三维模型的适应性切片方法研究

阐述了一种基于STL文件进行自适应切片的有效方法，以减少台阶效应对成形零件各种性能的影响。利用零件STL文件中小三角片法向量，计算出各小单元层侧表面最大法向量，适应性地计算出在分层方向上每层切片的厚度，确保层与层之间的台阶效应在允许值范围内。利用STL小三角片数据反向求出其切片方向对应小单元层的法向量，提高了计算速度。对该方法在直接切片时的不足进行了分析，提出了精确性修正方案。     

面向STL文件的截面轮廓线段连接方法研究

针对3D打印中模型数据的截面轮廓求取问题,分析STL文件的计算机数据格式特征,提出面向STL文件的截面轮廓线段连接算法.首先,通过STL文件的相交面片选取与求交计算,直接生成相交截面的轮廓线段;然后,通过轮廓线段的连接判断,快速生成模型数据的截面轮廓;最后,借助PythonOCC的开源三维模型显示平台,使用Python的计算机编程语言编程开发面向STL文件的截面轮廓生成模块,并通过多个模型的数据测试对所提算法的有效性给予验证.实验结果表明,所提算法可完全避免模型数据的拓扑数据操作,并通过STL文件的直接数据处理,直接实现3D打印中模型数据截面轮廓的快速生成.     

基于分块搜索算法的三角形网格面重构

为快速构建STL文件三角面片之间的拓扑关系，提出了一种快速拓扑重构算法。该算法有效地解决了数据处理中遇到的冗余操作过多、计算处理效率低的问题。     

STL模型局部精度补偿方法研究

STL格式文件是RP行业的事实标准，但是STL模型精度与STL文件尺寸之间的矛盾还没有得到有效解决。提出一种局部精度补偿方法，利用该方法重新生成的STL文件保证了模型各部分的精度，同时缩短了STL文件尺寸、减少了数据计算量。     

基于STL面片法向矢量的自适应分层算法

文章分析、比较了快速成形自适应分层的现有算法。提出了基于STL文件三角形面片法向矢量的自适应分层算法。该算法根据给定的加工精度，可以很方便地求出相应的符合精度要求的分层厚度。通过与现有算法的比较，表明该算法简单、计算量较小而且容易实现。     

基于散列的STL拓扑信息重建方法

STL 文件拓扑信息的重建 ,是 STL 文件正确性检验和修复等工作的前提 ,是在产品反求的基础上进行产品再设计的基础。针对现有方法计算复杂 ,计算量大等问题 ,本文首次将半边结构用于 STL 拓扑信息重建过程 ,提出了一种基于散列的 STL 拓扑信息重建新方法 ,该方法可以快速有效地实现 STL 拓扑信息重建     

Parasolid数据的STL变换研究

为满足CAD软件与快速成形领域的数据交换需要,提出了一种Parasolid数据的STL变换方法。利用Parasolid建模核心的PK-TOPOL-facet()函数将Parasolid模型按STL文件规则进行三角网格化,通过返回的拓扑信息构建三角面片与它的顶点和法向量的拓扑关系,并由此生成了STL文件。应用实例和Solidworks软件诊断表明,采用该方法可以将Parasolid文件变换为STL文件,生成的STL模型中无错误面和缝隙存在。     

基于STL文件的变密度三维全六面体网格自动生成方法

针对STL文件在传递复杂几何实体模型信息方面具有精度较高的特点，提出了一种基于STL文件变密度三维全六面体网格自动生成方法，给出了STL文件的数据格式及其内容约定，详细阐述了基于STL文件空间CAE模型表面特征自动识别、拓扑关系的生成和变密度栅格法加密信息场的建立等关键技术。实现了在实体模型表面曲率较大和厚度较小的局部区域进行协调加密，可以获得与实体模型边界吻合良好的全六面体协调网格，适合于工程问题的有限元分析计算。若干复杂实体模型算例表明，该算法实用性强，效果良好。     

增材制造中STL模型三角面片法向量自适应分层算法研究

本文提出了增材制造技术中STL模型三角面片法向量自适应分层新算法。该方法寻找与层厚t相交的三角面片的最小法向量,应用三维模型体素中x-y分辨率和STL模型中三角面片法向量与制造方向间夹角变化关系,实现STL模型的自适应分层。用此方法分层,减少了分层参数处理的复杂性,使自适应分层变得更加简单且易实现,得到的分层厚度值更加准确。由于自适应分层是在允许的误差范围内得到的分层厚度,因此在STL模型轮廓变化明显的区域分层更加精细。     

基于STL模型的RP数据前置处理ASP工具集研究及应用

提出一种基于STL模型的RP数据前置处理ASP解决方法，建立了ASP工具集的功能模型和体系结构；以STL文件的缺陷检查与模块修补为例，阐述了ASP工具集的具体开发过程，开发的ASP工具集已集成到RPM网络化服务集成系统中。应用结果表明，基于STL模型的RP数据前置处理ASP工具集提供了一个有效的使能工具，在为协同制造企业和RP用户提供统一的前置数据处理和工艺选择服务的同时，可提供数据前置处理软件的维护、管理和升级服务，能有效地支持RPM网络化制造的实施。     

基于STL模型的轮廓线自适应分层方法研究

目前,大多数快速成型系统在表达CAD模型时仍采用STL模型。由于快速成型自身的特点,对STL模型进行分层处理是其必由之路。在分析了传统的STL模型分层方法的基础上,提出了一种基于STL模型的轮廓外形线自适应分层的方法,然后通过实例对该自适应分层方法进行了验证,证明了该方法的可行性和正确性。     

Adaptive direct slicing of a commercial CAD model for use in rapid prototyping

Slicing a 3D graphic model into layers of 2D contour plots is an essential step for all rapid prototyping (RP) machines. Various methods are available, such as stereo lithography (STL) file slicing, direct slicing and adaptive direct slicing. Amongst these, adaptive direct slicing is the most advanced for its capability of adapting the slicing thickness according to the curvature of any contour. In this study, an adaptive direct slicing method complete with the algorithm for calculating the thickness of each layer is proposed. As an illustration of the method, the algorithm was programmed within the commercial CAD software package, PowerSHAPE. The method was shown to be fast and accurate in comparison with STL file slicing and direct slicing, which both used a constant layer thickness. An erratum to this article can be found at     

Direct Slicing from PowerSHAPE Models for Rapid Prototyping

Rapid prototyping processes produce parts layer by layer directly from CAD models. An efficient method is required to slice the geometric model of a part into layers. Several slicing methods are introduced in this paper: slicing from STL files; tolerate-errors slicing; adaptive slicing; direct slicing; adaptive and direct slicing. PowerSHAPE is a powerful package for building models, and it provided macro language and picture files for its secondary development work. To meet rapid proto-typing slicing demands, the author proposes a direct slicing approach based on PowerSHAPE models. In this method, lines, arcs and Bezier curves are used to describe the section contours. This approach can be used in stereolithography, selective laser sintering, fused deposition modelling, and other rapid prototyping processes, e.g. laminated object manufacturing. It may be the future solution to existing slicing problems.     

快速成型技术中分层算法的研究与进展

根据对零件制造精度和效率的关注程度的不同,开发出了多种分层算法.在同等加工时间的情况下,根据加工精度的不同,将这些分层算法分为等层厚分层算法和适应性分层算法两类.通过对STL模型、原始CAD模型和点云数据的分析,讨论了两类分层算法的研究和发展,然后介绍了斜边分层算法和曲面分层算法等先进分层算法的原理和成果,最后讨论了快速成型分层算法的研究方向和趋势.     

基于STL模型垂直切片的支撑自动生成算法研究

针对光固化等快速成形工艺中须对零件加支撑的需求，本文提出一种新的支撑自动生成算法。该算法基于STL模型提取零件的悬吊点、下棱线、待支撑下表面的轮廓线等待支撑区域的关键特征，根据它们在形平面的投影特征来优化布置分层基准线并进行垂直切片，应用所提出的基于垂直截面轮廓内待支撑边生成支撑多边形的算法，生成相应的变厚度薄壁形支撑。实际应用表明，该算法能够对成形零件的待支撑区域自动添加准确有效的支撑。     

ADAPTIVE LAYERED CARTESIAN CUT CELL METHOD FOR THE UNSTRUCTURED HEXAHEDRAL GRIDS GENERATION

Adaptive layered Cartesian cut cell method is presented to solve the difficulty of the unstructured hexahedral anisotropic Cartesian grids generation from the complex CAD model. Vertex merging algorithm based on relaxed AVL tree is investigated to construct topological structure for stereo lithography (STL) files,and a topology-based self-adaptive layered slicing algorithm with special features control strategy is brought forward. With the help of convex hull,a new points-in-polygon method is employed to improve the Cartesian cut cell method. By integrating the self-adaptive layered slicing algorithm and the improved Cartesian cut cell method,the adaptive layered Cartesian cut cell method gains the volume data of the complex CAD model in STL file and generates the unstructured hexahedral anisotropic Cartesian grids.     

连续性对快速成形制造影响的研究

将实体几何连续性应用于快速分层 ,可以降低内存 ,加快信息提取时间。另外 ,沿垂直于Z向将巨型STL格式文件分割成多个STL格式文件 ,依次成型 ,可以避免巨型STL格式文件的读入错误和手工粘结带来的误差 ,提高了制件精度     

快速成形制造中基于模型连续性的快速分层算法研究

提出了基于模型连续性进行分层的思想,通过建立ＳＴＬ模型的分层面新相交三角形面片表文件,提取模型的活性拓扑结构的方式,显著降低了内存的占用量,并加快了拓扑信息提取时间。     

快速成形领域中的直接切片研究

对比了直接切片文件与STL文件各自的优缺点，介绍了CLI、SLC等多种直接切片文件格式，提出采用英国Delcam公司的PIC文件作为直接切片数据描述格式的方案。实际制件应用中发现，PIC文件采用直线、圆锥曲线、三次Bezier曲线描述2维截面轮廓，在精度、文件大小、处理时间等方面都优于线性近似描述格式。