基于STL模型的快速成型分层方法研究
快速成型技术区别于传统的“去除材料”加工模式，其通过分层处理技术将复杂的三维零件变成一系列二维层面的加工，较之传统的加工方法节约工时和成本。快速成型技术的核心是分层处理，对模型的分层结果直接决定了最终的成型效率和精度。本课题针对STL模型在快速成型技术中的分层处理环节进行了研究，开发了基于MFC单文档应用程序框架模板和OpenGL图形库的分层处理应用程序STLSlicing，该软件以文本格式的STL模型为数据接口文件，实现了STL模型的三维可视化、等厚度分层及适应性分层等功能。 在STL模型的三维可视化环节中，引入了OpenGL的三个动态链接库。其中，几何内核库是核心，它定义了STL模型中的几何对象（三角面片、单一实体等）的类；图形绘制库实现了模型显示的材质、光源和模型变换等设置；基本几何库是其它两个动态链接库的基础，它提供了基本的几何对象类与几何关系计算函数。通过以上三个动态链接库构建的层次结构，实现了STL模型的可视化。 STL模型的等厚度分层算法中，搜索相交三角面片时，逐步删除那些已经参与过求交点的三角面片，实现遍历范围的逐步缩减，减少三角面片被重复搜索的次数；同时建立储存相交三角面片的对象（自由三角面片表）来存储当前层上的相交三角面片，并建立基于自由三角表的动态拓扑结构，动态拓扑结构充分利用了STL模型上相邻层之间信息高重复率的特点，能快速生成闭环轮廓。 适应性分层算法中，首先根据 FDM成型工艺中的成型设备喷头规格及所使用的耗材的热膨胀系数推算了分层厚度的最大值和最小值，确定了适应性分层厚度的取值范围。适应性分层厚度值的选择上，通过计算相邻层闭环轮廓之间的长度差值比率和重心偏移距离与设定阈值的偏差，来共同约束适应性分层的分层厚度。 本课题中提出的分层算法都在应用程序STLSlicing上得到了实现，分层效果的实例验证与其相应的理论分析结果基本一致。通过本课题的研究，提高了等厚度分层的分层效率；适应性分层中，在提升分层精度的同时分层效率也得到了保障，从而为下一步该应用程序与快速成型设备的匹配提供了可能性。
快速成型;STL模型;等厚度分层;软件开发
山东理工大学
硕士
机械工程
于文强
2017
中文
TH16;TP311.52
67
2018-04-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）