export::stl

Экспортируйте данные о STL

Блокноты MuPAD® будут демонтированы в будущем релизе. Используйте live скрипты MATLAB® вместо этого.

Live скрипты MATLAB поддерживают большую часть функциональности MuPAD, хотя существуют некоторые различия. Для получения дополнительной информации смотрите, Преобразуют Notebook MuPAD в Live скрипты MATLAB.

Синтаксис

export::stl(filename, [x, y, z], u = umin .. umax, v = vmin .. vmax, options)
export::stl(n, [x, y, z], u = umin .. umax, v = vmin .. vmax, options)
export::stl(filename, object1, <object2, …>, options)
export::stl(n, object1, <object2, …>, options)

Описание

export::stl используется, чтобы создать триангуляцию параметрической поверхности и написать данные о триангуляции в формате STL к внешнему файлу.

Файлы STL содержат данные о триангуляции 3D поверхностей. Каждый треугольник хранится как нормальный модуль и три вершины. Нормальное и вершины заданы тремя координатами каждый, таким образом, существует в общей сложности 12 чисел, сохраненных для каждого треугольника. Считайте раздел “Background” этой страницы справки для получения дальнейшей информации.

Если поверхность закрывается, она рассматривается как контур 3D тела. Нормали треугольников, записанных в файл STL, должны указать с внутренней части тела к внешней стороне.

Примечание

Обратите внимание на то, что направление нормалей, что export::stl записи в файл STL зависят от параметризации x (u, v), y (u, v), z (u, v)!

Если p1 = (x(u, v), y(u, v), z(u, v)), p2 = (x(u + du, v), y(u + du, v), z(u + du, v)), p3 = (x(u, v + dv), y(u, v + dv), z(u, v + dv)) углы треугольника, нормальным, сопоставленным с этим треугольником, является векторное произведение стороны p2 - p1 времена сторона p3 - p2. Стандартный export::stl выбирает соседние значения поверхностных параметров с du = (`u_{max}` - `u_{min}`)/(n_u - 1) и dv = (`v_{max}` - `v_{min}`)/(n_v - 1), соответственно.

Примечание

Таким образом, если ваша параметризация такова что векторное произведение векторов p2 - p1 и p3 - p2 не указывает на за пределами вашего тела, только необходимо позволить одному из параметров (u, скажите), запуск от umax к umin вместо от umin к umax. Только замените свой вызов

export::stl(filename, [x,y,z], u = `u_{min}` .. `u_{max}`, v = `v_{min}` .. `v_{max}`)

export::stl(filename, [x,y,z], u = `u_{max}` .. `u_{min}`, v = `v_{min}` .. `v_{max}`).

До несоответствующего упорядоченного расположения в файле STL треугольники, сгенерированные этими вызовами, являются тем же самым кроме направления нормального, сопоставленного с каждым треугольником.

Если файл задан символьной строкой, соответствующий файл открыт и закрыт, автоматически.

Как альтернатива определению файла строкой, пользователь может открыть файл сам через fopen в Write режим и передача дескриптор файла, возвращенный fopen к export::stl. Если двоичные данные должны быть записаны в файл, убедитесь, что он открыт с Raw, т.е. вызовите fopen(filename, Write, Raw).

Примечание

Обратите внимание на то, что export::stl не закрывает файл автоматически, если он задан дескриптором файла. Это остается открытым после export::stl закончил его задание. Файл должен быть закрыт явным образом пользователем, использующим fclose.

Если файл задан символьной строкой, имя может соответствовать абсолюту или относительному пути. В частности, переменная окружения WRITEPATH учтен. Детали о странице справки fopen содержите для export::stl, также.

Примечание

С опцией Append, файл сначала открыт для чтения и, после чтения данных в файле, открылся для записи. Если никакой абсолютный путь не используется, чтобы задать файл, убедитесь что переменные окружения READPATH и WRITEPATH укажите на ту же папку. В качестве альтернативы это - хорошая идея поместить файл в ту же папку как блокнот MuPAD®, который вы в настоящее время используете. Если этот блокнот сохранен на диске вашего компьютера, абсолютный путь доступен как переменная окружения NOTEBOOKPATH. Таким образом, задавая файл с именем “myfile.stl”, скажем, абсолютным путем NOTEBOOKPATH."myfile.stl" гарантирует, что файл найден в той же папке как ваш блокнот.

Текстовые файлы сгенерировали с опцией Text или эквивалентный Ascii может быть открыт и считан с любым текстовым редактором. Однако двоичные файлы сгенерировали с опцией Bin или эквивалентные опции Binary или Raw быстрее, чтобы создать и обработать.

Файл сгенерирован export::stl может читаться и визуализироваться в MuPAD с помощью графика примитивный plot::SurfaceSTL.

Если имя файла, данное концы в “.gz”, export::stl записывает сжатый файл, который может быть считан любой программой, поддерживающей gzip сжатие.

Взаимодействия среды

Функция чувствительна к переменной окружения DIGITS который определяет числовую рабочую точность. Текущее значение DIGITS определяет количество значительных десятичных цифр, с которыми данные о STL записаны в заданный файл. (Это содержит для текстовых файлов. В бинарных файлах STL все численные значения имеют точность приблизительно 7 десятичных цифр.) Для внутреннего расчета данных MuPAD, значением DIGITS временно увеличен на 10, чтобы минимизировать эффекты округления.

Данные о STL сгенерированы export::stl записаны в заданный файл.

Примеры

Пример 1

Мы генерируем сферу, данную следующей параметризацией:

x:= cos(u)*sin(v): 
y:= sin(u)*sin(v): 
z:= cos(v):

Мы вызываем export::stl сгенерировать данные о STL и записать им в файл с именем “sphere.stl”. Файл должен быть сгенерирован в той же директории как текущий блокнот MuPAD, который мы используем. Следовательно, мы задаем абсолютный путь для файла с помощью пути текущего блокнота. Если этот блокнот был сохранен в диск вашего компьютера, этот путь доступен в переменной окружения NOTEBOOKPATH:

filename:= NOTEBOOKPATH."sphere.stl":
export::stl(filename, [x, y, z], u = 0 .. 2*PI, v = 0 .. PI, Text)

Поскольку файл был создан в Text формат, это может быть открыто с любым текстовым редактором. Это должно выглядеть так:

solid MuPADtoSTL1
 facet normal -0.06540070486 -0.008610166138 -0.9978219344
  outer loop
   vertex 100.0 100.0 300.0
   vertex 112.607862 103.3782664 298.7167292
   vertex 113.0526192 100.0 298.7167292
  endloop
 endfacet
 facet normal -0.1950260058 -0.02567566076 -0.9804619409
  outer loop
   vertex 113.0526192 100.0 298.7167292
   vertex 112.607862 103.3782664 298.7167292
   vertex 125.0 106.6987298 294.8888739
  endloop
 endfacet

 ...

endsolid MuPADtoSTL1

Мы повторно импортируем данные о STL и визуализируем поверхность с помощью plot::SurfaceSTL:

plot(plot::SurfaceSTL(filename, MeshVisible))

Мы сокращаем количество значительных выходных цифр к разумному размеру. Далее, мы задаем размер mesh и запрашиваем определенное окно для вывода:

DIGITS:= 7:
export::stl(filename, [x, y, z], u = 0..2*PI, v = 0..PI,
            Mesh = [10, 10], 
            OutputBox = [-100..100, -100..100, -100..100],
            Text):

Файл теперь должен выглядеть так:

solid MuPADtoSTL2
 facet normal -0.1733024 -0.06307691 -0.9828467
  outer loop
   vertex -3.10912 0.000000002143114 100.0
   vertex 24.32249 22.66816 93.96926
   vertex 32.7003 0.000000002143114 93.96926
  endloop
 endfacet

 ...

endsolid MuPADtoSTL2

Мы визуализируем новое содержимое файла:

plot(plot::SurfaceSTL(filename, MeshVisible))

delete x, y, z, filename, DIGITS:

Пример 2

Мы задаем параметризацию поверхности смесью выражений и процедур:

x:= piecewise([0.1 < u < 0.9, u*cos(v)], [Otherwise, 0]):
y:= (u, v) -> piecewise([0.1 < u < 0.9, u*sin(v)], [Otherwise, 0]):
z:= (u, v) -> if u <= 0.1 then exp(-0.1) 
              elif u < 0.9 then exp(-u)
              else exp(-0.9)
              end_if:

Это - поверхность, которую мы хотим экспортировать в STL:

plot(plot::Surface([x, y, z], u = 0..1, v = 0..2*PI,
                                  Mesh = [100, 36])):

Мы принимаем, что нет никакого внешнего файла “sample.stl”. Мы создаем его путем открытия его в Write режим в той же директории как текущий блокнот MuPAD, который мы используем. Следовательно, мы задаем абсолютный путь для файла с помощью пути текущего блокнота. Если этот блокнот был сохранен в дисковод вашего компьютера, этот путь доступен в переменной окружения NOTEBOOKPATH. Дескриптор файла n возвращенный fopen передается export::stl:

filename:= NOTEBOOKPATH."sample.stl":
DIGITS:= 7:
export::stl(filename, [x, y, z], u = 0..1, v = 0..2*PI,
                                       Mesh = [30, 36])

Мы повторно импортируем данные о STL и визуализируем поверхность с помощью plot::SurfaceSTL:

plot(plot::SurfaceSTL(filename, MeshVisible))

Мы можем добавить дальнейшую поверхность к файлу с помощью опции Append:

export::stl(filename, [x, y, -z], u = 0..1, v = 0..2*PI, 
            Mesh = [30, 36],
            OutputBox = [0..100, 0..100, -100..0],
            Append)

Мы визуализируем новое содержимое файла через plot::SurfaceSTL:

plot(plot::SurfaceSTL(filename, MeshVisible))

delete x, y, z, filename, DIGITS:

Пример 3

Мы хотим создать закрытую поверхность, состоящую из “миски” с “крышкой”.

bowl:= [u*cos(v), u*sin(v), u^2], u = 0 .. 1, v = 0 .. 2*PI:
lid:=  [u*cos(v), u*sin(v),  1 ], u = 0 .. 1, v = 0 .. 2*PI:
filename:= NOTEBOOKPATH."sample.stl":
DIGITS:= 7:
export::stl(filename, bowl, Mesh = [30, 36]):
export::stl(filename, lid, Mesh = [30, 36], Append):
plot(plot::SurfaceSTL(filename), Scaling = Constrained):

delete filename, DIGITS:

Пример 4

Мы демонстрируем опции Scaling = Constrained и Scaling = Unconstrained. С Scaling = Constrained, координаты, данные параметризацией x, y, z масштабируются тем же фактором, чтобы вместить поверхность в окно для вывода. Здесь, мы создаем сферу радиуса 1. Окно для вывода не является кубом: область значений для z координата особенно больше, чем для x и y. Тем не менее, сфера остается сфера при использовании Scaling = Constrained. Однако окно для вывода не абсолютно заполнено сферой:

x:= cos(u)*sin(v):
y:= sin(u)*sin(v):
z:= cos(v):
DIGITS:= 7:
filename:= NOTEBOOKPATH."sphere.stl":
export::stl(filename, [x, y, z], u = 0 .. 2*PI, v = 0 .. PI, 
            OutputBox = [-1 .. 1, -1 .. 1, -3 .. 3],
            Scaling = Constrained):

plot(plot::SurfaceSTL(filename,
                      Scaling = Constrained,
                      MeshVisible))

С Scaling = Unconstrained, сфера деформирована к эллипсоиду, заполняющему окно для вывода:

export::stl(filename, [x, y, z], u = 0..2*PI, v = 0..PI, 
            OutputBox = [-1..1, -1..1, -3..3],
            Scaling = Unconstrained):

plot(plot::SurfaceSTL(filename,
                      Scaling = Constrained,
                      MeshVisible))

delete x, y, z, filename, DIGITS:

Параметры

filename

Имя файла: непустая строка символов

n

Дескриптор файла обеспечивается fopen: положительное целое число

object1, object2, …

3D графические объекты plot библиотека

xYZ

Координатные функции: арифметические выражения или piecewise объекты в зависимости от поверхностных параметров u и v. В качестве альтернативы процедуры, которые принимают 2 входных параметра u, v и возвращают численное значение, когда входные параметры являются числовыми.

u

Первый поверхностный параметр: идентификатор или индексируемый идентификатор.

umin .. umax

Область значений для параметра u: umin, umax должны быть числовые действительные значения.

v

Второй поверхностный параметр: идентификатор или индексируемый идентификатор.

vmin .. vmax

Область значений для параметра v: vmin, vmax должны быть числовые действительные значения.

Опции

Mesh

Опция, заданная как Mesh = [nu, nv]

Наборы размер mesh: целочисленный nu определяет, сколько равноотстоящих точек в u направление используется, чтобы произвести параметризацию x, y, z численно. Соответственно, целочисленный nv определяет, сколько равноотстоящих точек в v направление используется. Таким образом регулярная сетка (n u - 1)   (n v - 1) прямоугольники используется. Каждый прямоугольник разделен в 2 треугольника, приводящие к триангуляции, состоящей из 2   (n u - 1)   (n v - 1) треугольники. Значением по умолчанию является Mesh = [25, 25].

OutputBox

Опция, заданная как OutputBox = [xmin .. xmax, ymin .. ymax, zmin .. zmax]

По умолчанию координаты точек mesh, задающих объект STL, записаны в файл в соответствии с параметризацией поверхности. Таким образом, если несколько объектов записаны в файл с помощью опции Append, положение объектов на пробеле прозрачно и может управляться пользователем через подходящую параметризацию. Однако много устройств, таких как инструменты Rapid Prototyping, с которыми должен быть обработан файл STL, введите серьезные ограничения для данных в файле STL. Например, исходная спецификация STL требует, чтобы x, y, z координаты точек mesh были положительны. Много устройств требуют, чтобы координаты находились в предписанном диапазоне (между 0 и 100, скажите). Опция OutputBox обеспечивает простой способ получения, чтобы переключить и масштабировать координаты, данные параметризацией предписанной области значений.

Опция OutputBox = [ xmin.. xmax, ymin.. ymax, zmin.. zmax] устанавливает окно для вывода, заданное численными значениями xmin, …, zmax. Математические координаты x(u, v), y(u, v), z(u, v) с uV в пределах от umin к umax и от vmin к vmax, соответственно, смещены и масштабируются таким образом, что выход координирует записанный в область значений файла STL между значениями xmin и xmaxymin и ymaxzmin и zmax.

Примечание

Если несколько объектов записаны в файл с помощью опции Append, только самый последний вызов export::stl должен перенести опцию OutputBox!

Эта последняя возможность переключает и масштабирует все координаты всех поверхностей в файле, таким образом, что целая сцена объектов помещается в окно для вывода. Относительный размер и положения объектов сохраняются.

Смотрите пример 3.

Эта опция является довольно дорогой, поскольку все данные в файле STL должны быть изменены!

Эта опция не доступна, если файл был открыт вне export::stl и передал дескриптором файла n.

Scaling

Опция, заданная как Scaling = Unconstrained или Scaling = Constrained

С Scaling = Unconstrained, поверхность масштабируется различными факторами в x, y, и z направлением, таким, что это заполняет окно для вывода, установленное опцией OutputBox - [`x_{min}` .. `x_{max}`, `y_{min}` .. `y_{max}`, `z_{min}` .. `z_{max}`] . Таким образом выходные координаты сферы задают эллипсоид с диаметрами, данными длинами стороны окна для вывода. Это - настройка по умолчанию.

С Scaling = Constrained, поверхность масштабируется тем же самым, включают x, y, и z направление, таким образом, что это помещается в окно для вывода, установленное опцией OutputBox = [`x_{min}` .. `x_{max}`, `y_{min}` .. `y_{max}`, `z_{min}` .. `z_{max}`] . Сфера останется сфера, даже если стороны окна для вывода будут иметь различные длины.

Эта опция проигнорирована если не используемый в сочетании с OutputBox опция.

Ascii, Binдвоичный файл, RawТекст

С синонимичными флагами Binдвоичный файл, или Raw, соответственно, файл STL создается как двоичный файл. Если двоичный файл задан дескриптором файла n, убедитесь, что это, был открыт командой n:= fopen(filename, Write, Raw). С синонимичными флагами Text и Ascii, соответственно, файл STL создается как текстовый файл. Значением по умолчанию является Bin.

Append

С этим флагом данные о STL поверхности добавлены в существующий файл с именем STL “имя файла”. Если никакой такой файл не существует, это создается и обрабатывается как без Append. Эта опция не доступна, если файл был открыт вне export::stl и передал дескриптором файла n.

Возвращаемые значения

null() объект.

Алгоритмы

Существует два формата устройства хранения данных, доступные для файлов STL, которые являются ASCII и ДВОИЧНЫМ ФАЙЛОМ. ASCII-файлы человекочитаемы, в то время как Двоичные файлы меньше и быстрее к процессу. Оба ASCII, а также Двоичные файлы могут быть сгенерированы export::stl. Типичный файл STL ASCII выглядит так:

    solid sample
     facet normal -4.470293E-02 7.003503E-01 -7.123981E-01
      outer loop
       vertex -2.812284E+00 2.298693E+01 0.000000E+00
       vertex -2.812284E+00 2.296699E+01 -1.960784E-02
       vertex -3.124760E+00 2.296699E+01 0.000000E+00
      endloop
     endfacet
     ...
    endsolid sample

Двоичные файлы STL имеют следующий формат:

    Bytes  Type   Description
    80     ASCII  header, no data significance
    4      uint   number of facets in file

    4      float  normal  x - start of facet
    4      float  normal  y
    4      float  normal  z
    4      float  vertex1 x
    4      float  vertex1 y
    4      float  vertex1 z
    4      float  vertex2 x
    4      float  vertex2 y
    4      float  vertex2 z
    4      float  vertex3 x
    4      float  vertex3 y
    4      float  vertex3 z
    2      byte   not used  - end of facet
           ...

Фасетная ориентация: фасеты задают поверхность 3D объекта. По сути, каждый фасет является частью контура между внутренней частью и внешним видом объекта. Ориентация фасетов (какой путь отсутствует и в котором находится путь) задана избыточно двумя способами, которые должны быть сопоставимыми. Во-первых, направление нормального является исходящим. Во-вторых, который обычно используется в наше время, фасетные вершины перечислены в против часовой стрелки порядке при рассмотрении объекта от внешнего (правило правой руки).

Правило от вершины к вершине: Каждый треугольник должен совместно использовать две вершины с каждым из его смежных треугольников. Другими словами, вершина одного треугольника не может лечь на сторону другого.

Оси: формат указывает, что все координаты вершины должны быть строго положительными числами. Однако кажется, что – за немногим исключением – большая часть программного обеспечения, используемого сегодня (включенный MuPAD), позволяет отрицательные координаты также.

Модули: файл STL не содержит информации о шкале; координаты могут быть интерпретированы в произвольных модулях.

Более подробная информация о формате файла STL доступна в сети, например, в:

  • www.ennex.com/fabbers/StL.asp,

  • www.math.iastate.edu/burkardt/data/stl/stl.html и

  • rpdrc.ic.polyu.edu.hk/content/stl/stl_introduction.htm.

Наборы файлов примера STL могут быть найдены в сети, например, в:

  • www.wohlersassociates.com/Software-for-Rapid-Prototyping.html и

  • www.cs.duke.edu / ~ edels/Tubes.

Информация о технологиях быстрого прототипирования доступна в сети, например, в:

www.cs.hut.fi / ~ ado/rp/rp.html.

Смотрите также

Функции MuPAD

MuPAD графические примитивы

Для просмотра документации необходимо авторизоваться на сайте