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| 标准编号 | GB/T 39331-2020 (GB/T39331-2020) | | 中文名称 | 增材制造 数据处理通则 | | 英文名称 | Additive manufacturing - Overview of data processing | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J07 | | 字数估计 | 10,116 | | 发布日期 | 2020-11-19 | | 实施日期 | 2021-06-01 | | 标准依据 | 国家标准公告2020年第26号 | GB/T 39331-2020
(General Principles of Data Processing for Additive Manufacturing)
ICS 25.030
J07
中华人民共和国国家标准
增材制造 数据处理通则
2020-11-19发布
2021-06-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准使用重新起草法修改采用ISO 17296-4:2014《增材制造 总则 第4部分:数据处理通则》。
本标准与ISO 17296-4:2014相比在结构上有较多调整,附录A列出了本标准与ISO 17296-4:2014
的章条编号对照一览表。
本标准与ISO 17296-4:2014相比存在技术性差异,这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白
位置的垂直单线(|)进行了标示,附录B中给出了相应技术性差异及其原因的一览表。
本标准做了以下编辑性修改:
---本标准不是系列标准,将标准名称修改为《增材制造 数据处理通则》。
本标准由中国机械工业联合会提出。
本标准由全国增材制造标准化技术委员会(SAC/TC562)归口。
本标准起草单位:山东创瑞增材制造产业技术研究院有限公司、安徽拓宝增材制造科技有限公司、
杭州喜马拉雅信息科技有限公司、中机生产力促进中心、机械科学研究总院集团有限公司、山东建筑
大学。
本标准主要起草人:吕忠利、张成林、赖全忠、薛莲、单忠德、李海斌、景财年。
增材制造 数据处理通则
1 范围
本标准规定了增材制造数据交换的基本原则,给出了用于增材制造信息交换的描述零件几何形状
信息的术语和定义,概述了数据交换方法的文件类型、数据格式以及用途等。
本标准包含以下内容:
---给出了一种实现数据交换的格式;
---介绍增材制造数据处理的发展现状;
---概述现行的典型文件格式类型;
---指导使用标准的人员理解数据交换的必要特性。
本标准适用于增材制造工艺和软件系统的用户和制造商,适用于所有增材制造工艺,尤其适用于:
---包含软件的增材制造系统和设备的制造商;
---从事计算机辅助设计/计算机辅助工程(CAD/CAE)的软件工程师;
---逆向工程系统开发人员;
---从事几何形状及尺寸检测的测试人员。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 35351 增材制造 术语
GB/T 35352 增材制造 文件格式(GB/T 35352-2017,ISO/ASTM52915:2016,IDT)
3 术语和定义
GB/T 35351界定的术语和定义适用于本文件。
4 数据交换
4.1 数据流
4.1.1 概述
零件完整的三维数据信息是增材制造的基础,通常由三维CAD建模或逆向工程生成(见图1)。
4.1.2.2 三维数字化(逆向工程)
逆向工程是用一定的测量手段对实物或模型进行测量,根据测量数据通过三维几何建模方法重构
实物的CAD模型的过程。逆向工程特别适用于根据经验绘制并包含自由曲面的模型,因为这类模型
很难直接通过三维CAD建模生成。
4.1.2.3 曲面重建
曲面重建是对三维数字化生成的数据进行处理的一种手段,基于计算机生成的点云,利用足够的拓
扑信息生成能够用数学语言描述的曲线和曲面,充分再现物体表面。这些数据可以单独存储或集成到
现有的CAD体模型中。利用逆向工程可以建立起三维数据和CAD建模之间的桥梁。
4.1.2.4 多边形面片化/三角形面片化
该方法利用三维数字化后的点云或三维CAD建模后的体模型生成基于体的面模型。物体表面用
许多微小的多边形面片表示。面片的数量和大小决定了实际曲面几何形状的重构精度,最终生成STL
格式文件。
4.1.2.5 切片处理
切片处理是所有增材制造过程中必不可少的预处理阶段,将面片化的体模型切片成若干连续层,并
记录每层中包含的信息。片层轮廓线数据在Z 轴方向不再相互关联,导致在Z 轴方向不能再进行后续
缩放。设定必要参数(如层厚度)后,切片过程通过软件自动执行。其他系统需要单独的软件来准备和
存储这类层数据。
4.2 数据格式
4.2.1 概述
数据流中最常用的接口格式在4.2.2~4.2.6中进行了说明。
STL格式是数据传输的标准数据格式。一些系统可以读取和处理VRML格式的数据。
如果由于没有接口模块(并非所有CAD软件都提供标准接口)而无法导出STL格式,则可以通过
接口格式(如STEP或IGES)将数据传输到其他CAD软件,然后输出STL格式文件。
注:当通过第三方的通用接口进行数据传输时,可能会出现数据转换方面的问题。尽管已经建立了相关的标准,不
同的通用接口在数据传输的功能上还是会有很大的差别,并且接口两端的程序也可能对所传输数据的精度具
有不同要求。
4.2.2 STL
STL是一种独立于系统的文件格式,仅能表示几何坐标,目前已成为常用的增材制造数据交换格
式。体模型的边界曲面由三角形面片及其法向量描述。STL数据集可以使用ASCII码或二进制表示
来存储,前者可读性强,后者数据量小。由于几何图形面片化的不可逆性,STL数据格式往往不适合在
CAD/CAM系统之间交换数据。
4.2.3 VRML(WRL)
虚拟现实建模语言VRML(定义参见ISO/IEC 14772-1和ISO/IEC 14772-2),文件扩展名为“wrl”
或“wrz”(用于压缩的VRML文件),是一种由网络功能支持的独立于平台的三维图像格式。VRML不
限于列表形式的点或边缘数据的输入,它还是一种面向对象方式描述三维对象或者场景的计算机语言
(纯文本ASCII或者UTF-8)。VRML的基本组成部分是“节点类型”和沟通渠道:形状节点(基本的几
何形状,如长方体、圆柱体、圆锥体和球体),外观节点(颜色、表达材料属性的纹理、几何转换),光节点,
相机节点(平行透视投影)和组节点,实现层次结构以及扩展现有节点类型范围的原型。近来,VRML
格式已经被 Web3D联盟称为一种“可扩展3D”的XML格式(参见ISO/IEC 19775-1)。
4.2.4 IGES
初始图形交换规范IGES是CAD数据交换格式的一种,用于产品几何和几何标注信息的交换。
4.2.5 STEP
产品模型数据交换标准STEP是一种用于描述和交换不同CAD系统之间的产品模型数据的通用
接口格式,可用交换几何数据(如DXF或IGES)和产品数据(如颜色、文本或图层信息)。所有形式的
CAD数据模型都可以通过STEP集成在线框模型、面模型或体模型中。
4.2.6 AMF
AMF是一种基于XML的增材制造数据文件格式,包含三维表面几何描述,支持颜色、材料、网格、
纹理、结构和元数据(见GB/T 35352)。
4.3 数据预处理
4.3.1 数据质量对于零件质量的重要性
对基于STL数据集的几何模型进行数据质量检测和修复是确保使用增材制造技术顺利进行高质
量的零件制造的先决条件。下列是需要注意的事项:
---面模型的所有表面应通过修饰平滑地连接在一起,从而形成表面封闭的模型;
---所有表面应被调整到可以清晰地识别物体体积;
---进行三角形切面时,不应选择任何辅助工具(如图层、柱面、轴线、要素等);
---在进行多边形切面/三角形切面之前,最好将面模型转换为体模型。
对质量较差的数据应进行修复并确认,建议提供准确标注尺寸的图纸。
4.3.2 STL输出参数
在输入STL数据集时,输出参数的设置决定多边形切面/三角形切面的精度,进而决定所获得几何
模型的精度。分辨率太低会影响模型的精度和外观;分辨率太高则导致文件过大,并且会增加模型预处
理时间(如表1所示)。
可根据CAD程序设置各种导出参数:
---弦高、长宽比和分辨率;
---表面公差、表面绝对平滑度、面片绝对偏差、最大偏差距离、转换公差、相邻公差等;
---三角形公差、角度公差、角度控制、曲面平面角等。
对于一些不准许在导出过程中设置单独参数的程序,输出参数将调整为显示参数。在这种情况下,
应注意确保程序中已通过事先调整选择了足够高的显示分辨率。
通过增加面片数量来提高模型质量会导致文件尺寸过大增加预处理时间,在不会导致模型缺陷的
条件下应尽量减少面片......
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