[发明专利]一种基于相交边映射的STL模型3D打印切片方法

说明书

本发明涉及一种基于相交边映射的STL模型3D打印切片方法其包括以下步骤：步骤一、对STL模型的三角片数据进行排序优化，逐层筛选出与各层切平面相交的三角片集合；步骤二、提取出每个三角片与切平面相交的两条边，构建相交边对索引矩阵；步骤三、建立映射函数，将索引矩阵转换成一个映射表，并利用该映射表对所有相交边进行有序排列；步骤四、计算每个相交边与切平面的交点，并根据相交边排序结果，依次连接各个交点构建有序切片轮廓路径。本发明将三角片与切平面的相交关系映射为数据表，利用映射表的快速查询功能进行相交边的有序排列，不仅可以避免公共边交点的重复计算，也无需耗时而复杂的网格拓扑关系重建，能够有效提高切片分层处理效率。

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，尤其涉及一种基于相交边映射的STL模型3D打印切片方法。

背景技术

STL模型是一种用大量无序的三角面片来模拟复杂物体表面的三维几何模型，三角面片的数量由模型的复杂性和逼近误差决定。由于STL文件格式简单，数据处理方便，如今已经成为3D打印系统的标准接口文件。

在利用3D打印工艺对STL模型进行制造时，首先需要获取模型的2D切片轮廓。目前已有的STL模型切片方法中，应用最广泛的有两种类型：(1)基于冗余交点信息的方法。该类方法首先计算切平面与所有相交三角面片的交线段，由于相邻三角面片之间存在公共边，因此计算得到的交线段端点存在冗余数据，利用这些冗余交点信息进行首尾连接即可得到有序封闭轮廓。这种类型的算法无需构建复杂的网格拓扑关系，但在计算切平面和三角面片公共边的交点时需要重复计算两次。(2)基于网格拓扑信息的方法该类方法需要首先建立STL模型三角面片之间的邻接拓扑关系，然后在求得切平面与第一个相交三角片后，根据拓扑关系找到与之相邻的下一个三角片，依次求交后即可得到首尾相连的有向封闭轮廓。这种算法能够避免重复计算冗余交点，而且无需对交点进行重新排序；但这种基于网格拓扑关系的分层算法处理拓扑信息耗时较长、内存占用量较大，尤其是在处理数据量较大的STL文件时，将会十分费时且对计算机的计算能力要求更高。

STL模型表面的三角片是散乱分布的，获取这种模型切片轮廓的关键在于如何将切平面与这些散乱的三角片形成的交线段有序地组织起来。另外，由于切片处理要计算每层切平面与三角面片的交线，大量三角面片会影响每层切片创建轮廓的时间，因此切片算法的有效性直接影响到最终模型制作的效率和质量。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于相交边映射的STL模型3D打印切片方法，快速建立正确的有序切片轮廓。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种基于相交边映射的STL模型3D打印切片方法，其包括以下步骤：

步骤一、根据STL模型的三角片的顶点坐标对三角片数据进行排序优化，然后由下而上逐层筛选出与各层切平面相交的三角片集合；

步骤二、从筛选出来的相交的三角片集合中，根据三角片顶点与切平面的相对位置提取出每个三角片与切平面相交的两条边，构建相交边对索引矩阵；

步骤三、建立映射函数，将相交边对索引矩阵转换成一个映射表，并利用该映射表对所有相交边进行有序排列；

步骤四、计算每个相交边与切平面的交点，并根据相交边排序结果，依次连接各个交点构建有序切片轮廓路径。

步骤一中，包括以下步骤：

1)读取STL模型，并根据成型精度和模型表面形态特征，确定各层切平面的位置h_i，i＝1，2，...，n，n为切片总数；