[发明专利]3D打印中面向STL三维模型的待加支撑特征元素的快速提取算法

说明书

技术领域

本发明隶属于3D打印技术领域，更具体地说涉及一种3D打印机软件的支撑算法生成过程

背景技术

3D打印技术，其思想最新起源于19世纪末美国一项分层构造地貌地形图的专利；而直到1984年，美国人CharlesHull发明了立体光刻技术，才真正意义上实现以数字数据为输入模型，以近似3D实体为输出结果的直接制造技术。这种高度综合的前沿技术，颠覆了传统模具流水线批量制造技术的生产模式。与当今时代，人们追求个性化的需求遥相呼应。

3D打印技术在经历了数十年的发展，我国在21世纪掀起了3D打印技术研发和应用的高潮。作为一项高度集成材料、硬件、软件等多领域的综合性技术，3D打印技术的发展，需要各个领域不断自我提升以外，也需要各领域间相互协作。在3D打印软件支撑生成过程算法中，存在生成支撑时间过长的“假死机”问题。其中，在生成支撑环节中，待加支撑特征元素的提取成为其中一个关键问题。本发明仅通过网格区域化三角面片及其坐标点，建立共用顶点的三角面片逻辑关系。无需建立复杂拓扑关系，可达到快速提取待加支撑特征元素的目标。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种待加支撑特征元素的快速提取的提取方法。具体实施步骤如下：

步骤一：读取STL模型，并将模型转换成一组三角面片数组；

步骤二：按照三角面片内三个顶点所在网格，将三角面片网格区域化。同时，提取悬吊三角面片；

步骤三：获取种子三角面片；

步骤四：根据种子三角面片提取各孤立区域；

步骤五：从各孤立区域中提取特征元素。

所述待加支撑的特征元素是指在特征元素的下方可能需要添加支撑，才能保证特征元素及其上层部分不会出现“坍塌”，确保模型成功打印。

所述特征元素包括悬吊点、悬吊线、悬吊三角面片三类。

所述三角面片是STL模型的一种基础数据单元，由每个三角形的顶点坐标和三角形面片的法向量组成。由所有的三角形面片来趋近三维物体。而每个三角形的顶点排列顺序完全遵守右手法则。

所述STL模型是3D模型文件的一种，且已经成为了3D打印领域的标准数据接口格式。目前，有两种不同的STL文件格式：一种是二进制格式，另一种是ASCII明码。

所述三角面片网格区域化是将水平面按照一定的间距进行划分并且编号。如果三角面片的其中任意一个坐标点属于该网格区域内，则将三角面片并入当前网格区域的坐标三角面片集合。

所述种子三角面片是指第一个符合条件的三角面片。

所述孤立区域是指以种子三角面片的坐标点开始向外延伸，获取其他共顶点且法向量符合条件的三角面片作为新的种子三角面片继续向外延伸，直到没有新的三角面片加入。所有的种子三角面片连成的区域称之为孤立区域。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细的说明。

图1为提取支撑特征元素的流程图；

图2为种子三角面片坐标点向外延伸形成孤立区域的流程图；

图3为STL模型及三角面片网格化；

图4为种子三角面片，其中i(i＝1，2，3，…)都可能是种子三角面片；

图5为三类特征元素。其依次分别为悬吊点、悬吊点、悬吊三角面片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述，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子。基于本发明的实施例，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的实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了本发明一实施例提取支撑特征元素的流程图。该方法基于图3中的STL模型。详细描述过程如下：

1.STL模型在经过解析之后，存为三角面片数组。其中，三角面片含有访问状态，法向量以及坐标点；

2.从数组中提取未被访问，切法向量β＜＝F_z＜＝0(β＜0)条件的三角面片作为种子三角面片；

3.将种子三角面片的三个坐标点存入孤立区域的坐标点集中。同时，有种子坐标点向外延伸，直到坐标点集不再扩充，表明孤立区域形成；