[发明专利]一种基于三维数据驱动的沙盘成形动态切片方法

权利要求书

1.一种基于三维数据驱动的沙盘成形动态切片方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取沙盘的数据原文件，将所述原文件格式转换为STL文件，读取所述STL文件中的数据构建STL模型；

S2、对所述STL模型进行训练，得到最优切片处理方案；

S3、根据最优切片处理方案，对待打印沙盘的STL模型进行分层切片处理，得到各层切片的第一轮廓数据，对所述第一轮廓数据进行预处理，保留微小特征点、剔除冗余点，得到第二轮廓数据；

S4、对所述第二轮廓数据进行优化，得到曲线拟合后的第三轮廓数据，将所述第三轮廓数据转化为三维打印机器能够识别G代码，指导打印机进行逐层打印；

所述S2中需要寻找最优切片处理方案包括：通过对STL模型的三角面片进行训练，得到多个方案，对多个方案进行误差与精度评测，并将评测结果按照顺序排序，选取最优切片处理方案，并将最优切片处理方案存储在切片方案数据库中，用于更新切片方案数据库；

对STL模型进行训练前，需要对STL模型的所有三角面片进行分组排序；

所述分组排序的依据包括沙盘成型精度、切割速度及生产成本：

根据三角面片中的几何特征，对所有三角面片进行分组排序，建立第一分组关系；

根据沙盘模型的高度，对所有三角面片进行分组排序，建立第二分组关系；

根据沙盘模型的特点，选取待打印沙盘所需的材料，建立第三分组关系；

判断第一分组关系、第二分组关系、第三分组关系的优先级，当对沙盘成型精度要求高时，第二分组关系的优先级最高；

当对切割速度要求高时，第一分组关系的优先级最高；

当对生产成本要求高时，第三分组关系的优先级最高；

所述几何特征通过计算三角面片中顶点坐标沿切片方向投影的大小，根据投影的大小进行排序，即为第一分组关系；

依据换算比例尺后沙盘模型的高度，对每个三角面片进行分组，将不同高度三角面片进行标注后排序，即为第二分组关系；

根据预算及实际作用需求，选取材料中的一种或多种，形成多个方案，并对方案的预算进行排序，即为第三分组关系；

依据优先级的不同，对三角面片进行训练，得到第一轮廓数据；

计算所述沙盘成型精度前需要先判断：是直线边切片还是曲线边切片，用于控制沙盘模型的表面粗糙度，

根据以下公式计算表面粗糙度与切片厚度的关系：

H＝2Ra/|－cosα|，其中H为切片厚度，Ra为沙盘表面粗糙度，当为直线边切片时：α为直线边界线的斜率，当为曲线边切片时：α为某点切线斜率。

2.如权利要求1所述的基于三维数据驱动的沙盘成形动态切片方法，其特征在于，所述S3中预处理包括：采用弦高角度法对所述第一轮廓数据中的数据点进行两次判断，先进行粗判断，若数据点的弦高小于等于第一阈值，则进行精判断，否则保留数据点，当进行精判断时，若数据点的偏角小于等于第二阈值，则删除所述数据点，否则保留数据点。

3.如权利要求2所述的基于三维数据驱动的沙盘成形动态切片方法，其特征在于，对所述第二轮廓数据进行优化包括，通过简化多边形顶点，去除对切片轮廓多边形中无用的点。