面向STL文件的截面轮廓线段连接方法研究

文 豪，高 健，张正甫

（1.广东科学技术职业学院机械与汽车学院，广东 珠海 519090；2.广东工业大学机电工程学院，广东 广州 510006）

1 引言

在计算机中，STL的文件格式[1]可用于表示三维模型的外形尺寸，常用于逆向工程、快速原型、快速制造等相关工业领域[2]。其中针对3D打印及快速原型等应用环境，STL文件经常需要进行轮廓切片及截面求交的数据处理操作。对此，可行的计算机数据处理操作为先判断网格面片与截平面的位置关系并提取相交面片的几何信息[3]，再依次计算相交截点的坐标信息并连接形成截面轮廓[4]。

然而，STL的文件格式[5]仅随机记录三维模型的网格面片信息，并且只包含面片法矢与三个顶点的三维坐标。STL文件的模型数据无法直接实现截面交点的相邻关系位置判断，需要在模型的切片操作前对STL文件进行拓扑重构的数据处理操作，建立多种模型几何数据的直接映射关系[6]。文献[7]提出了基于标准模板库set容器的拓扑关系重建算法，可有效去除STL文件的冗余数据，实现了模型数据的快速切片操作。文献[8]根据模型的冗余信息确定了三角面片之间的拓扑关系，并判定有序点列形成封闭的截面轮廓。文献[9]使用半边数据结构重构了三角面片间的邻接拓扑关系，解决了截面轮廓生成中截面交点的有序连接问题。基于ACIS平台，文献[10]研究了STL模型的拓扑重构问题，实现了模型数据快速准确的算法操作。文献[11]使用三维k-d树的方法实现了网格模型的自适应分层切片，并在增材制造中实际应用。……