本發(fā)明屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及的是一種基于3D打印自動(dòng)化三維模型報(bào)價(jià)算法。

背景技術(shù)：
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3D打印技術(shù)是制造業(yè)領(lǐng)域正在迅速發(fā)展的一項(xiàng)新興技術(shù)，被稱為“具有工業(yè)革命意義的制造技術(shù)”。3D打印技術(shù)的制造原理是基于“增材制造”的思想，它與傳統(tǒng)的加工工藝通過(guò)切削、打磨、沖壓等來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成型的過(guò)程具有本質(zhì)區(qū)別，僅利用三維設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在一臺(tái)設(shè)備上即可快速而精確地制造出任意復(fù)雜形狀的零件，且無(wú)需模具，有效縮短了加工周期，易于實(shí)現(xiàn)單件小批量復(fù)雜形狀產(chǎn)品的快速制造，在非批量化生產(chǎn)中具有明顯的成本和效率優(yōu)勢(shì)，目前較為主流的3D打印技術(shù)有光固化、選擇性激光燒結(jié)、熔融沉積以及切紙層疊等幾種，其中光固化3D打印技術(shù)發(fā)展最成熟、打印精度最高。

光固化3D打印技術(shù)是以光敏樹脂作為材料，在計(jì)算機(jī)的控制下通過(guò)紫外激光對(duì)液態(tài)的光敏樹脂進(jìn)行掃描從而讓其逐層凝固成型，其采用的是逐層制造原理，因此三維模型的底部及部分懸空區(qū)域需要支撐才能制作。

目前光固化3D打印技術(shù)中使用的成型材料主要為光敏樹脂，光敏樹脂由聚合物單體與預(yù)聚體組成，加有光(紫外線)引發(fā)劑或稱為光敏劑，在一定波長(zhǎng)的紫外光照射下立刻引起聚合反應(yīng)，完成固化，光敏樹脂一般為 液態(tài)，主要用用于國(guó)內(nèi)主流SLA快速成型設(shè)備、大多數(shù)進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)DLP桌面機(jī)等。

然而由于光敏樹脂價(jià)格較高，而3D打印成型的產(chǎn)品通常是按照產(chǎn)品的重量結(jié)合材料單價(jià)來(lái)計(jì)算價(jià)格的，因此對(duì)于3D打印服務(wù)提供商而言，在提供3D打印服務(wù)之前就需要將價(jià)格計(jì)算出來(lái)。目前對(duì)于三維模型的3D打印價(jià)格計(jì)算基本都是通過(guò)3D軟件3dmax等三維建模軟件計(jì)算出三維模型的體積以及結(jié)合三維模型成型所需的支撐體積，然后將二者體積相加再結(jié)合相應(yīng)的材料比重，即可計(jì)算出三維模型成型所需要耗費(fèi)的材料重量，從而計(jì)算三維模型的3D打印價(jià)格。

在三維模型成型過(guò)程中，一般遵循的原則是支撐盡量少的情況下保證三維模型成型能夠平穩(wěn)，避免出現(xiàn)因支撐不夠而導(dǎo)致產(chǎn)品成型失敗的情況，這樣既可以降低成本，而同時(shí)也可以便于成型后模型的去支撐打磨處理。但是實(shí)際在對(duì)三維模型的文件處理過(guò)程中，三維模型的那些區(qū)域需要支撐，那些區(qū)域可以不用支撐，一般都是根據(jù)人工的處理經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷的，其主觀性較強(qiáng)，不可控因素較大，這種情況下同一模型加工出來(lái)因?yàn)橹误w積不同，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品的體積差距很大，從而出現(xiàn)計(jì)算的報(bào)價(jià)結(jié)果相差很大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為此，本發(fā)明的目的在于提供一種準(zhǔn)確度高的基于3D打印自動(dòng)化三維模型報(bào)價(jià)算法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明主要采用如下技術(shù)方案：

一種基于3D打印自動(dòng)化三維模型報(bào)價(jià)算法，包括步驟：

b、計(jì)算三維模型成型所需支撐的體積。

優(yōu)選地，步驟b之前包括步驟：

a、計(jì)算三維模型的體積。

優(yōu)選地，步驟a之前還包括：

讀取并解析三維模型圖形數(shù)據(jù)，并判斷其是否為后綴名為stl格式的三維模型文件，如是，則進(jìn)入步驟a；如否，則將其轉(zhuǎn)化為后綴名為stl格式的三維模型文件。

優(yōu)選地，步驟a具體包括：

a1、將后綴名為stl格式的三維模型文件導(dǎo)入三維建模軟件，其中該三維模型文件在三維建模軟件中由若干三角面片構(gòu)成；

a2、通過(guò)三維建模軟件計(jì)算上述每個(gè)三角面片的三角形面積及每個(gè)三角面片與其最近平行面的距離，計(jì)算出每個(gè)三角面片的體積；

a3、將所有三角面片的體積相加，計(jì)算出三維模型的體積。

優(yōu)選地，步驟b具體包括：

b1、設(shè)定任意兩個(gè)相臨的三角面片之間的夾角為θ；

b2、獲取步驟b1中一個(gè)三角面片的平面方程法向量為(a1，b1，c1)，另一個(gè)三角面片的平面方程法向量為(a2，b2，c2)；

b3、根據(jù)計(jì)算出θ的值，如果15°≤θ≤85°，則此時(shí)需要在步驟b1中兩個(gè)相臨的三角面片上添加支撐，否則，則不需要添加支撐；

b4、重復(fù)步驟b3，計(jì)算出所有需要添加支撐的位置。

優(yōu)選地，所述步驟b3中θ＝45°。

優(yōu)選地，所述步驟b3中：

當(dāng)兩個(gè)相臨的三角面片上需要添加支撐時(shí)，則根據(jù)支撐添加的面積及 高度計(jì)算出所需添加支撐的體積。

優(yōu)選地，所述步驟b4之后還包括步驟：

b5、計(jì)算出所有需要添加支撐的體積進(jìn)行相加，獲得整個(gè)三維模型成型時(shí)所需支撐的體積。

優(yōu)選地，步驟b之后還包括步驟：

c、將整個(gè)三維模型成型時(shí)所需支撐的體積與三維模型的體積相加計(jì)算出三維模型成型所需耗材的總體積。

優(yōu)選地，步驟c之后還包括有步驟：

d、根據(jù)三維模型成型所需耗材的總體及耗材的比重和單價(jià)計(jì)算出三維模型成型所需價(jià)格。

本發(fā)明利用stl以一堆三角形聯(lián)結(jié)在一起達(dá)到表示整個(gè)三維模型的原理,以三角形為基礎(chǔ),計(jì)算出三維模型的每個(gè)三角形對(duì)應(yīng)的三角形面片的體積并相加得到三維模型的體積。而同時(shí)本發(fā)明利用三維模型上任意兩個(gè)相臨的三角面片平面方程法向量對(duì)應(yīng)計(jì)算出相鄰兩個(gè)面之間夾角，通過(guò)對(duì)夾角的角度判斷，以確定所需要添加支撐的體積，并通過(guò)對(duì)需要添加支撐的體積相加得到三維模型成型所需的最優(yōu)支撐體積。最終本發(fā)明根據(jù)三維模型的體積和支撐體積，并結(jié)合加工材料的比重和單位價(jià)格，從而計(jì)算出三維模型成型的整體報(bào)價(jià)。與現(xiàn)有方式相比，本發(fā)明通過(guò)精確計(jì)算，在保證三維模型順利成型的同時(shí)，有效避免了支撐的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了精確報(bào)價(jià)，其報(bào)價(jià)計(jì)算準(zhǔn)確度可達(dá)到90％以上。

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明基于3D打印自動(dòng)化三維模型報(bào)價(jià)算法的流程圖；

圖2為本發(fā)明計(jì)算三維模型的體積的流程圖；

圖3為本發(fā)明計(jì)算三維模型成型所需支撐體積的流程圖。

具體實(shí)施方式：

為闡述本發(fā)明的思想及目的，下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。

針對(duì)現(xiàn)有三維模型在光固化3D打印技術(shù)中，報(bào)價(jià)計(jì)算方法準(zhǔn)確度不高、兼容性不好的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于3D打印自動(dòng)化三維模型報(bào)價(jià)算法。

請(qǐng)參見圖1所示，圖1為本發(fā)明基于3D打印自動(dòng)化三維模型報(bào)價(jià)算法的流程圖。本實(shí)施例所述的基于3D打印自動(dòng)化三維模型報(bào)價(jià)算法，具體包括步驟：

a、計(jì)算三維模型的體積；

其中步驟a之前還包括：

讀取并解析三維模型圖形數(shù)據(jù)，并判斷其是否為后綴名為stl格式的三維模型文件，如是，則進(jìn)入步驟a；如否，則將其轉(zhuǎn)化為后綴名為stl格式的三維模型文件。

需要說(shuō)明的是stl文件是在計(jì)算機(jī)圖形應(yīng)用系統(tǒng)中，用于表示三角形網(wǎng)格的一種文件格式。它是最多快速原型系統(tǒng)所應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)文件類型，主要利用三角網(wǎng)格來(lái)表現(xiàn)3D CAD模型。

對(duì)于一些三維模型圖形數(shù)據(jù)而言，其本身并非stl文件，因此需要通過(guò)對(duì)應(yīng)的3D圖形軟件將其轉(zhuǎn)換成stl文件。

如圖2所示，圖2為本發(fā)明計(jì)算三維模型的體積的流程圖。當(dāng)所需要打印的圖形文件轉(zhuǎn)化成stl格式的三維模型文件之后，則對(duì)應(yīng)進(jìn)入到以下步驟：

a1、將后綴名為stl格式的三維模型文件導(dǎo)入三維建模軟件，其中該三維模型文件在三維建模軟件中由若干三角面片構(gòu)成；

a2、通過(guò)三維建模軟件計(jì)算上述每個(gè)三角面片的三角形面積及每個(gè)三角面片與其最近平行面的距離，計(jì)算出每個(gè)三角面片的體積；

a3、將所有三角面片的體積相加，計(jì)算出三維模型的體積。

其中上述三維建模軟件包括但不限于proE、UG、3dmax等。

當(dāng)通過(guò)上述三維建模軟件計(jì)算出三維模型的體積之后，則進(jìn)入步驟b。

b、計(jì)算三維模型成型所需支撐的體積；

如圖3所示，圖3為本發(fā)明計(jì)算三維模型成型所需支撐體積的流程圖。

其中，步驟b具體包括：

b1、設(shè)定任意兩個(gè)相臨的三角面片之間的夾角為θ；

b2、獲取步驟b1中一個(gè)三角面片的平面方程法向量為(a1，b1，c1)，另一個(gè)三角面片的平面方程法向量為(a2，b2，c2)；

此處的平面方程法向量就是與平面垂直的一個(gè)向量，它是由平面方程中三個(gè)未知數(shù)的系數(shù)所組成的向量。它們的關(guān)系可如此證明：設(shè)向量(A，B，C)是一個(gè)過(guò)點(diǎn)(x0，y0，z0)的一個(gè)法向量，則它與平面上的所有向量均垂直。平面上的向量均可表示為：(x-x0，y-y0，z-z0)，因?yàn)橄蛄?A，B，C)與向量(x-x0，y-y0，z-z0)垂直，所以其數(shù)量積為0，即：

A(x-x0)+B(y-y0)+C(z-z0)＝0整理得：Ax+By+Cz+D＝0；可見標(biāo)準(zhǔn)方程中，三個(gè)未知數(shù)的系數(shù)所組成的向量(A，B，C)就是平面的一個(gè)法向量。

b3、根據(jù)公式

計(jì)算出θ的值，如果15°≤θ≤85°，則此時(shí)需要在步驟b1中兩個(gè)相臨的三角面片上添 加支撐，否則，則不需要添加支撐；

比如當(dāng)θ＝45°時(shí)，則兩個(gè)相臨的三角面片上需要添加支撐，此時(shí)根據(jù)支撐添加的面積及高度即可計(jì)算出所需添加支撐的體積。

b4、重復(fù)步驟b3，計(jì)算出所有需要添加支撐的位置；

b5、計(jì)算出所有需要添加支撐的體積進(jìn)行相加，獲得整個(gè)三維模型成型時(shí)所需支撐的體積。

c、計(jì)算出三維模型成型所需耗材的總體積；

將整個(gè)三維模型成型時(shí)所需支撐的體積與三維模型的體積相加計(jì)算出三維模型成型所需耗材的總體積。

d、計(jì)算出三維模型成型所需價(jià)格。

根據(jù)三維模型成型所需耗材的總體及耗材的比重和單價(jià)計(jì)算出三維模型成型所需價(jià)格。

綜上所述，本發(fā)明通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)及3D打印技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，以自動(dòng)化計(jì)算處理報(bào)價(jià)體系為核心，利用三維模型上任意兩個(gè)相臨的三角面片平面方程法向量對(duì)應(yīng)計(jì)算出相鄰兩個(gè)面之間夾角，通過(guò)對(duì)夾角的角度判斷，以確定所需要添加支撐的體積，并通過(guò)對(duì)需要添加支撐的體積相加得到三維模型成型所需的最優(yōu)支撐體積。最終本發(fā)明根據(jù)三維模型的體積和支撐體積，并結(jié)合加工材料的比重和單位價(jià)格，從而計(jì)算出三維模型成型的整體報(bào)價(jià)。與現(xiàn)有方式相比，本發(fā)明報(bào)價(jià)計(jì)算準(zhǔn)確度可達(dá)到90％以上，實(shí)現(xiàn)了精確報(bào)價(jià)，且兼容性高，不會(huì)因模型缺陷而造成報(bào)價(jià)差距。

以上是對(duì)本發(fā)明所提供的基于3D打印自動(dòng)化三維模型報(bào)價(jià)算法進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同 時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。