本發(fā)明涉及一種3d打印旋轉曲面切片方法，屬于3d打印。

背景技術：

1、3d打印時，目前通常采用平面切片方法，平面切片會沿固定方向進行切片，而曲面切片一般會出現(xiàn)自相交嚴重、精度不可控、算法復雜度高、處理困難等問題。目前對于現(xiàn)有曲面切片方法處理模型也相對單一，并且主要針對柱面和球面模型或工件，且生成曲面效果不好。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種3d打印旋轉曲面切片方法、裝置及存儲介質。

2、為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下：

3、一種3d打印旋轉曲面切片方法，包括以下步驟：

4、步驟1)獲取基本數(shù)據(jù)，包括工件和旋轉曲面；

5、步驟2)矩陣變換

6、對旋轉曲面和工件分別進行先平移再旋轉變換，得到變換的旋轉曲面和變換的工件；

7、步驟3)獲取旋轉輪廓線

8、3.1)確定z向區(qū)間：變換的旋轉曲面的第二包圍盒的z向最大值為maxz，最小值為minz，則第二包圍盒z向區(qū)間范圍為[minz,maxz]。

9、3.2)獲取交線：將初始向量和原點o(0,0,0)構成的第一平面與變換的旋轉曲面求交，獲得兩條交線；判斷兩條交線的z向范圍是否連續(xù)覆蓋第二包圍盒z向區(qū)間范圍；

10、若未連續(xù)覆蓋，則將初始向量繞z軸旋轉一設定角度得到第二向量與原點o(0,0,0)構成第二平面，與變換的旋轉曲面求交獲得兩條新交線，與之前計算出來的兩條交線一起再次判斷兩條交線的z向區(qū)間范圍是否連續(xù)覆蓋第二包圍盒z向區(qū)間范圍；

11、若仍未完全連續(xù)覆蓋，則重復以上步驟，直至連續(xù)覆蓋；

12、3.3)合并交線；若成功連續(xù)覆蓋第二包圍盒z向區(qū)間范圍，則將所有交線繞z軸旋轉到y(tǒng)oz面上，合并所有的交線，獲得第一旋轉輪廓線；

13、步驟4)偏置輪廓線

14、4.1)旋轉：將第一旋轉輪廓線，繞y軸旋轉90°到xoy面上，得到第二旋轉輪廓線；

15、4.2)首尾延長：將第二旋轉輪廓線的首端和尾端延長后得到延長輪廓線；

16、4.3)偏置：將延長輪廓線上的所有點按偏置寬度step進行偏置處理，得到偏置輪廓線；

17、步驟5)軸向離散

18、5.1)細化輪廓線：根據(jù)給定的軸向精度來離散偏置輪廓線，得到細化后的輪廓線；

19、5.2)旋轉：將細化后的輪廓線繞y軸旋轉-90°，重新回到y(tǒng)oz面上，得到第三旋轉輪廓線；

20、步驟6)周向離散

21、6.1)確定周向離散范圍：變換的工件的第三包圍盒的z向最大值為maxz'，最小值為minz'；設第三旋轉輪廓線上任意連續(xù)點pi'、pi+1'，最小值minz'在pi'、pi+1'兩點z值范圍內；則計算出第三旋轉輪廓線上z向值為最小值minz'的點pmin和z向值為最大值maxz'的點pmax，將pmin和pmax按照z向值大小插入到第三旋轉輪廓線中，作為離散邊界點；

22、6.2)周向離散：第三旋轉輪廓線上，z向值在[minz',maxz']內的所有輪廓點以z軸為旋轉軸進行周向離散，獲取多行離散點云；

23、步驟7)判別

24、判別離散點云是否在變換的工件內部，保留在變換的工件內部的點，記錄存儲內部的點在離散點云中的行號和每行中對應的排序號，形成存儲文件sifting_ids；

25、步驟8)分塊

26、8.1)判斷類型：將sifting_ids每行中連續(xù)的排序號歸為一段，將所有行進行分段處理，若所有行的段數(shù)相同，判定為分體工件；若不同，判定為整體工件；若所有行段數(shù)均為1，則判定為整體工件；

27、8.2)分塊：對所有行進行分塊處理，每塊便對應每個分體工件；對于分體工件，每一塊中有多行，每一行中只有一段，塊作為一個整體進行存儲；

28、對于整體工件，只有一塊，無需分塊；每一塊中有多行，一行包含一段或多段，每一行作為一個整體存儲；

29、步驟9)增加邊界點

30、對于分體工件，每塊的首尾行存儲在邊界點中，去除首尾行，其他點存儲在內部點中；

31、對于整體工件，整體工件首尾行存儲在邊界點中，去除首尾行，其他點存儲在內部點中；

32、根據(jù)分體工件和整體工件的不同，再進行周向邊界插點、相鄰行插點和邊界中間插點，并存儲在邊界點中；

33、步驟10)降采和重構面片

34、10.1)降采樣：利用層次化下采樣的方法，對內部點進行降采樣處理，得到降采內部點；

35、10.2)重構：將降采內部點和邊界點組合成最終點云，利用推進前表面重建方法共同重構曲面面片；

36、10.3)篩選面片：對重構后的曲面面片進行篩選，若重構后的曲面面片中存在三個點均由邊界點構成的三角面片，則舍棄，得到篩選后的面片；

37、步驟11)輸出曲面

38、將篩選后的面片先旋轉再平移變換，得到切片曲面。

39、進一步地，步驟4.2)首尾延長時，設定延長距離diste，第二旋轉輪廓線outline'從首端起的第一個點和第二個點兩個點分別為pte0、pte1，則首端延長點spt，尾端延長點同理計算；第二旋轉輪廓線outline'的首端和尾端延長后得到延長輪廓線extend_outline。

40、進一步地，步驟4.3)偏置時，設偏置寬度為step，延長輪廓線extend_outline上任意一點ptt的切向向量為的垂直向量為點ptt延垂直向量方向移動step寬度，得到偏置點ptt'，將延長輪廓線extend_outline上的所有點按偏置寬度step進行偏置處理，得到偏置輪廓線offset_line。

41、進一步地，步驟5.1)細化輪廓線時，根據(jù)給定的軸向精度outline_dist來離散偏置輪廓線offset_line；設偏置輪廓線offset_line上任意連續(xù)點pi、pi+1，當這兩點間距d>outline_dist時，則進行插點操作；設插點數(shù)量num＝d/outline_dist-1，點間間隔len＝d/(num+1)；最終得到細化后的輪廓線refining_line。

42、進一步地，步驟6.2)周向離散時，設點pr的z值在[minz',maxz']內，輪廓線在yoz面上，周向半徑r為點pr的y向值，r＝|pr.y|，式中，pr.y表示點pr的y向值；給定旋轉精度arc_dist，該旋轉精度對應角度以r為半徑，以基點pr_0(r·sin0，r·cos0，pr.z)為起點，繞z軸逆時針旋轉計算離散點，則離散的第k個點pr_k的坐標值為pr_k(r·sin(k·θ)，r·cos(k·θ)，pr.z)，k·θ≤2π，式中，pr.z表示點pr的z向值；對[minz',maxz']內的第三旋轉輪廓線refining_line'上的所有輪廓點進行離散，最終獲取多行離散點云discrete_points。

43、進一步地，步驟8.2)分塊時，對于分體工件，每行被分成不同段且段數(shù)相同，不同段歸屬于不同的分體工件；設相鄰兩行rowj、rowj+1，段數(shù)為m，rowj行第s段首點rowj+1行第t段首點當距離最近時，該距離這兩段中的兩個首點所在的段視為同屬一塊。

44、一種3d打印旋轉曲面切片系統(tǒng)，包括以下模塊：

45、獲取基本數(shù)據(jù)模塊，該模塊包括工件和旋轉曲面；

46、矩陣變換模塊，用于對旋轉曲面和工件分別進行先平移再旋轉變換，得到變換的旋轉曲面和變換的工件；

47、獲取旋轉輪廓線模塊，包括：

48、確定z向區(qū)間子模塊：變換的旋轉曲面的第二包圍盒的z向最大值為maxz，最小值為minz，則第二包圍盒z向區(qū)間范圍為[minz,maxz]。

49、獲取交線子模塊：將初始向量和原點o(0,0,0)構成的第一平面與變換的旋轉曲面求交，獲得兩條交線；判斷兩條交線的z向范圍是否連續(xù)覆蓋第二包圍盒z向區(qū)間范圍；

50、若未連續(xù)覆蓋，則將初始向量繞z軸旋轉一設定角度得到第二向量與原點o(0,0,0)構成第二平面，與變換的旋轉曲面求交獲得兩條新交線，與之前計算出來的兩條交線一起再次判斷兩條交線的z向區(qū)間范圍是否連續(xù)覆蓋第二包圍盒z向區(qū)間范圍；

51、若仍未完全連續(xù)覆蓋，則重復以上步驟，直至連續(xù)覆蓋；

52、合并交線子模塊；若成功連續(xù)覆蓋第二包圍盒z向區(qū)間范圍，則將所有交線繞z軸旋轉到y(tǒng)oz面上，合并所有的交線，獲得第一旋轉輪廓線；

53、偏置輪廓線模塊，包括：

54、旋轉子模塊：將第一旋轉輪廓線，繞y軸旋轉90°到xoy面上，得到第二旋轉輪廓線；

55、首尾延長子模塊：將第二旋轉輪廓線的首端和尾端延長后得到延長輪廓線；

56、偏置子模塊：將延長輪廓線上的所有點按偏置寬度step進行偏置處理，得到偏置輪廓線；

57、軸向離散模塊，包括：

58、細化輪廓線子模塊：根據(jù)給定的軸向精度來離散偏置輪廓線，得到細化后的輪廓線；

59、旋轉子模塊：將細化后的輪廓線繞y軸旋轉-90°，重新回到y(tǒng)oz面上，得到第三旋轉輪廓線；

60、周向離散模塊，包括：

61、確定周向離散范圍子模塊：變換的工件的第三包圍盒的z向最大值為maxz'，最小值為minz'；設第三旋轉輪廓線上任意連續(xù)點pi'、pi+1'，最小值minz'在pi'、pi+1'兩點z值范圍內；則計算出第三旋轉輪廓線上z向值為最小值minz'的點pmin和z向值為最大值maxz'的點pmax，將pmin和pmax按照z向值大小插入到第三旋轉輪廓線中，作為離散邊界點；

62、周向離散子模塊：第三旋轉輪廓線上，z向值在[minz',maxz']內的所有輪廓點以z軸為旋轉軸進行周向離散，獲取多行離散點云；

63、判別模塊，用于判別離散點云是否在變換的工件內部，保留在變換的工件內部的點，記錄存儲內部的點在離散點云中的行號和每行中對應的排序號，形成存儲文件sifting_ids；

64、分塊模塊，包括：

65、判斷類型子模塊：將sifting_ids每行中連續(xù)的排序號歸為一段，將所有行進行分段處理，若所有行的段數(shù)相同，判定為分體工件；若不同，判定為整體工件；若所有行段數(shù)均為1，則判定為整體工件；

66、分塊子模塊：對所有行進行分塊處理，每塊便對應每個分體工件；對于分體工件，每一塊中有多行，每一行中只有一段，塊作為一個整體進行存儲；

67、對于整體工件，只有一塊，無需分塊；每一塊中有多行，一行包含一段或多段，每一行作為一個整體存儲；

68、增加邊界點模塊，用于對于分體工件，每塊的首尾行存儲在邊界點中，去除首尾行，其他點存儲在內部點中；

69、對于整體工件，整體工件首尾行存儲在邊界點中，去除首尾行，其他點存儲在內部點中；

70、根據(jù)分體工件和整體工件的不同，再進行周向邊界插點、相鄰行插點和邊界中間插點，并存儲在邊界點中；

71、降采和重構面片模塊，包括：

72、降采樣子模塊：利用層次化下采樣的方法，對內部點進行降采樣處理，得到降采內部點；

73、重構子模塊：將降采內部點和邊界點組合成最終點云，利用推進前表面重建方法共同重構曲面面片；

74、篩選面片子模塊：對重構后的曲面面片進行篩選，若重構后的曲面面片中存在三個點均由邊界點構成的三角面片，則舍棄，得到篩選后的面片；

75、輸出曲面模塊，用于將篩選后的面片先旋轉再平移變換，得到切片曲面。

76、一種計算機設備，所述計算機設備包括處理器和存儲器，所述存儲器中存儲有計算機程序，所述計算機程序由所述處理器加載并執(zhí)行以實現(xiàn)任一項所述3d打印旋轉曲面切片方法。

77、一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)任一項所述3d打印旋轉曲面切片方法。

78、本發(fā)明所達到的有益效果：

79、本發(fā)明的旋轉曲面切片方法主要針對回轉體模型或工件，可對軸向和周向兩個方向進行精度設定，實現(xiàn)精度可控，避免自相交問題，并且運算速度快，生成曲面效果好。