[发明专利]一种基于凹凸贴图的浮雕网格表示及3D打印切片方法和系统

说明书

本发明公开了基于凹凸贴图的浮雕网格表示及3D打印切片方法和系统，该方法包括以下步骤：获取三维基本网格模型，根据网格的拓扑规则对三维基本网格模型中与Z平面相交的三角形进行自适应中点细分处理；获取自适应中点细分处理后的三维基本网格模型初始顶点，根据凹凸贴图原理更新所述初始顶点的几何位置；将三维基本网格模型中三角形与Z平面进行求交计算，得到求交计算后的交线段并释放所述三角形几何信息；根据求交计算后的交线段的法线方向，将同一层Z平面上的交线段重组成闭合多边形，生成打印路径并转化成G‑code代码。

技术领域

本发明涉及3D打印切片技术领域，尤其涉及基于凹凸贴图的浮雕网格表示及3D打印切片方法和系统。

背景技术

从工程角度讲,3D打印是一种快速表达出设计者意图的工程方法；从制造技术角度讲,3D打印是一种根据CAD数据将成型材料层层叠加制造出零件的工艺过程。3D打印作为一种高效的生产工具,具体步骤如下：

导入STL模型,在计算机图形学中STL作为一种能被计算机识别的文件格式,经常用二进制格式存储三角面片的几何信息；

3D切片计算,一般情况沿着Z轴方向选取一系列的横截面去截取3D模型,在截取的过程中,每个三角面片与横截面相交得到大量的交线段,确定线段方向并选取首尾相连的线段重组成闭合的多边形；

划分打印区域,根据切片过程中所获多边形,划分打印区域与非打印区域,合理优化后确定打印区域的先后顺序；

打印3D模型,由打印区域生成打印路径数据,将这些数据转化成一种打印机能识别的控制机床语言G-code信息，由3D打印机完成模型打印的过程。

一般情况下数字化浮雕网格可以展示出精美的细节和外观,通过加密细分网格的方法来提高粗糙模型的视觉特点和几何细节.由于模型表面细节过于丰富而产生很多问题,造成非常大的麻烦：

1、浮雕网格使用OpenGL Shader进行渲染时,占用内存、显存较大,时常会因为显存不足而导致程序崩溃；

2、浮雕网格的文件所占空间比较大，导致页面运行不顺畅,非常不利于网络传输与存储.因此需要简化模型,但如果一味追求渲染和传输速度而过于简化,则会导致模型失真。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了基于凹凸贴图的浮雕网格表示及3D打印切片方法和系统；

本发明提出的一种基于凹凸贴图的浮雕网格表示及3D打印切片方法，包括以下步骤：

S1、获取三维基本网格模型，根据网格的拓扑规则对三维基本网格模型中与Z平面相交的三角形进行自适应中点细分处理；

S2、获取自适应中点细分处理后的三维基本网格模型初始顶点，根据凹凸贴图原理更新所述初始顶点的几何位置；

S3、将三维基本网格模型中三角形与Z平面进行求交计算，得到求交计算后的交线段并释放所述三角形几何信息；

S4、根据求交计算后的交线段的法线方向，将同一层Z平面上的交线段重组成闭合多边形，生成打印路径并转化成G-code代码。

其中，在S1中，根据网格的拓扑规则对三维基本网格模型中与Z平面相交的三角形进行自适应中点细分处理，具体包括，通过相交测试算法判断三维基本网格模型中三角形是否与Z平面相交，其中所述相交测试算法包括：

获取三维基本网格模型中三角形q；

计算所述三角形q的包围盒，其中所述包围盒Z轴最小值为zmin，所述包围盒Z轴最大值为zmax；