得的矩阵Rxt及Ryt旋转，旋转后的矩阵v’为：
旋转后的矩阵可以参见如下表8：
表8
| 1 | 2 | 3 | |
| 1 | 385.7567 | 231.7719 | 244.2502 |
| 2 | 385.6018 | 231.7596 | 244.4596 |
| 3 | 385.6996 | 231.5216 | 244.5146 |
| 4 | 385.7567 | 231.7719 | 244.2502 |
| 5 | 385.6996 | 231.5216 | 244.5146 |
| 6 | 385.8637 | 231.5396 | 244.3116 |
| 7 | 387.735 | 233.7871 | 239.7064 |
| 8 | 387.5807 | 233.7779 | 239.9186 |
| 9 | 387.6755 | 233.5413 | 239.9707 |
| …… | …… | …… | …… |
| 327324 | 386.1672 | 217.0497 | 249.6967 |
| 327325 | 385.9153 | 217.7922 | 249.5924 |
| 327326 | 386.1672 | 217.0497 | 249.6967 |
| 327327 | 386.1614 | 217.0666 | 249.6944 |
| 327328 | 385.9153 | 217.7922 | 249.5924 |
| 327329 | 386.1614 | 217.0666 | 249.6944 |
| 327330 | 385.9208 | 217.775 | 249.5955 |
在表8中，第1、2、3列用于存储旋转后的各三角面片的顶点坐标。
将表8中旋转后的矩阵存储至初始STL文件中，获取目标STL文件以根据所述目标STL文件完成对所述目标模型的加工。
其中，请参见图9，图9为本申请实施例本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的目标模型的三维视图。目标模型旋转后可以得到如图10所示的本申请实施例本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的目标模型的后视图及如图11所示的本申请实施例本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的目标模型的右视图。
为了更好的体现对目标模型的加工处理效果，请参见图12，图12为常规方案的零件加工图，请参见图13，图13为本申请实施例本申请实施例提供的一种模型处理方法所涉及的加工好的零件图，很明显，经过本申请的上述模型的处理方法处理加工后的零件，台阶纹路得到明显改善。
与上述方法实施例相对应，本申请还提供一种模型处理装置，请参见图14，图14为本申请实施例提供的模型处理装的功能模块示意图，所述模型处理装置1400可以为上述模型处理方法实施例中的模型处理装置110，所述模型处理装置1400包括：
第一获取模块1410，用于获取与目标模型对应的初始STL文件并读取所述初始STL文件中各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标；
第一计算模块1420，用于根据各三角面片的初始法向量计算属于相同类型的三角面片，得到至少一个三角面片组；
旋转模块1430，用于按预设旋转矩阵旋转各三角面片的初始法向量，直至使全部初始法向量遍历加工平面所形成的角度空间，并计算每次旋转的同一三角面片组与所述加工平面的加工夹角和初始旋转角度，其中，所述加工平面用于加工所述目标模型；
第二获取模块1440，用于获取符合预设角度范围的全部加工夹角对应的三角面片组的总面积，并获取与最大总面积的三角面片组对应的目标旋转角度；
第二计算模块1450，用于根据所述目标旋转角度计算目标旋转矩阵并按所述旋转矩阵旋转各初始顶点坐标，并将经旋转后得到的目标顶点坐标输入所述初始STL文件，得到目标STL文件，以根据所述目标STL文件完成对所述目标模型的加工。
本申请实施例所提供的模型处理装置，通过与目标模型对应的初始STL文件中的各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标，能够计算属于相同类型的至少一个三角面片组，然后按预设旋转矩阵旋转各三角面片的初始法向量直至使全部初始法向量遍历加工平面所形成的角度空间，得到每次旋转对应的各三角面片的初始旋转角度和同一三角面片组与加工平面的加工夹角。通过最大总面积确定出对应的目标旋转角度计算目标旋转矩阵并旋转各初始顶点坐标以得到目标顶点坐标及目标STL文件，使得跨越多层的三角面片在相邻的层间的边缘距离缩短，能够降低台阶纹痕迹，使最终加工完成的目标模型的表面更接近设计的数据模型文件，提高加工零件的细节精度及表面质量。
本申请实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如方法实施例中所述的模型处理方法。
本实施例提供的模型处理装置、计算机设备及计算机可读存储介质的具体实施过程，可以参见上述性能需求指标的获取方法具体实施过程，在此不再一一赘述。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种模型处理方法，其特征在于，所述模型处理方法包括：
获取与目标模型对应的初始STL文件并读取所述初始STL文件中各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标；
根据各三角面片的初始法向量计算属于相同类型的三角面片，得到至少一个三角面片组；
按预设旋转矩阵旋转各三角面片的初始法向量，直至使全部初始法向量遍历加工平面所形成的角度空间，并计算每次旋转的同一三角面片组与所述加工平面的加工夹角和初始旋转角度，其中，所述加工平面用于加工所述目标模型；
获取符合预设角度范围的全部加工夹角对应的三角面片组的总面积，并获取与最大总面积的三角面片组对应的目标旋转角度；
根据所述目标旋转角度计算第一目标旋转矩阵并按所述旋转矩阵旋转各初始顶点坐标，并将经旋转后得到的第二目标旋转矩阵输入所述初始STL文件，得到目标STL文件，以根据所述目标STL文件完成对所述目标模型的加工。
2.根据权利要求1所述的模型处理方法，其特征在于，所述“获取符合预设角度范围的全部加工夹角对应的三角面片组的总面积”的步骤，包括：
根据各三角面片的初始顶点坐标计算各三角面片的面积；
对属于同一三角面片组且符合所述预设角度范围的全部加工夹角对应的三角面片求和，得到所述对应的三角面片组的总面积。
3.根据权利要求1所述的模型处理方法，其特征在于，所述预设角度范围包括：
所述加工夹角为0度和/或大于或等于20度。
4.根据权利要求1所述的模型处理方法，其特征在于，所述加工平面包括横轴和纵轴，所述“按预设旋转矩阵旋转各三角面片的初始法向量直至使全部初始法向量遍历完加工平面所形成的角度空间”的步骤，包括：
按所述预设旋转矩阵绕第一方向和第二方向旋转各三角面片的初始法向量，并顺次执行旋转操作直至绕第一方向的旋转角度大于180度，其中，每两对相邻旋转操作对应的旋转角度之间的差值相同；
若绕所述第一方向的旋转角度小于180度，则按所述预设旋转矩阵绕所述第二方向旋转各三角面片的初始法向量直至绕所述第二方向的旋转角度大于180度，其中，所述第一方向为横轴所在的方向且所述第二方向为纵轴所在的方向，或，所述第一方向为纵轴所在的方向且所述第二方向为横轴所在的方向。
5.根据权利要求4所述的模型处理方法，其特征在于，所述预设旋转矩阵包括绕横轴的旋转矩阵和绕纵轴的旋转矩阵，其中，
所述绕横轴的旋转矩阵Rx为：
所述绕纵轴的旋转矩阵Ry为：
其中，所述θxs表示绕横轴旋转的角度步长值，p为绕横轴旋转步长值的个数，θys表示绕纵轴旋转的角度步长值，q为绕纵轴旋转步长值的个数。
6.根据权利要求1所述的模型处理方法，其特征在于，所述“根据各三角面片的初始法向量计算属于相同类型的三角面片，得到至少一个三角面片组”的步骤，包括：
将所述初始法向量在数值上相等和/或相反的三角面片判定为相同类型的三角面片。
7.根据权利要求1所述的模型处理方法，其特征在于，所述“获取与目标模型对应的初始STL文件并读取所述初始STL文件中各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标”的步骤前，所述方法还包括：
建立各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标间的关联关系；
将存在关联关系的初始法向量和初始顶点坐标分别存储至第一预设矩阵和第二预设矩阵。
8.一种模型处理装置，其特征在于，所述模型处理装置包括：
第一获取模块，用于获取与目标模型对应的初始STL文件并读取所述初始STL文件中各三角面片的初始法向量和初始顶点坐标；
第一计算模块，用于根据各三角面片的初始法向量计算属于相同类型的三角面片，得到至少一个三角面片组；
旋转模块，用于按预设旋转矩阵旋转各三角面片的初始法向量，直至使全部初始法向量遍历加工平面所形成的角度空间，并计算每次旋转的同一三角面片组与所述加工平面的加工夹角和初始旋转角度，其中，所述加工平面用于加工所述目标模型；
第二获取模块，用于获取符合预设角度范围的全部加工夹角对应的三角面片组的总面积，并获取与最大总面积的三角面片组对应的目标旋转角度；
第二计算模块，用于根据所述目标旋转角度计算目标旋转矩阵并按所述旋转矩阵旋转各初始顶点坐标，并将经旋转后得到的目标顶点坐标输入所述初始STL文件，得到目标STL文件，以根据所述目标STL文件完成对所述目标模型的加工。
9.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括计算机可读存储介质及处理器，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的模型处理方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序在被一个或多个处理器执行时，实现权利要求1-7中任一项所述的模型处理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210472320.1A CN114943818A (zh) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 模型处理方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210472320.1A CN114943818A (zh) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 模型处理方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114943818A true CN114943818A (zh) | 2022-08-26 |
Family
ID=82906314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210472320.1A Pending CN114943818A (zh) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 模型处理方法、装置、计算机设备及计算机可读存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114943818A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024067209A1 (zh) * | 2022-09-26 | 2024-04-04 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 三维模型的展开方法、装置、设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品 |
-
2022
- 2022-04-29 CN CN202210472320.1A patent/CN114943818A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024067209A1 (zh) * | 2022-09-26 | 2024-04-04 | 腾讯科技（深圳）有限公司 | 三维模型的展开方法、装置、设备、计算机可读存储介质及计算机程序产品 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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