BambuStudio学习笔记：ModelArrange

# ModelArrange.hpp 解析

## 文件概述
该头文件实现了3D打印模型的自动排列算法，用于在打印床范围内高效布局多个模型实例。主要功能包括：
- 多对象自动排列
- 模型复制与布局
- 打印床形状适配
- 布局参数配置

## 核心组件

### 主要数据结构
```cpp
// 排列多边形，描述单个模型的布局信息
struct ArrangePolygon {
    Polygon contour;     // 投影轮廓
    Vec2d position;      // 布局位置
    double rotation;      // 旋转角度
    // ... 其他布局属性
};

// 布局参数配置
struct ArrangeParams {
    double spacing;       // 对象间距
    bool allow_rotations; // 是否允许旋转
    // ... 其他参数
};

关键函数接口

布局数据获取

// 获取模型中所有实例的排列数据
ArrangePolygons get_arrange_polys(const Model &model, ModelInstancePtrs &instances);

// 获取单个模型的排列数据
ArrangePolygon get_arrange_poly(const Model &model);

布局应用

// 将排列结果应用到模型实例
bool apply_arrange_polys(ArrangePolygons &polys, ModelInstancePtrs &instances, VirtualBedFn);

对象复制

// 复制模型实例并进行布局
void duplicate(Model &model, ArrangePolygons &copies, VirtualBedFn);

模板方法

// 通用排列模板
template<class TBed>
bool arrange_objects(Model &model, const TBed &bed, const ArrangeParams &params);

功能实现详解

1. 打印床类型支持

支持多种打印床类型：

// 无限大床（用于理论计算）
struct InfiniteBed;

// 圆形打印床
struct CircleBed {
    double diameter; // 直径
};

// 矩形打印床
struct RectangleBed {
    Vec2d size; // 尺寸
};

2. 布局算法流程

典型调用顺序：

1. 获取模型布局数据
2. 执行排列算法
3. 应用布局结果

3. 错误处理机制

// 当对象无法适配打印床时抛出异常
[[noreturn]] void throw_if_out_of_bed() {
    throw RuntimeError("Objects could not fit on the bed");
}

4. 高级功能

模型复制布局

// 创建指定数量的模型副本并进行自动排列
template<class TBed>
void duplicate_objects(Model &model, size_t copies_num, const TBed &bed);

虚拟打印床处理

// 自定义虚拟床处理回调
using VirtualBedFn = std::function<void(ArrangePolygon&)>;

// 示例：强制Y轴对齐
auto alignY = [](ArrangePolygon& ap) {
    ap.position.y() = std::round(ap.position.y()); 
};

使用示例

基本排列操作

Model model = load_model("cat.stl");
CircleBed bed{200}; // 直径200mm圆床
ArrangeParams params{
    .spacing = 5, 
    .allow_rotations = true
};

if (arrange_objects(model, bed, params)) {
    save_arranged_model(model);
} else {
    handle_error();
}

批量复制排列

// 创建5个副本并在矩形床上排列
RectangleBed bed{Vec2d{200, 200}};
duplicate_objects(model, 5, bed, ArrangeParams{});

性能优化策略

1. 空间索引加速：使用R-Tree管理布局空间
2. 近似计算：采用凸包简化复杂几何
3. 并行计算：多线程处理独立对象
4. 缓存重用：存储中间计算结果

应用场景

场景	解决方案
多零件打印	自动紧凑排列
批量生产	阵列复制+优化布局
异形打印床	自定义虚拟床处理
混合尺寸对象	分级排列策略

注意事项

1. 模型需预先进行支撑生成处理
2. 复杂几何建议先简化再排列
3. 实际布局需考虑热床温度分布
4. 留有足够边缘安全间距