一种智能化光固化3D打印模型优化方法

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查;
专利有效性 实质审查 当前状态 实质审查
申请号 CN202411649912.1 申请日 2024-11-19
公开(公告)号 CN119388758A 公开(公告)日 2025-02-07
申请人 深圳市智能派科技有限公司; 申请人类型 企业
发明人 张胜哲; 洪英盛; 曾梅焕; 第一发明人 张胜哲
权利人 深圳市智能派科技有限公司 权利人类型 企业
当前权利人 深圳市智能派科技有限公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份:广东省 城市 当前专利权人所在城市:广东省深圳市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:广东省深圳市龙华区观湖街道观城社区大和工业区30号101 邮编 当前专利权人邮编:518110
主IPC国际分类 B29C64/386 所有IPC国际分类 B29C64/386B33Y50/00
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 10 专利文献类型 A
专利代理机构 广州新诺专利商标事务所有限公司 专利代理人 杨凯诏;
摘要 本 发明 提供了一种智能化光 固化 3D打印模型优化方法,涉及光固化3D打印技术领域,该方法获取用户上传的3D打印模型文件;解析模型文件中的几何信息,提取三 角 形网格结构、法向量信息及表面面积;识别模型中曲面、拐角和边缘的关键特征区域,收集打印参数数据,并生成目标模型汇总文件;定义优化打印目标,基于生成对抗网络生成优化模型,通过判别器网络评估模型 质量 ,分析多目标优化的结果,找到在不同目标之间的最优平衡点;使用 虚拟现实 对优化后的模型和打印参数进行测试,根据模拟测试结果进行自适应修正,调整至最佳打印参数。本发明通过自动分析3D模型的几何特征和材料属性,识别模型中的潜在弱点,对3D打印模型进行智能化优化。
权利要求

1.一种智能化光固化3D打印模型优化方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
获取用户上传的3D打印模型文件;
解析模型文件中的几何信息,提取三形网格结构、法向量信息及表面面积;
识别模型中曲面、拐角和边缘的关键特征区域,收集打印参数数据,并生成目标模型汇总文件;
根据目标模型汇总文件定义优化打印目标,基于生成对抗网络生成优化模型,通过判别器网络评估模型质量,分析多目标优化的结果,找到在不同目标之间的最优平衡点;
使用虚拟现实对优化后的模型和打印参数进行测试,根据模拟测试结果进行自适应修正,调整至最佳打印参数。
2.如权利要求1所述的智能化光固化3D打印模型优化方法,其特征在于,解析模型文件中的几何信息时,通过用户界面接收用户上传的3D打印模型文件,并将文件存储在服务器上;根据文件格式读取3D模型数据;其中,解析几何信息时,包括:
提取模型的顶点、边和面信息,得到三角形网格结构;
计算每个面以及三角形的法向量,得到法向量信息;
计算模型表面的总面积和三角形的面积,得到3D打印模型的表面面积。
3.如权利要求2所述的智能化光固化3D打印模型优化方法,其特征在于,所述3D打印模型文件的格式包括STL、OBJ格式,计算得到法向量信息时,三角形△ABC的法向量n通过向量交叉计算:
n=(AB×AC)
其中,AB和AC分别是从点A到B和C的向量;即:AB=B‑A;AC=C‑A;其中,A、B、C是三角形三个顶点的坐标,A( , , ),B( , , ),C( , , );×表示向量叉积操作,计算结果为一个垂直于平面△ABC的法向量。
4.如权利要求3所述的智能化光固化3D打印模型优化方法,其特征在于,计算得到法向量信息时,三角形△ABC的面积S的计算公式为:
其中,为三角形△ABC的面积; 表示向量叉积AB×AC的模长,即三角形的两个边向量的叉积的大小,表示三角形平面上与两个边向量所形成的平行四边形的面积。
5.如权利要求4所述的智能化光固化3D打印模型优化方法,其特征在于,识别模型中曲面、拐角和边缘的关键特征区域,识别模型中曲面时,每个点P在曲面上的法向量n,使用曲率计算公式:
式中,为曲率,用于描述曲面上某点的弯曲程度,曲率越大,表示该点周围的表面弯曲越剧烈; 为该点在实际表面上的法向量; 表示该点法向量的估计值,由邻近点的法向量平均得到; 为两个法向量的差的模长,表示该点法向量与其估计值的差异;表示模型上邻近顶点间的距离,通过三维空间中的欧几里得距离计算。
6.如权利要求5所述的智能化光固化3D打印模型优化方法,其特征在于,识别模型中拐角的关键特征区域,拐角识别时,使用点的法向量计算角度,其中:
式中,为两个相邻面的夹角,用于识别模型中的拐角特征; 为反余弦函数,用于从法向量的点积中求出夹角的大小,结果为角度; 和 为相邻两个三角形面的法向量,分别表示这两个面在三维空间中的方向; 为两个法向量的点积,用于计算两个法向量之间的夹角;其中,点积的值的计算公式为:
式中, 是两个向量之间的夹角。
7.如权利要求6所述的智能化光固化3D打印模型优化方法,其特征在于,根据目标模型汇总文件定义的优化打印目标包括模型的强度、材料消耗量和打印时间;其中,优化目标设定的目标函数为:
式中, 、 和 为目标权重,、、分别是模型的强度、材料消耗量和打印时间。
8.如权利要求1‑7任一项所述的智能化光固化3D打印模型优化方法,其特征在于,基于生成对抗网络生成优化模型时,收集一组高质量的模型样本,包括优化前后的模型,作为训练数据;建立生成器网络和判别器网络,其中,生成器的输入为优化目标参数,输出为生成的3D模型;判别器的输入为生成模型和真实模型的对比,输出为对模型质量的评分;通过损失函数分别计算生成器损失和判别器损失;用真实模型和生成模型进行对抗训练,利用训练后的判别器对生成模型进行评估,输出质量评分,使用模型的质量评分和符合目标函数的结果进行综合评估。
9.如权利要求8所述的智能化光固化3D打印模型优化方法,其特征在于,分析多目标优化的结果,找到在不同目标之间的最优平衡点时,根据确定的模型的强度、材料消耗量和打印时间的多个优化目标,使用帕累托优化寻找最优平衡点;通过绘制目标函数的帕累托前沿确定不同目标之间的权衡关系,分析帕累托前沿,根据目标权重达到最优平衡点。
10.如权利要求9所述的智能化光固化3D打印模型优化方法,其特征在于,使用虚拟现实对优化后的模型和打印参数进行测试时,选择Unity作为VR平台,将优化后的3D模型导入VR环境,设置打印速度、材料类型、层厚的打印参数进行虚拟化模拟;根据测试结果调整打印参数,在虚拟环境中重新测试调整后的参数,重复测试和调整过程,直至找到最佳打印参数。

说明书全文

一种智能化光固化3D打印模型优化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及光固化3D打印技术领域,具体涉及一种智能化光固化3D打印模型优化方法。

背景技术

[0002] 光固化3D打印(SLA,Stereolithography)是一种高精度增材制造技术,其通过将光敏树脂逐层固化形成三维物体。该技术具有高分辨率和优良的表面光洁度,广泛应用于医疗器械、精密工业部件、珠宝制作等领域。尽管光固化3D打印具有显著的优势,但在实际应用中仍面临若干挑战。
[0003] 传统光固化3D打印依赖人工经验来设定打印参数(如填充率、层厚度、打印速度等),而这些参数对打印质量有着直接的影响。然而,由于模型复杂性和打印环境的变化,单一的参数设定无法满足所有模型的需求,导致打印质量不稳定,常出现模型表面缺陷、结构强度不足等问题。由于缺乏智能化的优化手段,传统打印过程往往也会造成材料的浪费。模型中的支撑结构和填充方式通常由用户手动设置,这些设置可能导致材料使用不合理,从而增加了生产成本和时间。
[0004] 随着技术的发展,市场对高效、精准的光固化3D打印技术的需求日益增长。为了提升打印效率,减少材料浪费,同时保证打印质量,迫切需要一种智能化的方法来优化模型和调整打印参数,以适应不同的打印需求。

发明内容

[0005] 为了解决上述问题,本发明提出了一种智能化光固化3D打印模型优化方法,该方法通过自动分析3D模型的几何特征和材料属性,识别模型中的潜在弱点,对3D打印模型进行智能化优化。
[0006] 本发明采用以下技术方案实现:第一方面,本发明提供了一种智能化光固化3D打印模型优化方法,该方法包括以下步骤:
获取用户上传的3D打印模型文件;
解析模型文件中的几何信息,提取三形网格结构、法向量信息及表面面积;
识别模型中曲面、拐角和边缘的关键特征区域,收集打印参数数据,并生成目标模型汇总文件;
根据目标模型汇总文件定义优化打印目标,基于生成对抗网络生成优化模型,通过判别器网络评估模型质量,分析多目标优化的结果,找到在不同目标之间的最优平衡点;
使用虚拟现实对优化后的模型和打印参数进行测试,根据模拟测试结果进行自适应修正,调整至最佳打印参数。
[0007] 作为本发明的进一步方案,解析模型文件中的几何信息时,通过用户界面接收用户上传的3D打印模型文件,并将文件存储在服务器上;根据文件格式读取3D模型数据;其中,解析几何信息时,包括:提取模型的顶点、边和面信息,得到三角形网格结构;
计算每个面以及三角形的法向量,得到法向量信息;
计算模型表面的总面积和三角形的面积,得到3D打印模型的表面面积。
[0008] 作为本发明的进一步方案,所述3D打印模型文件的格式包括但不局限于STL、OBJ格式,计算得到法向量信息时,三角形△ABC的法向量n通过向量交叉计算:n=(AB×AC)
其中,AB和AC分别是从点A到B和C的向量;即:AB=B‑A;AC=C‑A;其中,A、B、C是三角形三个顶点的坐标,A( , , ),B( , , ),C( , , );×表示向量叉积操作,计算结果为一个垂直于平面△ABC的法向量。
[0009] 作为本发明的进一步方案,计算得到法向量信息时,三角形△ABC的面积S的计算公式为:
[0010] 其中,为三角形△ABC的面积; 表示向量叉积AB×AC的模长,即三角形的两个边向量的叉积的大小,表示三角形平面上与两个边向量所形成的平行四边形的面积。
[0011] 作为本发明的进一步方案,识别模型中曲面、拐角和边缘的关键特征区域,识别模型中曲面时,每个点P在曲面上的法向量n,使用曲率计算公式:
[0012] 式中,为曲率,用于描述曲面上某点的弯曲程度,曲率越大,表示该点周围的表面弯曲越剧烈; 为该点在实际表面上的法向量; 表示该点法向量的估计值,由邻近点的法向量平均得到; 为两个法向量的差的模长,表示该点法向量与其估计值的差异;表示模型上邻近顶点间的距离,通过三维空间中的欧几里得距离计算。
[0013] 作为本发明的进一步方案,识别模型中拐角的关键特征区域,拐角识别时,使用点的法向量计算角度,其中:
[0014] 式中,为两个相邻面的夹角,用于识别模型中的拐角特征; 为反余弦函数,用于从法向量的点积中求出夹角的大小,结果为角度; 和 为相邻两个三角形面的法向量,分别表示这两个面在三维空间中的方向; 为两个法向量的点积,用于计算两个法向量之间的夹角;其中,点积的值的计算公式为:
[0015] 式中, 是两个向量之间的夹角。
[0016] 作为本发明的进一步方案,根据目标模型汇总文件定义的优化打印目标包括模型的强度、材料消耗量和打印时间;其中,优化目标设定的目标函数为:
[0017] 式中, 、 和 为目标权重,、、分别是模型的强度、材料消耗量和打印时间。
[0018] 作为本发明的进一步方案,基于生成对抗网络生成优化模型时,收集一组高质量的模型样本,包括优化前后的模型,作为训练数据;建立生成器网络和判别器网络,其中,生成器的输入为优化目标参数,输出为生成的3D模型;判别器的输入为生成模型和真实模型的对比,输出为对模型质量的评分;通过损失函数分别计算生成器损失和判别器损失;用真实模型和生成模型进行对抗训练,利用训练后的判别器对生成模型进行评估,输出质量评分,使用模型的质量评分和符合目标函数的结果进行综合评估。
[0019] 作为本发明的进一步方案,分析多目标优化的结果,找到在不同目标之间的最优平衡点时,根据确定的模型的强度、材料消耗量和打印时间的多个优化目标,使用帕累托优化寻找最优平衡点;通过绘制目标函数的帕累托前沿确定不同目标之间的权衡关系,分析帕累托前沿,根据目标权重达到最优平衡点。
[0020] 作为本发明的进一步方案,使用虚拟现实对优化后的模型和打印参数进行测试时,选择Unity作为VR平台,将优化后的3D模型导入VR环境,设置打印速度、材料类型、层厚的打印参数进行虚拟化模拟;根据测试结果调整打印参数,在虚拟环境中重新测试调整后的参数,重复测试和调整过程,直至找到最佳打印参数。
[0021] 本发明还包括一种计算机设备,包括:至少一个处理器,以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器,其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器执行所述的智能化光固化3D打印模型优化方法。
[0022] 本发明还包括一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使所述计算机执行所述的智能化光固化3D打印模型优化方法。
[0023] 与现有技术相比,本发明提供的智能化光固化3D打印模型优化方法,具有以下有益效果:1.提高了打印模型的质量,提升了准确性和稳定性。本发明通过精确解析模型的几何信息(如三角形网格结构、法向量、表面面积),确保打印过程中的每个细节都被准确无误地捕捉和处理,减少打印缺陷。通过识别和优化模型中的关键特征区域(如曲面、拐角和边缘),能有效提高打印模型的强度和稳定性,防止打印过程中出现的结构问题。
[0024] 2.降低了材料消耗,缩短了打印时间。本发明通过生成对抗网络(GAN)优化模型进行多目标优化,能够在满足强度要求的前提下减少材料消耗。例如,系统能够识别并减少不必要的支撑结构,从而节省材料。优化目标函数中材料消耗量的计算,能够准确估算并优化材料的用量,减少浪费。还通过对模型和打印参数的优化,能够选择最佳的打印速度、层厚度和其他参数,减少打印时间。利用虚拟现实平台对优化后的模型进行模拟测试,可以在虚拟环境中验证打印时间和效果,从而避免实际打印中的时间浪费。
[0025] 3.提高了优化过程的自动化和智能化。本发明能够自动解析用户上传的3D模型文件,自动提取几何信息,减少人工操作,提高工作效率。通过生成对抗网络(GAN)和帕累托优化算法,能够智能地找到模型优化的最佳平衡点,自动调整模型以满足多种优化目标(如强度、材料消耗、打印时间)。
[0026] 4.优化设计灵活性,实现多目标平衡和个性化调整。通过帕累托优化方法允许用户在强度、材料消耗和打印时间之间进行权衡,确保不同目标之间的最佳平衡点。例如,可以根据实际需求调整优化目标的权重,以适应不同的应用场景。根据用户的具体需求和打印任务,系统可以进行自适应的调整,确保最终的打印效果符合预期。通过虚拟现实(VR)模拟测试打印参数,系统能够在虚拟环境中进行优化调整,减少实际打印中的试验次数和成本,生成对抗网络中的判别器网络可以自动评估优化模型的质量,减少对人工评估的依赖。
[0027] 5.提高了模型的打印适应性和打印效率。本发明通过对模型进行自适应修正,系统能够调整打印参数以适应不同的打印条件和要求,从而提高模型在不同打印环境下的适应性。使用VR平台进行的虚拟化模拟和调整,可以在实际打印前确定最佳打印设置,确保模型的打印效果符合要求。通过自动化的几何信息解析和优化模型生成,加速了模型设计和打印准备过程,提高了整体工作效率。通过精确计算法向量、曲率和拐角,减少了模型设计和打印中的误差,提高了打印精度和一致性。
[0028] 综上所述,本发明智能化光固化3D打印模型优化方法通过自动化几何信息解析、曲率和拐角计算、生成对抗网络优化、帕累托优化以及虚拟现实测试,显著提升了打印模型的质量、效率和材料利用率,不仅提高了模型的精确度和强度,还减少了材料浪费和打印时间,同时增强了系统的智能化和自动化平,最终带来了更高效、更经济的3D打印解决方案。
[0029] 本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明。附图说明
[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案,下面将对示例性实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:图1为本发明实施例的智能化光固化3D打印模型优化方法的流程图
[0031] 图2为本发明实施例的智能化光固化3D打印模型优化方法中解析几何信息的流程图。

具体实施方式

[0032] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0033] 在本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些流程中,包含了按照特定顺序出现的多个操作,但是应该清楚了解,这些操作可以不按照其在本文中出现的顺序来执行或并行执行,操作的序号如101、102等,仅仅是用于区分开各个不同的操作,序号本身不代表任何的执行顺序。另外,这些流程可以包括更多或更少的操作,并且这些操作可以按顺序执行或并行执行。需要说明的是,本文中的“第一”、“第二”等描述,是用于区分不同的消息、设备、模等,不代表先后顺序,也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
[0034] 下面将结合本发明示例性实施例中的附图,对本发明示例性实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的示例性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,本领域技术人员在没有作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。
[0035] 由于模型复杂性和打印环境的变化,单一的参数设定无法满足所有模型的需求,导致打印质量不稳定,常出现模型表面缺陷、结构强度不足等问题。由于缺乏智能化的优化手段,传统打印过程往往也会造成材料的浪费。模型中的支撑结构和填充方式通常由用户手动设置,这些设置可能导致材料使用不合理,从而增加了生产成本和时间,本发明提供了一种智能化光固化3D打印模型优化方法,通过自动分析3D模型的几何特征和材料属性,识别模型中的潜在弱点,对3D打印模型进行智能化优化。
[0036] 下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明:参阅图1所示,图1为本发明提供的一种智能化光固化3D打印模型优化方法的流程图。本发明一个实施例中提供的一种智能化光固化3D打印模型优化方法,包括以下步骤:
步骤S10、获取用户上传的3D打印模型文件。
[0037] 步骤S20、解析模型文件中的几何信息,提取三角形网格结构、法向量信息及表面面积。
[0038] 该步骤中,解析模型文件中的几何信息时,通过用户界面接收用户上传的3D打印模型文件,并将文件存储在服务器上;根据文件格式读取3D模型数据;其中,参见图2所示,解析几何信息时,包括:步骤S201、提取模型的顶点、边和面信息,得到三角形网格结构;
步骤S202、计算每个面以及三角形的法向量,得到法向量信息;
步骤S203、计算模型表面的总面积和三角形的面积,得到3D打印模型的表面面积。
[0039] 在本实施例中,所述3D打印模型文件的格式包括但不局限于STL、OBJ格式,计算得到法向量信息时,三角形△ABC的法向量n通过向量交叉计算:n=(AB×AC)
其中,AB和AC分别是从点A到B和C的向量;即:AB=B‑A;AC=C‑A;其中,A、B、C是三角形三个顶点的坐标,A( , , ),B( , , ),C( , , );×表示向量叉积操作,计算结果为一个垂直于平面△ABC的法向量。
[0040] 其中,计算得到法向量信息时,三角形△ABC的面积S的计算公式为:
[0041] 其中,为三角形△ABC的面积; 表示向量叉积AB×AC的模长,即三角形的两个边向量的叉积的大小,表示三角形平面上与两个边向量所形成。
[0042] 其中,识别模型中曲面、拐角和边缘的关键特征区域,识别模型中曲面时,每个点P在曲面上的法向量n,使用曲率计算公式:
[0043] 式中,为曲率,用于描述曲面上某点的弯曲程度,曲率越大,表示该点周围的表面弯曲越剧烈; 为该点在实际表面上的法向量; 表示该点法向量的估计值,由邻近点的法向量平均得到; 为两个法向量的差的模长,表示该点法向量与其估计值的差异;表示模型上邻近顶点间的距离,通过三维空间中的欧几里得距离计算。
[0044] 步骤S30、识别模型中曲面、拐角和边缘的关键特征区域,收集打印参数数据,并生成目标模型汇总文件。
[0045] 在该步骤中,识别模型中拐角的关键特征区域,拐角识别时,使用点的法向量计算角度,其中:
[0046] 式中,为两个相邻面的夹角,用于识别模型中的拐角特征; 为反余弦函数,用于从法向量的点积中求出夹角的大小,结果为角度; 和 为相邻两个三角形面的法向量,分别表示这两个面在三维空间中的方向; 为两个法向量的点积,用于计算两个法向量之间的夹角;其中,点积的值的计算公式为:
[0047] 式中, 是两个向量之间的夹角。
[0048] 其中,根据目标模型汇总文件定义的优化打印目标包括模型的强度、材料消耗量和打印时间;其中,优化目标设定的目标函数为:
[0049] 式中, 、 和 为目标权重,、、分别是模型的强度、材料消耗量和打印时间。
[0050] 示例性的,识别模型中曲面、拐角和边缘的关键特征区域时,若模型中一个尖锐的边缘被标识为需要特殊处理的区域,打印参数记录设置为光固化时间为10秒,光源强度为80%,速度为20mm/s,汇总文件内容包括模型数据、特征区域和参数建议,形成JSON文件用于进一步处理,可以确保3D打印模型优化方法的逻辑正确性和完整性。
[0051] 在计算时,若有以下三角形顶点坐标:A(1,0,0)、B(0,1,0)、C(0,0,1);
法向量:AB=(‑1,1,0)和AC=(‑1,0,1);n=AB×AC=(1,1,1)。
[0052] 三角形面积为: 。
[0053] 拐角识别时,若两个相邻面的法向量为(1,0,0)和(0,1,0),则夹角为:
[0054] 步骤S40、根据目标模型汇总文件定义优化打印目标,基于生成对抗网络生成优化模型,通过判别器网络评估模型质量,分析多目标优化的结果,找到在不同目标之间的最优平衡点。
[0055] 该步骤中,基于生成对抗网络生成优化模型时,收集一组高质量的模型样本,包括优化前后的模型,作为训练数据;建立生成器网络和判别器网络,其中,生成器的输入为优化目标参数,输出为生成的3D模型;判别器的输入为生成模型和真实模型的对比,输出为对模型质量的评分;通过损失函数分别计算生成器损失和判别器损失;用真实模型和生成模型进行对抗训练,利用训练后的判别器对生成模型进行评估,输出质量评分,使用模型的质量评分和符合目标函数的结果进行综合评估。
[0056] 在本实施例中,分析多目标优化的结果,找到在不同目标之间的最优平衡点时,根据确定的模型的强度、材料消耗量和打印时间的多个优化目标,使用帕累托优化寻找最优平衡点;通过绘制目标函数的帕累托前沿确定不同目标之间的权衡关系,分析帕累托前沿,根据目标权重达到最优平衡点。
[0057] 步骤S50、使用虚拟现实对优化后的模型和打印参数进行测试,根据模拟测试结果进行自适应修正,调整至最佳打印参数。
[0058] 该步骤中,使用虚拟现实对优化后的模型和打印参数进行测试时,选择Unity作为VR平台,将优化后的3D模型导入VR环境,设置打印速度、材料类型、层厚的打印参数进行虚拟化模拟;根据测试结果调整打印参数,在虚拟环境中重新测试调整后的参数,重复测试和调整过程,直至找到最佳打印参数。
[0059] 假设要优化一个打印零件的模型,并测试其在VR环境中的性能:(1)模型导入:将优化后的零件模型(如支架)导入Unity。
[0060] (2)设置打印参数:配置虚拟打印机的打印速度为50mm/s,材料类型为PLA,层厚为0.2mm。
[0061] (3)模拟打印:在Unity中模拟打印过程,观察是否有层间错位或支撑结构失败。
[0062] (4)性能测试:使用虚拟学工具评估支架的强度,发现某些部分可能不够坚固。
[0063] (5)参数调整:将打印速度降低到40mm/s,增加支撑结构的密度,再次进行虚拟测试。
[0064] (6)优化循环:重复以上步骤,直至得到最优的打印参数。
[0065] 通过上述步骤,可以在虚拟环境中高效地测试和优化打印模型和参数,减少实际打印中的试错成本。
[0066] 在本发明中,所述智能化光固化3D打印模型优化方法,通过精确解析模型的几何信息(如三角形网格结构、法向量、表面面积),确保打印过程中的每个细节都被准确无误地捕捉和处理,减少打印缺陷。通过识别和优化模型中的关键特征区域(如曲面、拐角和边缘),能有效提高打印模型的强度和稳定性,防止打印过程中出现的结构问题。通过生成对抗网络(GAN)优化模型进行多目标优化,能够在满足强度要求的前提下减少材料消耗。例如,系统能够识别并减少不必要的支撑结构,从而节省材料。优化目标函数中材料消耗量的计算,能够准确估算并优化材料的用量,减少浪费。还通过对模型和打印参数的优化,能够选择最佳的打印速度、层厚度和其他参数,减少打印时间。利用虚拟现实平台对优化后的模型进行模拟测试,可以在虚拟环境中验证打印时间和效果,从而避免实际打印中的时间浪费。
[0067] 本发明能够自动解析用户上传的3D模型文件,自动提取几何信息,减少人工操作,提高工作效率。通过生成对抗网络(GAN)和帕累托优化算法,能够智能地找到模型优化的最佳平衡点,自动调整模型以满足多种优化目标(如强度、材料消耗、打印时间)。通过帕累托优化方法允许用户在强度、材料消耗和打印时间之间进行权衡,确保不同目标之间的最佳平衡点。例如,可以根据实际需求调整优化目标的权重,以适应不同的应用场景。根据用户的具体需求和打印任务,系统可以进行自适应的调整,确保最终的打印效果符合预期。通过虚拟现实(VR)模拟测试打印参数,系统能够在虚拟环境中进行优化调整,减少实际打印中的试验次数和成本,生成对抗网络中的判别器网络可以自动评估优化模型的质量,减少对人工评估的依赖。
[0068] 本发明通过对模型进行自适应修正,系统能够调整打印参数以适应不同的打印条件和要求,从而提高模型在不同打印环境下的适应性。使用VR平台进行的虚拟化模拟和调整,可以在实际打印前确定最佳打印设置,确保模型的打印效果符合要求。通过自动化的几何信息解析和优化模型生成,加速了模型设计和打印准备过程,提高了整体工作效率。通过精确计算法向量、曲率和拐角,减少了模型设计和打印中的误差,提高了打印精度和一致性。
[0069] 综上所述,本发明智能化光固化3D打印模型优化方法通过自动化几何信息解析、曲率和拐角计算、生成对抗网络优化、帕累托优化以及虚拟现实测试,显著提升了打印模型的质量、效率和材料利用率,不仅提高了模型的精确度和强度,还减少了材料浪费和打印时间,同时增强了系统的智能化和自动化水平,最终带来了更高效、更经济的3D打印解决方案。
[0070] 应该理解的是,上述虽然是按照某一顺序描述的,但是这些步骤并不是必然按照上述顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,本实施例的一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段,这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0071] 在一个实施例中,在本发明的实施例中还提供了一种计算机设备,包括至少一个处理器,以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器执行所述的智能化光固化3D打印模型优化方法的步骤。
[0072] 在一个实施例中,本发明还提供了一种计算机可读存储介质,计算机可读存储介质存储有计算机指令,所述计算机指令用于使所述计算机执行所述的智能化光固化3D打印模型优化方法的步骤。
[0073] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机指令表征的计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。
[0074] 非易失性存储器可包括只读存储器、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM可以是多种形式,比如静态随机存取存储器或动态随机存取存储器等。
[0075] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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