[发明专利]一种三角网格模型孔内三角面片的定位方法

说明书

本发明公开了一种三角网格模型孔内三角面片的定位方法，通过找到模型的尖锐边，尖锐边合集内有单链和闭环，删除一些不符合要求的单链，将单链和闭环分别进行拟合并判断该单链或闭环是否在孔内壁的边缘，若符合要求则通过该单链或闭环定位孔内壁的三角面片。本发明自动对模型孔内壁的三角面片进行准确定位，可避免后续将支撑布置在孔内壁上，大大节约人工成本和打印时间，并且提高了打印效率和打印质量。

技术领域

本发明属于3D打印领域，具体涉及一种三角网格模型孔内三角面片的定位方法。

背景技术

3D打印在医疗领域广泛应用，特别是牙科领域。牙科领域中需要使用各种模具，例如牙齿导板。3D打印模具时需要打印一些支撑，而牙齿导板上的导向孔在牙齿钻孔时起导向作用，因此对这些孔的精度与表面粗糙度要求较高。在3D打印之前添加支撑的步骤中，应尽可能避免将支撑布置在导向孔中，否则，在移除支撑的过程中将影响孔的精度。现有方法在生成支撑后，需要人为观察，找到导向孔中的支撑并删除，费时费力且容易遗漏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三角网格模型孔内三角面片的定位方法，自动对模具孔内壁进行准确定位，可避免后续将支撑布置在孔内壁上，大大节约人工成本和打印时间。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种三角网格模型孔内三角面片的定位方法，包括如下步骤：

步骤1：构建三角网格模型的拓扑连接关系；

步骤2：遍历三角网格模型的所有边，计算边两侧两个邻接三角形法向的点积，若其绝对值小于设定值，设定值优选为0.7-0.9，则认定为尖锐边，所有尖锐边构成尖锐边集合；

步骤3：在尖锐边集合内搜索由头尾闭合的单链组成的闭环放入闭环列表，其余单链放入单链列表；

步骤4：判断闭环列表内的闭环或单链列表内的单链所在的面是否在外圆柱上，若在外圆柱面上则删除该闭环或单链；

步骤5：对于闭环列表内的闭环，判断这些闭环是否共面，将闭环分为共面闭环和非共面闭环；

步骤6：对于单链列表中的单链，延伸拓展后，判断这些单链是否能构成头尾相连的闭环，若不存在闭环则删除这些单链，若能构成闭环，则将这些单链连接并作为非共面闭环处理；

步骤7：对于共面闭环，将其拟合成圆，从该共面闭环所在的邻接三角形开始搜索所有与拟合圆的轴线方向垂直的三角面片，得到孔内三角面片；

步骤8：对于非共面闭环，将其拟合成圆柱，从该非共面闭环所在的邻接三角形开始搜索所有与拟合圆柱的轴线方向垂直的三角面片，得到孔内三角面片。

步骤1和2先根据三角网格找到尖锐边，这些尖锐边有的在孔的边缘。步骤3在尖锐边内搜索是否有头尾相连的闭环，这些闭环有可能构成孔的边缘。步骤4排除一些在外圆柱上的闭环和单链，这些闭环和单链不会在孔内。步骤5将闭环列表的闭环分成共面闭环和非共面闭环，步骤6在单链列表的基础上找寻能通过延伸扩展成闭环的单链，将其作为非共面闭环。步骤7只需将共面闭环拟合成圆便可根据圆的轴线搜索与轴线法向垂直的三角面片，这些三角面片就在孔内壁上，可以精准定位。而非共面闭环需要先拟合成圆柱，根据圆柱的轴线搜索与轴线法向垂直的三角面片，进而定位孔内壁的三角面片。

优选的，步骤3的具体步骤为：

(1)所有尖锐边的端点构成尖锐点集合，对任一尖锐点，计算与之相连的尖锐边集合，其数量称为该尖锐点的度；

(2)从度大于2的尖锐点出发搜索单链，若该点所在尖锐边的另一端点的度为2，则将另一端点加入单链，并沿与另一端点相连的另一尖锐边继续搜索，直到遇到度为1或者度大于2的尖锐点为止，将这些单链放入单链列表，并删除重复单链，将单链列表中各单链所在的尖锐点标记为已访问；