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3D打印知识普及:3D建模知多少

时间:2017-07-21 19:20 来源:投稿 作者:中国3D打印网 阅读:

导语: 3D建模有什么不同?建模过程中有什么优缺点?你应该使用哪一种3D建模?笔者将一一在本文中详细介绍。

/深圳市捷泰技术有限公司

“3D建模”通俗来讲就是通过三维制作软件通过虚拟三维空间构建出具有三维数据的模型,其广泛应用于3D打印、视频游戏、电影、建筑、学术、医学、工程和地球科学。由于使用习惯和适用性等问题,每个行业都有自己主流的3D文件格式,而其常用的格式通常是STL、OBJ、FBX、COLLADA等格式。。

3D建模的“痛脚”

据不完全统计,目前使用的3D格式文件多达数百种,AutoDesk和Blender等CAD软件制造商都有自己的专用格式,并为他们的软件进行了优化。所以如果你使用AutoCAD,将会得到一个DWG文件。如果您使用Blender,将获得一个BLEND文件。

而多达数百种的3D格式文件,将不利于用户对3D模型之间的修改,对于目前常用的AutoCAD软件,其文件格式通常为DWG”格式,如果要打开该文件,则必须采用AutoCAD软件,其他大部分软件将无法正常打开该文件。

3D建模:兼容成为主流

为了解决软件间的互动性,部分企业研发出了兼容性格式,受到广大用户的欢迎,并逐渐成为目前的主流格式。

目前最为常见的兼容性格式是STL(具有.STL扩展名)和COLLADA(扩展名为.DAE),它们广泛用于CAD软件中,成为诸多软件知之间的共享格式文件。在不同的建模软件之间,这类格式文件可以相互转化,从而使用户可以在不同的建模软件中直接使用,提升用户之间的协作能力。

3D模型的几何编码

每个3D模型都具有独特的几何形状,而每一种3D格式文件都支持支持并识别这些几何模型,否则它们将不被视为3D文件格式。

编码表面几何的三种不同的方法,每一种都具有相应的优点和缺点。它们称为近似网格、精确网格和建构实体几何(CSG)

1、单元表达法(Cell Representation)

 

单元表达法起源于分析(如有限元分析)软件,在这些软件中,要求将表面离散成单元。典型的单元有三角形、正方形或多边形,在快速成型技术中采用的三角形近似(将三维模型转化成 STL格式文件),就是一种单元表达法在三维面的应用形式。

通过利用Cell Representation,用户可以设计出更为细腻的模型。但不可避免的是,随着“细分”的增加,所需丹元数量就越多,文件存储所占用的空间也一同增加。

2、参数表达法(Parameter Representation)

 

对于自由曲面,难于用传统的几何基元来进行描述,可用参数表达法。这些方法借助参数化样条、贝塞尔b(ezier)曲线和 B样条来描述自由曲面,它的每一个 X、Y、Z坐标都呈参数化形式。各种参数表达格式的差别仅在于对曲线的控制水平,即局部修改曲线而不影响临近部分的能力,以及建立几何体模型的能力。其中较好的一种是非一致有理 B样条法,它能表达复杂的自由曲面,允许局部修改曲率,能准确地描述几何基元。

为了综合以上方法的优点,目前,许多CAD系统常采用 CSG、Brep和参数表达法的组合表达法。

3、构造型立体几何表达法(Constructive Solid Geometry,简称CSG法)

 

它采用布尔运算法则(并、交、减),将一些简单的三维几何基元(如立方体、圆柱体、环、锥体)加以组合、变化成复杂的三维模型实体,这种方法的优点是,易于控制存储的信息量,所得到的实体真实有效,并且能方便地修改它的形状。此方法的缺点是、可用于产生和修改实体的算法有限,构成图形的计算量很大,比较费时。

4、边界表达法(Boundary/Representation,简称Brep)

它根据顶点、边和面构成的表面来精确地描述三维模型实体。这种方法的优点是,能快速地绘制立体或线框模型。此方法的缺点是、它的数据是以表格形式出现的,空间占用量大,修改设计不如CGS法简单,例如,要修改实心立方体上的一个简单孔的尺勺,必须先用填实来删除这个孔,然后才能绘制一个新孔;所得到的实体不一定总是真实有效,可能出现错误的孔洞和颠倒现象,描述缺乏唯一性。

3D打印:只为最适用

3D打印的建模中,其实并不需要太多的要求,不管是用哪一种方式建模,最为重要的是要符合3D打印机的打印精度要求。对于目前的桌面级3D打印机而言,建模的精度在高,3D打印机的精度也限制了其体现,花时间和力气对3D建模的细节不断美化,不如根据3D打印机的打印精度进行调整,从而得到更完美的模型。

(责任编辑:中国3D打印网)

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