TWI531920B - ３ｄ物件分割方法及電腦系統 - Google Patents

Description

3D物件分割方法及電腦系統

本發明是有關於一種虛擬物件分割方法，特別是指一種3D物件分割方法及應用該方法的電腦系統。

在現有的3D列印技術中，當要列印的3D物件體積大於3D印表機的列印範圍時，通常需要使用者自行分割3D物件，並在列印完成後自行結合物件。但這對於不會使用3D繪圖軟體分割或修改3D物件圖檔的使用者來說，並不方便也不可行。

本發明提供一種能自動分割3D物件的3D物件分割方法及應用該方法的電腦系統。

本發明的3D物件分割方法，用以透過一電腦系統分割一3D物件，該方法包含下列步驟：(A)沿三軸方向建立一標準列印範圍；(B)讀取該3D物件，並判斷該3D物件的尺寸大於該標準列印範圍時，讀取一預設的分割準則數值；(C)依據該分割準則數值將該3D物件分割成複數個小於該標準列印範圍的3D子物件；(D)判斷該等3D子物 件的尺寸是否皆大於一臨界尺寸，若是，進行步驟(F)，否則進行步驟(E)；(E)調整該分割準則數值，並根據調整後的該分割準則數值，重覆執行步驟(C)及(D)；及(F)於任二個3D子物件所相鄰的一第一切面與一第二切面分別形成對應的至少一接合結構。如請求項1所述的3D物件分割方法，在步驟(B)中，該分割準則數值是一標準分割尺寸，且在步驟(E)中，是藉由調整該標準分割尺寸的大小，對應調整該等3D子物件的尺寸。

在本發明的一實施例中，在步驟(B)中，該分割準則數值是一標準分割尺寸，且在步驟(E)中，只調整尺寸小於該臨界尺寸的該3D子物件以及與其相鄰的其它3D子物件的該標準分割尺寸。

在本發明的一實施例中，在步驟(B)中，該分割準則數值包含複數個不同的標準分割尺寸，且在步驟(E)中，是藉由調整該等標準分割尺寸的大小，對應調整該等3D子物件的尺寸。

在本發明的一實施例中，在步驟(B)中，該分割準則數值包含複數個不同的標準分割尺寸，且在步驟(E)中，只調整對應於尺寸小於該臨界尺寸的3D子物件以及與其相鄰的其它3D子物件的該等標準分割尺寸。

在本發明的一實施例中，該分割準則數值會使形成有該接合結構的各該3D子物件的尺寸小於該標準列印範圍。

在本發明的一實施例中，在步驟(D)中，該臨 界尺寸是根據該等接合結構的尺寸而設定。

在本發明的一實施例中，該第一切面的該接合結構包含一卡孔，且該第二切面的該接合結構包含一可插入該卡孔且與該卡孔緊密地卡合的卡塊。

在本發明的一實施例中，該第一切面與該第二切面分別標示相對應的一識別圖案。

在本發明的一實施例中，各該識別圖案包含一數字碼、一文字碼及一數字與文字碼三者其中之一者。

本發明實現上述方法的一種電腦系統，用以分割一3D物件，並包括：一列印範圍建立模組，其沿三軸方向建立一標準列印範圍；一物件尺寸判斷模組，其讀取該3D物件，並判斷該3D物件的尺寸是否大於該標準列印範圍；及一物件分割模組，其在該物件尺寸判斷模組判斷該3D物件的尺寸大於該標準列印範圍時，根據一預設的分割準則數值，將該3D物件分割成複數個小於該標準列印範圍的3D子物件，且判斷該等3D子物件的尺寸未皆大於一臨界尺寸時，調整該分割準則數值，並根據調整後的該分割準則，將該3D物件重新分割成複數個小於該標準列印範圍的3D子物件，直到該等3D子物件的尺寸皆大於該臨界尺寸，並且於任二個3D子物件所相鄰的一第一切面與一第二切面分別形成對應的至少一接合結構。

在本發明的一實施例中，該分割準則數值是一標準分割尺寸，該物件分割模組根據該標準分割尺寸將該3D物件分割成複數個3D子物件，且該物件分割模組是藉 由調整該標準分割尺寸的大小，對應調整該等3D子物件的尺寸。

在本發明的一實施例中，該分割準則數值是一標準分割尺寸，該物件分割模組根據該標準分割尺寸將該3D物件分割成複數個3D子物件，且該物件分割模組只調整尺寸小於該臨界尺寸的該3D子物件以及與其相鄰的其它3D子物件的該標準分割尺寸。

在本發明的一實施例中，該分割準則數值包含複數個不同的標準分割尺寸，該物件分割模組根據該等標準分割尺寸將該3D物件分割成複數個大小不同的3D子物件，且該物件分割模組是藉由調整該等標準分割尺寸的大小，對應調整該等3D子物件的尺寸。

在本發明的一實施例中，該分割準則數值包含複數個不同的標準分割尺寸，該物件分割模組根據該等標準分割尺寸將該3D物件分割成複數個大小不同的3D子物件，且該物件分割模組只調整對應於尺寸小於該臨界尺寸的3D子物件以及與其相鄰的其它3D子物件的該等標準分割尺寸。

在本發明的一實施例中，該分割準則數值會使形成有該接合結構的各該3D子物件的尺寸小於該標準列印範圍。

在本發明的一實施例中，該臨界尺寸是根據該等接合結構的尺寸而設定。

在本發明的一實施例中，該第一切面的該接合 結構包含一卡孔，且該第二切面的該接合結構包含一可插入該卡孔且與該卡孔緊密地卡合的卡塊。

在本發明的一實施例中，該第一切面與該第二切面分別標示相對應的一識別圖案。

在本發明的一實施例中，各該識別圖案包含一數字碼、一文字碼及一數字與文字碼三者其中之一者。

基於上述，本發明藉由電腦系統根據一3D印表機的列印範圍建立一標準列印範圍，並判斷待列印的一3D物件的尺寸大於該標準列印範圍時，根據一分割準則數值將該3D物件分割成複數個尺寸小於該標準列印範圍的3D子物件，並於判斷該等3D子物件其中任一的尺寸未大於一臨界尺寸時，即調整該分割準則數值，並根據調整後的分割準則數值重新分割3D物件，直到該等3D子物件的尺寸皆大於臨界尺寸，藉此避免某些3D子物件因分割的體積過小而難以進行後續組裝。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

2‧‧‧電腦系統

3‧‧‧標準列印範圍

4‧‧‧3D物件(圓柱體)

5、5’、5”‧‧‧標準分割尺寸

20‧‧‧儲存單元

21‧‧‧列印範圍建立模組

22‧‧‧物件尺寸判斷模組

23‧‧‧物件分割模組

30‧‧‧比對模塊

41-44‧‧‧3D子物件

41’-44’‧‧‧3D子物件

43”、44”‧‧‧3D子物件

45‧‧‧識別圖案

411‧‧‧第一切面

421‧‧‧第二切面

412、422‧‧‧接合結構

413、414、423、424‧‧‧部分

415、416、425、426‧‧‧接合結構

S1~S8‧‧‧步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明3D物件分割方法的一實施例的流程圖；圖2是本發明電腦系統的一實施例的主要組成構件，其用以實現本發明3D物件分割方法；圖3顯示本實施例建立的一標準列印範圍以及待分割的 3D物件的示意圖；圖4顯示本實施例建立的一標準分割尺寸以及待分割的3D物件的示意圖；圖5顯示本實施例以圖4的標準分割尺寸分割3D物件所產生的複數個3D子物件的示意圖；圖6顯示本實施例以一調整後的標準分割尺寸分割3D物件所產生的複數個3D子物件的示意圖；圖7顯示本實施例以另一調整後的標準分割尺寸分割3D物件所產生的複數個3D子物件的示意圖；圖8顯示本實施例在兩個相鄰3D子物件相對的切面上分別形成對接的一接合結構的示意圖；圖9是本實施例在兩個3D子物件相對的切面分別標示相對應的一識別圖案的示意圖；及圖10是本實施例針對3D子物件的切面具有兩個分隔的部分時，分別在各該部分形成能與另一相鄰的3D子物件對應接合的一接合結構。

有關本發明的前述及其他技術內容、特點與功效，在下配合參考圖式之各實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，只是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明，而並非用來限制本發明。並且，在下列各實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的標號。

參見圖1及圖2所示，是本發明3D物件分割方法的一實施例，該方法被應用並實現在一電腦系統2中，電腦系統2可由內部的一儲存單元20或者從外接的一儲存裝置(圖未示)讀取一3D物件。且為實現本發明的方法，本實施例的電腦系統2主要包括一列印範圍建立模組21、一物件尺寸判斷模組22以及一物件分割模組23，且該等模組21、22、23可以是被預先載置於電腦系統2中，並由電腦系統2的中央處理器或影像處理器等執行的一軟體或韌體程式。且電腦系統2通常與一3D印表機(圖未示)配合或者整合在一起，以提供待列印的一3D物件圖檔給3D印表機。

因此，為了確定待列印的3D物件尺寸不致超出3D印表機的列印範圍，如圖1的步驟S1，電腦系統2的列印範圍建立模組21會根據3D印表機提供的一列印範圍，沿三軸(X、Y、Z軸)方向建立一標準列印範圍3，例如圖3所示長(6公分)X寬(6公分)X高(8公分)的立方體。且該標準列印範圍3被儲存在電腦系統2的儲存單元20。

接著，如圖1的步驟S2，電腦系統2的物件尺寸判斷模組22讀取待列印的一3D物件4，例如圖3所示的一直徑4公分，高24公分的圓柱體，並從儲存單元20讀取標準列印範圍3，且如圖1的步驟S3，物件尺寸判斷模組22比對3D物件4與標準列印範圍3，以判斷3D物件4是否超出3D印表機的列印範圍。例如圖3所示，物件尺寸判斷模組22判斷3D物件4的一最大投影面積(即本實施 例3D物件4的底面積)未超出標準列印範圍3，但3D物件4的長度超出標準列印範圍3。因此，物件尺寸判斷模組22判定3D物件4需要被分割成多個尺寸不超出標準列印範圍3的3D子物件。

因此，如圖1的步驟S4，電腦系統2的物件分割模組23會讀取一預設的分割準則數值，然後執行步驟S5，如圖4和圖5所示，物件分割模組23會根據該分割準則數值，將3D物件4分割成複數個3D子物件41~44。其中如圖4所示，分割準則數值是依據預設的一標準分割尺寸5，將3D物件4平均分割成複數個3D子物件41~44，且標準分割尺寸5通常設定為小於標準列印範圍3的一最大可列印尺寸，例如長(5公分)X寬(5公分)X高(7公分)的立方體。因此，3D物件4被分割成3個長7公分的3D子物件41~43以及一個長3公分的3D子物件44。

然後，如步驟S6所示，物件分割模組23判斷該等3D子物件41~44的尺寸是否皆大於一臨界尺寸，例如在本實施例中，該臨界尺寸設定的目的為避免某些3D子物件因分割的體積過小而難以進行後續組裝。因此，臨界尺寸可以是3D子物件能夠方便使用者進行後續組裝的一最小體積，其通常可以依照3D物件實際組裝需求而被彈性調整或設定。且在本實施例中臨界尺寸是以預設的標準分割尺寸5的二分之一為例，亦即其高度只有標準分割尺寸5的二分之一。因此，物件分割模組23經過判斷後發現3D子物件44的尺寸(高度)未大於臨界尺寸(的高度)。所以， 如步驟S7所示，物件分割模組23會重新調整分割準則數值，並重覆步驟S5，根據調整後的分割準則數值將3D物件4重新分割成如圖6所示的複數個3D子物件41’~44’。

更確切地說，在步驟S7中，物件分割模組23是藉由調整標準分割尺寸5的大小，例如將標準分割尺寸5’的高度調整為6公分，再重覆步驟S5，根據調整後的標準分割尺寸5’重新分割3D物件4，則可得到如圖6所示的四個高度皆為4公分的3D子物件41’~44’。然後，再重覆步驟S5，物件分割模組23即能判定該等3D子物件41’~44’的尺寸(高度)皆大於臨界尺寸(的高度)，即3.5公分。

或者，更確切地說，在步驟S7中，物件分割模組23也可以只調整尺寸小於臨界尺寸5的3D子物件44以及與其相鄰的其它3D子物件43的分割尺寸，例如將3D子物件43、44的標準分割尺寸5”的高度皆向下調整為5公分，且3D子物件41、42的標準分割尺寸5維持不變，並依此重覆步驟S5，重新分割3D物件4，則可得到如圖7所示的四個3D子物件41、42、43”及44”，其中3D子物件41、42的高度為7公分，3D子物件43”及44”的高度為5公分。因此物件分割模組23重覆步驟S6時，即能判定該等3D子物件41、42、43”、44”的尺寸皆大於臨界尺寸。

值得一提的是，如圖7所示，本實施例的標準分割尺寸可以包含兩種以上的尺寸，亦即在步驟S5中，物件分割模組23可以多種不同的標準分割尺寸來分割3D物件，且在步驟S6中，當判斷分割形成的某一或某些3D子 物件的尺寸小於臨界尺寸時，物件分割模組23在步驟S7中，可以藉由適當地調整該等標準分割尺寸中的全部或部分的尺寸後，再重覆步驟S5，以調整後的該等標準分割尺寸重新分割3D物件，並重覆步驟S6，直到分割形成的全部3D子物件的尺寸皆大於臨界尺寸。

因此，藉由物件分割模組23判斷3D子物件的尺寸，並對應調整其分割準則數值，使得最終分割出來的所有3D子物件的體積皆能大於一臨界尺寸，而避免某些3D子物件因分割的體積過小而難以進行後續組裝的問題發生。

最後，如圖1的步驟S8及圖8所示，物件分割模組23會在任二個相鄰的3D子物件，例如3D子物件41(41’)、42(42’)所相鄰(相對)的一第一切面411與一第二切面421分別形成相對應的至少一接合結構412、422，其中一接合結構412可以是一卡孔，且另一接合結構422可以是一可插入卡孔且與卡孔緊密地卡合的卡塊，但並不以此為限，實際上只要能夠讓第一切面411及第二切面421緊配合地對接的任何接合結構，皆能應用在本實施例中。

而且上述的標準分割準則數值中設定的標準分割尺寸5、5’、5”會確保形成該等接合結構412、422的各該3D子物件的尺寸不致超過(小於)標準列印範圍3。並且上述臨界尺寸亦可根據接合結構412、422的尺寸而設定，亦即臨界尺寸與接合結構412、422的尺寸有關。例如接合結構(卡孔)412的深度為0.2公分，接合結構(卡塊)422的長 度0.2公分，則考量到3D子物件實體化後的體積及強度需達到一適合組裝的標準，臨界尺寸的高度(厚度)需設定為1.5公分或2公分等等。

藉此，當該等3D子物件41’~44’(或41、42、43”、44”)的圖檔被電腦系統輸出至3D印表機，列印出相對應的實體子物件後，使用者組裝該等實體子物件時，即能藉由該等接合結構412、422迅速地完成實體子物件之間的對位及接合。

此外，當由3D物件分割出來的3D子物件數量較多時，為方便使用者後續組裝物件時，易於分辦子物件之間相對應的接合面，物件分割模組23還會在任二個相鄰的3D子物件，例如圖9所示的3D子物件41(41’)、42(42’)相對的第一切面411與第二切面421，分別標示相對應的一識別圖案45，例如一數字碼、一文字碼或者一數字與一文字碼之組合。

再者，如圖10所示，若3D物件4因為內部中空，使得其分割產生的3D子物件，例如3D子物件41(41’)、42(42’)相對的第一切面411’及第二切面421’被分隔成兩個部分413、414及423、424時，為方便3D子物件41(41’)、42(42’)之間對位及定位，物件分割模組23會在第一切面411’及第二切面421’的兩個部分413、414及423、424分別形成相對應的接合結構415、416及425、426。

綜上所述，上述實施例藉由電腦系統2根據一 3D印表機的列印範圍建立一標準列印範圍3，並判斷待列印的一3D物件的尺寸大於該標準列印範圍時，根據一分割準則數值將該3D物件分割成複數個尺寸小於該標準列印範圍的3D子物件，並於判斷該等3D子物件其中任一的尺寸未大於一臨界尺寸時，即調整該分割準則數值，並根據調整後的分割準則數值重新分割3D物件，直到該等3D子物件的尺寸皆大於臨界尺寸，藉此避免某些3D子物件因分割的體積過小而難以進行後續組裝。且各該3D子物件的至少一切面形成能與另一相鄰的3D子物件對應接合的至少一接合結構，藉此，該等3D子物件被3D印表機列印成一實體子物件後，使用者能藉由形成在該等實體子物件上的接合結構，迅速地完成實體子物件之間的對位及接合。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

S1~S8‧‧‧步驟

Claims (20)

1. 一種3D物件分割方法，用以透過一電腦系統分割一3D物件，該方法包含下列步驟：(A)沿三軸方向建立一標準列印範圍；(B)讀取該3D物件，並判斷該3D物件的尺寸大於該標準列印範圍時，讀取一預設的分割準則數值；(C)依據該分割準則數值將該3D物件分割成複數個小於該標準列印範圍的3D子物件；(D)判斷該等3D子物件的尺寸是否皆大於一臨界尺寸，若是，進行步驟(F)，否則進行步驟(E)；(E)調整該分割準則數值，並根據調整後的該分割準則數值，重覆執行步驟(C)及(D)，直到該等3D子物件的尺寸皆小於該標準列印範圍且大於該臨界尺寸；及(F)於任二個3D子物件所相鄰的一第一切面與一第二切面分別形成對應的至少一接合結構。
2. 如請求項1所述的3D物件分割方法，在步驟(B)中，該分割準則數值是一標準分割尺寸，且在步驟(E)中，是藉由調整該標準分割尺寸的大小，對應調整該等3D子物件的尺寸。
3. 如請求項1所述的3D物件分割方法，在步驟(B)中，該分割準則數值是一標準分割尺寸，且在步驟(E)中，只調整尺寸小於該臨界尺寸的該3D子物件以及與其相鄰的其它3D子物件的該標準分割尺寸。
4. 如請求項1所述的3D物件分割方法，在步驟(B)中，該 分割準則數值包含複數個不同的標準分割尺寸，且在步驟(E)中，是藉由調整該等標準分割尺寸的大小，對應調整該等3D子物件的尺寸。
5. 如請求項1所述的3D物件分割方法，在步驟(B)中，該分割準則數值包含複數個不同的標準分割尺寸，且在步驟(E)中，只調整對應於尺寸小於該臨界尺寸的3D子物件以及與其相鄰的其它3D子物件的該等標準分割尺寸。
6. 如請求項1所述的3D物件分割方法，其中，該分割準則數值會使形成有該接合結構的各該3D子物件的尺寸小於該標準列印範圍。
7. 如請求項1至6其中任一所述的3D物件分割方法，在步驟(D)中，該臨界尺寸是根據該等接合結構的尺寸而設定。
8. 如請求項1所述的3D物件分割方法，其中該第一切面的該接合結構包含一卡孔，且該第二切面的該接合結構包含一可插入該卡孔且與該卡孔緊密地卡合的卡塊。
9. 如請求項1所述的3D物件分割方法，其中該第一切面與該第二切面分別標示相對應的一識別圖案。
10. 如請求項9所述的3D物件分割方法，其中各該識別圖案包含一數字碼、一文字碼及一數字與文字碼三者其中之一者。
11. 一種電腦系統，用以分割一3D物件，並包括：一列印範圍建立模組，其沿三軸方向建立一標準列印範圍； 一物件尺寸判斷模組，其讀取該3D物件，並判斷該3D物件的尺寸是否大於該標準列印範圍；及一物件分割模組，其在該物件尺寸判斷模組判斷該3D物件的尺寸大於該標準列印範圍時，根據一預設的分割準則數值，將該3D物件分割成複數個小於該標準列印範圍的3D子物件，且判斷該等3D子物件的尺寸未皆大於一臨界尺寸時，調整該分割準則數值，並根據調整後的該分割準則數值，將該3D物件重新分割成複數個小於該標準列印範圍的3D子物件，直到該等3D子物件的尺寸皆小於該標準列印範圍且大於該臨界尺寸，並且於任二個3D子物件所相鄰的一第一切面與一第二切面分別形成對應的至少一接合結構。
12. 如請求項11所述的電腦系統，其中該分割準則數值是一標準分割尺寸，該物件分割模組根據該標準分割尺寸將該3D物件分割成複數個3D子物件，且該物件分割模組是藉由調整該標準分割尺寸的大小，對應調整該等3D子物件的尺寸。
13. 如請求項11所述的電腦系統，其中該分割準則數值是一標準分割尺寸，該物件分割模組根據該標準分割尺寸將該3D物件分割成複數個3D子物件，且該物件分割模組只調整尺寸小於該臨界尺寸的該3D子物件以及與其相鄰的其它3D子物件的該標準分割尺寸。
14. 如請求項11所述的電腦系統，其中該分割準則數值包含複數個不同的標準分割尺寸，該物件分割模組根據該等 標準分割尺寸將該3D物件分割成複數個大小不同的3D子物件，且該物件分割模組是藉由調整該等標準分割尺寸的大小，對應調整該等3D子物件的尺寸。
15. 如請求項11所述的電腦系統，其中該分割準則數值包含複數個不同的標準分割尺寸，該物件分割模組根據該等標準分割尺寸將該3D物件分割成複數個大小不同的3D子物件，且該物件分割模組只調整對應於尺寸小於該臨界尺寸的3D子物件以及與其相鄰的其它3D子物件的該等標準分割尺寸。
16. 如請求項11所述的電腦系統，其中該分割準則數值會使形成有該接合結構的各該3D子物件的尺寸小於該標準列印範圍。
17. 如請求項11至16其中任一所述的電腦系統，其中該臨界尺寸是根據該等接合結構的尺寸而設定。
18. 如請求項11所述的電腦系統，其中該第一切面的該接合結構包含一卡孔，且該第二切面的該接合結構包含一可插入該卡孔且與該卡孔緊密地卡合的卡塊。
19. 如請求項11所述的電腦系統，其中該第一切面與該第二切面分別標示相對應的一識別圖案。
20. 如請求項19所述的電腦系統，其中各該識別圖案包含一數字碼、一文字碼及一數字與文字碼三者其中之一者。