【摘 要】
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3D打印技术是一种高效、低耗材的新型加工成型技术,颠覆了传统制造思想,突破了传统减材技术的束缚,不受成型加工的限制,产品设计师可以充分发挥设计想象空间。3D打印技术以材料累加的方式成型原型,很多3D打印技术的材料使用率几乎100%,在很多昂贵原材料领域都具有可观的价值。该技术综合多种学科技术,使得成型加工行业走向智能化、快捷化道路。而切片处理是3D打印重要的前处理,本文研究了基于STL模型的显著性
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3D打印技术是一种高效、低耗材的新型加工成型技术,颠覆了传统制造思想,突破了传统减材技术的束缚,不受成型加工的限制,产品设计师可以充分发挥设计想象空间。3D打印技术以材料累加的方式成型原型,很多3D打印技术的材料使用率几乎100%,在很多昂贵原材料领域都具有可观的价值。该技术综合多种学科技术,使得成型加工行业走向智能化、快捷化道路。而切片处理是3D打印重要的前处理,本文研究了基于STL模型的显著性值的自适应切片算法,同时优化了复杂三维模型的成型方向,对于指导工业生产具有一定的意义。首先本文使用目前市场3D打印机器通用率最高的STL文件作为研究对象,提出了一种基于显著性值的特征边提取算法。它改进了以往使用简单的二面角方法通过比较二面角阀值来提取显性特征边,引起二面角较小的特征边无法提取,使得模型的特征缺失的问题得到改善。本文为了完整提取模型特征边进行基于显著性值的隐性特征边提取,通过定义隐性点的损失函数,找到隐性点中真正的隐性特征点,连接隐形特征点形成特征边,可以快速完整的提取模型特征边。特征边提取完成后,使用区域增长算法将属于相同特征边界的三角形面片合并,进行表面分割,区分表面类型,以提高后续切片算法效率。然后定义了切片层的显著性值,通过积分得到整个模型的显著性值,分析了最小和最大厚度切片层对模型显著性值的影响。为了减小分层切片对模型连续性和细微特征缺失的影响,根据表面类型和切片层的显著性值对模型进行分层。为了适应3D打印设备,定义了切片层的显著性值δ,这也提高了软件的适应性和交互功能。文中使用增量算法求取交点,提高了交点的求取速度,可以快速得到模型的自适应切片层,并通过测试模型和已有算法进行切片算法效率对比。本文提出的切片算法效率明显提高并且可以更好的保持原三维模型的连续性。最后本文研究了不同成型方向对表面精度的影响,结合3D打印的特点,建立了表面精度与成型方向之间的数学模型,以表面体积误差得到优化目标函数。通过对遗传算法原理的分析,得到了本文优化目标函数的算法流程图,对遗传算法相关参数的设置,在全局范围内搜索最优解,得到成型方向。利用VC++6.0编程环境,通过调用OpenGL图形库相关函数,开发出基于STL模型显著性值的自适应切片算法的具有一定的交互功能的3D打印切片软件。
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