STL文件的格式:STL文件的主要特点有如下4点,分别是:
①表达简单清晰:文件中只包含相互衔接的三角形片面节点坐标及其外法矢,属于“中性”文件。②STL数据格式的实质是用许多细小的空间三角形面来逼近还原CAD实体模型,这类似于实体数据模型的表面有限无网格划分。③STL模型的数据通过给出三角形法向量的三个分量及三角形的三上顶点坐标来实现的。STL文件记载了组成STL实体模型的所有三角形面。④STL文件两种形式:二进制(BINARY)形式和文本文件(ASCII)形式;二进制(BINARY)形式更为常用,采用IEEE类型整数和浮动型小数表达。而ASCII文件格式的特点能被人工识别并修改,但是由于该格式的文件占用空间太大(一般6倍于BINARY形式存储的STL文件),因此主要用来调试程序。
STL文件的精度:STL文件的数据格式是采用小三角形来近似逼近三维实体模型的外表面,小三角形数量的多少直接影响着近似逼近的精度。显然,精度要求,越高选取的三角形应越多。但是,就本身面向3D打印直接制造所要求的CAD模型的STL文件,过高的精度要求也不必要的,因为:①过高的精度要求可能会超出3D打印直接制造系统所达到的精度指标。②三角形数量的增多会引起计算机存储容量的加大,同时带来切片处理时间的显著增加。③有时截面的轮廓会产生许多小线段,不利于激光头的扫描运动,导致低的生产效率和表面不光洁。
所以,从CAD/CAM软件输出STL文件时,选取的精度指标和控制参数应该根据CAD模型的复杂程度以及3D打印直接制造精度要求的高低进行综合考虑。不同的CAD/CAM系统输出STL格式文件的精度控制参数是不一致的,但最终反映STL文件逼近CAD模型的精度指标表面上是小三角形的数量,实质上是三角形平面逼近曲面时的弦差(近似三角形的轮廓边与曲面之间的径向距离)的大小。
从本质上看,用有限的小三角面的组合来逼近CAD模型表面,是原始模型的一阶近似,它不包含邻接关系信息,不可能完全表达原始设计的意图,离真正的表面有一定的距离,而在边界上有凸凹现象,所以无法避免误差。下图为球面STL输出时三角形划分,从图中可以看出弦差的大小直接影响输出的表面质量。随着三角形数目的增多,同一模型采用STL格式逼近的精度会显著地提高;而不同形状特征的CAD模型,在相同的精度要求的条件下,最终生成的三角形数目的差异很大。
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