[發明專利]一種適用于雙光束激光直寫的三維模型解析規劃方法、裝置及設備

有效

• 申請號: 202011600782.4
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112705856B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 盧建剛;杜雨珂;匡翠方;劉旭;何洪揚;夏晨;周國尊;陳金水;楊江;劉興高;耿衛東
• 申請（專利權）人: 浙江大學;之江實驗室
• 主分類號: G06F17/00
• 分類號: G06F17/00;B23K26/362;B23K26/40;B23K26/70;B23K101/36
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 吉靖;劉曉春

本發明提供一種適用于雙光束激光直寫的三維模型解析規劃方法、裝置及設備，所述三維模型解析規劃方法是針對以三角形面構成的STL格式的三維模型，將STL格式三維模型進行讀取解析，同時進行拓撲重構；將導入的STL模型進行高度劃分；而后進行等厚切片，對于模型進行分層切割即可生成一系列的頂點；后續通過存儲STL格式三維模型的拓撲信息進行輪廓拼接將這些頂點生成一系列輪廓；進行輪廓的填充區域和非填充區域的標記；最后依據不同的掃描線算法進行路徑規劃，最終實現了在所述雙光束激光直寫平臺上較好的三維光刻效果，并能實現參數調整產生不同特征的三維光刻結果。

技術領域

本發明屬于三維光刻領域，尤其是涉及一種適用于雙光束激光直寫的三維模型解析規劃方法、裝置及設備。

背景技術

激光直寫技術作為一種制作光學器件的主要技術之一，已成功應用于微電子、集成電路、集成光學器件等領域，而雙光束激光直寫能進一步擁有無掩膜、非接觸式和極高空間分辨率等優勢，可以實現復雜立體結構的真三維加工，能將分辨率突破以往激光直寫所不能達到的極限，雙光束激光直寫是利用兩種不同波長的激光使得突破衍射極限達到更高的精度。目前將雙光束激光直寫用于三維的應用或研究中，缺乏一種對于STL格式三維模型的系統的解析規劃算法。

目前，關于雙光束光刻三維光刻研究較少，主要集中在對于雙光束光刻在微納尺寸上不斷縮小進一步提升分辨率以及一些特定微納結構的光刻上，但是對應于一般化的三維模型的選型、讀取、解析、路徑規劃、信號轉化等研究較為缺乏，上述現狀，制約了雙光束激光直寫的應用。

發明內容

為了解決背景技術中存在的問題，本發明的第一個目的在于，提供一種適用于雙光束激光直寫的三維模型解析規劃方法。

為此，本發明采用如下技術方案：

一種適用于雙光束激光直寫的三維模型解析規劃方法，所述三維模型解析規劃方法適用于雙光束激光直寫平臺，所述雙光束激光直寫平臺包含控制激光焦點在XY平面移動的激光振鏡、控制激光焦點在Z方向上下移動的電動平臺等；所述三維模型解析規劃方法是針對以三角形面構成的STL格式的三維模型；所述三維模型解析規劃方法按如下步驟進行：

步驟(1)，讀取重構：對于STL格式三維模型進行解析讀取和拓撲重構，拓撲重構是將所述三維模型頂點v₀…v_n存到頂點存儲結構數組中，每個頂點存儲結構存貯每個頂點對應的三維坐標x，y，z；將所有三角形T₀…T_n存到三角形存儲結構數組中；將全部邊l₀…l_n存儲到邊存儲結構數組中，接下來再將所述模型所有三角形與模型所有頂點相互對應存儲，即三角形索引所對應三角形存儲結構中另有：三角形三個頂點的索引；頂點索引所對應的頂點存儲結構中另有：所有包含有當前頂點的三角形索引集合，再將所有三角形T₀…T_n與三角形面對應的邊l_n相互對應存儲，即三角形索引所對應三角形存儲結構中另有：三角形三條邊的索引；邊索引所的頂點存儲結構中另有：所有包含有當前邊的三角形索引集合，即完成拓撲重構；

步驟(2)，高度劃分：從步驟(1)所述的讀取后拓撲重構的模型進行高度劃分，采用依據平臺特性設定的厚度進行等厚分層，需要完成對于模型的高度zbox的建立，首先依據模型高度對于首層進行填充或增加基底，再遍歷模型全部三角形，根據三角形Z方向最大最小值將其散列到不同zbox中；

步驟(3)，分層切片：遍歷步驟(2)中每個zbox中的每個三角形，與切割平面進行相交計算，會生成一系列線段也就是segment＝{s₀，s₁…s_n}，這里要保存下線段之間的拓撲關系，因此根據穿出點在三角形面頂點或邊的不同，分別記錄對應穿出頂點v_n或穿出邊l_n；