光固化成形中STL模型的自動(dòng)鏤空算法研究.pdf

1、光固化成形是研究最早，成形精度最高的一種應(yīng)用廣泛的快速成形技術(shù)。隨著光固化技術(shù)的發(fā)展，其設(shè)備能夠加工的零件尺寸越來越大，相應(yīng)的增加了零件加工的原材料消耗和機(jī)器加工時(shí)間。針對(duì)光固化成形的特點(diǎn)，對(duì)零件鏤空之后再加工，可以大大地減少零件加工時(shí)間和原材料消耗，從而降低零件的加工成本。而STL文件格式是快速成形領(lǐng)域通用的數(shù)據(jù)接口格式，于是對(duì)STL模型進(jìn)行鏤空成了加工鏤空零件模型的先決條件，因此本文展開了針對(duì)STL模型自動(dòng)鏤空算法的研究。

2、本文在前人STL模型鏤空算法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于體素表達(dá)與空間偏移法的鏤空算法。首先該算法采用沿用小立方體體素離散化三維STL模型，但采用字節(jié)位取代字節(jié)表示體素，減少體素?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間。然后采用空間偏移法剔除三角面片圓柱區(qū)域的體素，剩余體素即是鏤空體的內(nèi)腔。與前人的剔除體素方法相比，空間偏移法計(jì)算量很小，因此加快了剔除體素的運(yùn)算速度。最后針對(duì)光固化快速成形的特點(diǎn)，在算法中為鏤空模型內(nèi)部添加框架支撐，直接分別對(duì)模型和內(nèi)腔體素切片，生成

3、鏤空零件的工藝加工路徑，對(duì)體素切片輪廓進(jìn)行光順化處理，消除了體素引起的階梯效應(yīng)，提高了鏤空零件的壁厚均勻性，并且避免了輸出三角面片數(shù)目巨大的STL鏤空模型。 本文最后采用該算法實(shí)現(xiàn)了光固化成形工藝軟件PowerRP　SLA的鏤空功能模塊，將該算法成功的應(yīng)用于光固化快速成形系統(tǒng)。該算法可以對(duì)任意復(fù)雜形狀的STL三維模型進(jìn)行快速，正確的鏤空。通過對(duì)算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度分析，論證了算法具有良好的運(yùn)算性能。通過對(duì)鏤空零件加工過程