Bitmap zu IGES/STL Konverter

Anwendung

Durch das Programm können 2D Grafiken im Windows Bitmap oder JPEG Format anhand des Graustufenwertes der einzelnen Pixel in ein Flächenmodell umgewandelt werden.
Das Prinzip wird in folgender Skizze deutlich:

Dieses Flächenmodell wird im IGES Format ausgegeben und kann dann in die meisten 3D fähigen CAD Programme zur Weiterbearbeitung eingelesen werden. Es kann auch im STL-ASCII und STL-binär-Format gespeichert werden, so dass Stereolithographieprogramme die Datei direkt verarbeiten können. Die wichtigste Anwendung ist das Erzeugen von Gravuren bzw. Reliefs aus Textdokumenten oder Abbildungen. Eine weitere Variante ist das Erzeugen von 3D Grafiken aus durchscheinendem Material, die erst im Gegenlicht zur Geltung kommen. Dies wird an der Staatlichen Studienakademie Bautzen durch Ausgabe auf einen 3D Plotter erreicht, der ein Wachsmodell erzeugt. Diese als Lithophanien bekannten Bilder werden seit fast 200 Jahren aus Porzellan gefertigt. Für Lampenschirme oder hintergrundbeleuchtete Gemälde sind diese Bilder eine interessante Anwendungsmöglichkeit. Die Bezeichnung Diaphanbilder oder Transparenzbilder wird verwendet wenn das Material nicht aus Stein besteht. So gibt es auch aus Elfenbein geschnitzte Kunstwerke dieser Technik in Museen zu bewundern.

Ein 3D Plotter liest wie die meisten Stereolithographiesysteme das Format STL ein. Das erzeugte Wachsmodell ist in den folgenden Abbildungen zusehen.

Wachsmodell Lichtquelle vorn	Wachsmodell Lichtquelle hinten

Bedienung

1. Durch "Datei öffnen" wird eine Bitmap oder JPEG Datei eingelesen
2. Ein Rahmen kann mit einer Randfarbe um das Bild erzeugt werden, um einen gleichhohen Rand zu gewährleisten.
3. Die Breite des entstehenden 3D Flächenverbundes kann in Millimeterschritten vorgegeben werden; die zugehörige Höhe wird aus dem Seitenverhältnis des Ausgangsbildes errechnet.
4. Die maximale Tiefe des entstehenden 3D Flächenverbundes kann vorgegeben werden.
5. Die "Helligkeit zu Z" bestimmt die Tiefe des jeweiligen Punktes. Es kann festgelegt werden, ob die dunkelste Graustufe den maximalen oder minimalen Z Wert ergibt.
6. Die Festlegung der "Nachkommastellen" für die Ausgabe in die IGES Datei beeinflußt die Größe der Datei, aber umgekehrt auch die Genauigkeit der 3D Koordinaten.
7. Die "Optimierung" fast waagerechte Flächen mit gleicher Höhe in X-Richtung zusammen. Eine weitere Optimierung z.B. in Y-Richtung oder auch schräger Flächen ist nicht implementiert, da der Anteil eingesparter Flächen gegenüber dem Aufwand zu gering ist.
8. Weiße Pixel können bei der Flächengenerierung ignoriert werden. Es entstehen dadurch Löcher in der Fläche! Nicht sinnvoll für Stereolithografie!
9. Die Erzeugung eines umgebenden "Würfels" ist für die sofortige Ausgabe in STL auf einer Stereolithografiemaschine sinnvoll. Hierzu können die Konturen erhaben oder als Gravur erzeugt werden. Eine Randbreite und die Gesamthöhe sind gleichfalls anzugeben. Eine einheitliche Randfarbe (hellster bzw. dunkelster Grauwert) der Randpixel sind notwendig damit die Oberfläche geschlossen wird!
10. Kontrolle mit der "3D Ansicht" (benötigt eine OpenGL fähige Grafikkarte!)
11. "Datei speichern" im IGES oder STL Format. Hierbei erfolgt erst der eigentliche Berechnungsvorgang.

Download

Das Programm läuft unter Windows 2000/XP/Vista/7/8/10 (auch 64bit). Die Software ist für den nichtkommerziellen Einsatz kostenfrei. Es wird keinerlei Garantie für das Produkt übernommen. Es wird gleichfalls kein Support gewährleistet. Entpacken Sie das Programm in einen beliebigen Ordner.
Copyright © 2002-2017 Sven Geisel.
Download (includes german and english):
bmp2iges.zip 32bit Version 1.4c
bmp2iges64.zip 64bit Version 1.4c

Hinweise

• Werden Bilder umgewandelt, sollte man sich bewusst sein, dass extrem große Datenmengen entstehen können. Eine Bildgröße im Bereich von 250x250 Pixel sollte ausreichend sein, da durch die teilweise schrägen Flächen eine bessere Auflösung zustande kommt. Beachten Sie bei der Verkleinerung in einem Bildbearbeitungsprogramm, dass die Pixelanzahl verringert werden muss, die Größe in Zentimeter aber keinen Einfluß hat.
• Scharfe Konturen, wie bei Schwarzweißbildern, werden durch die schräge Fläche zur Verbindung zwischen den Pixeln etwas unschärfer.
• Die Optimierung bringt bei Bildern nur etwas, wenn waagerechte Flächen vorhanden sind. Daher sollte das Ausgangsbild mit einer Bildbearbeitungssoftware ggf. bearbeitet werden, um Flächen mit gleicher Farbe zu erhalten.
• Eine Verringerung der Flächenanzahl kann durch "zusammenschieben" der Grauwerte erfolgen. Hierzu ist in einem Bildbearbeitungsprogramm das Histogramm des Ausgangsbildes zu bearbeiten.
• Die durchscheinenden Wachsmodelle sollten eine Dicke von etwa 3mm haben. Ein mindestens 2mm breiter Rand kann durch einen schwarzen bzw. weißen Rahmen in einem Bildbearbeitungsprogramm oder im Programm selbst erzeugt werden.
• Werden Farbbilder eingelesen, werden diese in Graustufen gewandelt. Diese Wandlung kann teilweise besser in Bildbearbeitungssoftware erfolgen. Es sollte hierbei aber kein Dittering der Farben erfolgen.
• Das verwendete IGES Format ist Version 5.3.

Versionen

Version 1.4c (25.1.2017)

• Fehler in STL-Binär-Dateien beseitigt: Anzahl der Dreiecke teilweise falsch berechnet
• Offene STL-Dateien nach Abbruch der Berechnung werden geschlossen
• "Neu Öffnen..."-Menüpunkt wird, wenn keine Dateinamen gespeichert sind, ausgegraut

Version 1.4b (24.1.2017)

• Fehler in STL-Dateien beseitigt: Normalenangaben des Innenrahmens des Würfels waren teilweise falsch berechnet

Version 1.4a (23.1.2017)

• Fehler in STL-Dateien beseitigt: Dreiecke des Innenrahmens des Würfels waren falsch ausgerichtet (Normale) , so dass einige 3D-Programme (Cura, 3D-Tool-Free) Fehler zeigten

Version 1.4 (12.1.2017)

• als STL-Binärformat speicherbar, so dass Datei nur noch ein Viertel so groß ist
• STL Formate werden sofort bei Berechnung jeder Fläche in Datei geschrieben, so dass Hauptspeicher wenig belastet wird
• STL Dateien größer 2GByte speicherbar (getestet: 36 Megapixel Bild erzeugt 3,6 GByte STL-Binär-Datei)

Version 1.3h (9.7.2016)

• 64bit Version
• kleine Verbesserungen, höhere Performance bei IGES-Berechnung

Version 1.3g (27.8.2015)

• Inch für IGES-Ausgabe einstellbar

Version 1.3f (8.8.2011)

• Ignorieren von weißen Pixeln bei Flächengenerierung möglich

Version 1.3e (16.2.2010)

• Englische Übersetzung der Oberfläche

Version 1.3d (26.10.2007)

• Fehler in der Berechnung der Z Koordinate beseitigt, welche ggf. eine Spalte zwischen Rahmen und Relief verursachte.

Version 1.3c (23.3.2007)

• JPEG Dateien können eingelesen werden
• genauere Vorschaugrafik

Version 1.3b (15.3.2007)

• Falsche Höhenberechnung des umgebenden Würfels beseitigt (trat bei Einstellung nicht Erhaben auf)

Version 1.3a (15.12.2006)

• Integerüberlauf bei der Berechnung durch zu lange Pfadnamen beseitigt

Version 1.3 (27.3.2006)

• Verlauf der letzten geöffneten Dateien wird gemerkt
• Gleitkommawerte für Abmessungen möglich
• Performance ca. 30% gesteigert
• neue OpenGL Bibliothek eingebunden

Version 1.2 (24.8.2005)

• OpenGL: Simulation der Transparenz
• OpenGL: orthogonale Ansicht wählbar
• Innenflächen des 3D Würfels werden mit erstellt
• Fehler der angezeigten minimalen XY und Z Werte korrigiert
• Hinweisfenster mit Hilfestellung
• minimale und maximale Graustufen werden für Berechnungen verwendet, statt Schwarz und Weiß

Version 1.1 (30.8.2002)

• STL Format Ausgabe
• OpenGL Vorschau
• Erstellung umgebender Würfel

Version 1.0 (26.1.2002)

• Grundfunktionen
• IGES Format Ausgabe