基于信息继承的STL模型切片算法研究及软件实现
发布时间：2021-11-21 01:29
3D打印技术是快速成型制造技术的一种,切片处理是其中的关键环节之一,且处理效率对于快速成型制造十分重要,它关系到是否能实现“快速成型”的根本目标。为此,研究高效的切片处理算法具有重要的理论意义和应用价值。本文通过对现有切片算法的分析,设计一种基于信息继承的STL模型分组切片算法。该算法首先根据模型中的所有三角面片在打印方向的最大值Zmax与最小值Zmin对其进行区间划分;然后通过分析三角面片与切平面的特殊位置关系,去除与生成轮廓线无关的面片信息,从而简化模型;同时利用半边关系构建第一分区内的三角面片邻接拓扑;最后在生成当前层轮廓线时,重复利用上一分区内三角面片间的邻接拓扑关系,快速生成轮廓线。该算法通过对模型的分组,缩小了每层面片与切平面交点计算的遍历范围,再通过利用模型中的三角面片几何特征与几何连续性,有效降低了模型切片时的运算量。实验表明本文提出的基于信息继承的STL模型分组切片算法稳定且效率较高。以上述算法为核心,本文采用Qt和OpenGL开发了面向STL模型的切片软件系统。该系统主要包括模型载入、模型显示、模型切片三大功能模块。在对STL模型切片获取轮廓数据的同时,可对模型文件...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
STL模型
其独特的蜂窝填充可以在尽量减少消耗材料的同时增加成品的强度，其不足之处就是没有对于打印时间以及材料所需要的预算功能。Cura是一款由Ultimaker公司开发的开源的专业切片软件，可以兼容很多打印机，但对Ultimaker公司自己生产的3D打印机是支持的最好的，所以主要应用在Ultimaker3D打印机。这款软件的开放性相当强，对于新手和初学者适用的基本模式界面简洁，对于专业人士来说，还有上百项参数可设置、且设置方便快捷，可以快速处理大型STL文件，其兼容性能优良。但是打印时间预算不准，有时会产生百分之十到二十的误差。图2.4Cura切片软件界面显示Kisslicer是一款简单易用的跨平台切片软件，kis是keepitsimple的简写，从名字也能看出这一款软件的主打风格，就是简单清晰，模型表面质量的优化以及接缝处理都相对优良，但是没有配套的打印机，需用户自行调试。其免费版本仅适用于入门级别或者业余爱好，而专业版本可进行高级设置，能够实现多头打樱
2切片理论及现有软件分析15图2.5Kisslicer软件操作界面Simplify3D是一个专业3D切片软件，支持几乎所有可用的3D打印机、切片参数设置多、具有可编辑性，但仅支持Windows和Mac,而且也不是开源免费的软件，需要购买才可以使用。Printrun这款切片软件不仅有机器控制功能，还可以实现与切片软件(例如slic3r)的整合，所以可以独立完成从切片到打印的完整过程。它支持Mac,Linux和PC操作平台，同时所有的开源3D打印机基本上都可以使用这款软件，网上的版本没有中文版，对软件不熟悉的用户来说会产生不便。Repetier是RepRap开源系统的切片软件，功能设置模块极其专业，更适合高阶用户使用。Repetier支持目前市场上出现的几乎所有FDM3D打印机，通过插件也可以支持多个切片机，最多同时可以支持16个挤出机，用户还可以通过RepetierServer进行远程操控。同样支持Mac,Linux和PC操作平台，但在使用过程中需要经常更新升级。MakerBot是一款入门级的切片软件，操作界面非常简单，只需要几个步骤就可以完成切片过程，切片速度快，但目前仅支持自己品牌的硬件。SliceCrafter是一款在线开源软件，支持Mac用户，用户无法编辑OpenSCAD代码，用户可以不用下载软件上传数据，进行线上切片，对于不同用户来说，不支持桌面应用也是一个缺点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印技术的发展和挑战[J]. 李勇,巴发海,许鹤君. 理化检验(物理分册). 2018(11)
[2]STL模型切片数据的生成算法研究[J]. 胡亮,黄志刚,梁远标. 机械工程与自动化. 2016(02)
[3]3D打印技术在基础地质矿物教学中的应用[J]. 王建秀,刘笑天,居哲超,吴林波,殷尧,刘琦,杨坪. 教育教学论坛. 2015(51)
[4]有效保留模型特征的自适应分层算法[J]. 李文康,陈长波,吴文渊. 计算机应用. 2015(08)
[5]3D打印行业国内发展现状[J]. 柳建,雷争军,顾海清,李林岐. 制造技术与机床. 2015(03)
[6]3D打印中的几何计算研究进展[J]. 刘利刚,徐文鹏,王伟明,杨周旺,刘秀平. 计算机学报. 2015(06)
[7]3D打印技术综述[J]. 封会娟,闫旭,唐彦峰,董岳. 数字技术与应用. 2014(09)
[8]需求引领 创新驱动——3D打印发展现状及政策建议[J]. 王德花,马筱舒. 中国科技产业. 2014(08)
[9]快速成型技术STL模型等厚分层算法研究[J]. 王春香,郝志博. 机械设计与制造. 2014(04)
[10]3D打印制造技术发展趋势及对我国结构转型的影响[J]. 王文涛,刘燕华. 科技管理研究. 2014(06)
博士论文
[1]面向快速成形的三维CAD模型直接分层方法研究[D]. 王卫辰.中国矿业大学 2010
[2]快速成型制造中分层处理技术的研究[D]. 潘海鹏.南昌大学 2007
硕士论文
[1]基于邻接拓扑的STL模型3D打印分层算法研究与实现[D]. 盛红升.浙江大学 2018
[2]3D打印技术在地理教学中的应用研究[D]. 张佳琦.华东师范大学 2015
[3]快速成型技术的分层算法研究[D]. 曾小英.湘潭大学 2012
[4]三维打印快速成型机理与工艺研究[D]. 李一欢.西安科技大学 2008
[5]基于RE/RP直接集成的模型切片处理方法研究[D]. 胡汝霞.江苏大学 2005
[6]激光快速成形中三维CAD模型直接切片处理技术的研究[D]. 蒋克荣.合肥工业大学 2003
本文编号：3508487
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
STL模型
其独特的蜂窝填充可以在尽量减少消耗材料的同时增加成品的强度，其不足之处就是没有对于打印时间以及材料所需要的预算功能。Cura是一款由Ultimaker公司开发的开源的专业切片软件，可以兼容很多打印机，但对Ultimaker公司自己生产的3D打印机是支持的最好的，所以主要应用在Ultimaker3D打印机。这款软件的开放性相当强，对于新手和初学者适用的基本模式界面简洁，对于专业人士来说，还有上百项参数可设置、且设置方便快捷，可以快速处理大型STL文件，其兼容性能优良。但是打印时间预算不准，有时会产生百分之十到二十的误差。图2.4Cura切片软件界面显示Kisslicer是一款简单易用的跨平台切片软件，kis是keepitsimple的简写，从名字也能看出这一款软件的主打风格，就是简单清晰，模型表面质量的优化以及接缝处理都相对优良，但是没有配套的打印机，需用户自行调试。其免费版本仅适用于入门级别或者业余爱好，而专业版本可进行高级设置，能够实现多头打樱
2切片理论及现有软件分析15图2.5Kisslicer软件操作界面Simplify3D是一个专业3D切片软件，支持几乎所有可用的3D打印机、切片参数设置多、具有可编辑性，但仅支持Windows和Mac,而且也不是开源免费的软件，需要购买才可以使用。Printrun这款切片软件不仅有机器控制功能，还可以实现与切片软件(例如slic3r)的整合，所以可以独立完成从切片到打印的完整过程。它支持Mac,Linux和PC操作平台，同时所有的开源3D打印机基本上都可以使用这款软件，网上的版本没有中文版，对软件不熟悉的用户来说会产生不便。Repetier是RepRap开源系统的切片软件，功能设置模块极其专业，更适合高阶用户使用。Repetier支持目前市场上出现的几乎所有FDM3D打印机，通过插件也可以支持多个切片机，最多同时可以支持16个挤出机，用户还可以通过RepetierServer进行远程操控。同样支持Mac,Linux和PC操作平台，但在使用过程中需要经常更新升级。MakerBot是一款入门级的切片软件，操作界面非常简单，只需要几个步骤就可以完成切片过程，切片速度快，但目前仅支持自己品牌的硬件。SliceCrafter是一款在线开源软件，支持Mac用户，用户无法编辑OpenSCAD代码，用户可以不用下载软件上传数据，进行线上切片，对于不同用户来说，不支持桌面应用也是一个缺点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]3D打印技术的发展和挑战[J]. 李勇,巴发海,许鹤君. 理化检验(物理分册). 2018(11)
[2]STL模型切片数据的生成算法研究[J]. 胡亮,黄志刚,梁远标. 机械工程与自动化. 2016(02)
[3]3D打印技术在基础地质矿物教学中的应用[J]. 王建秀,刘笑天,居哲超,吴林波,殷尧,刘琦,杨坪. 教育教学论坛. 2015(51)
[4]有效保留模型特征的自适应分层算法[J]. 李文康,陈长波,吴文渊. 计算机应用. 2015(08)
[5]3D打印行业国内发展现状[J]. 柳建,雷争军,顾海清,李林岐. 制造技术与机床. 2015(03)
[6]3D打印中的几何计算研究进展[J]. 刘利刚,徐文鹏,王伟明,杨周旺,刘秀平. 计算机学报. 2015(06)
[7]3D打印技术综述[J]. 封会娟,闫旭,唐彦峰,董岳. 数字技术与应用. 2014(09)
[8]需求引领 创新驱动——3D打印发展现状及政策建议[J]. 王德花,马筱舒. 中国科技产业. 2014(08)
[9]快速成型技术STL模型等厚分层算法研究[J]. 王春香,郝志博. 机械设计与制造. 2014(04)
[10]3D打印制造技术发展趋势及对我国结构转型的影响[J]. 王文涛,刘燕华. 科技管理研究. 2014(06)
博士论文
[1]面向快速成形的三维CAD模型直接分层方法研究[D]. 王卫辰.中国矿业大学 2010
[2]快速成型制造中分层处理技术的研究[D]. 潘海鹏.南昌大学 2007
硕士论文
[1]基于邻接拓扑的STL模型3D打印分层算法研究与实现[D]. 盛红升.浙江大学 2018
[2]3D打印技术在地理教学中的应用研究[D]. 张佳琦.华东师范大学 2015
[3]快速成型技术的分层算法研究[D]. 曾小英.湘潭大学 2012
[4]三维打印快速成型机理与工艺研究[D]. 李一欢.西安科技大学 2008
[5]基于RE/RP直接集成的模型切片处理方法研究[D]. 胡汝霞.江苏大学 2005
[6]激光快速成形中三维CAD模型直接切片处理技术的研究[D]. 蒋克荣.合肥工业大学 2003
本文编号：3508487
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