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专利号: 2021101006217
申请人: 嘉兴学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于相交边映射的STL模型3D打印切片方法,其特征在于,其包括以下步骤:步骤一、根据STL模型的三角片顶点坐标对三角片数据进行排序优化,然后由下而上逐层筛选出与各层切平面相交的三角片集合;

步骤二、从筛选出来的相交的三角片集合中,根据三角片顶点与切平面的相对位置提取出每个三角片与切平面相交的两条边,构建相交边对索引矩阵;

步骤三、建立映射函数,将相交边对索引矩阵转换成一个映射表,并利用该映射表对所有相交边进行有序排列;

步骤四、计算每个相交边与切平面的交点,并根据相交边排序结果,依次连接各个交点构建有序切片轮廓路径,步骤二中,包括以下步骤:

1)在相交三角片集合Mi中,提取出每个三角片与切平面相交的两条边e1、e2,每个相交边用边的两个顶点表示,并构建一个相交边对[e1、e2];

2)将所有三角片的相交边对组成集合: ,s为相交三

角片总数,然后对V0中的相交边进行冗余过滤,建立不含冗余边的集合V={ei|ei ≠ ej (i≠j)},并求得向量id,使V0 = V (id);

3)根据V0中每两个相交边构成边对的关系,建立相交边对索引矩阵:其中,矩阵中的每一行代表一个相交边对索引;

步骤三中,包括以下步骤:

1)建立映射函数H(x),依次遍历相交边对索引矩阵E中的每一行索引,创建边对映射,形成相交边映射表H;

2)从相交边映射表H中选择一个键作为排序列表的起始节点,检索其映射值作为邻接节点,递归遍历当前节点的映射值,直到与起始节点相同构成首尾封闭的排序列表,循环执行递归遍历策略, 直至所有相交边都排序完毕,步骤三中的步骤1),具体步骤如下:

Step1:从相交边对索引矩阵E中取出一行索引:Ei1、Ei2,i=1,2,…,s,并令a= Ei1,b= Ei2;

Step2:判断相交边映射表H中是否存在键a,若相交边映射表H中不存在键a,则创建映射H(a)=b,若相交边映射表H中已存在映射H(a)=c,则修改映射H(a)=[c, b];

Step3:判断相交边映射表H中是否存在键b,若相交边映射表H中不存在键b,则创建映射H(b)=a,若H中已存在映射H(b)=d,则修改映射H(b)=[d, a];

Step4:比较i和s的关系,若i

2.根据权利要求1所述的一种基于相交边映射的STL模型3D打印切片方法,其特征在于,步骤一中,包括以下步骤:

1)读取STL模型,并根据模型表面形态特征和成型精度,确定各层切平面的位置hi, i=

1, 2, …, n,n为切片总数;

2)获取STL模型上每个三角片的三个顶点vmin(x1, y1, zmin),vmed(x2, y2, zmed),vmax(x3, y3, zmax)坐标,其中zmin、zmed、 zmax分别为该三角片三个顶点z坐标的最小值、中间值和最大值,并将每个三角片的三个顶点按z坐标最小值zmin、中间值zmed和最大值zmax的顺序进行排序;然后对三角片序列中的所有三角片按z坐标最小值进行升序排序;

3)查找排序后的三角片序列中最后一个满足zmin≤hi的三角片索引号j,提取出前j个三角片,然后在这j个三角片中判断每个三角片的zmax和hi大小,若有zmax

3.根据权利要求1所述的一种基于相交边映射的STL模型3D打印切片方法,其特征在于,步骤二中的步骤1),相交边对的具体创建规则如下:Case1:当zmin < hi 

①当hi 

相交边对:[,< vmin, vmed >]②当hi =zmed

相交边对:[]③ 当hi >zmed

相交边对:[]Case 2:当zmed =zmin =hi 且zmax >hi,相交边对:[]Case 3:当zmid =zmax=hi且zmin ]Case 4:其他,

无相交边。

4.根据权利要求1所述的一种基于相交边映射的STL模型3D打印切片方法,其特征在于,步骤三中的步骤2),具体步骤如下:Step1:从相交边映射表H中选择一个键A作为排序列表List(i)的起始节点,即List (1)=A;

Step2:在相交边映射表H中检索键A的映射值H(A)=[B, C],选择[B, C]中的一个值B作为排序列表List(i)中的下一个节点,即令i=2,使List (i)=B,然后将键A从相交边映射表H中删除;

Step3:以u=List(i)作为递归邻接节点,检索u的映射值H(u)=[v, w],判断v是否等于排序列表List中的上一个节点List(i‑1):若v≠List (i‑1),则将v作为排序列表List中的下一个节点,即List (i+1)=v,否则,将w作为排序列表List中的下一个节点,即List (i+1)=w,并将键u从相交边映射表H中删除;

Step4:判断List (i+1)是否等于起始节点A,若List(i+1)≠A,令i=i+1,执行步骤Step3;若List(i+1)=A,则构建完成一条首尾封闭的排序列表;

Step5:判断相交边映射表H是否为空,若为空,则结束;否则,该层切片存在多个条轮廓,转步骤Step1,继续创建下一条新的排序列表。

5.根据权利要求1所述的一种基于相交边映射的STL模型3D打印切片方法,其特征在于,步骤四中,对于排序后的每个相交边排序列表List,1)当List中的某一相交边索引所对应的边为时,切平面与该边的顶点v0(x0, y0, z0)重合,则当前切平面hi与该边形成的交点P(x, y, z)为:

2)当List中某一相交边索引所对应的边为时,该边的两个顶点分别为v1(x1, y1, z1)、v2(x2, y2, z2),则当前切平面hi与该边形成的交点P(x, y, z)为:求出当前切平面hi与所有相交边的交点坐标后,根据相交边排序列表List,依次连接各个交点即可构成该层切片的有序轮廓路径。