一种基于B-rep实体模型的3D打印层切算法制造技术

技术编号：42365258 阅读：3 留言：0更新日期：2024-08-16 14:47

本发明专利技术涉及一种基于B‑rep实体模型的3D打印层切算法，其特点是根据打印参数构建层切平面，将各层切平面与B‑Rep模型的各个面进行求交，基于曲面/平面求交方法得到层切平面与实体模型表面的交线，将所得交线根据端点距离进行排序、连接，形成若干封闭轮廓线，对轮廓线进行走向调整、内外关系判断。本发明专利技术算法直接对B‑rep实体模型进行精确层切，而不是在STL文件导入的离散模型(三角片网格模型)上层切，本发明专利技术算法所得到的层切轮廓线精度更高，有助于解决3D打印零件表面粗糙的问题。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于3d打印，涉及一种基于b-rep实体模型的高精度3d打印层切算法。

技术介绍

1、3d打印或称增材制造(additive manufacturing，am)技术，是将数字模型采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的切削材料进行加工的去除技术，是一种“自下而上”材料累加的制造方法。该种加工方法具有节省工序、节省材料、适用于复杂模型等优点。

2、3d打印技术中对模型的关键处理过程为切片，即用一系列层切平面(一般是垂直于z轴的水平面，因为打印方向一般选择为z轴正向)与模型求交，并将层切平面和模型的交点(或交线)连接成为封闭的轮廓。后根据不同的打印工艺，由轮廓线生成不同的打印路径。

3、目前常用的3d打印模型为离散表面模型，其中以stl文件为代表，该文件格式简单，对其进行层切的算法也相对简单，stl文件现已成为了3d打印领域事实上的标准。以stl格式为代表的离散模型采用一系列离散的三角面片来逼近描述cad模型的表面，一般这些三角面片在存储顺序上没有任何要求，由于这种格式数据结构简单、跨平台性好并且可以表示任意形式的空间曲面，因此很快得到了广泛的应用。但是该文件也存在着3大劣势：文件体积大、模型错误多、精度低，尤其是低精度问题会导致打印的模型表面粗糙。

技术实现思路

1、本专利技术目的在于避免现有3d打印过程中使用以stl文件为代表的离散模型所带来的低精度、打印模型表面粗糙问题，而提出一种基于b-rep实体模型的3d打印层切算法。

<p>2、为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种基于b-rep实体模型的3d打印层切算法，其特征在于：根据打印参数构建层切平面，将各层切平面与b-rep模型的各个面进行求交，基于曲面/平面求交方法，得到层切平面与实体模型表面的交线，将所得交线根据端点距离进行排序、连接，形成若干封闭轮廓线，对轮廓线进行走向调整、内外关系判断，该3d打印层切算法具体步骤如下：

3、步骤1、根据b-rep模型的包围盒等属性，以及层切方向、层高等参数生成当前层切平面；

4、步骤2、遍历b-rep模型的所有面，其一般表示为裁剪曲面，将裁剪曲面的原曲面与层切平面求交，得到若干交线；

5、步骤3、将层切平面与裁剪曲面的裁剪环上各曲线进行求交，得到若干交点；

6、步骤4、判断步骤3中所得各交点是否在步骤2中的交线上，即判断交点到交线的距离是否在模型容差内，如果某交点在交线上，则用该交点对交线进行打断，从而得到层切平面与裁剪曲面的裁剪后交线；

7、步骤5：重复步骤2至步骤4，直至完成模型所有裁剪曲面与层切平面的求交，生成所有的裁剪后交线；

8、步骤6：对步骤5生成的交线的首末端点进行距离计算，并根据距离是否在计算容差内，从而对交线进行连接，直至生成若干轮廓线；

9、步骤7：对轮廓线进行离散，根据离散点计算轮廓线的有向面积，将所有负面积的环反向，即所有轮廓线均调整为逆时针；

10、步骤8：根据环的包围盒判断环的包含关系，当出现环的包围盒相交时，可取包围盒面积较小的环上任意一点，通过点与多边形内外关系判断的方法，判断两环是否为包含关系，据此构建层切轮廓环的包含关系树，该关系树以及树上节点对应的环即可被后续打印路径规划算法使用；

11、步骤9：重复步骤1至步骤8，进行下一层的层切，直至沿打印方向到实体模型顶端。

12、本专利技术的优点是：直接对b-rep实体模型进行精确层切，而不是在三角片网格模型(用stl文件导入的离散模型)上层切，基于曲面/平面求交方以法得到层切平面与实体模型表面的交线，本专利技术实现了交线的排序、轮廓线连接，以及轮廓线的内外环分类。与针对网格模型的层切算法相比，本专利技术方法得到的层切轮廓线精度更高，有助于解决3d打印零件表面粗糙的问题。

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【技术保护点】

1.一种基于B-Rep实体模型的3D打印层切算法，其特征在于：根据打印参数构建层切平面，将各层切平面与B-Rep模型的各个面进行求交，基于曲面/平面求交方法，得到层切平面与实体模型表面的交线，将所得交线根据端点距离进行排序、连接，形成若干封闭轮廓线，对轮廓线进行走向调整、内外关系判断，该3D打印层切算法具体步骤如下：

【技术特征摘要】

1.一种基于b-rep实体模型的3d打印层切算法，其特征在于：根据打印参数构建层切平面，将各层切平面与b-rep模型的各个面进行求交，基于曲面/平面求交方法，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：北京求解科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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