基于STL文件格式的实体分割算法研究与实现

针对快速成型机成型空间限制了所能制造零件规模的实际问题 ,提出了一种基于STL文件格式的实体直接分割法 .阐述了基于STL文件格式的实体分割及其相关处理的原理 ,设计了直接分割算法 ,并给出了软件的实现方法 ,使得快速成型系统可以对大型实体进行分步制造 ,扩大了自由制造的适应性 ,改进了快速成型技术的加工工艺 ,提高了制造效率 .

基于STL文件的快速成型分层算法与毗邻拓扑信息的快速提取

该文研究了实时的快速成型的分层算法,即从CAD模型转换成STL文件后,实时快速求出该模型与水平截面的轮廓线交线,为此,该文提出并建立了三角形网格的毗邻关系索引表,并构造相应的数据结构来表达STL文件的散乱三角形集合中的毗邻拓扑联系,而为了快速建立这种毗邻关系,该文进一步提出建立两套三角形网格的分组表,来缩小三角形网格的毗邻查找范围,为快速确定三角形网格的毗邻关系奠定基础。该文同时分析了该算法的时间与空间复杂度。计算实践表明,基于该文提出的毗邻关系索引表的分层算法能满足快速成型的实时要求。

STL格式文件拓扑重建及快速切片算法研究

建立三角面片之间拓扑关系是提高分层切片效率的关键因素之一,提出基于标准模板库set容器的拓扑关系重建算法及快速切片算法,有效地去除了STL文件大量冗余数据,简化了数据的存储,该算法每一个三角面片在每一切平面内只求一次交点,切片完成后可直接得到封闭轮廓环,以减少在切片过程中对三角面片的遍历次数、排序次数及求交点计算量,简化了轮廓环的构造过程,从而有效地提高了算法的效率。

基于拓扑关系的STL文件格式研究

STL格式文件是快速成型技术默认的一种标准文件格式,多数CAD软件都支持STL格式。它是由一系列散乱的空间三角形序列组成,提取拓扑关系困难,给后续的处理(例如网格精简,网格缺陷检测等)带来了一定的困难。本文在分析空间三角网格拓扑关系的基础上,提出了优化拓扑信息的存储方案,能在尽量少的存储空间上建立尽量多的拓扑信息,由此得到了一种新的基于拓扑关系的STL文件格式——TSL格式,该格式可以取代现有的STL文件格式。

基于坐标分层的STL模型切片算法的研究

在现有STL模型切片算法的基础之上,提出了一种基于STL模型坐标分层算法,该算法在读入STL模型时,据各三角面片面片顶点的Z坐标对其分层,然后据三角面片内部边、顶点之间的拓扑关系在层内进行求交,生成CLI片层文件,输入快速成型机。该算法优化了数据结构,减少了切片时间,提高了切片效率。

STL模型简化技术研究

STL模型的某些区域存在一些狭长的钝角三角形,它们对模型逼近误差的影响非常小,在精度允许的条件下可以将其忽略。通过剔除部分符合一定条件的钝角三角形,合理简化了STL模型,节省了文件存储空间和后续数据处理时间。

STL格式文件的拓扑重建方法研究

STL格式文件用三角网格面来描述实体模型,实际应用如逆向工程中需要建立三角形、边和顶点的邻接拓扑关系,其中查找并去除重复顶点是建立拓扑结构的关键。本文通过分析STL格式文件的数据结构特点,建立准确、清晰、简单的拓扑结构,为后续数控加工及STL数据的其他方面的应用提供了极大的方便。

STL文件拓扑关系的建立与新型三角片搜索算法研究

通过对STL文件结构的分析,用改良的无向图数据结构来建立三角形网格之间的毗邻关系网,弥补了STL文件结构固有的缺陷。通过对截平面与三角形之间所有位置关系进行的研究,提出了新的三角形网格搜寻方案,能够顺利搜索到下一个三角形。最后生成的截面轮廓沿Z轴方向看,外轮廓的边界点按其序号大小沿逆时针方向排列,内轮廓的边界点按其序号大小沿顺时针方向排列。

STL模型的分区域面片删除简化方法

基于STL文件中三角形面片之间的拓扑关系,将整个STL模型分为一个个子区域。采用将面片删除后重新三角划分的方法,将相对平坦的子区域用更少的三角形面片替代。在最大限度保留模型精度的同时,可减少其中的三角形面片的数量,以达到简化STL模型的目的。

快速成型制造中分层算法的改进

在现有STL模型切片算法的基础之上,提出了一种基于STL模型坐标分层算法,该算法在读入STL模型时,据各三角面片顶点的Z坐标对其分层,然后据三角面片内部边、顶点之间的拓扑关系在层内进行求交,生成CLI片层文件,输入快速成型机。该算法优化了数据结构,减少了切片时间,提高了切片效率。

一种基于分层邻接的快速切片与拓扑重建算法

针对快速成型技术对切片速度和拓扑构建的需求,提出了一种基于分层邻接的快速切片和拓扑重建算法。在Z轴正方向上逐渐增加切平面的高度,用其去截三角面片,将所截边存入对应切片层,并按规定的正方向对交点进行排序从而形成最终切片层的轮廓。轮廓线中相邻交点对应的三角面片是相邻的,根据此关系在切片结果上完成对STL模型文件的拓扑结构重建。实验以1mm为切片精度,用改进后算法与传统快速切片算法对咖啡勺、鲸鱼和花瓶的模型文件进行切片处理。与传统切片算法相比,改进后算法的速度提升率分别为9.345%,10.736%和12.541%;拓扑重建耗时分别为223ms,258ms和420ms。由实验可以看出,改进后算法切片速度更快,同时又可以完成拓扑结构的构建。