双层可展剪刀结构的设计与建模

利用剪刀结构生成的可展物体能够起到节省空间的效果,在医疗、建筑、航空等领域有广泛的应用.为了使2层多边形线框结构能够折叠至一个平面并进行一体化打印,提出一种生成可展的2层多边形剪刀结构的方法.对于给定的2层多边形线框,通过对其进行旋转,平移和放缩变换,同时满足连接2层多边形的线段长度在变形过程中保持不变并避免碰撞,使其能够通过变形尽量压缩至一个平面;然后根据变换之后的线框结构生成相应的剪刀结构,并设计关节与连杆,将2层剪刀结构连接起来;最后建模得到一个完整的3D几何模型,进行一体化3D打印,无需后期组装.实验结果表明,该方法生成的免组装可展模型可在较短时间内打印完成,并实现预期变形,效果较好.