一种面向3D打印的制鞋模型快速修复方法技术

本公开提供了一种面向3D打印的制鞋模型快速修复方法，将几何模型转化为JT格式的轻量化数据模型，解析JT格式模型，计算每个面的包围盒、面积信息，删除建模过程中叠加的重复多余面；基于精确几何数据智能识别局部重叠以及交叉特征的面，基于离散几何数据进行自动分割处理，自动判断内外，删除内部部分；进行裁剪、被裁剪和圆周法向裁剪，处理内部遮挡面错误；基于精确几何数据进行识别面与面之间的缝隙，缝合离散几何数据；加工方向上开放边形成的孔洞，进行分类，分别进行填补，并修正法向，得到可3D打印的模型，能够大大提高鞋模修复效率。

A fast repair method of shoe making model for 3D printing

【技术实现步骤摘要】
一种面向3D打印的制鞋模型快速修复方法
本公开属于3D打印
，涉及一种面向3D打印的制鞋模型快速修复方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。随着3D打印技术发展，鞋模制作开始向3D打印方式转变，3D打印具有速度快、周期短、易量产、精度高、环保健康、全方位无死角、利于款式创新的优点。3D打印要求模型水密封，传统数控加工方式下，犀牛等设计的模型存在缝隙、桥接、孔洞等不可打印的问题。目前没有专门针对鞋模行业的3D打印修复软件，现有的3D打印修复软件不能较好的处理鞋模，存在操作性差、数据质量低、效率低等问题。解决困扰制鞋行业技术人员在模型设计转换过程中出现的鞋模质量差，缺陷多，修复时间长等问题。很多修复软件只考虑离散几何数据或精确几何数据，模型裁剪需要单个操作曲线投影，从而进行布尔运算，因鞋模花纹复杂，效率极低。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种面向3D打印的制鞋模型快速修复方法，本公开基于精确几何数据和离散几何数据，进行裁剪、面分割、缝隙缝合、补洞等功能修复，生成可3D打印的模型。裁剪进行批量处理，面分割、缝隙缝合、补洞一键操作，大大提高了鞋模修复效率。根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：一种面向3D打印的制鞋模型快速修复方法，包括以下步骤：(1)将几何模型转化为JT格式的轻量化数据模型，解析JT格式模型，计算每个面的包围盒、面积信息；(2)删除建模过程中叠加的重复多余面；(3)基于精确几何数据智能识别局部重叠以及交叉特征的面，基于离散几何数据进行自动分割处理，自动判断内外，删除内部部分；(4)进行裁剪、被裁剪和圆周法向裁剪，处理内部遮挡面错误；(5)基于精确几何数据进行识别面与面之间的缝隙，缝合离散几何数据；(6)加工方向上开放边形成的孔洞，进行分类，分别进行填补，并修正法向，得到可3D打印的模型。得到可以3D打印的模型后，便可进行3D打印。所述步骤(1)中，将JT格式模型的每个面解析为精确几何数据与离散几何数据。离散几何数据解析为不重复的顶点和三角形顶点索引，根据三角形索引，识别退化三角形，退化三角形的几何形态为至少有两点相同或三点共线，通过判断三角形的索引是否重复以及三角形的面积是否小于设定阈值，判断是否为退化三角形；根据三角形的面索引，判断是否有重复三角形，重复三角形的特征为两个三角形的索引相同且方向相同，删除退化三角形和重复三角形后，计算部件的拓扑关系，其中三角形与边的拓扑关系为三角形的边邻接的三角形，边与点的拓扑关系为三角形的顶点邻接的边，计算面的包围盒与面积，精确几何数据解析为不重复的顶点和边界顶点索引。所说步骤(2)中，删除建模过程中叠加的重复多余面的具体方法为：(i)将所有输入结构面按照面积进行排序。(ii)判断相邻部件的面积是否相等，是执行(iii)，否执行(v)；(iii)判断两个部件包围盒是否相等，是执行(iv)，否执行(v)；(iv)两部件完全重合，删除重复面；(v)所有相邻面是否判断完毕，是命令结束，否执行(ii)。所述步骤(3)中，局部重叠和交叉特征识别的方法为：若两个面包围盒不相交，则认为两个面不具有局部重叠与交叉特征，若包围盒相交，进一步判断两个面是否相交，若不相交则认为两个面不具有局部重叠与交叉特征，若相交，根据精确几何边界数据，判断小的边界是否在大的边界的内部，若在内部，则认为两个面局部重叠，去掉面积较小的面；若不在内部，将其中一条边界离散，将离散点向另一条边界的折线段进行投影，判断投影点是否在折线段上。作为进一步的限定，通过计算两个结构面包围盒的边界的大小关系，计算小的边界每个点对应到大边界上的最小距离，若不都在阈值范围内，则认为不存在内外关系；若都在阈值范围内，判断对应点的法向是否一致，不一致则不存在内外关系，一致则存在内外关系。根据计算结果，若存在内外关系，则认为是覆盖重叠，删除掉面积较小的面即可，若不存在内外关系，则离散其中一个结构面包围盒边界上点向另一结构面包围盒的边界的折线段进行投影，计算点与投影点的位置参数与法向参数是否在阈值范围内，循环执行，直到该结构面包围盒边界上点全部投影，记录结果与索引对应关系。作为进一步的限定，根据记录结果与索引对应关系，分别计算法向阈值范围内与法向阈值范围外两边界相交的段数：判断符合法向阈值的相交段数是否大于1，大于1两个面局部重叠，小于等于1，则继续判断不符合法向阈值的相交段数是否大于1，大于1两个面交叉，小于等于1，既不重叠也不交叉。所述步骤(3)中，交叉特征分割的具体过程包括：(a)计算两个结构面Face1与Face2包围盒，将包围盒长宽高扩大一定倍数；(b)判断Face1与Face2的包围盒是否相交，是则执行下一步，否则不相交，不做分割处理；(c)分别计算在Face2包围盒内的Face1中的三角形集合Tris1，在Face1包围盒内的Face2中的三角形集合Tris2；(d)三角形集合Tris1与三角形集合Tris2是否存在空集，若存在空集，不相交，不做分割处理，若不存在空集，执行(e)；(e)将Tris1创建八叉树，计算Tris2中每一个三角形与Tris1集合的交点，并记录相交三角形信息；(f)根据相交三角形信息，将Face1中三角形按照是否相交分为两个集合Face11—相交，Face-不相交；(g)将Face11按照交点对相交部分进行重新分元；(h)将未贯穿的部分做贯穿处理：查找交线的端点，判断端点是否为边界上点，是则不进行处理，不是则按照交线方向延伸到边界上，使交线能够割开集合；(i)按照交线将面分割为多个单连通区域。所述步骤(3)中，判断内外的具体过程包括：(1)初始状态下，当前所有区域都设定为不可见区域；(2)总共判断Z、X、Y、-Z、-X、-Y六个方向，首先以Z方向作为射线方向，进行以下操作；(3)遍历所有不可见区域，取出面积最大的三角形：若该三角形法向方向与当前射线方向垂直，则将该区域放入临时不可见区域中，对下一个区域进行处理，在射线方向上延伸该三角形的包围盒，该包围盒与其他面F的包围盒相交时，沿三角形中心引射线与F求交，若有交点，则说明被遮挡，放入临时不可见区域中；(4)获取所有临时不可见区域；(5)六个方向是否完毕，是获得不可见区域进行删除，否执行(6)；(6)设定下一个射线方向，然后执行(3)。所述步骤(4)中，被裁剪面裁剪的过程包括：(i)选择被裁剪面时，自动判定哪些是裁剪面，遍历除已选被裁剪面外的其他面，首先判定两面包围盒是否相交，若相交，直接作为待选裁剪面，执行(iv)进行拉伸体；若不相交，执行(ii)；(ii)在裁剪方向上延伸待裁剪面的包围盒；(iii)判断已选被裁剪面包围盒与延伸包围盒是否相交；(iv)拉伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向3D打印的制鞋模型快速修复方法，其特征是：包括以下步骤：/n(1)将几何模型转化为JT格式的轻量化数据模型，解析JT格式模型，计算每个面的包围盒、面积信息；/n(2)删除建模过程中叠加的重复多余面；/n(3)基于精确几何数据智能识别局部重叠以及交叉特征的面，基于离散几何数据进行自动分割处理，自动判断内外，删除内部部分；/n(4)进行裁剪、被裁剪和圆周法向裁剪，处理内部遮挡面错误；/n(5)基于精确几何数据进行识别面与面之间的缝隙，缝合离散几何数据；/n(6)加工方向上开放边形成的孔洞，进行分类，分别进行填补，并修正法向，得到可3D打印的模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种面向3D打印的制鞋模型快速修复方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)将几何模型转化为JT格式的轻量化数据模型，解析JT格式模型，计算每个面的包围盒、面积信息；
(2)删除建模过程中叠加的重复多余面；
(3)基于精确几何数据智能识别局部重叠以及交叉特征的面，基于离散几何数据进行自动分割处理，自动判断内外，删除内部部分；
(4)进行裁剪、被裁剪和圆周法向裁剪，处理内部遮挡面错误；
(5)基于精确几何数据进行识别面与面之间的缝隙，缝合离散几何数据；
(6)加工方向上开放边形成的孔洞，进行分类，分别进行填补，并修正法向，得到可3D打印的模型。


2.如权利要求1所述的一种面向3D打印的制鞋模型快速修复方法，其特征是：所述步骤(1)中，将JT格式模型的每个面解析为精确几何数据与离散几何数据；
离散几何数据解析为不重复的顶点和三角形顶点索引，根据三角形索引，识别退化三角形，退化三角形的几何形态为至少有两点相同或三点共线，通过判断三角形的索引是否重复以及三角形的面积是否小于设定阈值，判断是否为退化三角形；根据三角形的面索引，判断是否有重复三角形，重复三角形的特征为两个三角形的索引相同且方向相同，删除退化三角形和重复三角形后，计算部件的拓扑关系，其中三角形与边的拓扑关系为三角形的边邻接的三角形，边与点的拓扑关系为三角形的顶点邻接的边，计算面的包围盒与面积；
精确几何数据解析为不重复的顶点和边界顶点索引；
或，所说步骤(2)中，删除建模过程中叠加的重复多余面的具体方法为：
(i)将所有输入结构面按照面积进行排序。
(ii)判断相邻部件的面积是否相等，是执行(iii)，否执行(v)；
(iii)判断两个部件包围盒是否相等，是执行(iv)，否执行(v)；
(iv)两部件完全重合，删除重复面；
(v)所有相邻面是否判断完毕，是命令结束，否执行(ii)。


3.如权利要求1所述的一种面向3D打印的制鞋模型快速修复方法，其特征是：所述步骤(3)中，局部重叠和交叉特征识别的方法为：若两个面包围盒不相交，则认为两个面不具有局部重叠与交叉特征，若包围盒相交，进一步判断两个面是否相交，若不相交则认为两个面不具有局部重叠与交叉特征，若相交，根据精确几何边界数据，判断小的边界是否在大的边界的内部，若在内部，则认为两个面局部重叠，去掉面积较小的面；若不在内部，将其中一条边界离散，将离散点向另一条边界的折线段进行投影，判断投影点是否在折线段上。


4.如权利要求1所述的一种面向3D打印的制鞋模型快速修复方法，其特征是：根据记录结果与索引对应关系，分别计算法向阈值范围内与法向阈值范围外两边界相交的段数：判断符合法向阈值的相交段数是否大于1，大于1两个面局部重叠，小于等于1，则继续判断不符合法向阈值的相交段数是否大于1，大于1两个面交叉，小于等于1，既不重叠也不交叉。


5.如权利要求1所述的一种面向3D打印的制鞋模型快速修复方法，其特征是：所述步骤(3)中，交叉特征分割的具体过程包括：
(a)计算两个结构面Face1与Face2包围盒，将包围盒长宽高扩大一定倍数；
(b)判断Face1与Face2的包围盒是否相交，是则执行下一步，否则不相交，不做分割处理；
(c)分别计算在Face2包围盒内的Face1中的三角形集合Tris1，在Face1包围盒内的Face2中的三角形集合Tris2；
(d)三角形集合Tris1与三角形集合Tris2是否存在空集，若存在空集，不相交，不做分割处理，若不存在空集，执行(e)；
(e)将Tris1创建八叉树，计算Tris2中每一个三角形与Tris1集合的交点，并记录相交三角形信息；
(f)根据相交三角形信息，将Face1中三角形按照是否相交分为两个集合Face11-相交，Face-不相交；
(g)将Face11按照交点对相交部分进行重新分元；
(h)将未贯穿的部分做贯穿处理：查找交线的端点，判断端点是否为边界上点，是则不进行处理，不是则按照交线方向延伸到边界上，使交线能够割开集合；
(i)按照交线将面分割为多个单连通区域。


6.如权利要求1所述的一种面向3D打印的制鞋模型快速修复方法，其特征是：所述步骤(3)中，判断内外的具体过程包括：
(1)初始状态下，当前所有区域都设定为不可见区域；
(2)总共判断Z、X、Y、-Z、-X、-Y六个方向，首先以Z方向作为射线方向，进行以下操作；
(3)遍历所有不可见区域，取出面积最大的三角形：若该三角形法向方向与当前射线方向垂直，则将该区域放入临时不可见区域中，对下一个区域进行处理，在射线方向上延伸该三角形的包围盒，该包围盒与其他区域F的包围盒相交时，沿三角形中心引射线与F求交，若有交点，则说明被遮挡，放入临时不可见区域中；
(4)获取所有临时不可见区域；
(5)六个方向是否完毕，是获得不可见区域进行删除，否执行(6)；
(6)设定下一个射线方向，然后执行(3)。


7.如权利要求1所述的一种面向3D打印的制鞋模型快速修复方法，其特征是：所述步骤(4)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅敬成，武伟，邢胜南，杨亚伦，高新燕，
申请(专利权)人：山东山大华天软件有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37