STL文件格式及STL三維模型重建方法

STL是片層格式文件，一種3D模型文件格式，STL = STereo Lithography的縮寫，一般用這種格式輸入3D打印機(jī)能夠直接快速成型實(shí)體模型，工業(yè)設(shè)計(jì)比較常用。

.stl是通用格式，一般三維軟件都可以將自己生成的模型另存為stl文件。比如autocad，solidworks，ug，proe等等，都可以打開或另存為stl格式。

STL文件格式是由3D SYSTEM公司于1988年制定的一個(gè)接口協(xié)議，是一種為快速原型制造技術(shù)服務(wù)的三維圖形文件格式。STL文件由多個(gè)三角形面片的定義組成，每個(gè)三角形面片的定義包括三角形各個(gè)定點(diǎn)的三維坐標(biāo)及三角形面片的法矢量。三角形頂點(diǎn)的排列順序遵循右手法則。

STL模型文件有2種類型：ASC域格式和二進(jìn)制格式ASC域格式。

STL模型是以三角形集合來表示物體外輪廓形狀的幾何模型。在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)STL模型數(shù)據(jù)是有要求的，尤其是在STL模型廣泛應(yīng)用的RP領(lǐng)域，對(duì)STL模型數(shù)據(jù)均需要經(jīng)過檢驗(yàn)才能使用。這種檢驗(yàn)主要包括兩方面的內(nèi)容：STL模型數(shù)據(jù)的有效性和STL模型封閉性檢查。有效性檢查包括檢查模型是否存在裂隙、孤立邊等幾何缺陷；封閉性檢查則要求所有STL三角形圍成一個(gè)內(nèi)外封閉的幾何體。

本文中討論的STL模型重建技術(shù)中的STL模型，均假定已經(jīng)進(jìn)行有效性和封閉性測試，是正確有效的STL模型。

由于STL模型僅僅記錄了物體表面的幾何位置信息，沒有任何表達(dá)幾何體之間關(guān)系的拓?fù)湫畔ⅲ栽谥亟▽?shí)體模型中憑借位置信息重建拓?fù)湫畔⑹鞘株P(guān)鍵的步驟。另一方面，實(shí)際應(yīng)用中的產(chǎn)品零件(結(jié)構(gòu)件)絕大多數(shù)是由規(guī)則幾何形體(如多面體、圓柱、過渡圓弧)經(jīng)過拓?fù)溥\(yùn)算得到，因此對(duì)于結(jié)構(gòu)件模型的重構(gòu)來講拓?fù)潢P(guān)系重建顯得尤為重要。

實(shí)際上，目前CAD/CAM系統(tǒng)中常用的B-rep模型即是基于這種邊界表示的基本幾何體素布爾運(yùn)算表達(dá)的。

因此STL模型重建的過程如下：首先重建STL模型的三角形拓?fù)潢P(guān)系；其次從整體模型中分解出基本幾何體素；重建規(guī)則幾何體素；然后建立這些幾何體素之間的拓?fù)潢P(guān)系；最后重建整個(gè)模型。

目前常用的逆向軟件有：ProE、UGNX、CATIA、Imageware、Geomagic Studio、CopyCAD、RapidForm等。