基于STL模型的快速成型分層方法研究.pdf

1、快速成型技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)的“去除材料”加工模式，其通過分層處理技術(shù)將復(fù)雜的三維零件變成一系列二維層面的加工，較之傳統(tǒng)的加工方法節(jié)約工時(shí)和成本。快速成型技術(shù)的核心是分層處理，對模型的分層結(jié)果直接決定了最終的成型效率和精度。本課題針對STL模型在快速成型技術(shù)中的分層處理環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究，開發(fā)了基于MFC單文檔應(yīng)用程序框架模板和OpenGL圖形庫的分層處理應(yīng)用程序STLSlicing，該軟件以文本格式的STL模型為數(shù)據(jù)接口文件，實(shí)現(xiàn)了STL模型的

2、三維可視化、等厚度分層及適應(yīng)性分層等功能。
　　在STL模型的三維可視化環(huán)節(jié)中，引入了OpenGL的三個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫。其中，幾何內(nèi)核庫是核心，它定義了STL模型中的幾何對象（三角面片、單一實(shí)體等）的類；圖形繪制庫實(shí)現(xiàn)了模型顯示的材質(zhì)、光源和模型變換等設(shè)置；基本幾何庫是其它兩個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫的基礎(chǔ)，它提供了基本的幾何對象類與幾何關(guān)系計(jì)算函數(shù)。通過以上三個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫構(gòu)建的層次結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了STL模型的可視化。
　　STL模型的等厚度分層

3、算法中，搜索相交三角面片時(shí)，逐步刪除那些已經(jīng)參與過求交點(diǎn)的三角面片，實(shí)現(xiàn)遍歷范圍的逐步縮減，減少三角面片被重復(fù)搜索的次數(shù)；同時(shí)建立儲存相交三角面片的對象（自由三角面片表）來存儲當(dāng)前層上的相交三角面片，并建立基于自由三角表的動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，動(dòng)態(tài)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)充分利用了STL模型上相鄰層之間信息高重復(fù)率的特點(diǎn)，能快速生成閉環(huán)輪廓。
　　適應(yīng)性分層算法中，首先根據(jù) FDM成型工藝中的成型設(shè)備噴頭規(guī)格及所使用的耗材的熱膨脹系數(shù)推算了分層厚度的最大

4、值和最小值，確定了適應(yīng)性分層厚度的取值范圍。適應(yīng)性分層厚度值的選擇上，通過計(jì)算相鄰層閉環(huán)輪廓之間的長度差值比率和重心偏移距離與設(shè)定閾值的偏差，來共同約束適應(yīng)性分層的分層厚度。
　　本課題中提出的分層算法都在應(yīng)用程序STLSlicing上得到了實(shí)現(xiàn)，分層效果的實(shí)例驗(yàn)證與其相應(yīng)的理論分析結(jié)果基本一致。通過本課題的研究，提高了等厚度分層的分層效率；適應(yīng)性分層中，在提升分層精度的同時(shí)分層效率也得到了保障，從而為下一步該應(yīng)用程序與快速成型設(shè)