使用3D打印機(jī)的用戶都清楚在打印前需要準(zhǔn)備好STL格式的模型文件，然而在導(dǎo)出STL格式的過程中總會(huì)遇到一些小問題，所以我們需要事先掌握STL文件格式的一些規(guī)則及常遇到的一些問題。

一、STL格式的模型文件應(yīng)該遵守的一些規(guī)則 ：

• 共頂點(diǎn)規(guī)則：每相鄰的兩個(gè)三角形平面必須且只能共享兩個(gè)頂點(diǎn)。也就是說，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。
• 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)針方向的順序確定(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。
• 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。
• 充滿規(guī)則：在三維模型的所有表面上，必須布滿小三角形面片，不得有任何遺漏。
• STL文件中頂點(diǎn)數(shù)V、邊數(shù)E、面片數(shù)F之間必須符合歐拉公式。
  

二、在用CAD、PROE等軟件到STL格式的轉(zhuǎn)換過程中可能出現(xiàn)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。在顯示的STL格式模型上，會(huì)有錯(cuò)誤的裂縫或孔洞(其中無三角形)，違反了充滿規(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。

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)出現(xiàn)誤差。

      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)的許多問題,如原型的幾何失真等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死機(jī)。

三、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)軟件來修改STL文件，比如國內(nèi)的AFS公司和美國的3DSystem公司就有此類軟件。但要想找出STL文件中的問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，而無法對(duì)復(fù)雜錯(cuò)誤進(jìn)行模型層錯(cuò)位自動(dòng)修復(fù)，只能標(biāo)出錯(cuò)誤點(diǎn)的位置，依賴人手工進(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。這樣的切片算法：直接對(duì)STL文件切片,在其切片的二維層次上進(jìn)行修復(fù)，即在二維輪廓信息層次上發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并作相應(yīng)地去除多余輪廓線段、在輪廓斷點(diǎn)處進(jìn)行插補(bǔ)等操作，但由于輪廓上錯(cuò)誤的千變?nèi)f化，不是所有的錯(cuò)誤都能得到修正。目前有一款非常不錯(cuò)的模型修復(fù)軟件magics,Magics為處理平面數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單易用性和高效性確立了標(biāo)準(zhǔn)。它提供先進(jìn)的、高度自動(dòng)化的STL操作。這使我們?cè)趶?qiáng)大的互動(dòng)幫助工具幫助下，能夠在幾分鐘內(nèi)改正具有瑕疵三角的STL文件，除了模型的修復(fù)處理，尤其在SLA/SLS工業(yè)3d領(lǐng)域有不可代替的地位，很多工業(yè)機(jī)器都是用的magics加支撐切片，隨著新版本對(duì)sls的進(jìn)一步支持，相信這個(gè)3d打印必備的軟件會(huì)受到越來越多人的追捧使用。

最新版本新加功能：

1、現(xiàn)代化的，直觀的界面
2、超強(qiáng)幾何修正功能
3、全面修復(fù)紋理及顏色
4、高精度標(biāo)示工具
5、高效平臺(tái)構(gòu)建工具
6、以詳盡的測(cè)量數(shù)據(jù)及報(bào)告達(dá)到有效質(zhì)量控制

使用3D打印機(jī)的用戶都清楚在打印前需要準(zhǔn)備好STL格式的模型文件，然而在導(dǎo)出STL格式的過程中總會(huì)遇到一些小問題，所以我們需要事先掌握STL文件格式的一些規(guī)則及常遇到的一些問題。

一、STL格式的模型文件應(yīng)該遵守的一些規(guī)則 ：

• 共頂點(diǎn)規(guī)則：每相鄰的兩個(gè)三角形平面必須且只能共享兩個(gè)頂點(diǎn)。也就是說，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。
• 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)針方向的順序確定(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。
• 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。
• 充滿規(guī)則：在三維模型的所有表面上，必須布滿小三角形面片，不得有任何遺漏。
• STL文件中頂點(diǎn)數(shù)V、邊數(shù)E、面片數(shù)F之間必須符合歐拉公式。
  

二、在用CAD、PROE等軟件到STL格式的轉(zhuǎn)換過程中可能出現(xiàn)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。在顯示的STL格式模型上，會(huì)有錯(cuò)誤的裂縫或孔洞(其中無三角形)，違反了充滿規(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。

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)出現(xiàn)誤差。

      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)的許多問題,如原型的幾何失真等，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致死機(jī)。

三、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)軟件來修改STL文件，比如國內(nèi)的AFS公司和美國的3DSystem公司就有此類軟件。但要想找出STL文件中的問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，而無法對(duì)復(fù)雜錯(cuò)誤進(jìn)行模型層錯(cuò)位自動(dòng)修復(fù)，只能標(biāo)出錯(cuò)誤點(diǎn)的位置，依賴人手工進(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。這樣的切片算法：直接對(duì)STL文件切片,在其切片的二維層次上進(jìn)行修復(fù)，即在二維輪廓信息層次上發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并作相應(yīng)地去除多余輪廓線段、在輪廓斷點(diǎn)處進(jìn)行插補(bǔ)等操作，但由于輪廓上錯(cuò)誤的千變?nèi)f化，不是所有的錯(cuò)誤都能得到修正。目前有一款非常不錯(cuò)的模型修復(fù)軟件magics,Magics為處理平面數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單易用性和高效性確立了標(biāo)準(zhǔn)。它提供先進(jìn)的、高度自動(dòng)化的STL操作。這使我們?cè)趶?qiáng)大的互動(dòng)幫助工具幫助下，能夠在幾分鐘內(nèi)改正具有瑕疵三角的STL文件，除了模型的修復(fù)處理，尤其在SLA/SLS工業(yè)3d領(lǐng)域有不可代替的地位，很多工業(yè)機(jī)器都是用的magics加支撐切片，隨著新版本對(duì)sls的進(jìn)一步支持，相信這個(gè)3d打印必備的軟件會(huì)受到越來越多人的追捧使用。

最新版本新加功能：

1、現(xiàn)代化的，直觀的界面
2、超強(qiáng)幾何修正功能
3、全面修復(fù)紋理及顏色
4、高精度標(biāo)示工具
5、高效平臺(tái)構(gòu)建工具
6、以詳盡的測(cè)量數(shù)據(jù)及報(bào)告達(dá)到有效質(zhì)量控制

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