上述問題可稱為分割問題,其本質(zhì)是化整為零,再積零為整.然而,一個大物體對象如何分割為許多小物體,其分割的數(shù)量與方式可以有許多種不同的方案,因此文獻(xiàn)給出了如下一些約束目標(biāo):
(1)尺寸可打印.分割后每個小物體的尺寸都在可打印尺寸范圍之內(nèi);
(2)可組裝性.各個部分之間可無障礙地組裝成一個整體;
(3)有效性.分割結(jié)果避免過多過細(xì),換言之,分割數(shù)量盡可能地少;
(4)可連接性.每一部件都應(yīng)能保證留有連接的接口,以便于組裝;
(5)結(jié)構(gòu)合理性.分割結(jié)果應(yīng)避免形成薄弱的長條、細(xì)桿類的結(jié)構(gòu)形式,同時接縫應(yīng)遠(yuǎn)離高應(yīng)力區(qū)域;
(6)美觀.接縫應(yīng)盡量避免過大與顯眼,并盡可能保證整齊對稱.
針對以上的約束,文中給出了明確的目標(biāo)定義與具體的目標(biāo)函數(shù),同時給出了一個名為Chopper的分割處理方案.該方案采用平面分割,自上而下,每次分割均將處理對象一分為二,逐步細(xì)化,最終整個模型可形成一個BSP樹的層次分割結(jié)果,如圖3所示.Chopper還能根據(jù)不同的目標(biāo)函數(shù)與用戶引導(dǎo)產(chǎn)生不同的分割結(jié)果,以滿足不同的用戶分割需求。

針對大體積復(fù)雜模型,文獻(xiàn)給出了一個基于曲率的模型分割方法,如圖4所示.該方法首先對模型表面進(jìn)行曲率分析,提取出模型的特征邊,并據(jù)其構(gòu)建特征環(huán).以此為基礎(chǔ),在其中選擇合適的特征環(huán)來將原模型分解為小而簡單的子模型組合.這種分割方法的前提是模型表面具有明確的特征信息,因此該方法適用范圍有限。

針對上述分割問題,Chen等人則給出了一個近似表示的方案:將一個3D模型轉(zhuǎn)化為分片多邊形面片近似表示,再通過3D打印每一個多邊形面片,最后將這些面片拼裝成一個與原3D模型相近似的實(shí)物對象,如圖5所示.具體操作可分為兩步:(1)將所給3D模型通過表面分割、變形方法轉(zhuǎn)化為一個由少量多邊形組成的網(wǎng)格;(2)將所得到的網(wǎng)格分解為平面片的組合,并生成平面片之間的連接頭用來拼裝各個平面片。

未完待續(xù);
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