阐述了STL文件格式的基础知识，采用Pro/E软件，以典型壶类零件为例进行STL文件格式的转换，通过设置不同数值的参数进行1精度对比，研究影响STL精度的关键数值。对比分析表明，弦高和步长参数是决定STL精度的关键参数。

1 引言

    快速成型技术的高速发展和广泛应用对制造业造成了深远影响，综合了机械工程、CAD、数控技术、激光技术及材料科学技术，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而对零件设计进行快速评估、修改及功能试验，大大缩短零件研发周期。

    快速成型机大都能识别和打开STL文件格式。STL文件格式是一个接口协议，为快速原型制造技术服务的三维图形文件。它使用三角形面片来表示三维实体模型，现已成为CAD/CAM系统接口文件格式的工业标准之一，绝大多数造型系统能支持并生成此种文件格式，并广泛应用于数控加工、有限元分析、逆向工程和医学成像系统等领域。

    目前主流的三维CAD软件都支持STL文件格式转换，现介绍STL格式基础知识，选取Pro/E4.0（野火版）软件，阐述3D实体文件转化STL格式的设置以及精度比较，通过数据对比，得出一般通用的STL文件格式设置数据。

2 STL格式

    STL文件采用系列三角形网格组合来拟合三维实体模型的表面，STL的每个三角形网格表达由三角形的3个顶点及三角形面的单位法矢量组成。STL文件的存取信息中不包含三角形面片之间的几何拓扑关系。

    STL文件类型包括文本(ASCII)和二进制(BINA-RY)2种类型。ASCII格式的文件逐行给出三角形面片的几何信息，每一行以1个或2个关键字开头。第一行是三角形面片指向实体外部的法矢量坐标，由facet normal开头，第二行为outer loop关键字，随后的第3、4、5行数据分别是三角形面片的顶点坐标，分别以vertex关键字开头，3顶点沿指向实体外部的法矢量方向逆时针排列，第6、7行分别为endloop和endfacet关键字，标记一个三角形面片描述完毕。

    二进制STL文件和表达方式与ASCII格式有差异，采用了固定的字节数目来描述三角形面片信息。所描述的内容是三角形面片的个数、每个三角形面片的几何信息，包括法矢量、3个顶点坐标、三角形面片的颜色等属性信息。由于固定了字节数目，STL文件的大小和三角形面片数存在确定的数学计算公式，即一个二进制STL文件的大小为三角形面片数乘以50再加上84个字节。

3 3D转换STL

    现采用Pro/E4.0（野火版）软件进行STL格式的转换。转换过程：File（文件）→Save a Copy(保存副本)→Model（模型名称）→选择文件类型为STL（*．stl）。

    以图1所示壶类零件为例进行示范，进行STL转换设置后，跳出图1所示的STL导出参数框。

图1 STL导出参数框

    参数框主要包括STL格式选择（默认为二进制）、三角形面片拟合参数设置、文件名。其中，三角形面片拟合参数设置将直接决定快速成型的零件精度。

    接受默认参数，即弦高0.306602mm，角度控制0.5000度，步长3.066019。系统提示2390个三角形面片已经写入输出文件lkeleping.stl，生成的STL文件大小117kb，如图2所示。

图2 默认参数

 修改参数，弦高0.15mm，其余不变，提示三角形面片4766个，STL文件大小233kb，如图3所示。

图3 弦高0.15mm

 修改参数，弦高0.15mm，其余不变，提示三角形面片4766个，STL文件大小233kb，如图3所示。

图4 角度0.25度

    修改参数，弦高不变，角度0.02度，提示三角形面片2270个，STL文件lllkb，如图5所示。

图5 角度0.02度

    修改步长为默认值的一半即1.5，弦高、角度默认，提示三角形面片20868个，STL文件大小1020kb，如图6所示。

图6 步长1.5

修改步长为默认值的一半即1.5，弦高输入0(默认修改为0.009100mm，即为软件系统最高精度0.01mm)，角度0.02度，提示三角形面片81806，STL文件大小1020kb，如图7所示。

图7 高精度参数之一

    三角形面片拟合实体精度大幅提高，继续上述优化，步长修改0.3，其余参数不变，三角形面片456858个，文件大小22308kb，三角形面片和文件大小显著提高，如图8所示。

图8 高精度参数之二

将上述参数调整统计如表1所示：

表1 STL导出参数设置数据

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