高分辨率快速成型系统的光固化实验研究

研究了高分辨率激光快速成型系统中制作参数对固化线宽及固化深度的影响.制作出了固化线宽为12 33μm、固化深度为28 33μm的固化线,表明该系统具有制作细微结构特征的能力.实验结果表明,固化线宽、固化深度随激光功率与扫描速度比值的增大而增大,和普通快速成型系统相比,在相同扫描条件下,该高分辨率快速成型系统制作的固化线线宽更小且固化深度更大.在不同制作条件下,利用最小二乘法得出了固化线宽、固化深度关于激光功率与扫描速度比值的预测模型,利用该模型来预测固化线宽和固化深度,为准确实现线宽补偿及分层厚度的合理设定提供了依据.     

基于光固化工艺的快速成型远程报价系统研究

提出了一种基于Ｉｎｔｅｎｅｔ面向光固化快速成型和ＳＴＬ文件的远程在线报价系统,论述了该系统基于模型加工时间的报价原理,、对该系统的算法和步骤进行了较详细的阐述,分析和比较在Ｉｎｔｅｒｎｅｔ上实现该远程报价系统的几种方法的可行性和优缺点,实现了以ＡｃｔｉｖｅＸ控件构筑的、工作在Ｂｒｏｓｅｒ／Ｓｅｒｖｅｒ模式的网络报价引擎。该引擎具有文件操作,报价参数选择分层计算模型体积和加工时间以及显示详细报价结果     

光固化成型中的变形分析

利用应变计电阻电测技术,通过实验对激光快速成型过程中工件的变形问题进行了动态分析,地对加工参数（如扫描速度、扫描间距、扫描方式）影响工件变形程度的问题,对这种变形的差异进行了对比和分析,并由此得出扫描速度、扫描间距、扫描方式影响工件变形的规律,提出了加工过程中的优化参数。     

彩色光固化成型试验

在已有的激光快速成型实验装置的基础上,基于时间/压力流体点胶技术原理,设计并建立了彩色光固化成型实验装置,并利用该实验装置通过正交试验研究了点胶机压力、针头内径和注射器运动速度等工艺参数对着色过程中液体流量和液滴截面尺寸的影响规律,进而进行工艺参数优化,实现彩色光固化成型样件的加工。该研究为实现标准化的彩色光固化成型加工提供了工艺方面的参考。     

激光快速成型系统中STL文件浏览器的设计与实现

基于OpenGL技术,结合激光快速成型系统的特点,设计并实现了一个STL文件浏览器,通过计算三角行面片每个顶点的法矢向量,得到了真实感较强的三维几何实体模型的显示效果,并实现了平移、旋转和比例缩放等模型辅助变换操作;重点研究了STL文件数据的读入、模型的拓扑信息提取,模型的辅助变换、正确性的校验、STL文件分层切块和STL文件的保存处理的算法实现,为后续的软件的处理打下了很好的基础;该技术在很多预处理软件中都有成功运用。     

基于Internet的激光快速成型机床远程控制系统

通过不同远程控制方式的分析对比,确定采用Winsock方式来实现远程控制的方案．阐述了基于TCE／IP协议、客户端／服务器模式,广域网上对激光快速成型机床的远程访问和控制的设计与实现方法,开发了远程控制软件,结合HRPS型激光快速成型机床详细介绍了远程控制系统服务器端与客户端应用程序的具体实现关键技术．给出了系统测试结果,实现了从系统参数设置与输入、设备调试至制造过程的远程控制。     

激光快速成型系统的误差分析与校正

为进一步完善激光快速成型工艺,并提高快速成型技术的制造精度,对立体成型技术中广泛使用的振镜扫描系统进行了理论分析,提出并实践了一种新的校正算法.该算法用理论数据与激光束在相应点的实际数据进行比对,制成校正表,按插值算法校正实际的枕形畸变及其它误差.这种算法适用于使用振镜实现二维扫描的系统,能对应用这种原理工作的激光成型设备进行现场校正,并且能完全满足规定精度.     

基于二次曝光原理的光固化快速成型工艺研究

针对光固化立体造型技术中因层间收缩力所引起的原型翘曲变形问题，深入研究了激光功率、扫描速率、扫描间距等因素对固化深度、固化线宽的影响，并在此基础上实现了二次曝光法。利用分区域、变速度扫描等方法对传统的二次曝光法进行了改进，提出了改进的二次曝光法。实验证明，改进的二次曝光法不仅可以减小原型的翘曲变形，而且还消除了传统二次曝光法的层间错位缺陷，从而提高了原型的制作精度。     

选区激光熔化快速成型过程分析

分析了选区激光熔化的成型过程及成型机理,归纳了该工艺的技术特征,推导了温升与加工参数间的解析关系式,并据此优化了选区激光熔化快速成型的工艺.采用Cu-P合金对成型工艺进行了实验验证,分析了扫描速度及激光功率对成型质量的影响,探讨了球化的成因及消除方法.结果表明,通过合理配置扫描速度、扫描间距、激光功率等加工参数,可以直接成型具有高致密性的金属零件.     

双投影光固化成型方法研究

针对现有投影光固化成型系统的数字成像芯片尺寸有限、不能兼顾尺寸和精度的问题,研制了基于数字微反射镜成像的双投影光固化成型设备,通过两路不同成像倍率的光路拼接成型,提高了零件成型尺寸和精度。首先,提出了基于数字微反射镜的双投影光固化成型方案,研发了光学系统和机械结构。其次,进行了该系统4倍成像光路的光照强度均匀化测试、畸变校正测试、脱模方法测试和两个光路的单列条纹固化测试。最后,对双投影光固成型方法进行了实验验证,结果表明,该系统两个光路的单列像素固化特征平均宽度为55μm和8μm,并且采用双投影光固化成型方法可以同时满足成型尺寸和精度需求,还可进一步实现宏微结构一体化制造,用于微结构制造和生物制造的研究。     

快速成型中零件水平下表面支撑设计规则的研究

利用可仿真成型过程中层间力学行为的有限元计算模型，对零件分层后截面形状与收缩变形趋势间的关系及支撑间距与层片最大变形量间的关系进行了研究．研究表明，零件层片边界为翘曲变形的最大处，支撑间距与层片最大变形量间近似呈线性关系，因此零件水平下表面应沿边界设计成墙式支撑，边界区域内应设计成十字交叉支撑．针对XJ-01树脂，当支撑间距设计为10mm时，光固化快速成型制作可以满足成型精度的要求．     

光固化快速成型中零件变形机理的研究

以光固化快速成形过程 的零件变形为研究对象,详细分析了收缩力产生的根源及其作用原理,根据树脂固化时必然产生的收缩及层累加的特点,提出了收缩力、面分布载菏的概念;根据零件在成型过程中结构变化的特点,提出了时变刚度的概念,基于此,建立了零件成型过程中的力学模型,揭示了成型过程中零件变形的本质问题,通过实验研究了零件的变形问题,实验结果证明了理论分析的正确性,由此提出了改进扫描工艺的分区域扫描策略,显著地减小了成型过程中零件的变形,提高了成型零件的精度。     

光固化快速成型中零件制作方向的多目标优化问题研究

阐述了快速成型中与制作方向相关的质量与经济性问题,对制作方向的优化目标进行了定义,并依据该目标建立了制作方向多目标优化模型,针对悬臂变形,台阶效应,过固化及制作时间,分别构造了子目标函数,利用评价函数法,把制作方向优化的多个目标函数化为一个数值目标的评价函数,并给出了优化模型的约束函数,最后,以该优化模型作为计算的理论依据,进行了应用实例的方向优化,计算结果表明：该模型准确地表达了快速成型中的制作方向优化问题,理论正确,方法可行。     

光固化快速成型过程中零件变形的数值模拟

在对光固化快速成型过程中零件层间相互作用的力学行为进行分析后,提出了以固态降温收缩来模拟液－固收缩伯思想,据此建立的逐层累加的等效力学模型用作有限元分析,可借助ANSYS软件进行加工零件的应力、变形分析和预测,试验结果表明：以该力学模型计算出的结果与试验结果一致,可以很好地模拟光固化快速成型零件的翘曲变形,并由此改进零件的制作方案,如生长方向的选定,支撑的添加等。     

激光快速成型机零计算机数控系统研究

提出并实现了用于快速成型机的零计算机数控系统,该系统的硬件被压缩到微不足道的水平,而软件成为整个数控系统的主体和核心．给出了实现零计算机系统的关键技术和算法．实践表明,这种系统结构简单,成本低,可靠性高,且性能好．     

激光快速成型系统中自适应分层算法及实现

在对激光快速成型原理进行介绍的基础上，提出了一种能够根据三维实体轮廓变化情况自动选取分层厚度的自适应分层算法，其特点为：在确定某层的分层厚度时，不需要多次的试切过程，只要利用前一层片截面多边形上各边的顶点坐标，以及与各边相关的三角面片的对应关系和三维实体的点、面、边的拓扑信息，就可以直接计算出下一层满足分层精度要求的分层厚度，可以提高计算效率，在论文中对该算法的实现方法和实验结果进行了介绍。     

激光变长线快速成型机控制系统

论述了激光变长线快速成型系统的工作原理和特点，对系统中采用可变长度的激光线段对粉末材料进行有选择地烧结的实现方法进行了说明，着重介绍了其控制系统的软硬件结构．     

用神经网络方法标定激光平场扫描系统

在激光快速成型机中，激光扫描精度直接影响到成型精度．在基于检流计扫描器的后物镜平场扫描系统中，输出平面的笛卡尔坐标系与扫描器的球面坐标系之间进而与控制两路扫描镜的电压数字量之间存在着非线性映射关系．在理想情况下，这种映射关系是已知的，但在实际上，由于很多因素的影响，若按理想关系映射，会产生较大的非线性扫描误差．采用神经网络方法对激光扫描系统进行全场标定补偿，显著提高了扫描系统的扫描精度．     

一种激光目标探测系统的模型仿真

为对激光探测系统的科学设计和性能评估提供有效指导,针对一种激光目标探测系统进行仿真建模,分析并建立了激光回波功率和光电转换模型,利用所建立的模型对探测系统进行仿真,经样机试验数据验证所建模型有效可行。通过对特定典型目标的仿真可以推断该激光探测系统能实现对目标的准确识别,并可以通过回波波形的差异区分具有不同外形的目标。