[发明专利]一种3D打印模型的元数据提取方法

说明书

本发明涉及一种3D打印模型的元数据提取方法，属于增材制造技术领域。在提取元数据中模型内部特征的面片排序时，使用了多进程同时工作的方式，将三角面片基于Z轴的排序任务，分派给了不同的进程，由每个进程做一个范围内的排序，加快了工业级的大规模大尺寸文件的处理速度。对于最终建立的元数据模型，可以在不改变用户上传的原文件的基础上，让使用者不再关注上传用户以及原始文件本身，直接使用元数据对3D打印模型文件进行一个基础的统一管理；可以更加便捷的获取一些模型数据中的具体信息，为3D打印中的一些处理步骤提供了直接的数据。

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种3D打印模型数据的元数据提取方法。

背景技术

3D打印技术又称增材制造技术，在打印过程中使用逐层打印、层与层之间累加的方式生成三维实体模型，具体是对输入的数字化模型文件做处理和准备工作。因此，随着3D打印服务的发展和普及，3D打印模型数据量也开始爆炸式的增长。

3D打印模型文件其存储所需要的空间比一般文字或图片数据所需要的空间大得多，例如同一个模型，三维图形大小为14.6MB，用三视图分别表示各个面所占空间大小仅需要32KB。同时3D打印模型文件包括三维数据文件格式(STL、IGES、STEP)、二维层片文件格式(SLC、CLI、HPGL)以及新生的数据文件格式(AMF、3MF、RP)等，不同的文件格式，模型的特征、描述信息、存储方法也有不同。以最常用的STL格式为例，同一个模型相同面的片数，存储为二进制格式存储需要的空间大小为：18.6Mb，存储为ASCII码格式大小变为97.8Mb，ASCII码一般比二进制格式大小大了五倍，而且同样大小的文件，二进制格式比ASCII格式，切片后所得的面片数多。3D打印模型数据所占空间大、种类多也增加了统一存储管理的难度。

以上这些对比说明，三维模型数据大规模、多样性、复杂性特点，同时三维模型还具有无序性这一特点。虽然文件在可视化软件中，可以更清晰的为人们展示模型的规模、形状，但是三维模型文件并没有具体的空间标识。例如STL文件用三角形网格通过逼近的方式来表现3D模型，文件中只描述了三角面片的法矢量、三个顶点的XYZ坐标值和极少数的文件相关信息。在3D打印过程中数据读取是依照空间特性读取的，无序造成了3D打印文件处理中，需要进行集合运算查找面片，耗费了大量时间。

发明内容

要解决的技术问题

由于3D打印模型数据在设计与处理过程中具有明显的个性化特征，不光导致了模型数据的大规模、无序性、多样性和复杂性，而且还使三维模型数据呈现出用户级模型数据大规模和模型数据自身的大规模，继而会出现模型特征不明显，管理检索数据困难等问题。因此，为了多用户以及多种数据类型的统一管理和存储，应对不同模型数据的特点，在3D打印的数据读取过程中，满足模型数据的高效存储、优化管理、快速读取的需求，本发明提出了一种3D打印模型的元数据提取方法，根据模型数据的存储结构以及数据内容特征信息，以3D打印中最常用的输入文件格式STL为例，设计了根据3D打印模型数据的具体的元数据模型以及相应的提取方法，提高数据读取时的加载速度，方便多用户海量数据的统一管理，以适应未来数据不断增长的现状。

技术方案

一种3D打印模型的元数据提取方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：面片排序预处理

将3D打印模型文件中的所有三角面片作为基本单位，根据进程数和固定层高的打印标准，确定每个进程需要处理的面片范围；

步骤2：进程内部划分并排序输出结果

执行集群多进程间数据并行化，将模型数据分配给每个进程，在不同进程中依据上下界和三角形坐标，对面片划分并在Z轴方向按从小到大顺序排序，由主进程按照进程的id顺序依次合并，形成新的STL模型文件；

步骤3：提取元数据中模型内部特征