基于STL模型支撑生成算法的研究

针对快速成型制造中须对零件加支撑的需求,提出一种新的支撑生成方法。它首先提取零件待支撑区域的关键特征(如悬吊点、下棱线、待支撑下表面的轮廓线等),同时指出各种支撑的基本构件实质就是单边对应的多边形支撑面,并采用了局部斜板支撑的方案实现其生成算法,在此基础上生成零件的特征支撑;然后采用对生成的特征支撑STL模型分层后分区扫描填充加强支撑线来实现对待支撑下表面内部区域的有效支撑。应用表明：该方法实现了对成型零件关键特征的准确支撑和对待支撑面域的有效支撑,生成支撑效果良好。     

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。     

基于冗余信息的STL模型快速切片算法北大核心

目前3D打印技术广泛采用基于STL模型的切片算法,而拓扑关系的重建与有序交点的获取则是切片效率的主要影响因素。在分析STL文件信息存储特点的基础上,提出了一种基于冗余信息的快速切片算法。首先建立与当前切平面相交的三角形集合,求出集合中各三角形与切平面的交点信息并存入临时数组,将坐标值重复的交点视为冗余信息;然后根据冗余信息确定三角形间的拓扑关系,并据此确定各交点的次序,同时将已知次序的交点信息从临时数组中删除,若数组中已不存在某交点的信息冗余,则判定有序点列已形成一个封闭的截面轮廓;再采用上述方法,得到当前切层内可能存在的其余封闭轮廓,直到临时数组为空。通过实例验证,证明该算法的可行性与稳定性。     

SW2501快速成形系统中支撑自动生成算法的研究

在SW2501快速成形系统中,零件原型的制作是靠热喷头挤出热熔丝逐层堆积成形的,这种成形过程,与FDM成形过程相类似。因此,在零件原型的堆积成形过程中,支撑结构的生成是不可避免的。提出一种自动生成支撑结构的软件算法,它通过利用截面轮廓区域的自动识别、多边形区域的布尔运算以及多边形轮廓的OFFSET运算等几种关键算法,介绍了SW2501快速成形系统中支撑结构的自动生成算法,该算法实际应用效果较好。     

STL模型切片生成喷漆机器人轨迹的研究

提出了运用STL模型切片技术生成喷漆机器人轨迹的方法.首先估算三角形面片的顶点法向矢量,然后对STL模型进行切片处理获取切片平面上的交点,再对交点进行法向矢量的估算,最后交点沿其法向矢量偏置喷枪到工件的距离以获取喷漆机器人的喷枪运行轨迹.该方法能准确控制喷枪的运行位置、方向以及喷枪与喷涂工件表面之间的距离,提高喷涂质量和效率.     

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。     

基于STL格式的实体分割

介绍了一种在快速成形系统制造中如何将一个较大的实体分割成若干个独立的小实体的方法,解决了快速成形设备受加工零件尺寸限制的问题,对扩大快速菜设备的尺寸加工范围具有重要意义。     

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。     

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。     

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     

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.     

复合快速成形中基于STL模型的分层研究

研究了面向分层实体制造与数控铣削复合成形的基于STL模型的三维层生成算法。利用凹边在上下两个方向上的可见性确定分层位置,通过切割平面与各三角面片求交实现STL模型的分割,并把分割面三角网格化生成封闭的三维层。分层的结果可满足复合快速成形工艺要求。     

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。     

Boolean operations of STL models based on loop detection

For the data processing of rapid prototyping manufacturing, Boolean operation can offer a versatile tool for editing or modifying the STL model, adding the artificial construction, and creating the complex assistant-support structure to meet special technical requests. The topological structure of STL models is built firstly in order to obtain the relationship among the triangular facets of the object. The intersection test between two triangles picked, respectively, from two solids is taken to get the intersection triangle pairs and the intersection segments array, from which the intersection segments loops are detected. The intersection surfaces are divided into several surface patches along the intersection loops. The inclusion prediction is taken by testing the candidate point whether inside or outside the solid region of the solid slice. Detecting the loops for determination of the valid intersection lines greatly increases the efficiency and the reliability of the process. An erratum to this article can be found at     

快速成形容错切片中线段集合自适应连接方法

阐述了一种基于STL文件容错分层边界线段自适应连接的有效方法，将自适应方法应用于快速成形数据处理过程中，恰当地选择自适应变量、评价参数和约束条件，并进行数学公式推导。应用该方法实现了STL文件层面边界线的自适应连接。该方法比STL文件纠错方法减少了计算量和人工操作时间；与已有的裂缝跟踪方法相比，对于交叉情况，通过设不可连接端点的方法避免了全部拆分重新连接，提高了计算速度。该方法已在开发的数据处理软件中得到应用，运行情况良好。     

RP网络化制造中STL文件传输的实现

在RP网络化制造中,STL文件应快速稳定地由远端计算机传输到快速原型机上,而STL文件数据量非常大,不易于传输。因此,采用多线程技术和Winsock网络编程接口,在VC 6.0环境下编写了应用程序,成功实现了STL文件的传输。