快速成型技术的分层算法研究

【摘要】：随着社会科技的不断进步，传统的制造技术已难以满足消费者对产品的个性化、多元化需求，与此同时，计算机辅助制造技术、自动化控制技术、新材料等技术的飞速发展，为快速成型(Rapid Prototyping)技术提供了技术支持，在此背景下，快速成型技术应运而生。快速成型技术以分层累加的方式制造零件，使设计作品能直接用于制造，节约了大量的时间和成本，是一种先进的制造方式。其基本过程分为：模型设计-前期数据处理-分层累加制造。其中前期数据处理是快速成型制造中的关键部分，包括文件格式转换、数据修复、分层切片、轮廓线填充等。在数据处理过程中，精确和快速是衡量算法优劣的重要指标。针对分层切片过程，目前有很多算法研究，但同时还是有不少问题存在。本文专注于基于STL模型的分层切片技术，在分析了现有分层技术的基础上，主要做了如下的工作： 1.开发了基于Visual C++的OpenGL三维图形可视化界面，实现对STL模型进行读取，显示，并实现坐标变换等功能，为STL模型检测与修复提供直观依据，并为模型数据的进一步处理与软件二次开发提供基础。 2.进行浮点运算误差分析及轮廓线错误来源探讨。对分层处理过程中浮点运算误差来源、误差导致的轮廓线连接错误类型以及现有的修复方法与不足进行了分析。 3.基于局部拓扑关系的分层算法研究。针对现有算法不能完全解决的浮点误差导致的轮廓线错误，提出基于局部拓扑的快速分层算法，避免了可能导致错误交线结果的浮点运算，通过实例验证，利用该算法得到的分层交线不存在缺边和重边错误，适合应用到对精度要求高的大型模型制造。