本發(fā)明屬于3D打印技術領域，具體涉及的是一種基于3D打印自動化三維模型報價算法。

背景技術：
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3D打印技術是制造業(yè)領域正在迅速發(fā)展的一項新興技術，被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術”。3D打印技術的制造原理是基于“增材制造”的思想，它與傳統的加工工藝通過切削、打磨、沖壓等來實現產品成型的過程具有本質區(qū)別，僅利用三維設計數據在一臺設備上即可快速而精確地制造出任意復雜形狀的零件，且無需模具，有效縮短了加工周期，易于實現單件小批量復雜形狀產品的快速制造，在非批量化生產中具有明顯的成本和效率優(yōu)勢，目前較為主流的3D打印技術有光固化、選擇性激光燒結、熔融沉積以及切紙層疊等幾種，其中光固化3D打印技術發(fā)展最成熟、打印精度最高。

光固化3D打印技術是以光敏樹脂作為材料，在計算機的控制下通過紫外激光對液態(tài)的光敏樹脂進行掃描從而讓其逐層凝固成型，其采用的是逐層制造原理，因此三維模型的底部及部分懸空區(qū)域需要支撐才能制作。

目前光固化3D打印技術中使用的成型材料主要為光敏樹脂，光敏樹脂由聚合物單體與預聚體組成，加有光(紫外線)引發(fā)劑或稱為光敏劑，在一定波長的紫外光照射下立刻引起聚合反應，完成固化，光敏樹脂一般為 液態(tài)，主要用用于國內主流SLA快速成型設備、大多數進口或國產DLP桌面機等。

然而由于光敏樹脂價格較高，而3D打印成型的產品通常是按照產品的重量結合材料單價來計算價格的，因此對于3D打印服務提供商而言，在提供3D打印服務之前就需要將價格計算出來。目前對于三維模型的3D打印價格計算基本都是通過3D軟件3dmax等三維建模軟件計算出三維模型的體積以及結合三維模型成型所需的支撐體積，然后將二者體積相加再結合相應的材料比重，即可計算出三維模型成型所需要耗費的材料重量，從而計算三維模型的3D打印價格。

在三維模型成型過程中，一般遵循的原則是支撐盡量少的情況下保證三維模型成型能夠平穩(wěn)，避免出現因支撐不夠而導致產品成型失敗的情況，這樣既可以降低成本，而同時也可以便于成型后模型的去支撐打磨處理。但是實際在對三維模型的文件處理過程中，三維模型的那些區(qū)域需要支撐，那些區(qū)域可以不用支撐，一般都是根據人工的處理經驗來判斷的，其主觀性較強，不可控因素較大，這種情況下同一模型加工出來因為支撐體積不同，就會導致整個產品的體積差距很大，從而出現計算的報價結果相差很大。

技術實現要素：
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為此，本發(fā)明的目的在于提供一種準確度高的基于3D打印自動化三維模型報價算法。

為實現上述目的，本發(fā)明主要采用如下技術方案：

一種基于3D打印自動化三維模型報價算法，包括步驟：

b、計算三維模型成型所需支撐的體積。

優(yōu)選地，步驟b之前包括步驟：

a、計算三維模型的體積。

優(yōu)選地，步驟a之前還包括：

讀取并解析三維模型圖形數據，并判斷其是否為后綴名為stl格式的三維模型文件，如是，則進入步驟a；如否，則將其轉化為后綴名為stl格式的三維模型文件。

優(yōu)選地，步驟a具體包括：

a1、將后綴名為stl格式的三維模型文件導入三維建模軟件，其中該三維模型文件在三維建模軟件中由若干三角面片構成；

a2、通過三維建模軟件計算上述每個三角面片的三角形面積及每個三角面片與其最近平行面的距離，計算出每個三角面片的體積；

a3、將所有三角面片的體積相加，計算出三維模型的體積。

優(yōu)選地，步驟b具體包括：

b1、設定任意兩個相臨的三角面片之間的夾角為θ；

b2、獲取步驟b1中一個三角面片的平面方程法向量為(a1，b1，c1)，另一個三角面片的平面方程法向量為(a2，b2，c2)；

b3、根據計算出θ的值，如果15°≤θ≤85°，則此時需要在步驟b1中兩個相臨的三角面片上添加支撐，否則，則不需要添加支撐；

b4、重復步驟b3，計算出所有需要添加支撐的位置。

優(yōu)選地，所述步驟b3中θ＝45°。

優(yōu)選地，所述步驟b3中：

當兩個相臨的三角面片上需要添加支撐時，則根據支撐添加的面積及 高度計算出所需添加支撐的體積。

優(yōu)選地，所述步驟b4之后還包括步驟：

b5、計算出所有需要添加支撐的體積進行相加，獲得整個三維模型成型時所需支撐的體積。

優(yōu)選地，步驟b之后還包括步驟：

c、將整個三維模型成型時所需支撐的體積與三維模型的體積相加計算出三維模型成型所需耗材的總體積。

優(yōu)選地，步驟c之后還包括有步驟：

d、根據三維模型成型所需耗材的總體及耗材的比重和單價計算出三維模型成型所需價格。

本發(fā)明利用stl以一堆三角形聯結在一起達到表示整個三維模型的原理,以三角形為基礎,計算出三維模型的每個三角形對應的三角形面片的體積并相加得到三維模型的體積。而同時本發(fā)明利用三維模型上任意兩個相臨的三角面片平面方程法向量對應計算出相鄰兩個面之間夾角，通過對夾角的角度判斷，以確定所需要添加支撐的體積，并通過對需要添加支撐的體積相加得到三維模型成型所需的最優(yōu)支撐體積。最終本發(fā)明根據三維模型的體積和支撐體積，并結合加工材料的比重和單位價格，從而計算出三維模型成型的整體報價。與現有方式相比，本發(fā)明通過精確計算，在保證三維模型順利成型的同時，有效避免了支撐的浪費，實現了精確報價，其報價計算準確度可達到90％以上。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明基于3D打印自動化三維模型報價算法的流程圖；

圖2為本發(fā)明計算三維模型的體積的流程圖；

圖3為本發(fā)明計算三維模型成型所需支撐體積的流程圖。

具體實施方式：

為闡述本發(fā)明的思想及目的，下面將結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明。

針對現有三維模型在光固化3D打印技術中，報價計算方法準確度不高、兼容性不好的問題，本發(fā)明提供了一種基于3D打印自動化三維模型報價算法。

請參見圖1所示，圖1為本發(fā)明基于3D打印自動化三維模型報價算法的流程圖。本實施例所述的基于3D打印自動化三維模型報價算法，具體包括步驟：

a、計算三維模型的體積；

其中步驟a之前還包括：

讀取并解析三維模型圖形數據，并判斷其是否為后綴名為stl格式的三維模型文件，如是，則進入步驟a；如否，則將其轉化為后綴名為stl格式的三維模型文件。

需要說明的是stl文件是在計算機圖形應用系統中，用于表示三角形網格的一種文件格式。它是最多快速原型系統所應用的標準文件類型，主要利用三角網格來表現3D CAD模型。

對于一些三維模型圖形數據而言，其本身并非stl文件，因此需要通過對應的3D圖形軟件將其轉換成stl文件。

如圖2所示，圖2為本發(fā)明計算三維模型的體積的流程圖。當所需要打印的圖形文件轉化成stl格式的三維模型文件之后，則對應進入到以下步驟：

a1、將后綴名為stl格式的三維模型文件導入三維建模軟件，其中該三維模型文件在三維建模軟件中由若干三角面片構成；

a2、通過三維建模軟件計算上述每個三角面片的三角形面積及每個三角面片與其最近平行面的距離，計算出每個三角面片的體積；

a3、將所有三角面片的體積相加，計算出三維模型的體積。

其中上述三維建模軟件包括但不限于proE、UG、3dmax等。

當通過上述三維建模軟件計算出三維模型的體積之后，則進入步驟b。

b、計算三維模型成型所需支撐的體積；

如圖3所示，圖3為本發(fā)明計算三維模型成型所需支撐體積的流程圖。

其中，步驟b具體包括：

b1、設定任意兩個相臨的三角面片之間的夾角為θ；

b2、獲取步驟b1中一個三角面片的平面方程法向量為(a1，b1，c1)，另一個三角面片的平面方程法向量為(a2，b2，c2)；

此處的平面方程法向量就是與平面垂直的一個向量，它是由平面方程中三個未知數的系數所組成的向量。它們的關系可如此證明：設向量(A，B，C)是一個過點(x0，y0，z0)的一個法向量，則它與平面上的所有向量均垂直。平面上的向量均可表示為：(x-x0，y-y0，z-z0)，因為向量(A，B，C)與向量(x-x0，y-y0，z-z0)垂直，所以其數量積為0，即：

A(x-x0)+B(y-y0)+C(z-z0)＝0整理得：Ax+By+Cz+D＝0；可見標準方程中，三個未知數的系數所組成的向量(A，B，C)就是平面的一個法向量。

b3、根據公式

計算出θ的值，如果15°≤θ≤85°，則此時需要在步驟b1中兩個相臨的三角面片上添 加支撐，否則，則不需要添加支撐；

比如當θ＝45°時，則兩個相臨的三角面片上需要添加支撐，此時根據支撐添加的面積及高度即可計算出所需添加支撐的體積。

b4、重復步驟b3，計算出所有需要添加支撐的位置；

b5、計算出所有需要添加支撐的體積進行相加，獲得整個三維模型成型時所需支撐的體積。

c、計算出三維模型成型所需耗材的總體積；

將整個三維模型成型時所需支撐的體積與三維模型的體積相加計算出三維模型成型所需耗材的總體積。

d、計算出三維模型成型所需價格。

根據三維模型成型所需耗材的總體及耗材的比重和單價計算出三維模型成型所需價格。

綜上所述，本發(fā)明通過互聯網及3D打印技術進行結合，以自動化計算處理報價體系為核心，利用三維模型上任意兩個相臨的三角面片平面方程法向量對應計算出相鄰兩個面之間夾角，通過對夾角的角度判斷，以確定所需要添加支撐的體積，并通過對需要添加支撐的體積相加得到三維模型成型所需的最優(yōu)支撐體積。最終本發(fā)明根據三維模型的體積和支撐體積，并結合加工材料的比重和單位價格，從而計算出三維模型成型的整體報價。與現有方式相比，本發(fā)明報價計算準確度可達到90％以上，實現了精確報價，且兼容性高，不會因模型缺陷而造成報價差距。

以上是對本發(fā)明所提供的基于3D打印自動化三維模型報價算法進行了詳細的介紹，本文中應用了具體個例對本發(fā)明的結構原理及實施方式進行了闡述，以上實施例只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同 時，對于本領域的一般技術人員，依據本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。