CN115256948A - 一种个性化定制3d打印鲁班锁的生成方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提出一种个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法及装置，独创一种自动生成鲁班锁方法，可根据用户输入的个性化定制参数快速地生成任意多种唯一且独特外观造型的鲁班锁构件，打破了传统鲁班锁单一的外观造型，可结合3D打印技术可以制作更多尺寸、任意造型的个性化鲁班锁，使传统鲁班锁技术得到了蓬勃发展。

Description

一种个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法及装置
技术领域
本申请涉及电子信息技术领域，特别涉及一种个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法及装置。
背景技术
鲁班锁，也称作孔明锁、八卦锁，起源于中国古代建筑中的榫卯结构，是一种内部结构巧妙配合的三维的拼插玩具。它对放松身心，开发大脑，灵活手指均有好处，能够很好地锻炼手眼协调能力和思维能力，是流传千年的老少皆宜的传统民间智力玩具。
目前市面上售卖的鲁班锁均为厂家统一设计生成的，不论是外观还是内部结构都具有高度的相似性，用户一旦破解了一个类型的鲁班锁之后就会极大程度地降低拆装兴趣，且对现有外观设计的鲁班锁产生审美疲劳。
然而鲁班锁精巧的内部榫卯结构限制了鲁班锁的个性化定制，设计一款新外观以及内部结构的鲁班锁，往往需要先将外观构思告知对空间设计能力以及鲁班锁结构有充分了解的人员，再由该设计人员凭借自身的能力水平进行图纸设计，随后图纸设计交由专业的制作人员进行制作，整个过程高度依赖于设计人员的设计能力，且设计以及制作过程需要耗费较大的精力成本，进而限制了个性化鲁班锁的设计。
发明内容
本申请实施例提供了一种个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法及装置，可根据用户的个性化定制参数自动设计生成唯一且具有独特造型的鲁班锁，且可借用3D打印技术制备低成本的个性化鲁班锁。
第一方面，本申请实施例提供了一种个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法，包括：
S1：获取个性化定制参数并基于所述个性化定制参数设计原始几何体；
S2：在所述原始几何体的最大***包围盒所在的XY平面上设计基础矩形，其中所述基础矩形的长度不小于所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面的长度的两倍，所述基础矩形的宽度不小于所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面的宽度的两倍，所述基础矩形的至少一边角对齐所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面上一条边的中点；所述基础矩形沿着所述边角在所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面旋转45度，沿着所述基础矩形的正交方向拉伸得到第一基础几何体；对所述第一基础几何体和所述原始几何体进行布尔运算的交集运算，得到Z轴几何体；
S3：所述第一基础几何体以X轴为旋转轴旋转90度，得到第二基础几何体，沿着所述Z轴几何体的高度方向连续设置两个所述第二基础几何体，进行布尔运算的合并运算后进行布尔运算的减法运算，得到Y轴几何体；
S4:所述Y轴几何体以Y轴为旋转轴旋转90度后再以X轴为旋转轴旋转90度后得到第三基础几何体，所述Y轴几何体以Y轴为旋转轴旋转90度后再以X轴为旋转轴旋转-90度后得到第四基础几何体，移动所述第三基础几何体和所述第四基础几何体得到镜像对称的第五基础几何体；所述第五基础几何体和所述Y轴几何体进行布尔运算的减法运算得到鲁班锁的内部构件。
第二方面，本申请实施例提供了一种一种个性化定制3D打印鲁班锁的生成装置，包括：
个性化参数获取单元，用于获取个性化定制参数并基于所述个性化定制参数设计原始几何体；
Z轴几何体设计单元，用于在所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面上设计基础矩形，其中所述基础矩形的长度不小于所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面的长度的两倍，所述基础矩形的宽度不小于所述原始几何体的的最大***包围盒的XY平面的宽度的两倍，所述基础矩形的至少一边角对齐所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面上一条边的中点；所述基础矩形沿着所述边角在所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面旋转45度，沿着所述基础矩形的正交方向拉伸得到第一基础几何体；对所述第一基础几何体和所述原始几何体进行布尔运算的交集运算，得到Z轴几何体；
Y轴几何体设计单元，用于将所述第一基础几何体以X轴为旋转轴旋转90度，得到第二基础几何体，沿着所述Z轴几何体的高度方向连续设置两个所述第二基础几何体，进行布尔运算的合并运算后进行布尔运算的减法运算，得到Y轴几何体；
内部构件设计单元，用于将所述Y轴几何体以Y轴为旋转轴旋转90度后再以X轴为旋转轴旋转90度后得到第三基础几何体，所述Y轴几何体以Y轴为旋转轴旋转90度后再以X轴为旋转轴旋转-90度后得到第四基础几何体，移动所述第三基础几何体和所述第四基础几何体得到镜像对称的第五基础几何体；所述第五基础几何体和所述Y轴几何体进行布尔运算的减法运算得到鲁班锁的内部构件。
第三方面，本申请实施例提供了一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以所述的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法。
本发明的主要贡献和创新点如下：独创一种自动生成鲁班锁方法，可根据用户输入的个性化定制参数快速地生成任意多种唯一且独特外观造型的鲁班锁构件，打破了传统鲁班锁单一的外观造型，可结合3D打印技术可以制作更多尺寸、任意造型的个性化鲁班锁，使传统鲁班锁技术得到了蓬勃发展。
本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1到图3是八角球鲁班锁的结构示意图；
图4是本方案的一实施例的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法的过程示意图；
图5是原始几何体为长方体的输入电池示意图；
图6和图7是原始几何体为长方体形成的内部构件和鲁班锁示意图；
图8是原始几何体为长方体且旋转的输入电池示意图；
图9是是原始几何体为长方体且旋转的内部构件和鲁班锁示意图；
图10是原始几何体为三角柱体的输入电池示意图；
图11是原始几何体为三角柱体的内部构件和鲁班锁示意图；
图12是原始几何体为圆球体的输入电池示意图；
图13是原始几何体为圆球体的内部构件和鲁班锁示意图；
图14是原始几何体为圆柱体的输入电池示意图；
图15是原始几何体为圆柱体的内部构件和鲁班锁示意图；
图16是原始几何体为圆锥体的输入电池示意图；
图17是原始几何体为圆锥体的内部构件和鲁班锁示意图；
图18是原始几何体为自由曲线管体的输入电池示意图；
图19是原始几何体为自由曲线管体的内部构件和鲁班锁示意图；
图20是原始几何体为长方体的参数化建模电池组的示意图；
图21是本方案设计个性化定制3D打印鲁班锁的逻辑示意图；
图22是本申请实施例的电子装置的示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书一个或多个实施例相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书一个或多个实施例的一些方面相一致的装置和方法的例子。
需要说明的是：在其他实施例中并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤。在一些其他实施例中，其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外，本说明书中所描述的单个步骤，在其他实施例中可能被分解为多个步骤进行描述；而本说明书中所描述的多个步骤，在其他实施例中也可能被合并为单个步骤进行描述。
实施例一
在介绍本方案的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法及装置之前，先对本方案可能涉及到的一些基础知识进行说明。
鲁班锁：由多个互相凹凸咬合的内部构件组成的榫卯结构。八角球鲁班锁是鲁班锁的一种，其由六组榫卯结构的内部构件组成，多组内部构件在X轴、Y轴、Z轴三个方向呈90度互相咬合，每个内部构件内部呈锯齿状，中心突起部分是正四棱锥体，侧面各呈45度，刚好保证6个构件可以包裹出360度球体。八角球鲁班锁唯一的拆装方法是：选取X轴、Y轴、Z轴各一个内部构件拼成一组得到两组结构，两组结构呈立方体45度斜对角拆装。
如图1-3所示，图1是完整的八角球鲁班锁的外部结构示意图，图2是八角球鲁班锁的六个内部构件，图3是六个内部构件各三个拼接成一组后再组合的示意图。
由上可知，八角球鲁班锁的两个内部构件之间相互配合，每一个内部构件包括凹部和凸部，其中凸部是中心正四棱锥，凹部是多次布尔运算后得到的缺口。本方案基于用户输入的个性化定制参数设计独特的内部构件，进而得到独特的鲁班锁。
具体的，如图4所示，本方案提供一种个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法，包括以下步骤：
S1：获取个性化定制参数并基于所述个性化定制参数设计原始几何体；
S2：在所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面上设计基础矩形，其中所述基础矩形的长度不小于所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面的长度的两倍，所述基础矩形的宽度不小于所述原始几何体的的最大***包围盒的XY平面的宽度的两倍，所述基础矩形的至少一边角对齐所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面上一条边的中点；所述基础矩形沿着所述边角在所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面旋转45度，沿着所述基础矩形的正交方向拉伸得到第一基础几何体；对所述第一基础几何体和所述原始几何体进行布尔运算的交集运算，得到Z轴几何体；
S3：所述第一基础几何体以X轴为旋转轴旋转90度，得到第二基础几何体，沿着所述Z轴几何体的高度方向连续设置两个所述第二基础几何体，进行布尔运算的合并运算后进行布尔运算的减法运算，得到Y轴几何体；
S4:所述Y轴几何体以Y轴为旋转轴旋转90度后再以X轴为旋转轴旋转90度后得到第三基础几何体，所述Y轴几何体以Y轴为旋转轴旋转90度后再以X轴为旋转轴旋转-90度后得到第四基础几何体，移动所述第三基础几何体和所述第四基础几何体得到镜像对称的第五基础几何体；所述第五基础几何体和所述Y轴几何体进行布尔运算的减法运算得到鲁班锁的内部构件。
通过本方案的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法，可根据用户输入的个性化定制参数生成内部构件。本方案的鲁班锁指的是八角球鲁班锁，此时本方案生成六个内部构件，六个内部构件拼装成一个独特的八角球鲁班锁。
值得一提的是，一般而言八角球鲁班锁的六个构件是一致的，故本方案仅需利用上述方法生成一个特定形状的内部构件即可。但若所述原始几何体的旋转角度不是45°或者90°，六个构件中会有两种不同的构件。
值得一提的是，本方案得到的内部构件包括凹部和凸部，其中所述凸部是中心正四棱锥，凹部是多次布尔运算后的缺口。在一些实施例中，本方案提供的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法可以通过参数化建模技术实现，但可不限于使用参数化建模技术，本方案以参数化建模技术进行示例说明。
关于参数化建模技术的说明：
参数化建模技术指的是以图形化算法编程的方式进行三维模型的构建，主要是以Grasshopper(GH)为代表，运行在Rhino(犀牛)软件。GH主要特点是降低编程门槛，不需要写代码，采用图形化的界面，每个函数都集成到一个图形化的模块里，模块的左端是函数的输入端参数，模块的右端是函数的输出端结果，模块的中间是函数的名称或图标，这样的一个图形化的模块简称为“电池”。每个“电池”都可以根据编程的逻辑关系，通过连线把输出端和输入端连接起来，连接多个“电池”形成“电池组”，构成了一个具有特定算法的计算机编程程序。修改“电池”的输入端参数，“电池组”根据算法自动生成结果，大大提升了建模的效率。若本方案是采用参数化建模技术进行的，则可通过GH的“电池组”来实现，通过输入到“电池”输入端的参数快速得到鲁班锁的内部构件。
在步骤S1当中，用户可输入自定义的个性化定制参数，个性化定制参数内至少包括原始几何体的几何参数，其中所述几何参数为不为0的正数。值得一提的是，本方案的原始几何体包括但不限于：长方体、三角柱体、圆球体、圆柱体、圆锥体、自由曲线管体等。用户仅需选定对应类型的原始几何体并输入该原始几何体的几何参数即可。
对应长方体的原始几何体输入的个性化定制参数包括但不限于：设定长度/设定宽度以及设定宽度，在一些实施例中还可输入原始几何体的旋转角度，此时所述所述原始几何体的长度为长度，宽度为宽度，高度为高度。本方案基于所述个性化定制参数设计原始几何体得到的原始几何体如图4所示的1-1。
对应三角柱体输入的个性化定制参数包括但不限于：设定底边/设定腰边以及设定高度；对应圆球体输入的个性化定制参数包括但不限于：设定半径；对应圆柱体输入的个性化定制参数包括但不限于：设定底半径以及设定高度；对应圆锥体输入的个性化定制参数包括但不限于：设定底半径以及设定高度；对应自由曲线管体输入的个性化定制参数包括但不限于：设定半径以及设定长度。
在本方案的示例中，若原始几何体为长方体，原始几何体的长度所在的方向为X轴，宽度所在的方向为Y轴，高度所在的方向为Z轴，原始几何体构建在三维坐标系内；若原始几何体为三角柱体，以所述三角柱体的最大***包围盒的底平面为XY平面并定义X轴和Y轴，以三角柱体的高度方向为Z轴；若原始几何体为圆球体，以圆球体的最大***包围盒的任意经过圆心的平面为XY平面并定义X轴和Y轴，以XY平面的法线为Z轴，若原始几何体为圆柱体，以所述圆柱体的最大***包围盒的底平面为XY平面并定义X轴和Y轴，以圆柱体的高度方向为Z轴；若原始几何体为圆锥体，以所述圆锥体的最大***包围盒的底平面为XY平面并定义X轴和Y轴，以圆锥体的高度方向为Z轴；若原始几何体为自由曲线管体，自由曲线管体是以一个圆形沿自由曲线放样形成的，圆心在自由曲线的端点上，以最大***包围盒的这个圆形的平面为X轴和Y轴，这个面的法线为Z轴。
在一些实施例中，本方案通过参数化建模技术实现，当参数化建模的电池组搭建完毕后，仅需修改电池组的输入电池即可完成不同类型几何体的鲁班锁内部构件的自动生成。
若所述原始几何体为长方体，对应的在步骤S1中需要在GH里选择Domain Box电池，Domain Box电池的输入端B输入工作面XY平面，默认原点为(0，0，0)，输入端X、Y、Z分别输入设定长度，设定宽度和设定高度。此时的输入电池如图5所示。若输入的个性化定制参数的长方体的长宽高的比例2：1：2，得到的内部构件和鲁班锁如图6所示；若输入的个性化定制参数的长方体的长宽高的比例2：3：4，得到的内部构件和鲁班锁如图7所示。
若所述原始几何体为长方体且设置旋转角度，对应的在步骤S1中需要在GH里选择Domain Box电池，Domain Box电池的输入端B输入工作面XY平面，默认原点为(0，0，0)，输入端X、Y、Z分别输入设定长度，设定宽度和设定高度，在紧接Domain Box电池的Rotate Axis电池的输入端A输入旋转角度。此时的输入电池如图8所示，图8中的旋转角度为45度。此时，若输入的个性化定制参数的长方体的长宽高的比例为1：1：2.5，且旋转角度为45度，原始几何体在沿高的方向中心轴线旋转45度，得到的内部构件和鲁班锁如图9所示
若所述原始几何体为三角柱体，对应的在步骤S1中需要在GH里选择Domain Box电池，Domain Box电池的输入端B输入工作面XY平面，默认原点为(0，0，0)，输入端X、Y、Z分别输入设定底边，设定腰边和设定高度，在紧接Domain Box电池的Rotate Axis电池以及另一Rotate Axis电池的输入端A输入P1/4，在紧接Domain Box电池的Rotate Axis电池以及另一Rotate Axis电池的输入端P输入XY平面，此时的输入电池如图10所示。若输入的个性化定制参数的三角柱体的比例为1：1：2.5，得到的内部构件和鲁班锁如图11所示。
若所述原始几何体为圆球体，对应的在步骤S1中需要在GH里选择spherosome电池，spherosome电池的输入端R输入半径，此时的输入电池如图12所示。若输入的个性化定制参数为圆球体，得到的内部构件和鲁班锁如图13所示。
若所述原始几何体为圆柱体，对应地在步骤S1中需要在GH里选择cylinder电池，cylinder电池的输入端R输入设定半径，输入端L输入设定高度，此时的输入电池如图14所示。若输入的个性化定制参数为圆底半径为2高为2.828的圆柱体，得到的内部构件和鲁班锁如图15所示。
若所述原始几何体为圆锥体，对应地在步骤S1中需要在GH里选择cone电池，cone电池的输入端R输入设定半径，输入端L输入设定高度，此时的输入电池如图16所示。若输入的个性化定制参数为底半径为2高为4的圆锥体，得到的内部构件和鲁班锁如图17所示。
若所述原始几何体为自由曲线管体，对应的在步骤S1中需要在GH里选择tube电池，tube电池的输入端R输入设定半径，输入端C输入设定长度，此时的输入电池如图18所示。若输入的个性化定制参数为半径为1长度为12.13的自由曲线管体，得到的内部构件和鲁班锁如图19所示。
在步骤S2中，本方案在原始几何体的最大***包围盒的XY平面设计基础矩形，所述基础矩形的长宽至少为原始几何体的最大***包围盒的XY平面上的长以及宽的2倍，这样设计的好处在于以此构建的第一基础几何体可以用于完整切割所述原始几何体的边角。本方案的基础矩形的一个边角和所述原始几何体的长宽平面的一个边角对齐，且所述基础矩形的矩形边和所述原始几何体的长宽边长均成45°。
如图4的1-2所示，基于所述基础矩形设计得到的第一基础几何体在所述原始几何体上形成两个剪切面，两个剪切面以所述原始几何体的截面中心为中心对称设置，且两个剪切面相互垂直并和所述原始几何体的横截面呈现45度。如图4的1-3，本方案对所述第一基础几何体和所述原始几何体进行布尔运算的交集运算，得到Z轴几何体。本方案得到的Z轴几何体切割体以及原始体组成的结构，也就是说，所述第一基础几何体切割所述原始几何体的两个边角。
若本方案通过参数化建模技术实现，对应的在步骤S2中需要在GH里选择Rectangle电池，输入端B输入和生成原始几何体同样的XY工作平面，原点为(0，0，0)，输入端X、Y输入基础矩形的边长至少为原始几何体的在XY平面上的长和宽的2倍，然后选择Move和Rotate Axis电池，把基础矩形旋转45度并沿X轴对齐原始几何体，接着选择Extrude电池，沿Z轴拉升基础矩形得到第一基础几何体；在GH里选择Solid Intersection电池进行布尔运算的交集运算，计算出Z轴几何体。
在步骤S3中，所述第一基础几何体以X轴为旋转轴旋转90度，得到第二基础几何体。所述第一基础几何体的高度垂直于原始几何体的XY平面放置，所述第二基础几何体的高度平行于原始几何体的XY平面设置。
如图4的1-4所示，X轴几何体包括相接的原始体和切割体，所述第二基础几何体的高度方向的边线置于所述原始体和所述切割体的交界面，且第二基础几何体置于所述切割体所在的位置。为了使得生成的内部构件的凸部为中心正四棱锥，本方案的上下两个所述第二基础几何体相接。
本方案通过第二基础几何体的设置在X轴几何体的Y轴方向形成四个4个连续互相垂直的剪切面，且置于最上方的剪切面和所述X轴几何体的X轴方向呈45度角。第二基础体和X轴几何体进行布尔运算的合并运算后进行布尔运算的减法运算，得到Y轴几何体，所述Y轴几何体为在X轴方向布尔运算后的几何体构件，中间正四棱锥为内部构件的凸部分。
若本方案通过参数化建模技术实现，对应的在步骤S3中在GH里选择Rotate Axis电池把第一基础几何体以X轴为旋转轴，旋转90度，选择Move电池沿X轴几何体的Z轴上下复制两个，形成经过X轴几何体的重心沿Y轴方向排列的连续4个互相垂直的剪切面，选择Solid Union电池，进行布尔运算的合并运算，在GH里选择Solid Difference电池，进行布尔运算的减法运算，计算出Y轴方向布尔运算后的三维模型得到Y轴几何体。
在步骤S4中，所述第三基础几何体和所述第四基础几何体以Y轴几何体的长度方向镜像设置，所述第三基础几何体和所述Y轴几何体正交设置。所述第三基础几何体的底平面和所述Y轴几何体的侧平面重叠，所述第四基础几何体的底平面和所述Y轴几何体的侧平面重叠，所述第三基础几何体和所述第四基础几何体相接的相接面和所述Y轴几何体的凸部的中心所在的平面重叠，也就是说，所述第三基础几何体和所述第四基础几何体以所述Y轴几何体的凸部的中心镜像对称。
如图4的1-6所示，第三基础几何体和第四基础几何体组成的第五基础几何体作为剪切体，剪切Y轴几何体得到内部构件。
若本方案通过参数化建模技术实现，对应的在步骤S4中在在GH里选择RotateAxis电池把Y轴几何体以Y轴旋转90度，再以X轴旋转90度，选择Move电池，在X轴移动对齐实体得到第三基础几何体，同样的以Y轴旋转90度，再以X轴旋转-90度，选择Move电池，在X轴移动对齐实体得到第四基础几何体，，形成两个在X轴方向上镜像对称的实体得到第五基础几何体。在GH里选择Solid Difference电池，进行布尔运算的减法运算，计算出X轴方向布尔运算后的三维模型，得到鲁班锁的内部构件。
关于本方案设计的参数化建模的电池组的结构如图20所示，本方案通过该设计的参数化建模的电池组可以快速地生成鲁班锁的内部构件。
值得一提的是，本方案的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法针对不同的个性化定制参数可生成不同的内部构件。另外，本方案在设计得到内部构件后可利用3D打印技术进行打印，得到个性化设计的3D打印鲁班锁。
在一具体示例中，考虑到3D打印的喷嘴口径和壁厚，如0.4mm，需要把内部构件实体模型的面内偏移半个壁厚，如0.2mm，然后把电池组自动生成的鲁班锁构件模型保存成.stl文件，以便于3D打印机打印制作出鲁班锁构件。随后利用3D打印机制作鲁班锁构件。采用普通的FDM熔融堆积3D打印机，如极光尔沃的603S打印机，打印尺寸：180x180x280mm，喷嘴0.4mm，打印层厚：0.1mm-0.3mm，定位精度：XY轴：0.011mm，Z轴：0.0025mm，打印材料：ABS塑料，PLA材料，耗材直径：1.75mm。也可以选用打印精度更高的3D打印机，如工业级高精度光固化的3D打印机LG-345，打印尺寸：527x295x550mm，固化波长：405nm，打印层厚：0.01mm/0.02mm/0.05mm，打印材料：光敏树脂。
本方案针对不同的个性化定制参数进行了设计示例。
如图21所示，图21展示了本方案设计的逻辑思路，首先本方案先构建基于原始几何体的几何参数的参数化建模电池组，随后修改原始几何体的几何参数，此时原先设计好的参数化电池组自动生成独特的个性化定制鲁班锁内部构件，再利用3D打印技术打印鲁班锁的内部构件。
实施例二
本实施例提供一种个性化定制3D打印鲁班锁的生成装置，包括：
个性化参数获取单元，用于获取个性化定制参数并基于所述个性化定制参数设计原始几何体；
Z轴几何体设计单元，用于在所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面上设计基础矩形，其中所述基础矩形的长度不小于所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面的长度的两倍，所述基础矩形的宽度不小于所述原始几何体的的最大***包围盒的XY平面的宽度的两倍，所述基础矩形的至少一边角对齐所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面上一条边的中点；所述基础矩形沿着所述边角在所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面旋转45度，沿着所述基础矩形的正交方向拉伸得到第一基础几何体；对所述第一基础几何体和所述原始几何体进行布尔运算的交集运算，得到Z轴几何体；
Y轴几何体设计单元，用于将所述第一基础几何体以X轴为旋转轴旋转90度，得到第二基础几何体，沿着所述Z轴几何体的高度方向连续设置两个所述第二基础几何体，进行布尔运算的合并运算后进行布尔运算的减法运算，得到Y轴几何体；
内部构件设计单元，用于将所述Y轴几何体以Y轴为旋转轴旋转90度后再以X轴为旋转轴旋转90度后得到第三基础几何体，所述Y轴几何体以Y轴为旋转轴旋转90度后再以X轴为旋转轴旋转-90度后得到第四基础几何体，移动所述第三基础几何体和所述第四基础几何体得到镜像对称的第五基础几何体；所述第五基础几何体和所述Y轴几何体进行布尔运算的减法运算得到鲁班锁的内部构件。
关于实施例二中同于实施例一的内容详见实施例一的详细说明，在此不进行累赘说明。
实施例三
本实施例还提供了一种电子装置，参考图22，包括存储器404和处理器402，该存储器404中存储有计算机程序，该处理器402被设置为运行计算机程序以执行上述任一项个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法实施例中的步骤。
具体地，上述处理器402可以包括中央处理器(CPU)，或者特定集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称为ASIC)，或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
其中，存储器404可以包括用于数据或指令的大容量存储器404。举例来说而非限制，存储器404可包括硬盘驱动器(HardDiskDrive，简称为HDD)、软盘驱动器、固态驱动器(SolidStateDrive，简称为SSD)、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(UniversalSerialBus，简称为USB)驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器404可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器404可在数据处理装置的内部或外部。在特定实施例中，存储器404是非易失性(Non-Volatile)存储器。在特定实施例中，存储器404包括只读存储器(Read-OnlyMemory，简称为ROM)和随机存取存储器(RandomAccessMemory，简称为RAM)。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM(ProgrammableRead-OnlyMemory，简称为PROM)、可擦除PROM(ErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称为EPROM)、电可擦除PROM(ElectricallyErasableProgrammableRead-OnlyMemory，简称为EEPROM)、电可改写ROM(ElectricallyAlterableRead-OnlyMemory，简称为EAROM)或闪存(FLASH)或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，该RAM可以是静态随机存取存储器(StaticRandom-AccessMemory，简称为SRAM)或动态随机存取存储器(DynamicRandomAccessMemory，简称为DRAM)，其中，DRAM可以是快速页模式动态随机存取存储器404(FastPageModeDynamicRandomAccessMemory，简称为FPMDRAM)、扩展数据输出动态随机存取存储器(ExtendedDateOutDynamicRandomAccessMemory，简称为EDODRAM)、同步动态随机存取内存(SynchronousDynamicRandom-AccessMemory，简称SDRAM)等。
存储器404可以用来存储或者缓存需要处理和/或通信使用的各种数据文件，以及处理器402所执行的可能的计算机程序指令。
处理器402通过读取并执行存储器404中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法。
可选地，上述电子装置还可以包括传输设备406以及输入输出设备408，其中，该传输设备406和上述处理器402连接，该输入输出设备408和上述处理器402连接。
传输设备406可以用来经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括电子装置的通信供应商提供的有线或无线网络。在一个实例中，传输设备包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备406可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。
输入输出设备408用于输入个性化定制参数等，输出的信息是个性化设计的鲁班锁及其内部构件等。
可选地，在本实施例中，上述处理器402可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
S1：获取个性化定制参数并基于所述个性化定制参数设计原始几何体；
S2：在所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面上设计基础矩形，其中所述基础矩形的长度不小于所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面的长度的两倍，所述基础矩形的宽度不小于所述原始几何体的的最大***包围盒的XY平面的宽度的两倍，所述基础矩形的至少一边角对齐所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面上一条边的中点；所述基础矩形沿着所述边角在所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面旋转45度，沿着所述基础矩形的正交方向拉伸得到第一基础几何体；对所述第一基础几何体和所述原始几何体进行布尔运算的交集运算，得到Z轴几何体；
S3：所述第一基础几何体以X轴为旋转轴旋转90度，得到第二基础几何体，沿着所述Z轴几何体的高度方向连续设置两个所述第二基础几何体，进行布尔运算的合并运算后进行布尔运算的减法运算，得到Y轴几何体；
S4:所述Y轴几何体以Y轴为旋转轴旋转90度后再以X轴为旋转轴旋转90度后得到第三基础几何体，所述Y轴几何体以Y轴为旋转轴旋转90度后再以X轴为旋转轴旋转-90度后得到第四基础几何体，移动所述第三基础几何体和所述第四基础几何体得到镜像对称的第五基础几何体；所述第五基础几何体和所述Y轴几何体进行布尔运算的减法运算得到鲁班锁的内部构件。
通过本方案的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法，可根据用户输入的个性化定制参数生成内部构件。本方案的鲁班锁指的是八角球鲁班锁，此时本方案生成六个内部构件，六个内部构件拼装成一个独特的八角球鲁班锁。
需要说明的是，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
通常，各种实施例可以以硬件或专用电路、软件、逻辑或其任何组合来实现。本发明的一些方面可以以硬件来实现，而其他方面可以以可以由控制器、微处理器或其他计算设备执行的固件或软件来实现，但是本发明不限于此。尽管本发明的各个方面可以被示出和描述为框图、流程图或使用一些其他图形表示，但是应当理解，作为非限制性示例，本文中描述的这些框、装置、***、技术或方法可以以硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、通用硬件或控制器或其他计算设备或其某种组合来实现。
本发明的实施例可以由计算机软件来实现，该计算机软件由移动设备的数据处理器诸如在处理器实体中可执行，或者由硬件来实现，或者由软件和硬件的组合来实现。包括软件例程、小程序和/或宏的计算机软件或程序(也称为程序产品)可以存储在任何装置可读数据存储介质中，并且它们包括用于执行特定任务的程序指令。计算机程序产品可以包括当程序运行时被配置为执行实施例的一个或多个计算机可执行组件。一个或多个计算机可执行组件可以是至少一个软件代码或其一部分。另外，在这一点上，应当注意，如图中的逻辑流程的任何框可以表示程序步骤、或者互连的逻辑电路、框和功能、或者程序步骤和逻辑电路、框和功能的组合。软件可以存储在诸如存储器芯片或在处理器内实现的存储块等物理介质、诸如硬盘或软盘等磁性介质、以及诸如例如DVD及其数据变体、CD等光学介质上。物理介质是非瞬态介质。
本领域的技术人员应该明白，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法，其特征在于，包括：
S1：获取个性化定制参数并基于所述个性化定制参数设计原始几何体；
S2：在所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面上设计基础矩形，其中所述基础矩形的长度不小于所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面的长度的两倍，所述基础矩形的宽度不小于所述原始几何体的的最大***包围盒的XY平面的宽度的两倍，所述基础矩形的至少一边角对齐所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面上一条边的中点；所述基础矩形沿着所述边角在所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面旋转45度，沿着所述基础矩形的正交方向拉伸得到第一基础几何体；对所述第一基础几何体和所述原始几何体进行布尔运算的交集运算，得到Z轴几何体；
S3：所述第一基础几何体以X轴为旋转轴旋转90度，得到第二基础几何体，沿着所述Z轴几何体的高度方向连续设置两个所述第二基础几何体，进行布尔运算的合并运算后进行布尔运算的减法运算，得到Y轴几何体；
S4:所述Y轴几何体以Y轴为旋转轴旋转90度后再以X轴为旋转轴旋转90度后得到第三基础几何体，所述Y轴几何体以Y轴为旋转轴旋转90度后再以X轴为旋转轴旋转-90度后得到第四基础几何体，移动所述第三基础几何体和所述第四基础几何体得到镜像对称的第五基础几何体；所述第五基础几何体和所述Y轴几何体进行布尔运算的减法运算得到鲁班锁的内部构件。
2.根据权利要求1所述的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法，其特征在于，原始几何体包括但不限于长方体、三角柱体、圆球体、圆柱体、圆锥体、自由曲线管体，所述原始几何体的几何参数作为个性化定制参数，所述几何参数为不为0的正数。
3.根据权利要求1所述的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法，其特征在于，在步骤S2中，所述第一基础几何体在所述原始几何体上形成两个剪切面，两个剪切面以所述原始几何体的截面中心为中心对称设置，且两个剪切面相互垂直并和所述原始几何体的横截面呈现45度。
4.根据权利要求1所述的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法，其特征在于，在步骤S3中，X轴几何体包括相接的原始体和切割体，所述第二基础几何体的高度方向的边线置于所述原始体和所述切割体的交界面，且第二基础几何体置于所述切割所在的位置。
5.根据权利要求1所述的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法，其特征在于，在步骤S3中，通过第二基础几何体的设置在X轴几何体的Y轴方向形成四个4个连续互相垂直的剪切面，且置于最上方的剪切面和所述X轴几何体的X轴方向呈45度角。
6.根据权利要求1所述的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法，其特征在于，在步骤S4中，所述第三基础几何体的底平面和所述Y轴几何体的侧平面重叠，所述第四基础几何体的底平面和所述Y轴几何体的侧平面重叠，所述第三基础几何体和所述第四基础几何体以所述Y轴几何体的凸部的中心镜像对称。
7.根据权利要求1所述的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法，其特征在于，利用3D打印技术打印所述内部构件。
8.根据权利要求1所述的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法，其特征在于，构件参数化建模的电池组实现。
9.一种个性化定制3D打印鲁班锁的生成装置，其特征在于，包括：
个性化参数获取单元，用于获取个性化定制参数并基于所述个性化定制参数设计原始几何体；
Z轴几何体设计单元，用于在所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面上设计基础矩形，其中所述基础矩形的长度不小于所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面的长度的两倍，所述基础矩形的宽度不小于所述原始几何体的的最大***包围盒的XY平面的宽度的两倍，所述基础矩形的至少一边角对齐所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面上一条边的中点；所述基础矩形沿着所述边角在所述原始几何体的最大***包围盒的XY平面旋转45度，沿着所述基础矩形的正交方向拉伸得到第一基础几何体；对所述第一基础几何体和所述原始几何体进行布尔运算的交集运算，得到Z轴几何体；
Y轴几何体设计单元，用于将所述第一基础几何体以X轴为旋转轴旋转90度，得到第二基础几何体，沿着所述Z轴几何体的高度方向连续设置两个所述第二基础几何体，进行布尔运算的合并运算后进行布尔运算的减法运算，得到Y轴几何体；
内部构件设计单元，用于将所述Y轴几何体以Y轴为旋转轴旋转90度后再以X轴为旋转轴旋转90度后得到第三基础几何体，所述Y轴几何体以Y轴为旋转轴旋转90度后再以X轴为旋转轴旋转-90度后得到第四基础几何体，移动所述第三基础几何体和所述第四基础几何体得到镜像对称的第五基础几何体；所述第五基础几何体和所述Y轴几何体进行布尔运算的减法运算得到鲁班锁的内部构件。
10.一种电子装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行权利要求1到8任一所述的个性化定制3D打印鲁班锁的生成方法。
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