基于vs20083d打印切片算法探究

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1、基于VS20083D打印切片算法探究　　【摘要】针对3D打印机工作时所需的STL文件，设计了一种无需三角形面片法向量信息的切片算法，采用垂直轴与切平面的空间平面信息进行切片运算，并对切片过程中产生的错误数据进行了分析，在VS2008环境中实现了对STL文件的切片。研究结果表明，此种切片算法，经过对错误信息的处理可以得到片层的完整闭合轮廓信息，切片效率高。【关键词】3D打印；STL；切片算法；VS20080.引言63D打印是将Solidworks或CAD等其它三维设计软件设计的三维模型直接打印成真实物体。3D打印源于快速成型理念，它将所要打印的物体从底层开始，按照一定的层厚，一层一层堆叠起来，

2、最终形成完整的物体。首先，由三维设计软件设计物体结构，然后将所设计的物体存储为STL格式，其次，计算机读入STL文件，将得到的文件数据运用一定的切片算法进行切片运算，得到每一层的完整轮廓，再次，根据得到的轮廓信息，对轮廓进行填充与路径规划，最后，将得到的路径信息转化为实际的电机控制量，通过电机驱动执行机构实现3D打印。从3D打印的过程中可以看出，对STL文件进行切片是实现3D打印功能的关键，完整正确的切片轮廓是后续计算的前提，它的精度直接决定了打印真实物体的精度。针对STL文件的切片技术国内外有很多算法[1-5]。每种算法都有自己的优缺点，本文采用的算法所需的数据量小，效率高，针对不同的物体

3、能得到任何高度的完整轮廓信息。1.STL文件概述应用于3D打印的文件有多种文件格式，由于STL文件结构简单，多数三维设计软件都可以将设计的三维实物直接存储成STL文件，使得STL格式文件被广泛应用。STL文件有两种格式：二进制格式与ASCII码格式。无论是哪种格式，存储的信息都是三角形的三个顶点与法向量。无数个这样的三角形面片构成了一个完整的STL文件。即三维实体。二进制格式的STL文件格式如下：零件名三角形个数三角形面片信息其中零件名占80字节，三角形个数占4字节，每个三角形面片信息占50字节。三角形面片信息包含12字节的法向量、36字节的坐标、2字节的属性项。ASCII码格式的STL文件

4、格式如下：solid文件名facetnormalnx，ny，nzouterloop6vertexV1x，V1y，V1zvertexV2x，V2y，V2zvertexV3x，V3y，V3zendloopendfacet..............................endsolidASCII码格式的文件第一行是文件名，第二行是三角形法向量，第四行到第六行是三角形的三个顶点。二进制格式的STL文件所占用的内存小，ASCII码格式的STL文件可读性强。本文是对ASCII码格式的STL文件操作。2.基于VS2008切片算法实现2.1切片算法基本思想本文设计的算法无需三角形面片法向量计算，

5、只需根据设定的层厚，逐层计算与切平面的交点，求得两个交点坐标，将切平面与所有三角形面片计算得到的交点存储到数组中，将得到的交点坐标按照一定的顺序重新存储，形成有序的实数对以供后续处理。2.2切片算法实现步骤以VS2008为开发环境，实现步骤如下：STEP1：解析STL文件，获取各个三角形顶点坐标信息。6STEP2：指定层厚为LYAYETHICK，第一层高度为k*LYAYETHICK.k=1.遍历所有三角形，将与平面z=k*LYAYETHICK相交的三角形存储在一个数组中。STEP3：找到第一个与平面z相交的三角形，求出交点坐标，并标记此三角形flag=1，表示此三角形已经被处理过，本层不在处

6、理。STEP4：相邻两个三角形只能共有一条边和两个顶点，利用三角形邻边关系找到与此三角形相邻的三角形，并求与平面z的交点坐标，并标记此三角形flag=1。求交点公式：x=（x-x）+x（1）y=（y-y）+y（2）ZP=z（3）其中：三角形一个顶点为（x，y，z），另一个顶点为（x，y，z）。STEP5：以此类推直到遍历完本层所有三角形。STEP6：若回到第一个三角形后，本层还有剩余的三角形没有被标记1，说明本层不止一个轮廓，还有其他轮廓，需要找到另一个轮廓的第一个三角形，然后重复STEP3到STEP5。STEP7：k=k+1，求新的平面z，重复STEP3到STEP6，直到z大于STL文件中

7、零件的高度。6STEP8：处理各层得到的交点，消除间距过小、间距过大及非法数据等，得到完整的切片轮廓。3.切片轮廓错误数据分析完整正确的轮廓数据是后续进行路径规划及运动控制的关键因素。然而在三维绘图或将三维绘图软件所绘制的物体存储成STL文件过程中会产生错误的三角形邻接关系。最终导致计算出的轮廓不闭合、偏差大等现象。常见的错误如下：（1）一个三角形的一条边被另外两个三角形所共有。（2）切平面z经过三角形的一个