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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。

vtk + python 代码分析:

应用vtkRotationalExtrusionFilter, 可以实现类似的螺旋堆叠:
如:

代码参见

未完待续…