一种自适应分层的増材制造方法

摘要

本发明属于増材制造领域，并公开了一种自适应分层的増材制造方法。该方法包括下列步骤：(a)对待处理模型文件第一次切片处理得到多个主切片层和每层主切片层的轮廓环及其数据；(b)将主切片层轮廓环上的点分为差异特征顶点和公共特征顶点；(c)对差异特征顶点进行局部区域化处理生成新的局部区域，按照预设最小层厚对新的局部区域进行第二次切片处理，生成多个子切片层及其轮廓数据；(d)按照主切片层和子切片层的轮廓数据分别进行3D打印，由此完成増材制造。通过本发明，考虑模型的整体形貌及切片层中的局部特征，实现切片层中局部区域精细子分层处理，降低切片固有的“阶梯效应”，提高了分层切片效率，保证最终打印产品的表面质量。

权利要求

1.一种自适应分层的増材制造方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：(a)对待处理模型文件按照预设最大层厚进行第一次切片处理，得到多个主切片层和每层主切片层的轮廓环及其数据；

(b)针对所述每层主切片层的轮廓环及其数据，分别按照预设最大体素尺度进行二维平面行程编码处理得到行程编码数据，根据相邻主切片层之间的所述行程编码数据与预设阈值之间的关系，将每层所述主切片层轮廓环上的所有顶点分为差异特征顶点和公共特征顶点，并分别构成差异特征顶点集和公共特征顶点集，其中，所述二维平面行程编码处理按照下列步骤：(b1)在所述每层主切片层中建立平面二维XOY坐标，在平行于X轴或Y轴方向上以预设最大体素VOXELmax为间隔做多条平行线，由此得到每条平行线与所述轮廓环相交的交点；

(b2)记录每条所述平行线与所述轮廓环相交的两个交点的坐标，计算该两个交点之间线段的长度，即该条平行线对应的行程编码数据，由此得到所有平行线对应的行程编码数据；

所述差异特征顶点和公共特征顶点按照下列步骤进行划分：

(b3)预设相邻切片层间最大倾斜角θ，按照下列表达式计算相邻主切片层的最大长度差值，即预设阈值lengestdiff：lengestdiff＝tanθ*VOXELmax；

(b4)在相同的X或Y值下，计算相邻主切片层所述平行线对应的行程编码数据差值的绝对值EDIGEdiff，按照下列表达式判断差异特征顶点和公共特征顶点，公共特征顶点 EDIGEdiff＜lengestdiff

差异特征顶点 EDIGEdiff≥lengestdiff；

(c)针对每层主切片层的差异特征顶点集中的顶点进行局部区域化处理，并由此生成新的局部区域，按照预设最小层厚对该新的局部区域进行第二次切片处理，由此得到该新的局部区域对应的多个子切片层及其轮廓数据，从而完成每层主切片层中局部区域的再次分层；

(d)按照所述主切片层和子切片层的轮廓数据分别进行3D打印，由此完成増材制造。

2.如权利要求1所述的一种自适应分层的増材制造方法，其特征在于，在步骤(c)中，所述局部区域化处理按照下列步骤进行：(c1)针对所述差异特征顶点集中的顶点，按照相邻顶点之间的位置关系分为多个类别；

(c2)预设c算子，以所述差异顶点作为该c算子的二维体素轮廓中心，该算子的二维体素轮廓与该主切片层的轮廓环相交并形成交点；

(c3)按照所述相邻顶点所属的类别，依次连接所述c算子的相应端点以及c算子与该主切片层的轮廓环交点，由此完成局部区域化处理。

说明书

一种自适应分层的増材制造方法

技术领域

[0001] 本发明属于増材制造领域，更具体地，涉及一种自适应分层的増材制造方法。

背景技术

[0002] 增材制造俗称3D打印，是融合了计算机辅助设计、材料加工与成形技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的打印材料如粉末、丝材、液体等形式，按照烧结、熔融、挤压、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。相对于传统的、对原材料去除－切削、组装的加工模式不同，是一种“离散—逐层堆积”的基本制造过程技术。这使得过去受到传统制造方式的约束，而无法实现的复杂结构件制造变为可能。

[0003] 在增材制造数据处理过程中，其中最关键的就是对模型进行离散分层处理，即通常称为的“切片”操作。目前，增材制造中广泛使用的是STL文件格式。切片分层技术则是将3D模型文件如STL，离散化为切片轮廓数据。切片分层处理的结果又涉及到增材制造的加工时间以及产品的表面质量精度问题。因为这种“离散—逐层堆积”的加工理念，导致了AM技术固有的加工缺陷，会在产品表面会形成“台阶效应”，这种台阶效应在大曲率表面以及大倾斜表面效果更为显著。出现台阶效应的根本原因是在使用离散模型表达实际连续模型时，在离散的两层之间存在突变量，造成的成型件表面“失真”。台阶效应不能被消除，但是可以采用更小的分层厚度来进一步降低台阶效应，但是，这样就会增加模型的分层数量，继而就会增加在进行增材制造过程的加工时间。因此，需要研究一种自适应分层方法，一方面既可以通过提高分层精度来提高产品的表面质量，另一方面则通过减少分层数量来降低产品的增材制造时间，这在增材制造领域是一个难点。为了解决“表面精度”和“加工效率”的矛盾，业界提出了一种“自适应分层”的技术。

[0004] 目前，最常规的自适应切片分层方法是针对STL模型中三角面片作为倾斜平面的判定。有人提出了一种被广泛使用的Cusp Height来表示阶梯效应的度量，Cusp Height由三角形面片的法相矢量与分层方向的夹角以及分层的厚度来决定。该类方法最常采用的方法是以最大的层厚进行切片然后通过Cusp Height或者其他判定手段来决定是否需要再次细分，然而，也有相关文献提出不同的自适应切片算法：如申请号为201510108708.3的专利《一种保留模型特征的3D自适应切片方法》，该方法其主要是针对STL模型文件，主要是利用STL模型中的三角面片三个顶点的三维坐标以及其单位法向量数据作为判定特征，及先采用最大分层厚度Lmax对STL模型进行切片，然后查找与当前切片层中所有相交的三角形面片的特征三角面片作为本层的表征三角面片，然后通过“尖端高度方法”来判定是否需要再次细分的层厚Lmin，同时再判定当前层是否含有特征面，特征线，以及特征点，如果有，则以最小的分层高度Lmin对当前层进行再次细分。但是该方法非常耗费时间，因为需要采用遍历本层中的所有的三角面片并进行判定特征三角形，该算法的效率不高，其次该方法没有针对局部区域中显著突变特征进行局部细分处理，而是对含有特征面、特征线、特征点以Lmin进行子层全局分层处理，因而增加了最终的分层数量，增加了模型的加工时间。

[0005] 还有人提出了一种新的自适应切片算法，该方法主要采用三种判定方式来完成自适应切片算法：通过对STL模型以最小的层厚进行切片，然后获取相邻的切片轮廓，然后对获得的当前层轮廓分别在XZ平面以及YZ平面进行映射，通过判定轮廓边界的“特征三角形”面积与设定阈值的关系；其次通过判定相邻层中边界轮廓顶点的方向矢量与切片方向的叉乘积符号是否相同来判定是否含有突变区域；通过上述两种方法还不能保证所有的曲面部分检测到，最后通过比较相邻轮廓之间的面积差异与设定阈值的关系来进行最终的判定，该方法每次以最小的切片厚度进行分层处理，如果都不满足上述三个特征，则删除当前层，继而判定下一层切片数据，该方法的处理效率不高，并且在计算相邻层的面积差值处理方法中，不能精确判定差异面积作为曲面检测特征，同时该方法也没有针对当前轮廓的局部特征区域单独细分考虑，因此该自适应分层方法并非最优。

[0006] 如申请号为CN103777911A的专利《3D打印中的自适应分层方法》，提出以常规的STL模型切片处理后的SLC(SLiCe format)切片文件作为研究对象，该方法分别递归处理当前层与保留下来的最顶层的切片轮廓制件不重合部分的面积比比率参数以及两层轮廓边界之间的平均距离参数，根据这两个参数和层厚来判定当前层是保留还是删除，最终保留下来的切片轮廓层即作为最终的自适应切片结果。但是，该方法需要借助其他工具软件来生成等厚度的切片数据，其次在比较两层轮廓层之间公共部分时采用面积比率的方式，对突变区域不能有效做到精确控制，因而容易忽略局部区域中存在的显著突变特征，导致当前应该被保留的轮廓层而被去除，因此该自适应分层方法有一定的缺陷。

发明内容

[0007] 针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种自适应分层的増材制造方法，通过对相邻主切片层的局部区域化处理，并对该局部区域二次切片，由此解决増材制造过程中的固有阶梯效应的技术问题。

[0008] 为实现上述目的，按照本发明，提供了一种自适应分层的増材制造方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

[0009] (a)对待处理模型文件按照预设最大层厚进行第一次切片处理，得到多个主切片层和每层主切片层的轮廓环及其数据；

[0010] (b)针对所述每层主切片层的轮廓环及其数据，分别按照预设最大体素尺度进行二维平面行程编码处理得到行程编码数据，根据相邻主切片层之间的所述行程编码数据与预设阈值之间的关系，将每层所述主切片层轮廓环上的所有顶点分为差异特征顶点和公共特征顶点，并分别构成差异特征顶点集和公共特征顶点集；

[0011] (c)针对每层主切片层的差异特征顶点集中的顶点进行局部区域化处理，并由此生成新的局部区域，按照预设最小层厚对该新的局部区域进行第二次切片处理，由此得到该新的局部区域对应的多个子切片层及其轮廓数据，从而完成每层主切片层中局部区域的再次分层；

[0012] (d)按照所述主切片层和子切片层的轮廓数据分别进行3D打印，由此完成増材制造。

[0013] 进一步优选地，在步骤(b)中，所述二维平面行程编码处理优选按照下列步骤：

[0014] (b1)在所述每层主切片层中建立平面二维XOY坐标，在平行于X轴或Y轴方向上以预设最大体素VOXELmax为间隔做多条平行线，由此得到每条平行线与所述轮廓环相交的交点；

[0015] (b2)记录每条所述平行线与所述轮廓环相交的两个交点的坐标，计算该两个交点之间线段的长度，即该条平行线对应的行程编码数据，由此得到所有平行线对应的行程编码数据。

[0016] 进一步优选地，在步骤(b)中，根据相邻主切片层之间的所述行程编码数据与预设阈值之间的关系，将每层所述主切片层轮廓环上的所有顶点分为差异特征顶点和公共特征顶点，按照下列步骤：

[0017] (b3)预设相邻切片层间最大倾斜角θ，按照下列表达式计算相邻主切片层的最大长度差值，即预设阈值lengestdiff：

[0018] lengestdiff＝tanθ*VOXELmax；

[0019] (b4)在相同的X或Y值下，计算相邻主切片层所述平行线对应的行程编码数据差值的绝对值EDIGEdiff，按照下列表达式判断差异特征顶点和公共特征顶点，[0020] 公共特征顶点 EDIGEdiff＜lengestdiff

[0021] 差异特征顶点 EDIGEdiff≥lengestdiff。

[0022] 进一步优选地，在步骤(c)中，所述局部区域化处理按照下列步骤进行：

[0023] (c1)针对所述差异特征顶点集中的顶点，按照相邻顶点之间的位置关系分为多个类别；

[0024] (c2)预设c算子，以所述差异顶点作为该c算子的二维体素轮廓中心，该算子的二维体素轮廓与该主切片层的轮廓环相交并形成交点；

[0025] (c3)按照所述相邻顶点所属的类别，依次连接所述c算子的相应端点以及c算子与该主切片层的轮廓环交点，由此完成局部区域化处理。

[0026] 总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

[0027] 1、本发明提出的自适应切片算法，充分考虑三维模型表面特征的连续性与突变部分的区域性的特征，以及对相邻分层轮廓切片中差异区域的准确判定，此外，通过采用基于体素的方式对STL模型进行离散切片处理，能够快速有效的进行相邻切片层中的特征区域判定，这与常规基于三角面片的处理方法有本质的区别；

[0028] 2、本发明根据二维体素结果提出一种局部区域化方法，其对每层切片后的体素轮廓采用行程编码的方式进行标记处理，这样可以快速判定得到相邻切片体素轮廓的差异区域，并对相邻体素切片的差异部分的局部区域在分别以高分辨率体素进行子体素离散分成处理，而相邻体素切片层中共同区域的缓慢变化部分仍然保留原始离散的分层信息，既保证了表面突变部分的特征精度，又避免了同区域缓慢变化特征部分的重复多层加工；

[0029] 3、本发明在生成自适应切片层时，对相邻主分层中的公共区域单独作为该层中的切片数据，而对于该公共区域，则采用一次性大厚度加工策略，有效避免该区域的高精度分层处理，极大提高了加工效率；

[0030] 4、本发明在生成自适应切片层时，充分考虑模型的整体形貌以及切片层中的局部特征，对于切片层中的局部突变特征，实现了切片层中局部区域精细子分层处理，能够有效降低切片固有的“阶梯效应”，提高了分层切片效率，同时保证了产品的表面质量。

附图说明

[0031] 图1是按照本发明的优选实施例所构建的一种自适应分层的增长制造方法的流程图；

[0032] 图2是按照本发明的优选实施例所构建的在XOY坐标系中二维平面行程编码示意图；

[0033] 图3是按照本发明的优选实施例所构建的判断差异特征顶点的示意图；

[0034] 图4是按照本发明的优选实施例所构建的差异特征顶点和公共特征顶点在轮廓环上的示意图；

[0035] 图5是按照本发明的优选实施例所构建的判断相邻差异特征顶点位置关系的示意图；

[0036] 图6是按照本发明的优选实施例所构建的差异顶点的位置关系属于第一、第二、第三和第四象限分类相应的轮廓环的形状；

[0037] 图7是按照本发明的优选实施例所构建的c算子示意图；

[0038] 图8是按照本发明的优选实施例所构建的四大象限的差异特征点对应的轮廓环为曲线的示意图；

[0039] 图9是按照本发明的优选实施例所构建的四大象限的差异特征点对应的轮廓环为曲线时计算目标顶点的示意图；

[0040] 图10是按照本发明的优选实施例所构建的c算子与轮廓环相交的特殊情况示意图；

[0041] 图11是按照本发明的优选实施例所构建的局部区域化处理后的轮廓环；

[0042] 图12是按照本发明的优选实施例所构建的主分层切片和子分层切片的示意图。

具体实施方式

[0043] 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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

[0044] 图1是按照本发明的优选实施例所构建的一种自适应分层的增长制造方法的流程图，如图1所示，该方法的流程如下：

[0045] 步骤一：根据实际工程设计,采用计算机软件建立三维模型,并对模型进行网格化处理,获得描述该模型的STL格式文件；

[0046] 步骤二：对模型的STL文件进行预处理，得到在切片Z方向的模型最低高度Zmin和最高高度Zmax；并给定分层的最小层厚LAYERmin和最大层厚LAYERmax，即后续进行体素切片处理的最大体素尺度VOXELmax，最小体素尺度VOXELmin；可以得到主分层的层数为NUMmajor，以及给定最大倾斜表面θ，用于后续判定是否进行子体素分层的设定阈值；

[0047] 步骤三：对STL模型在高度HEIGHi处进行切片处理，并得到当前切片轮廓环数据。然后以VOXELmax作为体素尺度进行X主方向的二维平面行程编码处理结果为LAYERDATAmajor_X，以及Y主方向也进行二维平面行程编码作为辅助特征判定，其结果为LAYERDATAmajor_Y；

[0048] 步骤四：采用特征存在条件依次比较HEIGH_i与HEIGH_i+1邻切片层中二维平面行程编码数据，并获得二者之间的最终的差异特征顶点集DIFFERENT_SET_i以及最终的公共特征顶点集COMMON_SET_i。然后仅对最终的差异特征顶点集DIFFERENT_SET_i进行局部区域化处理，得到需要进行二次子分层处理差异局部区域集DIFFERENT_ARES_i,以及主分层切片公共区域MAIN_LAYER_SET_i。再对DIFFERENT_ARES_i进行子分层处理，且体素尺度为VOXELmin，并获得该区域的子切片分层结果数据SUB_LAYER_SET_i；

[0049] 步骤五：第四步中的主分层体素结果MAIN_LAYER_i以及子分层体素结果SUB_LAYER_SET_i合并为当前主分层的轮廓集合；

[0050] 步骤六：按照上述主切片层处理方法，当LAYERmajor_i＝NUMmajor时完成整个STL模型的自适应切片处理，并得到自适应切片文件，然后进行后续3D打印处理。

[0051] 步骤一中的STL文件数据包含经网格化处理后生成的所有三角面片的三个顶点三维坐标等信息。

[0052] 步骤二对STL文件进行预处理，具体包括以下步骤：

[0053] (1)采用常规的方法，选定模型最佳的摆放位置，选定Z方向作为切片方向；

[0054] (2)给定分层的最小层厚LAYERmin和最大层厚LAYERmax，即后续主体素切片处理、子体素切片处理中采用的体素尺度大小。并计算整个模型需要进行主体素切片的数量NUMmajor：

[0055] VOXELmax＝LAYERmax

[0056] VOXELmin＝LAYERmin

[0057]

[0058] 步骤三中获取当前轮廓环数据具体包括以下步骤：

[0059] (1)首先多所有STL模型中的三角面片中的Z值进行递增排序；

[0060] (2)计算当前层的切片高度

[0061]

[0062] (3)采用活性边表法AET(Active Edge Table)记录与当前切面相交的所有三角形；

[0063] (4)求取AET中当前所有三角形与切平面的交点，并按照逆时针顺序依次连接所有的交点，最终形成当前切片中得到的轮廓环集合；

[0064] 图2是按照本发明的优选实施例所构建的在XOY坐标系中二维平面行程编码示意图，如图2所示，步骤三中以X主方向的二维平面行程编码步骤包括以下步骤：

[0065] (1)根据上一步得到的切片轮廓环数据，在以X主方向进行体素化的过程中，每次从轮廓环中顶点的最小Y值处开始，以平行于X坐标轴且间隔宽度为VOXELmax的平行线与轮廓线相交，求出每条平行线与各个轮廓环的交点坐标P1,P2；

[0066] (2)依次对每行的交点进行形成编码表示，即第一条与轮廓环相交的线段为(P1,P2)；

[0067] (3)经过上一步，则得到以X主方向表示的二维平面行程编码集合。

[0068] 同理得到以Y主方向的二维平面行程编码集合。

[0069] 步骤四中比较相邻切片层中行程编码表示的切片轮廓数据采用的特征依据如下：在对于具有一定倾斜表面进行切片处理，则相邻的两个切片层切片处理的示意图，如图2所示，因此存在最大的斜面与切片方向的夹角θ，当小于该值时切片处理对最终的产品表面质量影响不大，即产品表面的“阶梯效应”不明显，图3是按照本发明的优选实施例所构建的判断差异特征顶点的示意图，如图3所示，则上下相邻切片中的两条切线之间的边界差值存在最大长度差值LENGESTdiff，

[0070] LENGESTdiff＝tanθ*VOXELmax

[0071]

[0072] 图4是按照本发明的优选实施例所构建的差异特征顶点和公共特征顶点在轮廓环上的示意图，如图4所示，步骤四中比较HEIGH_i与HEIGH_i+1邻切片层中二维平面行程编码数据包括以下步骤：

[0073] (1)首先比较以X为主方向的相邻层的行程编码标识的切片轮廓区域，分别对每一条平行于X轴的扫描线与上一层相对应的扫描线的边界进行比较，通过比较扫描线中行程编码端点的差值与边界最大差值LENGESTdiff，如果端点差值小于LENGESTdiff，则标识该端点处属于公共特征顶点，否则该端点处属于差异特征顶点。统计当前X为主导方向填充线端点为差异特征顶点的集合，即表示本层的差异特征顶点集DIFFERENT_SET_i，端点为公共特征顶点的集合，即表示公共特征顶点集COMMON_SET_i；

[0074] (2)同理，再次比较以Y为主方向的相邻层的行程编码标识的切片轮廓区域。得到平行于Y轴扫描填充线与上一层相对应的扫描线的边界比较结果。然后统计当前Y为主导方向填充线端点为差异特征顶点合并到本层的差异特征顶点集DIFFERENT_SET_i,当前Y为主导方向填充线端点为公共特征顶点合并到本层的公共特征顶点集COMMON_SET_i。

[0075] 图5是按照本发明的优选实施例所构建的判断相邻差异特征顶点位置关系的示意图，如图5所示，步骤四中将差异特征顶点集DIFFERENT_SET_i进行局部区域化处理步骤包括以下步骤：

[0076] (1)对于DIFFERENT_SET_i中的顶点，根据顶点之间的8种相对位置关系如图5所示，即可以分为正右位置、右上位置(第一象限)、正上位置、左上位置(第二象限)、正左位置、左下位置(第三象限)、正下位置以及右下位置(第四象限)，并且相对位置关系的顶点往往具有连续性，则可以将DIFFERENT_SET_i顶点集划分为N个顶点子集，并且对于位于四个象限类型的单个顶点子集又可以分为两种曲线形态，一种是外凸曲线，一种是内凹曲线，以及斜率恒定的直线，对顶点子集以逆时针的顺序遍历，则左侧区域在轮廓内部，图6是按照本发明的优选实施例所构建的差异顶点的位置关系属于第一、第二、第三和第四象限时局部区域化处理后轮廓环的形状，如图6所示；

[0077] (2)给定区域化算子常数c，图7是按照本发明的优选实施例所构建的c算子示意图，如图7所示，其中c算子中心点的二维体素为顶点P所在的二维体素位置。对于8种不同位置关系则在局部区域化过程中采用以下方法处理：

[0078] 对于正右位置关系类型点集：用c算子对点集序列首尾两顶点进行运算，并连接c算子上边界，以及c算子与轮廓线之间的边界；

[0079] 对于正上位置关系类型点集：用c算子对点集序列首尾两顶点进行运算，并连接c算子左边界，以及c算子与轮廓线之间的边界；

[0080] 对于正左位置关系类型点集：用c算子对点集序列首尾两顶点进行运算，并连接c算子下边界，以及c算子与轮廓线之间的边界；

[0081] 对于正下位置关系类型点集：用c算子对点集序列首尾两顶点进行运算，并连接c算子右边界，以及c算子与轮廓线之间的边界。

[0082] 图8是按照本发明的优选实施例所构建的四大象限的差异特征点对应的轮廓环为曲线的示意图，图9是按照本发明的优选实施例所构建的四大象限的差异特征点对应的轮廓环为曲线时计算目标顶点的示意图，如图8和9所示，对于属于四大象限的位置关系类型点集：根据点集所在切片轮廓线的类型进行判断，其中当轮廓类型为曲线时，在进行局部区域化处理时需要判定当前轮廓环线段中的定点距离首尾连线最远的位置作为目标位置Ptarget，如图8所示，通过下面两种情况可以得到当前轮廓线段上的目标为顶点Ptarget，首先计算当前轮廓环首尾顶点连线的斜率K，然后依次计算轮廓环上顶点的斜率，当有相邻斜率大小Ki-1＜K＜Ki时，取当前顶点Pi作为目标顶点，如图9(a)所示；当有相邻顶点斜率Ki＝K时，则取当前相邻顶点的中点作为目标点，如图9(b)所示。

[0083]

[0084] 对于第一象限位置关系类型点集：首先用c算子对点集序列首尾两顶点进行运，如果轮廓类型为内凹曲线或者外凸曲线，则求取目标顶点Ptarget，在此处进行c算子运算；依次连接起点、目标顶点以及终点的c算子的左下角之间的连线；如果轮廓类型为恒定斜率直线，则直接连接起点和终点的c算子的左下角之间的连线；最后分别连接起点c算子、终点c算子与轮廓线之间的边界；

[0085] 对于第二象限位置关系类型点集：首先用c算子对点集序列首尾两顶点进行运，如果轮廓类型为内凹曲线或者外凸曲线，则求取目标顶点Ptarget，在此处进行c算子运算；依次连接起点、目标顶点以及终点的c算子的右下角之间的连线；如果轮廓类型为恒定斜率直线，则直接连接起点和终点的c算子的右下角之间的连线；最后分别连接起点c算子、终点c算子与轮廓线之间的边界；

[0086] 对于第三象限位置关系类型点集：首先用c算子对点集序列首尾两顶点进行运，如果轮廓类型为内凹曲线或者外凸曲线，则求取目标顶点Ptarget，在此处进行c算子运算；依次连接起点、目标顶点以及终点的c算子的右上角之间的连线；如果轮廓类型为恒定斜率直线，则直接连接起点和终点的c算子的右上角之间的连线；最后分别连接起点c算子、终点c算子与轮廓线之间的边界；

[0087] 对于第一象限位置关系类型点集：首先用c算子对点集序列首尾两顶点进行运，如果轮廓类型为内凹曲线或者外凸曲线，则求取目标顶点Ptarget，在此处进行c算子运算；依次连接起点、目标顶点以及终点的c算子的左上角之间的连线；如果轮廓类型为恒定斜率直线，则直接连接起点和终点的c算子的左上角之间的连线；最后分别连接起点c算子、终点c算子与轮廓线之间的边界；

[0088] 图10是按照本发明的优选实施例所构建的c算子与轮廓环相交的特殊情况示意图，如图10所示，最后处理一些特殊情况，当不同的轮廓线的C算子相交时，始终以顺时针的方向沿着算子的边界联通各个局部区域化的连线，当判定的c算子退化时，即c算子边角落到轮廓线外围区域时，则按照逆时针的方向，连接在轮廓内部的c算子顶角。

[0089] (3)图11是按照本发明的优选实施例所构建的局部区域化处理后的轮廓环，如图11所示，对每个子集进行上述处理，并和切片轮廓曲线合并为该子集局部区域化处理后的区域，然后添加到该主切片层中最终的差异区域轮廓集DIFFERENT_SET_i；

[0090] (4)最后，用该主切片轮廓与差异区域轮廓集DIFFERENT_SET_i进行布尔运算，得到相邻切片的最终公共区域轮廓集MAIN_LAYER_SET_i。

[0091] (5)对前一步中得到的差异区域轮廓集DIFFERENT_SET_i，只针对该区域进行子分层处理。每层厚度为VOXELmin，需要进行子分层的层数为NUMsub。则依次对高度HEIGH_SUB_i进行局部分层，并将子分层轮廓结果添加到该主层中的SUB_LAYER_SET_i集合，[0092]

[0093]

[0094] 经过上述步骤，图12是按照本发明的优选实施例所构建的主分层切片和子分层切片的示意图，如图12所示，即完成该主层中的切片处理。

[0095] 本领域的技术人员容易理解，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。