[发明专利]一种3D打印数字模型剖切及接口设计方法及应用

说明书

本发明公开一种3D打印数字模型剖切及接口设计方法，步骤如下：基于指定的切平面，剖切3D打印数字模型，如需要多次剖切，可重复本步；在切面上指定接口位置，拟合接口附近的边界曲线，并计算接口底座点；迭代计算接口高度，选取接口方向；计算缝隙宽度，并在接口凸起和凹槽处添加半圆形结构；将接口拼接到模型上。本发明通过剖切3D打印数字模型的方法，解决了3D打印机无法打印模型内部信息的问题，并通过在模型上添加接口的方法，使分解后的部件可以拼接恢复成原有外观；该方法利用了人工交互信息，使剖切位置和接口位置更符合用户需求；此外，本发明方法还可以增加打印机最大可打印体积、减轻成品重量、节省模型打印时间。

技术领域

本发明属于3D打印建模技术领域，尤其是一种用于3D打印数字模型造型的方法与应用，本方法的模型剖切方式及接口设计方式，可应用于3D打印数字模型的几何造型中，如包含内表面信息的数字模型、体积过大的数字模型等。

背景技术

3D打印技术即增材制造技术，是以数字模型文件为基础，通过逐层打印可粘合材料的方式构造物体的技术。3D打印数字模型的标准文件格式是STL文件格式，该文件存储用于近似模拟物体表面的三角网格数据。只有满足三角网格表面闭合、无非流形结构等要求的STL文件可以用于3D打印，这类数据称为可打印数据，不满足这一系列条件的数据需要经过进一步处理。

3D打印一般经过数字模型获取、处理、打印三个步骤。主要的数字模型获取方式有：通过三维软件设计构造；通过扫描仪扫描物体表面后转换；通过CT设备扫描物体后转换。其中，第三种获取方式用到的CT成像技术是一种内视技术，获取的是包含物体内部信息的体数据，经过等值面提取、网格修复、优化等处理可以得到用于3D打印的三角网格数据。这种方式得到的三角网格数据可能在一个闭合表面内部包含其他的表面，即内表面。在3D打印时，包含内表面的数据不能正确打印，当前3D打印软件对这类数据的修复处理方式是去除内表面数据，只保留外表面网格用于打印，该处理方式的缺陷在于忽略了获取到的内表面信息，不能将内部信息无损地增材制造出来。

本发明给出一种通过剖切三角网格数据并添加接口的方法，解决包含内表面的数字模型无法3D打印的问题，及剖切后部件如何恢复原有外观的问题。

通过检索，尚未发现到与本发明专利申请相关的专利公开文献。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于可打印三角网格数据的模型剖切及接口设计方法，该方法可以有效剖切三角网格，使模型内表面可打印，并在截面上构造接口，使打印的部件可以恢复原有外观，其可应用于3D打印数字模型的几何造型中，如包含内表面信息的数字模型、体积过大的数字模型等。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种3D打印数字模型剖切及接口设计方法，步骤如下：

（1）输入3D打印数字模型，用指定平面方程参数的方式指定切平面，利用点与平面位置关系剖切该模型，将其分解成不同的块，得到分解后数字模型，使原3D打印数字模型的内表面转变为外表面；

（2）如果需要更细致地分解模型，可重复步骤（1），对3D打印数字模型进行多次剖切；模型剖切结束后，将在剖切形成的切面上添加接口，用于拼接分解后数字模型；

（3）用拾取三角面片的方式，在剖切3D打印数据模型形成的切面上指定接口位置，即在3D打印数字模型的切面上点击选取三角形面片，将在每两个被连续拾取的三角面片中间构造接口，按照此方式成对地拾取三角面片即可指定多个接口位置；