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STL模型切片输出CLI前的修补和信息提取

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stl模型切片算法

stl模型切片算法

stl模型切片算法STL模型切片算法概述STL（Stereolithography）模型是一种常用的三维打印文件格式，它描述了一个物体的几何形状。

在进行三维打印之前，通常需要将STL模型进行切片，将其分解为一系列二维层次，以便打印机能够逐层构建物体。

STL模型切片算法是将STL模型转化为切片层的过程，它是实现三维打印的关键步骤之一。

STL模型切片算法的基本原理STL模型切片算法的基本原理是将三维空间划分为一系列二维层次，并将STL模型投影到每个层次上，得到切片轮廓。

具体来说，STL 模型切片算法主要包括以下几个步骤：1. 加载STL模型：首先，需要将STL模型文件加载到内存中。

STL 文件包含了物体的几何形状信息，通常由三角面片构成。

2. 网格化：将STL模型转化为三角网格，即将每个三角面片拆分为若干个小三角形。

这样可以将物体的曲面形状转化为离散的点集，便于后续处理。

3. 切片平面定义：定义切片平面的位置和方向。

切片平面可以沿着X、Y或Z轴方向进行定义，也可以在任意角度上进行定义。

切片平面的位置决定了切片的厚度，即每个切片的高度。

4. 切片轮廓计算：将切片平面与三角网格进行相交计算，得到每个切片的轮廓。

切片轮廓可以用一组闭合的曲线表示，它们描述了切片与三角网格的交点。

5. 切片排序：根据切片的位置进行排序，以确保切片按照正确的顺序进行打印。

通常，切片是从底部到顶部进行排序。

6. 切片数据输出：将切片数据输出为二维图像或G代码，以便打印机进行打印。

二维图像可以用于可视化切片结果，而G代码包含了打印机需要的打印指令。

常用的STL模型切片算法1. 横向扫描线算法：该算法将切片平面沿着Z轴方向进行移动，通过扫描线与三角网格的相交计算得到切片轮廓。

该算法简单高效，但在处理复杂曲面时可能会出现缺陷。

2. 光线追踪算法：该算法通过发射射线并追踪其与三角网格的相交点，得到切片轮廓。

光线追踪算法可以处理复杂曲面，但计算复杂度较高，耗时较长。

Aurora软件简介

Aurora软件简介

第一章 Aurora软件简介Aurora是专业快速成形(简称RP)数据处理软件,它接受STL模型,进行分层等处理后输出CLI格式标准文件,可供多种工艺的快速成形系统使用. Aurora软件功能非常完备,处理STL文件方便,迅捷,准确,使用特别简单,能有效地提高RP加工的效率.一,功能简介概括起来,Aurora软件具有如下功能:1,输入输出:能够输入输出STL文件,CSM(压缩的STL格式)文件,CLI文件.读取速度快,能够处理上百万片面的超大STL模型.2,三维模型的显示:在Aurora中可方便地观看STL模型的任何细节,并能测量输出.鼠标+键盘的操作简单,快捷,拥用户可以随意观察模型的任何细节, 甚至包括实体内部的孔,洞,流道等.基于点,线,面三种基本元素的快速测量, 自动计算,报告选择元素间各种几何关系,不需切换测量模式,见图1—1. 1—1 三维实体和剖面显示图形3,校验和修复:自动对STL模型进行修复,用户无须交互参与;同时受动编辑功能,大大地提高了修复能力,不用回到CAD系统重新输出,节约时间,提高工作效率,见图1—2.图1—2 STL模型校验和自动修复4,成形准备功能:在Aurora中,用户可以对STL模型进行变形(平移,旋转,镜像等,分解,合并,切割等几何操作;自动排样(二维,三维)可将多个零件快速地放在工作平台上或成形空间内,提高快速成形系统的效率,见图1—3.图1—3 模型分割5,自动支撑功能:根据支撑角度,支撑结构等几个参数,Aurora自动创建工艺支撑.支撑结构自动选择,只能程度高,无需特别培训和专业知识.6,分层功能:可将STL文件分层,能输出不同工艺的层片文件,容错性能好,对STL 模型上的裂缝,空洞等错误能自动修复,见图1—4.图1—4 图形分层显示二,运行环境CPU: 最低PIII500以上硬盘: 最小20G,推荐40G以上内存: 最小256M,推荐512M以上操作系统:Windows98,WindowsNT,Windows2000,WindowsXP(推荐)网卡: 10/100M以太网卡光驱: 24X以上显示器:最低15"彩显,800*600,推荐17"彩显,1024*768以上.第二章 Aurora工作界面及基本使用环境第一节Aurora软件的启动方式及工作界面1 ,Aurora软件启动方法Windows环境下(Windows NT,Windows2000 ,Windows XP操作系统)有两种方法:1)通过双击Windows桌面CATIA快捷图标启动CATIA软件.2)通过点击Windows桌面"开始程序 Beijing yinhuaAurora(FDM)"启动该软件.2 ,Aurora工作界面完成以上启动操作,系统进入Aurora工作界面.如图2-1所示.2—1 Aurora用户界面用户界面是Aurora的核心,所有的模型校验与修复,测量与修改,几何变换,模型分层等操作都可以在此完成.Aurora工作界面由三部分组成:1,上部为工作空间和工具条.2,左侧为工作区窗口,有控制台和输出两个窗口,显示STL模型列表等;3,右侧为图形窗口,显示STL或CIL模型,该窗口右侧还有快捷操作栏.第二节Aurora基本使用1,载入STL模型STL格式是快速成型领域的数据转换标准,几乎所有的商用CAD系统都支持该格式,如Pro/E,UG/II,AutoCAD,SolidWork等.在CAD 系统或反求系统中获得零件的三维模型后,就可以将其STL格式输出,供快速成形使用.具体载入方法如下几种:1)选择菜单"文件输入 STL"即可载入STL模型.2—2 载入STL模型2)在工作区窗口的空白处单击鼠标右键,在弹出的菜单中选择"输入STL"或者按快捷键"CTRL+L".当系统载入STL和CLI模型后,会将其名称加入左侧的"控制台"窗口.用户可以在控制台内选择STL模型,也可以用鼠标左键在图形窗口选择STL模型.2,载入CLI模型选择"文件输入 CLI"可以打开并显示CLI模型,.如图1—图2—4 读入CLI模型Aurora中可以方便地观看STL 模型的任何细节,并能测量,输出.全部的显示命令都在视图和标准视图两个工具条中.2,显示模式线框显示:以连接线的形式显示图形.透明显示:以透明方式显示.渲染 :以三维渲染方式显示图形.是最常用的显示模式.包围盒 :简化模型,以模型的正交包围盒显示.线框显示透明显示渲染显示包围盒显示图3—1各种显示模式3,标准视图系统预社了7种标准视图:顶视图,底视图,左视图,右视图,前视图,后视图,等轴测视图.顶视图底视图左视图右视图前视图后视图等轴测视图图3—2 各种标准视图4,剖面显示在观察复杂模型的内部结构时,常采用剖面显示.用户可以定义剖面的法向和位置,并观察剖面的前后两部分.具体操作方法:点击剖面键,出现如下图2—7所示对话框.图3—3 剖面显示对话框剖面视图中,按照X,Y,Z方向的不同可以选择不同的剖面.,还可以选择剖面相反一边的模型.STL模型操作包括坐标变换,模型分割,分解,和合并等操作.1,坐标变换坐标变换是对STL模型进行缩放,平移,旋转,镜像等.这些命令将改变模型的几何位置和尺寸.具体操作:点击"模型几何变换",弹出如下对话框.图4—1 几何变换对话框有几种情况:平移,平移至,旋转,缩放.图4—2"平移"与"平移至"图4—3旋转效果图2,处理多个STL模型快速原形工艺一般可以同时成形多个原型.Aurora也可以同时处理多个STL 模型.系统载入多个STL模型后,可以分别对他们进行处理,也可以一起进行处理.具体操作方法是:依次载入多个STL模型,在左侧的窗口中会依次显示各个STL文件名,用户可以在树状列表中选择其中的一个作为击活的STL模型,显示为粉色.图4—4 同时载入多个STL模型1)合并为方便多个STL模型处理,Aurora可以将多个STL模型合并为一个STL模型并保存.具体操作方法为:工作区窗口选择零件,然后单击鼠标右键,选择弹出式菜单中的"合并"(或选择模型合并工具条按钮)图4—5 多个模型合并合并后所有的模型都变为粉色,成为一个STL模型,如下图.图4—6 多个模型合并后的整体STL模型分解命令与合并命令正好相反.2)分割分割命令是将一个STL模型在一个确定的高度上分解为两个STL模型.具体操作为:在突袭功能窗口的空白处电击右键,弹出一个快捷菜单,选择其中的"分割"按钮.系统弹出如图4—7对话框.分割位置确定后,单击"确定"按钮,STL模型被分割为上下两部分,生成两个STL模型,如图4—9 所示.图4—7 分割操作图4—8 分割操作图4—9 模型分割后与分割后移动操作3,模型检验与修复Aurora的处理算法具有较高的容错性,对于一些小错误,如裂缝(几何裂缝和拓扑裂缝),较规则孔洞的空洞能自动缝合,无需修复;而对于法向错误, 由于其设计支撑和表面造型,所以需要进行手工或自动修复.Aurora中,STL模型回自动以不同的颜色显示,当出现法向错误时,该面片回以红色显示处理,需要修复.如图4—10所示.图4—10 含错误的STL模型具体修复方法是:点击下拉菜单"模型检验与修复"或直接点击"检验与修复功能键",弹出如图4—12快捷菜单,一般选取5个校验点,然后确定即可自动校验.图4—11 检验与修复操作过程图4—12 弹出检验与修复对话框校验后模型全部变为粉色,并自动以文本文件的形式给出模型的错误信息,评价答案好:0一般:0不好:0原创:0非原创:0/zt四眼鱼/zt 2008-06-01 23:28满意答案好评率：0%如图4—13所示.图4—13检验与修复结果4,STL模型的测量与修改STL模型测量对于用户是非常重要的工具,它可以帮助用户了解模型的重要尺寸,检验原型的精度,而无需回到CAD中去.具体操作方法是:首先选择被测量的模型,然后选择菜单"模型测量与修改"或单击按钮,进入测量与修改模式.测量与修改的基本元素是"顶点","边"和"面片".图4—14 测量边长图4—15 测量三个点注意: 单击鼠标左键——拾取面片按住CTRL键,然后单击左键——拾取边按住SHIFT键,然后单击左键——拾取顶点Aurora中具有分层功能,FDM工艺的层片包括三个部分,分别为原型的轮廓部分,内部填充部分和支撑部分.轮廓部分是根据模型层片的边界获得的. 内部填充部分是用单向扫描线填充原型内部非轮廓部分.支撑部分是在原型外部,对其进行固定和支撑的辅助结构.具体分层方法是:选择菜单"模型分层"或直接点击切片按钮,启动分层命令,如图5—1所示.图5—1 模型分层过程启动分层命令后,系统弹出如下对话框,填写分层参数,然后确定,系统开始分层.分层后,系统是以CLI格式将分层文件保存在用户指定的文件夹中, 以便调用.图5—2 分层参数对话框图5—3 分层过程CLI文件是用来存储STL模型处理后的层片数据.是Aurora的输出格式,供后续的快速成形系统控制软件使用,在成形机上制造原型.图6—1 全部显示和单层显示Aurora中,可以对分层得到CLI模型进行修改.点击"编辑层片"按钮,进入修改模式.图6—2 显示选取的线段进入修改模式后,可以用鼠标拾取各层的轮廓线和填充线,被拾取的线段就会以不同的颜色显示.完成拾取后,可在弹出窗口单击鼠标右键,弹出图6—3快捷菜单,删除部分线段,如图6—4所示.图6—3 层片修改菜单图6—4 删除部分线段当需要添加时,还可以绘制线条,重新编辑层片。

3dMagics用户手册

3dMagics用户手册

3D Magics v3.02用户手册目录1配置环境 (3)4.1 配置规格表 (3)4.2 显视优化 (4)2安装和注册 (6)3模块说明 (7)4使用说明 (8)4.1 菜单 (8)4.1.1 文件 (8)4.1.2 工作台 (15)4.1.3 帮助 (15)4.2 模式栏 (17)4.2.1 加载模型/项目 (17)4.2.2 卸载模型 (17)4.2.3 模型基础信息 (18)4.2.4 修复模型 (19)4.2.5 生成支撑 (21)4.2.6 卸载项目（模型） (23)4.3 工具栏 (24)4.3.1 模型运动控制 (24)4.3.2 视图缩放分栏 (24)4.3.3 视图选择分栏 (25)4.3.4 平台移动工具分栏 (25)4.3.5 测量工具分栏 (26)4.4 信息栏 (27)4.4.1 零件概况及自动排列 (27)4.4.2 移动、旋转 (27)4.4.3 指定顶面/底面 (28)4.5 支撑参数详解 (29)4.5.1 公共 (29)4.5.2 基础支撑 (31)4.5.3 支架支撑 (32)4.5.4 点支撑 (33)4.5.5 辅助支撑 (34)1配置环境4.1 配置规格表4.2 显视优化3dMagics在三维视觉方面进行了大量的研究与优化，因此在其运行时要求有高质量的显卡性能。

但与部分显卡处于“节能”或“性能（运行速度）优先”的电脑，请将显卡设置为“质量优先”或“高质量”。

图 1部分电脑上正常零件上出现红色的错误提示这里以Windows7/8系统下NVIDIA显卡为例，对电脑显卡进行设置。

1．鼠标右击桌面，或者打开控制面板（查看方式为：大图标/ 小图标），打开NVIDIA 控制面板。

（如图2、图3所示）2．在“3D设置”下选择“通过预览调整图像设置”，点击选择“使用我的有线选择”并将滑块指针移动到“质量”一侧。

（部分机器选择“由3D应用程序决定”亦可）点击“应用”（如图4、图5所示）3．重启电脑。

【最新精选】Magics修补

【最新精选】Magics修补

【最新精选】Magics修补Magics是一个强大的STL文件自动化处理工具。

通过使用Magics中的修复工具，可以快速地对含有各种错误的STL文件进行修复，修复文件格式转换过程中产生的三角面片损坏。

Magics也是目前唯一一个能很好满足快速成型工艺要求和特点的软件。

Magics RP作为一款强大而高效的3D工具，它可以在最短的时间内生产出高质量的原型，并为您和您的客户提供详尽的工艺过程文档。

】图1Magics可以对STL文件进行各种不同的操作，包括:-STL 文件的显示、测量和处理;STL文件修复、壳体合并、平面闭合以及重合三角面片探测;STL文件的切割、打孔、拉伸和面的偏移;布尔操作、减少三角面片数量、平滑、标签功能等。

Magics RP 的优势Magics软件是不断研发创新，并与实际生产经验相结合的产品。

Magics能够帮助实现最复杂零件的快速成型加工。

Magics在保证模型精度的情况下可以最大的加快文件处理速度Magics界面直观、友好、人性化。

高效的内存管理模式能让客户轻松的处理大文件。

Magics强大的STL文件修复工具使用户在模型质量上无后顾之忧。

Magics允许用户直接在STL数据上进行设计和修改，最大限度的提高工作效率。

Magics能让用户在几分钟之内准备好生产用的数据。

Magics模块化的功能结构，能满足不同机器用户的不同需求。

Magics提供全工作流程解决方案。

文件准备过程1 导入模型在导入其它CAD软件生成的文件时，Magics需要首先对该文件进行格式转换，把非STL文件转换为STL文件。

用户可以定义文件转换的精度，获得理想的转换结果。

除了可以定义精度，导入功能可以对零件做一些基本的前处理，包括三角面片法向修复、缝隙缝合等。

注:Magics支持多种格式的导入，包括Pro/E、UG、Catia等软件生成的文件、IGS、STEP等标准格式。

除此之外，还支持点云数据、犀牛数据、切片文件等多种文件的导入。

第3讲RP系统的数据准备

第3讲RP系统的数据准备

典型三维模型的表达方法
边界表达法（Boundary Representation， 即B-rep表达法）
利用有序、有向的点、边和面构成的表面来精 确地描述三维实体模型
优点：
能快速绘制立体或线框模型
缺点：
数据占用存储空间大（以表格形式表示数据），模 型修改操作较复杂
实体的B-rep表达法
反求工程
对已有的产品样件 进行扫描测量，将 所得测量数据进行 处理后得到产品的 3D模型
概念 2D图样
样品 扫描机
3D CAD软件
数据处理软件
3D CAD模型
CAD/CAM软件功能
强大的三维设计功能
能有效进行概念定义、控制及评估 具有实用复杂模具和零件加工模板
强大的CAD系统
实体建模、特征建模、自由曲面建模、用户自定义特 征、装配、标准件库等
LMI
南洋理工大学的Gan G.k.Jacob等人提出
四、快速原型数据处理软件
STL预处理功能 切片处理功能
切片 支撑设计功能 扫描路径生成功能
四、快速原型数据处理软件
STL预处理功能
3D模型显示 模型校验和修复 模型几何变换
平移、旋转、缩放
模型编辑
复制、镜像、分割、合并以及修改等
第3讲RP系统的数据准备
本讲内容
CAD三维模型的构建方法 常用的CAD/CAM软件介绍 STL数据文件 三维模型的切片处理 切片处理软件介绍
典型三维模型的表达方法
构造型立体几何法 边界表达法 参数形体调用法&参量表达法 单元表达法
典型三维模型的表达方法
构造型立体几何法（Constructive Solid Geometry，CSG法）

stl模型的实施步骤

stl模型的实施步骤

STL模型的实施步骤1. 简介STL（又称为Stereolithography) 是一种用于快速原型制作的文件格式，广泛应用于3D打印和计算机辅助制造（CAM）领域。

本文将介绍STL模型的实施步骤，包括模型生成、修复、切片和打印。

2. STL模型生成STL模型可以通过多种方式生成，包括手动建模、CAD软件创建和3D扫描等。

•手动建模：使用建模软件（如Blender, SketchUp等）手动创建3D 模型。

这需要用户具备一定的建模技能，可以通过移动、缩放、旋转等操作来创建模型。

•CAD软件创建：使用专业的CAD软件（如SolidWorks, AutoCAD等）创建模型。

CAD软件通常提供丰富的建模工具和参数控制，可以精确地创建复杂的几何形状。

•3D扫描：使用3D扫描仪将真实物体扫描成点云或三角网格，然后将其转换为STL模型。

这种方式适用于复杂的有机形状或无法通过手动建模和CAD软件创建的模型。

3. STL模型修复在生成STL模型的过程中，可能会出现一些问题，如模型中的孔洞、几何错误、非封闭曲面等。

这些问题可能会导致模型在后续的切片和打印过程中出现错误。

因此，需要对STL模型进行修复。

常用的STL模型修复软件有MeshLab、Netfabb、Blender等。

这些软件提供了各种修复工具，如填补孔洞、修复曲面、删除不必要的面片等。

通过使用这些工具，可以修复模型中的问题，使其更适合切片和打印。

4. STL模型切片切片是将3D模型切分成一层层的二维图像的过程。

在STL模型切片之前，需要选择合适的切片软件，如Cura、Slic3r等。

•导入模型：将修复后的STL模型导入切片软件中。

•设置切片参数：根据实际需要，设置切片参数，如打印质量、打印速度、填充密度等。

•生成切片：点击切片软件中的开始切片按钮，软件将根据模型和参数生成切片。

•预览切片：切片软件通常提供预览功能，可以查看每一层的切片结果，以便检查和调整模型。

STL模型切片输出CLI前的修补和信息提取

1.2 CLI格式文件分析 CLI文件是欧共体 BriteEruam快速原型项目
提出并完善的一种层片切口文件, 有二进制和 ASCII码两种文件格式 [ 6] 。 下面一实例为 ASCII形 式 CLI文件 。 (//后为注释文字 , …为省略的数据 )
＄＄HEADERSTART/ /文件头开始 。 ＄＄ASCII//ASCII文件 , 若为二进制文件则为 BINARY。 ＄＄UNITS/0.005 000 //数据的单位为 0.005 mm。 ＄＄VERSION/200 //CLI文件版本号为 2.00。 ＄＄LABEL/1, part1 //用来 标识在一 个文件中
0, 1425.0 ＄＄HATCHES/0, 18, 124.0, 3 674.0, 124.0,
5 342.0...3 490.0, 936.0, 3 490.0, 25.0 … ＄＄GEOMETRYEND //几何体结束 几何体数据主要描述部分 POLYLINE的格式为 : POLYLINE/id, dir, n, plx, ply, … , pnx, pny 其中 , id是同一个文件中描述多个三维模型的
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南昌大学学报 · 工科版
2007年
DataPoint＊ Point;} //该轮廓线的指针 ;
数据节点为 :
structDataPoint{
floatX, Y;
//数据点的 x, y坐标 ;
boolHaveGap;
//断点标志 ;
DataPoint＊ Point;} //该数据点的指针 ;
STL文件格式是 CAD系统与快速成型系统之
间数据交换格式的标准 , 但该格式文件缺少面片之 间的拓扑信息 , 而且可能还会有裂缝 、间隙 、面片重 叠和法向量反转 的错误 。 同时由于 STL文 件是用 许多空间三角形小平面逼近原 CAD模型 , 所以其模 型精度与产生 STL时 CAD系统指定的毗邻误差有 关 :当 STL模型的毗邻误差较小 时 , 用来近 似零件 表面的三角形面片数目较多 , 当 STL模型的毗邻误 差较大时 , 用来近似零件表面的三角形面片较少 , 而 当 STL模型的精度较高时 , 由于分层方法的关系以 及 STL文件所固有的缺陷 , 分层求交后得到的轮廓

STL专业修补软体

出色的工作平台可视化 手动嵌套不可能在这么短的时间内达到这样
的效果
39
• 你想增加零件的完整性么? •Magics RP 解决方法: 高级 support generation
快速自动地生成最优化的支撑
依据表面几何形状，有多种支撑结构样式
用户完全控制
拓展的用户自定义参数表 高级手动操作
34
Back to general overview
Magics加快RP前处理
节省数据准备时间
设计高度自动化
提高CAD部门效率
增加RP设备产能
开发的特征针对RP前处理
增加你的RP设备产能
平滑了设计到生产的衔接!
35
•你想对属性相关的材料、RP机器进行补偿么?
一些材料易于收缩
避免成形的零件比要求的小
加快了产品推向市场的时间
创建特征优化工艺
快且易于掌握 完全掌控STL文件
19
• 对于工作台来说你的零件是否太大?
• Magics RP 解决方法: cutting & punching 功能
20
•快速切分大尺寸零件或者分割部件
Magics高级切割工具:
沿用户自定义路径切分零件 保证粘结在一起时结合牢固
自动旋转零件: 指示的面和工作台面面相对
37
• 你想避免由于零件粘到一起而产生的废品么?
• Magics RP 解决方法: collision detection
自动检测 指出零件时候有干涉以及干涉在什么地方
38
• 你想优化你的设备制造空间么?
基于几何造型 基于边框
• Magics RP 解决方法: automated 嵌套

基于STL文件的快速成型分层算法与毗邻拓扑信息的快速提取


作者简介： 李仲阳， 博士， 副教授， 主要研究方向： 谢存禧， 教授， 博士研究生导师， 主要研究方向： 杨家红， %&’ 与快速成型技术。 %&’ 与快速成型技术。 博士后， 副教授， 主要研究方向： 计算机应用。
6!

!""!#"$
计算机工程与应用
较小的时间与空间复杂度为代价， 达到快速提取毗邻拓扑信息 的目的， 为实时的快速分层提供了基础。
%
&’( 文件的毗邻信息索引表与分层算法
开 辟 一 连 续 的 存 储 区 域 存 储 &’( 文 件 的 三 角 形 网 格 !!，
它们被表示成结构体数组，其中 )*+, 为三角形被处理标志， 数 据体结构如下：
-./01. ./2+3,*45 )*6+. 7%89: ； )*6+. 7!89: ； )*6+. 7989: ； )*6+. 389: ； ; ; 三角形顶点 % ; ; 三角形顶点 ! ; ; 三角形顶点 9 ; ; 三角形面片的外法矢量
)E61-%*1： )LDE 9:98; E<GQD8E <L8 :BM?;D<L= ?@ B:K8; 9;?C8EE ?@ ;:9DQ 9;?<?<K9D>M （ R7） #&@<8; ()* @DB8E <;:>EB:<8Q @;?= %&’ =?GBQ :;8 D><8;E8C<8Q SK : E8;D8E ?@ L?;DP?><:B 9B:>8E， L?T <? <D=8BK M8< <L8 C?><?G;E ?@ <L8 =?GBQ DE E<GQD8Q#U?; <L:< =8><D?>8Q :S?J8， <L8 9:98; @D;E< 9G<E @?;T:;Q <? 8E<:SBDEL <L8 D>Q8V <:SB8 ?@ :QW:C8>< ;8B:<D?> ?@ <;D:>MB8 >8<E <? 8V9;8EE <L8 <?9?B?MDC:B ;8B:<D?> ?@ : =:EE ?@ EC:<<8;8Q <;D:>MB8 >8<E :>Q GE8 <L8 <:SB8 <? ;8:BDP8 ;8:B5<D=8 :>Q ;:9DQBK B:K8; 9;?C8EE#U?; <L8 ;:9DQ :CXGD;8=8>< ?@ <?9?B?MDC D>@?;=:<D?> @;?= ()* @DB8E， : CB:EED@K 5<:SB8 ， TLDCL C:> =:Y8 <L8 ;:>M8 @?; E8:;CLD>M :QW:C8>< <;D:>MB8E <? S8 @?CGE8Q D> : >:;;?T ;:>M8 DE 9G< @?;T:;Q， :>Q <L8 ;:9DQ :CXGD;8=8>< ?@ <?9?B?MDC D>@?;=:<D?> @;?= ()* @DB8E C:> S8 ;8:BDP8Q#

三维模型重建基础

采 集 数 据 数 字 化 设 备 数 据 预 处 理 曲 线 拟 合 曲 面 片 重 建 曲 面 模 型 体 模 型 下 游 应 用
4-2 基
曲线的模型重构过
曲线编辑
当通过插值或逼近得到曲线段后， 当通过插值或逼近得到曲线段后，应通过各 种编辑功能对曲线进行修形操作， 种编辑功能对曲线进行修形操作，修补由于 测量数据的不完整带来的拟合曲线缺陷， 测量数据的不完整带来的拟合曲线缺陷，要 求曲线具有完整、连续、光滑的特点， 求曲线具有完整、连续、光滑的特点，以保 证生成曲面的光顺性。 证生成曲面的光顺性。
课前复习
逆向工程中曲面重构的特点、 逆向工程中曲面重构的特点、重构过程及其重构 曲面的二种方法。 曲面的二种方法。 逆向工程中基于曲线的拟合造型方法以及相应的 软件。 软件。
第四节
曲面片直接拟合造型
曲面片直接拟合造型是直接对测量数据点进行曲面片拟 获得曲面片经过过渡、混合、 合，获得曲面片经过过渡、混合、连接形成最终的曲面模 曲面直接拟合造型既可以处理有序点， 型。曲面直接拟合造型既可以处理有序点，也能处理点云 数据（散乱点） 数据（散乱点）. 实 图4-4 曲面片拟合造型 体 曲 曲 模 下 数 模 数 面 面 型 采 游 据 型 字 模 片 集 应 与 评 化 拟 型 数 用 处 价 设 合 重 据 理 备 建
小结： 小结：
介绍了逆向工程中曲面重构的特点、 介绍了逆向工程中曲面重构的特点、重构过程及 其重构曲面的二种方法。 其重构曲面的二种方法。 重点讲解了逆向工程中基于曲线的拟合造型方法 以及相应的软件。 以及相应的软件。
作业： 作业： 做出基于曲线的模型重构过程图。 做出基于曲线的模型重构过程图。
第一节 概论
三维 CAD 模型的重构是逆向工程 的另一个核心和主要目的， 的另一个核心和主要目的，是后续产 品加工制造、快速成形、 品加工制造、快速成形、工程分析和 产品再设计的基础。 产品再设计的基础。CAD 模型的重 构是整个逆向工程中最关键、 构是整个逆向工程中最关键、最复杂 的一环， 的一环，重构曲面的品质和精度直接 影响最终产品CAD模型的优劣。 模型的优劣。 影响最终产品 模型的优劣
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ID为 1, 方向为顺时针 , 点个数为 5。 ＄＄HATCHES/0, 18, 124.0, 3674.0, 124.0, 5342.
0...3490.0, 936.0, …, //ID为 0,点个数为 18个 ＄＄LAYER/60.0 //新层高为 60.0。 ＄＄POLYLINE/1, 0, 5, 1425.0, 1425.0...1425.
标志 ;dir是轮廓环从 z轴负方向看呈现的方向 :0 顺时针 (内环 ), 1 -逆时针 (外环 ), 2 -开口线 (无 实体 );n是顶点的个数 plx, ply, …, pnx, pny是指对 应点的 x, y坐标 , 在第一象限均为正值 。
由于 STL切片只是轮廓数据的点集集合 , 可能 存在负坐标并且是没有内外轮廓和顺 、逆时针这些 信息的 , 所以在输出前要做一系列的预处理 、以提取 这些信息 。
STL文件格式是 CAD系统与快速成型系统之
间数据交换格式的标准 , 但该格式文件缺少面片之 间的拓扑信息 , 而且可能还会有裂缝 、间隙 、面片重 叠和法向量反转 的错误 。 同时由于 STL文 件是用 许多空间三角形小平面逼近原 CAD模型 , 所以其模 型精度与产生 STL时 CAD系统指定的毗邻误差有 关 :当 STL模型的毗邻误差较小 时 , 用来近 似零件 表面的三角形面片数目较多 , 当 STL模型的毗邻误 差较大时 , 用来近似零件表面的三角形面片较少 , 而 当 STL模型的精度较高时 , 由于分层方法的关系以 及 STL文件所固有的缺陷 , 分层求交后得到的轮廓
第 29卷第 4期 2007年 12月r学sit报y(E·n工gin科ee版ring＆ Technology)
文章编号 :1006 -0456(2007)04 -0364-04
VoDle.c2.92N00o7.4
STL模型切片输出 CLI前的修补和信息提取
的多个实体 。 ＄＄DATE/040 405 //文件生成日期 , 日期顺序
为 DDMMYY。 ＄＄HEADEREND //文件头结束 。 ＄＄GEOMETRYSTART//几何体开始 。 ＄＄LAYER/0.0 //层高为 0.0。 ＄＄POLYLINE/1, 0, 5, 1 425.0, 1 425.0, … , //
1 切片轮廓信息的数据分析和 CLI格 式文件分析
1.1 切片轮廓信息数据分析 在对 STL模型进 行分层处理之 后得到的截面
轮廓信息应该是由一系列有序点集并顺序连接构成 的多段折线 。第 i条折线的点集为 Li={V1 , V2 , … , Vn}, 其中 n为线段的端点个数 。这 些折线必须符 合 3条规则 [ 4 -5] :①Vn是足以描述这条折线的最少 的点 , 其中不应存在多余的数据点 。 ②这条折线应 是简单而封闭的 , 构成一个多边形 , 不应该存在自相 交和不封闭的情况 。 由于自相交的情况很少出现 , 所以一般只需对轮廓不封闭的情况进行处理 。 ③由 多条封闭的折线形成的区域的边界是有方向性的 , 其正方向规定为 :人站 (头向上 )在水平的分层平面 上 , 沿封闭折线从起点走 向终点 , 区 域总保持在左 侧 。由以上的数据信息分析知 , 对于分层产生的切 片 , 可能存在轮廓不封闭和大量的冗余点 , 这里要纠 错修补 。
(SchoolofMechanicalandElectronicalEngineering, NanchangUniversity, Nanchang330031, China)
Abstract:CLIisauniversalandperfectsliceinterfacefile.IntheprocessofRapidPrototyping, theslicefiles producedbySTLmodelneedtobeoutputtedintheformatofCLI;however, becauseofthedefectionofSTLfile, therearelargenumberofredundancyanderrorinthesliceprofiledata, moreoveritdoesn'thavethenecessaryformatinformationwhichdemandedforoutputting.Inthispassage, accordingtotheunclosedphenomenonandredundantdataofthesliceprofile, effectivemodificationandfilteringalgorithmswasproposed.Inaddition, effectiveextractingalgorithmwasalsoputforwardedtogetnecessaryformatinformationofthesliceprofiledata.Attheend, thegenericswasusedtorealizethealgorithm .Practicemanifestthatthewayandthealgorithminthepassageare simpleandpractical, andtheysupplyaeffectiveapproachfortheoutputtingofCLI.
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南昌大学学报 · 工科版
2007年
DataPoint＊ Point;} //该轮廓线的指针 ;
数据节点为 :
structDataPoint{
floatX, Y;
//数据点的 x, y坐标 ;
boolHaveGap;
//断点标志 ;
DataPoint＊ Point;} //该数据点的指针 ;
果同一截面有多个轮廓 , 则对每一个轮廓环用一个
链表 。该链表的头节点为 :
structHead{
floatLayHeight; / /该层切平面的高度 ;
floatx1, y2;
//该轮廓线头端点坐标 ;
floatx2, y2;
//该轮廓线尾端点坐标 ;
boolHaveError;
/ /错误标志 ;
在 STL模型的切 片轮廓数据中 一般存在以下 两种类型冗余点 (如图 1所示 )。
2 错误轮廓信息的修正算法
2.1 不封闭轮廓线的处理
由于 CAD系统的计算精度问题或者其它原因 ,
往往会造成由 CAD模型向 STL模型转化时出现孔
洞等错误 , 这些错误的存在会导致分层后得到的切
片截面轮廓的不封闭 。 为了处理由于孔洞而造成的
轮廓不封闭现象 , 需设计一个循环链表结构 , 把分层
处理时得到的轮廓数据存放在循环链表中存储 。 如
关键词 :快速成型 ;CLI文件 ;STL切片 ;泛型 技术 中图分类号 :TH164 文献标 识码 :A
TheModifyingandInformationDistilling oftheSTLSliceBeforeOutputtingCLI
ZHOUTian-rui, XUChun-hui, ZHANGYong, PANHai-peng
入下一个链表进行检查 。 如果链表有错 , 则需搜索
链表各个节点的断点标志 , 找出所有断开点 。 再计
算出各个断开点之间的距离 , 连接距离最近的断开
点 , 并且修正各段轮廓线的方向 。
2.2 冗余点的数据处理 2.2.1 冗余点类型
STL模型分层后的轮廓信息文件中 , 对于其中 的一些微小线段 , 有些是在当前的快速成型系统的 精度下 , 根本无法插补加工的 , 因此可以作为冗余点 而去除这些数据 。重合点和一条直线段的多余点的 数据 , 会引起多余的插补运算 , 也应该剔除这些冗余 数据 。
0, 1425.0 ＄＄HATCHES/0, 18, 124.0, 3 674.0, 124.0,
5 342.0...3 490.0, 936.0, 3 490.0, 25.0 … ＄＄GEOMETRYEND //几何体结束 几何体数据主要描述部分 POLYLINE的格式为 : POLYLINE/id, dir, n, plx, ply, … , pnx, pny 其中 , id是同一个文件中描述多个三维模型的
KeyWords:rapidprototyping;CLIfile;STLslice;generics
20 世 纪 80 年 代 后 期 发 展起 来 的 快 速 成型 (RP)技术 , 有效地缩短了产品的研究开发周期 , 被 认为是近 20年制造技术领域的一次重大突破 。在 其生产工艺中 , 零件的成型必须经过一系列的数据 处理 , 其中最重要的是要对 STL文件进行切片并进 行标准格式输出 , 以得到一层层的二维截面轮廓信 息 , 然后采用特定的工艺方法和材料生成与截面形 状相同的薄片 , 这一过程反复进行 , 逐层累加 , 直至 生成零件的实体模型 [ 1] 。
如果轮廓不封闭 , 在头节点置错误标志 ;在断开
处 , 置数据节点的断点标志 。断开点之间的距离一
般十分接近 , 所以可以比较容易地用近似直线将断
点连接上 。 在对不封闭轮廓数据进行修正时 , 首先
调入轮廓信息的链表 , 检查头节点的错误标志 , 如果
该链表的错误标志为 0, 表示该轮廓是封闭的 , 则调
周天瑞 , 徐春晖 , 张永 , 潘海鹏
(南昌大学 机电工程学 院 , 江西 南昌 330031)
摘要 :CLI(CommonLayerInterface)是一种 通用 、完善的层 片接口 文件 , 在快速 成型工 艺中 , STL分层产 生的切 片数据文件要进行 CLI格式的输出 ;但由于 STL自身的缺陷 , 其切片 文件的 轮廓信 息数据 有大量的 冗余数 据甚至 错误 , 同时不具有 CLI格式文件输出所要求的各种格 式信息 。 分别针对 切片轮 廓的不 封闭和 数据冗 余 , 给 出了有 效的判断修正和滤除方法 ;针对不具有输出格式信息的切片轮廓数据 , 提出了有效的信息提取算法 ;并利用 C++的 标准模板 、采用泛型编程技术对该方法和算法加以实现 。 实践证明 :文章提出的修正和提取算法简单实用 , 为切片 向 CLI的输出提供了高效途径 。