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.     

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。     

STL模型切片数据的生成算法研究

对基于STL数据模型的分层处理技术进行了深入分析,并在研究现有算法的基础上,提出了一种新的高效分层切片算法。先对逐个面片求出所有会被切到的交点并储存在面片信息中,再对面片分组排序,利用交点相邻以及上、下层间的继承关系来提高求切片轮廓数据的效率。实际应用表明,该算法高效、稳定而且可靠。     

快速成型技术STL模型等厚分层算法研究

快速成型技术中,分层处理是一个关键步骤,其算法的好坏直接影响分层的效率与制造的精度。因此在总结前人关于分层算法优点的同时,提出了对模型进行三次排序。在精简数据的同时,提取出只与分层切平面相交的三角形面片进行截交,然后运用trioutline函数直接获得交线与交点,无需建立局部拓扑信息,一层层快速输出轮廓线。算法不仅节约了分层制造时间,而且节省了内存空间,提高了分层效率。通过两个斗齿模型验证了该算法的高效性和稳定性。     

STL模型分层算法的优化及应用

STL文件模型的分层是快速成型系统前处理的一个重要环节,为了提高分层效率,提出了一种分层优化算法:根据三角形网格面片的Z轴坐标值从小到大进行分组排序,然后对这些三角形网格面片进行求交线段,依次输出截面轮廓线和数据。算法无需建立三角形网格之间的拓扑关系和交线段进行连接关系的处理,节约了时间,提高了分层效率。通过反求工程获得的两种不同型号的斗齿模型进行分层分析,验证了该算法的实用性和高效性。     

面向复杂网格模型的快速分层算法研究

为提高复杂网格模型的分层切片效率和可靠性,提出基于拓扑追踪求交的分层切片算法,基于半边数据表示,建立面向三维网格模型分层切片的几何元素拓扑结构表示,通过网格几何元素拓扑关系追踪求解分层切片的轮廓线,并基于轮廓线层级结构树建立分层切片有效打印区域,该方法有效降低了网格形状与面片数量对系统效率和鲁棒性的影响。通过复杂网格模型的分层切片实例,验证了算法的有效性。     

基于多信息体素空间划分的高效自由曲面分层算法

随着多自由度增材制造技术的发展,直接基于曲面的分层处理和路径规划方法被广泛研究。针对目前曲面分层算法通用性不强、效率低下等问题,提出基于多信息体素空间划分的高效鲁棒的自由曲面分层算法。通过将三角面片表面体素化,快速筛选出相交三角面片,算法时间复杂度由传统算法的平方复杂度降低为线性复杂度,解决了以往曲面分层算法难以处理大尺寸复杂模型的问题。根据三角网格邻接边的拓扑连续性避免同一轮廓环交点在不同求交条件下的重复计算,解决交点重复求交过程因为浮点数计算误差导致的点扩散问题,获取正确曲面轮廓交线环。最后对交线环内部的曲面进行三角剖分,获取曲面内部信息,得到曲面分层结果。测试了不同模型的圆柱面、球面、自由曲面等类型的曲面分层处理以及算法运行时间,验证了本算法的高效性和正确性。在6轴KUKA机器人和2轴变位机组合装备上对螺旋桨模型进行加工试验,证明了本算法的实用性。     

基于分层切片算法的射钉器壳体逆向工程与增材制造的应用研究

基于STL文件的三角面片分层切片算法原理,选用企业新型产品射钉器壳体为载体,进行贴标志点、扫描、点云数据分析处理、曲面实体三维建模重构、三维曲面的创新设计,得到新的曲面模型零件,应用三角面片分层切片算法,对三维曲面模型数据进行分层处理。在3D打印软件中进行相关打印参数设置,完成3D增材制样打印。经检测,打印样件能满足工业产品的要求。可见应用增材制造,可提高企业产品的生产效率,降低生产成本。     

复杂曲面加工工业机器人轨迹生成算法

提出了一种面向复杂曲面加工的工业机器人轨迹生成算法。该算法可用在工业机器人离线编程系统中;通过CAD/CAM技术完成复杂曲面的建模,并提取其STL文件格式数据;根据三角面片各点坐标在切片方向上投影的最大和最小值反求与此三角面片相交的切平面,并对三角面片分组,然后推导出三角面片边上相邻交点的增量公式,最后通过机器人编程得到复杂曲面的加工运动轨迹。仿真结果表明,该算法稳定可靠,而且可以生成任意复杂曲面的加工运动轨迹。     

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。     

快速成形制造中基于模型连续性的快速分层算法研究

提出了基于模型连续性进行分层的思想,通过建立ＳＴＬ模型的分层面新相交三角形面片表文件,提取模型的活性拓扑结构的方式,显著降低了内存的占用量,并加快了拓扑信息提取时间。     

Recommended slicing positions for adaptive direct slicing by image processing technique

Build time and accuracy are two contradicting issues that have been a major concern in rapid prototyping, and have led to the development of many slicing approaches including those applying adaptive slicing, direct slicing, and adaptive direct slicing concepts. Presented in this paper is an approach for adaptive direct slicing that applies image processing technique to determine appropriate thickness for each sliced layer and to recommend slicing positions on a 3D CAD model. Two orthogonal views of a model are captured and converted to be edge images before being analyzed, and based on the surface complexity on the two edge images, slicing positions are recommended. These positions are passed to the CAD software for slicing activities. This adaptive direct slicing approach has been implemented on LabVIEW platform and compared with uniform direct slicing approach and uniform cusp height approach. The results show that this slicing approach improved slicing performance by reducing the number of layer which has a direct impact on build time while maintaining surface quality at the same level as the thin uniform direct slicing. Since its inputs are the images of a CAD model instead of the model itself, this adaptive direct slicing supports any CAD software.     

三轴摆动磨削雕刻曲面刀具轨迹生成算法

传统的基于三角片模型雕刻曲面数控加工中,只有少量的三角片参与每个刀位点计算,大量的工作是在全体三角片中搜索刀具投影区覆盖的三角片.为克服上述缺点,提出了一种矩形包络法,快速滤除了绝大多数刀具投影区外的三角片.在一次搜索过程中,将刀具投影区覆盖的三角片独立保存,避免了进一步计算时搜索整个STL文件.针对与刀具投影区叠加的每个三角片,计算其平面、顶点、三条边与刀具的接触点来计算最终的刀位点,得到刀具运动轨迹.给出了利用该方法得到的刀具轨迹仿真实例,验证了算法的可行性.     

A CL surface deformation approach for constant scallop height tool path generation from triangular mesh

In this paper, we present a cutter location (CL) surface deformation approach for constant scallop height tool path generation from triangular mesh. The triangular mesh model of the stereo lithography (STL) format is offset to the CL surface and then deformed in accordance with the deformation vectors, which are computed by the slope and the curvature of the CL surface. In addition, the tool path, which is computed by slicing the deformed CL surface, is inversely deformed by those same deformation vectors to a tool path with a constant scallop height. The proposed method is implemented, and a tool path is generated and tested by simulation and by numerical control (NC) machining. The scallop height was found to be constant over the entire machined surface, demonstrating much better quality than that of mesh slicing, under the same constraints for machining time.     

An Effective Error-Tolerance Slicing Algorithm for STL Files

Although the STL (stereo lithography) file format is the de facto standard for the rapid prototyping industries, there are always some defects in STL files, many of which are difficult to correct. Instead of correcting the defects of bad STL files by a manual, interactive and complex approach with an STL file correction program, an error-tolerance slicing algorithm for STL files is proposed in this paper. With the detailed analysis of complex defects such as cracks and non-manifold facets, a complete topological structure for the facets model with defects is built and the layer is sliced effectively. The badly sliced contour is processed by crack-tracking and non-manifold facet travelling methods to obtain a correct contour in a relatively easy 2D way.     

全冠义齿网格过渡算法研究与应用

针对全冠义齿数字化设计时外冠和内冠过渡融合的问题,提出了一种新的网格过渡算法。首先提取外冠和内冠网格边界进行桥接形成封闭孔洞;然后根据定义的三角片插入规则插入新的三角片填充孔洞,构造初始过渡网格;最后投影到由边界顶点插值得到的隐式曲面上,投影点构成新的过渡网格,将其与外冠和内冠拓扑合并形成完整的全冠义齿修复体。用过渡算法得到的网格面片分布均匀,三角片质量较好,而且过渡边界光顺自然,具有较好的连续性。     

快速成型技术中分层算法的研究综述

作为快速成型技术中必不可少的环节,根据对零件制造精度和装配要求及效率的侧重不同,多年来多种分层算法已被国内外学者开发出来。在同等加工条件下,根据加工精度要求和层厚变化的不同,将分层算法大致分为等层厚分层算法和适应性分层算法两类。从常用的立体光刻(STL)模型、原始计算机辅助设计(CAD)模型和点云数据3种数据模型入手,简述了两类分层算法的研究和发展;介绍了采用斜边的分层算法、基于区域划分的混合算法、曲面分层算法等先进分层算法;讨论了分层算法中待解决的问题:直接分层算法的文件格式标准和轮廓的精确拟合等问题。最后,总结得出了分层算法未来的研究方向和趋势。     

三角网格模型特征线识别

给出了新的三角网格模型顶点法矢计算公式,据此对模型中的边进行了分类;在此基础上,提出了一种曲面三角网格模型特征线识别的新方法,该方法根据网格中边的分类结果形成含特征边的特征域,再由这些特征域得到初始特征线,最后对初始特征线进行优化处理,从而识别出网格模型的特征线。     

The development of a technique for 3D complex surface reconstruction from unorganized point cloud

In this paper, we propose a new neural network based on our two-level adaptive hierarchical clustering algorithm. The algorithm is to manage unorganized points, so that the triangular mesh models can be correctly obtained by applying the triangular mesh creation algorithm. We also develop adaptive self-flipping triangle edges to improve triangular mesh structure. Only one parameter, the maximal edge length of triangle, is needed in the neural network. The proposed two-level consists of the first level for clustering the cloud of points that has same order of the maximal edge length into a same cluster and the second level for generating triangular surface model or drape surfaces over the points of the same cluster. The normal vector for the generated triangular 3D surface model can be obtained from the second level. This helps to generate the STL file or stereolithography format. From the experimental results it can be shown that the proposed method is very effective for clustering unorganized point clouds for generating a triangular mesh of complex surfaces.