基于選擇性抑制燒結(jié)技術(shù)的3d模型支撐結(jié)構(gòu)算法實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】一種基于選擇性抑制燒結(jié)技術(shù)的3D模型支撐結(jié)構(gòu)算法實(shí)現(xiàn)方法，包括以下步驟：a，獲取模型的數(shù)字文件并將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的STL格式的文件；b，對(duì)于獲得的STL格式的文件進(jìn)行編號(hào)；c，從Z值最大點(diǎn)所屬的三角形片開始進(jìn)行支撐計(jì)算；d，對(duì)于的切平面進(jìn)行重復(fù)c1到c4的工作，獲取封閉曲線；e，重復(fù)c和d，直到切片平面達(dá)到模型的底部；f，對(duì)于每一個(gè)支撐點(diǎn)，從其開始層到結(jié)束層連接起來，則為一條Z方向的線段，以該線段為軸，半徑r為中心，則生成所需要的支撐柱。本發(fā)明中支撐區(qū)域因?yàn)樵跓Y(jié)中會(huì)完全被抑制，保證疏松粉末的特性，而抑制劑的作用使得與零件接觸區(qū)域的剝離損傷盡可能小，從而減小后處理的需求。
【專利說明】
基于選擇性抑制燒結(jié)技術(shù)的3D模型支撐結(jié)構(gòu)算法實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，它是一種基于選擇性抑制燒結(jié)技術(shù)的3D 模型支撐結(jié)構(gòu)算法實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的3D模型算法實(shí)現(xiàn)方法所生成的支撐結(jié)構(gòu)與零件具有相同的特性，使用同種 或者不同的材料進(jìn)行填充或者烙化等實(shí)現(xiàn)支撐的效果，上述3D模型算法實(shí)現(xiàn)方法粉末消耗 大，打印成本高。
[0003] 因此，現(xiàn)有技術(shù)有待于改進(jìn)和提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種粉末消耗少、支撐分 離簡單的基于選擇性抑制燒結(jié)技術(shù)的3D模型結(jié)構(gòu)算法實(shí)現(xiàn)方法。
[0005] 選擇性抑制燒結(jié)技術(shù)選擇地將抑制劑噴射在粉末層面，借助于后期燒結(jié)過程來提 高巧件的強(qiáng)度。粉末材料包括聚合物、陶瓷或金屬。
[0006] -種基于選擇性抑制燒結(jié)技術(shù)的3D模型支撐結(jié)構(gòu)算法實(shí)現(xiàn)方法，包括W下步驟： a,獲取模型的數(shù)字文件并將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的STL格式的文件； b，對(duì)于獲得的STL格式的文件； bl，讀取STL格式的文件，順序存儲(chǔ)所有的Ξ角形片，并進(jìn)行編號(hào)；第i個(gè)Ξ角形片信息 為：咕，扛。，|/。，1''巧}; b2,從排序好的Ξ角形片中順序讀取Ξ角形片中的邊，對(duì)于某個(gè)Ξ角形片 ，如果邊區(qū)尚未被記錄，則順序記錄在邊的集合中，同時(shí)記錄該邊所屬的Ξ角形 片的編號(hào)；如果該邊已經(jīng)被記錄，則查看當(dāng)前的Ξ角形片是否被記錄在該邊的集合中，如果 沒有該邊所對(duì)應(yīng)的當(dāng)前Ξ角形片的編號(hào);遍歷所有Ξ角形片，直到所有的邊被存儲(chǔ)起來； b3,從排序好的Ξ角形片中順序的讀取Ξ角形片的點(diǎn)，對(duì)于某個(gè)Ξ角形片Δ巧 ，如果點(diǎn)^設(shè)有被記錄，則將該點(diǎn)記錄在點(diǎn)集中，同時(shí)記錄該點(diǎn)所屬的的Ξ角形片的編號(hào)， W及該點(diǎn)所屬的所有的邊的編號(hào)，否則跳過該點(diǎn)； 不失一般性的情況下，選擇Z方向?yàn)榉謱臃较颍辉诜謱娱_始之前，選擇點(diǎn)集中Z方向的最 大值和最小值(?織;，端減.J，其差值変玄帶屬。族！，按照點(diǎn)i層的層厚耗，模型的 層數(shù)為N，與層厚有W下的關(guān)系：
； 從最高的點(diǎn)開始計(jì)算，Z方向第f個(gè)切面的Z坐標(biāo)值為：
C，從Z值最大點(diǎn)所屬的Ξ角形片開始進(jìn)行支撐計(jì)算，計(jì)算步驟如下： cl，Z方向的單位向量標(biāo)記為f心f繫疑I!，計(jì)算Z方向切片與Ξ角形片的交點(diǎn)；切片片 段的方向由切片方向J和當(dāng)前Ξ角形片的單位方向量的矢量叉乘確定，該順序方向?yàn)?齊二,羞識(shí);靖； c2,如果該Ξ角形片的3個(gè)頂點(diǎn)的Z值都與切片Z值相等，則該Ξ角形片為上表面或者下 表面;如果該Ξ角形片中2個(gè)頂點(diǎn)與切片Z值相等，則直接選取運(yùn)兩點(diǎn)的連線作為切片線段； 如果該Ξ角形片中3個(gè)頂點(diǎn)的Z值都不同，最大、最小的單W?·:，為mi,，.值，如果該層切平面 壤m(xù)熱叛！!::冷焉概0K，則該切平面有兩個(gè)交點(diǎn)，分別標(biāo)記運(yùn)兩點(diǎn)為P、Q(P為該Ξ角形片內(nèi)Z 值最大的點(diǎn)）;交點(diǎn)的計(jì)算方式為：
Ξ角形片的另外一個(gè)點(diǎn)標(biāo)記為R，則交點(diǎn)為：
c3,如果該Ξ角形片的一個(gè)頂點(diǎn)與Z值相等，而另外的都大于或者小于Z值，則尋找該點(diǎn) 所屬的所有Ξ角形片，并任意選擇一個(gè)Ξ角形片進(jìn)行cl和c2的判斷；否則前進(jìn)到c4; c4，W此計(jì)算出所有與平面f相交的Ξ角形片麵的切片片段，并且順序連接； 如果模型為封閉模型，則順序連接交點(diǎn)形成封閉的曲線?;如果該模型有多層輪廓，則所有 Ξ角形片走完成生成曲線餐塵-霞矮; C5,當(dāng)前切片片段所在Ξ角形片法線與Ζ向單位矢量的點(diǎn)積為:載滿;;對(duì)于懸空的 結(jié)構(gòu)，只有當(dāng)懸空角度超過一定值的時(shí)候，才有必有進(jìn)行支撐;該標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)于不同的材料和 工具，具有不同的數(shù)值輪自t (錢。::謗顯掛::紫雜。）； 當(dāng)心填心^緻魏時(shí)，需要添加支撐，否則認(rèn)為當(dāng)前立角形片不需要支撐； 對(duì)于當(dāng)前Ξ角形片上所在的切片片段釋3.和釋2,按照設(shè)定的距離貿(mào)，在運(yùn)條交線上，需 要的支撐點(diǎn)數(shù)為
；k從0到％ - 1); c6,對(duì)所生成的曲線上所有的切片片段進(jìn)行c5的操作，獲取所有的支撐點(diǎn)，并將支撐點(diǎn) 添加到點(diǎn)集N中； d，對(duì)于％枯的切平面進(jìn)行重復(fù)C巧Μ的工作，獲取封閉曲線每鍊粋;每料巧…； dl，判斷點(diǎn)集Ν中的點(diǎn)是否在當(dāng)前層片的曲線集的頂點(diǎn)，如果是，則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的支撐到 該層結(jié)束，在支撐點(diǎn)上進(jìn)行標(biāo)記;否則，查看是否該點(diǎn)在對(duì)應(yīng)的切片片段上，如果是，則該點(diǎn) 對(duì)應(yīng)的支撐該層結(jié)束，在支撐點(diǎn)是標(biāo)記;否則，查看該點(diǎn)是否在有封閉曲線圍成的封閉曲面 內(nèi)，如果是，則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的支持點(diǎn)結(jié)束;否則標(biāo)記該點(diǎn)在馬沒有結(jié)束； d2，對(duì)N中所有沒有結(jié)束的點(diǎn)按照d 1進(jìn)行判斷，對(duì)于結(jié)束的進(jìn)行標(biāo)記； 狀，對(duì)于封閉曲線?.Α3: …中所有的切片片段按照dS進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算產(chǎn)生所 有新的支撐點(diǎn)，并加入點(diǎn)集N，將所有新的點(diǎn)標(biāo)記起來； e，重復(fù)C和d，直到切片平面達(dá)到模型的底部； f，對(duì)于每一個(gè)支撐點(diǎn)，從其開始層到結(jié)束層連接起來，則為一條Z方向的線段，W該線 段為軸，半徑r為中屯、，則生成所需要的支撐柱。
[0007]本發(fā)明從所需打印零件的數(shù)字化文件出發(fā)，根據(jù)所使用的粉末材料和抑制劑材 料，w及所用的打印機(jī)噴頭參數(shù)，定制化的生產(chǎn)打印文件;在打印過程中，抑制劑和粘結(jié)劑 會(huì)將巧體的粉末封存在抑制劑所形成的封閉體內(nèi)，因而打印過程中巧件之外的粉末可W分 離并被回收，從而減少粉末的消耗，降低打印成本。
【附圖說明】
[0008] 附圖1為本發(fā)明實(shí)施例待打印的零件示意圖； 附圖2為本發(fā)明實(shí)施例待打印的零件立體示意圖； 附圖3為本發(fā)明實(shí)施例待打印的零件支撐結(jié)構(gòu)算法時(shí)示意圖一； 附圖4為本發(fā)明實(shí)施例待打印的零件支撐結(jié)構(gòu)算法時(shí)示意圖二； 附圖5為本發(fā)明本發(fā)明實(shí)施例待打印的零件生成的制成結(jié)構(gòu)示意圖一； 附圖6為本發(fā)明本發(fā)明實(shí)施例待打印的零件生成的制成結(jié)構(gòu)示意圖二。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 下面給出實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明： 實(shí)例1: 請(qǐng)參看圖1和圖2,圖中所示的為所需3D打印的具有懸空結(jié)構(gòu)的零件，所選擇的工藝參 數(shù)所對(duì)應(yīng)的鷄纖;;藻篡0; 請(qǐng)參看圖3和圖4,在算法從上至下進(jìn)行支撐計(jì)算時(shí)，在遇到W下被紅色標(biāo)明的面的Ξ角片 時(shí)，T ? Z、η < €0? ，運(yùn)些層面會(huì)生成支撐;在綠色區(qū)域，有-cos<I - ，因而判定無需支撐。
[0010] 對(duì)于標(biāo)志為0區(qū)域的支撐，支撐從上表面起，而至于下表面，都在零件內(nèi)部;對(duì)于3 表面的支持，支撐起始于上表面，終止于成形底板； 對(duì)于1表面，部分支撐起始于面1，終止于面5，另有部分支撐終止于底板;對(duì)于4表面，成 形起始于面4,終止于底板，因?yàn)橹螐纳舷蛳掠?jì)算，因而面4的支撐并不收到面1支撐的影 響。
[0011] 請(qǐng)參看圖5和圖6,生成的支撐結(jié)構(gòu)為下圖中黑色區(qū)域： 面1的支撐在向下延伸中終止于面5，而面4的支撐向下重新開始計(jì)算并延伸至底板。
[0012] 本發(fā)明中支撐區(qū)域因?yàn)樵跓Y(jié)中會(huì)完全被抑制，保證疏松粉末的特性，因而支撐 區(qū)域的生成過程中更多的考慮了零件的精度控制，而抑制劑的作用使得與零件接觸區(qū)域的 剝離損傷盡可能小，從而減小后處理的需求，同時(shí)大量支撐柱有效地起到了支撐作用，保證 零件燒結(jié)過程的精度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于選擇性抑制燒結(jié)技術(shù)的3D模型支撐結(jié)構(gòu)算法實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括 W下步驟： 曰，獲取模型的數(shù)字文件并將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的STL格式的文件； b，對(duì)于獲得的STL格式的文件， 曰，獲取模型的數(shù)字文件并將其轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的STL格式的文件； b，對(duì)于獲得的STL格式的文件； bl，讀取STL格式的文件，順序存儲(chǔ)所有的Ξ角形片，并進(jìn)行編號(hào)；第i個(gè)Ξ角形片信息 為:機(jī),14.1,!.''。,!'。}; b2,從排序好的Ξ角形片中順序讀取Ξ角形片中的邊，對(duì)于某個(gè)Ξ角形片屬私1控1&， 如果邊Ecigel^巧&尚未被記錄，則順序記錄在邊的集合中，同時(shí)記錄該邊所屬的=角形片 的編號(hào)；如果該邊已經(jīng)被記錄，則查看當(dāng)前的Ξ角形片是否被記錄在該邊的集合中，如果沒 有該邊所對(duì)應(yīng)的當(dāng)前Ξ角形片的編號(hào);遍歷所有Ξ角形片，直到所有的邊被存儲(chǔ)起來； b3,從排序好的Ξ角形片中順序的讀取Ξ角形片的點(diǎn)，對(duì)于某個(gè)Ξ角形片11???， 如果點(diǎn)1?沒有被記錄，則將該點(diǎn)記錄在點(diǎn)集中，同時(shí)記錄該點(diǎn)所屬的的Ξ角形片的編號(hào)， W及該點(diǎn)所屬的所有的邊的編號(hào)，否則跳過該點(diǎn)； 不失一般性的情況下，選擇Z方向?yàn)榉謱臃较?；在分層開始之前，選擇點(diǎn)集中Z方向的最 大值和最小值播.:}，其差值顆刪編;㈱一編福;I，按照點(diǎn)i層的層厚起，模型的 層數(shù)為N，與層厚有W下的關(guān)系從最高的點(diǎn)開始計(jì)算，Z方向第!個(gè)切面的Z坐標(biāo)值為：C，從Z值最大點(diǎn)所屬的Ξ角形片開始進(jìn)行支撐計(jì)算，計(jì)算步驟如下： cl，Z方向的單位向量標(biāo)記為玄二與，也I.}，計(jì)算Z方向切片與Ξ角形片的交點(diǎn)；切片片 段的方向由切片方向2和當(dāng)前Ξ角形片的單位方向量的矢量叉乘確定，該順序方向?yàn)?薩二還父.攝;； c2,如果該Ξ角形片的3個(gè)頂點(diǎn)的Z值都與切片Z值相等，則該Ξ角形片為上表面或者下 表面;如果該Ξ角形片中2個(gè)頂點(diǎn)與切片Z值相等，則直接選取運(yùn)兩點(diǎn)的連線作為切片線段； 如果該Ξ角形片中3個(gè)頂點(diǎn)的Z值都不同，最大、最小的駕霉值，如果該層切平面 駕概3?^爸霉成窠;^:，則該切平面有兩個(gè)交點(diǎn)，分別標(biāo)記運(yùn)兩點(diǎn)為？、0(?為該^角形片內(nèi)2 值最大的點(diǎn)）;交點(diǎn)的計(jì)算方式為：Ξ角形片的另外一個(gè)點(diǎn)標(biāo)記為R，則交點(diǎn)為：c3,如果該Ξ角形片的一個(gè)頂點(diǎn)與Z值相等，而另外的都大于或者小于Z值，則尋找該點(diǎn) 所屬的所有Ξ角形片，并任意選擇一個(gè)Ξ角形片進(jìn)行cl和c2的判斷；否則前進(jìn)到c4; c4, W此計(jì)算出所有與平面,?相交的立角形片的切片片段，并且順序連接； 如果模型為封閉模型，則順序連接交點(diǎn)形成封閉的曲線?;如果該模型有多層輪廓，則所有 Ξ角形片走完成生成曲線餐塵-霞矮; c5,當(dāng)前切片片段所在Ξ角形片法線與Ζ向單位矢量的點(diǎn)積為:扛;=:速::.謙;對(duì)于懸空的 結(jié)構(gòu)，只有當(dāng)懸空角度超過一定值的時(shí)候，才有必有進(jìn)行支撐;該標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)于不同的材料和 工具，具有不同的數(shù)值報(bào)饋（錢。::謗叛傲:紫雜。）； 當(dāng)邊;一議獲黯纖財(cái)，需要添加支撐，否則認(rèn)為當(dāng)前Ξ角形片不需要支撐； 對(duì)于當(dāng)前Ξ角形片上所在的切片片段1?和巧;2,按照設(shè)定的距離怒，在運(yùn)條交線上，需 要的支撐點(diǎn)數(shù)為； c6,對(duì)所生成的曲線上所有的切片片段進(jìn)行c5的操作，獲取所有的支撐點(diǎn)，并將支撐點(diǎn) 添加到點(diǎn)集N中； d，對(duì)于^?的切平面進(jìn)行重復(fù)C巧Μ的工作，獲取封閉曲線g斜媒，:轉(zhuǎn)策…； dl，判斷點(diǎn)集N中的點(diǎn)是否在當(dāng)前層片的曲線集的頂點(diǎn)，如果是，則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的支撐到 該層結(jié)束，在支撐點(diǎn)上進(jìn)行標(biāo)記;否則，查看是否該點(diǎn)在對(duì)應(yīng)的切片片段上，如果是，則該點(diǎn) 對(duì)應(yīng)的支撐該層結(jié)束，在支撐點(diǎn)是標(biāo)記;否則，查看該點(diǎn)是否在有封閉曲線圍成的封閉曲面 內(nèi)，如果是，則該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的支持點(diǎn)結(jié)束;否則標(biāo)記該點(diǎn)在馬沒有結(jié)束； d2，對(duì)N中所有沒有結(jié)束的點(diǎn)按照dl進(jìn)行判斷，對(duì)于結(jié)束的進(jìn)行標(biāo)記； d3,對(duì)于封閉曲線1械薩1??淀…中所有的切片片段按照d5進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算產(chǎn)生所有 新的支撐點(diǎn)，并加入點(diǎn)集N，將所有新的點(diǎn)標(biāo)記起來； e，重復(fù)C和d，直到切片平面達(dá)到模型的底部； f，對(duì)于每一個(gè)支撐點(diǎn)，從其開始層到結(jié)束層連接起來，則為一條Z方向的線段，W該線 段為軸，半徑r為中屯、，則生成所需要的支撐柱。
【文檔編號(hào)】B28B1/00GK105965887SQ201610294346
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月3日
【發(fā)明人】張靖, 金良, 黃少威, 包海峰, 葉宇柔
【申請(qǐng)人】廣東智維立體成型科技有限公司