cura-engine学习

Posted 2020-09-02 白马出城中

　　目前，我们还在函数prepareModel中徘徊，因为这函数实在是太长了，近乎包含了整个数据处理过程。通过前面两篇，几何图形已经被导入到内存中，并且由一个simplemodel变成了一个optimizedmodel。现在程序拿起了屠刀，开始了切片过程。

　　通常来讲，在3D打印中所说的slicer过程包含了切割几何体，连接多边形，生成Gcode的所有过程，但在此程序中，slicer步仅为生成切片的切割操作。每一个切包含若干个闭合平面多边形。这些多边形的产生分两步。第一，所有的三角形面片被切割成为一条线段；第二，将每层的线段连接起来形成闭合多边形。前篇所述的点-面对应关系可以帮助这一过程快速进行，因为两个相邻的面上的切割线段很有可能就是相邻线段。这段程序还可以帮助修补几何图形中的空洞，因此STL模型不需要那么完美。它也可以处理错误的法向量，所以它可以翻转线段来满足端点到端点的连接。slicer步骤之后我们得到了一系列闭合多边形，然后会用到clipper来处理这些多边形（clipper只可以处理2D闭合多边形）。这一段来自cura-engine github主页的介绍。

　　切割过程代码在slicer.h和slicer.cpp这两个文件中。首先我们看其中的class slicer

1  SlicerSegment project2D(Point3& p0, Point3& p1, Point3& p2, int32_t z) const
2     {
3         SlicerSegment seg;
4         seg.start.X = p0.x + int64_t(p1.x - p0.x) * int64_t(z - p0.z) / int64_t(p1.z - p0.z);
5         seg.start.Y = p0.y + int64_t(p1.y - p0.y) * int64_t(z - p0.z) / int64_t(p1.z - p0.z);
6         seg.end.X = p0.x + int64_t(p2.x - p0.x) * int64_t(z - p0.z) / int64_t(p2.z - p0.z);
7         seg.end.Y = p0.y + int64_t(p2.y - p0.y) * int64_t(z - p0.z) / int64_t(p2.z - p0.z);
8         return seg;
9     }

　　class slicer中的这段代码是计算一个三角形p0,p1,p2和平面z的相交线的过程。就算公式也比较简单粗暴，如下

 

 

 

　　画得虽丑，但科学是美丽的,咳咳.。。。函数project2D所表达的就是上面的公式了，至于六种情况的分类，我们可以在构造函数slicer（）里面找到。没错，就是那六排if-else

Slicer(OptimizedVolume* ov, int32_t initial, int32_t thickness, bool keepNoneClosed, bool extensiveStitching)   把优化过的几何体ov按照厚度（thickness）切割成片片即layer。函数的前大半部分计算了三角面上被切割得到的线段，这些线段只有起点和终点，之间没有什么联系。后小部分使用makepolygon函数将线段们连接成多边形。

1  for(unsigned int layerNr=0; layerNr<layers.size(); layerNr++)
2     {
3         layers[layerNr].makePolygons(ov, keepNoneClosed, extensiveStitching);
4     }

　　那么makepolygon函数又如何呢，这是一个200多行的大函数。本篇只能学习一小部分，欲窥其全貌，要等到之后我们学习了class Polygons和class Polygon这些类之后才能领悟。本篇先看这一段：

 1  Polygons openPolygonList;
 2     
 3     for(unsigned int startSegment=0; startSegment < segmentList.size(); startSegment++)
 4     {
 5         if (segmentList[startSegment].addedToPolygon)
 6             continue;
 7         
 8         Polygon poly;
 9         poly.add(segmentList[startSegment].start);
10         
11         unsigned int segmentIndex = startSegment;
12         bool canClose;
13         while(true)
14         {
15             canClose = false;
16             segmentList[segmentIndex].addedToPolygon = true;
17             Point p0 = segmentList[segmentIndex].end;
18             poly.add(p0);
19             int nextIndex = -1;
20             OptimizedFace* face = &ov->faces[segmentList[segmentIndex].faceIndex];
21             for(unsigned int i=0;i<3;i++)
22             {
23                 if (face->touching[i] > -1 && faceToSegmentIndex.find(face->touching[i]) != faceToSegmentIndex.end())
24                 {
25                     Point p1 = segmentList[faceToSegmentIndex[face->touching[i]]].start;
26                     Point diff = p0 - p1;
27                     if (shorterThen(diff, MM2INT(0.01)))
28                     {
29                         if (faceToSegmentIndex[face->touching[i]] == static_cast<int>(startSegment))
30                             canClose = true;
31                         if (segmentList[faceToSegmentIndex[face->touching[i]]].addedToPolygon)
32                             continue;
33                         nextIndex = faceToSegmentIndex[face->touching[i]];
34                     }
35                 }
36             }
37             if (nextIndex == -1)
38                 break;
39             segmentIndex = nextIndex;
40         }
41         if (canClose)
42             polygonList.add(poly);
43         else
44             openPolygonList.add(poly);
45     }

　　这一段讲述了把刚才求得的线段们连接成多边形的故事。可以看到，首先选取一个线段，然后通过它所在的三角面，找到和其相邻的三角面，在找到相邻三角面上的线段，查看其是否匹配，依次进行下去，最后会回到最初的那个三角面上，连接结束。

　　然而这种方法并不能完成所有的情况，比如几何体有一些缺陷什么的，后面的代码是针对各种情况所作的处理，这些目前还很难懂，因为在这之前要搞懂Polygon这个基础类到底是如何构建的。咱们下回分解。