基于選擇性抑制燒結技術的3d模型支撐結構算法實現方法
【專利摘要】一種基于選擇性抑制燒結技術的3D模型支撐結構算法實現方法，包括以下步驟：a，獲取模型的數字文件并將其轉換為標準的STL格式的文件；b，對于獲得的STL格式的文件進行編號；c，從Z值最大點所屬的三角形片開始進行支撐計算；d，對于的切平面進行重復c1到c4的工作，獲取封閉曲線；e，重復c和d，直到切片平面達到模型的底部；f，對于每一個支撐點，從其開始層到結束層連接起來，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。本發明中支撐區域因為在燒結中會完全被抑制，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技術的3D模型支撐結構算法實現方法
技術領域
[0001] 本發明設及3D打印技術領域，具體地說，它是一種基于選擇性抑制燒結技術的3D 模型支撐結構算法實現方法。
【背景技術】
[0002] 現有的3D模型算法實現方法所生成的支撐結構與零件具有相同的特性，使用同種 或者不同的材料進行填充或者烙化等實現支撐的效果，上述3D模型算法實現方法粉末消耗 大，打印成本高。
[0003] 因此，現有技術有待于改進和提高。

【發明內容】

[0004] 針對現有技術中存在的不足之處，本發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技術的3D模型結構算法實現方法。
[0005] 選擇性抑制燒結技術選擇地將抑制劑噴射在粉末層面，借助于后期燒結過程來提 高巧件的強度。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技術的3D模型支撐結構算法實現方法，包括W下步驟： a,獲取模型的數字文件并將其轉換為標準的STL格式的文件； b，對于獲得的STL格式的文件； bl，讀取STL格式的文件，順序存儲所有的Ξ角形片，并進行編號；第i個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，對于某個Ξ角形片 ，如果邊區尚未被記錄，則順序記錄在邊的集合中，同時記錄該邊所屬的Ξ角形 片的編號；如果該邊已經被記錄，則查看當前的Ξ角形片是否被記錄在該邊的集合中，如果 沒有該邊所對應的當前Ξ角形片的編號;遍歷所有Ξ角形片，直到所有的邊被存儲起來； b3,從排序好的Ξ角形片中順序的讀取Ξ角形片的點，對于某個Ξ角形片Δ巧 ，如果點^設有被記錄，則將該點記錄在點集中，同時記錄該點所屬的的Ξ角形片的編號， W及該點所屬的所有的邊的編號，否則跳過該點； 不失一般性的情況下，選擇Z方向為分層方向；在分層開始之前，選擇點集中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i層的層厚耗，模型的 層數為N，與層厚有W下的關系：
； 從最高的點開始計算，Z方向第f個切面的Z坐標值為：
C，從Z值最大點所屬的Ξ角形片開始進行支撐計算，計算步驟如下： cl，Z方向的單位向量標記為f心f繫疑I!，計算Z方向切片與Ξ角形片的交點；切片片 段的方向由切片方向J和當前Ξ角形片的單位方向量的矢量叉乘確定，該順序方向為 齊二,羞識;靖； c2,如果該Ξ角形片的3個頂點的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個頂點與切片Z值相等，則直接選取運兩點的連線作為切片線段； 如果該Ξ角形片中3個頂點的Z值都不同，最大、最小的單W?·:，為mi,，.值，如果該層切平面 壤m熱叛！!::冷焉概0K，則該切平面有兩個交點，分別標記運兩點為P、Q(P為該Ξ角形片內Z 值最大的點）;交點的計算方式為：
Ξ角形片的另外一個點標記為R，則交點為：
c3,如果該Ξ角形片的一個頂點與Z值相等，而另外的都大于或者小于Z值，則尋找該點 所屬的所有Ξ角形片，并任意選擇一個Ξ角形片進行cl和c2的判斷；否則前進到c4; c4，W此計算出所有與平面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,當前切片片段所在Ξ角形片法線與Ζ向單位矢量的點積為:載滿;;對于懸空的 結構，只有當懸空角度超過一定值的時候，才有必有進行支撐;該標準值對于不同的材料和 工具，具有不同的數值輪自t (錢。::謗顯掛::紫雜。）； 當心填心^緻魏時，需要添加支撐，否則認為當前立角形片不需要支撐； 對于當前Ξ角形片上所在的切片片段釋3.和釋2,按照設定的距離貿，在運條交線上，需 要的支撐點數為
；k從0到％ - 1); c6,對所生成的曲線上所有的切片片段進行c5的操作，獲取所有的支撐點，并將支撐點 添加到點集N中； d，對于％枯的切平面進行重復C巧Μ的工作，獲取封閉曲線每鍊粋;每料巧…； dl，判斷點集Ν中的點是否在當前層片的曲線集的頂點，如果是，則該點對應的支撐到 該層結束，在支撐點上進行標記;否則，查看是否該點在對應的切片片段上，如果是，則該點 對應的支撐該層結束，在支撐點是標記;否則，查看該點是否在有封閉曲線圍成的封閉曲面 內，如果是，則該點對應的支持點結束;否則標記該點在馬沒有結束； d2，對N中所有沒有結束的點按照d 1進行判斷，對于結束的進行標記； 狀，對于封閉曲線?.Α3: …中所有的切片片段按照dS進行計算，計算產生所 有新的支撐點，并加入點集N，將所有新的點標記起來； e，重復C和d，直到切片平面達到模型的底部； f，對于每一個支撐點，從其開始層到結束層連接起來，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]本發明從所需打印零件的數字化文件出發，根據所使用的粉末材料和抑制劑材 料，w及所用的打印機噴頭參數，定制化的生產打印文件;在打印過程中，抑制劑和粘結劑 會將巧體的粉末封存在抑制劑所形成的封閉體內，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為本發明實施例待打印的零件示意圖； 附圖2為本發明實施例待打印的零件立體示意圖； 附圖3為本發明實施例待打印的零件支撐結構算法時示意圖一； 附圖4為本發明實施例待打印的零件支撐結構算法時示意圖二； 附圖5為本發明本發明實施例待打印的零件生成的制成結構示意圖一； 附圖6為本發明本發明實施例待打印的零件生成的制成結構示意圖二。
【具體實施方式】
[0009] 下面給出實施例對本發明作進一步的詳細說明： 實例1: 請參看圖1和圖2,圖中所示的為所需3D打印的具有懸空結構的零件，所選擇的工藝參 數所對應的鷄纖;;藻篡0; 請參看圖3和圖4,在算法從上至下進行支撐計算時，在遇到W下被紅色標明的面的Ξ角片 時，T ? Z、η < €0? ，運些層面會生成支撐;在綠色區域，有-cos<I - ，因而判定無需支撐。
[0010] 對于標志為0區域的支撐，支撐從上表面起，而至于下表面，都在零件內部;對于3 表面的支持，支撐起始于上表面，終止于成形底板； 對于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;對于4表面，成 形起始于面4,終止于底板，因為支撐從上向下計算，因而面4的支撐并不收到面1支撐的影 響。
[0011] 請參看圖5和圖6,生成的支撐結構為下圖中黑色區域： 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算并延伸至底板。
[0012] 本發明中支撐區域因為在燒結中會完全被抑制，保證疏松粉末的特性，因而支撐 區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域的 剝離損傷盡可能小，從而減小后處理的需求，同時大量支撐柱有效地起到了支撐作用，保證 零件燒結過程的精度。
【主權項】
1. 一種基于選擇性抑制燒結技術的3D模型支撐結構算法實現方法，其特征在于，包括 W下步驟： 曰，獲取模型的數字文件并將其轉換為標準的STL格式的文件； b，對于獲得的STL格式的文件， 曰，獲取模型的數字文件并將其轉換為標準的STL格式的文件； b，對于獲得的STL格式的文件； bl，讀取STL格式的文件，順序存儲所有的Ξ角形片，并進行編號；第i個Ξ角形片信息 為:機,14.1,!.''。,!'。}; b2,從排序好的Ξ角形片中順序讀取Ξ角形片中的邊，對于某個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，同時記錄該邊所屬的=角形片 的編號；如果該邊已經被記錄，則查看當前的Ξ角形片是否被記錄在該邊的集合中，如果沒 有該邊所對應的當前Ξ角形片的編號;遍歷所有Ξ角形片，直到所有的邊被存儲起來； b3,從排序好的Ξ角形片中順序的讀取Ξ角形片的點，對于某個Ξ角形片11???， 如果點1?沒有被記錄，則將該點記錄在點集中，同時記錄該點所屬的的Ξ角形片的編號， W及該點所屬的所有的邊的編號，否則跳過該點； 不失一般性的情況下，選擇Z方向為分層方向；在分層開始之前，選擇點集中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i層的層厚起，模型的 層數為N，與層厚有W下的關系從最高的點開始計算，Z方向第!個切面的Z坐標值為：C，從Z值最大點所屬的Ξ角形片開始進行支撐計算，計算步驟如下： cl，Z方向的單位向量標記為玄二與，也I.}，計算Z方向切片與Ξ角形片的交點；切片片 段的方向由切片方向2和當前Ξ角形片的單位方向量的矢量叉乘確定，該順序方向為 薩二還父.攝;； c2,如果該Ξ角形片的3個頂點的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個頂點與切片Z值相等，則直接選取運兩點的連線作為切片線段； 如果該Ξ角形片中3個頂點的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;^:，則該切平面有兩個交點，分別標記運兩點為？、0(?為該^角形片內2 值最大的點）;交點的計算方式為：Ξ角形片的另外一個點標記為R，則交點為：c3,如果該Ξ角形片的一個頂點與Z值相等，而另外的都大于或者小于Z值，則尋找該點 所屬的所有Ξ角形片，并任意選擇一個Ξ角形片進行cl和c2的判斷；否則前進到c4; c4, W此計算出所有與平面,?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,當前切片片段所在Ξ角形片法線與Ζ向單位矢量的點積為:扛;=:速::.謙;對于懸空的 結構，只有當懸空角度超過一定值的時候，才有必有進行支撐;該標準值對于不同的材料和 工具，具有不同的數值報饋（錢。::謗叛傲:紫雜。）； 當邊;一議獲黯纖財，需要添加支撐，否則認為當前Ξ角形片不需要支撐； 對于當前Ξ角形片上所在的切片片段1?和巧;2,按照設定的距離怒，在運條交線上，需 要的支撐點數為； c6,對所生成的曲線上所有的切片片段進行c5的操作，獲取所有的支撐點，并將支撐點 添加到點集N中； d，對于^?的切平面進行重復C巧Μ的工作，獲取封閉曲線g斜媒，:轉策…； dl，判斷點集N中的點是否在當前層片的曲線集的頂點，如果是，則該點對應的支撐到 該層結束，在支撐點上進行標記;否則，查看是否該點在對應的切片片段上，如果是，則該點 對應的支撐該層結束，在支撐點是標記;否則，查看該點是否在有封閉曲線圍成的封閉曲面 內，如果是，則該點對應的支持點結束;否則標記該點在馬沒有結束； d2，對N中所有沒有結束的點按照dl進行判斷，對于結束的進行標記； d3,對于封閉曲線1械薩1??淀…中所有的切片片段按照d5進行計算，計算產生所有 新的支撐點，并加入點集N，將所有新的點標記起來； e，重復C和d，直到切片平面達到模型的底部； f，對于每一個支撐點，從其開始層到結束層連接起來，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】B28B1/00GK105965887SQ201610294346
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月3日
【發明人】張靖, 金良, 黃少威, 包海峰, 葉宇柔
【申請人】廣東智維立體成型科技有限公司