一种多孔模型构建方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本申请涉及3D打印技术领域，具体而言，涉及一种多孔模型构建方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

增材制造(Additive Manufacturing，AM)俗称3D打印，是指融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术，以数字模型文件为基础，利用专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，制造出实体物品的制造技术。增材制造中多孔结构设计的目的是通过操纵其微观结构来操纵其机械性能，例如质量，刚度，挠度，表面积，孔隙率等。

在现有技术中，常用的多孔结构的设计方法主要包括基于CAD软件的建模和基于杆结构的建模两种，但是，上述两种方法各有不足，基于CAD软件的建模在周期性排布过多时容易造成软件崩溃，无法满足大规模多孔结构的设计要求，而基于杆结构的建模，是先进行杆结构的构建，再对杆进行三角片包裹，会造成模型表面粗糙不光滑，影响最终的打印效果。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种多孔模型构建方法、装置、设备及存储介质，用以实现大规模多孔结构的生成，并且有效避免了多孔结构表面粗糙不光滑的现象。

本申请实施例第一方面提供了一种多孔模型构建方法，包括：获取目标几何模型和目标胞体类型；根据所述目标几何模型，将对应于所述目标胞体类型的预设胞体结构进行阵列排布，形成多孔结构；对所述目标几何模型和所述多孔结构进行布尔运算，形成多孔模型。

于一实施例中，在所述获取目标几何模型和目标胞体类型之前，还包括：利用三角片构建胞体结构,所述胞体结构包括正六面体、四面体、对角六面体中的一种或多种。

于一实施例中，所述根据所述目标几何模型，将对应于所述目标胞体类型的预设胞体结构进行阵列排布，形成多孔结构，包括：识别所述目标几何模型的几何信息；获取所述预设胞体结构的参数信息；根据所述几何信息和所述参数信息，对所述预设胞体结构进行阵列排布，形成多孔结构。

于一实施例中，所述几何信息包括所述目标几何模型的中心位置、多个预设方向上的端点位置，所述参数信息包括所述预设胞体结构的胞体杆长、截面形状和截面尺寸。

于一实施例中，所述根据所述几何信息和所述参数信息，对所述预设胞体结构进行阵列排布，形成多孔结构，包括：根据所述几何信息和所述参数信息，计算每个所述预设方向上的阵列个数；根据所述阵列个数，分别沿每个所述预设方向对所述预设胞体结构进行平移和复制，得到所述多孔结构。

本申请实施例第二方面提供了一种多孔模型构建装置，包括：获取模块，用于获取目标几何模型和目标胞体类型；阵列模块，用于根据所述目标几何模型，将对应于所述目标胞体类型的预设胞体结构进行阵列排布，形成多孔结构；生成模块，用于对所述目标几何模型和所述多孔结构进行布尔运算，形成多孔模型。

于一实施例中，还包括：构建模块，用于利用三角片构建胞体结构,所述胞体结构包括正六面体、四面体、对角六面体中的一种或多种。

于一实施例中，所述阵列模块包括：识别单元，用于识别所述目标几何模型的几何信息；获取单元，用于获取所述预设胞体结构的参数信息；排列单元，用于根据所述几何信息和所述参数信息，对所述预设胞体结构进行阵列排布，形成多孔结构。

于一实施例中，所述几何信息包括所述目标几何模型的中心位置、多个预设方向上的端点位置，所述参数信息包括所述预设胞体结构的胞体杆长、截面形状和截面尺寸。

于一实施例中，所述排列单元具体用于：根据所述几何信息和所述参数信息，计算每个所述预设方向上的阵列个数；根据所述阵列个数，分别沿每个所述预设方向对所述预设胞体结构进行平移和复制，得到所述多孔结构。

本申请实施例第三方面提供了一种电子设备，包括：存储器，用以存储计算机程序；处理器，用以执行本申请实施例第一方面及其任一实施例的方法。

本申请实施例第四方面提供了一种非暂态电子设备可读存储介质，包括：程序，当其藉由电子设备运行时，使得所述电子设备执行本申请实施例第一方面及其任一实施例的方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请一实施例的电子设备的结构示意图；

图2为本申请一实施例的多孔模型构建方法的流程示意图；

图3为本申请另一实施例的多孔模型构建方法的流程示意图；

图4为本申请一实施例的多孔模型构建装置的结构示意图。

附图标记：

100-电子设备，110-总线，120-处理器，130-存储器，400-多孔模型构建装置，410-获取模块，420-阵列模块，421-识别单元，422-获取单元，423-排列单元，430-生成模块，440-构建模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，术语“包括”、“包含”等表示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“配置为”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参看图1，其为本申请一实施例的电子设备100的结构示意图，包括至少一个处理器120和存储器130，图1中以一个处理器为例。处理器120和存储器130通过总线110连接，存储器130存储有可被至少一个处理器120执行的指令，指令被至少一个处理器120执行，以使至少一个处理器120执行如下述实施例中的多孔模型构建方法。

于一实施例中，处理器120可以是通用处理器，包括但不限于中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等，还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，处理器120是电子设备100的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备100的各个部分。处理器120可以实现或者执行本申请实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。

于一实施例中，存储器130可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，包括但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，简称SRAM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(ElectricErasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。

图1所示的电子设备100的结构仅为示意，电子设备100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

如图2所示，其为本申请一实施例的多孔模型构建方法的流程示意图，该方法可由图1所示的电子设备100来执行，以实现大规模多孔结构的生成，并且有效避免了多孔结构表面粗糙不光滑的现象。该方法包括如下步骤：

步骤210：获取目标几何模型和目标胞体类型。

在上述步骤中，获取用户导入的目标几何模型，该目标几何模型是指需要进行多孔化的几何模型，目标几何模型可以是实体，也可以是框体，获取用户定义的目标胞体类型，该目标胞体类型是指用于生成多孔模型的预设胞体结构的胞体类型。于一实施例中，目标胞体类型可以根据用户输入的操作指令确定。

步骤220：根据目标几何模型，将对应于目标胞体类型的预设胞体结构进行阵列排布，形成多孔结构。

在上述步骤中，获取对应于目标胞体类型的预设胞体结构，将预设胞体结构按照目标几何模型的形状尺寸，进行阵列排布，得到由多个预设胞体结构组成的多孔结构。

步骤230：对目标几何模型和多孔结构进行布尔运算，形成多孔模型。

在上述步骤中，对目标几何模型和多孔结构进行布尔加、减、相交等运算，根据目标几何模型裁剪多孔结构，删除多孔结构位于目标几何模型外的部分，保存多孔结构位于目标几何模型内的部分，即得到该目标几何模型对应的多孔模型。

于一实施例中，生成的多孔模型可以导出为STL(stereolithography，立体光刻)格式，用于3D打印。

于一实施例中，目标几何模型的导入文件和多孔模型的导出文件可以是IEGS、STEP等CAD格式。

如图3所示，其为本申请一实施例的多孔模型构建方法的流程示意图，该方法可由图1所示的电子设备100来执行，以实现大规模多孔结构的生成，并且有效避免了多孔结构表面粗糙不光滑的现象。该方法包括如下步骤：

步骤310：利用三角片构建胞体结构。

在上述步骤，可以通过OCC(Open CASCADE)直接构建三角片形式的胞体结构，该胞体结构可以包括但不限于正六面体、四面体、对角六面体中的一种或多种。三角片的文件形式简单，可以进行大规模的阵列操作，并且可以避免表面的粗糙。

于一实施例中，可以预先设置胞体结构的初始参数，初始参数可以包括但不限于孔隙率、截面属性等。

步骤320：获取目标几何模型和目标胞体类型。详细内容请参见上述实施例中步骤210的描述。

步骤330：识别目标几何模型的几何信息。

在上述步骤中，目标几何模型的几何信息包括目标几何模型的中心位置、多个预设方向上的端点位置。

于一实施例中，目标几何模型的几何信息可以包括目标几何模型的中心位置、x轴方向上的端点位置、y轴方向上的端点位置、z轴方向上的端点位置。

步骤340：获取预设胞体结构的参数信息。

在上述步骤中，预设胞体结构的参数信息包括预设胞体结构的胞体杆长、截面形状和截面尺寸。于一实施例中，该参数信息可以是用户定义目标胞体类型时，输入的自定义参数，在无用户输入的自定义参数时，也可以是预先构建该预设胞体结构时的初始参数。

步骤350：根据几何信息和参数信息，对预设胞体结构进行阵列排布，形成多孔结构。

在上述步骤中，根据几何信息和参数信息，对预设胞体结构进行阵列排布，形成多孔结构可以包括：根据几何信息和参数信息，计算每个预设方向上的阵列个数；根据阵列个数，分别沿每个预设方向对预设胞体结构进行平移和复制，得到多孔结构。

于一实施例中，根据目标几何模型的中心位置、x轴方向上的端点位置、y轴方向上的端点位置、z轴方向上的端点位置，以及预设胞体结构的参数信息，分别计算预设胞体结构在x轴方向上的第一阵列个数，在y轴方向上的第二阵列个数，以及在z轴方向上的第三阵列个数，以目标几何模型的中心位置为中心，通过平移、复制等方式分别在x轴、y轴和z轴排布对应个数的预设胞体结构。

于一实施例中，多孔结构的尺寸参数大于或等于目标几何模型的尺寸参数，尺寸参数包括但不限于长度、宽度、高度等。

步骤360：对目标几何模型和多孔结构进行布尔运算，形成多孔模型。详细内容请参见上述实施例中步骤230的描述。

如图4所示，其为本申请一实施例的多孔模型构建装置400的结构示意图，该装置可应用于图1所示的电子设备100，包括：获取模块410、阵列模块420、生成模块430、构建模块440。各个模块的原理关系如下：

获取模块410，用于获取目标几何模型和目标胞体类型。

阵列模块420，用于根据目标几何模型，将对应于目标胞体类型的预设胞体结构进行阵列排布，形成多孔结构。

生成模块430，用于对目标几何模型和多孔结构进行布尔运算，形成多孔模型。

构建模块440，用于利用三角片构建胞体结构,胞体结构包括正六面体、四面体、对角六面体中的一种或多种。

于一实施例中，阵列模块420阵列模块包括识别单元421、获取单元422和排列单元423，其中识别单元421用于识别目标几何模型的几何信息，获取单元422用于获取预设胞体结构的参数信息，排列单元423用于根据几何信息和参数信息，对预设胞体结构进行阵列排布，形成多孔结构。

于一实施例中，几何信息包括目标几何模型的中心位置、多个预设方向上的端点位置，参数信息包括预设胞体结构的胞体杆长、截面形状和截面尺寸。

于一实施例中，排列单元423用于：根据几何信息和参数信息，计算每个预设方向上的阵列个数；根据阵列个数，分别沿每个预设方向对预设胞体结构进行平移和复制，得到多孔结构。

上述多孔模型构建装置400的详细描述，请参见上述实施例中相关方法步骤的描述。

本发明实施例还提供了一种电子设备可读存储介质，包括：程序，当其在电子设备上运行时，使得电子设备可执行上述实施例中方法的全部或部分流程。其中，存储介质可为磁盘、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等。存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

在本申请所提供的几个实施例中，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。

在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上仅为本申请的优选实施例而已，仅用于说明本申请的技术方案，并不用于限制本申请。对于本技术领域的普通技术人员而言，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。