基于双层次八叉树的STL模型体素化方法

为满足五轴加工仿真系统与CAD系统的模型数据交换需求,提供高效的复杂初始毛坯建模方式,提出一种面向STL模型的体素化方法。改进了传统的八叉树模型,采用外部层次树型和内部线性的双层次结构表达实体空间,并给出了该双层次八叉树模型的编码计算规则。以STL模型三角面片为体素化对象,通过编码规则建立三角面片和STL实体内部空间与体素节点的映射关系,实现表面和内部体素的快速定位。通过实例证明了算法能够保证生成体素模型的26-邻接性,实验结果表明,与传统的八叉树模型相比,该算法具有更好的时间和空间性能。     

基于外存八叉树STL模型的拓扑重建方法

基于STereoLithography (STL)三维模型文件,使用八叉树数据结构对模型进行拓扑重建,根据STL模型三角面片法向量夹角不同,找到任意三角面片设定该法向量为基准法向量设定阈值角度将在阈值角度内的三角面片划分成同一部分,最终完整模型被划分成多个子区域,再将子区域投影到基准法向量垂直的平面上得到平面点集,然后使用八叉树讲这些点集进行存储,使用Delaunay三角形法将得到的点集进行平面网格划分,最终使用朴素反映射法将画好的平面网格投影到模型表面。     

基于分组的STL模型快速切片算法

通过分析现有的STL(stereolithography)模型切片算法的特点,提出了基于分组的STL模型分组切片算法。该算法根据每个三角面片在切片方向的投影值,将整个STL模型分为若干组,以减少在切片过程中对三角面片的遍历次数、排序次数以及求交计算量。同时提出了基于链表的拓扑重建算法,在建立拓扑结构的同时去除了冗余数据。组内建立拓扑结构简化了切片轮廓线的构造过程,从而有效地提高了切片算法的整体效率。通过实验仿真对比分析,证明了该算法的实用性和高效性。     

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。     

快速成形中STL模型的自动修复方法与软件研究

STL数据模型是当今商用RP系统广泛采用的CAD到RP的数据接口，已成为RP工业界的事实标准。由于STL数据格式本身的缺陷、CAD造型过程中的人为错误以及CAD模型表面三角化方法所存在的问题，致使得到的STL文件所表示的面化数据模型常出现错误，导致RP后续的切片、加工过程不能正常进行。在分析STL模型常见错误的基础上，提出了相应的自动诊断和修复的方法，基于VisualC++6.0研制开发了STL模型自动修复的软件系统。     

一种检验STL文件正确性的新方法

在快速成型技术中,从CAD系统中生成的STL模型常会包含多种错误,在切片之前必须对相应的STL文件进行正确性检验。针对上述问题,提出了一种检验STL文件正确性的新方法,该方法操作方便,界面友好。     

快速成型技术STL模型等厚分层算法研究

快速成型技术中,分层处理是一个关键步骤,其算法的好坏直接影响分层的效率与制造的精度。因此在总结前人关于分层算法优点的同时,提出了对模型进行三次排序。在精简数据的同时,提取出只与分层切平面相交的三角形面片进行截交,然后运用trioutline函数直接获得交线与交点,无需建立局部拓扑信息,一层层快速输出轮廓线。算法不仅节约了分层制造时间,而且节省了内存空间,提高了分层效率。通过两个斗齿模型验证了该算法的高效性和稳定性。     

基于自适应八叉树的三维点云快速拾取方法研究

针对逆向工程中大规模点云数据快速拾取问题,对当前三维图形拾取基本方法进行了研究,对点云拾取的基本流程和点云快速拾取的关键问题进行了分析,提出了一种基于自适应八叉树的三维点云快速拾取方法。当用户在计算机屏幕上给出拾取多边形后,首先基于点云分布密度,对点云数据进行了自适应八叉树划分;然后对八叉树节点进行了投影,在屏幕上形成了八叉树节点的投影多边形,并对拾取多边形建立了矩形包围盒;接着对八叉树投影多边形和拾取多边形的矩形包围盒进行了相交检测,将不与矩形包围盒相交的八叉树节点包含的点云去除,从而缩小了点云拾取所需判断的范围,提升了拾取效率。最后对不同分布密度点云进行了定面积的拾取实验。实验结果表明,该点云拾取方法的点云分布密度越大,拾取时间相对越短,算法具有较高的拾取速度和准确度。     

一种基于STL几何模型的有限元三角形网格的自动生成方法

有限元网格划分是有限元分析的关键技术之一。本文利用CAD软件导出的STL几何模型,用自行开发的几何基本工具库对其进行几何信息提取,然后通过网格优化后,自动生成合格的三角形有限元网格,最后输出商业化有限元分析软件所需的前处理文件,为有限元分析提供了一个快速建模工具。     

STL模型关键部位误差补偿的研究

提出一种误差补偿方法,可以明显改善STL模型关键部位的精度,缓解了难以协调STL模型精度与STL文件尺寸之间的矛盾,并提高了控制转换精度的灵活性.     

由断层测量数据直接生成STL文件的方法

提出一种由断层测量数据直接生成 STL 文件的方法 ,其中两端层面的三角剖分符合 Delaunay优化准则 ,而任意两相邻中间层轮廓之间的三角面片连接采用“最小局部极角 "的原则。并给出了算法和算例。     

Fast parallel algorithm for slicing STL based on pipeline

In Additive Manufacturing field, the current researches of data processing mainly focus on a slicing process of large STL files or complicated CAD models. To improve the efficiency and reduce the slicing time, a parallel algorithm has great advantages. However, traditional algorithms can’t make full use of multi-core CPU hardware resources. In the paper, a fast parallel algorithm is presented to speed up data processing. A pipeline mode is adopted to design the parallel algorithm. And the complexity of the pipeline algorithm is analyzed theoretically. To evaluate the performance of the new algorithm, effects of threads number and layers number are investigated by a serial of experiments. The experimental results show that the threads number and layers number are two remarkable factors to the speedup ratio. The tendency of speedup versus threads number reveals a positive relationship which greatly agrees with the Amdahl’s law, and the tendency of speedup versus layers number also keeps a positive relationship agreeing with Gustafson’s law. The new algorithm uses topological information to compute contours with a parallel method of speedup. Another parallel algorithm based on data parallel is used in experiments to show that pipeline parallel mode is more efficient. A case study at last shows a suspending performance of the new parallel algorithm. Compared with the serial slicing algorithm, the new pipeline parallel algorithm can make full use of the multi-core CPU hardware, accelerate the slicing process, and compared with the data parallel slicing algorithm, the new slicing algorithm in this paper adopts a pipeline parallel model, and a much higher speedup ratio and efficiency is achieved.     

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。     

STL模型的分层轮廓数据优化算法

在快速成形系统中 ,由于STL模型在切片后的截面轮廓数据含有大量的数据冗余点 ,严重影响了插补加工的精度和效率。为此 ,作者提出了一种数据冗余点的联合剔除算法 ,在保证加工精度的条件下 ,以进一步提高加工效率与质量     

STL模型切片轮廓数据的生成算法研究

对基于STL模型的切片处理技术进行了深入分析,并在吸收现有算法优点的基础上,提出了分组排序、对边求交的分层算法。该算法先根据三角面片中顶点在分层方向的最大坐标值和最小坐标值对各面片进行排序并形成分层关系矩阵,然后对每层的三角面片采用对边依次追踪求交的方法生成切片轮廓数据。实际应用表明,该算法具有高效、稳定和可靠等优点。     

STL数据的Parasolid数据变换

为满足STL与Parasolid几何建模核心之间数据直接交换的需要,提出在对三角网格模型数据分割的基础上,利用角点对三角网格曲面边界进行分段,以各边界段的近似中点和递归细分算法提取边界段上的特征点,采用Dijkstra算法计算对应边界段上对应特征点之间的最短路径线以获得空间四角形的节点数据,通过Parasolid函数以插值的方式重构三角网格模型的自由曲面并进行曲面缝合,最终将STL数据转换成Parasolid数据。应用实例表明了所生成模型的稳定性与可靠性。     

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     

基于STL文件的实体分割算法研究

由于快速成型机加工尺寸的限制,难于制造尺寸较大的零件。针对这一问题本文提出一种基于STL文件格 式的实体分割算法,对STL文件分割过程中的关键问题进行了详细地论述,包括:截面轮廓的生成,截交三角面片的 处理和截面轮廓的三角化算法;通过对STL文件的分割处理,提高了快速成型系统对大尺寸零件的制造能力。