[发明专利]一种基于面曝光式的多自由度3D打印方法、装置及系统

权利要求书

1.一种基于面曝光式的多自由度3D打印方法，其特征在于，包括规划步骤和打印步骤；所述规划步骤用于根据打印模型的表面参数划分出若干可进行无支撑打印的子模型，并根据所述子模型规划出打印路径；所述打印步骤根据规划步骤得到的打印路径完成3D打印；

所述规划步骤具体包括：

S1、加载所述打印模型，以获得所述打印模型表面的三角面片及其法向量；

S2、对所述打印模型的三角面片进行分区，以获得多个区域面；

S3、将各个所述区域面内的三角面片的法向分布归一化，以得到与其对应的外法向量；并将所述区域面和与其对应的外法向量作为一组，存储在一区域集合中；

S4、在所述打印模型的外表面上寻找用于规范初始打印方向的候选基板交面及其轮廓线、法向量；

S5、根据所述候选基板交面和区域集合确定切割面，以将所述打印模型划分成多个可进行无支撑打印的子模型；

S6、规划出完整的打印路径；在打印时，所述打印步骤依次以候选基板交面和切割面为底，根据所述打印路径进行无支撑打印；

在S4中，通过所述打印模型外表面上同外法向量、同平面的若干三角面片标定候选基板交面；通过同外法向量、同平面的若干所述三角面片的外边确定候选基板交面的轮廓线；所述候选基板交面的法向量与三角面片的外法向量一致；

在S5中，具体包括：

S51、根据所述候选基板交面的法向量确定所有可支撑区域面的法向量的范围，然后从距离所述候选基板交面最远的区域面开始扫描，寻找可支撑与最远的所述区域面相邻近的区域面的法向量范围的共同交集；

S52、在所述共同交集内寻找价值最大的法向量作为切割面的法向量；根据所述切割面的法向量确定满足无碰撞打印的切割轮廓，通过所述切割轮廓确定一个切割面；

S53、将所述区域面被切割面所切割的部分从区域集合中舍弃，将未被切割的所述区域面加入区域集合中，同时将所述切割面本身添加至区域集合中；

S54、继续往靠近所述候选基板交面的方向扫描区域面，并寻找出可支撑与所述区域面相邻近的区域面的法向量范围的共同交集，然后根据S52-S53的步骤继续确定下一个切割面；

S55、重复S54，直至所述区域集合中只剩下两个面，其中一个为所述候选基板交面，另一个为与所述候选基板交面轮廓一致且法向相反的区域面。

2.根据权利要求1所述的一种基于面曝光式的多自由度3D打印方法，其特征在于，在S2中，采用区域生长的分区方式对打印模型表面的三角面片进行分区，具体包括：

S21、通过对所述打印模型上所有的顶点进行扫描，以确定可作为第一个种子面片的三角面片；

S22、遍历所述种子面片的邻域面片，如所述邻域面片与种子面片之间的法向夹角位于设定规定值以内，则将所述邻域面片加入到种子面片中，以使所述种子面片进行生长；

S23、将加入到所述种子面片中的邻域面片作为新的种子面片继续生长，且直至没有新的所述邻域面片加入为止，完成一个所述区域面的划分；

S24、检测是否存在没有归属到所述区域面中的三角面片；若存在没有归属到所述区域面中的三角面片，则以其中一个没有归属到所述区域面中的三角面片作为种子面片，重复S22-S23的步骤，直至分区完成。

3.根据权利要求2所述的一种基于面曝光式的多自由度3D打印方法，其特征在于，所述设定规定值为4°-6°之间的任一数值。

4.根据权利要求1所述的一种基于面曝光式的多自由度3D打印方法，其特征在于，若所述候选基板交面为多个时，找出与每个所述候选基板交面相对应的所有的切割面，并取最优的一个所述候选基板交面及其切割面。