[发明专利]一种生成3D打印模型的树形支撑结构的方法

权利要求书

1.一种生成3D打印模型的树形支撑结构的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

S1构建第一层支撑点

对于待打印的3D模型，识别该模型的待支撑区域，并将该待支撑区域作为第一层支撑区域，将该待支撑区域进行网格划分，每个网格节点为一个支撑点；

S2第i+1层的支撑点的形成

将第i层的所有支撑点投影在水平面xoy中,以此获得多个投影点，其中所有投影点形成的区域作为投影区域，按照预设尺寸将该投影区域划分为m个子区域，每个子区域包括多个投影点，其中，i＝1,2,…,n，j＝1,2,…,m，

(a)对于第j个子区域，根据该第j个子区域中的投影点生成一个第i+1层的支撑点P_(i+1，j)；以3D打印机的基台为底面，判断生成的所述支撑点P_(i+1，j)是否在打印基台之上：

(a1)当所述支撑点P_(i+1，j)不在所述基台之上时，删除该支撑点P_(i+1，j)，然后将所述第j个子区域中的每个支撑点分别投影在所述基台上，以此形成多个投影点，该多个投影点即为所述第j个子区域在第i+1层的支撑点，将每个投影点与形成该投影点的第i层的支撑点连接，以此形成第i层与第i+1层之间的一根树枝，最后将所述第j个子区域中所有的支撑点从第i层删除；

(a2)当所述支撑点P_(i+1，j)在所述基台之上时，将该支撑点P_(i+1，j)与第j个子区域中每个支撑点相连分别连成多条线段，判断每条线段是否与待打印模型发生干涉：

I对于发生干涉的线段，将干涉点作为第i+1层中的支撑点，并删除所述支撑点P_(i+1，j)和发生干涉的线段在第i层中对应的支撑点,最后连接所述干涉点和第i层中形成该干涉点的支撑点，以此形成第i层与第i+1层之间的一根树枝；

II对于不发生干涉的线段，当不发生干涉的线段大于1条时，将没有发生干涉的线段在第i层中对应的支撑点形成的集合作为第i层的第j个子区域，返回步骤(a)，当不发生干涉的线段等于1时，将该不发生干涉的线段在第i层中对应的支撑点作为第i+1层的支撑点；

(b)j＝j+1，返回步骤(a)直至完成第m个子区域生成第i+1层的支撑点P_(i+1，m)，并以此完成第i层到i+1层所用树枝的建立；

S3 i＝i+1，重复步骤S2，直至第n层的支撑点为0，以此获得树形支撑结构。

2.如权利要求1所述的一种生成3D打印模型的树形支撑结构的方法，其特征在于，在步骤(a)中，所述根据该第j个子区域中的投影点生成一个第i+1层的支撑点P_(i+1,j)，按照下列方法进行：

(1)设定所述第j个子区域中第s个支撑点的重量W_s，计算支撑点P_(i+1，j)在xoy平面中的投影点的坐标，

其中，s是第j个子区域中支撑点的编号，k是第j个子区域中支撑点的总数量，s＝1,2,…k，x_s是第j个子区域中第s个支撑点的横坐标，y_s是第j个子区域中第s个支撑点的纵坐标；

(2)在xoy平面中，计算所述第j个子区域中每个支撑点在xoy平面的投影点到所述投影点之间的距离，以此获得k个距离值，该距离值中的最大值l_max对应的投影点为sp'，该投影点sp'对应的支撑点为sp，所述支撑点P_(i+1，j)的z方向的坐标计算按照下列表达式进行：

P_(i+1，j),z＝sp_z-l_maxcotα_max

由此获得所述支撑点的坐标为：

其中，sp_z为所述支撑点sp的z轴方向的坐标，α_max是所述支撑点的最大倾斜角。