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3D打印所使用的STL文件介绍

更新时间: 2020-01-10 17:02:22  查看次数: 211    

针对快速成型中的分层切片算法,目前主要有以对三维模型直接进行切片和对STL模型进行切片处理两种形式。由于STL模型文件通用性很强,所以选择对STL模型文件进行处理。分层切片过程是快速成型中最重要的一部分,分层切片的准确和效率直接影响着后面各个关节能够正确的进行。


分层处理的步骤是,根据设计者的三维模型,确定使得分层效率最高的分层方向,用大量垂直于分层方向的切平面与模型相交,求出交线。因为三维模型是一个实体,则交线必然是封闭的,这里,交线称之为轮廓线。随着每一层轮廓线的求出,这些大量的轮廓线无线逼近与三维模型的特征。这样,分层过程就完成。


STL(Stereo Lithography,光固化立体造型技术的缩写)是由3D Systems公司的创始人Charles W.Hull在1988年制定的一个接口协议,是一种为快速原型制造技术服务的三维图形文件格式。现在大部分3D打印系统都以STL数据格式作为输入格式。STL是一种由大量无规则的三角形面片来近似三维模型外壳的一种格式文件。


STL文件记录的是每个三角面片的信息,包含三角面片的三个顶点以及一个法矢量。并且这些三角形面片的顺序杂乱、没有拓扑关系。每个三角形面片都是独立存在的。目前,STL文件有文件(ASCII)和二进制两种格式,其文件都有各自的特点。AXCII格式的文件中有关键字:solid,facetnormal,outerloop,vertex,endloop,endfacet,endsolid。这些关键字用作识别STL文件的ASCII格式和区分各个数据单元。因此ASCII文件数据可读性强,便于观察。但是由于其坐标为浮点数,存储一个坐标分量需要占用13个字节并且文件中有很多重复的关键字。所以ASCII文件比二进制格式文件要大很多。


二进制文件(BINARY)格式
二进制格式的文件中,开始的80自己用来储存零件名,零件名可以用人格文字表示,接下来的四个字节中的整数表示三角面片个数,以后后面的数据是每个三角形的一个法向量和三个顶点坐标信息,每个三角形面片由固定的存储字节表示,法向矢量和顶点坐标由3个4字节的浮点数表示,属性信息由最后的连个字节表示。


比较文件(ASCII)和二进制两种格式,二进制格式文教存储空间小,但是读取不容易,程序读取比较难。文件格式适宜读取,人工识别容易,并且数据有错误是修改比较方便,程序编写比较简单。因此,为了保证模型文件的准确性,模型文件必须遵循一定的规则,正确的STL数据文件应满足以下条件:

  1. 右手法则:三个顶点的排序所构成的方向与右手握拳时方向一样,而右手大拇指指向与法向量相同
  2. 共点(边)法则:相邻的三角形面片共用两个顶点(一条边)
  3. 面法则:每个三角形面片有些仅有三个相邻的三角形面片



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