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现有的3D打印用STL模型的等层厚切片算法

更新时间: 2020-01-10 17:16:13  查看次数: 678    

基于STL文件的等层厚切片算法可以分为三类:基于模型几何特征分类分层算法、基于面片拓扑关系切片算法、基于面片拓扑关系切片算法。

基于模型几何特征分类分层算法

基于模型几何特征分类分层算法,考虑了STL模型中的三角面片在切片过程中的两个特征:三角片面在切片方向上的跨度越大,则与它相交的切平面越多;三角面片与模型最低点离的越远,则与它相交的切平面也离模型最低点越远,在求交的时候与切平面相交的次序就越往后。

此类算法定义三角面片的“势”和“能量”两个概念来描述上述两个特征。假定分层方向沿Z轴,设三角面片各顶点Z坐标的最大值为Zmax,最小值为Zmin,则三角面片的能量用(Zmax-Zmin)表示,势能用(Zmax+Zmin)/2表示。根据三角面片的势,可以将三角面片分成若干个级。根据三角面片的能量,可以将三角面片分成若干个类。此类算法特点是:减少了分层处理过程中三角面片与切平面的相交判断次数,加快分层处理。但是此类算法在分类和分级时的规范有时难以确定,如果参数不当,分层效率也会很低。


基于面片拓扑关系切片算法
基于面片拓扑关系切片算法首先根据STL模型上的点、线、面信息建立全部三角形的拓扑关系,当随机找出与某一层切平面相交的一个三角面片作为其实的面片进行求交运算时,利用建立好的拓扑关系就可以找到相邻的下一个面片,然后再以找到的这个面片为当前面片找下一个相邻的面片,循环此操作,直到找到初始面片为止。这样按排列的顺序依次求得交点后,可以得到交点顺序链表。


这种算法根据建立全部三角形的拓扑关系得到三角面片的顺序,即为交点顺序链表中交点的次序,不用重新排列交点。但是,这种算法建立全部三角形的拓扑关系是很复杂的事情,消耗大量的时间与资源,当三角面片很多时,分层效率很低。


基于三角面片局部拓扑信息
在对STL模型进行分层算法的时候,因为三角形面片的跨度很大,并且三角面片都是连续的,所以与两相邻平面相交的三角形大部分是不变的。这样就可以构成一个动态三角面片表。在分层处理过程中,动态生成与当前切平面相交的三角面片表,当分层切平面到下一个时,先将不与该层相交的三角面片删除,然后将新的与该层相交的三角面片加到面片表中,再在这个动态的面片表中建立局部的拓扑关系,最后进行求交运算,生成轮廓环。


这种算法的特点在于:通过对每个分层切平面构建了动态面片表来降低内存的使用,并且减少了提取拓扑信息所需要的时间,提高了分层处理的时间。不过该方法需要动态储存三角面片和这些拓扑信息,这仍然是一个比较费时的工作。



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