钛金属板颅骨修复体数字化制造研究

集成运用逆向工程技术与多点快速成形技术，基于患的CT或MRI图像，实现钛金属板颅骨修复体的快速设计与制作，解决了目前修复体制备中存在的配合精度差、制作成本高、周期长等问题，完美地满足了患的个性化需求。     

断层医学图像处理技术及其在骨科手术中的应用

提出从断层图像序列到目标组织几何建模及快速成形制造的技术路线，并通过在全髋翻修手术中的实际应用检验该技术的适用性和可靠性．将断层图像序列通过线性插值构造成3D数据场，采用种子区域生长方法分割出目标组织后，利用等值面提取获得患骨的三角面几何模型．对获得的三角面模型进行碎片清除和三角面精简后，应用快速原形技术制造患骨模型．患骨实物模型对术前计划、假体设计和手术模拟至关重要．     

基于快速原型技术的颞下颌骨个性化修复

使用快速原型技术,集成CT扫描及其图像处理技术、三维重构技术等于一体,应用于颞下颌骨缺损修复及其手术应用.根据实际的下颌骨缺损案例,在完成下颌骨的修复后,再对其进行三维模型的快速成形,以利于手术过程的腓骨截取与拼接,以保证最佳修复的目的.其中,利用CT图像数据,对螺旋CT扫描得到的DICOM文件进行图像处理,通过阈值选择、区域增长、蒙罩编辑以及计算建模等操作,分离出下颌骨;结合导入的腓骨STL文件,将其与下颌骨缺损段进行拟合,通过修复与优化匹配模型,得到下颌骨修复体的个体化三维模型.     

应用快速成形技术辅助制作全口义齿的实验研究

本研究将三维印刷工艺（3DP）这一高新技术引入全口义齿制作领域,通过标准无牙颌模型的数据扫描、三维重建,装胶前虚拟型盒的生成,以及石膏阴模的快速成形加工,建立一种基于数字化模型和快速成形技术的全口义齿新型加工方法。     

快速成形技术在人工骨骼制造中的应用

快速成形(Rapid Prototyping,RP)技术可以迅速地将显示于计算机屏幕上的设计转化为可以进一步评估的实物.基于快速成形技术的制造方法融合了制造技术、生物技术、材料技术、信息技术,是一种高级制造形式.可以制造任意形状和结构生物器官,并使之具有生物活性.在人工骨骼制造中,多种快速成形工艺得到了应用与实践.     

基于多点成形的颅骨钛板假体数字化制造技术

基于多点成形技术,提出了一种全新的用于颅骨缺损修补的钛板假体数字化制造技术.首先,从病人患处的CT数据集中重构颅骨三角网格模型.然后,采样该三角网格模型获得代表性散乱点集,使用薄板样条插值技术重建得到钛板假体表面形状模型.最后,将该表面模型传递给多点成形CAD/CAM系统控制多点压力机最终成形出所需的钛板假体.得益于多点成形和计算机辅助设计技术的紧密融和,该技术能够显著缩短钛板假体的制造周期,同时大大提高假体与患处的贴合精度.目前,应用该技术已完成近10例,可以初步证实其可行性及效率.     

基于快速成型及逆向工程技术的脸部假体实验研究

针对脸部假体修复中存在的不足,提出基于快速成型及逆向工程技术的脸部假体工艺方案.该方案通过ATOS便携式三维扫描仪获取患者脸部数据,应用FreeForm软件修复及个性化设计患者的脸部模型,并通过快速成型设备制作出脸部假体样件,最后通过CAV软件进行精度分析.实验结果表明:所提出的方案能够经济快捷地制作出精度可靠的个性化脸部假体.     

典型快速成形工艺及成型机选用

介绍了基于离散 /堆积成形思想的快速成形技术 ,分析了SL、LOM、FDM、SLS、TDP等成功实现商业化的典型快速成形工艺各自的特点 ,并提出了快速成形设备选用时应注意的问题和应用快速成形技术的意义。     

分形理论在快速成形中的应用

分析了快速成形的主要工艺,讨论了快速成形技术的发展趋势,探讨了分形理论的主要概念和基本分形结构,根据快速成形和分形理论的特点,阐述了分形理论在快速成形的实体造型、扫描路径的优化、仿生制造技术及三维CAD模型的分形处理等方面的应用。     

基于CT图像反求技术的人体股骨头修复建模

提出了一种基于CT图像反求技术的髋关节建模和缺损股骨头修复建模的新方法.利用基于模型的分割方法从人体髋关节CT图像中分别提取股骨和髋臼骨轮廓三维点数据,通过对离散点云数据进行规则化处理、精简、分割等,提取目标区域点云数据,最后利用最小二乘法拟合对因病变而发生塌陷的股骨头表面进行修复重建,恢复其健康状态的球面形态特征.利用两例不同程度的股骨头坏死病例进行修复实验,均得到较精确的修复还原效果.该方法不仅可以很好地重构人体髋关节模型、还原缺损股骨头的原始形态,而且可以推广到其他关节或骨组织,为骨科手术的精确定位和生物力学有限元分析提供了理论模型,并为关节假体的个体化快速制造提供了一种有效的方法.     

基于STL文件的阶梯剖分算法研究

针对制件规模受快速成形机工作空间限制及后处理时拼合精度难以保证的实际问题,提出了一种基于8TL格式文件的阶梯剖分算法．介绍了阶梯剖分的原理,详细阐述了剖分的具体步骤及算法,对可能出现的极限情况进行分类讨论．利用该套算法,可以在保证拼合精度的前提下解决快速成形系统对大型实体进行分割制造问题,扩大了制造的适应性,提高了生产效率．     

钨极气体保护焊金属原型技术工艺

介绍了基于钨极气体保护焊(GTAW)的金属原型技术成型工艺及其实验系统组成,对GTAW成型过程进行分析,得到了与金属零件成型相关的焊接工艺参数,通过实验与数学建模得到了关键参数(焊接电流、焊接速度、送丝速度)与焊缝几何尺寸的关系,根据快速成型的特点及要求,优化了焊接工艺参数并进行了三维金属零件的堆积实验.结果表明:用该工艺参数制造的金属零件成型较好,表面均匀,能够满足金属原型制造的要求.     

快速原型网络协同系统的研究

网络化快速原型系统框架包括信息管理、图形协同、网络协商等功能模块,重点阐述了网络环境下实现图形协同所涉及的一些问题,对协同浏览和控制,协同修改和服务,产品模型数据库的存取,以及模型的自动更新等进行了研究,并提出异构CAD系统间的交互协同,以VRML格式作为产品模型在网上传输的方案。     

快速成型技术及其在骨骼三维重构中的应用

针对医学领域中人工关节制造的多样性、复杂性和快速性的要求,提出利用ＣＡＤ技术和快速成型技术来满足这种需求的解决方案：将骨骼的每层ＣＴ片扫描,输入计算机进行图象矢量化,所得数据点用ＣＡＤ软件经过曲线重构、曲面重构、实体重构,输出的ＳＴＬ文件在快速成型机切片,生成激光轨迹并加工出骨骼原型,以此作为人工关节设计的依据．对这一系统的实现过程进行研究,提出了一种基于ＣＡＤ技术及快速成型技术来制造人工关节的敏捷制造系统框架．     

快速成型技术在临床医学中的应用

根据快速成型和医学影像技术的发展与现状 ,提出了从医疗设备直接提取数字化信息 ,利用 CAD软件及二次开发工具进行三维重建直至原型输出的新思路 ,着重探讨快速成型技术在临床医学应用中的一些关键技术 ,并提出了初步解决方法及该技术的应用前景。     

基于一般多面体模型的分割拼装成型

以STL模型为工艺规划的输入对象 ,设计了一种基于一般多面体模型的分割拼装数据处理算法 ;自动地实现了原型件的分割、定位结构设计等操作。工艺实验表明 ,文中设计的分割拼装成型方法通过对原始模型的分割、排样、并行制造后再拼装 ,可多方面提高快速成型设备的成型能力 ;可将制作大型件所需的成型时间缩短 50 %以上 ,同时可将成型精度提高 35%以上 ,且后处理更为方便。     

适应现代制造技术发展的产品造型设计

工业产品造型设计在企业产品开发中的地位越来越重要,为适应制造业快速发展的趋势,文章提出一体化的产品造型设计方法,即综合应用计算机及网络技术,使产品造型设计在市场调研、概念设计、数字化建模,以及渲染、虚拟现实、快速样模成型、产品生产及投放市场后的用户信息收集反馈的全过程中,实现数字化、并行化与集成化.     

反求工程与快速原型集成的复杂曲面产品制造技术

在研究了反求工程的输出接口与快速成型输入接口标准的基础上，提出了一种反求工程（RE）与快速原型（RP）直接集成的复杂曲面产品快速开发的方法，即利用基于断层测量及光学三角形法测量的点云数据直接构造STL（Stereo ithography)模型文件，并输入到LPS（Laser Prototyping System)快速成型系统，直接用于制作产品原型，从而避开了传统反求工程中的复杂曲面重构，因此极大地缩短了这类产品的开发周期，降低了开发成本，数字化动态人体模型快速开发的工程实例表明，该方法比传统曲面建模制造技术的效率提高了55％。     

国内外快速成型技术的新发展与展望

文章综述了国内外快速成型技术的研究现状 ,特别是近年来快速成型的新设备、新技术工艺、新材料及新应用等方面的最新成果 ,探讨了快速成型技术的发展趋势。     

用快速原型法开发多领域专家参与的专家系统

利用5个阶段原型反复构造的快速原型法开发了应用于任务分析的专家系统，详细地说明了知识工程师、专家以及快速原型法在系统开发中的作用，描述了知识获取的简单框架，阐述了许多不同领域的专家分工协作同时参与以提供专门领域的知识和技术的实施步骤．该专家系统能借助于知识库来提供学习资源和决策，促进知识的获取，且开放式的结构便于更新，并使系统具有进一步扩展为更全面的专家系统的潜力．