1.一種基于凹凸貼圖的浮雕網(wǎng)格表示及3D打印切片方法,其特征在于,包括以下步驟:
S1、獲取三維基本網(wǎng)格模型,根據(jù)網(wǎng)格的拓撲規(guī)則對三維基本網(wǎng)格模型中與Z平面相交的三角形進行自適應中點細分處理;
S2、獲取自適應中點細分處理后的三維基本網(wǎng)格模型初始頂點,根據(jù)凹凸貼圖原理更新所述初始頂點的幾何位置;
S3、將三維基本網(wǎng)格模型中三角形與Z平面進行求交計算,得到求交計算后的交線段并釋放所述三角形幾何信息;
S4、根據(jù)求交計算后的交線段的法線方向,將同一層Z平面上的交線段重組成閉合多邊形,生成打印路徑并轉化成G-code代碼。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于凹凸貼圖的浮雕網(wǎng)格表示及3D打印切片方法,其特征在于,在S1中,根據(jù)網(wǎng)格的拓撲規(guī)則對三維基本網(wǎng)格模型中與Z平面相交的三角形進行自適應中點細分處理,具體包括,通過相交測試算法判斷三維基本網(wǎng)格模型中三角形是否與Z平面相交,其中所述相交測試算法包括:
獲取三維基本網(wǎng)格模型中三角形q;
計算所述三角形q的包圍盒,其中所述包圍盒Z軸最小值為zmin,所述包圍盒Z軸最大值為zmax;
計算tmin和tmax,并判斷tmin是否小于tmax,當判斷結果為是時,則所述三角形與Z平面相交,當判斷結果為否時,則所述三角形與Z平面不相交,其中zHeight表示兩個Z平面之間的距離。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于凹凸貼圖的浮雕網(wǎng)格表示及3D打印切片方法,其特征在于,在S1中,所述根據(jù)網(wǎng)格的拓撲規(guī)則對三維基本網(wǎng)格模型中與Z平面相交的三角形進行自適應中點細分處理,還包括:分別在三維基本網(wǎng)格模型中Z平面相交的三角形每條邊的中點插入新的網(wǎng)格點,將所述三角形劃分成四個三角形。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于凹凸貼圖的浮雕網(wǎng)格表示及3D打印切片方法,其特征在于,在S2中,所述獲取自適應中點細分處理后的三維基本網(wǎng)格模型初始頂點坐標,根據(jù)凹凸貼圖原理更新所述初始頂點坐標的幾何位置,具體包括:
S21、獲取所述三維基本網(wǎng)格模型網(wǎng)格初始頂點P(u,v);
S22、根據(jù)凸貼圖的灰度值與網(wǎng)格的高度值存在線性關系計算初始頂點P的高度值HP=a×hP,其中a為常數(shù),hP為初始頂點P對應凹凸圖上的灰度值;
S23、將初始頂點P按照P點法向量移位d,則移位后始頂點P的移位法向量NP=N+duN×Pu+dvN×Pv,其中|d(u,v)|<<1,N為初始頂點P初始向量值;
S24、通過下述公式計算三維基本網(wǎng)格模型網(wǎng)格更新后頂點幾何位置:
P'=P+Hp×Np,其中P'表示更新后頂點的幾何位置。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于凹凸貼圖的浮雕網(wǎng)格表示及3D打印切片方法,其特征在于,在S3中,所述Z平面為平行于X-Y平面的橫截面。
6.一種基于凹凸貼圖的浮雕網(wǎng)格表示及3D打印切片系統(tǒng),其特征在于,包括:
細分處理模塊,用于獲取三維基本網(wǎng)格模型,根據(jù)網(wǎng)格的拓撲規(guī)則對三維基本網(wǎng)格模型中與Z平面相交的三角形進行自適應中點細分處理;
頂點更新模塊,用于獲取自適應中點細分處理后的三維基本網(wǎng)格模型初始頂點,根據(jù)凹凸貼圖原理更新所述初始頂點的幾何位置;
求交計算模塊,用于將三維基本網(wǎng)格模型中三角形與Z平面進行求交計算,得到求交計算后的交線段并釋放所述三角形幾何信息;
代碼生成模塊,用于根據(jù)求交計算后的交線段的法線方向,將同一層Z平面上的交線段重組成閉合多邊形,生成打印路徑并轉化成G-code代碼。
7.根據(jù)權利要求6所述的基于凹凸貼圖的浮雕網(wǎng)格表示及3D打印切片系統(tǒng),其特征在于,所述細分模塊,具體包括相交測試子模塊,所述相交測試子模塊用于:
獲取三維基本網(wǎng)格模型中三角形q;
計算所述三角形q的包圍盒,其中所述包圍盒Z軸最小值為zmin,所述包圍盒Z軸最大值為zmax;
計算tmin和tmax,并判斷tmin是否小于tmax,當判斷結果為是時,則所述三角形與Z平面相交,當判斷結果為否時,則所述三角形與Z平面不相交,其中zHeight表示兩個Z平面之間的距離。
8.根據(jù)權利要求6所述的基于凹凸貼圖的浮雕網(wǎng)格表示及3D打印切片系統(tǒng),其特征在于,所述細分模塊,具體用于:通過分別在三維基本網(wǎng)格模型中Z平面相交的三角形每條邊的中點插入新的網(wǎng)格點,對三維基本網(wǎng)格模型中與Z平面相交的三角形進行自適應中點細分處理,將所述三角形劃分成四個三角形。
9.根據(jù)權利要求6所述的基于凹凸貼圖的浮雕網(wǎng)格表示及3D打印切片系統(tǒng),其特征在于,所述頂點更新模塊,具體包括初始頂點獲取子模塊、初始頂點高度值計算子模塊、初始頂點移位法向量計算子模塊、更新后頂點幾何位置計算子模塊;
初始頂點獲取子模塊,用于獲取所述三維基本網(wǎng)格模型網(wǎng)格初始頂點P(u,v);
初始頂點高度值計算子模塊,用于根據(jù)凸貼圖的灰度值與網(wǎng)格的高度值存在線性關系計算初始頂點P的高度值HP=a×hP,其中a為常數(shù),hP為初始頂點P對應凹凸圖上的灰度值;
初始頂點移位法向量計算子模塊,用于將初始頂點P按照P點法向量移位d,則移位后始頂點P的移位法向量NP=N+duN×Pu+dvN×Pv,其中|d(u,v)|<<1,N為初始頂點P初始向量值;
更新后頂點幾何位置計算子模塊,用于通過下述公式計算三維基本網(wǎng)格模型網(wǎng)格更新后頂點幾何位置:P'=P+Hp×Np,其中P'表示更新后頂點的幾何位置。
10.根據(jù)權利要求6所述的基于凹凸貼圖的浮雕網(wǎng)格表示及3D打印切片系統(tǒng),其特征在于,所述求交計算模塊,具體用于:所述Z平面為平行于X-Y平面的橫截面。