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# Model.hpp 核心模型结构说明## 文件概述
该头文件定义了3D打印数据处理的核心数据结构，包含模型对象、体积、实例、材料等关键类。主要功能包括：
- 三维模型数据存储与管理
- 模型变换操作（平移/旋转/缩放）
- 打印参数配置
- 多材料支持
- 支撑结构处理## 核心类结构### Model (顶层模型容器)
```cpp
class Model : public ObjectBase {ModelMaterialMap materials;     // 材料集合ModelObjectPtrs objects;       // 模型对象集合ModelWipeTower wipe_tower;     // 擦料塔配置// ... 其他成员
};

ModelObject (可打印对象)

class ModelObject : public ObjectBase {std::string name;              // 对象名称ModelVolumePtrs volumes;       // 体积组件集合ModelInstancePtrs instances;   // 实例集合ModelConfigObject config;      // 对象级配置// ... 变换操作方法
};

ModelVolume (体积组件)

class ModelVolume : public ObjectBase {enum class ModelVolumeType {MODEL_PART,         // 主体模型NEGATIVE_VOLUME,    // 负空间SUPPORT_ENFORCER,    // 强制支撑SUPPORT_BLOCKER     // 支撑阻挡};TriangleMesh mesh;        // 三角网格数据ModelVolumeType type;     // 体积类型// ... 几何变换方法
};

ModelInstance (对象实例)

class ModelInstance : public ObjectBase {Geometry::Transformation transform;  // 几何变换ModelObject* object;                 // 所属对象// ... 实例操作方法
};

关键功能详解

几何变换系统

// 通用变换参数结构
struct Transformation {Vec3d offset;       // 位移 (mm)Vec3d rotation;     // 旋转角度 (弧度)Vec3d scaling;      // 缩放系数Vec3d mirror;       // 镜像轴
};// 应用变换矩阵示例
void ModelVolume::transform_mesh(TriangleMesh* mesh) {// 应用当前变换到指定网格
}

支撑结构处理

// 支撑点数据结构
struct SupportPoint {Vec3f position;     // 坐标位置float head_diameter; // 支撑头直径
};// 支撑点处理流程
void ModelObject::process_supports() {// 生成支撑结构网格// 应用支撑参数配置
}

打印参数配置

// 分层配置结构
class LayerConfig {double layer_height;    // 层高 (mm)int extruder_id;        // 使用喷头编号double temperature;     // 打印温度
};// 对象级配置继承关系
ModelConfigObject -> ModelConfig -> DynamicPrintConfig

重要枚举类型

体积类型

enum ModelVolumeType {MODEL_PART,         // 主体模型部分NEGATIVE_VOLUME,    // 负空间体积PARAMETER_MODIFIER, // 参数修改器SUPPORT_ENFORCER,   // 强制支撑区域SUPPORT_BLOCKER     // 支撑阻挡区域
};

实例打印状态

enum ModelInstanceEPrintVolumeState {INSIDE,         // 完全在打印床内PARTLY_OUTSIDE, // 部分超出FULLY_OUTSIDE   // 完全超出
};

核心方法速查

模型操作

方法	功能
Model::add_object()	创建新模型对象
ModelObject::add_volume()	添加体积组件
ModelInstance::apply_transform()	应用变换矩阵

几何计算

方法	描述
bounding_box()	计算对象包围盒
convex_hull_2d()	生成2D投影凸包
mesh()	获取三角网格数据

文件IO

// 3MF文件读写
Model Model::read_from_file(const std::string& filename) {// 解析3MF文件结构// 加载网格数据// 重建对象层次
}

数据结构关系

使用示例

创建简单模型

// 初始化模型容器
Model model;// 创建新对象
ModelObject* obj = model.add_object();
obj->name = "Cube";// 添加立方体体积
ModelVolume* vol = obj->add_volume(TriangleMesh::make_cube(10,10,10));
vol->set_type(ModelVolumeType::MODEL_PART);// 添加实例并设置位置
ModelInstance* inst = obj->add_instance();
inst->set_offset(Vec3d(20, 20, 0));

执行模型切割

// 定义切割平面
std::array<Vec3d, 4> plane_points = {...};// 执行切割操作
ModelObjectPtrs cut_objects = original_obj->cut(0, plane_points);
for (auto* obj : cut_objects) {model.add_object(obj);
}

性能注意事项

1. 大模型处理：使用raw_mesh()获取未变换网格提升计算效率
2. 内存优化：共享TriangleMesh指针减少内存复制
3. 批量操作：优先使用transform_mesh()替代逐顶点计算
4. 缓存机制：利用bounding_box_valid标志避免重复计算
5. 多线程安全：避免同时修改同一对象的几何属性