[发明专利]一种面向3D打印的内部填充优化方法

权利要求书

1.一种面向3D打印的内部填充优化方法，包括如下步骤：

步骤1：输入待成型件的模型，待成型件的最小壁厚T，确定待成型件的成形方位与切片层厚t；

步骤2：获取待成型件的最小成形倾斜角θ，甘中t为切片层厚，l为上层相对下层能成形的最长突出部分的长度；

步骤3：根据切片层厚t对待成型件模型进行切片，切片层的总数为[H/t]，其中H为待成型件模型的高度，[H/t]表示H/t取整；获得二维切片集合；

步骤4：按照从上到下的顺序依次根据各切片层的输入轮廓C_i获得对应的内轮廓C_i-in：

步骤4-1；获取第i层切片层作为当前切片层，i＝1，2，…[H/t]；判断i是否满足或者若是，则将当前切片层的偏置轮廓C_i-offset和内轮廓C_i-in分别置为空，C_i-offset表示第i个切片层的偏置轮廓，结束步骤4；若否，则提取当前切片层的输入轮廓C_i，进入步骤4-2；

步骤4-2；从第层到第层依次将各切片层的输入轮廓C_i向内偏移距离T、生成偏置轮廓C_i-offset，其中C_i表示第i个切片层的输入轮廓，C_i-offset表示第i个切片层的偏置轮廓，H表示待成型件模型的高度，T表示待成型件的最小壁厚，t表示切片层厚；

步骤4-3：获取当前切片层的影响层集合

{C_i-[T/t]，C_i-[T/t]+1，…，C_i，…C_i+[T/t]-1，C_i+[T/t]}，其中C_i表示第i层切片层的输入轮廓；获取影响层的偏置轮廓C_i-offset集合{C_{(i-[T/t]offset}，C_{(i-[T/t]+1)offset}，…，C_i-offset，…C_{(i+[T/t]-1)offset}，C_{(i+[T/t])offset}}，其中，C_{(i-[T/t])offset}表示第i-T/t层切片层的偏置轮廓，以此类推；将所有影响层的偏置轮廓定义的区域进行布尔运算，求得的交集区域的轮廓即作为当前切片层的第一内轮廓C_i-in1；

步骤4-4；根据最小成形倾斜角θ生成具有自支撑能力的第二内部轮廓C_i-in2：判断当前切片层的第一内轮廓C_i-in1是否为空，若是则结束步骤4-4，若否，则判断当前切片层的上一层切片层的内轮廓C_(i-1)-in是否为空，若是，则将第一内轮廓C_i-in1向内迭代偏置，偏置距离为t×cotθ，迭代的终止条件为偏置得到的多边形的内切圆半径小于t×cotθ，将该偏置得到的多边形作为当前切片层的第二内部轮廓C_i-in2；若否，则将上一层切片层的内轮廓C_(i-1)-in向内偏置，偏置距离为t×cotθ，将偏置得到的轮廓投影到当前切片层，投影得到的轮廓作为当前切片层的第二内部轮廓C_i-in2；

步骤4-5：将第一内部轮廓C_i-in1和第二内部轮廓C_i-in2进行布尔交运算获得内轮廓C_i-in，

步骤4-6：对输入轮廓C_i和内轮廓C_i-in做布尔差集运算获得当前切片层的填充区域：

步骤4-7：获取第i+1个切片层作为当前切片层，重复步骤4-1到步骤4-7；

步骤5：所有切片层的填充区域依次序共同组成填充路径，将填充路径输出为3D打印路径文件。

2.如权利要求1所述的面向3D打印的内部填充优化方法，其特征在在于：步骤4-6中，获得当前切片层的填充区域后，判断当前切片层的填充区域是否具有厚度小于最小壁厚T的部位，若有，则修正和调整内轮廓C_i-in使填充区域的所有部位的厚度均大于T，以修正和调整后的内轮廓作为当前内轮廓；将当前内轮廓与输入轮廓做布尔差集运算、获得的结果作为当前切片层的填充区域。

3.如权利要求2所述的面向3D打印的内部填充优化方法，其特征在在于：步骤4-6中，对内轮廓进行修正与调整的具体方法是：

步骤4-6-1：判断当前切片层的待填充区域是否由一条封闭的内轮廓定义，若是，则进入步骤步骤4-6-2；若否，则认为该待填充区域由一条以上的内轮廓定义，进入步骤4-6-3；

步骤4-6-2：将内轮廓向外迭代偏置，偏置距离为小于T的常量，迭代终止条件为：该待填充区域的内切圆半径大于T；迭代完成后的内轮廓即为修正与调整后的内轮廓C_i-in；

步骤4-6-3：生成待填充区域的中线轮廓，中线轮廓由待填充区域的中线簇形成，中线簇由输入轮廓和内轮廓之间的中线组成，中线上的任意一点均为输入轮廓与内轮廓的中间点、或者内轮廓与内轮廓的中间点；以T/2为半径的圆生成包络线，包络线与输入轮廓内切，待填充区域的仅有内轮廓定义的部分、以中线上的点作为包络线的圆心，将待填充区域与包络线覆盖的区域做布尔加运算、求得的区域的内轮廓即修正后的内轮廓C_i-in。