基于三维截面特征的梯度空隙结构建模切片方法及系统与流程

技术特征：
1.基于三维截面特征的梯度空隙结构建模切片方法，其特征在于，包括以下步骤：基于目标骨骼三维扫描数据得到蒙皮结构；基于蒙皮结构的三维离散特征，根据间距计算不同高度处的截面轮廓在x轴和y轴的投影点数量占比，以采样间距中投影点数量占比作为当前高度处的内部填充结构梯度；基于梯度变化的插值函数，采用三维周期性极小化曲面构建目标骨骼的填充模型，将每一层中规则的tmps坐标沿着蒙皮表面的梯度进行变换，得到带梯度的填充模型；对所述带梯度的填充模型进行重构和动态删减，将宏观点阵模型切分为n层，得到每一层关于t层厚和步长s的三角面片位置；当层厚t大于采样间距时，根据上式获得与切平面完全相交的三角面片集合；当层厚t小于采样间距时，从隐式函数中计算一次位置关系，获得与切平面完全相交的三角面片集合；按照切片位置提取指定高度处的模型截面二值图，沿着内外轮廓的边缘逐步搜索，提取轮廓曲线，进而得到打印的切片结果。2.根据权利要求1所述的基于三维截面特征的梯度空隙结构建模切片方法，其特征在于，基于蒙皮结构的三维离散特征，根据间距计算不同高度处的截面轮廓在x轴和y轴的投影点数量占比包括以下步骤：1)，以切片方向为z轴，模型底面形心为原点建立笛卡尔坐标系；2)，根据模型高度h和切片厚度h计算切片数量n＝h/h，和采样间距d；3)，按照每个三角面片中z坐标最大值的大小顺序对stl文件中的三角面片进行排序并编号，同时删除与切平面不相交的面片；4)，从第n层开始，删除当前层中和前一层三角面片编号相同的面片，直到第1层截止；5)，计算第1层三角面片与切平面的交点，得出一系列无序排列的小线段集合；6)，将交点沿x或y方向投影，以采样间距中坐标点数量占比作为当前高度处的内部填充结构梯度。3.根据权利要求1所述的基于三维截面特征的梯度空隙结构建模切片方法，其特征在于，获取带梯度的填充模型时，以梯度值作为分形函数的x值或y值对tmps结构进行坐标变换采用分形函数每一层中规则的tmps坐标沿着蒙皮表面的梯度进行变换，具体为：x
i
，y
i
，z
i
为第i层的原始坐标，x，y，z为变换后的坐标，n为总层数。4.根据权利要求1所述的基于三维截面特征的梯度空隙结构建模切片方法，其特征在
于，每一层n
j
相交的三角面片位置：相交的三角面片位置：t为层厚，s为步长，j＝1,2，
…
n。5.根据权利要求1所述的基于三维截面特征的梯度空隙结构建模切片方法，其特征在于，所述隐式函数为：v为第i层切片的坐标点，v1和v2分别为位于轮廓内外两侧的点。6.根据权利要求1所述的基于三维截面特征的梯度空隙结构建模切片方法，其特征在于，三维周期性极小化曲面的近似表达为：φ
p
＝cos(λ1πx) cos(λ2πy) cos(λ3πz)-c＝0φ
d
＝cos(λ1πx)cos(λ2πy)cos(λ3πz)-sin(λ1πx)sin(λ2πy)sin(λ3πz)-c＝0φ
g
＝sin(λ1πx)cos(λ1πx) sin(λ2πy)cos(λ2πy) sin(λ3πz)cos(λ3πz)-c＝0其中，和代表三种不同类型的tpms，c决定晶格结构的相对密度，当c为正值时，tpms向内偏置，当c为负值时，tpms向外偏置。7.根据权利要求1所述的基于三维截面特征的梯度空隙结构建模切片方法，其特征在于，采用mc算法或mt算法生成三维周期性极小化曲面。8.基于三维模型截面特征变化的梯度空隙结构建模切片系统，其特征在于，包括蒙皮结构构建模块、带梯度的填充模型构建模块、模型面片重构和删减模块以及切片模块；蒙皮结构构建模块，基于目标骨骼三维扫描数据构建蒙皮结构；内部填充结构梯度计算模块，基于蒙皮结构的三维离散特征，根据间距计算不同高度处的截面轮廓在x轴和y轴的投影点数量占比，以采样间距中投影点数量占比作为当前高度处的内部填充结构梯度；基于梯度变化的插值函数，采用三维周期性极小化曲面构建目标骨骼的填充模型，将每一层中规则的tmps坐标沿着蒙皮表面的梯度进行变换，得到带梯度的填充模型；模型面片重构和删减模块，对所述带梯度的填充模型进行重构和动态删减，将宏观点阵模型切分为n层，得到每一层关于t层厚和步长s的三角面片位置；当层厚t大于采样间距时，根据上式获得与切平面完全相交的三角面片集合；当层厚t小于采样间距时，从隐式函数中计算一次位置关系，获得与切平面完全相交的三角面片集合；切片模块，按照切片位置提取指定高度处的模型截面二值图，沿着内外轮廓的边缘逐步搜索，提取轮廓曲线，进而得到打印的切片结果。9.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器以及存储器，存储器用于存储计算机可执行程序，处理器从存储器中读取所述计算机可执行程序并执行，处理器执行计算可执行程序时能实现权利要求1～7中任一项所述基于三维截面特征的梯度空隙结构建模切片方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，能实现如权利要求1～7中任一项所述的基于三维截面特征的梯度空隙结构建模切片方法。

技术总结
本发明公开一种基于三维截面特征的梯度空隙结构建模切片方法及系统，方法包括以下步骤：基于蒙皮结构的三维离散特征，根据间距计算不同高度处的截面轮廓在X轴和Y轴的投影点数量占比；基于梯度变化的插值函数，采用三维周期性极小化曲面构建目标骨骼的填充模型，每一层中TMPS坐标沿着蒙皮表面的梯度进行变换，得到带梯度的填充模型后进行重构和动态删减，获得与切平面完全相交的三角面片集合；按照切片位置提取指定高度处的模型截面二值图，沿着内外轮廓的边缘逐步搜索，提取轮廓曲线，进而得到打印的切片结果；对根据骨骼模型轮廓的曲率或强度变化建立梯度TPMS填充模型，减轻重量的同时根据孔隙；大大提高了计算效率。大大提高了计算效率。


技术研发人员：魏正英 来旭辉 王材桦 杨欢庆
受保护的技术使用者：西安航天发动机有限公司
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/3/25