螺丝工厂vtk ThreadFactory(1)

news2024/12/23 15:08:20

螺丝工厂`vtkThreadFactory` (1)

缘起

几年前的探索在Python里应用Openscad实现3D建模之3D螺纹建模初探3

新的参考:

generating nice threads in openscad
vtkRotationalExtrusionFilter

辅助AI: coze

笔记📒:

`openscad` 代码分析

// 半径缩放函数，用于生成起始和结束段的锥度过度效果
function lilo_taper(x, N, tapered_fraction) = 
    // 计算最小值，确保缩放值在适当范围内，用于生成平滑过渡的Higbee 倒角效果 
    min(min(1, (1.0 / tapered_fraction) * (x / N)), (1 / tapered_fraction) * (1 - x / N));
// 模块定义: 生成一个具有 Higbee 倒角的螺旋螺纹，可以附着到一个圆柱表面
module straight_thread(section_profile, pitch = 4, turns = 3, r = 10, higbee_arc = 45, fn = 120)
{
    // 设置细分精度
    $fn = fn;
    // 计算步数：总圈数 * 每圈细分数
    steps = turns * $fn;

    // 生成螺旋造型的主逻辑
    thing = [ for (i = [0:steps])
        transform(
            // 每步的旋转角度，减90度使之始终与X方向对齐
            rotation([0, 0, 360 * i / $fn - 90]) *
            // 逐步上升，在半径r处具体位置，模型随i上升
            translation([0, r, pitch * i / $fn]) *
            // 将截面旋转90度使其竖直
            rotation([90, 0, 0]) *
            // 沿Z轴方向解旋转
            rotation([0, 90, 0]) *
            // 使用缩放以实现Higbee 倒角效应，初始化缩放是0.01~1之间
            scaling([0.01 + 0.99 * lilo_taper(i / turns, steps / turns, (higbee_arc / 360) / turns), 1, 1]),
            // 使用定义的截面轮廓
            section_profile
        )
    ];

    // 将转换后的点集皮肤成一个连续的形状
    skin(thing);
}

function lilo_taper 详细说明:

输入参数:
x: 当前点的标识（通常是步进值）。
N: 总标识数量（通常是总步数）。
tapered_fraction: 反映锥度部分的比例，即起始和结束段的锥度部分占整个长度的比例。
内部表达式:
min(min(1, (1.0 / tapered_fraction) * (x / N)), (1 / tapered_fraction) * (1 - x / N)):
(1.0 / tapered_fraction) * (x / N):
这里的 (x / N) 表示当前点在整个长度中的位置占比。
将占比乘以 (1.0 / tapered_fraction)，计算缩放比。
(1 / tapered_fraction) * (1 - x / N):
这里的 (1 - x / N) 表示当前点距离结束的比例（从结束点向起始点反向计算）。
同样，将这个比例乘以 (1.0 / tapered_fraction)，计算缩放比。
min(1, (1.0 / tapered_fraction) * (x / N)):
取1和计算出的缩放比中的最小值，确保缩放比不会超过1。
min( ..., (1 / tapered_fraction) * (1 - x / N)):
最后通过再取一次最小值，确保当前点的缩放系数位于合理范围内，平滑生成锥度效果。
应用场景
用于螺纹的起始和结束锥形设计:
确保螺纹的起始和结束部分平滑变化，避免突然的截断或锐边。
即形成 Higbee 倒角，这种倒角的目的是消除螺纹齿的尖端，以便更平稳地开始和终止螺纹的啮合。
关键点
缩放过程:
x: 当前步进的计数。
N: 总步数。
tapered_fraction: 锥度比例，影响螺纹的起始和结束部分的平滑度。
min 函数用来确保缩放系数合适，不会出现过大或过小的情况，导致意外的几何形变。
通过这段代码，可以实现对螺纹起始和结束部分的锥度缩放，保证这部分的几何形状平滑过渡，提高螺纹啮合的效果和质量。