[發(fā)明專利]一種分層方向自適應(yīng)快速選取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410566821.1
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN104331933A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王泉;劉紅霞;羅楠;楊鵬飛;萬波
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T17/30
• 分類號: G06T17/30
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)處理方法，具體涉及一種快速成型中的分層方向選取方法。

背景技術(shù)

3D打印是快速成型技術(shù)(Rapid?prototyping)的一種，最早由美國麻省理工大學(MIT)提出，采用分層制造(增加制造)的思想。快速成型是逆向工程、計算機輔助設(shè)計及制造、材料去除成型、材料增加成型、分層制造等技術(shù)的統(tǒng)稱，現(xiàn)在3D打印已是快速成型技術(shù)的統(tǒng)稱。分層制造是指沿分層方向?qū)⑷S模型離散為一組二維圖形，即一組薄層(也被稱為切片或者分層)，逐層加工、層層疊加形成三維模型實體。該技術(shù)具有設(shè)備簡單、材料便宜、成本低、體積小、工作過程無污染、成型速度快等優(yōu)點。

三維模型的數(shù)據(jù)格式多樣，如CAD模型、點云數(shù)據(jù)模型、STL模型等，無法直接作為3D打印的輸入數(shù)據(jù)，必須通過分層軟件轉(zhuǎn)化為3D打印可識別的數(shù)據(jù)形式。STL模型是為快速成型技術(shù)服務(wù)的文件格式，由美國3D?System公司于1987年首次提出，已經(jīng)被工業(yè)界公認為是CAD系統(tǒng)與快速成型系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換的標準格式，因此也被3D打印技術(shù)所采用。STL模型由若干通過將三維模型三角網(wǎng)格化獲得的三角形面片組成，每一個三角形面片包含三個頂點和一個指向模型外部的法向量，這些三角形面片無序排列。分層過程為先求得與分層平面相交的三角形面片，再將得到的交線段首尾相接構(gòu)成當前層的二維圖形，即切片，分層結(jié)果直接影響模型構(gòu)建精度和模型構(gòu)建時間。隨著3D打印技術(shù)的普及，適用于復(fù)雜模型的分層算法逐漸成為研究熱點，重點為分層厚度和分層方向的選取。

模型構(gòu)建精度是指成型的模型實體與理論模型之間的接近程度，一般用模型表面的階梯效應(yīng)來表示，分層厚度越小階梯效應(yīng)越不明顯，模型誤差越小。模型構(gòu)建時間主要是指構(gòu)建一個完整模型所需要的時間，一般來講，分層數(shù)目越少構(gòu)建時間越短。模型的構(gòu)建精度和構(gòu)建時間同時受分層厚度和分層方向的影響。

通常考慮兩種類型的誤差對模型構(gòu)建精度的影響。一種是在CAD模型到STL模型轉(zhuǎn)化中，由光滑曲面三角化為離散三角形面片引起的，可以通過控制chordal誤差減少。另一種是在分層過程中由模型表面產(chǎn)生的階梯效應(yīng)引起的，一般來講在大曲率和傾斜的三角形表面上會產(chǎn)生更明顯的階梯效應(yīng)，導(dǎo)致構(gòu)建的模型實體表面與理論模型表面之間產(chǎn)生更大的誤差。根據(jù)分層制造的原理可知打印過程中的階梯效應(yīng)不能被消除，但是可以通過調(diào)整分層厚度和分層方向減小。分層厚度越小，階梯效應(yīng)越不明顯，構(gòu)建的模型實體表面與理論模型的表面越接近，那么模型的構(gòu)建精度越高。另一方面，相同的模型分層厚度越小，產(chǎn)生的分層數(shù)目就越多，那么模型構(gòu)建時間就越長，所以同時提高構(gòu)建精度和減少構(gòu)建時間是一個難點。