基于空间离散化的STL模型布尔运算

针对传统STL模型布尔运算方法效率低和精度差的问题是,提出一种空间离散STL模型三角面片的算法,该算法可快速排除大量不相交的三角面片,减少三角面片求交计算次数,提高计算效率.同时采用一种规避奇异位置的算法,避免对奇异位置的复杂计算,解决了布尔运算中奇异点的问题,提高了计算精度.实验结果表明所提算法高效准确.     

快速成形技术中基于STL模型的分层算法研究

提出了一种基于STL模型新的分层算法.通过分析STL模型三角形面片之间的邻接关系,建立了有向图,采用递归分层方法实现了具有容错能力的快速分层.为了进一步提高算法的效率,对算法进行了改进,首先,利用所谓信息继承技术确定了每个截面轮廓第一个切割的三角面片;然后,根据每个轮廓环第一个切割的三角面片,直接确定了截面轮廓的正确走向.实验表明,该算法不仅能够高效实现STL模型的分层,而且运行稳定可靠.     

基于STL的快速分层处理软件的研发

分析了影响分层处理效率的主要因素，提出了基于三角形面片特征的快速排序算法、轮廓线快速生存算法和快速分层算法，并在此基础上开发了基于STL模型的快速分层处理软件。大量实际应用结果表明，该软件高效、稳定、可靠。     

基于STL的快速分层处理软件的研发

分析了影响分层处理效率的主要因素,提出了基于三角形面片特征的快速排序算法、轮廓线快速生成算法和快速分层算法,并在此基础上开发了基于STL模型的快速分层处理软件.大量实际应用结果表明,该软件高效、稳定、可靠.     

快速成型中基于STEP的直接分层算法

在研究了平面与基本曲线、曲面和参数曲线、曲面的求交算法后，提出了快速成型中基于STEP的CAD模型直接分层算法，避免了STL中间文件的转换，分层后得到层片的精确轮廓表示，并具有通用性好的优点．根据基本曲线／曲面和参数曲线／曲面的不同特征，采用不同的方法来求它们与平面的交点及交线，以提高算法的稳定性和效率．     

基于信息继承的快速分层处理算法研究

分析了现有STL（STereoLithography)模型分层处理算法的优缺点，并在此基础上提出了一种基于信息继承的加快分层处理速度的算法。该算法根据三角形面片的最小z坐标建立了分层关系矩阵，利用该分层关系矩阵可大大提高搜索与分层平面相交的三角形面片的搜索效率，从而提高了分层算法的效率。该算法不但吸取了现有分层处理算法的优点，而且在计算第I层的轮廓线时，继承和充分利用了第I－1层已经有的几何邻接关系，加快了轮廓线的生成速度。实际应用表明，该算法高效，稳定，可靠。     

改进STL分层算法在机械零件3D打印中的应用研究

为提高三维(Three dimensional, 3D)打印机械零件生产方式的生产效率和产品质量，研究提出一个改进的光固化立体造型术(Stereolithography, STL)模型分层算法，该算法采用层厚关联方式对STL模型进行同步分块处理，并结合三角网格面片的顶点信息与法向量信息重构邻接拓扑关系，形成切片平面的网格面片环，并以此为基础对STL模型进行优化分层切片。实验结果显示，该算法在分层厚度为0.30mm条件下的分层算法轮廓算术平均偏差均值为0.77,平均计算耗时为2.45s,均明显优于目前行业内常用的分层算法。实验结果证明，此次设计的改进STL模型分层算法在复杂机械零件3D打印生产中具有一定的应用前景，并能起到加快零件生产速度、提高打印产品表面光滑度的作用。     

STL模型布尔运算交线链和交线环提取算法

针对传统STL模型布尔运算计算精度不高的问题,采用六元组结构记录相交三角面片的交线段,将相交三角面片分为4种情况,依据STL模型中三角面片的拓扑关系,采用递归搜索交线段记录的方法提取出交线链和交线环,对于共面的相交三角面片,采取统一处理方法提取交线链和交线环.实验证明本文算法可大幅度提高布尔运算的精度和效率.     

基于哈希表的STL面片冗余顶点快速滤除算法

为了滤除STL面片数据中的冗余顶点,提出了基于哈希表的快速算法,使用链地址法处理冲突,根据顶点坐标设计高效哈希函数,直接滤除冗余顶点,从而提高运行效率,节省存储空间,经测试验证,该算法效率远远高于三轴分块排序算法,本算法已经成功应用于华塑CAE系统,也适用于其他各种以STL为数据交换格式的系统。     

基于水平扫描线算法的STL模型三维网格化

借鉴快速成形技术中的分层切片思想，针对立体光刻（STL）表面模型，提出一种高效、稳定的三维网格自动生成算法．首先，将STL模型沿Z向剖切成叠层的二维切片环；然后，采用水平扫描线算法离散各层二维环区域，生成均匀、连通的矩形网格；最后，将各层中所含的小矩形沿Z向拉伸至各自上一层高度，从而将表面模型重构为立方单元组成的三维网格．实际算例显示：基于该算法的三维网格自动生成程序可以在保证网格高精度的前提下，有效地提高计算效率，并降低空间复杂度．     

激光快速成型系统中STL文件浏览器的设计与实现

基于OpenGL技术,结合激光快速成型系统的特点,设计并实现了一个STL文件浏览器,通过计算三角行面片每个顶点的法矢向量,得到了真实感较强的三维几何实体模型的显示效果,并实现了平移、旋转和比例缩放等模型辅助变换操作;重点研究了STL文件数据的读入、模型的拓扑信息提取,模型的辅助变换、正确性的校验、STL文件分层切块和STL文件的保存处理的算法实现,为后续的软件的处理打下了很好的基础;该技术在很多预处理软件中都有成功运用。     

基于自适应离散标识法的支撑自动生成算法

针对快速成形中支撑生成算法效率较低的问题,提出了一种基于自适应离散标识法的支撑自动生成算法.该算法使用自适应步长形成离散栅格,标识出立体光刻(STL)模型三角面片的投影位于栅格内的面片集合,减少支撑射线与三角面片求交的数量,避免大量无效计算,达到提高支撑生成效率的目的.通过工艺实验验证了此算法生成支撑的正确性及可行性.该算法具有线性时间复杂度,但空间复杂度随着自适应步长的减少略有增加.测试结果显示此算法比优化前的算法效率可提高约20倍,且比快速成形软件Magics-RP的支撑生成速度快,已在实际加工中得到成功应用.     

基于CAD模型外轮廓线的3D打印自适应分层算法

3D打印计算机辅助设计(CAD)模型转换标准三角形语言(STL)文件过程中,存在表面精度下降,结构体信息丢失的问题.文中提出一种基于CAD模型外轮廓线的自适应分层方法.即采用角度分组思路,通过引用一系列过Z轴的平面对CAD模型等转角剖切,并将剖切面与模型外表面相交轮廓线绕Z轴旋转至XOZ平面内进行轮廓线微分段处理,然后利用三角函数关系、概率统计方法、加权方法综合计算获得3D打印STL文件每一层的自适应分层厚度值.打印实例分析结果表明,文中算法可减少STL文件的转换误差,提高3D打印精度和打印效率.     

基于体素表达法的STL模型镂空算法研究

提出一种针对STL模型镂空的新算法,该算法是用体素表达的思想完成镂空,即采用紧密排列的正六面体(体素)描述STL模型,通过计算将模型表面一定范围内的正六面体删除来得到空腔体模型．其优点是生成的镂空模型的壁厚比较均匀,无干涉现象．在快速成型系统制造产品过程中,制造空腔模型而不是实心模型对于提高加工效率和节约原材料均具有很重要的意义．     

基于STL模型的表面区域递归拾取算法

针对传统基于立体平面印刷 (STL)文件的三维模型表面区域拾取生成算法速度慢、效率低且不易识别裂缝等非正常情况,提出了一种采用递归搜索的表面区域快速拾取算法.该算法利用模型中所有三角面片构造拓扑信息,通过面片相邻和边重合关系递归搜索,对每个满足条件的三角面片只搜索一次,因此大大提高了生成速度,其算法效率达到O(n);还容易识别出STL文件的裂缝等非正常情况,自动生成三维区域轮廓边界环.该算法已在光固化、选择性烧结快速成形等的支撑生成中得到应用,不仅计算速度得以提高,而且工艺质量大为改善,达到了很好的效果.     

快速成型制造中基于STL数据模型的分层算法研究

分析了针对快速成型工艺的典型分层方案；研究了针对CAD三维数据模型的典型分层算法；探讨了基于有向加权图的STL件数据模型的分层算法并给出了典型零件的分层切片实例．     

在机检测中STL格式自然二次曲面特征参数的提取

根据工件的几何特征及其参数进行测量轨迹规划是在机检测系统中重要的环节之一.为了从STL(stereo lithographic)文件中提取出其所描述的工件模型的几何特征及参数,给出了一种针对其数据文件格式特点的自然二次曲面特征参数提取新方法.该方法首先根据三角面片法向量在高斯球面的映射图像判定自然二次曲面几何特征,然后将快速聚类法和Gauss-Newton法相结合,对STL文件中坐标点进行几何特征参数的计算.计算实例表明,该算法能够稳定、准确地提取出自然二次曲面的几何特征参数.     

以回转表面为基体的金属零件直接成型技术

基于快速原型制造技术、数控技术以及激光熔覆技术的原理,研究了以回转表面为基体的金属零件直接成型技术的基本理论。为实现基于回转表面的金属零件直接成型加工,在快速原型设备中引入回转轴,并推导了基于圆柱面分层的STL模型分层算法．基于所推导的分层算法,编制了用于回转表面金属零件直接成型加工的数据处理软件和加工过程控制软件,并且进行了金属零件直接成型加工实验．     

利用面片法向量保留模型特征的3D打印自适应分层算法

针对传统算法计算复杂、不能有效保留模型特征的问题,提出一种以STL文件中三角面片法向量为计算基础、可以减小台阶效应并且识别和保留模型特征的自适应分层算法。首先计算面片法向量在分层方向上的分量,识别出分量较大处即为模型表面倾斜角度较小的地方,在该地方采用较小的分层厚度以减小台阶效应。然后给出一种识别模型特征的方法,利用面片法向量计算模型面片之间的二面角大小和顶点的复杂程度,识别出模型表面的锐边和复杂点特征。接着在特征附近采用较小的分层厚度以保留模型特征,其余地方采用较大的分层厚度以减少打印时间。最后检测遗漏的三角面片并对分层厚度进行修正,以防止模型特征丢失。实验结果表明:对于实验所采用的哑铃模型,所提算法能识别出传统算法识别不出的非局部最高或最低特征点;对于龙猫模型和锥体模型,本文算法可以识别出所有模型特征,并且可以根据模型特征的复杂程度调节分层厚度,在保证尖端高度分别为0.400 mm和0.355 mm的前提下,分层数较传统识别模型特征的自适应分层算法分别降低了2.5%和1.2%。     

Pro/E环境下自适应分层切片算法的研究与实现

在RP中,实体模型的描述和分层片堆积成型的阶梯效应是影响快速成形零件的成型精度的主要因素.为了改善STL文件的等厚分层切片方法存在的缺陷,在Pro/E环境下,研究了基于CAD模型的自适应直接分层方法,提出了基于相邻层面积变化和法向矢量相结合的自适应分层算法,并利用Pro/TOOLKIT进行了系统的开发.该方法是在等厚分层的基础上,对最大分层厚度进行自适应分层切片处理,在保证成型精度的同时可提高零件的成型效率,为利用三维CAD软件进行直接分层处理提供了一种有效的方法.图4,参9