分区域切片方法、3D打印方法、装置和存储介质与流程

分区域切片方法、3d打印方法、装置和存储介质
技术领域
1.本发明涉及3d打印技术领域，尤其是一种分区域切片方法、3d打印方法、装置和存储介质。


背景技术：

2.3d打印又称增材制造是一种快速成型技术，其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。3d打印技术结构简单、使用方便、材料种类丰富、工作环境要求低，但现有技术存在打印精度与打印速率不匹配的问题，例如打印速率越快打印精度越低，因此经常出现受制于为了获得较高的打印精度，需要牺牲打印速率，造成生产效率下降等情况。


技术实现要素：

3.针对上述至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种分区域切片方法、3d打印方法、装置和存储介质。
4.一方面，本发明实施例包括
5.获取要进行3d打印的几何模型边界；
6.根据所述几何模型边界进行切片，获得多个切片层以及各所述切片层的外轮廓；
7.识别多个所述切片层中的内凹层和非内凹层；
8.根据所述内凹层的外轮廓，生成所述内凹层的边界轮廓；所述内凹层的外轮廓内的区域为所述内凹层的内部域，所述内凹层的外轮廓与边界轮廓之间的区域为所述内凹层的外部域；
9.根据所述非内凹层的外轮廓，生成所述非内凹层的内轮廓；所述非内凹层的内轮廓内的区域为所述非内凹层的内部域，所述非内凹层的内轮廓与外轮廓之间的区域为所述非内凹层的外部域；
10.将各所述切片层的内部域设置为具有第一打印精度，将各所述切片层的外部域设置为具有第二打印精度。
11.进一步地，识别多个所述切片层中的内凹层和非内凹层，包括：
12.获取各所述切片层对应的倾斜角；所述倾斜角为对应切片层在剖面上的延伸方向，与对应切片层及下一切片层相应点连线之间的夹角；
13.当一所述切片层对应的倾斜角小于90
°
，且该所述切片层的上一切片层对应的倾斜角大于90
°
，将该所述切片层确定为所述内凹层，反之将该所述切片层确定为所述非内凹层。
14.进一步地，所述第二打印精度高于所述第一打印精度。
15.进一步地，所述内凹层中外轮廓与边界轮廓相应点之间的距离等于所述第一打印精度。
16.进一步地，所述非内凹层中外轮廓与内轮廓相应点之间的距离等于所述第一打印
精度。
17.进一步地，所述几何模型是stl格式。
18.另一方面，本发明实施例还包括一种3d打印方法，包括：
19.通过实施例中的用于3d打印的分区域切片方法，获得多个所述切片层以及各所述切片层各区域的打印精度；
20.以相应的打印精度对各所述切片层各区域进行3d打印。
21.另一方面，本发明实施例还包括一种计算机装置，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行实施例中的用于3d打印的分区域切片方法或3d打印方法。
22.另一方面，本发明实施例还包括一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行实施例中的用于3d打印的分区域切片方法或3d打印方法。
23.本发明的有益效果是：当将实施例中的分区域切片方法应用于3d打印，由于所确定的内部域对打印精度要求较低，使用精度较低的第一打印精度打印各切片层的内部域，可以在不影响性能的前提下取得较高的打印速度，而使用较高的第二打印精度可以满足外部域的较高的打印精度要求，从而取得打印精度和打印速度之间的平衡。
附图说明
24.图1为实施例中用于3d打印的分区域切片方法的流程图；
25.图2为实施例中识别多个切片层中的内凹层和非内凹层的原理图；
26.图3为实施例中内凹层的外轮廓和边界轮廓的示意图；
27.图4为实施例中非内凹层的外轮廓和内轮廓的示意图；
28.图5为实施例中3d打印的分区域切片方法的效果示意图。
具体实施方式
29.本实施例中，参照图1，用于3d打印的分区域切片方法包括以下步骤：
30.s1.获取要进行3d打印的几何模型边界；
31.s2.根据几何模型边界进行切片，获得多个切片层以及各切片层的外轮廓；
32.s3.识别多个切片层中的内凹层和非内凹层；
33.s4.根据内凹层的外轮廓，生成内凹层的边界轮廓；内凹层的外轮廓内的区域为内凹层的内部域，内凹层的外轮廓与边界轮廓之间的区域为内凹层的外部域；
34.s5.根据非内凹层的外轮廓，生成非内凹层的内轮廓；非内凹层的内轮廓内的区域为非内凹层的内部域，非内凹层的内轮廓与外轮廓之间的区域为非内凹层的外部域；
35.s6.将各切片层的内部域设置为具有第一打印精度，将各切片层的外部域设置为具有第二打印精度。
36.步骤s1中，获取stl格式的几何模型，执行步骤s2，对几何模型边界进行切片，所得结果如图2所示，从这些切片的其中一个剖面看过去，可以看到编号为1、2、3、4等的多个切片层，各切片层的外轮廓沿着几何模型边界分布。
37.步骤s3中，首先确定各切片层对应的倾斜角。参照图2，对于编号为1的切片层，从
其外轮廓中的中间一点出发，作与该切片层延伸方向相同的一条射线，对于编号为1的切片层的下一切片层，确定其外轮廓中的中间一点，连接编号为1的切片层与其下一切片层的外轮廓中的中间一点，也能获得一条射线，这两条射线所成的夹角α是编号为1的切片层对应的倾斜角。根据上述方法，可以获得每一切片层对应的倾斜角。
38.步骤s3中，如果一个切片层对应的倾斜角小于90
°
，且该切片层的上一切片层对应的倾斜角大于90
°
，将该切片层确定为内凹层，反之将该切片层确定为非内凹层。图2中，只有编号为2的切片层为内凹层，因为其对应的倾斜角小于90
°
，且该切片层的上一切片层即编号为3的切片层对应的倾斜角大于90
°
，其他的切片层都不符合这一条件，所以其他的切片层都是非内凹层。
39.步骤s4中，对于内凹层，参照图3，根据其外轮廓的形状，在外轮廓的外部生成具有相同形状的边界轮廓。外轮廓和边界轮廓对应点之间的间距等于第一打印精度，例如当第一打印精度设为h，则外轮廓和边界轮廓对应点之间的间距为h。对于内凹层，其内部域是指外轮廓内的区域，其外部域是指外轮廓与边界轮廓之间的区域。
40.步骤s5中，对于非内凹层，参照图4，根据其外轮廓的形状，在外轮廓的内部生成具有相同形状的内轮廓。外轮廓和内轮廓对应点之间的间距等于第一打印精度，例如当第一打印精度设为h，则外轮廓和内轮廓对应点之间的间距为h。对于非内凹层，其内部域是指内轮廓内的区域，其外部域是指外轮廓与内轮廓之间的区域。
41.步骤s6中，将各切片层的内部域设置为具有第一打印精度，将各切片层的外部域设置为具有第二打印精度。具体地，对于内凹层，由于其内部域是指外轮廓内的区域，其外部域是指外轮廓与边界轮廓之间的区域，因此将内凹层的外轮廓内的区域设置为具有第一打印精度，将内凹层的外轮廓与边界轮廓之间的区域设置为具有第二打印精度。对于非内凹层，由于其内部域是指内轮廓内的区域，其外部域是指外轮廓与内轮廓之间的区域，因此将非内凹层的内轮廓内的区域设置为具有第一打印精度，将非内凹层的外轮廓与内轮廓之间的区域设置为具有第二打印精度。
42.本实施例中，第二打印精度高于第一打印精度。当以长度为单位来表示第一打印精度和第二打印精度，例如第一打印精度表示为长度h，第二打印精度表示为长度h，由于长度越小则打印精度越高，因此第二打印精度高于第一打印精度是指h＜h。为了方便进行3d打印，可以设置h＝z
×
h，其中z为正整数。
43.通过执行步骤s1
‑
s6，所得结果如图5所示。基于图5所示的结果，执行3d打印方法，以相应的打印精度对各切片层各区域进行3d打印。具体地，当打印各切片层的内部域，即内凹层的外轮廓内的区域或者非内凹层的内轮廓内的区域时，使用精度较低的第一打印精度h进行3d打印；当打印各切片层的外部域，即内凹层的外轮廓与边界轮廓之间的区域或者非内凹层的外轮廓与内轮廓之间的区域时，使用较高的第二打印精度h进行3d打印。由于通过步骤s1
‑
s6所确定的内部域对打印精度要求较低，因此可以使用较低的第一打印精度h打印，在不影响性能的前提下取得较高的打印速度，而使用较高的第二打印精度h满足外部域的较高的打印精度要求，从而取得打印精度和打印速度之间的平衡。
44.可以通过编写执行本实施例中的用于3d打印的分区域切片方法或3d打印方法的计算机程序，将该计算机程序写入至计算机装置或者存储介质中，当计算机程序被读取出来运行时，执行本实施例中的用于3d打印的分区域切片方法或3d打印方法。
45.需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本公开中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本公开各组成部分的相互位置关系来说的。在本公开中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本实施例所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本实施例说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本实施例所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
46.应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本实施例所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。
47.应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术
‑
包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
48.此外，可按任何合适的顺序来执行本实施例描述的过程的操作，除非本实施例另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本实施例描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
49.进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、ram、rom等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本实施例所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。
50.计算机程序能够应用于输入数据以执行本实施例所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
51.以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

技术特征：
1.一种用于3d打印的分区域切片方法，其特征在于，包括：获取要进行3d打印的几何模型边界；根据所述几何模型边界进行切片，获得多个切片层以及各所述切片层的外轮廓；识别多个所述切片层中的内凹层和非内凹层；根据所述内凹层的外轮廓，生成所述内凹层的边界轮廓；所述内凹层的外轮廓内的区域为所述内凹层的内部域，所述内凹层的外轮廓与边界轮廓之间的区域为所述内凹层的外部域；根据所述非内凹层的外轮廓，生成所述非内凹层的内轮廓；所述非内凹层的内轮廓内的区域为所述非内凹层的内部域，所述非内凹层的内轮廓与外轮廓之间的区域为所述非内凹层的外部域；将各所述切片层的内部域设置为具有第一打印精度，将各所述切片层的外部域设置为具有第二打印精度。2.根据权利要求1所述的用于3d打印的分区域切片方法，其特征在于，所述识别多个所述切片层中的内凹层和非内凹层，包括：获取各所述切片层对应的倾斜角；所述倾斜角为对应切片层在剖面上的延伸方向，与对应切片层及下一切片层相应点连线之间的夹角；当一所述切片层对应的倾斜角小于90
°
，且该所述切片层的上一切片层对应的倾斜角大于90
°
，将该所述切片层确定为所述内凹层，反之将该所述切片层确定为所述非内凹层。3.根据权利要求1所述的用于3d打印的分区域切片方法，其特征在于，所述第二打印精度高于所述第一打印精度。4.根据权利要求3所述的用于3d打印的分区域切片方法，其特征在于，所述内凹层中外轮廓与边界轮廓相应点之间的距离等于所述第一打印精度。5.根据权利要求3所述的用于3d打印的分区域切片方法，其特征在于，所述非内凹层中外轮廓与内轮廓相应点之间的距离等于所述第一打印精度。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的用于3d打印的分区域切片方法，其特征在于，所述几何模型是stl格式。7.一种3d打印方法，其特征在于，包括：通过权利要求1
‑
6任一项所述的用于3d打印的分区域切片方法，获得多个所述切片层以及各所述切片层各区域的打印精度；以相应的打印精度对各所述切片层各区域进行3d打印。8.一种计算机装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器用于存储至少一个程序，所述处理器用于加载所述至少一个程序以执行权利要求1
‑
6任一项所述用于3d打印的分区域切片方法或权利要求7所述3d打印方法。9.一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行权利要求1
‑
6任一项所述用于3d打印的分区域切片方法或权利要求7所述3d打印方法。
技术总结
本发明公开了一种分区域切片方法、3D打印方法、装置和存储介质，分区域切片方法包括根据几何模型边界进行切片，获得多个切片层及其外轮廓，识别出内凹层和非内凹层，根据内凹层的外轮廓生成内凹层的边界轮廓，根据非内凹层的外轮廓生成非内凹层的内轮廓，将各切片层的内部域设置为具有第一打印精度，将各切片层的外部域设置为具有第二打印精度等步骤。当将本发明分区域切片方法应用于3D打印，使用精度较低的第一打印精度打印各切片层的内部域，可以在不影响性能的前提下取得较高的打印速度，而使用较高的第二打印精度可以满足外部域的较高的打印精度要求，从而取得打印精度和打印速度之间的平衡。本发明广泛应用于3D打印技术领域。域。域。


技术研发人员：刘佳仑 沈文何 刘正国 李诗杰
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2021.03.01
技术公布日：2021/6/29