3D打印坐标集处理方法、3D打印方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种3D打印坐标集处理方法、3D打印方法和系统，涉及3D打印技术，该方法包括以下步骤：在XYZ坐标系中对打印模型进行离散化，其中，离散化过程以正方体为离散单元，以每个单元的中心坐标作为单元坐标，得到离散化单元坐标集合；将离散化单元坐标集合中Z轴坐标相同的离散化单元坐标归类的一个子集，得到第一至第N切片子集，其中，第M切片子集中离散化单元坐标的Z轴坐标小于第M‑1切片子集中离散化单元坐标的Z轴坐标；所述N和M均为正整数，M小于等于N；对第一至第N切片子集进行处理，得到模型的打印单元坐标集合。基于本发明专利技术进行3D打印可以减少打印用料且保证模型具有一定的强度。

【技术实现步骤摘要】
3D打印坐标集处理方法、3D打印方法和系统
本专利技术涉及3D打印技术，尤其是一种3D打印坐标集处理方法、3D打印方法和系统。
技术介绍
3D打印是基于材料堆积法的一种高新制造技术，因具备可成型任意形状零件的特点在世界范围内得到了广泛的应用和发展。熔融沉积成型(FusedDepositionModeling,FDM)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,诸多优点使其成为发展最快的3D打印技术。但也存在打印精度与打印速率不匹配(打印速率越快打印精度越低)的不足，这严重影响了FDM3D打印机的发展。通常情况下，FDM3D打印机打印的模型用于展示，对于模型结构的强度要求较低，即使中空也能满足结构要求，且中空的结构能够在一定程度上提高打印速度、减少打印材料的使用。如今人们进行中空处理，大多是在构建3维建模的时候进行处理，一种方案是在模型内部剔除一个比模型小且近似于模型的结构，但是这种方案的实施难度极高；另一种方案是在模型内部剔除一些规则几何体，如圆柱体，长方体等，这种方案存在结构强度难以保障，打印速度及耗材利用率不够高等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种3D打印坐标集处理方法，其特征在于，包括以下步骤：/n在XYZ坐标系中对打印模型进行离散化，其中，离散化过程以正方体为离散单元，以每个单元的中心坐标作为单元坐标，得到离散化单元坐标集合；/n将离散化单元坐标集合中Z轴坐标相同的离散化单元坐标归类的一个子集，得到第一至第N切片子集，其中，第M切片子集中离散化单元坐标的Z轴坐标小于第M-1切片子集中离散化单元坐标的Z轴坐标；所述N和M均为正整数，M小于等于N；/n对第一至第N切片子集进行处理，得到模型的打印单元坐标集合；/n其中，所述对第一至第N切片子集进行处理，得到模型的打印单元坐标集合，包括，步骤S1、S2和S3，其中，/nS1、对第一...

【技术特征摘要】
1.一种3D打印坐标集处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
在XYZ坐标系中对打印模型进行离散化，其中，离散化过程以正方体为离散单元，以每个单元的中心坐标作为单元坐标，得到离散化单元坐标集合；
将离散化单元坐标集合中Z轴坐标相同的离散化单元坐标归类的一个子集，得到第一至第N切片子集，其中，第M切片子集中离散化单元坐标的Z轴坐标小于第M-1切片子集中离散化单元坐标的Z轴坐标；所述N和M均为正整数，M小于等于N；
对第一至第N切片子集进行处理，得到模型的打印单元坐标集合；
其中，所述对第一至第N切片子集进行处理，得到模型的打印单元坐标集合，包括，步骤S1、S2和S3，其中，
S1、对第一切片子集进行以下处理：
S11、以第一切片子集的边界单元坐标为圆心，模型壳厚为半径作圆，每相邻两个圆相交于两点，取边界内部的交点所在单元构成第一内边界坐标集合，从第一切片子集中剔除第一内部边界坐标集合所围成的内边界内部的所有元素，得到第一切片打印集；
S2、对第二至第N切片子集依次进行以下处理：
S21、以第M切片子集的边界单元坐标为圆心，模型壳厚为半径作圆，每相邻两个圆相交于两点，取边界内部的交点所在单元构成第M内边界坐标集合，从第M切片子集中剔除第M内部边界坐标集合所围成的内边界内部的所有元素，得到第M切片打印集；
S22、计算第M内边界坐标集合中的元素A(x,y,z)与第M-1内边界坐标集合中最接近的元素B所构成的直线与XOY平面的夹角，当所述夹角小于预设夹角时，向所述第M切片打印集中添加元素A1(x-1,y-1,z)，A2(x-1,y,z)，A3(x-1,y+1,z)，A4(x,y+1,z)，A5(x+1,y+1,z)，A6(x+1,y,z)，A7(x+1,y-1,z)和A8(x,y-1,z)，并更新所述第M内边界坐标集合；
S23、重复步骤S22，直到所述夹角大于预设夹角；
S24、针对第M内边界坐标集合中的其他元素执行步骤S3和S4；
S3、将第一至第N打印集合进行并集处理得到打印单元坐标集合。


2.根据权利要求1所述的3D打印坐标集处理方法，其特征在于：所述XYZ坐标系为直角坐标系，X轴、Y轴和Z轴相互垂直。


3.根据权利要求1所述的3D打印坐标集处理方法，其特征在于：所述更新所述第M内边界坐标集合，具体为：
将元素A1～A8中最接近元素B的元素替换替换元素A。


4.一种3D打印方法，包括以下步骤：
在XYZ坐标系中对打印模型进行离散化，其中，离散化过程以正方体为离散单元，以每个单元的中心坐标作为单元坐标，得到离散化单元坐标集合；
将离散化单元坐标集合中Z轴坐标相同的离散化单元坐标归类的一个子集，得到第一至第N切片子集，其中，第M切片子集中离散化单元坐标的Z轴坐标小于第M-1切片子集中离散化单元坐标的Z轴坐标；所述N和M均为正整数，M小于等于N；
对第一至第N切片子集进行处理，得到模型的打印单元坐标集合；
根据所述打印单元坐标集合打印模型。
其中，所述对第一至第N切片子集进行处理，得到模型的打印单元坐标集合，包括，步骤S1、S2和S3，其中，
S1、对第一切片子集进行以下处理：
S11、以第一切片子集的边界单元坐标为圆心，模型壳厚为半径作圆，每相邻两个圆相交于两点，取边界内部的交点所在单元构成第一内边界坐标集合，从第一切片子集中剔除第一内部边界坐标集合所围成的内边界内部的所有元素，得到第一切片打印集；
S2、对第二至第N切片子集依次进行以下处理：
S21、以第M切片子集的边界单元坐标为圆心，模型壳厚为半径作圆，每相邻两个圆相交于两点，取边界内部的交点所在单元构成第M内边界坐标集合，从第M切片子集中剔除第M内部边界坐标集合所围成的内边界内部的所有元素，得到第M切片打印集；
S22、计算第M内边界坐标集合中的元素A(x,y,z)与第M-1内边界坐标集合中最接近的元素所构成的直线与XOY平面的夹角，当所述夹角小于预设夹角时，向所述第M切片打印集中添加元素A1(x-1,y-1,z)，A2(x-1,y,z)，A3(x-1,y+1,z)，A4(x,y+1,z)，A5(x+1,y+1,z)，A6(x+1,y,z)，A7(x+1,y-1,z)和A8(x,y-1,z)，并更新所述第M内边界坐标集合；
S23、重复步骤S22，直到所述夹角大于预设夹角；
S24、针对第M内边界坐标集合中的其他元素执行步骤S3和S4；
S3、将第一至第N打印集合进行并集处理得到打印单元坐标集合。


5.根据权利要求4所述的一种3D打印方法，其特征在终于，所述XYZ坐标系为直角坐标系，X轴、Y轴和Z轴相互垂直。


6.根据权利要求4所述的一种3D打印方法，其特征在于：所述更新所述第M内边界坐标集合，具体为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳仑，沈文何，刘正国，李诗杰，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42