一种基于分割模型和紧固件组装的3D模型打印方法技术

本发明专利技术提供一种基于分割模型和紧固件组装的3D模型打印方法，步骤为：选取具有分支结构的可打印模型，利用Laplacian网格平滑收缩算法压缩模型并提取出模型的骨架，之后通过模型分割算法，把模型分割成一个主体和若干分支。主体部分嵌入螺母模型，分支部分接上配套螺栓模型，使之成为整体，并确保修改之后的模型仍是二维流形，可直接用于3D打印。分别打印各个部分，并通过螺栓螺母组合成完整的模型。本发明专利技术方法先将打印对象分成多个部分打印，然后再组合成完整的模型，可以提高打印的效率，增强模型的稳固性、便捷性和灵活性。

A 3D model printing method based on segmentation model and fastener assembly

The invention provides a segmentation model and the fastener assembly of 3D model based on the printing method comprises the following steps: selecting print model with branch structure, using Laplacian mesh smoothing contraction algorithm compression model and extract the skeleton model, through the model segmentation algorithm, the model is divided into a main body and a plurality of branches. The main part is embedded with the nut model, and the branch part is connected with a matching bolt model to make it a whole, and to ensure that the modified model is still a two-dimensional manifold, and can be directly used for 3D printing. Each part is printed separately and assembled into a complete model by bolts and nuts. The method of the invention first divides the printing object into a plurality of parts to be printed, and then combines the whole model into a complete model, thereby improving the efficiency of printing and enhancing the stability, convenience and flexibility of the model.

【技术实现步骤摘要】
一种基于分割模型和紧固件组装的3D模型打印方法
本专利技术涉及一种3D打印方法，特别是涉及一种基于分割模型和紧固件组装的3D模型打印方法。
技术介绍
3D打印，是快速成型技术的一种，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。现有的3D打印技术中，在对打印对象建模后，通常采用所有结构全部一次打印的方法，使得打印后的产品与打印对象保持一致。但是，对于一些较大的模型，这样打印不仅花费的时间多而且成功率低，对于易折断的模型，这种方式极易把模型打坏，成品率很低。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于分割模型和紧固件组装的3D模型打印方法，把一个模型分成若干个部分打印，在分割处通过螺母和螺栓连接，组合成完整的模型，可以提高打印的效率，增强模型的稳固性以及便捷性。为达到上述目的，本专利技术的构思是：选取具有分支结构的可打印模型，利用Laplacian网格平滑收缩算法压缩模型并提取出模型的骨架，之后通过本文提供的模型分割算法，把模型分割成一个主体和若干分支。主体部分嵌入螺母模型，分支部分接上配套螺栓模型，使之成为整体，并确保修改之后的模型仍是二维流形，可直接用于3D打印。分别打印各个部分，并通过螺栓螺母组合成完整的模型。根据上述构思，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于分割模型和紧固件组装的3D模型打印方法，包括以下步骤：1）选取具有分支结构的打印模型；2）提取模型的骨架信息；3）根据骨架信息，选取一个或多个分割点，并将模型分割成若干个部分，包含一个主体和若干分支；4）主体部分嵌入螺母模型，分支部分接上配套螺栓模型，使之成为整体，并通过3D模型编辑技术，确保修改之后的模型仍是二维流形，能够直接用于3D打印；5）分别用3D打印机打印主体部分和分支部分；6）将分支部分通过螺栓，与主体部分螺母拧紧，组合成完整的3D模型。所述步骤1）中选取具有分支结构的打印模型使用了3D建模方法或三维扫描方法。所述步骤2）中骨架信息的提取算法是Laplacian网格平滑收缩算法。所述步骤3）中分割模型具体算法为：a）根据Laplacian网格平滑收缩算法压缩模型，提取出模型的骨架，同时生成若干骨架顶点；b）在模型表面的网格上找出需要分割的位置，并找到其对应的骨架顶点A；c）根据位置点映射的骨架顶点A，分别找到它左右相邻的一个顶点B、C，并判断这三个点是否近似在一条直线上；d）如果这三点近似在一条直线上，则在点A处以这条直线为法线生成一个面α，将该面作为分割面。其中，所述分割模型算法步骤c）中判断两个骨架顶点和分割位置映射的骨架点是否近似在一条直线上的方法为：以分割点映射的骨架点A为起点，两个相邻骨架顶点B、C为终点，得到两条向量，计算这两个向量的内积是否在-0.866和-1之间，也就是判断这两个向量之间的夹角是否在150°~180°之间。所述步骤5）使用的3D打印机为中小型3D打印机。相比现有技术，本专利技术具有如下突出的实质性特点和显著的优点：本专利技术在打印前通过一定算法将模型把分成若干个部分，在分割处通过螺母和螺栓连接，并保证各部分为二维流形，分别打印后，组合成完整的模型，可以提高打印的效率，增强模型的稳固性、便捷性和灵活性。附图说明图1是本专利技术的实施步骤流程图。图2是本专利技术提供的模型分割算法流程图。图3是本专利技术所选取的可打印模型。图4是本专利技术采用的分割方法示意图。图5是本专利技术分割并打印后各个模型示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，一种基于分割模型和紧固件组装的3D模型打印方法，包括以下步骤：1）选取具有分支结构的打印模型；如图3所示。2）提取模型的骨架信息；3）根据骨架信息，选取一个或多个分割点，并将模型分割成若干个部分，包含一个主体和若干分支；4）主体部分嵌入螺母模型，分支部分接上配套螺栓模型，使之成为整体，并通过3D模型编辑技术，确保修改之后的模型仍是二维流形，能够直接用于3D打印；5）分别用中小型3D打印机打印主体部分和分支部分；如图5所示。6）将分支部分通过螺栓，与主体部分螺母拧紧，组合成完整的3D模型。所述步骤2）中骨架信息的提取算法是Laplacian网格平滑收缩算法。如图2所示，所述步骤3）中分割模型具体算法为：a）根据Laplacian网格平滑收缩算法压缩模型，提取出模型的骨架，同时生成若干骨架顶点；b）在模型表面的网格上找出需要分割的位置，并找到其对应的骨架顶点A；c）根据位置点映射的骨架顶点A，分别找到它左右相邻的一个顶点B、C，并判断这三个点是否近似在一条直线上，方法为：以分割点映射的骨架点A为起点，两个相邻骨架顶点B、C为终点，得到两条向量，计算这两个向量的内积是否在-0.866和-1之间，也就是判断这两个向量之间的夹角是否在150°~180°之间；d）如果这三点近似在一条直线上，则在点A处以这条直线为法线生成一个面α，将该面作为分割面，如图4所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分割模型和紧固件组装的3D模型打印方法，其特征在于，包括以下步骤：1）选取具有分支结构的打印模型；2）提取模型的骨架信息；3）根据骨架信息，选取一个或多个分割点，并将模型分割成若干个部分，包含一个主体和若干分支；4）主体部分嵌入螺母模型，分支部分接上配套螺栓模型，使之成为整体，并通过3D模型编辑技术，确保修改之后的模型仍是二维流形，能够直接用于3D打印；5）分别用3D打印机打印主体部分和分支部分；6）将分支部分通过螺栓，与主体部分螺母拧紧，组合成完整的3D模型。

【技术特征摘要】
1.一种基于分割模型和紧固件组装的3D模型打印方法，其特征在于，包括以下步骤：1）选取具有分支结构的打印模型；2）提取模型的骨架信息；3）根据骨架信息，选取一个或多个分割点，并将模型分割成若干个部分，包含一个主体和若干分支；4）主体部分嵌入螺母模型，分支部分接上配套螺栓模型，使之成为整体，并通过3D模型编辑技术，确保修改之后的模型仍是二维流形，能够直接用于3D打印；5）分别用3D打印机打印主体部分和分支部分；6）将分支部分通过螺栓，与主体部分螺母拧紧，组合成完整的3D模型。2.根据权利要求1所述的基于分割模型和紧固件组装的3D模型打印方法，其特征在于，所述步骤1）中选取具有分支结构的打印模型使用了3D建模方法或三维扫描方法。3.根据权利要求1所述的基于分割模型和紧固件组装的3D模型打印方法，其特征在于，所述步骤2）中骨架信息的提取算法是Laplacian网格平滑收缩算法。4.根据权利要求1所述的基于分割模型和紧固件组装的3D模型打印方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱晓强，周浩，张睿恒，陈沈帅，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31