三维模型构建方法、装置、设备、介质以及产品与流程

本技术涉及三维建模，尤其涉及一种三维模型构建方法、装置、设备、介质以及产品。

背景技术：

1、在pcb电磁仿真领域中（如三维有限元法fem、矩量法mom、时域有限差分法fdtd等），现有技术通常采用通用几何造型引擎（如acis、parasolid、opencascade）进行三维建模，其典型流程为，将每层铜箔的二维几何图形（多边形环）作为截面轮廓，沿z轴方向拉伸（extrude）至该层铜箔厚度，生成三维实体，随后按照pcb叠层设计参数，将各层实体在z方向依次排列，并通过三维布尔运算（如差运算、并运算）构建介质层中的铜箔槽位、消除层间缝隙，最终得到完整的分层三维模型。

2、但是，现有技术存在多重缺陷，首先是通用几何造型引擎体积庞大、授权费用高昂且集成复杂，大幅增加软件分发成本和开发难度，其次，三维布尔运算耗时极长，严重制约仿真效率，不仅于此，二维几何误差在拉伸后放大，导致布尔运算鲁棒性差，易产生非流形结果和拓扑错误，而且b-rep存储方式为全平面结构的pcb保留了不必要的精确曲面描述和拓扑元数据，造成内存浪费和网格剖分负担，此外，在采用grep数据标准的系统中，还需额外进行数据格式转换，增加了处理环节和精度损失风险。

3、上述内容仅用于辅助理解本技术的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种三维模型构建方法、装置、设备、介质以及产品，旨在解决现有pcb三维建模方法依赖通用几何造型引擎、三维布尔运算耗时长且鲁棒性差的技术问题。

2、为实现上述目的，本技术提出一种三维模型构建方法，所述三维模型构建方法包括：

3、采集印制电路板pcb的叠层设计参数，根据所述叠层设计参数确定建模层的几何环以表示闭环greploop数据；

4、通过所述greploop数据生成底面顶点序列以及与所述底面顶点序列对应的顶面顶点序列；

5、根据所述底面顶点序列和所述顶面顶点序列中对应顶点的相邻关系，生成侧面三角面片，并分别对所述底面顶点序列和所述顶面顶点序列进行平面三角化，得到底面三角面片和顶面三角面片；

6、汇总所述侧面三角面片、所述底面三角面片以及所述顶面三角面片，得到三维面片模型。

7、在一实施例中，所述根据所述叠层设计参数确定建模层的几何环表示闭环greploop数据的步骤包括：

8、读取所述叠层设计参数得到所述pcb中若干层的层信息，所述层信息包括层类型以及层厚度参数；

9、根据所述层类型在所述若干层中筛选出建模层；

10、若所述建模层为导电层，则根据所述层厚度参数，通过参数化模型生成所述建模层的二维几何图形数据；

11、若所述建模层为介质层，则根据所述层厚度参数进行二维布尔运算，得到所述建模层的二维几何图形数据；

12、将所述二维几何图形数据转换成greploop数据。

13、在一实施例中，所述通过所述greploop数据生成底面顶点序列以及与所述底面顶点序列对应的顶面顶点序列的步骤包括：

14、根据所述叠层设计参数确定所述建模层的底部纵轴坐标和顶部纵轴坐标；

15、获取所述greploop数据对应的顶点序列，所述顶点序列包括外环顶点序列以及内环顶点序列；

16、将所述外环顶点序列中的二维顶点坐标与所述底部纵轴坐标进行组合，得到外环底面顶点，并根据所述外环底面顶点组成外环底面顶点子序列；

17、将所述外环顶点序列中的二维顶点坐标与所述顶部纵轴坐标进行组合，得到外环顶面顶点，并根据所述外环顶面顶点组成外环顶面顶点子序列；

18、将所述内环顶点序列中的二维顶点坐标与所述底部纵轴坐标进行组合，得到内环底面顶点，并根据所述内环底面顶点组成内环底面顶点子序列；

19、将所述内环顶点序列中的二维顶点坐标与所述顶部纵轴坐标进行组合，得到内环顶面顶点，并根据所述内环顶面顶点组成内环顶面顶点子序列；

20、将所述外环底面顶点子序列与所述内环底面顶点子序列合并，得到底面顶点序列，将所述外环顶面顶点子序列与所述内环顶面顶点子序列合并，得到顶面顶点序列。

21、在一实施例中，所述根据所述底面顶点序列和所述顶面顶点序列中对应顶点的相邻关系，生成侧面三角面片的步骤包括：

22、遍历所述底面顶点序列中的若干顶点，得到第一目标顶点以及所述目标顶点相应的第一相邻顶点；

23、根据所述目标顶点提取所述顶面顶点序列中对应索引的第二目标顶点，根据所述第一相邻顶点提取所述顶面顶点序列中对应索引的第二相邻顶点；

24、根据所述第一目标顶点、第二目标顶点以及第一相邻顶点生成第一侧面三角面片；

25、根据所述第二目标顶点、第二相邻顶点以及第一相邻顶点生成第二侧面三角面片；

26、汇总所述第一侧面三角面片以及第二侧面三角面片得到侧面三角面片。

27、在一实施例中，所述对所述底面顶点序列和所述顶面顶点序列进行平面三角化，得到底面三角面片和顶面三角面片的步骤包括：

28、判断所述greploop数据中是否包含内环顶点序列；

29、若所述greploop数据中不包含内环顶点序列，则对所述底面顶点序列和所述顶面顶点序列分别进行耳切法三角化，得到底面三角面片和顶面三角面片；

30、若所述greploop数据中包含内环顶点序列，则通过桥接边将所述底面顶点序列中的内环顶点序列以及外环顶点序列进行连接，得到底面单连通多边形顶点序列；

31、通过桥接边将所述顶面顶点序列中的内环顶点序列以及外环顶点序列进行连接，得到顶面单连通多边形顶点序列；

32、对所述底面单连通多边形顶点序列和所述顶面单连通多边形顶点序列分别进行耳切法三角化，得到底面三角面片和顶面三角面片。

33、在一实施例中，所述汇总所述侧面三角面片、所述底面三角面片以及所述顶面三角面片，得到三维面片模型的步骤包括：

34、采集所述建模层对应的侧面三角面片、底面三角面片以及顶面三角面片，得到三角面片集合；

35、对所述三角面片集合中的顶点坐标进行去重，得到顶点列表；

36、根据所述顶点列表建立所述侧面三角面片、底面三角面片以及顶面三角面片对应的索引关系，得到三角面片索引列表；

37、根据预设格式的文件结构，将所述顶点列表以及三角面片索引列表写入目标文件，得到三维面片模型。

38、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种三维模型构建装置，所述三维模型构建装置包括：

39、采集模块，用于采集印制电路板pcb的叠层设计参数，根据所述叠层设计参数确定建模层的几何环以表示闭环greploop数据；

40、第一生成模块，用于通过所述greploop数据生成底面顶点序列以及与所述底面顶点序列对应的顶面顶点序列；

41、第二生成模块，用于根据所述底面顶点序列和所述顶面顶点序列中对应顶点的相邻关系，生成侧面三角面片，并分别对所述底面顶点序列和所述顶面顶点序列进行平面三角化，得到底面三角面片和顶面三角面片；

42、汇总模块，用于汇总所述侧面三角面片、所述底面三角面片以及所述顶面三角面片，得到三维面片模型。

43、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种三维模型构建设备，所述设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述计算机程序配置为实现如上文所述的三维模型构建方法的步骤。

44、此外，为实现上述目的，本技术还提出一种存储介质，所述存储介质为计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的三维模型构建方法的步骤。

45、此外，为实现上述目的，本技术还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上文所述的三维模型构建方法的步骤。

46、本技术提出的一个或多个技术方案，至少具有以下技术效果：

47、本技术实施例提出的一种三维模型构建方法、装置、设备、介质以及产品，通过采集印制电路板pcb的叠层设计参数，根据所述叠层设计参数确定建模层的几何环以表示闭环greploop数据；通过所述greploop数据生成底面顶点序列以及与所述底面顶点序列对应的顶面顶点序列；根据所述底面顶点序列和所述顶面顶点序列中对应顶点的相邻关系，生成侧面三角面片，并分别对所述底面顶点序列和所述顶面顶点序列进行平面三角化，得到底面三角面片和顶面三角面片；汇总所述侧面三角面片、所述底面三角面片以及所述顶面三角面片，得到三维面片模型。由此，利用二维greploop数据，通过将顶点坐标分别与底部z坐标和顶部z坐标组合生成底面和顶面顶点序列，实现z轴偏移复制，替代三维拉伸，再根据底面与顶面对应顶点的相邻关系直接生成侧面三角面片，替代三维布尔运算，解决了现有pcb三维建模方法依赖通用几何造型引擎、三维布尔运算耗时长且鲁棒性差的问题，提高了三维模型构建的效率。