面曝光快速成形系统中掩模图形的生成方法

针对STL模型生成掩模图形的问题,从现有的STL模型切层软件中获取轮廓数据,使用VC++6.0实现轮廓环内外轮廓属性的判断、轮廓环填充次序的确定和轮廓环的填充,得到适用于面曝光快速成形系统的掩模图形.验证结果表明,该掩模生成方法可对多层嵌套的轮廓环进行合理填充,生成正确的掩模图形.     

改进STL分层算法在机械零件3D打印中的应用研究

为提高三维(Three dimensional, 3D)打印机械零件生产方式的生产效率和产品质量，研究提出一个改进的光固化立体造型术(Stereolithography, STL)模型分层算法，该算法采用层厚关联方式对STL模型进行同步分块处理，并结合三角网格面片的顶点信息与法向量信息重构邻接拓扑关系，形成切片平面的网格面片环，并以此为基础对STL模型进行优化分层切片。实验结果显示，该算法在分层厚度为0.30mm条件下的分层算法轮廓算术平均偏差均值为0.77,平均计算耗时为2.45s,均明显优于目前行业内常用的分层算法。实验结果证明，此次设计的改进STL模型分层算法在复杂机械零件3D打印生产中具有一定的应用前景，并能起到加快零件生产速度、提高打印产品表面光滑度的作用。     

用层切法反求牙冠(牙合)面

采用 CT、核磁共振等断层扫描方法对牙齿进行反求时 ,受到硬件技术的限制 ,难以得到足够的轮廓数据 .故先对牙齿实物进行塑料模型、层切模型的制作 ,对层切模型进行铣削 ,并取得每层断面的图像 .将所得图像转换为数字形式 ,并将结果与牙体其他部分的 CT数据拟合 ,得到了牙齿的整体的数据 .依据所得的整体数据得到牙齿的曲面和实体造型 ,在曲面和实体造型的基础上 ,进行了造型快速原型实体复制和有限元分析等工作 ,为后续建立修复方案库等完成了前期基础工作     

基于MIMICS的含内腔结构零件逆向设计

对具有复杂内腔结构的发动机零件实体进行了逆向工程设计.首先利用工业CT机对含有内腔结构的发动机零件进行扫描;将扫描的截面图片导入医学软件MIMICS中,并导出转换为STL格式的云点模型;利用大型设计软件CATIA的逆向设计功能,将云点图像转换为三维实体模型.通过上述方法,实现了对含有内腔结构的发动机零件进行了逆向设计,得到了发动机零件的实际结构尺寸,解决了激光扫描只能扫描零件外表面轮廓的不足,可用于其他具有复杂内腔结构零件的逆向设计.但由于CT扫描图片的精度偏低,因此,需对模型进行处理后才能用于工程实际加工.     

小型壳体零件模型的生成系统

随着数控机床的广泛应用,小型壳体的型腔在数控机床上的加工应用越来越广泛。针对这一企业需求,主要介绍了用Visual Basic 6.0调用SolidWorks为其提供的API(应用程序接口)功能进行针对小型壳体零件的二次开发。在对壳体零件模型库的自动建模原理和关键技术详细研究的基础上,开发了基于SolidWorks的采用自动设计与人机交互设计相结合的壳体零件快速设计原型系统。利用特征参数,实现了在SolidWorks界面下自动建立小型壳体模型系统的技术,并且以菱形型腔壳体为例,对开发技术的关键部分进行了详细地论述。     

快速成形技术中基于STL模型的分层算法研究

提出了一种基于STL模型新的分层算法.通过分析STL模型三角形面片之间的邻接关系,建立了有向图,采用递归分层方法实现了具有容错能力的快速分层.为了进一步提高算法的效率,对算法进行了改进,首先,利用所谓信息继承技术确定了每个截面轮廓第一个切割的三角面片;然后,根据每个轮廓环第一个切割的三角面片,直接确定了截面轮廓的正确走向.实验表明,该算法不仅能够高效实现STL模型的分层,而且运行稳定可靠.     

年青行星状星云NGC7027 HCO^＋谱线发射的一个模型

对在年青行星状星云 NGC7027中新发现的 HCO~+分子离子谱线进行了研究.采用具有不同速度的双壳层膨胀模型,计算了 NGC7027 HCO~+,J=1-0,v=89.2GHz 的谱线发射.将模型结果与观测资料进行比较,导出了双壳层的膨胀速度和半径.发现谱线的理论轮廓与观测轮廓符合甚好.它说明,双壳层的运动学模型对年青行星状星云离子分子谱线的形成可能有重要的作用.     

以回转表面为基体的金属零件直接成型技术

基于快速原型制造技术、数控技术以及激光熔覆技术的原理,研究了以回转表面为基体的金属零件直接成型技术的基本理论。为实现基于回转表面的金属零件直接成型加工,在快速原型设备中引入回转轴,并推导了基于圆柱面分层的STL模型分层算法．基于所推导的分层算法,编制了用于回转表面金属零件直接成型加工的数据处理软件和加工过程控制软件,并且进行了金属零件直接成型加工实验．     

基于顶点偏置的STL模型刀具轨迹生成

为生成STL模型无干涉的刀具轨迹，利用与顶点相连的各三角面片的法向向量，计算出各项点的偏置点，并由这些偏置点构造完全由三角面片组成的偏置模型：用平行截面对偏置模型进行切片，在二维空间内对所得交线段进行裁剪与连接处理，得到刀具轨迹。算法实例表明该方法具有可行性。     

基于SolidWorks的CAD模型直接切层研究

针对面曝光快速成形系统的需要,提出了基于SolidWorks的CAD模型直接切层方法.利用SolidWorks在工程图环境下的剖切功能,实现对CAD模型的直接切层.解决了对复杂CAD模型切层时出现的截面错位问题.论述了用于多种曝光模式的截面填充样式的实现方法.以该切层方法得到的CAD模型的截面图形作动态掩膜,利用面曝光快速成形系统成功制作出了三维实体原型,表明该直接切层方法适用于面曝光快速成形系统.     

基于体素表达法的STL模型镂空算法研究

提出一种针对STL模型镂空的新算法,该算法是用体素表达的思想完成镂空,即采用紧密排列的正六面体(体素)描述STL模型,通过计算将模型表面一定范围内的正六面体删除来得到空腔体模型．其优点是生成的镂空模型的壁厚比较均匀,无干涉现象．在快速成型系统制造产品过程中,制造空腔模型而不是实心模型对于提高加工效率和节约原材料均具有很重要的意义．     

基于μ-CT断层图像的多孔材料STL建模

STL文件是三维表面模型常用的存储格式,在逆向工程、有限元分析等领域有着广泛的应用。文中基于μ-CT(超声CT)断层图像分析了多孔材料STL文件格式的产生方法。结合大津阈值分割算法与图像标记方法,清除源图像的噪声并且将孔的轮廓标记出来,再应用MC算法,对CT序列图进行三维重建,生成STL文件。实现了对多孔材料错综复杂结构的孔隙结构的建模,也改进了原STL生成算法限定条件较多、耗时较长的弊端。     

工业CT切片图像直接生成粗加工数控代码

对于可直接仿形加工的产品,提出了一种由产品工业CT切片图像直接生成粗加工数控代码的方法。首先对工业CT切片图像进行阈值分割、边缘提取、轮廓跟踪获取产品的轮廓数据;然后进行内外轮廓判定,并据此将各个轮廓向内或向外偏移,以进行刀具半径补偿和加工余量预留;最后逐层划分加工区域得到粗加工刀具路径并有序连接,生成粗加工数控代码。在轮廓偏移步骤,提出了新的判定内外轮廓的方法。开发了软件系统,最后以实际应用案例验证了方法的有效性与实用性。     

基于多边形切片轮廓重构实体表面的研究

提出了快速成型的反问题。在对物理实体测量获得了一系列切片后,用顶点的双向循环链表描述了切片轮廓线的数据结构,并用树形结构确定同一层面轮廓线的相互包容关系,根据相邻层面的轮廓线的匹配原则,用三角形面片对相邻层面之间的表面进行插值,从而重构出实体的几何表面,生成了描述该表面的数据文件－STL文件。     

Slice Data Based Support Generation Algorithm for Fused Deposition Modeling

This paper presents a robust algorithm to generate support for fused deposition modeling (FDM). Since many flaws appear in most stereo lithography (STL) models, this algorithm utilizes slice data as input. A top-down approach was used to calculate the support slice layer by layer. The generation algorithm was described in detail including the slice grouping, oriental bounding box (OBB) calculation, offsetting, and Boolean operations. Several cases are given to validate the efficiency and robustness of the procedure. The algorithm provides necessary support not only for hanging surface but also for hanging vertexes and edges with O(n) time complexity, where n is the number of layers. The algorithm fully utilizes the parts’ self-support ability and reduces support volume to the maximum extent. This slice data based algorithm has the same efficiency as the STL based algorithm but is more stable, which significantly enhances the robustness of the support generation process.     

快速成型系统中OFFSET型填充算法

在SW2501快速成型系统中,零件的制作是靠热喷头喷出热熔丝逐层堆积成型的,在逐层堆积过程中,热喷头要做大量的填充扫描,填充方法直接影响零件的成型质量。文中介绍了一种基于截面轮廓的OFFSET型充路径的生成算法,该算法快速可靠,能得到比较光滑、平整的成型截面。     

Slice Data Based Support Generation Algorithm for Fused Deposition Modeling

This paper presents a robust algorithm to generate support for fused deposition modeling (FDM). Since many flaws appear in most stereo lithography (STL) models, this algorithm utilizes slice data as input. A top-down approach was used to calculate the support slice layer by layer. The generation algorithm was described in detail including the slice grouping, oriental bounding box (OBB) calculation, offsetting, and Boolean operations. Several cases are given to validate the efficiency and robustness of the procedure. The algorithm provides necessary support not only for hanging surface but also for hanging vertexes and edges with O(n) time complexity, where n is the number of layers. The algorithm fully utilizes the parts' self-support ability and reduces support volume to the maximum extent. This slice data based algorithm has the same efficiency as the STL based algorithm but is more stable, which significantly enhances the robustness of the support generation process.     

基于STL格式的三维重建技术

基于STL格式的三维重建是目前反求工程中研究的重要范畴，它是一个多学科交叉的研究领域，是计算机图形学、计算机可视化和图像处理在工程技术中的重要应用．现有的三维重建技术大致可分为两类：基于表面的方法和基于体元的方法．但对于存在凹环和分支等复杂轮廓的情况，重建结果很不理想．所以有必要在他们的基础上进一步研究较优的重建算法．     

快速断面图象轮廓间插值

本文提出一种快速断面轮廓间插值方法。以给定分段点数轮廓多边形近似方法为基础,通过各对应多边形分段点间的线性插值,完成从一个断面轮廓到另一个断面轮廓的快速插值。文中给出了快速插值的结果,及使用该结果得到的一个人体器官三维显示的实例。     

STL到VRML格式转化工具的研究和实现

通过对STL格式和VRML语法规范的分析和研究,提出并实现了一个STL格式转化为VRML格式的转化工具,用VisualC++6.0作为系统开发平台,用目前通用的3D图形API标准OpenGL实现三维模型的真实感显示和动态预览。该转化工具实现了STL文件在Internet环境下产品信息共享和可视化的目的。