基于坐标分层的STL模型切片算法的研究

在现有STL模型切片算法的基础之上,提出了一种基于STL模型坐标分层算法,该算法在读入STL模型时,据各三角面片面片顶点的Z坐标对其分层,然后据三角面片内部边、顶点之间的拓扑关系在层内进行求交,生成CLI片层文件,输入快速成型机.该算法优化了数据结构,减少了切片时间,提高了切片效率.     

选区激光熔化STL模型切片算法研究

为解决STL模型切片过程中的数据存储冗余和奇异位置问题,提出了一种基于面拓扑关系的切片算法,通过三角面片位置关系的分析,识别并解决切片层高度与三角面片的边或点重合的奇异问题,保证了切片过程的稳定;通过点表和面表分别存储顶点数据和点面关系,将STL模型经过哈希去冗余处理后转换为拓扑结构模型,避免了顶点的重复存储;使用C++语言编写算法程序,采用多个复杂STL模型进行测试,结果显示：顶点存储消耗减小为原来的六分之一,并且通过凸凹棱的线段有效性识别,在变截面位置也能得到完整的边界。     

弧焊机器人柔性再制造中破损零件模型的分层算法

针对弧焊机器人分层/堆积成形方法实现破损零件的再制造,深入研究了破损零件模型的分层切片算法.考虑到零件破损形式的多样性、随机性,采用任意平面对破损零件STL模型(standard template library)分层切片的策略.为了省去建立拓扑信息及三角面片排序的时间,采取直接分层的方法.首先推导出了任意平面与STL模型的求交算法,然后将每层交点排序,由三次B样条拟合生成切片曲线,最后采用VC++6.0结合OpenGL实现了该分层算法.典型零件的分层实例验证了该算法的可行性,为机器人柔性再制造后续的机器人路径规划奠定基础.     

快速成型中基于MATLAB软件的STL模型的分层优化

STL模型为大多数快速成型机所能接受的格式,其分层处理是一个关键步骤,且算法的好坏直接影响分层效率与制造精度。基于STL模型的等厚分层算法优点,提出了排序精简法,该算法在对数据进行精简的同时,能够直接提取出只与分层切平面相交的三角形面片,快速提取截面轮廓线;该算法在保证精度的同时较大地提高了分层效率。介绍了其在MATLAB软件中的实现过程,并以实例验证其稳定性和快速性。     

3D打印中一种快速分层处理算法的研究

通过对3D打印中STL数据模型分层规则的分析建立有向加权图数据结构,该数据结构在找到邻接三角形的同时也记录了其权值信息,运用图的深度优先遍历法,建立递归搜索函数,针对递归切片中出现的三角形"点切"问题,提出了一种基于STL模型的快速分层算法即分组排序的有向加权递归算法。此算法通过对三角形面片分组排序后,进行有向加权图递归搜素,获得三角形面片之间有序排列的交点,在Open GL环境中实现了截面轮廓的自动生成,根据每个轮廓环切割的第一个三角形面片数据,确定截面轮廓的走向。实验结果证明该算法可以减少面片之间建立拓扑关系的时间,实现简单,稳定可靠。     

STL模型的分区域面片删除简化方法

基于STL文件中三角形面片之间的拓扑关系,将整个STL模型分为一个个子区域。采用将面片删除后重新三角划分的方法,将相对平坦的子区域用更少的三角形面片替代。在最大限度保留模型精度的同时,可减少其中的三角形面片的数量,以达到简化STL模型的目的。     

一种基于MATLAB的STL文件分层切片算法

STL文件的分层算法是3D打印最基本也是最重要的一环。在已有的切片算法的基础上,提出了一种基于MATLAB软件对STL文件的新的分层切片优化算法,可以保证精度和稳定性。此方法的实现过程是:先对三角面片排序,找到所在分层的三角形;然后建立所筛选出这些三角的邻接关系;最后求出交点依次相连,就能直接提取出轮廓线。该算法运用MATLAB软件最基本的编程代码,可以快速准确地提取出轮廓环。通过一个例子来验证该算法的准确性和稳定性。     

曲面零件激光熔覆轨迹的快速算法与自动生成

目的为满足激光熔覆工艺要求,提出一种针对曲面零件激光熔覆加工轨迹的快速生成算法。方法利用零件的STL格式转换为三角片模型网络,采用切片理论,生成一组厚度为0、方向与轨迹垂直的平面片族,同时将切片之间的距离设置为熔覆搭接率,搭接率取30%。每一切平面与三角面片产生交点,连接这些交点在平面内形成轨迹线段,通过加工过程中激光离焦量的固定值去除多余点,达到质量要求的同时也简化数据量,故提出搜索插补点算法,得到最终轨迹路径点,同时利用插补点在曲面上的法向矢量确定激光姿态,使用UG API与Visual Studio编写适用于激光熔覆轨迹的快速算法与自动生成的程序。结果模型的点云有47 756个数据,提取出了4260个轨迹点作为扫描轨迹,利用本文算法得到了5669个点,通过搜索插补点算法后得到最终轨迹点3861个,节约了搜索时间。将取得的每个点坐标信息与法向量信息传入机械人程序,达到了较好的熔覆质量。结论此方法用于曲面零件的熔覆轨迹规划,具有较好的稳定性和有效性。     

彩色3D打印纹理切片算法研究

针对现有的基于FDM的彩色3D打印不能实现全彩色的问题,为了能获取每层轮廓的彩色截面位图,提出一种基于Obj文件的纹理切片算法。首先根据三角面片的顶点的几何坐标和纹理坐标,获取切平面与三角面交线的纹理坐标,然后利用Obj模型的表面纹理映射得到交线的纹理信息,最后根据设置的彩色截面位图的分辨率和交线的纹理信息通过插值算法得到彩色截面位图上交线的纹理信息,并根据拓扑关系连接各个点便得到彩色截面位图。     

五轴数控渐进成形中挤压工具姿态的确定

在基于STL模型的五轴数控渐进成形中,为了避免三角面片边界处挤压工具的姿态发生突变现象,提出一种挤压工具姿态确定方法。首先,根据挤压工具头中心点与三角面片的位置关系,将工具头中心点分为位于三角面片顶点、三角面片边和三角面片内部3种类型;然后,对不同类型的工具头中心点,分别采用不同的距离加权算法,计算工具头中心点的法向量;最后,根据工具头中心点的法向量和挤压工具轴相对于工具头中心点法向量的引导角和倾斜角,确定挤压工具姿态。采用VC++和OPENGL完成算法的系统实现。算法应用实例表明,所确定的挤压工具姿态变化平缓,在三角面片的边界处,没有发生挤压工具姿态突变现象,软件运行稳定可靠。     

Development of 3D printing entity slicing software

Based on STL (stereo lithography) format file and with Microsoft Visual C⁺⁺ 6.0 programming language,a 3D printing slicing software appropriate for the surface strengthening of the parts has been developed,which includes three functions:3D model import,model slicing and data export.Through the grouping of STL model triangle facets before slicing,the judgment times of the relationship between the triangle facets and the cutting planes are reduced,and the slicing efficiency is improved.Aiming at the fact that the surface should be strengthened when the part is formed by using of 3D printing process,the function of identifying and marking the surface of the geometric entity is accomplished in the slicing software,which can strengthen the surface of the part according to the user’s requirements.The developed slicing software can provide an entity slicing file for 3D printing equipment.The related functions can be adjusted and improved according to user’s needs,which makes the software convenient and flexible to use.     

Study on boundary search method for DFM mesh generation

The boundary mesh of the casting model was determined by direct calculation on the triangular facets extracted from the STL file of the 3D model. Then the inner and outer grids of the model were identified by the algorithm in which we named Inner Seed Grid Method. Finally, a program to automatically generate a 3D FDM mesh was compiled. In the paper, a method named Triangle Contraction Search Method (TCSM) was put forward to ensure not losing the boundary grids; while an algorithm to search inner seed grids to identify inner/outer grids of the casting model was also brought forward. Our algorithm was simple, clear and easy to construct program. Three examples for the casting mesh generation testified the validity of the program.     

金属件激光直接成形中截面轮廓线的生成算法研究

截面线计算与扫描路径选择是激光直接成形工艺的重要控制环节。鉴于三角形拟合面与切平面的位置关系，提出了一种基于指针数组数据结构的截面轮廓线生成算法，通过Delphi语言中Tlist结构实现了分层处理后的内外轮廓自动识别，实际应用表明该算法快速、准确，适于金属件的激光直接成形。     

铸造CAE系统前处理模块中的若干关键技术

基于OpenGL相关的计算机图形学理论,对铸造CAE系统前处理模块中的STL预览、STL装配及STL校正等功能的实现技术进行了研究,包括STL文件的读写、三角面片的绘制、铸型对象透明效果的绘制、铸型系统三维坐标变换以及三角面片法向量的计算等.开发了相应的图形处理程序并集成到自主开发的铸造CAE系统.使用情况表明,这些关键技术有助于制定合理的网格剖分方案.     

快速原型制造系统与CAD系统接口软件开发

本文在着重研究了 STL 模型诊断、切片处理、切片轮廓拓扑处理和扫描处理与优化的基础上,开发了实用化的 CAD 系统与 RP 系统间的接口软件,并揭示 RPM技术的发展方向。     

高氮奥氏体钢低温断面的晶体学分析

用扫描电镜对18Cr-18Mn-0.7N高氮奥氏体钢的组织及低温脆断断面的晶体学特征进行了分析.结果表明:低温脆断断口上有退火孪晶界断面、沿晶断面及穿晶断面3种断裂刻面.退火孪晶界断面为一光滑、平坦的{111}面,上有折线状台阶,其它3组{111}面上的形变组织在退火孪晶界断面上形成3组交角为60°的直线状平行迹线;沿晶断面为一光滑曲面,{111}面的形变组织在其上形成几组不同交角的曲线状平行迹线;穿晶断面粗糙不平,显示平行于{111}面的台阶、河流花样或棱状花样,它们是不同{111}面上的裂纹在扩展中合并形成的.     

基于特征主基面的相交特征识别

为有效识别相交特征,提出一种新的基于特征主基面的相交特征识别算法。该算法首先对模型进行处理,抑制过渡特征,去除外轮廓面提取特征加工面,生成带扩展属性的加工面属性邻接图,并以特征面的面边关系属性为依据判断特征间的父子关系从而判定相交特征。通过特征基面的度的大小选定特征主基面并以凸边为痕迹添加虚链接,构建虚链辅助面,完成相交特征分离并对特征进行相似性判断,通过邻接矩阵与预定义特征库进行特征匹配从而完成相交特征识别。最后通过具有相交特征的模型验证算法的有效性。