船體剖面數(shù)據(jù)用途廣泛,目前獲取精確且詳細(xì)的船體剖面數(shù)據(jù)主要通過(guò)對(duì)船舶型線文件中的數(shù)據(jù)進(jìn)行插值計(jì)算。為避免復(fù)雜的插值計(jì)算和人為干擾帶來(lái)的數(shù)據(jù)誤差,本文利用3D打印中的模型切割技術(shù)實(shí)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(shí)現(xiàn)了船體三維模型切片數(shù)據(jù)處理平臺(tái)。該平臺(tái)能夠讀取不同格式的船體STL模型并進(jìn)行切片操作,切片數(shù)據(jù)可即時(shí)從三維或二維窗口觀察,切片數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)算例驗(yàn)證符合度較高,針對(duì)原始切片數(shù)據(jù)冗余度高的問(wèn)題實(shí)現(xiàn)了一種冗余濾除算法,經(jīng)過(guò)濾后的切片數(shù)據(jù)具有精度高、數(shù)據(jù)量小的特點(diǎn),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(jìn)一步船體水動(dòng)力研究工作提供了良好的數(shù)據(jù)條件。 

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

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

平臺(tái)架構(gòu)Fig.1Platformsuructure

發(fā)，本文設(shè)計(jì)的船體三維模型切片數(shù)據(jù)處理平臺(tái)包含4個(gè)模塊，如圖1所示。其中三維模型讀取模塊負(fù)責(zé)船體STL模型數(shù)據(jù)的讀取；切片處理模塊中能夠?qū)ΥwSTL模型進(jìn)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(jìn)行過(guò)濾，減少冗余的數(shù)據(jù)點(diǎn)；數(shù)據(jù)可視化模塊提供三維及二維切片數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)可視化功能。圖1平臺(tái)架構(gòu)Fig.1Platformsuructure1.2平臺(tái)界面船體三維模型切片數(shù)據(jù)處理平臺(tái)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(tái)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(tái)主要針對(duì)STL格式的模型進(jìn)行處理。STL文件又稱立體光造型文件，是三維實(shí)體模型經(jīng)過(guò)三角化后得到的模型文件，其文件內(nèi)容無(wú)序地列出了構(gòu)成實(shí)體表面的所有三角形面片的信息。每個(gè)三角形由3個(gè)頂點(diǎn)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(jìn)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(kāi)源3D打印程序Slic3r[7]建立了一個(gè)STL模型切片接口類，利用該程序中的三角網(wǎng)格類ClassTriangleMesh進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)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(duì)其進(jìn)行封裝，封裝后的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)接口簡(jiǎn)潔并與平臺(tái)其他模塊解耦，修改接口類方法對(duì)其他模塊無(wú)影響。切片模塊對(duì)外設(shè)計(jì)接口包含4項(xiàng)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(tái)主要針對(duì)STL格式的模型進(jìn)行處理。STL文件又稱立體光造型文件，是三維實(shí)體模型經(jīng)過(guò)三角化后得到的模型文件，其文件內(nèi)容無(wú)序地列出了構(gòu)成實(shí)體表面的所有三角形面片的信息。每個(gè)三角形由3個(gè)頂點(diǎn)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(jìn)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(kāi)源3D打印程序Slic3r[7]建立了一個(gè)STL模型切片接口類，利用該程序中的三角網(wǎng)格類ClassTriangleMesh進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，實(shí)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(duì)其進(jìn)行封裝，封裝后的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)接口簡(jiǎn)潔并與平臺(tái)其他模塊解耦，修改接口類方法對(duì)其他模塊無(wú)影響。切片模塊對(duì)外設(shè)計(jì)接口包含4項(xiàng)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(jìn)行，并按照指定的軸夾角和切片數(shù)量進(jìn)行切片，通過(guò)交互界面可以輸入或選擇相應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行操作。該模塊內(nèi)部定義了錯(cuò)誤切面的判斷標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了切面的檢測(cè)功能，當(dāng)切面檢測(cè)為錯(cuò)誤時(shí)，利用輸入的偏移量對(duì)切片位置進(jìn)行小幅度的偏移并在新切片位置上重新進(jìn)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(xiàn)】：
期刊論文
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[2]面向3D打印的三維模型處理技術(shù)研究綜述[J]. 賀強(qiáng),程涵,楊曉強(qiáng).  制造技術(shù)與機(jī)床. 2016(06)
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[4]基于二維半理論的船舶水動(dòng)壓力預(yù)報(bào)方法研究[J]. 馬山,段文洋,馬衛(wèi)星.  船舶力學(xué). 2011(Z1)
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