一种无支撑打印方法与流程

β)＜45
°
；
14.s202、由s201中获得的中心点c、旋转角度β和法向量n，以分割面plane为界，将模型分割成两部分，设分割面以下部分为m1，分割面以上部分为m2；
15.s203、对分割面以下部分模型m1，计算模型aabb包围盒尺寸{xmin，xmax，ymin，ymax，zmin，zmax}，由切片层高h、包围盒最大z值和最小z值计算得到切片层数num＝(zmax-zmin)/h，对模型进行num次切片，切片平面法向量为{0,0,1}，中心点为{(xmin+xmax)/2，(ymin+ymax)/2，(zmin+i*h)}，i表示第i次切片。
16.进一步的，步骤s3包括有：
17.s301、对分割面以上部分模型m2，将模型沿打印机旋转中心o进行旋转角度β，不改变模型的拓扑关系，将支具模型所有点进行旋转，设旋转前某点pi，计算旋转后对应点p’i，p’i.x＝pi.x*cosβ+pi.z*sinβ，p’i.z＝pi.z*cosβ-pi.x*sinβ，p’i.y＝p.y；
18.s302、计算旋转后支具模型的aabb包围盒尺寸{xmin，xmax，ymin，ymax，zmin，zmax}，由切片层高h、包围盒最大z值和最小z值计算得到切片层数num＝(zmax-zmin)/h，对支具模型进行num次切片，切片平面法向量为{0,0,1}，中心点为{(xmin+xmax)/2，(ymin+ymax)/2，(zmin+i*h)}，i表示第i次切片。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
20.该无支撑外固定支具打印方法，以交互方式移动和旋转分割面，获取分割面的中心点c、旋转角度β和法向量n，再由获得的中心点c、旋转角度β和法向量n，以分割面plane为界，将模型分割成两部分，对分割面以下部分模型m1，计算模型aabb包围盒尺寸，对分割面以上部分模型m2，将模型沿打印机旋转中心o进行旋转角度β，不改变模型的拓扑关系，将模型所有点进行旋转，再沿z轴方向进行水平切片，得到旋转后的切片点集，最终得到3d打印所需的gcode文件实现外固定支具的无支撑打印，解决了目前3d打印外固定支具时无法对具有悬垂结构的模型进行较好的处理，通过现有的软件切片打印方法会导致的打印时间增加，并且打印后需要进行将支撑物后处理的问题。
附图说明
21.图1为本发明提供的一种无支撑打印方法的流程图；
22.图2为本发明导入的外固定支具模型；
23.图3为本发明实现无支撑打印的切片路径点集。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.请参阅图1～3，本发明提供一种技术方案：一种无支撑打印方法，包括选择模型分割面、对分割后两部分进行不同方向切片、调整切片后点集位置，从而得到无支撑外固定支具的gcode文件。
26.该方法可以对外固定支具模型进行无支撑打印，该方法包括以下步骤：
27.s1、导入需要进行无支撑打印的外固定模型，并调整模型空间位置以及裁剪多余部分，便于后续进行无支撑打印；
28.s2、计算模型顶面与底面的夹角θ，以θ角为参考值，以交互方式移动和旋转分割面，记录旋转角度β，β值根据θ值来调整，但保证(θ-β)＜45
°
，确定分割面位置，将模型分割成两部分，对分割面以下部分模型，沿z轴方向水平切片；
29.s3、对分割面以上部分模型，将模型沿打印机旋转中心点o进行旋转角度β，再沿z轴方向进行水平切片，得到旋转后的切片点集；
30.s4、对切片点集进行优化，调整步长，改善路径点集质量，得到最终的gcode文件。
31.进一步，所述s2中，包括以下步骤：
32.s201、计算底面与顶面所在平面法向量夹角θ，计算模型顶面所在平面法向量n1，底面法向量为n2＝(0，0，1)，由向量点乘法计算两法向量之间的夹角θ＝cos-1
(n1*n2/|n2|)，用户交互式选择分割面中心点c、法向量n和旋转角度β，β值根据θ值来调整，但保证(θ-β)＜45
°
；
33.s202、由s201中获得的中心点c、旋转角度β和法向量n，以分割面plane为界，将模型分割成两部分，设分割面以下部分为m1，分割面以上部分为m2；
34.s203、对分割面以下部分模型m1，计算模型aabb包围盒尺寸{xmin，xmax，ymin，ymax，zmin，zmax}，由切片层高h、包围盒最大z值和最小z值计算得到切片层数num＝(zmax-zmin)/h，对模型进行num次切片，切片平面法向量为{0,0,1}，中心点为{(xmin+xmax)/2，(ymin+ymax)/2，(zmin+i*h)}，i表示第i次切片；
35.进一步，所述s3中，包括以下步骤：
36.s301、对分割面以上部分模型m2，将模型沿打印机旋转中心o进行旋转角度β，不改变模型的拓扑关系，将模型所有点进行旋转，设旋转前某点pi，计算旋转后对应点p’i，p’i.x＝pi.x*cosβ+pi.z*sinβ，p’i.z＝pi.z*cosβ-pi.x*sinβ，p’i.y＝p.y；
37.s302、计算旋转后模型的aabb包围盒尺寸{xmin，xmax，ymin，ymax，zmin，zmax}，由切片层高h、包围盒最大z值和最小z值计算得到切片层数num＝(zmax-zmin)/h，对模型进行num次切片，切片平面法向量为{0,0,1}，中心点为{(xmin+xmax)/2，(ymin+ymax)/2，(zmin+i*h)}，i表示第i次切片。
38.该无支撑外固定支具打印方法，以交互方式移动和旋转分割面，获取分割面的中心点c、旋转角度β和法向量n，再由获得的中心点c、旋转角度β和法向量n，以分割面plane为界，将模型分割成两部分，对分割面以下部分模型m1，计算模型aabb包围盒尺寸，对分割面以上部分模型m2，将模型沿打印机旋转中心o进行旋转角度β，不改变模型的拓扑关系，将模型所有点进行旋转，再沿z轴方向进行水平切片，得到旋转后的切片点集，最终得到3d打印所需的gcode文件实现外固定支具的无支撑打印，解决了目前在3d打印外固定支具时无法较好的对具有悬垂结构的模型进行处理，在通过现有的软件切片打印方法会导致的打印时间增加，并且打印后需要进行将支撑物后处理的问题。
39.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。

技术特征：
1.一种无支撑打印方法，其特征在于，包括：步骤s1、导入需要进行无支撑打印的支具模型，并调整支具模型空间位置以及裁剪多余部分，便于后续进行无支撑切片打印；步骤s2、计算模型顶面与底面的夹角θ，以θ角为参考值，以交互方式移动和旋转分割面，记录旋转角度β，β值根据θ值来调整，但保证(θ-β)＜45
°
，确定分割面位置，将模型分割成两部分，对分割面以下部分模型，沿z轴方向水平切片；步骤s3、对分割面以上部分支具模型，将模型沿打印机旋转中心点o进行旋转角度β，再沿z轴方向进行水平切片，得到旋转后的切片点集；步骤s4、对切片点集进行优化，调整步长，改善路径点集质量，得到最终的gcode文件。步骤s5、根据gcode文件实施3d打印。2.根据权利要求1所述的一种无支撑打印方法，其特征在于，所述步骤s2包括有以下步骤：s201、计算底面与顶面所在平面法向量夹角θ，计算模型顶面所在平面法向量n1，底面法向量为n2＝(0，0，1)，由向量点乘法计算两法向量之间的夹角θ＝cos-1
(n1*n2/|n2|)，用户交互式选择分割面中心点c、法向量n和旋转角度β，β值根据θ值来调整，但保证(θ-β)＜45
°
；s202、由s201中获得的中心点c、旋转角度β和法向量n，以分割面plane为界，将模型分割成两部分，设分割面以下部分为m1，分割面以上部分为m2；s203、对分割面以下部分支具模型m1，计算支具模型aabb包围盒尺寸{xmin，xmax，ymin，ymax，zmin，zmax}，由切片层高h、包围盒最大z值和最小z值计算得到切片层数num＝(zmax-zmin)/h，对模型进行num次切片，切片平面法向量为{0,0,1}，中心点为{(xmin+xmax)/2，(ymin+ymax)/2，(zmin+i*h)}，i表示第i次切片。3.根据权利要求1所述的一种无支撑打印方法，其特征在于，所述步骤s3包括有：s301、对分割面以上部分模型m2，将模型沿打印机旋转中心o进行旋转角度β，不改变模型的拓扑关系，将支具模型所有点进行旋转，设旋转前某点pi，计算旋转后对应点p’i，p’i.x＝pi.x*cosβ+pi.z*sinβ，p’i.z＝pi.z*cosβ-pi.x*sinβ，p’i.y＝p.y；s302、计算旋转后模型的aabb包围盒尺寸{xmin，xmax，ymin，ymax，zmin，zmax}，由切片层高h、包围盒最大z值和最小z值计算得到切片层数num＝(zmax-zmin)/h，对模型进行num次切片，切片平面法向量为{0,0,1}，中心点为{(xmin+xmax)/2，(ymin+ymax)/2，(zmin+i*h)}，i表示第i次切片。

技术总结
本发明公开了一种无支撑打印方法，包括：导入初始支具模型、支具模型分割、底部和顶部编辑、中间旋转层旋转切片、路径点集合并，生成完整GCode文件等步骤，解决了目前在3D打印外固定支具无法较好的对具有悬垂结构的模型进行处理，通过现有的软件切片打印方法会导致的打印时间增加，并且打印后需要进行将支撑物后处理的问题。处理的问题。处理的问题。


技术研发人员：石志良 刘朋 黄加涛
受保护的技术使用者：武汉必盈生物科技有限公司
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/10/20