Polygonová síť (mesh)

Polygonová síť (anglicky polygon mesh, v praxi často jen mesh nebo síťový model) je reprezentace povrchu 3D objektu pomocí vrcholů, hran a plošek, nejčastěji trojúhelníků. Každý vrchol má své souřadnice a každá ploška odkazuje na tři nebo více vrcholů. Síť popisuje jen povrch, nikoli konstrukční prvky, rozměry nebo parametry.

Na rozdíl od CAD modelu, který popisuje plochy přesně matematicky (roviny, válce, NURBS plochy), síť zakřivené plochy jen aproximuje rovinnými ploškami. Válec je v síti ve skutečnosti mnohoboký hranol a přesnost aproximace závisí na velikosti plošek. Při exportu z CAD systému ji řídí tětivová odchylka a úhlová tolerance, u skenu hustota naměřených bodů. Síť naskenovaného dílu mívá statisíce až miliony trojúhelníků.

Při 3D skenování vzniká síť z bodového mraku triangulací. Následuje úprava: odstranění šumu a odlehlých bodů, vyplnění děr, vyhlazení a decimace, tedy snížení počtu trojúhelníků tam, kde nejsou potřeba. Pro 3D tisk a většinu dalších operací musí být síť uzavřená (vodotěsná, anglicky watertight), bez samoprůniků, bez převrácených normál a bez hran sdílených více než dvěma ploškami.

Nejběžnější formáty jsou STL (jen trojúhelníky, bez barev a bez informace o jednotkách), OBJ (umožňuje i barevnou texturu), PLY (častý pro data ze skenerů včetně barvy bodů) a 3MF (nese jednotky, barvy a další údaje pro 3D tisk).

Síť stačí všude, kde je potřeba tvar, ale ne parametrická geometrie: 3D tisk (slicery pracují se sítí), vizualizace a prezentace, digitální archiv, porovnání vyrobeného dílu s CAD modelem a návrh dílů na organické tvary, například ortéz, rukojetí nebo krytů na naskenovanou část těla či stroje. V CAD systému lze síť vložit jako referenční těleso a navrhnout k ní navazující díl.

CAD model místo sítě potřebujete, když se díl bude obrábět, kótovat na výkrese, tolerovat nebo dále upravovat. V síti nelze jednoduše zvětšit průměr díry nebo posunout otvor a přesné rovinné a válcové plochy se z ní obtížně programují. Převod na CAD model řeší postup scan to CAD.

STL neobsahuje jednotky. Soubor vytvořený v milimetrech se tak může načíst v palcích a díl je pak 25,4krát větší. Při předávání vždy uveďte jednotky, případně použijte 3MF. Při exportu z CAD pro 3D tisk nastavte dostatečně jemnou tětivovou odchylku, jinak budou na zakřivených plochách vidět plošky, ale ne zbytečně jemnou, aby soubor neměl stovky megabajtů.

U sítí ze skenování se ptejte, co bylo upraveno. Vyhlazení odstraní šum, ale i ostré hrany a jemné detaily, a vyplněné díry obsahují dopočítaný, ne naměřený tvar. Pro měření a porovnání chtějte síť s minimem zásahů nebo s vyznačením doplněných míst a domluvte se, v jakém souřadnicovém systému je ustavena.

Nezaměňujte polygonovou síť se sítí konečných prvků pro MKP, která dělí těleso na prvky pro pevnostní nebo tepelný výpočet.