تنسيق ملف التصنيع الإضافي

This article has multiple issues. Please help improve it or discuss these issues on the talk page. (Learn how and when to remove these messages) This article may be too technical for most readers to understand. Please help improve it to make it understandable to non-experts, without removing the technical details. (November 2011) (Learn how and when to remove this message) This article relies largely or entirely on a single source. Relevant discussion may be found on the talk page. Please help improve this article by introducing citations to additional sources. Find sources: "Additive manufacturing file format" – news · newspapers · books · scholar · JSTOR (June 2011) (Learn how and when to remove this message)

تنسيق التصنيع الإضافي

أيقونة AMF
امتداد اسم الملف	.amf
نوع الوسائط على الإنترنت	تطبيق/x-amf
تم التطوير بواسطة	ASTM / ISO
الإصدار الأولي	2 مايو 2011 (2011-05-02)
أحدث إصدار	1.2
معيار	ISO / ASTM52915 - 16 [1]

تنسيق ملف التصنيع الإضافي ( AMF ) هو معيار مفتوح لوصف الأشياء لعمليات التصنيع الإضافي مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد . المعيار الرسمي ISO / ASTM 52915:2016 ^{[1] [2]} هو تنسيق قائم على XML مصمم للسماح لأي برنامج تصميم بمساعدة الكمبيوتر بوصف شكل وتكوين أي كائن ثلاثي الأبعاد ليتم تصنيعه على أي طابعة ثلاثية الأبعاد عبر برنامج تصنيع بمساعدة الكمبيوتر . على عكس تنسيق STL السابق له ، يتمتع AMF بدعم أصلي للألوان والمواد والشبكات والأبراج.

يمكن أن يمثل ملف AMF كائنًا واحدًا أو كائنات متعددة مرتبة في مجموعة من النجوم. يتم وصف كل كائن كمجموعة من الأحجام غير المتداخلة. يتم وصف كل حجم بواسطة شبكة مثلثية تشير إلى مجموعة من النقاط (الرؤوس). يمكن مشاركة هذه الرؤوس بين الأحجام التي تنتمي إلى نفس الكائن. يمكن لملف AMF أيضًا تحديد المادة ولون كل حجم، بالإضافة إلى لون كل مثلث في الشبكة. يتم ضغط ملف AMF باستخدام تنسيق ضغط zip، ولكن يتم الاحتفاظ بامتداد الملف ".amf". يجب أن يكون تنفيذ قارئ AMF البسيط قادرًا على فك ضغط ملف AMF واستيراد معلومات الهندسة على الأقل (مع تجاهل الانحناء).

يبدأ ملف AMF بسطر إعلان XML الذي يحدد إصدار XML والترميز. ويتم وضع بقية الملف بين <amf>عنصر افتتاحي وعنصر إغلاق </amf>. ويمكن أيضًا تحديد نظام الوحدات (ملليمتر، أو بوصة، أو قدم، أو متر، أو ميكرومتر). وفي حالة عدم وجود مواصفات وحدات، يتم افتراض الملليمتر.

داخل أقواس AMF، توجد خمسة عناصر من المستوى الأعلى. ولا يلزم سوى عنصر كائن واحد لملف AMF يعمل بكامل طاقته.

1. <object>يحدد عنصر الكائن حجمًا أو أحجامًا من المواد، ويرتبط كل منها بمعرف مادة للطباعة. يجب أن يكون هناك عنصر كائن واحد على الأقل موجودًا في الملف. الكائنات الإضافية اختيارية.
2. <material>يحدد عنصر المادة الاختياري مادة واحدة أو أكثر للطباعة باستخدام معرف مادة مرتبط بها. إذا لم يتم تضمين أي عنصر مادة، فسيتم افتراض مادة افتراضية واحدة.
3. <texture>يحدد عنصر الملمس الاختياري صورة واحدة أو أكثر أو نسيجًا لتعيين اللون أو الملمس، ولكل منها معرف نسيج مرتبط به.
4. <constellation>يجمع عنصر الكوكبة الاختياري بين الكائنات والكوكبات الأخرى بشكل هرمي في نمط نسبي للطباعة.
5. <metadata>يحدد عنصر البيانات الوصفية الاختياري معلومات إضافية حول الكائنات والعناصر الموجودة في الملف.

يستخدم التنسيق تخطيط شبكة مضلعات ذات رؤوس وجهية<object> . يحدد كل عنصر من عناصر المستوى الأعلى id. <object>يمكن للعنصر أيضًا تحديد مادة اختياريًا. يتم تضمين هندسة الشبكة بالكامل في <mesh>عنصر واحد. يتم تعريف الشبكة باستخدام <vertices>عنصر واحد <volume>وعنصر واحد أو أكثر. يسرد العنصر المطلوب <vertices>جميع الرؤوس المستخدمة في هذا الكائن. يتم تعيين رقم ضمني لكل رأس بالترتيب الذي تم إعلانه به، بدءًا من الصفر. <coordinates>يعطي العنصر الفرعي المطلوب موضع النقطة في الفضاء ثلاثي الأبعاد باستخدام <x>العنصرين <y>و <z>. بعد معلومات الرأس، يجب تضمين عنصر واحد على الأقل <volume>. يغلف كل مجلد حجمًا مغلقًا للكائن، ويمكن تحديد أحجام متعددة في كائن واحد. قد تشترك الأحجام في الرؤوس عند الواجهات ولكن قد لا يكون لها أي حجم متداخل. داخل كل مجلد، <triangle>يتم استخدام العنصر الفرعي لتحديد مثلثات تقسم سطح المجلد. <triangle>سيسرد كل عنصر ثلاثة رؤوس من مجموعة مؤشرات الرؤوس المحددة مسبقًا والمذكورة في <vertices>العنصر. يتم تحديد مؤشرات الرؤوس الثلاثة للمثلثات باستخدام <v1>العنصرين <v2>و و <v3>. يجب أن يكون ترتيب الرؤوس وفقًا لقاعدة اليد اليمنى، بحيث يتم سرد الرؤوس بترتيب عكس اتجاه عقارب الساعة عند رؤيتها من الخارج. يتم تعيين رقم ضمني لكل مثلث بالترتيب الذي تم إعلانه به، بدءًا من الصفر.

يتم تقديم الألوان باستخدام <color>العنصر من خلال تحديد قنوات الأحمر والأخضر والأزرق والشفافية في مساحة ألوان sRGB كأرقام في نطاق من 0 إلى 1. يمكن إدراج العنصر على مستوى المادة أو الكائن أو الحجم أو الرأس أو المثلث، ويأخذ الأولوية بترتيب عكسي (لون المثلث هو أعلى أولوية). تحدد قناة الشفافية الدرجة التي يتم بها مزج اللون من المستوى الأدنى. بشكل افتراضي، يتم تعيين جميع القيم على الصفر. <color>

يمكن أيضًا تحديد اللون من خلال الإشارة إلى صيغة يمكنها استخدام مجموعة متنوعة من الوظائف المعتمدة على الإحداثيات.

تسمح خرائط الملمس بتعيين اللون أو المادة لسطح أو حجم، مستمدة من فكرة تعيين الملمس في الرسومات. <texture>يستخدم العنصر أولاً لربط texture-idبيانات الملمس ببيانات ملمس معينة. يمكن تمثيل البيانات إما كمصفوفة ثنائية الأبعاد أو ثلاثية الأبعاد، اعتمادًا على ما إذا كان من الضروري تعيين اللون أو المادة لسطح أو حجم. يتم تمثيل البيانات كسلسلة من البايتات في ترميز Base64 ، بايت واحد لكل بكسل يحدد مستوى التدرج الرمادي في النطاق من 0 إلى 255.

بمجرد تعيين معرف الملمس، يمكن الرجوع إلى بيانات الملمس في صيغة اللون، كما هو الحال في المثال أدناه.

عادةً، لن يتم استخدام الإحداثيات بشكل مباشر كما هو موضح أعلاه، بل يتم تحويلها أولاً لتحويلها من إحداثيات الكائن إلى إحداثيات الملمس. على سبيل المثال، tex(1,f1(x,y,z),f2(x,y,z),f3(x,y,z))حيث f1(), f2(), f3()توجد بعض الوظائف، عادةً ما تكون خطية.

يتم تقديم المواد باستخدام عنصر <material>. يتم تعيين معرف فريد لكل مادة. يتم ربط الأحجام الهندسية بالمواد من خلال تحديد معرف مادة داخل عنصر <volume>.

يمكن تعريف المواد الجديدة على أنها تركيبات لمواد أخرى. يتم استخدام العنصر <composite>لتحديد نسب التركيبة، كقيمة ثابتة أو كصيغة تعتمد على إحداثيات x وy وz. ستؤدي نسبة الخلط الثابتة إلى مادة متجانسة. يمكن أن تؤدي التركيبة المعتمدة على الإحداثيات إلى مادة متدرجة. يمكن أن تؤدي النسب الأكثر تعقيدًا المعتمدة على الإحداثيات إلى تدرجات غير خطية للمواد بالإضافة إلى بنية فرعية دورية وغير دورية. يمكن أن تشير صيغة النسبة أيضًا إلى خريطة نسيج باستخدام الدالة tex(textureid,x,y,z). يتم حجز الإشارة إلى معرف المادة "0" (void) ويمكن استخدامها لتحديد الهياكل المسامية. rand(x,y,z)يمكن استخدام الإشارة إلى الدالة لتحديد المواد شبه العشوائية. rand(x,y,z)تعيد الدالة رقمًا عشوائيًا بين 0 و1 يكون ثابتًا لتلك الإحداثيات.

يمكن ترتيب عدة كائنات معًا باستخدام <constellation>العنصر. يمكن للكوكبة تحديد موضع واتجاه الكائنات لزيادة كفاءة التعبئة ووصف مجموعات كبيرة من الكائنات المتطابقة. <instance>يحدد العنصر الإزاحة والدوران الذي يحتاجه الكائن الموجود للوصول إلى موضعه في الكوكبة. يتم دائمًا تحديد الإزاحة والدوران نسبيًا للموضع والاتجاه الأصليين اللذين تم تحديد الكائن فيهما. يمكن للكوكبة أن تشير إلى كوكبة أخرى طالما يتم تجنب المراجع الدورية.

إذا تم تحديد عدة مجموعات نجمية من المستوى الأعلى، أو إذا تم تحديد عدة كائنات بدون مجموعات نجمية، فسيتم استيراد كل منها بدون بيانات الموضع النسبي. بعد ذلك، يمكن لبرنامج الاستيراد تحديد الموضع النسبي بحرية.

يمكن استخدام العنصر <metadata>بشكل اختياري لتحديد معلومات إضافية حول الكائنات والأشكال الهندسية والمواد التي يتم تعريفها. على سبيل المثال، يمكن لهذه المعلومات تحديد اسم ووصف نصي ومؤلف ومعلومات حقوق الطبع والنشر وتعليمات خاصة. <metadata>يمكن تضمين العنصر في المستوى الأعلى لتحديد سمات الملف بالكامل، أو داخل الكائنات والأحجام والمواد لتحديد السمات المحلية لهذا الكيان.

من أجل تحسين الدقة الهندسية، يسمح التنسيق بثني رقع المثلث. بشكل افتراضي، يُفترض أن تكون جميع المثلثات مسطحة ويُفترض أن تكون جميع حواف المثلث عبارة عن خطوط مستقيمة تربط بين رأسيها. ومع ذلك، يمكن تحديد المثلثات المنحنية والحواف المنحنية بشكل اختياري من أجل تقليل عدد عناصر الشبكة المطلوبة لوصف سطح منحني. لقد ثبت أن معلومات الانحناء تقلل من خطأ السطح الكروي بعامل 1000 مقارنة بالسطح الموصوف بنفس عدد المثلثات المستوية. ^[1] لا ينبغي أن يؤدي الانحناء إلى انحراف عن مستوى المثلث المسطح يتجاوز 50٪ من أكبر أبعاد المثلث.

لتحديد الانحناء، يمكن أن يحتوي الرأس بشكل اختياري على عنصر فرعي <normal>لتحديد عمودي السطح المطلوب في موقع الرأس. يجب أن يكون العمودي بطول الوحدة ويشير إلى الخارج. إذا تم تحديد هذا العمود، فإن جميع حواف المثلث التي تلتقي عند تلك الرأس تكون منحنية بحيث تكون عمودية على ذلك العمودي وفي المستوى الذي يحدده العمودي والحافة المستقيمة الأصلية. عندما يكون انحناء السطح عند الرأس غير محدد (على سبيل المثال عند قمة أو زاوية أو حافة)، <edge>يمكن استخدام عنصر لتحديد انحناء حافة غير خطية واحدة تربط بين رأسين. يتم تحديد الانحناء باستخدام متجهات اتجاه الظل في بداية ونهاية تلك الحافة. <edge>​​سيكون للعنصر الأسبقية في حالة وجود تعارض مع الانحناء الذي يفترضه <normal>عنصر.

عند تحديد الانحناء، يتم تحليل المثلث بشكل متكرر إلى أربعة مثلثات فرعية. يجب تنفيذ التكرار على خمسة مستويات عميقة، بحيث يتم استبدال المثلث المنحني الأصلي في النهاية بـ 1024 مثلثًا مسطحًا. يتم إنشاء هذه المثلثات الـ 1024 "على الطاير" وتخزينها مؤقتًا فقط أثناء معالجة الطبقات المتقاطعة مع هذا المثلث للتصنيع.

في كل من العنصرين <color>و <composite>، يمكن استخدام صيغ تعتمد على الإحداثيات بدلاً من الثوابت. يمكن لهذه الصيغ استخدام العديد من العوامل والتعبيرات الجبرية والرياضية القياسية.

يمكن تخزين ملف AMF إما كنص عادي أو كنص مضغوط. إذا تم ضغطه، يكون الضغط بتنسيق أرشيف ZIP . يكون حجم ملف AMF المضغوط عادةً حوالي نصف حجم ملف STL الثنائي المضغوط المكافئ. ^{[3] : 275} يمكن إجراء الضغط يدويًا باستخدام برنامج ضغط ، أو تلقائيًا بواسطة برنامج التصدير أثناء الكتابة. كل من الملفات المضغوطة وغير المضغوطة لها الامتداد . .amfومن مسؤولية برنامج التحليل تحديد ما إذا كان الملف مضغوطًا أم لا، وإذا كان الأمر كذلك، إجراء فك الضغط أثناء الاستيراد.

عندما بدأت اللجنة الفرعية للتصميم ASTM في تطوير مواصفات AMF ^{[ متى؟ ]} ، كشف استطلاع للرأي بين أصحاب المصلحة ^[4] أن الأولوية الرئيسية للمعيار الجديد كانت متطلب تنسيق غير خاص . كانت مشكلات الوحدات وقابلية البناء مصدر قلق مستمر بسبب مشاكل تنسيق STL. كانت المتطلبات الرئيسية الأخرى هي القدرة على تحديد الهندسة بدقة عالية وأحجام ملفات صغيرة ومواد متعددة وألوان وهياكل دقيقة. من أجل تحقيق النجاح في مجال التصنيع الإضافي، تم تصميم تنسيق الملف هذا لمعالجة المخاوف التالية

1. الاستقلال التكنولوجي : يجب أن يصف تنسيق الملف الكائن بطريقة عامة بحيث يمكن لأي آلة أن تبنيه بأفضل ما يمكنها. إنه مستقل عن الدقة وسمك الطبقة، ولا يحتوي على معلومات خاصة بأي عملية تصنيع أو تقنية واحدة. هذا لا ينفي تضمين الخصائص التي تدعمها آلات متقدمة معينة فقط (على سبيل المثال، اللون، والمواد المتعددة، وما إلى ذلك)، ولكن يتم تعريفها بطريقة تتجنب الحصرية.
2. البساطة : يجب أن يكون تنسيق الملف سهل التنفيذ والفهم. يجب أن يكون التنسيق قابلاً للقراءة والتحرير في عارض نص بسيط، من أجل تشجيع الفهم والتبني. لا ينبغي تخزين معلومات متطابقة في أماكن متعددة.
3. قابلية التوسع : يجب أن يكون تنسيق الملف قابلاً للتوسع بشكل جيد مع زيادة تعقيد وحجم الأجزاء، ومع تحسين الدقة ودقة معدات التصنيع. يتضمن هذا القدرة على التعامل مع مجموعات كبيرة من الكائنات المتطابقة، والميزات الداخلية المعقدة المتكررة (مثل الشبكات)، والأسطح المنحنية الناعمة بدقة طباعة عالية، والمكونات المتعددة المرتبة في عبوة مثالية للطباعة.
4. الأداء : يجب أن يسمح تنسيق الملف بمدة معقولة (وقت تفاعلي) لعمليات القراءة والكتابة وأحجام ملفات معقولة لكائن كبير نموذجي.
5. التوافق مع الإصدارات السابقة : يجب أن يكون أي ملف STL موجود قابلاً للتحويل مباشرةً إلى ملف AMF صالح دون أي فقد للمعلومات ودون الحاجة إلى أي معلومات إضافية. كما يمكن تحويل ملفات AMF بسهولة إلى STL لاستخدامها على الأنظمة القديمة، على الرغم من فقدان الميزات المتقدمة.
6. التوافق المستقبلي : لكي يظل هذا التنسيق مفيدًا في صناعة سريعة التغير، يجب أن يكون من السهل توسيعه مع الحفاظ على التوافق مع الإصدارات والتقنيات السابقة. وهذا يسمح بإضافة ميزات جديدة مع تقدم التكنولوجيا، مع الاستمرار في العمل دون أخطاء مع الأشكال الهندسية المتجانسة البسيطة على أقدم الأجهزة.

منذ منتصف الثمانينيات، أصبح تنسيق ملف STL هو المعيار الصناعي الفعلي لنقل المعلومات بين برامج التصميم ومعدات التصنيع الإضافي. يحتوي تنسيق STL فقط على معلومات حول شبكة السطح، ولم يكن لديه أحكام لتمثيل اللون والملمس والمادة والبنية التحتية وغيرها من خصائص الكائن المستهدف المصنوع. مع تطور تكنولوجيا التصنيع الإضافي من إنتاج أشكال متجانسة من مادة واحدة في المقام الأول إلى إنتاج أشكال هندسية متعددة المواد بالألوان الكاملة مع مواد وبنى دقيقة متدرجة وظيفيًا، كانت هناك حاجة متزايدة إلى تنسيق ملف تبادل قياسي يمكنه دعم هذه الميزات. كان العامل الثاني الذي أدى إلى تطوير المعيار هو تحسين دقة تقنيات التصنيع الإضافي. مع اقتراب دقة عمليات الطباعة من دقة مقياس الميكرون، أدى عدد المثلثات المطلوبة لوصف الأسطح المنحنية الملساء إلى أحجام ملفات كبيرة بشكل غير مقبول. ^[4]

خلال تسعينيات القرن العشرين والعقد الأول من القرن الحادي والعشرين، كانت العديد من الشركات تستخدم عددًا من تنسيقات الملفات الخاصة لدعم ميزات معينة لمعدات التصنيع الخاصة بها، ولكن عدم وجود اتفاقية على مستوى الصناعة منع التبني الواسع النطاق لأي تنسيق واحد. في عام 2006، قدم جوناثان د. هيلر وهود ليبسون نسخة أولية من AMF أطلق عليها "STL 2.0". ^{[3] في يناير 2009، تم إنشاء لجنة} ASTM F42 جديدة حول تقنيات التصنيع الإضافي، وتم تشكيل لجنة فرعية للتصميم لتطوير معيار جديد. تم إجراء مسح في أواخر عام 2009 ^[4] مما أدى إلى أكثر من عام من المداولات حول المعيار الجديد. أصبح التعديل الأول الناتج عن معيار AMF رسميًا في 2 مايو 2011. ^[5]

خلال اجتماعات ASTM F42 وISO TC261 في يوليو 2013 في نوتنغهام (المملكة المتحدة)، تمت الموافقة على الخطة المشتركة لتطوير معايير التصنيع الإضافي. ومنذ ذلك الحين، تتم إدارة معيار AMF بشكل مشترك من قبل ISO وASTM.

فيما يلي ملف AMF بسيط يصف هرمًا مصنوعًا من مادتين، مقتبسًا من البرنامج التعليمي AMF ^[6] (مضغوط 548 بايت). لإنشاء ملف AMF هذا، انسخ النص الموجود أسفل النص والصقه في محرر نصوص أو محرر xml، واحفظ الملف باسم "pyramid.amf". ثم اضغط الملف باستخدام ZIP، وأعد تسمية امتداد الملف من ".zip" إلى ".zip.amf".

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> 
<amf unit= "inch" version= "1.1" > <metadata type= "name" > Split Pyramid </metadata> <metadata type= "author" > John Smith </metadata> <object id= "1" > <mesh> <vertices> <vertex><coordinates><x> 0 </x><y> 0 </y><z> 0 </z></coordinates></vertex> <vertex><coordinates><x> 1 </x><y> 0 </y> <z> 0 </z> </coordinates> </vertex> <vertex> <coordinates> <x> 0 </x> <y> 1 </y> <z> 0 </z></coordinates></vertex> <vertex><coordinates><x> 1 </x><y> 1 </y><z> 0 </z></الإحداثيات></ vertex> <vertex><الإحداثيات><x> 0.5 </x><y> 0.5 </y><z> 1 </z></coordinates></vertex> </vertices> <volume materialid= "2" > <metadata type= "name" > الجانب الصلب </metadata> <triangle> <v1> 2 </v1><v2> 1 </v2> <v3> 0 </v3></triangle> <triangle><v1> 0 </v1><v2> 1 </v2><v3> 4 </v3></triangle> <triangle><v1> 4 </v1> <v2> 1 </v2> <v3> 2 </v3> </triangle> <triangle> <v1> 0 </v1> <v2> 4 </v2> <v3> 2 </v3></triangle> </volume> <volume materialid= "3" > <metadata type= "name" > الجانب الناعم </metadata> <مثلث><v1> 2 </v1><v2> 3 </v2><v3> 1 </v3> </triangle> <v1> 1 </v1> <v2> 3 </v2><v3> 4 </v3></triangle> <triangle><v1> 4 </v1> <v2> 3 </v2><v3> 2 </v3> </triangle> <triangle> <v1> 4 </v1><v2> 2 </v2> <v3> 1 </v3></triangle> </volume> </mesh> </object>i=144></object>i=144></object>  
    
     
   
    
      
        
        
        
        
        
      
       
           
        
        
        
        
      
       
           
        
        
        
        
      
    
  
  <material id= "2" > <metadata type= " name " > مادة صلبة </metadata> <color><r> 0.1 </r><g> 0.1 </g><b> 0.1 </b></color> </material> <material id= "3" > <metadata type= "name" > مادة لينة </metadata> <color><r> 0 </r><g> 0.9 </g><b> 0.9 </b><a> 0.5 </a></color> </material> </amf> 
      
    
  
   
      
    
  

• إكس 3 دي
• سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد
• تنسيق التصنيع ثلاثي الأبعاد
• glTF - تنسيق ملفات Khronos Group للمشاهد والنماذج ثلاثية الأبعاد.

• AMF Wiki: مستودع لموارد AMF وملفات العينة ورمز المصدر
• صفحة جون هيلر على AMF

Original text

Rate this translation

Your feedback will be used to help improve Google Translate