三维模型的切片方法及三维打印装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种三维模型的切片方法及三维打印装置，三维打印装置包括中央处理器和图形处理器，该方法包括：中央处理器将三维模型转化为STL文件并进行存储；中央处理器利用多个切割平面将三角面片进行分组，以使得与同一个切割平面相交的三角面片都在同一组中；图形处理器将分组的三角面片进行并行化处理得到切片截面数据，切片截面数据是切割平面与所述三角面片的交点数据；中央处理器根据所述切片截面数据生成切片截面图像并进行存储。通过中央处理器利用多个切割平面将三角面片进行分组，再利用图形处理器将分组的三角面片进行并行化处理得到切片截面数据，就可以有效提高三维模型的切片计算效率，进而提高3D打印效率，满足高效率制造需求。

Slicing method of three-dimensional model and three-dimensional printing device

The invention relates to a slicing method of three-dimensional model and a three-dimensional printing device. The three-dimensional printing device includes a central processing unit and a graphics processor. The method includes: the central processing unit converts the three-dimensional model into STL files and stores them; the central processing unit uses multiple cutting planes to group triangular facets so that the triangular facets intersecting with the same cutting plane are in the same place. In one group, the graphics processor parallelizes the triangular patches of the grouping to obtain the section data, which is the intersection data of the cutting plane and the triangular patches. The CPU generates and stores the section image according to the section data. By grouping triangular facets with multiple cutting planes by CPU and parallelizing the grouped triangular facets by GPU, the slice section data can be obtained, which can effectively improve the slice calculation efficiency of the three-dimensional model, and then improve the 3D printing efficiency to meet the needs of high-efficiency manufacturing.

【技术实现步骤摘要】
三维模型的切片方法及三维打印装置
本专利技术涉及三维模型打印领域，特别是涉及一种三维模型的切片方法及三维打印装置。
技术介绍
随着社会计算能力的不断提高，让用户参与的“社会制造”成为必然，“社会制造”的概念是让用户参与到产品的想法、设计和制造过程中，而这种制造方式主要就是3D(3Dimensions，三维)打印。与传统的车铣、切削、冲压、模具等制造工艺不同，加式制造始于三维模型，通过将材料逐层堆叠来生产物品。3D打印的本质在于分层制造，而切片计算是获得三维物体分层信息的过程，因此该过程在3D打印中显得尤为重要，切片计算的效率直接影响3D打印的效率。但是现有方案中的对复杂模型的切片计算需要几个小时甚至几天，切片计算的时间效率难以令人满意，不能满足高效率制造的要求。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种可以提高三维模型的切片计算效率，满足高效率制造需求的三维模型的切片方法及三维打印装置。一种三维模型的切片方法，应用于三维打印装置，所述三维打印装置包括中央处理器和图形处理器，所述方法包括：所述中央处理器将所述三维模型转化为STL文件并进行存储，所述STL文件包括三角面片；所述中央处理器利用多个切割平面将所述三角面片进行分组，以使得与同一个切割平面相交的三角面片都在同一组中；所述图形处理器将分组的所述三角面片进行并行化处理得到切片截面数据，所述切片截面数据是所述切割平面与所述三角面片的交点数据；所述中央处理器根据所述切片截面数据生成切片截面图像并进行存储。在其中一个实施例中，所述图形处理器将分组的所述三角面片进行并行化处理得到切片截面数据的步骤包括：所述图形处理器将分组的所述三角面片通过双层循环来进行并行化处理得到所述切片截面数据。在其中一个实施例中，所述图形处理器将分组的所述三角面片通过双层循环来进行并行化处理得到所述切片截面数据的步骤具体为：外层循环并行计算不同的切割平面与所述三角面片的交点；内层循环并行计算同一个切割平面和与所述同一个切割平面相交的不同的三角面片的交点。在其中一个实施例中，所述图形处理器将分组的所述三角面片通过双层循环来进行并行化处理得到所述切片截面数据的步骤，包括：使用一个线程计算一个切割平面和一个三角面片的交点。在其中一个实施例中，所述图形处理器将分组的所述三角面片进行并行化处理得到切片截面数据的步骤之前，还包括：合理分配所述图形处理器的内存。在其中一个实施例中，所述图形处理器将分组的所述三角面片进行并行化处理得到切片截面数据的步骤之后，还包括：对所述切片截面数据进行栅格化处理得到位图数据。另一方面，本专利技术还提出一种三维打印装置，包括中央处理器和图形处理器：所述中央处理器用于将待打印的三维模型转化为STL文件并进行存储，所述STL文件包括三角面片，利用多个切割平面将所述三角面片进行分组，以使得与同一个切割平面相交的三角面片都在同一组中，并将分组完成的三角面片传送给所述图形处理器；所述中央处理器还用于接收切片截面数据，并根据所述切片截面数据生成切片截面图像并进行存储。所述图形处理器用于接收所述分组完成的三角面片，将所述分组完成的所述三角面片进行并行化处理得到切片截面数据，并将所述切片截面数据传送给所述中央处理器，所述切片截面数据是所述切割平面与所述三角面片的交点数据。在其中一个实施例中，所述图形处理器还用于将分组的所述三角面片通过双层循环来进行并行化处理得到所述切片截面数据。在其中一个实施例中，所述图形处理器还用于通过外层循环并行计算不同的切割平面与所述三角面片的交点，通过内层循环并行计算同一个切割平面和与所述同一个切割平面相交的不同的三角面片的交点。在其中一个实施例中，所述图形处理器还用于将每一个切割平面和一个三角面片的交点各分配一个线程进行计算。上述三维模型的切片方法，应用于三维打印装置，三维打印装置包括中央处理器和图形处理器，该方法包括：中央处理器将三维模型转化为STL文件并进行存储，所述STL文件包括三角面片；中央处理器利用多个切割平面将三角面片进行分组，以使得与同一个切割平面相交的三角面片都在同一组中；图形处理器将分组的三角面片进行并行化处理得到切片截面数据，切片截面数据是切割平面与所述三角面片的交点数据；中央处理器根据所述切片截面数据生成切片截面图像并进行存储。通过中央处理器利用多个切割平面将三角面片进行分组，再利用图形处理器将分组的三角面片进行并行化处理得到切片截面数据，就可以有效提高三维模型的切片计算效率，进而提高3D打印效率，满足高效率制造需求。附图说明图1是一实施例中三维模型的切片方法的流程图；图2是另一实施例中三维模型的切片方法的流程图；图3是一实施例中一组无序的三角面片组成的STL模型结构示意图；图4是一实施例中利用切割平面将三角面片进行分组的结果示意图；图5是一实施例中利用奇偶规则进行像素点判断的示意图；图6是一实施例中采用扫描线填充算法基本原理示意图；图7是一实施例中需要进行切片的三维模型的结构示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的首选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。图1是一实施例中三维模型的切片方法的流程图。在本实施例中，该三维模型的切片方法应用于三维打印装置，三维打印装置包括中央处理器和图形处理器，该三维模型的切片方法包括：S100，中央处理器将三维模型转化为STL文件并进行存储。中央处理器(CentralProcessingUnit，CPU)将待打印的三维模型转化为STL(STereoLithography)文件并进行存储。STL(STereoLithography)文件是一种3D模型(例如三维CAD模型)文件格式，是3D打印中应用最广泛的文件格式。STL文件采用三角形作为基本多边形来近似三维物体表面。一个STL文件实际上是一组某三维物体的无序的三角面片的集合，其中每个三角面片包含三角形面片的三个顶点的空间坐标以及三角面片的法向量，其中法向量方向由模型内部指向模型外部，并且三角形面片的三个顶点的顺序与法向量的方向满足右手法则。在一个实施例中，请参阅图3，由于一个STL文件实际上是一组某三维物体的无序的三角面片的集合，对于图3中所示的三维模型，可以使用集合T来表示STL文件中的模型数据：T＝{ti,i＝1,...n}其中，ti表示一个三角面片，n为自然数，V1,V2,V3是三角形面片ti三个顶点在三维笛卡尔坐标系中的坐标表示，表示实数集合。在3D打印中，Z轴为默认打印方向，设zmax、zmin分别为STL模型在Z轴的最高点与最低点。S200，中央处理器利用多个切割平面将三角面片进行分组。中央处理器利用多个切割平面将三角面片进行分组，使得与同一个切割平面相交的三角面片都在同一组中。若一个三角面片与多个切割平面相交，则应将其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维模型的切片方法，应用于三维打印装置，其特征在于，所述三维打印装置包括中央处理器和图形处理器，所述方法包括：所述中央处理器将所述三维模型转化为STL文件并进行存储，所述STL文件包括三角面片；所述中央处理器利用多个切割平面将所述三角面片进行分组，以使得与同一个切割平面相交的三角面片都在同一组中；所述图形处理器将分组的所述三角面片进行并行化处理得到切片截面数据，所述切片截面数据是所述切割平面与所述三角面片的交点数据；所述中央处理器根据所述切片截面数据生成切片截面图像并进行存储。

【技术特征摘要】
1.一种三维模型的切片方法，应用于三维打印装置，其特征在于，所述三维打印装置包括中央处理器和图形处理器，所述方法包括：所述中央处理器将所述三维模型转化为STL文件并进行存储，所述STL文件包括三角面片；所述中央处理器利用多个切割平面将所述三角面片进行分组，以使得与同一个切割平面相交的三角面片都在同一组中；所述图形处理器将分组的所述三角面片进行并行化处理得到切片截面数据，所述切片截面数据是所述切割平面与所述三角面片的交点数据；所述中央处理器根据所述切片截面数据生成切片截面图像并进行存储。2.根据权利要求1所述的三维模型的切片方法，其特征在于，所述图形处理器将分组的所述三角面片进行并行化处理得到切片截面数据的步骤包括：所述图形处理器将分组的所述三角面片通过双层循环来进行并行化处理得到所述切片截面数据。3.根据权利要求2所述的三维模型的切片方法，其特征在于，所述图形处理器将分组的所述三角面片通过双层循环来进行并行化处理得到所述切片截面数据的步骤具体为：外层循环并行计算不同的切割平面与所述三角面片的交点；内层循环并行计算同一个切割平面和与所述同一个切割平面相交的不同的三角面片的交点。4.根据权利要求2所述的三维模型的切片方法，其特征在于，所述图形处理器将分组的所述三角面片通过双层循环来进行并行化处理得到所述切片截面数据的步骤，包括：使用一个线程计算一个切割平面和一个三角面片的交点。5.根据权利要求1所述的三维模型的切片方法，其特征在于，所述图形处理器将分组的所述三角面片进行并行化处理得到切片...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊刚，沈震，张淅鹏，李志帅，郭超，商秀芹，董西松，王飞跃，
申请(专利权)人：东莞中国科学院云计算产业技术创新与育成中心，
类型：发明
国别省市：广东,44