逆向工程与快速成型技术应用作者陈雪芳孙春华编第5章产品零部件的快速成型课件.pptVIP

第5章 产品零部件的快速成型 5.1成型件的数据处理流程 5.2 快速成型的数据接口文件STL 5.3 快速成型软件的分层数据处理 5.4 基于FDM产品的快速成型 5.1成型件的数据处理 快速成型是从零件的CAD模型或其它数据模型出发，分层处理软件将三维数据模型离散成截面数据，输送到快速成型系统成型的过程，其数据处理流程为 数据接口格式 1）三维面片模型格式（如STL、CFL格式）、 2）CAD三维数据格式(如IGES、DXF、STEP格式)、 3）二维层片数据格式（如CLI、SLC格式）。 5.2 快速成型的数据接口文件-STL 一、STL文件 STL文件是一种由小三角形面片的集合。从几何上看，每一个三角形面片用三个顶点表示。每个顶点由其坐标(X,Y,Z)表示。由于必须指明材料包含在面片的那一边，所以每个三角形面片还必须有一个法向，用(Xn,Yn,Zn)表示。 有ASCII码和二进制码两种输出格式 ASCII文件格式 例：ASCII码一个面片的格式如下： facet normal 0.000000e+00 0.000000e+00 1.000000e+00 outer loop vertex 2.029000e+00 1.628000e+00 9.109999e-0.1 vertex 2.229000e+00 1.628000e+00 9.109999e-0.1 vertex 2.229000e+00 1.672000e+00 9.109999e-0.1 endloop endfacet 二进制格式文件所占用的空间比ASCII码格式小得多，约1/6 但是ASCII码格式可以阅读并能进行直观检查。 STL文件格式的优点主要有： 1)数据格式简单，分层处理方便，与具体的CAD系统无关。 2)对原CAD模型的近似度高。原则上，只要三角形的数目足够多，STL文件就可以满足任意精度要求。 3)具有三维几何信息，而且是用面片表示，可直接作为有限元分析的网格。 4)为几乎所有RP设备所接受，已成为大家默认的RP数据转换标准。 STL文件格式的缺点主要有: 1.模型精度的损失(近似描述、坐标精度损失)； 2.不含CAD拓扑关系，材料等属性信息； 3.文件数据量大，冗余量大； 4.易产生重叠面、孔洞、法向量和交叉面等错误及缺陷。 三、STL文件的规范 1）取向原则 2）共顶点规则 3）取值原则 4）充满原则 四、STL文件的精度 STL 文件是三维实体模型经过三角网格化处理之后得到的数据文件，它是将实体表面离散化为大量的三角形面片，依靠这些三角形面片来逼近理想的三维实体模型。逼近的精度通常由曲面到三角形平面的距离误差或是曲面到三角形边的弦高差控制 一般情况下，三角形的个数与该模型的近似程度密切相关。三角形数量越多，近似程度越好，精度越高；三角形数量越少，则近似程度越差。用同一CAD模型生成两个不同的STL文件，精度高者可能要包含多达10万个三角形面片，文件达数兆，而精度低者可能只用几百个三角形面片，这对后续处理的时间和难度影响很大。 5.3 快速成型软件的分层数据处理 RP分层数据处理包括三个主要部分：STL文件处理、层片文件处理和工艺处理。其中STL文件处理和层片文件处理部分主要考虑离散/堆积过程中的离散过程，它们将各种三维几何实体或表面模型，以及医学CT、MRI的二维层面转化为RP设备所能接受的分层格式并作相应处理。工艺处理与具体的RP工艺、材料及相应的零件（原型）后处理过程密切有关 5.3.1 STL文件的检验与修复 快速成型制造中常见的STL错误 1）间隙（或称裂纹，空洞），这主要由于三角面片的丢失引起的。当CAD模型的表面有较大曲率的曲面相交时，在曲面的相交部分会出现丢失三角形面片而造成空洞。 2）法向量错误。 3）顶点错误，即三角形的顶点落在另一三角形的某条边，使得两个三角形共用一条边，违背了STL文件的共点原则。 4）重叠和分离错误。重叠和分离错误主要是有三角形顶点计算时的舍入误差造成的，在STL文件中，顶点坐标是单精度浮点型，如果圆整误差范围较大，就会导致面片重叠或分离。 5）面片退化。面片退化是指小三角型面片的三条边共线。这种错误常常发生在曲率剧烈变化的两相交曲面的相交线附近，这主要是由于CAD软件的三角网格化算法不完善造成的。 6）拓扑信息的紊乱。 STL 文件出现的许多问题往往来源于CAD 模型中存在的一