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3D打印内核的迭代修改

更新时间: 2021-09-04 15:54:07  查看次数: 305    
在介绍内核的迭代修改过程之前,我们首先介绍如何快速估计目标函数中的W和VK,和如何使用局部切割操作来修改内核。
为了估计一个内核所对应的残留块数N,我们将内核上邻接的共边半边结构聚合形成一条直边,内核上的八个直边。由于绝大多数的直边将会成为金字塔块的底面,我们简单地将直边的数量作为N的估计。在介绍W的估计之前,我们首先介绍它背后的核心思想。在内核上的角上有两个互呈90度的相邻直边。在这个情况下,我们可以选择图中垂直的直边或者水平的直边来作为一个金字塔块的底面来进行打印。为了在它们之间做个选择,我们先估计每个选择将会产生的支撑材料,然后选择对应支撑材料较少的直边。相同的,我们也需对生成残留块的直边来进行选择。通过累加所有选中的直边上的支撑材料,我们可以对总体的州有个很好的估计。
W的估计有三个子步骤组成。在第一个子步骤中,我们在内核边界上的直边中寻找所有可能的残留块底面,对这些底面估计其对应的支撑材料体积。更具体来说,有两种直边可以作为金字塔底面:1)内核边界上的直边,和2)由内核边界上的直边进行延伸,对残留外壳进行切割的延长直边。我们不考虑任意其他的可对物体进行的切割。然后,对于每个金字塔底面,我们通过累加其上的Aw来获得这个金字塔底面对应的支撑材料。为了更加精确的预估(延长)直边上的支撑材料,对于每个直边,我们将位于其上方的物体投影到该直边上,如果这个投影超出该直边的边界,则继续相应地延长此直边。
第二个子步骤中,我们迭代遍历内核上的所有的角,来选择对应较少支撑材料的(延长)直边作为金字塔底面。第一种情况需要在90度角处对可能的底面进行选择,而其他两种情况则需分别在225度/270度,和315度角处进行选
1.对于90度角的情况,我们需要在两个相邻直边间进行选择。由于选取竖直的直边来作为一个金字塔的底面将会产生较少的支撑材料,由此竖直的直边将会被选中作为金字塔底面。

2.对于225度/270度角的情况,我们将会选择不产生支撑材料的底下那个切割直边作为一个金字塔块。


3.除了常见支撑情况,第三种情况(将会产生额外的特别的支撑材料。在这个选择中,左边所示的底面将作为被选中的底面,其产生的残留金字塔块对应了模型中兔子耳朵的左上部分。与其相邻的兔子耳朵右下角残留部分将成为另一个金字塔块,由于这个金字塔块将会以右边的底面进行打印,将会产生额外的支撑材料。
4.需要注意的是,由于45度角的情况极其罕见,我们忽略45度角的情况。为了计算效率考虑,由于135度角的计算情况比较复杂,我们同时也忽略135度的情况。

需要注意的是,此W的估计算法主要是为了可以在整体优化框架中快速计算,出于计算效率的考虑。