• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2016, Vol. 52 ›› Issue (7): 178-186.doi: 10.3901/JME.2016.07.178

• 数字化设计与制造 • 上一篇    下一篇

快速成型中粗糙STL模型细分算法

张争艳1, 2, 陈萍2, 杨丽1, 胡吉全2, 陈定方2   

  1. 1. 河北工业大学机械工程学院 天津 300130;
    2. 武汉理工大学物流工程学院 武汉 430063
  • 出版日期:2016-04-05 发布日期:2016-04-05
  • 作者简介:张争艳,男,1984年出生,博士,讲师。主要研究方向为快速成型、计算机辅助设计/制造,计算机仿真。E-mail:zhengyanzhang09@gmail.com;陈萍,女,1989年出生,硕士研究生。主要研究方向为快速成型、计算机辅助设计/制造。E-mail:13667261751@126.com;杨丽(通信作者),女,1983年出生,博士研究生,讲师。主要研究方向为计算机辅助设计。E-mail:yangli578@126.com;胡吉全,男,1958年出生,教授,博士研究生导师。主要研究方向现代港口机械设计技术。E-mail:hjq580818@126.com;陈定方,男,1946年出生,教授,博士研究生导师。主要研究方向为计算机辅助设计,计算机仿真,虚拟现实。E-mail:cadcs@126.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51175395)、人社部留学人员科技活动择优(CG2015003008)、河北省高等学校科学研究(QN2015188)和河北工业大学及机械工程学院青年教师科研启动资金资助项目

The Subdivision Algorithm of STL Model with Low Precision in Rapid Prototyping Process

ZHANG Zhengyan1, 2, CHEN Ping2, YANG Li1, HU Jiquan2, CHEN Dingfang2   

  1. 1.School of Mechanical Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300130;
    2. School of Logistics Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063
  • Online:2016-04-05 Published:2016-04-05

摘要: 快速成型过程中STL模型精度直接影响成型零件的成型精度,当面对粗糙的STL模型并且没有原始模型进行重新生成或者生成精度不高时,以及逆向工程三维重建得到的STL模型精度不能满足要求时,需要对STL模型进行细分以提高其表面精度,进而提高成型零件精度。为此,提出一种新的STL模型面边点拓扑信息结构,解决了两三角形面片共享边空间插值两次带来的精度误差问题;在此基础上,应用Hermite空间插值方法近似表示三角形面片三边所对应的空间曲线段,之后依据设定的规律连接空间曲线段的中点,实现对粗糙STL模型三角形面片的细分。试验结果表明:细分算法适用于形面较为复杂以及大尺寸多三角面片的STL模型,其效率可达4n(n是细分次数),可以快速提高给定STL三维网格模型的表面 精度。

关键词: Hermite空间插值, 成型零件精度, 拓扑信息结构, 细分

Abstract: The surface precision of STL model affects the fabricated part precision in Rapid Prototyping(RP) process. To improve the surface precision which aims to improve the final fabricated part precision, subdivision should be implemented for the given low-precision STL model in these cases 1) the original STL model is missing, 2) the software cannot export high-precision STL model, 3) the precision of the STL model from reverse engineering cannot satisfy requirement. A new topological structure is proposed based on face-edge-point information, that avoid the precision error caused by interpolating two times for the shared edge by two adjacent triangles; Based on the proposed topological structure, subdivision algorithm is presented and implemented for the given low-precision STL model through two steps 1) the spatial curve segments are obtained for three edges of given triangle by using Hermite spatial interpolation method, 2) the midpoints of the three spatial cure segments are connected according to the designed rule. The implementation and experiment results shows that the subdivision algorithm can be applied to improve the precision of STL model with complex surface, large dimension and millions of triangles, its efficiency can achieve 4n(n is the subdivision times), which can fast improve the surface precision of the given low-precision STL model.

Key words: fabricated part precision, hermit spatial interpolation, subdivision, topological structure

中图分类号: