船體剖面數(shù)據(jù)用途廣泛,目前獲取精確且詳細的船體剖面數(shù)據(jù)主要通過對船舶型線文件中的數(shù)據(jù)進行插值計算。為避免復(fù)雜的插值計算和人為干擾帶來的數(shù)據(jù)誤差,本文利用3D打印中的模型切割技術(shù)實現(xiàn)了不同方向和數(shù)量的船體三維模型切片方法,并將其封裝成切片接口類,基于該類實現(xiàn)了船體三維模型切片數(shù)據(jù)處理平臺。該平臺能夠讀取不同格式的船體STL模型并進行切片操作,切片數(shù)據(jù)可即時從三維或二維窗口觀察,切片數(shù)據(jù)經(jīng)過算例驗證符合度較高,針對原始切片數(shù)據(jù)冗余度高的問題實現(xiàn)了一種冗余濾除算法,經(jīng)過濾后的切片數(shù)據(jù)具有精度高、數(shù)據(jù)量小的特點,所有切片數(shù)據(jù)組織清晰并可以重復(fù)利用,為后續(xù)進一步船體水動力研究工作提供了良好的數(shù)據(jù)條件。 

【文章來源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(15)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

平臺架構(gòu)Fig.1Platformsuructure

發(fā)，本文設(shè)計的船體三維模型切片數(shù)據(jù)處理平臺包含4個模塊，如圖1所示。其中三維模型讀取模塊負責(zé)船體STL模型數(shù)據(jù)的讀�。磺衅幚砟K中能夠?qū)ΥwSTL模型進行任意方向、任意數(shù)量的切片操作；數(shù)據(jù)冗余剔除模塊能夠?qū)η衅玫降臄?shù)據(jù)進行過濾，減少冗余的數(shù)據(jù)點；數(shù)據(jù)可視化模塊提供三維及二維切片數(shù)據(jù)的實時可視化功能。圖1平臺架構(gòu)Fig.1Platformsuructure1.2平臺界面船體三維模型切片數(shù)據(jù)處理平臺界面如圖2所示，主要包含三維顯示、二維顯示、切片控制3部分交互界面。圖2平臺交互界面Fig.2Platformuserinterface2關(guān)鍵技術(shù)2.1三維模型讀取模塊STL文件格式是一種三維模型中最通用的接口協(xié)議，本平臺主要針對STL格式的模型進行處理。STL文件又稱立體光造型文件，是三維實體模型經(jīng)過三角化后得到的模型文件，其文件內(nèi)容無序地列出了構(gòu)成實體表面的所有三角形面片的信息。每個三角形由3個頂點坐標(biāo)以及三角形平面的法矢量信息表示。STL文件分為ASCII和二進制2種格式，三維模型讀取模塊首先確定STL模型文件的格式，然后依據(jù)固定格式讀取并保存模型中的三角面片數(shù)據(jù)，船體模型及三角面片如圖3所示。圖3KVLCC2船體STL模型Fig.3STLmodelofKVLCC22.2切片處理模塊本文基于開源3D打印程序Slic3r[7]建立了一個STL模型切片接口類，利用該程序中的三角網(wǎng)格類ClassTriangleMesh進行二次開發(fā)，實現(xiàn)了不同切片方向、不同切片數(shù)量的STL模型切片方法，并采取PIMPL模式對其進行封裝，封裝后的動態(tài)鏈接庫接口簡潔并與平臺其他模塊解耦，修改接口類方法對其他模塊無影響。切片模塊對外設(shè)計接口包含4項內(nèi)容，分別是切片

鍵技術(shù)2.1三維模型讀取模塊STL文件格式是一種三維模型中最通用的接口協(xié)議，本平臺主要針對STL格式的模型進行處理。STL文件又稱立體光造型文件，是三維實體模型經(jīng)過三角化后得到的模型文件，其文件內(nèi)容無序地列出了構(gòu)成實體表面的所有三角形面片的信息。每個三角形由3個頂點坐標(biāo)以及三角形平面的法矢量信息表示。STL文件分為ASCII和二進制2種格式，三維模型讀取模塊首先確定STL模型文件的格式，然后依據(jù)固定格式讀取并保存模型中的三角面片數(shù)據(jù)，船體模型及三角面片如圖3所示。圖3KVLCC2船體STL模型Fig.3STLmodelofKVLCC22.2切片處理模塊本文基于開源3D打印程序Slic3r[7]建立了一個STL模型切片接口類，利用該程序中的三角網(wǎng)格類ClassTriangleMesh進行二次開發(fā)，實現(xiàn)了不同切片方向、不同切片數(shù)量的STL模型切片方法，并采取PIMPL模式對其進行封裝，封裝后的動態(tài)鏈接庫接口簡潔并與平臺其他模塊解耦，修改接口類方法對其他模塊無影響。切片模塊對外設(shè)計接口包含4項內(nèi)容，分別是切片數(shù)量、切片軸、切片軸夾角、偏移量，切片將沿著切片軸方向進行，并按照指定的軸夾角和切片數(shù)量進行切片，通過交互界面可以輸入或選擇相應(yīng)的數(shù)值進行操作。該模塊內(nèi)部定義了錯誤切面的判斷標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了切面的檢測功能，當(dāng)切面檢測為錯誤時，利用輸入的偏移量對切片位置進行小幅度的偏移并在新切片位置上重新進行切片。切片操作具體流程如圖4所示。圖4切片流程圖Fig.4Sliceflowchart·184·艦船科學(xué)技術(shù)第42卷

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3373575