本發(fā)明涉及無(wú)線控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于3D打印的填充形狀生成方法。

背景技術(shù)：

3D打印，是當(dāng)今熱門的一種快速成型技術(shù)，它是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。雖然3D打印可以降低生產(chǎn)成本和生產(chǎn)時(shí)間，但由于一個(gè)模型一般會(huì)擁有數(shù)量很大的層數(shù)，而每個(gè)層片的內(nèi)部均需要通過(guò)填充的方式對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行固化和支撐，如果填充率為100％，那打印的就是實(shí)心的模型，這樣既不經(jīng)濟(jì)也影響速度。所以，一般3D打印的時(shí)候?yàn)榱斯?jié)省材料和時(shí)間，其填充率均不設(shè)置為100％的。

目前，在現(xiàn)有技術(shù)中，其填充方式一般為直線平行掃描填充法：將STL數(shù)字模型文件進(jìn)行切片處理后，生成掃描路徑，根據(jù)填充密度的要求，奇數(shù)層按X軸方向掃描填充，偶數(shù)層按Y軸方向掃描填充，兩層間根據(jù)填充密度要求生成正方形。此算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，掃描時(shí)間快，但奇偶層之間在X、Y方向交叉點(diǎn)上進(jìn)行上下粘連，其使得產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)并不緊密，機(jī)械強(qiáng)度與抗沖擊力不強(qiáng)，容易損壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種用于3D打印的填充形狀生成方法，包括：

導(dǎo)入模型每一層的輪廓環(huán)數(shù)據(jù)，得到一個(gè)以上的輪廓環(huán)；

在一個(gè)輪廓環(huán)中，生成兩條以上相互平行的直線，每?jī)芍本€之間的 間隔步長(zhǎng)相等，且每根直線上均有與所述輪廓環(huán)相接的交點(diǎn)；

在每一條直線上，找出該直線與輪廓環(huán)上的交點(diǎn)，并根據(jù)相鄰的交點(diǎn)得到在輪廓環(huán)內(nèi)的線段；

以兩條相鄰的直線組成一直線組，在該直線組中的兩條相互平行的線段之間，往復(fù)的生成填充波形，直到該填充波形與輪廓環(huán)相接為止；

以一條已生成填充波形的直線的為基礎(chǔ)線，判斷其相鄰的直線是否均已生成填充波形，如未生成，則將該基礎(chǔ)線與該相鄰的直線組成直線組，并生成新的填充波形，且兩相鄰的填充波形的相位相同或相反；如已生成，則完成填充。

進(jìn)一步，所述以兩條相鄰的直線組成一直線組，在該直線組中的兩條相互平行的線段之間，往復(fù)的生成填充波形還包括：

判斷填充波形的波形形式，若為方波，以兩條相鄰的直線組成一直線組，在該直線組中的兩條相互平行的線段之間，往復(fù)的生成方波填充波形；若為鋸齒波，以兩條相鄰的直線組成一直線組，在該直線組中的兩條相互平行的線段之間，往復(fù)的生成鋸齒波填充波形。

進(jìn)一步，兩相鄰的填充波形的相位相同或相反還包括：

當(dāng)填充波形的波形形式為方波時(shí)，兩相鄰的填充波形的相位相同；

當(dāng)填充波形的波形形式為鋸齒波時(shí)，兩相鄰的填充波形的相位相反。

進(jìn)一步，所述在該直線組中的兩條相互平行的線段之間，往復(fù)的生成方波填充波形包括：

以第一條線段的第一個(gè)交點(diǎn)為起點(diǎn)P1，在該第一條線段上取一個(gè)間隔步長(zhǎng)得到點(diǎn)P2，生成填充線段P1P2,再以P2點(diǎn)為起點(diǎn)，作垂直于第二條線段的垂直線，使該第二條線段的垂直線與第二條線段相交于點(diǎn)P3，生成填充線段P2P3，再以P3為起點(diǎn)，在第二條線段上取一個(gè)間隔步長(zhǎng)得到點(diǎn)P4，再以P4點(diǎn)為起點(diǎn)，作垂直于第一條線段的垂直線，使該第 一條線段的垂直線與第一條線段相交于點(diǎn)P5，生成填充線段P4P5，并將P5定義為起點(diǎn)P1；且在生成填充線段P1P2、P2P3、P3P4、P4P5前，判斷填充線段P1P2、P2P3、P3P4、P4P5，是否與輪廓環(huán)相交，如相交，則不生成對(duì)應(yīng)的線段。

進(jìn)一步，所述在該直線組中的兩條相互平行的線段之間，往復(fù)的生成鋸齒波填充波形包括：

以第一條線段的第一個(gè)交點(diǎn)為起點(diǎn)P1’，在第一條線段上取一個(gè)步長(zhǎng)得到點(diǎn)P2’，作P2’到第二條線段的垂直線，該第二條線段的垂直線與第二條線段相交于點(diǎn)P3’，生成填充線段P1’P3’，再以P3’為基點(diǎn)，在第二條線段上取一個(gè)步長(zhǎng)得到點(diǎn)P4’，作P4’到第一條線段的垂直線，第一條線段的垂直線與第一條線段相交于P5’，連接P3’P5’，并將P5’定義為起點(diǎn)P1’；且在生成填充線段P1’P3’、P3’P5’前，判斷填充線段P1’P3’、P3’P5’，是否與輪廓環(huán)相交，如相交，則不生成對(duì)應(yīng)的線段。

進(jìn)一步，所述在每一條直線上，找出該直線與輪廓環(huán)上的交點(diǎn)，并根據(jù)相鄰的交點(diǎn)得到在輪廓環(huán)內(nèi)的線段還包括：

記錄每一條直線上在輪廓環(huán)內(nèi)的線段數(shù)量。

進(jìn)一步，所述以兩條相鄰的直線組成一直線組，在該直線組中的兩條相互平行的線段之間，往復(fù)的生成填充波形，直到該填充波形與輪廓環(huán)相接為止之后包括：

判斷直線組中的每條直線是否含有兩條以上的線段，若含有兩條以上的線段，則在當(dāng)前直線組的填充波形的結(jié)束點(diǎn)所在的直線上，以整數(shù)倍的間隔步長(zhǎng)搜索在該直線上的另一條線段，在搜索到另一條線段時(shí)，再次生成填充波形。

進(jìn)一步，所述在一個(gè)輪廓環(huán)中，生成兩條以上相互平行的直線包括：

計(jì)算輪廓環(huán)的坐標(biāo)，并根據(jù)輪廓環(huán)的Y軸坐標(biāo)，生成兩條以上平行于X軸的直線，且輪廓環(huán)的Y軸最大值和最小值均分別與一平行于X 軸的直線相切。

進(jìn)一步，所述在一個(gè)輪廓環(huán)中，生成兩條以上相互平行的直線，每?jī)芍本€之間的間隔步長(zhǎng)相等之前包括：

輸入填充密度百分比。

進(jìn)一步，所述間隔步長(zhǎng)為：

間隔步長(zhǎng)＝(輪廓環(huán)的Y軸最大值-輪廓環(huán)的Y軸最小值)×填充密度百分比。

本發(fā)明所提供的一種用于3D打印的填充形狀生成方法，其增加了填充材料之間的接合面，極大的提高了產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度與抗沖擊力，使得打印出來(lái)的產(chǎn)品更加堅(jiān)固耐用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的工作流程示意圖；

圖2為本發(fā)明中另一個(gè)實(shí)施例的工作流程示意圖；

圖3為本發(fā)明中的獲取交點(diǎn)步驟的工作原理圖；

圖4為本發(fā)明中的生成方波中一個(gè)步驟的工作原理圖；

圖5為本發(fā)明中的生成方波中另一個(gè)步驟的工作原理圖；

圖6為本發(fā)明中的生成鋸齒波中一個(gè)步驟的工作原理圖；

圖7為本發(fā)明中的生成鋸齒波中另一個(gè)步驟的工作原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

請(qǐng)參閱圖1、圖3，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供一種用于3D打印的填充形狀生成方法，包括：

101.導(dǎo)入輪廓環(huán)數(shù)據(jù)

導(dǎo)入模型每一層的輪廓環(huán)數(shù)據(jù)，得到一個(gè)以上的輪廓環(huán)C；

102.生成平行的直線

在一個(gè)輪廓環(huán)C中，生成兩條以上相互平行的直線B，每?jī)芍本€B之間的間隔步長(zhǎng)D相等，且每根直線B上均有與所述輪廓環(huán)C相接的交點(diǎn)A；

103.獲取交點(diǎn)

在每一條直線B上，找出該直線B與輪廓環(huán)C上的交點(diǎn)A，并根據(jù)相鄰的交點(diǎn)A得到在輪廓環(huán)C內(nèi)的線段；

104.生成相位相同或相反的填充波形

以兩條相鄰的直線組成一直線組，在該直線組中的兩條相互平行的線段之間，往復(fù)的生成填充波形，直到該填充波形與輪廓環(huán)C相接為止；

以一條已生成填充波形的直線B的為基礎(chǔ)線，判斷其相鄰的直線B是否均已生成填充波形，如未生成，則將該基礎(chǔ)線與該相鄰的直線組成直線組，并生成新的填充波形，且兩相鄰的填充波形的相位相同或相反；如已生成，則完成填充。

請(qǐng)參閱圖2、圖4-圖7，本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例提供一種用于3D打印的填充形狀生成方法，包括：

201.導(dǎo)入輪廓環(huán)數(shù)據(jù)

導(dǎo)入模型每一層的輪廓環(huán)數(shù)據(jù)，得到一個(gè)以上的輪廓環(huán)；所述導(dǎo)入的方式包括：手動(dòng)輸入或電子導(dǎo)入；

202.輸入填充密度百分比

對(duì)本次需要填充的密度百分比進(jìn)行輸入；

203.生成平行的直線

在一個(gè)輪廓環(huán)中，計(jì)算輪廓環(huán)的坐標(biāo)，并根據(jù)輪廓環(huán)的Y軸坐標(biāo)，生成兩條以上平行于X軸的直線，且輪廓環(huán)的Y軸最大值和最小值均分別與一平行于X軸的直線相切，其以輪廓環(huán)的Y軸的最小點(diǎn)為起始點(diǎn)，作平行于X軸的直線Y＝a+b*n；a為外輪廓環(huán)的Y軸最小點(diǎn)的坐標(biāo)值； b為切割輪廓環(huán)的步長(zhǎng)；n值為1、2、3....n；這個(gè)值與填充密度成反比。Y的值在外輪廓Y軸最小值和最大值之間；每?jī)芍本€之間的間隔步長(zhǎng)相等，且每根直線上均有與所述輪廓環(huán)相接的交點(diǎn)；

其中，間隔步長(zhǎng)＝(輪廓環(huán)的Y軸最大值-輪廓環(huán)的Y軸最小值)×填充密度百分比。

204.獲取交點(diǎn)

在每一條直線上，找出該直線與輪廓環(huán)上的交點(diǎn)，并根據(jù)相鄰的交點(diǎn)得到在輪廓環(huán)內(nèi)的線段；同時(shí)，記錄每一條直線上在輪廓環(huán)內(nèi)的線段數(shù)量；

205.判斷填充波形

判斷填充波形的波形形式，若為方波，以兩條相鄰的直線組成一直線組，在該直線組中的兩條相互平行的線段之間，往復(fù)的生成方波填充波形；若為鋸齒波，以兩條相鄰的直線組成一直線組，在該直線組中的兩條相互平行的線段之間，往復(fù)的生成鋸齒波填充波形；

206.生成方波

以第一條線段的第一個(gè)交點(diǎn)為起點(diǎn)P1，在該第一條線段上取一個(gè)間隔步長(zhǎng)得到點(diǎn)P2，判斷填充線段P1P2是否與輪廓環(huán)相交，如相交，則不生成填充線段P1P2，如不相交，則生成填充線段P1P2,再以P2點(diǎn)為起點(diǎn)，作垂直于第二條線段的垂直線，使該第二條線段的垂直線與第二條線段相交于點(diǎn)P3，判斷填充線段P2P3是否與輪廓環(huán)相交，如相交，則不生成填充線段P2P3，如不相交，則生成填充線段P2P3，再以P3為起點(diǎn)，在第二條線段上取一個(gè)間隔步長(zhǎng)得到點(diǎn)P4，判斷填充線段P3P4是否與輪廓環(huán)相交，如相交，則不生成填充線段P3P4，如不相交，則生成填充線段P3P4，再以P4點(diǎn)為起點(diǎn)，作垂直于第一條線段的垂直線，使該第一條線段的垂直線與第一條線段相交于點(diǎn)P5，判斷填充線段P4P5是否與輪廓環(huán)相交，如相交，則不生成填充線段P4P5，如不相交，則生 成填充線段P4P5，并將P5定義為起點(diǎn)P1；重復(fù)上述流程，直到與輪廓環(huán)相交為止。

判斷直線組中的每條直線是否含有兩條以上的線段，若含有兩條以上的線段，則在當(dāng)前直線組的填充波形的結(jié)束點(diǎn)所在的直線上，以整數(shù)倍的間隔步長(zhǎng)搜索在該直線上的另一條線段，在搜索到另一條線段時(shí)，將該搜索到的點(diǎn)定義為起點(diǎn)P1，再次生成填充波形。

再以一條已生成填充波形的直線的為基礎(chǔ)線，判斷其相鄰的直線是否均已生成填充波形，如未生成，則將該基礎(chǔ)線與該相鄰的直線組成直線組，并生成新的填充波形，且兩相鄰的填充波形的相位相同；

新的填充波形的起始點(diǎn)P1a的定位方法，是以基礎(chǔ)線的P1點(diǎn)到線段P2的垂直落點(diǎn)A1，如果A1在非基礎(chǔ)線的線段上，則A1點(diǎn)就為非基礎(chǔ)線的線段的起始點(diǎn)P1，如果不在線段上，則向前增加一個(gè)步長(zhǎng)到點(diǎn)A2，判斷A2是否在線段上，如果在，則A2為線段起始點(diǎn)P1a，否則繼續(xù)查找，直到到找起始點(diǎn)P1a為止；然后查找P2a、P3a、P4a、P5a。是其所生成的波形與基礎(chǔ)線上的填充波形相位相同；

當(dāng)所有直線上均已生成填充波形，則填充完成。

207.生成鋸齒波

以第一條線段的第一個(gè)交點(diǎn)為起點(diǎn)P1’，在第一條線段上取一個(gè)步長(zhǎng)得到點(diǎn)P2’，作P2’到第二條線段的垂直線，該第二條線段的垂直線與第二條線段相交于點(diǎn)P3’，判斷填充線段P1’P3’，是否與輪廓環(huán)相交，如相交，則不生成對(duì)應(yīng)的線段，如不相交，則生成填充線段P1’P3’，再以P3’為基點(diǎn)，在第二條線段上取一個(gè)步長(zhǎng)得到點(diǎn)P4’，作P4’到第一條線段的垂直線，第一條線段的垂直線與第一條線段相交于P5’，判斷填充線段P1’P3’，是否與輪廓環(huán)相交，如相交，則不生成對(duì)應(yīng)的線段，如不相交，則生成填充線段P3’P5’，并將P5’定義為起點(diǎn)P1’；重復(fù)上述流程，直到與輪廓環(huán)相交為止。。

判斷直線組中的每條直線是否含有兩條以上的線段，若含有兩條以上的線段，則在當(dāng)前直線組的填充波形的結(jié)束點(diǎn)所在的直線上，以整數(shù)倍的間隔步長(zhǎng)搜索在該直線上的另一條線段，在搜索到另一條線段時(shí)，將該搜索到的點(diǎn)定義為起點(diǎn)P1’，再次生成填充波形。

再以一條已生成填充波形的直線的為基礎(chǔ)線，判斷其相鄰的直線是否均已生成填充波形，如未生成，則將該基礎(chǔ)線與該相鄰的直線組成直線組，并生成新的填充波形，且兩相鄰的填充波形的相位相反；

新的填充波形的起始點(diǎn)P1’a的定位方法，以第一條線的第一個(gè)點(diǎn)P1’，在直線上取一個(gè)步長(zhǎng)的點(diǎn)P2’，做P2’到第二條直線的垂線，取垂直點(diǎn)為P3’，判斷P3’是否在線段3上，如果不在，將P1’增加一個(gè)步長(zhǎng)設(shè)為P1’a點(diǎn)，按上面方法查找P3’點(diǎn)的方法，直到查找到P3’落點(diǎn)在線段3上面。第二，P1’a點(diǎn)增加步長(zhǎng)生成結(jié)束后，再以P1’a點(diǎn)為起點(diǎn)，減小步長(zhǎng)，生成填充波形；是其所生成的波形與基礎(chǔ)線上的填充波形相位相反；

當(dāng)所有直線上均已生成填充波形，則填充完成。

通過(guò)本發(fā)明用戶可根據(jù)待打印模型的特點(diǎn)選擇填充形狀與填充率，填充形狀可選擇正方形、菱形等，大大增加了方便與實(shí)用性，提高成形效率。

以上所述，僅是本發(fā)明的實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。