(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111558806.9 (22)申请日 2021.12.20 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113946987 A (43)申请公布日 2022.01.18 (73)专利权人 浙江闪铸三维科技有限公司 地址 321016 浙江省金华市 婺城区仙源路 518号标准厂房B-F3 (72)发明人 邢世海　祁杨停　郑刚　 (74)专利代理 机构 杭州六方于义专利代理事务 所(普通合伙) 33392 代理人 方洲易 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06V 10/764(2022.01) G06V 10/74(2022.01) G06K 9/62(2022.01) B29C 64/386(2017.01) B33Y 50/00(2015.01)G06F 113/10(2020.01) (56)对比文件 CN 113524686 A,2021.10.2 2 CN 109421274 A,2019.0 3.05 CN 10761023 0 A,2018.01.19 CN 1094080 01 A,2019.0 3.01 CN 105844712 A,2016.08.10 CN 1091572 96 A,2019.01.08 US 201613 6883 A1,2016.0 5.19 US 201613 6883 A1,2016.0 5.19 徐文鹏等.基 于体素模型的3D打印支撑算 法. 《图学 学报》 .2018,(第02期),第52- 58页. 秦爽 等.基 于Nelder- Mead算法的3D打印模 型最优化 放置. 《计算机技 术与发展》 .2018,第28 卷(第11期), Jelena Pr ša 等.20181 130. 《2013 IE EE Internati onal Conference o n Robotics and Biomimetics (ROBIO)》 .2013, 审查员 吴单单 (54)发明名称 一种基于模型相似性的3D模型嵌套摆放方 法 (57)摘要 本发明公开了一种基于模型相似性的3D模 型嵌套摆放方法， 包括如下步骤： 步骤1： 将3D模 型的表面进行体素化； 步骤2： 体素化后的3D 模型 根据相似度进行组合分类， 分为相似模型组和非 相似模型； 步骤3： 对相似模型组和非相似模型先 按yzx轴的顺序进行嵌套摆 放， 得到放置区域； 步 骤4： 在该放置区域内， 相似模型组和非相似模型 按yxz轴的顺序进行迭代嵌套摆放， 每次迭代后 更新区域， 直至迭代完成。 首先根据体素化的3D 模型， 对3D模型做相似性 分类组合， 然后按yzx 方 向进行嵌套摆放， 得到一个放置区域， 最后进行 yxz方向进行嵌套摆放， 迭代调整xy方向尺寸使 每次摆放的面积最小。 通过相似性的组合， 减少模型之间的支撑材料， 而且打印完成后模型容易 取下。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 113946987 B 2022.03.22 CN 113946987 B 1.一种基于模型相似性的3D模型嵌套摆放方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1： 将3D模型的表面进行体素化； 步骤2： 体素化后的3D模型根据相似度进行组合分类， 分为相似 模型组和非相似 模型； 步骤3： 对相似模型组和 非相似模型先按yzx轴的顺序进行迭代嵌套摆放调整， 得到放 置区域， 具体步骤如下： 步骤3.1： 将相似模型组和没有相似模型的3D模型一起进行3D嵌套摆放， 以在xy方向上 的投影面积、 体素率、 下半部分体素 数目、 高度的顺序排序并依次摆放； 步骤3.2： 将第一个相似 模型组或单个3D模型放置在(0,0,0)的位置； 步骤3.3： 每次将剩下的相似模型组或单个3D模型从(0,0,0)的位置开始， 查找可以放 入的位置， 查找时按yzx的顺序， 先调整y位置， 每 当y位置超 过打印平台Y尺 寸， 则z坐标加1， 每当z位置超过打印平 台Z尺寸， 则x坐标加1， 直至该相 似模型组或单个3D模型与其余相 似 模型组或单个3D模型不相交， 得到一个可以放入的位置， 放入3D模型； 步骤3.4： 重复步骤3.3， 直至把所有3D模型放入打印平台， 得到放置区域， 若3D模型的 找不到可以放入的位置， 则说明这个3D模型不能放入打印平台； 步骤3.5： 调整相似模型组和没有相似模型的3D模型在xy方向上的角度， 重复步骤3.2 ‑ 3.4， 得到新的放置区域， 记录较小的放置区域； 步骤4： 在该放置区域内， 相似模型组和非相似模型按yxz轴的顺序进行迭代嵌套摆放， 每次迭代后更新区域， 直至迭代完成， 具体步骤如下： 步骤4.1： 将步骤3中的相似模型组和没有相似模型的3D模型在xy平面上的方向进行随 机改变； 步骤4.2： 将第一个相似 模型组或单个3D模型放置在(0,0,0)的位置； 步骤4.3： 每次将剩下的相似模型组或单个3D模型先放在(0,0,0)的位置， 调整y位置， 每当y位置超过放置区域y坐标， 则x坐标加1， 每当x位置超过放置区域x坐标， 则z坐标加1， 直至该相似模 型组或单个3D模型与其余相似模 型组或单个3D模型不相交， 得到一个可以放 入的位置， 放入3D模型； 步骤4.4： 重复步骤4.3， 直至把所有3D模型放入打印平台， 得到新的放置区域； 步骤4.5： 重复步骤4.1 ‑4.4， 更新放置区域， 记录较小的放置区域， 比较区域时优先3D 模型全部放入的区域。 2.根据权利要求1所述一种基于模型相似性的3D模型嵌套摆放方法， 其特征在于， 所述 步骤1的具体步骤为： 计算模 型的3D包围盒， 对构成3D模型的多边形或三角形列表进 行遍历 得到3D模型体素。 3.根据权利要求1所述一种基于模型相似性的3D模型嵌套摆放方法， 其特征在于， 所述 步骤2的具体步骤为： 步骤2.1： 体素化后的3D模型以包围盒中心线为分界， 得到体素投影： 下半部分体素在 xy面的投影， 整体 体素在xy面的投影； 步骤2.2： 将3D模型根据如 下的顺序 排序： 3D模型在xy方向上的投影面积、 体素率、 下半 部分体素在xy面的投影的体素 数目、 高度； 步骤2.3： 根据3D模型xy方向上的投影面积和投影重 叠度判断是否为相似 模型； 步骤2.4： 将该相似模型组沿着z轴方向向上移动摆放， 顺序在后的3D模型摆放在顺序权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113946987 B 2在先的3D模型 上方， 直至该相似 模型组内所有的3D模型向上摆放完成。 4.根据权利要求3所述一种基于模型相似性的3D模型嵌套摆放方法， 其特征在于： 步骤 2.2中， 体素率= ， 其中L’= ， W’= ， H’= ， L， W， H分别是3D模型包围盒的长宽高， u是体素的边长 。 5.根据权利要求3所述一种基于模型相似性的3D模型嵌套摆放方法， 其特征在于： 步骤 2.3中， 先判断两个3D模 型在xy方向上的投影面积是否相差在面积 差异设定值内， 若在面积 差异设定值内就计算投影重 叠度。 6.根据权利要求5所述一种基于模型相似性的3D模型嵌套摆放方法， 其特征在于： 步骤 2.3中， 两个3D模 型S1和S2的投影重叠度计算方法如下， 其中S1在xy方向上的投影面积大于 S2在xy方向上的投影面积： 1） 得到S1整体 体素在xy面的投影， S2下半部分在xy面的下半体素投影； 2） 设S1整体体素投影的长宽分别为L1、 W1， 中心为 （0,0）,S2下半体素投影 的长宽分别 为L2、 W2， S1中心设有矩形移动范围， 其中矩形移动范围的四个坐标点分别为( ‑|L1‑L2|,‑| W1‑W2|)， (‑|L1‑L2|,|W1‑W2|)， (|L1 ‑L2|,‑|W1‑W2|)， (|L1 ‑L2|,|W1‑W2|)； 3） 将S2的中心在矩形移动范围内开始移动， 计算S2下半投影的体素数量的重叠部分m， 并找到重叠体素最多的位置P （x,y,0） ； 4） 计算此时的重叠度= ， 若此时重叠度大于重叠度设定值 则认为S1和S2是相似 模型。 7.根据权利要求6所述一种基于模型相似性的3D模型嵌套摆放方法， 其特征在于： 步骤 2.4中相似模型组向上摆放时， 第一个3D模型放置在 （0,0,0） 的位置， 第二个3D模型先放在 重叠体素最多的位置P （x,y,0） 的位置判断体素是否有重合， 若有重合则z值加1， 直到体素 没有重合 为止， 相似 模型组内的其 余3D模型同上进行向上摆放。 8.根据权利要求3所述一种基于模型相似性的3D模型嵌套摆放方法， 其特征在于： 步骤 2.4中， 若一组相似模 型组内的3D模 型向上摆放高度大于 设定高度， 则将该相似模型 组内的 剩余3D模型分成新的相似 模型组进行向上摆放。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113946987 B 3