一種3d打印模型耗材的計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D打印技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種3D打印模型耗材的計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D打印技術(shù)，又稱為快速成形技術(shù)，是基于材料堆積法的一種高新制造技術(shù)。具體來(lái)說(shuō)，快速成形技術(shù)就是利用三維模型的數(shù)據(jù)，通過(guò)快速成型機(jī)，將一層層的材料堆積成實(shí)體原型。
[0003]3D打印機(jī)可以根據(jù)需要加工的模型或零件的形狀，每次制作一個(gè)具有一定微小厚度和特定形狀的截面，然后再把它們逐層粘結(jié)起來(lái)，得到需要制造的立體模型或零件。通常來(lái)說(shuō)的流程為通過(guò)電腦制作三維模型文件，將其轉(zhuǎn)換為3D打印機(jī)支持的文件格式，在3D打印機(jī)中放入耗材就可以開(kāi)始進(jìn)行制作。現(xiàn)有技術(shù)中的3D打印技術(shù)已經(jīng)趨向成熟，除了常見(jiàn)的立體光固化成型法、選擇性激光燒結(jié)技術(shù)、分層實(shí)體制造法、熔積成型法等，更實(shí)現(xiàn)了能夠在0.0lmm的單層厚度上實(shí)現(xiàn)600dpi的精細(xì)分辨率。3D打印技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用已越來(lái)越多，耗材成本在整個(gè)工藝中占據(jù)的比重也越來(lái)越大。針對(duì)不同的加工方法，消耗的耗材也是不同的。
[0004]目前3D打印耗材的計(jì)算通常為直接計(jì)算需打印零件、模型的體積，乘以耗材密度得到重量。但是，實(shí)際上3D打印機(jī)創(chuàng)建對(duì)象的基本方式是一層層由下往上沉積，計(jì)算3D對(duì)象消耗的耗材時(shí)，遇到不規(guī)則的部分時(shí)也只能按照完整的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際計(jì)算出的重量遠(yuǎn)大于實(shí)際使用的耗材重量，在增加成本的同時(shí)，也造成了不必要的耗材浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種3D打印模型耗材的計(jì)算方法，旨在提高3D打印模型耗材計(jì)算精度和計(jì)算效率。
[0006]本發(fā)明提供一種3D打印模型耗材的計(jì)算方法，包括以下步驟:
(O建立打印對(duì)象的三維模型；
(2)確定所述三維模型上沿Z軸任意兩點(diǎn)之間的最長(zhǎng)邊L_;
(3)沿Z軸方向等距離散所述最長(zhǎng)邊Lniax，將所述三維模型分割為層高相等的離散層；
(4)以所述離散層的層高為邊長(zhǎng)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)正方體，并定義所述標(biāo)準(zhǔn)正方體的邊長(zhǎng)為1，體積為V。；
(5)沿X軸或Y軸在所述離散層上逐次排列多個(gè)所述標(biāo)準(zhǔn)正方體；如果一個(gè)所述標(biāo)準(zhǔn)正方體與所述離散層的一部分完全重合，則標(biāo)記該部分為第一部分，并累加所述第一部分的數(shù)量；
(6)如果所述離散層的一部分小于一個(gè)所述標(biāo)準(zhǔn)正方體的體積，則標(biāo)記該部分為第二部分；使每一個(gè)所述第二部分的一個(gè)頂點(diǎn)與所述標(biāo)準(zhǔn)正方體的一個(gè)頂點(diǎn)重合；拉伸所述第二部分小于所述標(biāo)準(zhǔn)正方體邊長(zhǎng)的邊直至與所述標(biāo)準(zhǔn)正方體的邊長(zhǎng)相等，將拉伸值與所述標(biāo)準(zhǔn)正方體的邊長(zhǎng)相比得到比例值U;所述第二部分的體積為V2'= Vid-Vi^U3，Ue (U0U2,U }-
…，^nJ j
(7)分別計(jì)算多個(gè)所述第一部分的體積和多個(gè)所述第二部分的體積，所述三維模型的體積等于多個(gè)所述第一部分的體積和多個(gè)所述第二部分的體積之和；
(8)根據(jù)所述三維模型的體積計(jì)算3D打印耗材的重量。
[0007]進(jìn)一步的，所述離散層至少包括一層。
[0008]更進(jìn)一步的，步驟(5)中沿X軸或Y軸在所述離散層上逐次排列多個(gè)所述標(biāo)準(zhǔn)正方體時(shí)，所述標(biāo)準(zhǔn)正方體的一條邊與所述離散層的高重合。
[0009]更進(jìn)一步的，所述離散層由下向上依次排列，對(duì)應(yīng)的，由下向上逐層排列所述標(biāo)準(zhǔn)正方體。
[0010]進(jìn)一步的，將步驟(5)中標(biāo)記出的多個(gè)第一部分進(jìn)行聚合，聚合后的多個(gè)第一部分的體積為V1;定義所述第一部分的數(shù)量為N，N為正整數(shù)，V 1=N* V03O
[0011]更進(jìn)一步的，將步驟(6)中標(biāo)記處的多個(gè)第二部分進(jìn)行聚合，聚合后的多個(gè)第二部分的體積為V2;定義所述第二部分的數(shù)量為M，M為正整數(shù)，V2 = M* (V0-V0W3)，Ue (U1,U2,.., UnI。
[0012]更進(jìn)一步的，所述標(biāo)準(zhǔn)正方體在建立打印對(duì)象的三維模型時(shí)存儲(chǔ)為X: Y: Z: V。格式的字符串，其中X、Y、Z為所述離散層的層高。
[0013]本發(fā)明所提供的3D打印模型耗材的計(jì)算方法，通過(guò)預(yù)處理、分割和聚合三個(gè)步驟，避免了在計(jì)算3D打印耗材的使用量時(shí)精確度不高，耗材浪費(fèi)量大的缺陷。同時(shí)，避免了米用復(fù)雜算法，提尚了計(jì)算效率。
【附圖說(shuō)明】
[0014]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本發(fā)明所提出的3D打印模型耗材的計(jì)算方法一種實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0017]參見(jiàn)圖1所示，本實(shí)施例所提供的3D打印模型耗材的計(jì)算方法主要包括預(yù)處理、分割以及聚合三個(gè)階段。
[0018]具體來(lái)說(shuō)，預(yù)處理階段包括以下步驟:
S1、對(duì)待打印對(duì)象進(jìn)行三維建模，得到待打印對(duì)象相應(yīng)的透視投影下的三維模型。對(duì)于復(fù)雜的待打印對(duì)象，也可以將其分割為一系列子對(duì)象。子對(duì)象的尺寸近似，并且容易組裝和打印。
[0019]S2，確定三維模型或子對(duì)象上沿Z軸任意兩點(diǎn)之間的最長(zhǎng)邊L_。
[0020]S3，沿Z軸方向等距離離散三維模型或子對(duì)象的最長(zhǎng)邊Lniax，將三維模型或子對(duì)象分割為層高相等的離散層。離散層的層數(shù)根據(jù)三維模型或子對(duì)象的尺寸決定，優(yōu)選設(shè)置有多層。對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的待打印對(duì)象來(lái)說(shuō)，一層離散層也有可能實(shí)現(xiàn)同樣的功能。
[0021]S4，以所述離散層的層高為邊長(zhǎng)，構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)正方體。
[0022]隨后即進(jìn)入分割階段，分割階段并不是指實(shí)質(zhì)意義上的將三維對(duì)象或其子對(duì)象再向下一級(jí)分割。之所以稱之為分割階段，其目的在于以標(biāo)準(zhǔn)正方體為種子，對(duì)經(jīng)過(guò)預(yù)處理階段的三維模型進(jìn)行劃分，最大程度的用標(biāo)準(zhǔn)正方體計(jì)算三維模型或其子對(duì)象的體積，避免按照完整的結(jié)構(gòu)計(jì)算不規(guī)則部分的體積，造成不必要的耗材浪費(fèi)。
[0023]具體來(lái)說(shuō)，分割階段分為以下步驟:
S5，由于3D打印的工藝通常是由下