CN116911142A - 一种pvc餐具的计算机辅助设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PVC餐具的计算机辅助设计方法，通过细分算法分割餐具模型得到多个曲面网格的集合记为曲面集合；通过有限元分析软件对餐具模型进行应力分析从而获取曲面集合中各曲面网格的应力分布；将曲面集合中各曲面网格区分为承压曲面网格和缓冲曲面网格；遍历各缓冲曲面网格定位餐具模型内部对应的应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度；将餐具模型优化为抗变形餐具模型，能够减少PVC材质的3D打印产品的内部随着冷却时材料收缩导致的应力改变对餐具产生的影响，在减少材料消耗的前提下，减少了餐具表面出现凹凸不平、孔隙等问题，在节省PVC材料与结构强度之间取得了平衡，本发明应用于3D打印领域。
Description
技术领域
本发明属于计算机图像处理、3D打印领域，具体涉及一种PVC餐具的计算机辅助设计方法。
背景技术
聚氯乙烯PVC是一种常用的耐热低价塑料材料，重量很轻并且防水；制成的餐具在食物和饮料的高温影响下不会融化和变形，并且可以清洗重复使用，可回收且耐用，因此近年来用PVC材料制备餐具的人越来越多。PVC餐具相比金属餐具而言，其具备一定的强度和稳定性，虽然比不上金属餐具，但是其强度和抗磨损程度足以承受日常使用和清洁过程中的力量和环境影响，成本更加低廉。
目前，用户通过PVC材料在计算机中餐具成品的3D数字模型，然后通过3D打印制成的个性化餐具，能够满足用户在各种不同的场景下使用，但是其在3D打印后的制品并非是冲压后修剪，而是将3D数字模型切片为无数张图片，所以，3D打印的PVC餐具产品可能由于PVC材质的局限其内部应力不均衡，产品结构不稳定。现有的方法，例如公开号为：CN113276420A的发明专利《一种基于机器视觉的3D打印方法及系统》，通过在三维模型内部生成一个均衡的网络，使得3D打印的物品为致密的空心状，大幅节省了3D打印材料，并且使得内部支撑网的内部没有大空洞提高了3D产品的承压性，让3D打印的产品受到的应力均衡，产品结构更加稳定，不容易轻易被压凹陷；但是由于PVC材料在3D打印加工过程中是熔融状态，在熔融状态下分子链为松弛状态,使得PVC材料处于不稳定的状态,分子链松弛度变大,分子间力减小,所以PVC材料会发生收缩变形。同时,PVC材料在3D打印加工完成后的冷却的过程中,分子链逐渐重新排列并固结,分子间力加大,导致PVC材料收缩变形，会造成其内部出现的局部的空洞；而且在PVC材料冷却成型后出现，表面出现凹凸不平、孔隙等问题，其边缘曲线不圆滑，甚至会出现飞边和毛刺，因此如何在节省PVC材料与结构强度之间取得一个平衡，是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种PVC餐具的计算机辅助设计方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种PVC餐具的计算机辅助设计方法，所述方法包括以下步骤：
S100，获取三维模型文件中的餐具的三维模型记为餐具模型；
S200，通过细分算法分割餐具模型得到多个曲面网格的集合记为曲面集合；
S300，通过有限元分析软件对餐具模型进行应力分析从而获取曲面集合中各曲面网格的应力分布；
S400，将曲面集合中各曲面网格区分为承压曲面网格和缓冲曲面网格；
S500，遍历各缓冲曲面网格定位餐具模型内部对应的应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度；
S600，根据应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度将餐具模型优化为抗变形餐具模型。
优选地，所述方法还包括以下步骤：
S700，对抗变形餐具模型进行分层得到各层切片；
S800，通过3D打印机将各层切片进行3D打印得到PVC餐具。
进一步地，在S100中，三维模型文件包括IGS文件、OBJ文件、3DS文件、STL文件中任意一种，三维模型文件通过3D制图软件建模得到，3D制图软件为Rhino3D软件或者3DS MAX软件，其中餐具模型是通过3D制图软件对餐具进行建模得到的餐具的三维模型。
进一步地，在S200中，细分算法为Loop细分算法或Doo-Sabin细分算法。
进一步地，在S300中，通过有限元分析软件对餐具模型进行应力分析从而获取曲面集合中各曲面网格的应力分布的方法为：将餐具模型导入ANSYS有限元分析软件或者ABAQUS有限元分析软件中进行应力仿真分析获取餐具模型的应力分布图，应力仿真分析的方法包括：餐具模型导入、曲面切分、网格划分、网格属性定义；设置材料参数(PVC材料)、几何属性、边界条件、载荷条件、定义单元的连通性；以各曲面网格在应力分布图对应区域记为各曲面网格的应力分布。
进一步地，在S400中，将曲面集合中各曲面网格区分为承压曲面网格和缓冲曲面网格的方法包括以下步骤：计算曲面集合中所有曲面网格在应力分布图对应区域的平均应力值为TapC；筛选出曲面网格在应力分布图对应区域的平均应力值大于TapC的曲面网格记为承压曲面网格，否则记为缓冲曲面网格。
承压曲面网格是应力集中区域其对应在餐具模型内部不能有空洞区域，该位置在力学上属于不能优化的区域，而缓冲曲面网格则是可以在餐具模型内部设置空洞区域以缓冲PVC收缩的应力，以上方法虽然能简单的快速区分出承压曲面网格和缓冲曲面网格，但是其并未考虑到曲面网格相邻的曲面网格的应力影响，相邻曲面网格如果是在凹陷或者凸出位置，其PVC分子链会产生收缩或挤压使得承压曲面网格产生误标记，为解决该问题，本发明提供了以下方法：
优选地，在S400中，将曲面集合中各曲面网格区分为承压曲面网格和缓冲曲面网格的方法包括以下步骤：
记曲面集合为QM，以QM(i)为曲面集合中第i个曲面网格，其中，i是曲面网格的序号，以Num1为曲面网格的总数；在i的取值范围内将各个QM(i)区分为承压曲面网格和缓冲曲面网格，具体方法为：
分别计算QM中所有曲面网格QM(i)的应力承压指数PRE(i)：
其中，PRE(i)是第i个曲面网格的应力承压指数，ABS函数为取绝对值，lg10函数为取以10为底的对数，Num(i)为QM(i)的边缘线上的像素点；press(i,j)为QM(i)的边缘线上第j个像素点的应力缓冲度；j为QM(i)的边缘线上的像素点的序号；
应力缓冲度press(i,j)的计算公式为：
press(i,j)＝2×MeanPre(i,1,j)-(MaxPre(i,1,j)+MinPre(i,1,j))；
其中，MaxPre(i,1,j)为QM(i)的边缘线上从第1个像素点到第j个像素点对应的应力值中最大的应力值，MinPre(i,1,j)为QM(i)的边缘线上从第1个像素点到第j个像素点对应的应力值中最小的应力值；MeanPre(i,1,j)为QM(i)的边缘线上从第1个像素点到第j个像素点对应的所有应力值的平均应力值；其中，应力值为像素点在应力分布图上对应位置的应力，或者，应力值为像素点在灰度化后的应力分布图上对应的灰度值；
记QM中所有曲面网格QM(i)的应力承压指数的均值为MeanPre，在QM中标记所有的应力承压指数PRE(i)＞MeanPre的曲面网格为承压曲面网格，否则为缓冲曲面网格。
通过应力承压指数能够准确的体现出曲面网格周边的相邻网格的应力变化趋势对该曲面网格造成的力学影响，而不仅仅是简单的衡量该曲面网格的位置内部的应力是否集中，从而能够从整体上保障筛选出来的缓冲曲面网格在后续步骤中优化后所具备的力学稳定性，能够减少错误筛选出的应力较为集中的承压曲面网格的概率。
为了定位出缓冲曲面网格对应的餐具模型内部用以减少收缩应力的空洞区域的位置和空间大小，本发明提出了以下方法：
进一步地，在S500中，遍历各缓冲曲面网格定位餐具模型内部对应的应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度的方法为：
以当前缓冲曲面网格对应的应力分布图区域内应力值最大的点为PRPA1、应力值最小的点为PRPA2；以距离当前缓冲曲面网格距离最近的承压曲面网格对应的应力分布图区域内应力值最大的点为PRPB1、应力值最小的点为PRPB2；由点PRPA1、PRPA2、PRPB1、PRPB2互相连接形成的一个多边形,以该多边形的位置作为缓冲区域平面；在餐具模型外侧方向上通过缓冲区域平面截取餐具的曲面作为缓冲目的曲面，复制缓冲目的曲面后将复制的缓冲目的曲面作为镜像曲面，将镜像曲面在缓冲区域平面上旋转180度后，缓冲目的曲面和镜像曲面构成一个缓冲空间，记镜像曲面上距离缓冲区域平面最远的点作为应力缓冲点HP，以HP到缓冲区域平面的距离作为缓冲深度depth，则每个应力缓冲点HP对应有一个缓冲空间和缓冲深度depth。(应力缓冲点HP为在缓冲区域平面位置受到应力最均衡的位置，由于缓冲区域的设置，如果PVC材料在3D打印成型后收缩，只要材料收缩的幅度小于缓冲深度depth，应力集中位置也不会发生改变，打印的3D打印的餐具由于缓冲空间的存在故不容易被折断并且具有一定的弹性)。
各个不同位置的对应的缓冲空间是根据应力结构的变化动态的识别出来，每个缓冲空间均在不同的大小和位置，能够给3D打印得到的餐具产品以弹性缓冲，能够根据产品应力结构而朝着缓冲空间外部进行自恢复，减少了因为在产品出现挤压、PVC冷却后的收缩应力变化导致的产品变形这些问题导致的产品质量问题。
进一步地，在S600中，根据应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度将餐具模型优化为抗变形餐具模型的方法为：
获取各个缓冲曲面网格的顶点的集合作为顶点集V，设置一个空的集合VE1，将所有的应力缓冲点HP加入到集合VE1中，将VE1中的各个应力缓冲点HP与顶点集V中各个顶点互相连接得到的边的集合E1，将E1中边长大于缓冲深度depth的边删除；(如果在边长大于缓冲深度depth的位置设置缓冲空间，由于设置的位置过深会造成3D打印后产品中缓冲空间无法减少PVC的材料收缩导致的应力不均衡)。
将E1中各边上的应力缓冲点HP作为缓冲设置点，以各个缓冲设置点在餐具模型内部的所有对应位置作为缓冲位置，在餐具模型内部所有的缓冲位置设置各个缓冲设置点对应的缓冲空间，在餐具模型内部设置完成缓冲空间后获得抗变形餐具模型。
设置对应的缓冲空间能够减少PVC材质的3D打印产品的内部随着冷却时材料收缩导致的应力改变对餐具产生的影响，在减少材料消耗的前提下，减少了在PVC材料冷却成型后出现的由于PVC材料收缩导致的表面出现凹凸不平、孔隙等问题，在节省PVC材料与结构强度之间取得了平衡。
进一步地，在S700中，对抗变形餐具模型进行分层得到各层切片的方法为：
S701，通过Maya软件或者3DMax软件将抗变形餐具模型的三维模型文件转换成STL文件；
S702，将STL格式的三维模型文件导入到Slic3r或Cura切片软件中，设置三维模型的高度及层数，根据单层切片的高度、层数进行切片；
S703，通过Slic3r或Cura切片软件生成3D打印机可执行的Gcode代码。
进一步地，在S800中，通过3D打印机将各层切片进行3D打印得到PVC餐具的方法为：3D打印机在进行3D打印时，3D打印机执行的Gcode代码依次打印各层切片得到PVC餐具，所述3D打印机包括工艺熔融沉积制造打印机、分层实体制造打印机、基于喷射的成型技术打印机，多相喷射沉积打印机中任意一种。
本发明还提供了一种PVC餐具的计算机辅助设计系统，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
餐具建模单元，用于获取三维模型文件中的餐具的三维模型记为餐具模型；
网格细分单元，用于通过细分算法分割餐具模型得到多个曲面网格的集合记为曲面集合；
应力分析单元，用于通过有限元分析软件对餐具模型进行应力分析从而获取曲面集合中各曲面网格的应力分布；
网格区分单元，用于将曲面集合中各曲面网格区分为承压曲面网格和缓冲曲面网格；
缓冲定位单元，用于遍历各缓冲曲面网格定位餐具模型内部对应的应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度；
模型优化单元，用于根据应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度将餐具模型优化为抗变形餐具模型。
本发明的有益效果为：本发明提供一种PVC餐具的计算机辅助设计方法，能够减少PVC材质的3D打印产品的内部随着冷却时材料收缩导致的应力改变对餐具产生的影响，在减少材料消耗的前提下，减少了在PVC材料冷却成型后出现的由于PVC材料收缩导致的餐具表面出现凹凸不平、孔隙等问题，在节省PVC材料与结构强度之间取得了平衡。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，本发明附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，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，在附图中：
图1所示为一种PVC餐具的计算机辅助设计方法的流程图；
图2所示为一种PVC餐具的计算机辅助设计系统结构图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示为一种PVC餐具的计算机辅助设计方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种PVC餐具的计算机辅助设计方法，所述方法包括以下步骤：
S100，获取三维模型文件中的餐具的三维模型记为餐具模型；
S200，通过细分算法分割餐具模型得到多个曲面网格的集合记为曲面集合；
S300，通过有限元分析软件对餐具模型进行应力分析从而获取曲面集合中各曲面网格的应力分布；
S400，将曲面集合中各曲面网格区分为承压曲面网格和缓冲曲面网格；
S500，遍历各缓冲曲面网格定位餐具模型内部对应的应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度；
S600，根据应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度将餐具模型优化为抗变形餐具模型。
优选地，所述方法还包括以下步骤：
S700，对抗变形餐具模型进行分层得到各层切片；
S800，通过3D打印机将各层切片进行3D打印得到PVC餐具。
进一步地，在S100中，三维模型文件包括IGS文件、OBJ文件、3DS文件、STL文件中任意一种，三维模型文件通过3D制图软件建模得到，3D制图软件为3DS MAX软件。
进一步地，在S200中，细分算法为Loop细分算法。
进一步地，在S300中，通过有限元分析软件对餐具模型进行应力分析从而获取曲面集合中各曲面网格的应力分布的方法为：将餐具模型导入ANSYS有限元分析软件中进行应力仿真分析获取餐具模型的应力分布图，应力仿真分析的方法包括：餐具模型导入、曲面切分、网格划分、网格属性定义；设置PVC材料参数、几何属性、边界条件、载荷条件、定义单元的连通性；以各曲面网格在应力分布图对应区域记为各曲面网格的应力分布。
进一步地，在S400中，将曲面集合中各曲面网格区分为承压曲面网格和缓冲曲面网格的方法包括以下步骤：计算曲面集合中所有曲面网格在应力分布图对应区域的平均应力值为TapC；筛选出曲面网格在应力分布图对应区域的平均应力值大于TapC的曲面网格记为承压曲面网格，否则记为缓冲曲面网格。
优选地，在S400中，将曲面集合中各曲面网格区分为承压曲面网格和缓冲曲面网格的方法包括以下步骤：
记曲面集合为QM，以QM(i)为曲面集合中第i个曲面网格，其中，i是曲面网格的序号，以Num1为曲面网格的总数；在i的取值范围内将各个QM(i)区分为承压曲面网格和缓冲曲面网格，具体方法为：
分别计算QM中所有曲面网格QM(i)的应力承压指数PRE(i)：
其中，PRE(i)是第i个曲面网格的应力承压指数，ABS函数为取绝对值，lg10函数为取以10为底的对数，Num(i)为QM(i)的边缘线上的像素点；press(i,j)为QM(i)的边缘线上第j个像素点的应力缓冲度；j为QM(i)的边缘线上的像素点的序号；
应力缓冲度press(i,j)的计算公式为：
press(i,j)＝2×MeanPre(i,1,j)-(MaxPre(i,1,j)+MinPre(i,1,j))；
其中，MaxPre(i,1,j)为QM(i)的边缘线上从第1个像素点到第j个像素点对应的应力值中最大的应力值，MinPre(i,1,j)为QM(i)的边缘线上从第1个像素点到第j个像素点对应的应力值中最小的应力值；MeanPre(i,1,j)为QM(i)的边缘线上从第1个像素点到第j个像素点对应的所有应力值的平均应力值；其中，应力值为像素点在应力分布图上对应位置的应力；
记QM中所有曲面网格QM(i)的应力承压指数的均值为MeanPre，在QM中标记所有的应力承压指数PRE(i)＞MeanPre的曲面网格为承压曲面网格，否则为缓冲曲面网格。
为了定位出缓冲曲面网格对应的餐具模型内部用以减少收缩应力的空洞区域的位置和空间大小，本发明提出了以下方法：
进一步地，在S500中，遍历各缓冲曲面网格定位餐具模型内部对应的应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度的方法为：
以当前缓冲曲面网格对应的应力分布图区域内应力值最大的点为PRPA1、应力值最小的点为PRPA2；以距离当前缓冲曲面网格距离最近的承压曲面网格对应的应力分布图区域内应力值最大的点为PRPB1、应力值最小的点为PRPB2；由点PRPA1、PRPA2、PRPB1、PRPB2互相连接形成的一个多边形,以该多边形的位置作为缓冲区域平面；在餐具模型外侧方向上通过缓冲区域平面截取餐具的曲面作为缓冲目的曲面，复制缓冲目的曲面后将复制的缓冲目的曲面作为镜像曲面，将镜像曲面在缓冲区域平面上旋转180度后，缓冲目的曲面和镜像曲面构成一个缓冲空间，记镜像曲面上距离缓冲区域平面最远的点作为应力缓冲点HP，以HP到缓冲区域平面的距离作为缓冲深度depth，则每个应力缓冲点HP对应有一个缓冲空间和缓冲深度depth。(应力缓冲点HP为在缓冲区域平面位置受到应力最均衡的位置，由于缓冲区域的设置，如果PVC材料在3D打印成型后收缩，只要材料收缩的幅度小于缓冲深度depth，应力集中位置也不会发生改变，打印的3D打印的餐具由于缓冲空间的存在故不容易被折断并且具有一定的弹性)。
各个不同位置的对应的缓冲空间是根据应力结构的变化动态的识别出来，每个缓冲空间均在不同的大小和位置，能够给3D打印得到的餐具产品以弹性缓冲，能够根据产品应力结构而朝着缓冲空间外部进行自恢复，减少了因为在产品出现挤压、PVC冷却后的收缩应力变化导致的产品变形这些问题导致的产品质量问题。
进一步地，在S600中，根据应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度将餐具模型优化为抗变形餐具模型的方法为：
获取各个缓冲曲面网格的顶点的集合作为顶点集V，设置一个空的集合VE1，将所有的应力缓冲点HP加入到集合VE1中，将VE1中的各个应力缓冲点HP与顶点集V中各个顶点互相连接得到的边的集合E1，将E1中边长大于缓冲深度depth的边删除；
将E1中各边上的应力缓冲点HP作为缓冲设置点，以各个缓冲设置点在餐具模型内部的所有对应位置作为缓冲位置，在餐具模型内部所有的缓冲位置设置各个缓冲设置点对应的缓冲空间，在餐具模型内部设置完成缓冲空间后获得抗变形餐具模型。
进一步地，在S700中，对抗变形餐具模型进行分层得到各层切片的方法为：
S701，通过3DMax软件将抗变形餐具模型的三维模型文件转换成STL文件；
S702，将STL格式的三维模型文件导入到Cura切片软件中，设置三维模型的高度及层数，根据单层切片的高度、层数进行切片；
S703，通过Cura切片软件生成3D打印机可执行的Gcode代码。
进一步地，在S800中，通过3D打印机将各层切片进行3D打印得到PVC餐具的方法为：3D打印机在进行3D打印时，3D打印机执行的Gcode代码依次打印各层切片得到PVC餐具，所述3D打印机包括工艺熔融沉积制造打印机、分层实体制造打印机、基于喷射的成型技术打印机，多相喷射沉积打印机中任意一种。
本发明的实施例提供的一种PVC餐具的计算机辅助设计系统，如图2所示为本发明的一种PVC餐具的计算机辅助设计系统结构图，该实施例的一种PVC餐具的计算机辅助设计系统包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种PVC餐具的计算机辅助设计系统实施例中的步骤。
所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
餐具建模单元，用于获取三维模型文件中的餐具的三维模型记为餐具模型；
网格细分单元，用于通过细分算法分割餐具模型得到多个曲面网格的集合记为曲面集合；
应力分析单元，用于通过有限元分析软件对餐具模型进行应力分析从而获取曲面集合中各曲面网格的应力分布；
网格区分单元，用于将曲面集合中各曲面网格区分为承压曲面网格和缓冲曲面网格；
缓冲定位单元，用于遍历各缓冲曲面网格定位餐具模型内部对应的应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度；
模型优化单元，用于根据应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度将餐具模型优化为抗变形餐具模型。
所述一种PVC餐具的计算机辅助设计系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种PVC餐具的计算机辅助设计系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种PVC餐具的计算机辅助设计系统的示例，并不构成对一种PVC餐具的计算机辅助设计系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种PVC餐具的计算机辅助设计系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(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。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，所述处理器是所述一种PVC餐具的计算机辅助设计系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种PVC餐具的计算机辅助设计系统可运行系统的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种PVC餐具的计算机辅助设计系统的各种功能。所述存储器可主要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、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。
Claims (9)
1.一种PVC餐具的计算机辅助设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S100，获取三维模型文件中的餐具的三维模型记为餐具模型；
S200，通过细分算法分割餐具模型得到多个曲面网格的集合记为曲面集合；
S300，通过有限元分析软件对餐具模型进行应力分析从而获取曲面集合中各曲面网格的应力分布；
S400，将曲面集合中各曲面网格区分为承压曲面网格和缓冲曲面网格；
S500，遍历各缓冲曲面网格定位餐具模型内部对应的应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度；
S600，根据应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度将餐具模型优化为抗变形餐具模型。
2.根据权利要求1所述的一种PVC餐具的计算机辅助设计方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
S700，对抗变形餐具模型进行分层得到各层切片；
S800，通过3D打印机将各层切片进行3D打印得到PVC餐具。
3.根据权利要求1所述的一种PVC餐具的计算机辅助设计方法，其特征在于，在S100中，三维模型文件包括IGS文件、OBJ文件、3DS文件、STL文件中任意一种，三维模型文件通过3D制图软件建模得到，3D制图软件为3DS MAX软件。
4.根据权利要求1所述的一种PVC餐具的计算机辅助设计方法，其特征在于，在S300中，通过有限元分析软件对餐具模型进行应力分析从而获取曲面集合中各曲面网格的应力分布的方法为：将餐具模型导入ANSYS有限元分析软件中进行应力仿真分析获取餐具模型的应力分布图，应力仿真分析的方法包括：餐具模型导入、曲面切分、网格划分、网格属性定义；设置PVC材料参数、几何属性、边界条件、载荷条件、定义单元的连通性；以各曲面网格在应力分布图对应区域记为各曲面网格的应力分布。
5.根据权利要求1所述的一种PVC餐具的计算机辅助设计方法，其特征在于，在S400中，将曲面集合中各曲面网格区分为承压曲面网格和缓冲曲面网格的方法包括以下步骤：计算曲面集合中所有曲面网格在应力分布图对应区域的平均应力值为TapC；筛选出曲面网格在应力分布图对应区域的平均应力值大于TapC的曲面网格记为承压曲面网格，否则记为缓冲曲面网格。
6.根据权利要求1所述的一种PVC餐具的计算机辅助设计方法，其特征在于，在S500中，遍历各缓冲曲面网格定位餐具模型内部对应的应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度的方法为：
以当前缓冲曲面网格对应的应力分布图区域内应力值最大的点为PRPA1、应力值最小的点为PRPA2；以距离当前缓冲曲面网格距离最近的承压曲面网格对应的应力分布图区域内应力值最大的点为PRPB1、应力值最小的点为PRPB2；由点PRPA1、PRPA2、PRPB1、PRPB2互相连接形成的一个多边形,以该多边形的位置作为缓冲区域平面；在餐具模型外侧方向上通过缓冲区域平面截取餐具的曲面作为缓冲目的曲面，复制缓冲目的曲面后将复制的缓冲目的曲面作为镜像曲面，将镜像曲面在缓冲区域平面上旋转180度后，缓冲目的曲面和镜像曲面构成一个缓冲空间，记镜像曲面上距离缓冲区域平面最远的点作为应力缓冲点HP，以HP到缓冲区域平面的距离作为缓冲深度depth，则每个应力缓冲点HP对应有一个缓冲空间和缓冲深度depth。
7.根据权利要求6所述的一种PVC餐具的计算机辅助设计方法，其特征在于，在S600中，根据应力缓冲点、缓冲空间与缓冲深度将餐具模型优化为抗变形餐具模型的方法为：
获取各个缓冲曲面网格的顶点的集合作为顶点集V，设置一个空的集合VE1，将所有的应力缓冲点HP加入到集合VE1中，将VE1中的各个应力缓冲点HP与顶点集V中各个顶点互相连接得到的边的集合E1，将E1中边长大于缓冲深度depth的边删除；
将E1中各边上的应力缓冲点HP作为缓冲设置点，以各个缓冲设置点在餐具模型内部的所有对应位置作为缓冲位置，在餐具模型内部所有的缓冲位置设置各个缓冲设置点对应的缓冲空间，在餐具模型内部设置完成缓冲空间后获得抗变形餐具模型。
8.根据权利要求1所述的一种PVC餐具的计算机辅助设计方法，其特征在于，在S700中，对抗变形餐具模型进行分层得到各层切片的方法为：
S701，通过3DMax软件将抗变形餐具模型的三维模型文件转换成STL文件；
S702，将STL格式的三维模型文件导入到Cura切片软件中，设置三维模型的高度及层数，根据单层切片的高度、层数进行切片；
S703，通过Cura切片软件生成3D打印机可执行的Gcode代码。
9.根据权利要求1所述的一种PVC餐具的计算机辅助设计方法，其特征在于，在S800中，通过3D打印机将各层切片进行3D打印得到PVC餐具的方法为：3D打印机在进行3D打印时，3D打印机执行的Gcode代码依次打印各层切片得到PVC餐具，所述3D打印机包括工艺熔融沉积制造打印机、分层实体制造打印机、基于喷射的成型技术打印机，多相喷射沉积打印机中任意一种。
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