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STL模型直接切片新算法研究

提出基于快速成型中STL模型直接切片新算法。读取二进制STL模型信息,创建三角面片矩阵;采用二分查找算法实现三角面片与切平面相交分组;再对每一组中三角面片与相交切平面求其交点获得相交线段,去除相交线段间的冗余节点;最后用深度优先搜索算法对切平面中相交线段优化创建轮廓线路径。此算法避免了切平面与三角面片位置关系的判断和建立三角面片之间拓扑信息关系,在切片耗时上具有明显的优势。     

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。     

基于STL模型的渐进成形支撑体的离散化设计

板料数控渐进成形中不同成形角位置的厚度不同,简单利用零件曲面或者等距偏置无法保证得到工具头与支撑体的合理间隙。利用渐进成形厚度减薄余弦定理δ=δ0cosθ,将加工件的表面离散为STL模型,提取STL各三角面片顶点坐标,x、y坐标保持不变,z坐标在Z轴负向偏置一个原始板材厚度,偏置后保持三角片拓扑关系不变,在此基础上生成支撑体表面模型。该方法依据零件模型不同成形角部位的厚度变化规律,可以得到合理的加工间隙。选择球冠型零件进行实验,获得了较好的加工件表面质量,对成形零件变形区厚度进行了测量,并对所得数据进行分析。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于RANSAC算法的三角网格特征曲面提取

针对三角网格模型中的二次曲面提取问题,利用随机抽样一致性算法(Random Sampling Consensus,RANSAC)提出了一种球面、圆柱面和圆锥面等二次特征曲面的提取算法.该算法首先计算每个顶点的法向量,然后用带顶点法向量的三角面片统一表示每类二次曲面的最小子集,最后利用RANSAC算法进行二次曲面提取.实验结果分析表明该算法具有良好的稳定性和运算效率等特点.