臺灣博碩士論文加值系統

快速原型（Rapid Prototyping，RP）是一種新興的電腦控制製造系統，在工業界使用已日漸普及。RP系統主要是藉由CAD軟體建構出實體模型，再轉換成STL格式，經由RP系統以疊層製造（Layered Manufacturing）的方式產生工件。而STL格式本身存在資料重複記錄性與精度不足的缺點，因此近幾年逐漸發展出直接切層理論，就目前直接切層發展狀況，主要侷限於應用特定軟體做切層處理、通用性不足以及使用簡單圖元資訊做切層後的記錄等缺點。
本研究提出以B-Rep結構的IGES檔案格式實體模型，依照IGES檔案中幾何圖元資訊的不同，分為平面與平面、圓弧曲面與平面和NURBS曲面與平面三種曲面做切層計算，達到提高切層輪廓成型精度、具通用性與避免STL格式轉換。在模擬實驗中，利用本研究所提之方法，與STL切層法做比較，由結果可知，確實提高成型精度，並獲得愈趨近於原始CAD模型的實體。

Rapid Prototyping（RP） was the new manufactured system of computer control. It was more popular every day in the industry. We create a 3D solid model with CAD, then translate to STL format for RP system and fabricate by layered manufacturing（LM）. Disadvantages of the STL format are having redundancy and accuracy problems. The field of direct slicing for LM has been researched for some time. In reality, direct slicing confines applications to particular software, less universal and uses simple geometric entities.
This research uses an IGES solid model based on B-Rep structure. According to the differential geometric entity, the intersection of two surfaces can be divided into plane/plane、arc surface/plane and NURBS surface/plane, differential methods were taken to compute their intersection. The methods can be enhanced accuracy, universal and avoided data translation from CAD to STL. In this paper, we use our method to compare with STL slicing algorithm. These results show the accuracy of sliced can be enhanced. And to make the part produced by the RP machine nearly the original CAD model as possible.
Keywords：Rapid Prototyping、Direct Slicing、B-Rep

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 V
圖索引 VIII
表索引 XI
第一章、緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究背景與文獻回顧 2
1.2.1 快速原型加工原理 2
1.2.2 液態類快速原型系統簡介[4,5] 3
1.2.3 快速原型檔案格式 7
1.2.4 CAD系統間的數據轉換標準 9
1.2.5 直接切層相關研究 10
1.3 研究動機與目的 15
1.4 論文架構 16
第二章、CAD系統物件結構 17
2.1 幾何模型結構 17
2.2 實體模型資料結構 17
2.2.1 CSG資料結構 18
2.2.2 B-Rep資料結構 19
2.3 IGES資料結構 22
2.3.1 IGES格式的總體結構 22
2.3.2 IGES格式的圖元介紹 27
第三章、方法描述與架構 42
3.1 IGES數據前處理 42
3.1.1 應用資料結構類別處理IGES檔案格式 42
3.2 IGES模型直接切層 44
3.2.1 平面與平面的相交運算 46
3.2.2 圓弧曲面與平面的相交運算 48
3.2.3 NURBS曲面與平面相交運算 51
3.3 建立切層輪廓 55
3.3.1 輪廓線方向之定義 55
3.3.2 確定交線方向 56
3.3.3 產生封閉輪廓 57
3.3.4 產生切層截面[22] 58
3.4 成型誤差定義 61
3.4.1 成型階梯誤差量 61
3.4.2 成型體積誤差率 62
第四章、模擬實驗與結果 63
4.1 實體模型及模擬切層結果 63
4.2 IGES直接切層法與STL切層法比較 69
第五章、結果與討論 75
5.1 結論 75
5.2未來展望 76
參考文獻 77

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