[发明专利]一种基于STL文件的3D打印支撑结构设计方法

权利要求书

1.一种基于STL文件的3D打印支撑结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用3D建模软件对模型进行三维建模，并导出STL文件；

S2、读取STL文件，读取其中的三角面片顶点及法向量信息；

S3、定义临界角，将三角面片外法向量与Z轴正向之间的夹角和临界角作比较，判断该三角面片是否为待支撑三角面片，依次遍历所有三角面片，最终得到该STL模型的所有待支撑区域；

S4、将所读取的三角面片信息进行整合，检测待支撑区域，检测支撑结构是否为悬吊面、悬吊边或悬吊点；

S5、将待支撑区域向工作平面投影成二维投影区域，得到需要支撑的部分；

S6、在得到待支撑区域的二维投影区域之后，对待支撑区域进行采样点采样；

S7、检查采样点和模型之间的位置关系，得到采样点对应的支撑顶部空间坐标点，依次遍历，最终得到待支撑区域的顶层支撑点矩阵集合；

S8、生成支撑结构；

S9、将所有的顶点坐标、法向量坐标写入STL文件。

2.根据权利要求1所述的基于STL文件的3D打印支撑结构设计方法，其特征在于，所述S3中三角面片外法向量和Z轴正方向的夹角信息的计算公式为：n·v＝|n|·|v|cosθ。

3.根据权利要求1所述的基于STL文件的3D打印支撑结构设计方法，其特征在于，所述S4中根据悬吊边的属性对悬吊边进行检测，确保悬吊边的两个三角面片都是非待支撑区域，并且法向矢量相加后向下，悬吊边与底面的夹角小于临界角。

4.根据权利要求1所述的基于STL文件的3D打印支撑结构设计方法，其特征在于，所述S4中根据悬吊点的属性对悬吊点进行检测，悬吊点的Z坐标值低于与其共线的其它点的Z坐标值，确保包含悬吊点的边不是悬吊边，确保包含悬吊点的面不是悬吊面，悬吊点所在的所有三角面片法向矢量相加后向下。

5.根据权利要求1所述的基于STL文件的3D打印支撑结构设计方法，其特征在于，所述S6中采用等距采样法进行采样点计算，公式为：

N_x＝(X_max-X_min)/d

N_y＝(Y_max-Y_min)/d。

6.根据权利要求1所述的基于STL文件的3D打印支撑结构设计方法，其特征在于，所述S7中采用重心法来判断一个点是否在三角形内部，然后将该采样点坐标带入到三角形所在的平面方程得到该采样点对应的支撑顶部空间坐标点。

7.根据权利要求1所述的基于STL文件的3D打印支撑结构设计方法，其特征在于，所述S8中将支撑点投影到XOY平面上，然后经过步骤S6得到XOY平面的支撑点矩阵(x,y,0)。

8.根据权利要求1所述的基于STL文件的3D打印支撑结构设计方法，其特征在于，所述S8中经过步骤S7计算得到待支撑区域的顶层支撑点矩阵集合P(x,y,z)，以支撑点矩阵(x,y,0)和顶层支撑点矩阵集合P(x,y,z)这两个矩阵中的点作为支撑结构的上下表面中心点，每个点距离中心点的长度为a，构成支撑结构。

9.根据权利要求1所述的基于STL文件的3D打印支撑结构设计方法，其特征在于，所述S9中根据右手定则，每个面的法向量必须指向实体的外面，每个支撑的上下表面，每个顶点分别和中心点构造成三角面片，每个侧面划分为两个三角形面，每个三角形面的法向量必须指向实体的外部。

10.根据权利要求1所述的基于STL文件的3D打印支撑结构设计方法，其特征在于，所述S9中计算每个三角形的法向量，计算公式为n＝v1*v2。