基于STL模型的快速成型分層方法研究.pdf

1、快速成型技術區(qū)別于傳統(tǒng)的“去除材料”加工模式，其通過分層處理技術將復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)約工時和成本。快速成型技術的核心是分層處理，對模型的分層結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中的分層處理環(huán)節(jié)進行了研究，開發(fā)了基于MFC單文檔應用程序框架模板和OpenGL圖形庫的分層處理應用程序STLSlicing，該軟件以文本格式的STL模型為數(shù)據(jù)接口文件，實現(xiàn)了STL模型的

2、三維可視化、等厚度分層及適應性分層等功能。
　　在STL模型的三維可視化環(huán)節(jié)中，引入了OpenGL的三個動態(tài)鏈接庫。其中，幾何內核庫是核心，它定義了STL模型中的幾何對象（三角面片、單一實體等）的類；圖形繪制庫實現(xiàn)了模型顯示的材質、光源和模型變換等設置；基本幾何庫是其它兩個動態(tài)鏈接庫的基礎，它提供了基本的幾何對象類與幾何關系計算函數(shù)。通過以上三個動態(tài)鏈接庫構建的層次結構，實現(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，逐步刪除那些已經參與過求交點的三角面片，實現(xiàn)遍歷范圍的逐步縮減，減少三角面片被重復搜索的次數(shù)；同時建立儲存相交三角面片的對象（自由三角面片表）來存儲當前層上的相交三角面片，并建立基于自由三角表的動態(tài)拓撲結構，動態(tài)拓撲結構充分利用了STL模型上相鄰層之間信息高重復率的特點，能快速生成閉環(huán)輪廓。
　　適應性分層算法中，首先根據(jù) FDM成型工藝中的成型設備噴頭規(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，確定了適應性分層厚度的取值范圍。適應性分層厚度值的選擇上，通過計算相鄰層閉環(huán)輪廓之間的長度差值比率和重心偏移距離與設定閾值的偏差，來共同約束適應性分層的分層厚度。
　　本課題中提出的分層算法都在應用程序STLSlicing上得到了實現(xiàn)，分層效果的實例驗證與其相應的理論分析結果基本一致。通過本課題的研究，提高了等厚度分層的分層效率；適應性分層中，在提升分層精度的同時分層效率也得到了保障，從而為下一步該應用程序與快速成型設