本發(fā)明涉及3D打印領(lǐng)域，尤其涉及的是一種用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

為了盡量減少打印成本，目前3D打印機(jī)打印模型時(shí)需要將多個(gè)3D模型在有限的版面上進(jìn)行編排，編排保證各個(gè)3D模型互相不碰撞，編排的數(shù)量盡可能多，同時(shí)還要求盡量減少3D模型的支撐，這些都是通過人工進(jìn)行手工排版，人工手工排版無法準(zhǔn)確核算支持量，僅僅憑排版人員經(jīng)驗(yàn)排版，常常會(huì)導(dǎo)致模型打印方位不合適，延長打印時(shí)間或增加支持量。同時(shí)由于人工排版效率非常低，人工成本費(fèi)用昂貴，而且打印完成后，手工核對(duì)部件也非常麻煩。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法和系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有的3D模型人工排版精確度低，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低，打印完成后需要核對(duì)部件的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法，其中，包括以下步驟：

步驟A1：錄入3D模型的排版數(shù)據(jù)；

步驟B1：逐一計(jì)算每個(gè)3D模型不同放置方式所對(duì)應(yīng)的支撐量，得到全部3D模型不同放置方式所對(duì)應(yīng)的支撐量；

步驟C1：選取各3D模型支撐量最少的放置方式，確定各3D模型的高度值；

步驟D1：判斷各高度值出現(xiàn)的概率，通過加權(quán)平均值方法計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)高度值，同時(shí)設(shè)定3D模型高度值的打印浮動(dòng)范圍；

步驟E1：比較各3D模型高度值是否大于標(biāo)準(zhǔn)高度值，并執(zhí)行相應(yīng)操作；

步驟G1：嘗試將各3D模型進(jìn)行初步排版，判斷該排版是否滿足預(yù)設(shè)要求，否，對(duì)排版進(jìn)行調(diào)整，是，執(zhí)行步驟J1；

步驟J1：判斷排版是否需要修改，是，執(zhí)行步驟K1，否，執(zhí)行步驟K2；

步驟K1：對(duì)排版進(jìn)行修改，修改無誤后進(jìn)行3D模型的打??；

步驟K2：進(jìn)行3D模型的打印。

所述的用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法，其中，所述步驟A1中，錄入3D模型的排版數(shù)據(jù)，其中3D模型的排版數(shù)據(jù)包括3D模型的尺寸參數(shù)和排版版面的尺寸參數(shù)，得到各3D模型的尺寸參數(shù)和排版版面的尺寸參數(shù)。

所述的用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法，其中，所述3D模型的尺寸參數(shù)包括3D模型的長、寬、高數(shù)值。

所述的用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法，其中，所述步驟D1中，通過加權(quán)平均值方法計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)高度值的計(jì)算公式為：其中，h為各個(gè)3D模型的高度，n為需要排版的3D模型的個(gè)數(shù)。

所述的用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法，其中，所述步驟E1包括以下步驟：

步驟E11：比較各3D模型高度值是否大于標(biāo)準(zhǔn)高度值，是，執(zhí)行步驟F11，否，執(zhí)行步驟F14：

步驟F11：調(diào)整3D模型的高度，使其高度小于標(biāo)準(zhǔn)高度值，并判斷該尺寸修改是否在打印浮動(dòng)范圍內(nèi)，是，執(zhí)行步驟F12，否，執(zhí)行步驟F13，其中，浮動(dòng)范圍為標(biāo)準(zhǔn)高度值的5％；

步驟F12：執(zhí)行步驟G1；

步驟F13：把該3D模型從這次排版中剔除，并執(zhí)行步驟G1；

步驟F14：不改變3D模型的高度，并執(zhí)行步驟G1。

所述的用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法，其中，所述步驟G1包括以下步驟：

步驟G11：嘗試將各3D模型進(jìn)行初步排版，判斷該排版是否將同一個(gè)客戶需要的3D模型排在同一區(qū)域，否，執(zhí)行步驟G12，是，執(zhí)行步驟G13；

步驟G12：將同一個(gè)客戶需要的3D模型排在同一區(qū)域，并執(zhí)行步驟G13；

步驟G13：判斷所有3D模型是否超出排版版面，是，執(zhí)行步驟G14，否，執(zhí)行步驟G15；

步驟G14：對(duì)3D模型進(jìn)行調(diào)整，并執(zhí)行步驟G15；

步驟G15：判斷相鄰3D模型之間在三維空間上是否接觸，是，執(zhí)行步驟G16，否，執(zhí)行步驟J1；

步驟G16：對(duì)3D模型進(jìn)行調(diào)整，并執(zhí)行步驟J1。

所述的用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法，其中，所述步驟G14包括以下步驟：

步驟G141：判斷超出排版版面的3D模型是否可以刪除，是，執(zhí)行步驟G142，否，執(zhí)行步驟G143；

步驟G142：刪除超出排版版面的3D模型，并執(zhí)行步驟G15；

步驟G143：判斷是否可以刪除排版版面內(nèi)的其他3D模型，是，執(zhí)行步驟G144，否，執(zhí)行步驟G145；

步驟G144：刪除排版版面內(nèi)的其他3D模型，并把超出排版版面的3D模型調(diào)整到排版版面內(nèi)，執(zhí)行G15；

步驟G145：放棄本次排版操作。

所述的用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法，其中，所述步驟G16包括以下步驟：

步驟G161：判斷是否可以通過刪除3D模型以使剩下的3D模型在三維空間上互不接觸，是，執(zhí)行步驟G162，否，執(zhí)行步驟G163；

步驟G162：刪除3D模型，并執(zhí)行步驟J1；

步驟G163：放棄本次排版操作。

所述的用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法，其中，所述步驟G1-步驟J1之間還包括以下步驟：

步驟H11：判斷相鄰3D模型之間的空間是否可以放入適合尺寸的3D模型，是，執(zhí)行步驟I11，否，執(zhí)行步驟I12；

步驟I11：在相鄰3D模型之間的空間放入適合尺寸的3D模型，確定排版并執(zhí)行步驟J1；

步驟I12：不改變當(dāng)前排版并執(zhí)行步驟J1。

一種采用如上述任一項(xiàng)所述的用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法的系統(tǒng)，其中，包括：

用于控制整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的中央控制模塊；

用于獲得錄入的3D模型的排版數(shù)據(jù)的參數(shù)模塊；

用于根據(jù)3D模型各種放置方式計(jì)算3D模型支撐量的支撐量計(jì)算模塊；

根據(jù)計(jì)算出的支撐量選取支撐量最少的放置方式，并確定各3D模型高度的高度確定模塊；

根據(jù)各3D模型高度值出現(xiàn)的概率計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)高度值的標(biāo)準(zhǔn)高度計(jì)算模塊；

比較各3D模型高度值與準(zhǔn)高度值的大小，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整3D模型高度值的高度調(diào)整模塊；

對(duì)各3D模型進(jìn)行初步排版，并判斷排版是否滿足預(yù)設(shè)要求的排版判斷模塊；

判斷是否可以在相鄰3D模型之間的空間放入適合尺寸的3D模型的3D模型插入模塊；

所述參數(shù)模塊、支撐量計(jì)算模塊、高度確定模塊、標(biāo)準(zhǔn)高度計(jì)算模塊、高度調(diào)整模塊、排版判斷模塊和3D模型插入模塊分別都與中央控制模塊連接，由中央控制模塊控制運(yùn)行。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明通過提供一種用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法和系統(tǒng)，通過將需要打印的3D模型輸入電腦，得到各3D模型的尺寸參數(shù)，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的條件進(jìn)行優(yōu)化自動(dòng)排版，代替人工手工排版，不但省時(shí)省力，效率大大提高，而且打印的準(zhǔn)確性高，打印后無需進(jìn)行核對(duì)部件，方便快捷。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法的步驟流程圖。

圖2是本發(fā)明中用于3D打印模型自動(dòng)排版的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，一種用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法，包括以下步驟：

步驟A1：錄入3D模型的排版數(shù)據(jù)；

步驟B1：逐一計(jì)算每個(gè)3D模型不同放置方式所對(duì)應(yīng)的支撐量，得到全部3D模型不同放置方式所對(duì)應(yīng)的支撐量；

步驟C1：選取各3D模型支撐量最少的放置方式，確定各3D模型的高度值；

步驟D1：判斷各高度值出現(xiàn)的概率，通過加權(quán)平均值方法計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)高度值，同時(shí)設(shè)定3D模型高度值的打印浮動(dòng)范圍；

步驟E1：比較各3D模型高度值是否大于標(biāo)準(zhǔn)高度值，并執(zhí)行相應(yīng)操作；

步驟G1：嘗試將各3D模型進(jìn)行初步排版，判斷該排版是否滿足預(yù)設(shè)要求，否，對(duì)排版進(jìn)行調(diào)整，是，執(zhí)行步驟J1；

步驟J1：判斷排版是否需要修改，是，執(zhí)行步驟K1，否，執(zhí)行步驟K2；

步驟K1：對(duì)排版進(jìn)行修改，修改無誤后進(jìn)行3D模型的打??；

步驟K2：進(jìn)行3D模型的打印。

具體地，在A1步驟中，通過錄入排版的數(shù)據(jù)(包括3D模型的尺寸參數(shù)和排版版面的尺寸參數(shù))，得到各3D模型的尺寸參數(shù)和排版版面的尺寸參數(shù)，系統(tǒng)自動(dòng)按照參數(shù)自動(dòng)調(diào)整得到最優(yōu)的排版方案。本實(shí)施例中，所述3D模型的尺寸參數(shù)包括3D模型的長、寬、高數(shù)值。

具體地，所述步驟D1中，通過加權(quán)平均值方法計(jì)算得到的標(biāo)準(zhǔn)高度值的計(jì)算公式為：其中，h₁為第1個(gè)3D模型的高度值，h₂為第2個(gè)3D模型的高度值，h_n為第n個(gè)3D模型的高度值，n為需要排版的3D模型的個(gè)數(shù)。

具體地，所述步驟E1包括以下步驟：

步驟E11：比較各3D模型高度值是否大于標(biāo)準(zhǔn)高度值，是，執(zhí)行步驟F11，否，執(zhí)行步驟F14：

步驟F11：調(diào)整3D模型的高度，使其高度小于標(biāo)準(zhǔn)高度值，并判斷該尺寸修改是否在打印浮動(dòng)范圍內(nèi)，是，執(zhí)行步驟F12，否，執(zhí)行步驟F13，其中，浮動(dòng)范圍為標(biāo)準(zhǔn)高度值的5％；

步驟F12：執(zhí)行步驟G1；

步驟F13：把該3D模型從這次排版中剔除，并執(zhí)行步驟G1；

步驟F14：不改變3D模型的高度，并執(zhí)行步驟G1。

具體地，所述步驟G1包括以下步驟：

步驟G11：嘗試將各3D模型進(jìn)行初步排版，判斷該排版是否將同一個(gè)客戶需要的3D模型排在同一區(qū)域，否，執(zhí)行步驟G12，是，執(zhí)行步驟G13；

步驟G12：將同一個(gè)客戶需要的3D模型排在同一區(qū)域，并執(zhí)行步驟G13；

步驟G13：判斷所有3D模型是否超出排版版面，是，執(zhí)行步驟G14，否，執(zhí)行步驟G15；

步驟G14：對(duì)3D模型進(jìn)行調(diào)整，并執(zhí)行步驟G15；

步驟G15：判斷相鄰3D模型之間在三維空間上是否接觸，是，執(zhí)行步驟G16，否，執(zhí)行步驟J1；

步驟G16：對(duì)3D模型進(jìn)行調(diào)整，并執(zhí)行步驟J1。

具體地，所述步驟G14包括以下步驟：

步驟G141：判斷超出排版版面的3D模型是否可以刪除，是，執(zhí)行步驟G142，否，執(zhí)行步驟G143；

步驟G142：刪除超出排版版面的3D模型，并執(zhí)行步驟G15；

步驟G143：判斷是否可以刪除排版版面內(nèi)的其他3D模型，是，執(zhí)行步驟G144，否，執(zhí)行步驟G145；

步驟G144：刪除排版版面內(nèi)的其他3D模型，并把超出排版版面的3D模型調(diào)整到排版版面內(nèi)，執(zhí)行G15；

步驟G145：放棄本次排版操作。

具體地，所述步驟G16包括以下步驟：

步驟G161：判斷是否可以通過刪除3D模型以使剩下的3D模型在三維空間上互不接觸，是，執(zhí)行步驟G162，否，執(zhí)行步驟G163；

步驟G162：刪除3D模型，并執(zhí)行步驟J1；

步驟G163：放棄本次排版操作。

為了使進(jìn)一步提高排版的有效率，所述步驟G1-步驟J1之間還包括以下步驟：

步驟H11：判斷相鄰3D模型之間的空間是否可以放入適合尺寸的3D模型，是，執(zhí)行步驟I11，否，執(zhí)行步驟I12；

步驟I11：在相鄰3D模型之間的空間放入適合尺寸的3D模型，確定排版并執(zhí)行步驟J1；

步驟I12：不改變當(dāng)前排版并執(zhí)行步驟J1。

如圖2所示，一種關(guān)于上述所述的用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法的系統(tǒng)，包括：

用于控制整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的中央控制模塊100；

用于獲得錄入的3D模型的排版數(shù)據(jù)的參數(shù)模塊200；

用于根據(jù)3D模型各種放置方式計(jì)算3D模型支撐量的支撐量計(jì)算模塊300；

根據(jù)計(jì)算出的支撐量選取支撐量最少的放置方式，并確定各3D模型高度的高度確定模塊400；

根據(jù)各3D模型高度值出現(xiàn)的概率計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)高度值的標(biāo)準(zhǔn)高度計(jì)算模塊500；

比較各3D模型高度值與準(zhǔn)高度值的大小，并根據(jù)比較結(jié)果調(diào)整3D模型高度值的高度調(diào)整模塊600；

對(duì)各3D模型進(jìn)行初步排版，并判斷排版是否滿足預(yù)設(shè)要求的排版判斷模塊700；

判斷是否可以在相鄰3D模型之間的空間放入適合尺寸的3D模型的3D模型插入模塊800；

所述參數(shù)模塊200、支撐量計(jì)算模塊300、高度確定模塊400、標(biāo)準(zhǔn)高度計(jì)算模塊500、高度調(diào)整模塊600、排版判斷模塊700和3D模型插入模塊800分別都與中央控制模塊100連接，由中央控制模塊100控制運(yùn)行。

本用于3D打印模型自動(dòng)排版的方法通過將需要打印的3D模型輸入電腦，得到各3D模型的尺寸參數(shù)，系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)的條件進(jìn)行優(yōu)化自動(dòng)排版，代替人工手工排版，不但省時(shí)省力，效率大大提高，而且打印的準(zhǔn)確性高，打印后無需進(jìn)行核對(duì)部件，方便快捷。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的應(yīng)用不限于上述的舉例，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。