[發明專利]一種基于半邊半面數據結構的3D打印實體模型生成方法

在審

• 申請號: 202210227595.9
• 申請日: 2022-03-08
• 公開（公告）號: CN114693869A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 王偉;范長好;趙罡
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06F30/10;G06F30/20;G06F113/10
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

本發明提出一種基于半邊半面數據結構的3D打印實體模型生成方法，步驟如下：步驟一、構建基礎網格數據；步驟二、構建半面鏈接元素；步驟三、構建半邊鏈接元素并構建半邊環；步驟四、由已完成的內容補全所有已有對象中缺失的成員屬性；步驟五、對上述構建完成的實體網格按照構建規則進行拓撲結構檢查，確保包含的拓撲信息與鏈接元素之間的對應關系正確、完整，若沒有問題則完成實體網格的構建。通過以上步驟，可以完成一個基于半邊半面數據結構的樣條實體模型構建過程，構建完成的樣條實體模型不僅可以完整表達實體模型的幾何拓撲結構，同時具有可以局部細分的優良特性，可以廣泛應用于如3D打印模型構建等場景。

技術領域

本發明提供一種基于半邊半面數據結構的3D打印實體模型生成方法，即一種面向3D打印實體模型的基于半邊半面數據結構表示的生成方法，它涉及一種用于在計算機中表示樣條實體模型的半面數據結構以及基于該數據結構生成3D打印樣條實體模型的方法，屬于計算機輔助設計(Computer Aided Design,CAD)和計算機輔助制造(Computer AidedManufacturing,CAM)技術領域。

背景技術

目前CAD技術領域三維實體模型幾何建模比較通用的方式是采用邊界表示法(B-Rep，即Boundary Representation，意為邊界表示，是目前使用最廣泛的兩種實體表示法之一)。在B-Rep方法中，幾何實體使用封閉形體的邊界曲面來表示，其最大的特點是將幾何信息與拓撲信息分開表述，因此邊界表示方法可以提供幾何模型完整的邊界信息，但這種表示方法缺乏對實體內部信息的完整表達，同時需要犧牲存儲空間以及運算效率，并且不易表達具有復雜外形的幾何模型，在等幾何分析或者需要實體模型內部信息的應用如基于功能梯度材料的3D打印等場景無法滿足現代工業的要求。

因此本發明提出了一種可以解決上述問題的基于半邊半面的實體模型數據結構，基于此數據結構可以實現樣條實體模型邊界以及實體內部信息的完整表述，同時在一定程度上降低存儲空間消耗并提高運算效率。

發明內容

(一)發明目的：

本發明的目的在于提出一種基于半邊半面數據結構的3D打印實體模型生成方法，解決現有的B-REP方法無法詳細描述實體內部信息的問題，同時提高運算效率降低存儲空間的占用。該方法基于一種以半邊及半面為核心元素的數據結構進行實體模型數據的生成；這種數據結構能夠詳細、準確地描述實體模型的完整拓撲、幾何信息，同時可以有效彌補現有的非流形數據結構存在的缺陷，如存儲空間增長以及無法準確描述實體模型內部信息等。基于該數據結構的實體模型生成方法的提出能夠有效的提升實體模型數據生成的效率和質量，能夠方便地應用于諸如3D打印模型生成等實際應用環境。

(二)技術方案：

本發明提出了一種基于半邊半面數據結構的3D打印實體模型生成方法，即一種樣條實體模型數據的生成方法，可以針對目前主流的B-Rep表示模型數據存儲空間大，表達復雜實體結構運算效率低下等問題提供一種新的解決方法，減少存儲空間，提高對實體模型尤其是復雜結構實體模型的運算效率，從而可以方便地應用于需要實體模型內部信息的工業場景，如三維拓撲優化、3D打印等；

本發明一種基于半邊半面數據結構的3D打印實體模型生成方法，其步驟如下：

步驟一、構建基礎網格數據；

構造一個實體網格對象SolidMesh，然后依次逐個創建所有的Anchor、Vertex、Edge、Face、Cube對象，并為每個對象添加相應的部分必要屬性，同時將這些拓撲對象分別添加到mesh中的相應list中進行ID標識；

所述的“SolidMesh”，是指：一個實體網格對象，代表模型的整體網格對象，是“實體網格”的英文符號；

所述的“Vertex”，是指：實體網格中的拓撲元素對象——頂點，每個頂點指向一個三維空間中的笛卡爾點；