[发明专利]一种基于随机点的3D打印填充路径生成方法

权利要求书

1.一种基于随机点的3D打印填充路径生成方法，其特征在于包括：

根据3D打印设备以及打印精度确定合适的层厚和随机点密度，并根据层厚和三维模型文件得到每一层需要打印的外轮廓；

根据随机点密度和轮廓外接矩形面积获取一定数量的内部随机点；

设定点与点之间距离阈值，在外轮廓和内部随机点中删除距离过近的点，在外轮廓点之间对距离过远的点进行内插；

根据轮廓点和内部随机点生成网格，采用增加网格线或删除网格线算法对网格进行优化；

根据优化后的网格生成不间断打印路径；

所述网格为Delaunay三角形网格或Voronoi网格；

对网格进行优化时采用删除网格线算法，具体方式为：

计算网格划分结果中每一个点的度，任选一个度为奇数的点作为当前点，与当前点相连的点构成集合Ω1；

判断集合Ω1中是否存在度为奇数的点，如果不存在，则与Ω1中点相连的点构成集合Ω2，对Ω2中的点进行判断，如果一个点即在Ω1中存在，也在Ω2中存在，则在Ω2中删除这个点；

判断集合Ω2中是否存在度为奇数的点，如果不存在，则与Ω2中点相连的点构成集合Ω3，对Ω3中的点进行判断，如果一个点在Ω1或Ω2中存在，也在Ω3中存在，则在Ω3中删除这个点；

采用上述方式得到两个或多个具有连接关系的点集Ω1，Ω2....Ωn，其中Ωn中存在度为奇数的点，从Ω1，Ω2....Ωn得到从当前点到Ωn中奇数度的点的一条连接路径A-B-C-....-X；

在网格中删除这条连接路径构成的连接线；

重复上述步骤直到网格中所有点的度都为偶数为止；

不间断打印路径的生成算法为求无向图的欧拉回路算法，其中求无向图的欧拉回路算法为Hierholzer算法。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其中每一层需要打印的外轮廓切平面与STL文件的三角形网格相交获得，具体采用如下方式：

根据层厚得到当前切平面为Z＝Z0，查找当前切平面相交的所有三角形并任选一个三角形作为初始三角形；依次求解三角形与切平面的交点，并将交点按三角形的拓扑顺序放入结果点集中，当前层中存在多个轮廓时，任选剩余三角形中任一三角形作为初始三角形，重复该过程得到多个轮廓的结果点集。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述内部随机点由随机点密度和轮廓外接矩形面积获取，具体采用如下方式：

由当前层的一个或多个轮廓点集得到x方向的最大值和最小值，y方向最大值和最小值；构建轮廓点集的外接矩形：根据矩形左下角点的坐标值和右上角的点坐标值计算外接矩形面积s，根据矩形面积s和随机点密度f计算在矩形内生成随机点的个数为s×f；在外接矩形内部进行均匀随机撒点得到轮廓内部随机点的点集；在轮廓内部随机点的点集中删除在轮廓外的随机点。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在删除距离过近的点时：

当轮廓点与轮廓点之间的距离小于距离阈值时删除其中的一个轮廓点，当内部随机点与内部随机点之间的距离小于距离阈值时删除其中的一个内部随机点，当轮廓点与内部随机点之间的距离小于距离阈值时则删除内部随机点；

先对轮廓点进行判断：如果在以当前轮廓点为圆心，以距离阈值为半径的圆内存在其他轮廓点或内部随机点，则删除在圆内的点；

对内部随机点进行判断:如果在以当前内部随机点为圆心，以距离阈值为半径的圆内存在其他点，则删除在圆内的点；

对轮廓点进行判断，如果相邻两点构成的轮廓线的距离大于2倍的距离阈值时，以距离阈值为间距在两点之间进行点的内插。