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3D模型文件格式之STL详解

字号+ 作者:王 来源:未知 2016-08-30 21:39 我要评论( )

导读:做 3D打印 的许多创业者都不是设计出身,不懂三维软件对各种软件格式也不太清楚,碰到 3D打印 ,最先遇到的就是STL这个文件格式啦。相关导读: 《 模型之STL格式简介

导读:做3D打印的许多创业者都不是设计出身,不懂三维软件对各种软件格式也不太清楚,碰到3D打印,最先遇到的就是STL这个文件格式啦。相关导读:模型之STL格式简介 

       STL 文件格式是由3D SYSTEM 公司于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。STL 文件由多个三角形面片的定义组成,每个三角形面片的定义包括三角形各个定点的三维坐标及三角形面片的法矢量。三角形顶点的排列顺序遵循右手法则。 STL 文件有2 种类型:ASC域格式和二进制格式ASC域格式。  

        STL模型是以三角形集合来表示物体外轮廓形状的几何模型。在实际应用中对STL模型数据是有要求的,尤其是在STL模型广泛应用的RP领域,对STL模型数据均需要经过检验才能使用。这种检验主要包括两方面的内容:STL模型数据的有效性和STL模型封闭性检查。有效性检查包括检查模型是否存在裂隙、孤立边等几何缺陷;封闭性检查则要求所有STL三角形围成一个内外封闭的几何体。本文中讨论的STL模型重建技术中的STL模型,均假定已经进行有效性和封闭性测试,是正确有效的STL模型。  

       由于STL模型仅仅记录了物体表面的几何位置信息,没有任何表达几何体之间关系的拓扑信息,所以在重建实体模型中凭借位置信息重建拓扑信息是十分关键的步骤。另一方面,实际应用中的产品零件(结构件)绝大多数是由规则几何形体(如多面体、圆柱、过渡圆弧)经过拓扑运算得到,因此对于结构件模型的重构来讲拓扑关系重建显得尤为重要。实际上,目前CAD/CAM系统中常用的B-rep模型即是基于这种边界表示的基本几何体素布尔运算表达的。 

      因此STL模型重建的过程如下:首先重建STL模型的三角形拓扑关系;其次从整体模型中分解出基本几何体素;重建规则几何体素;然后建立这些几何体素之间的拓扑关系;最后重建整个模型。

       目前常用的逆向软件有:ProEUGNX、CATIA、Imageware、Geomagic Studio、CopyCAD、RapidForm等

1引言

STL(Stereo lithographic)文件格式是美国3D SYSTEMS公司提出的三维实体造型系统的一个接口标准,其接口格式规范。采用三角形面片离散地近似表示三维模型,目前已被工业界认为是快速成形(rapid prototypi ng)领域的标准描述文件格式。在逆向工程、有限元分析、医学成像系统、文物保护等方面有广泛的应用。

STL文件的最大特点也是其主要问题是,它是由一系列的三角形面片无序排列组合在一起的,没有反映三角形面片之间的拓扑关系。

2 STL文件格式的结构

STL文件是一种用许多空间小三角形面片逼近三维实体表面的数据模型,STL模型的数据通过给出组成三角形法向量的3个分量(用于确定三角面片的正反方向)及三角形的3个顶点坐标来实现,一个完整的STL文件记载了组成实体模型的所有三角形面片的法向量数据和顶点坐标数据信息。目前的STL文件格式包括二进制文件(BINARY)和文本文件(ASCII)两种。

2.1 STL的二进制格式

二进制STL文件用固定的字节数来给出三角面片的几何信息。文件起始的80个字节是文件头,用于存贮零件名;紧接着用4个字节的整数来描述模型的三角面片个数,后面逐个给出每个三角面片的几何信息。每个三角面片占用固定的50个字节,依次是3个4字节浮点数(角面片的法矢量),3个4字节浮点数(1个顶点的坐标),3个4字节浮点数(2个顶点的坐标),3个4字节浮点数(3个顶点的坐标),最后2个字节用来描述三角面片的属性信息。一个完整二进制STL文件的大小为三角形面片数乘以50再加上84个字节,总共1 34个字节。

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