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3D打印技术——内部区域的支撑结构生成算法

更新时间: 2019-12-27 11:28:22  查看次数: 350    
对于分割出的古建筑内部屋顶的待支撑区域,它们的内部属于一大片中空的待支撑区域,没有支撑结构的填充很容易发生坍塌。因此我们本节将采用由单面薄壁组件构成的薄壁网格支撑,这种填充方式能以足够高的强度支撑模型内部,并且在节省了材料方面优势非常明显。


单面薄壁组件的生成算法

网格支撑,是一种框架式的结构,它实际上是由n片的单面薄壁交错构成。基于此,只需要设计出网格支撑的基本构成组件单面薄壁,生成多个单面薄壁支撑,即可构成薄壁网格支撑。


无论什么支撑,都是由底层向上层构建,遇到和待支撑区域相交时则停止构建。因为古建筑模型是一层层累积叠加,所以单面薄壁的支撑和模型的内部轮廓(由墙体和屋顶构成的封闭轮廓)的交线没有曲线,而是由多条折线段组成。从Z轴方向看,单面薄壁支撑可以看成是只有边界轮廓而没有内部的实体。对于单面薄壁支撑,可以采用简单的数据结构来存储轮廓的节点坐标。


如果要增加支撑的强度,可以将单面薄壁进行加厚处理,即将多个单面薄壁叠合在一起。在成型过程中,以一个支撑片作为母支撑进行填充,然后在母支撑的法向方向向两侧以相等间距的平移,这样可构造出n片支撑。但对于本算法来说,默认为厚度为1mm的单面薄壁填充,就可以产生有效的支撑。


轮廓的支撑实时填充

上面提到,从Z轴方向看,单面薄壁支撑可以看成是只有边界轮廓没有内部实体的面,因此对于轮廓的内部,还需要填充矢量。但是不能直接对于全部层进行填充矢量,这样会形成大量的数据,从而会增加计算时间和内存的消耗。因此本文在生成每一层之前,只将本层的所有填充矢量生成,以这样的数据作为初始的启动数据。好处是计算时间和内存的消耗都会相应减少,又能保证实时形成填充矢量。


对于从第0片到第n-1的全部轮廓片,将轮廓点的坐标和其他参数,依次存放在动态分配内存中的指针结构数组中,这样的优点是能够减少算法的执行时间。



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