stl格式的模型文件是普遍3D打印機(jī)都支持的，那么修復(fù)3d模型STL文件格式的規(guī)則和缺陷呢？

STL文件格式的規(guī)則

(1)共頂點(diǎn)規(guī)則。每一個(gè)三角形平面必須與每個(gè)相鄰的小三角形平面共用兩個(gè)頂點(diǎn),也就是說(shuō),一個(gè)三角形平面的頂點(diǎn)不能落在相鄰的任何一個(gè)小三角形平面的邊上

如何修復(fù)三維打印模型STL文件格式的規(guī)則和缺陷

違反共頂點(diǎn)規(guī)則的錯(cuò)誤

(2)取向規(guī)則。對(duì)于每一個(gè)小三角形平面,其法向量必須向外,3個(gè)頂點(diǎn)連成的矢量方向按照逆時(shí)針?lè)较虻捻樞虼_定(右手法則),而且,對(duì)于相鄰的小三角形平面,不能出現(xiàn)取向矛盾,如圖所示。

(3)取值規(guī)則。每個(gè)小三角形平面的頂點(diǎn)坐標(biāo)值必須是正值,零和負(fù)值是錯(cuò)誤的。

(4)充滿(mǎn)規(guī)則。在三維模型的所有表面上,必須布滿(mǎn)小三角形面片,不得有任何遺漏

STL文件存在的問(wèn)題

由于STL文件不包含其拓樸關(guān)系的數(shù)據(jù),加上STL文件格式本身以及從CAD軟件到STL文件格式轉(zhuǎn)換過(guò)程造成的問(wèn)題,所產(chǎn)生的STL文件難免有少量的缺陷。其中,最常見(jiàn)的缺陷有:

(1)存在縫隙,即三角形面片的丟失。對(duì)于大曲率的曲面相交部分,三角化時(shí)就會(huì)產(chǎn)生這種錯(cuò)誤,如圖3所示。在顯示的STL格式模型上,會(huì)有錯(cuò)誤的裂縫或孔洞(其中無(wú)三角形),違反了充滿(mǎn)規(guī)則。此時(shí),應(yīng)在這些裂縫或孔沿處增補(bǔ)若干小三角形面片,從而消除這種錯(cuò)誤。

三角形之間的縫隙示意圖

(2)畸變,即三角形面片的所有邊都共線。這種缺陷通常發(fā)生在從三維實(shí)體到STL文件的轉(zhuǎn)換算法上。由于采用在其相交線處向不同實(shí)體產(chǎn)生三角形面片,就會(huì)導(dǎo)致相交線處的三角形面片的畸變。

(3)三角形面片的重疊。面片的重疊主要是由于在三角化面片時(shí)數(shù)值的圓整誤差所產(chǎn)生的。由于三角形的頂點(diǎn)在3D空間中是以浮點(diǎn)數(shù)表示的,而不是整數(shù)。如果圓整誤差范圍較大,就會(huì)導(dǎo)致面片的重疊。

(4)歧義的拓樸關(guān)系。按照共頂點(diǎn)規(guī)則,在任一邊上,僅存在兩個(gè)三角形共邊。若存在兩個(gè)以上的三角形共此邊,就產(chǎn)生了歧義的拓樸關(guān)系。這些問(wèn)題可能發(fā)生在三角化具有尖角的平面、不同實(shí)體的相交部分或生成STL文件

時(shí)控制參數(shù)的誤差上。由于STL文件的這種缺陷,必須事先對(duì)STL文件的模型數(shù)據(jù)的有效性進(jìn)行檢查,以保證用于快速成形系統(tǒng)的STL文件的有效性。否則,具有缺陷的STL文件就會(huì)導(dǎo)致快速成形系統(tǒng)加工時(shí)的許多問(wèn)題,如原型的幾何失真等,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死機(jī)。

一般的解決方法

由于STL文件存在以上的缺陷與不足,就需要有一個(gè)軟件來(lái)修改STL文件,比如國(guó)內(nèi)的AFS公司和美國(guó)的3D System公司就有此類(lèi)軟件。但要想找出STL文件中的問(wèn)題并加以修改并非輕而易舉的,也不是所有的缺陷都能修復(fù)的。傳統(tǒng)的解決方法是使用(或開(kāi)發(fā))一個(gè)STL糾錯(cuò)程序,將STL文件中的錯(cuò)誤排除,生成新的STL文件,再進(jìn)行切片(有些系統(tǒng)將糾錯(cuò)、切片做在一個(gè)模塊里,其原理仍是一樣的)。但由于三維信息的復(fù)雜性,多數(shù)算法目前并不能將STL文件所描述的三維拓樸信息還原出一個(gè)整體、全局意義上的實(shí)體信息模型,無(wú)法像人一樣對(duì)三維實(shí)體有一個(gè)空間上的認(rèn)識(shí),因而糾錯(cuò)只能停留在糾正簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤上,而無(wú)法對(duì)復(fù)雜錯(cuò)誤進(jìn)行自動(dòng)修復(fù),只能標(biāo)出錯(cuò)誤點(diǎn)的位置,依賴(lài)人手工進(jìn)行一個(gè)個(gè)三角形的添加、刪除工作,這通常需要一到數(shù)天的時(shí)間,不僅枯燥、麻煩,并且也失去了快速成形的意義。由于STL文件的缺陷會(huì)導(dǎo)致切片程序上的許多錯(cuò)誤,有時(shí)會(huì)使切片過(guò)程很困難,于是許多學(xué)者針對(duì)STL文件的缺陷提出容錯(cuò)的切片算法。