NURBS曲面到水密 stl

Question

我一直在python中使用NURBS實現geomdl進行參數化設計。問題是它是空心的，不能用cgal或3dprinted處理。 我正在尋找一種通過關閉頂部和底部使其防水的方法。 我已經嘗試使用trimesh.covex.convex_hull庫中的trimesh但它搞砸了設計。

示例代碼：

import os
from geomdl import NURBS
from geomdl import construct
from geomdl import exchange
from geomdl.visualization import VisMPL as vis
from geomdl import knotvector

os.chdir(os.path.dirname(os.path.realpath(__file__)))

# Create a NURBS surface instance
surf = NURBS.Surface()

# Set degrees
surf.degree_u = 2
surf.degree_v = 2

# Set control points from a template file
surf.set_ctrlpts(*exchange.import_txt("ctrlpts.cptw", two_dimensional=True, jinja2=True))

# Set knot vectors
surf.knotvector_u = knotvector.generate(surf.degree_u, surf.ctrlpts_size_u)
surf.knotvector_v = knotvector.generate(surf.degree_v, surf.ctrlpts_size_v)#[0, 0, 0, 0.25, 0.25, 0.5, 0.5, 0.75, 0.75, 1, 1, 1]

# Set evaluation delta
surf.delta = 0.05

exchange.export_stl(surf, "test2.stl")
os.system('fstl ./test2.stl')

和控制點：

4.00,0.00,0.00,1.00;2.83,2.83,0.00,1.00;0.00,4.00,0.00,1.00;-2.83,2.83,0.00,1.00;-4.00,0.00,0.00,1.00;-2.83,-2.83,0.00,1.00;0.00,-4.00,0.00,1.00;2.83,-2.83,0.00,1.00;4.00,0.00,0.00,1.00
4.00,0.00,10.00,1.00;2.83,2.83,10.00,1.00;0.00,4.00,10.00,1.00;-2.83,2.83,10.00,1.00;-4.00,0.00,10.00,1.00;-2.83,-2.83,10.00,1.00;0.00,-4.00,10.00,1.00;2.83,-2.83,10.00,1.00;4.00,0.00,10.00,1.00
4.00,0.00,20.00,1.00;2.83,2.83,20.00,1.00;0.00,4.00,20.00,1.00;-2.83,2.83,20.00,1.00;-4.00,0.00,20.00,1.00;-2.83,-2.83,20.00,1.00;0.00,-4.00,20.00,1.00;2.83,-2.83,20.00,1.00;4.00,0.00,20.00,1.00
4.00,0.00,30.00,1.00;2.83,2.83,30.00,1.00;0.00,4.00,30.00,1.00;-2.83,2.83,30.00,1.00;-4.00,0.00,30.00,1.00;-2.83,-2.83,30.00,1.00;0.00,-4.00,30.00,1.00;2.83,-2.83,30.00,1.00;4.00,0.00,30.00,1.00
4.00,0.00,40.00,1.00;2.83,2.83,40.00,1.00;0.00,4.00,40.00,1.00;-2.83,2.83,40.00,1.00;-4.00,0.00,40.00,1.00;-2.83,-2.83,40.00,1.00;0.00,-4.00,40.00,1.00;2.83,-2.83,40.00,1.00;4.00,0.00,40.00,1.00
4.30,0.00,50.00,1.00;3.04,3.04,50.00,1.00;0.00,4.30,50.00,1.00;-3.04,3.04,50.00,1.00;-4.30,0.00,50.00,1.00;-3.04,-3.04,50.00,1.00;0.00,-4.30,50.00,1.00;3.04,-3.04,50.00,1.00;4.30,0.00,50.00,1.00
4.60,0.00,60.00,1.00;3.25,3.25,60.00,1.00;0.00,4.60,60.00,1.00;-3.25,3.25,60.00,1.00;-4.60,0.00,60.00,1.00;-3.25,-3.25,60.00,1.00;0.00,-4.60,60.00,1.00;3.25,-3.25,60.00,1.00;4.60,0.00,60.00,1.00
0.30,0.00,70.00,1.00;-0.96,3.04,70.00,1.00;-4.00,4.30,70.00,1.00;-7.04,3.04,70.00,1.00;-8.30,0.00,70.00,1.00;-7.04,-3.04,70.00,1.00;-4.00,-4.30,70.00,1.00;-0.96,-3.04,70.00,1.00;0.30,0.00,70.00,1.00
-3.70,0.00,80.00,1.00;-4.96,3.04,80.00,1.00;-8.00,4.30,80.00,1.00;-11.04,3.04,80.00,1.00;-12.30,0.00,80.00,1.00;-11.04,-3.04,80.00,1.00;-8.00,-4.30,80.00,1.00;-4.96,-3.04,80.00,1.00;-3.70,0.00,80.00,1.00
-7.70,0.00,90.00,1.00;-8.96,3.04,90.00,1.00;-12.00,4.30,90.00,1.00;-15.04,3.04,90.00,1.00;-16.30,0.00,90.00,1.00;-15.04,-3.04,90.00,1.00;-12.00,-4.30,90.00,1.00;-8.96,-3.04,90.00,1.00;-7.70,0.00,90.00,1.00
-11.70,0.00,100.00,1.00;-12.96,3.04,100.00,1.00;-16.00,4.30,100.00,1.00;-19.04,3.04,100.00,1.00;-20.30,0.00,100.00,1.00;-19.04,-3.04,100.00,1.00;-16.00,-4.30,100.00,1.00;-12.96,-3.04,100.00,1.00;-11.70,0.00,100.00,1.00
-15.70,0.00,110.00,1.00;-16.96,3.04,110.00,1.00;-20.00,4.30,110.00,1.00;-23.04,3.04,110.00,1.00;-24.30,0.00,110.00,1.00;-23.04,-3.04,110.00,1.00;-20.00,-4.30,110.00,1.00;-16.96,-3.04,110.00,1.00;-15.70,0.00,110.00,1.00

Answer 1

一種簡單易行的方法是使用3D alpha 形狀（也稱為凹包）。 您可以對您的 NURBS 曲面進行采樣（可能會在“上限”上添加額外的點，但從您問題中的數字來看，我相信您的上下文甚至沒有必要這樣做）然后構建 3D alpha 形曲面，它應該給出您正在尋找的防水網眼。

請參閱我之前的答案，例如 python 調用代碼，以在一組 3D 點上構造（和繪制）alpha 形狀，並進一步解釋。 答案基於在這個不錯的答案中找到的 3D alpha 形狀代碼。

如果您不想使用 alpha 形狀，您可以通過對 NURBS 曲面的 uv 域進行均勻采樣來自己構造一個水密曲面網格，並獲取用於從樣本索引創建三角形的連接信息（例如，來自(u[i],v[j])的樣本點將創建一個具有(u[i+1], v[j+1])和(u[i], v[j+1])的三角形其他鄰居也是如此）。 要關閉“蓋子”，您可以在管端的中間添加一個額外的點（例如，在(u[0], v[:])處的點的平均點，類似地對於另一個點的平均點結束於(u[-1], v[:]) )。 並將三角形從這個附加點添加到管表面邊界圓上的點。