面向三维模型轻量化的自私羊群优化算法研究

针对传统三维仿真模型优化的费时、费力、占用大量内存以及渲染时的画面丢帧、报错等问题,提出一种基于自私羊群智能优化的三维模型轻量化方法3DL-SHO,在确保三维数据准确性的基础上,降低冗余类型、减少场景的数据量、加快模型的优化速度,同时利用3DMax脚本语言MAXScript实现了轻量化处理方法,方便烘焙。通过对BIM系统以及电厂三维仿真系统的几种智能优化算法的对比实验证明,采用该方法可快速执行所有3DMax批量化操作,显著提高了建模和优化的效率。     

基于周期性晶格的3D打印模型轻量化方法

为了获得3D打印模型节材效果和优化的物理力学性能,从晶格的形状多变性出发,提出了一种基于晶格的3D打印轻量化结构生成方法,由此产生的轻量化结构用来替代给定模型的实体空间.首先,提出了一种通用的晶格描述方法,进而对晶格的几何和拓扑特征进行个性化设计.其次,通过在模型包围盒内周期性排列晶格单元,构造出了实体建模所依附的拓扑...     

基于应力分布的3D打印壳模型构造与优化

近年来,愈发成熟的3D打印技术拉近了模型设计与产品制造的距离.但高昂的材料费用仍是制约其发展的重要因素.因此,如何在不改变模型外观的情况下进行模型结构的优化,以此来减少模型的打印体积、降低打印成本是亟待解决的问题.针对该问题,本文提出一种基于应力分布的壳模型构造和优化算法.该算法首先基于模型的体素化表示构造距离场,提取出初始的均匀厚度壳模型.然后基于顶点的von Mises应力,自适应的向外扩张内表面,调整各部位厚度,直到达到相关约束条件.优化得到的内表面与输入的外表面围成最终的优化模型.实验结果表明,在满足外观不变、力学稳定等约束的同时,优化得到的壳模型体积为输入模型体积的17.2%~24.4%,大幅减少了模型的打印体积,有效降低了打印成本.     

基于三周期极小曲面的三维打印全接触鞋垫建模方法

全接触鞋垫可以降低足底峰值压力来改善和预防糖尿病足群体的神经性溃疡症状,传统全接触鞋垫设计方法操作复杂,本文提出一种新颖的基于三周期极小曲面(TPMS)的三维打印全接触鞋垫建模方法.通过数据采集、全接触模型构建、模型多孔化3个步骤构建基于TPMS结构的全接触鞋垫,使用三维打印技术生产.首先采集用户脚部模型和目标鞋垫模型...     

三维模型轻量化技术

针对三维模型数据量增大时加载速度降低且浏览不流畅的问题,在分析Cesium模型格式3DTiles的基础上,提出了一种三维模型轻量化技术。将模型中的纹理图片依据材质和模型网格进行合并,实现正确纹理贴图,降低了DrawCall调用次数;将纹理和顶点进行压缩,降低了纹理图片文件大小;采用Mipmap生成不同分辨率的纹理图片,有利于网络传输;使用LOD和三角面简化技术,逐级降低模型的顶点和三角面数量;根据模型复杂程度,自适应选择八叉树深度,按需加载模型的某一部分,从而降低GPU的渲染数据量,提高三维场景流畅性。基于Cesium平台对三维模型轻量化处理前后的帧速率进行测试,结果表明,三维模型经轻量化处理后帧速率有所提高,达到了三维模型高效加载且浏览流畅的目的。     

桥梁结构的三维建模技术

本文针对桥梁结构的具体特点,对不同的几何建模技术进行深入的论述。提出了以人机交互和模板参数化并存的图形建模方法。并且对不同的桥梁施工模型采用面向对象数据库进行管理,使得系统的层次性更加清晰,从而为提高桥梁CAD系统的建模能力奠定了良好的基础。并以一个实现的例子进行深入的阐述。     

三维轻量化模型在制造工艺上的应用

由于工艺数据比设计数据更加庞大,同时在产品设计过程使用众多的三维设计软件,工艺如何和三维CAD进行集成,工艺如何基于三维CAD进行加工工艺设计和装配工艺设计,如何利用三维模型的信息完整、可视的独特优势提高工艺编制的质量和效率,并实现产品模型信息的统一,对于数字化制造具有重要意义。文中重点描述使用三维轻量化技术实现工艺设计的原则和应用场景。     

面向耗材节省的三维打印路径规划算法研究

为降低三维打印（three-dimensional printing,3D）耗材费用并进一步提高打印效率,给出一种面向熔融沉积制造的三维打印路径规划算法。该方法综合考虑打印耗材、打印效率以及打印表面质量等因素,通过网格模型及其支撑的相邻层片轮廓关系求得可稀疏打印区域;基于多边形扫描线算法以及多边形单调链关系,得到能够连续打印的路径区域;最终通过区域路径稀疏化得到改进的打印路径。通过复杂网格模型的三维打印路径规划实例,验证了算法的有效性。该算法能够降低打印耗材数量,并进一步提高打印效率。     

面向三维实体建模的MEMS设计方法

根据"所见即所得"的设计理念,提出了一种面向三维实体建模的MEMS设计方法,实现了从三维实体到系统级模型或工艺版图的设计流程,使设计者可以首先直接建立器件的三维实体模型,在完成有限元分析后,可以通过组件映射和宏模型提取的方式获得系统级模型,再通过自动版图转换得到相应的工艺版图.此设计方法可以提高设计效率,并且保证了模型...     

喷射式3D打印过程微滴沉积位置建模与预测

微滴沉积位置的准确性是影响喷射成型器件形貌精度的主要因素之一,为了对微滴沉积位置进行控制,需要建立微滴沉积位置的动态预测模型。建立了微滴在下落、沉积过程中的运动与传热模型,并通过数值仿真和实验研究了单个微滴以及两个相邻微滴在沉积动态过程中的形心位置变化,结果表明,相比于数值仿真模型,所建立的理论预测模型对单个微沉积位置预测误差为0.45%,相邻两个微滴间的沉积距离预测误差为0.5%,并通过实验进行了对比验证,表明所建理论模型具有足够高的位置预测精度,可用于微滴喷射3D打印过程中微滴沉积位置及打印轨迹在线控制的参考。     

产品三维数据模型轻量化表示实现

提出一种能快速浏览的产品三维模型轻量化文件格式,文件中包含零件显示信息和几何信息·显示信息记录面的三角化模型和边的多边形模型,以加快模型的浏览速度,且按装配、零件、面、线、点层次关系进行组织;几何数据附加在显示信息上,提供几何数据的精确查询·文件大小通过数据压缩大幅度地减小,便于在网上发布·以此为基础开发了三维产品浏览系统和用于生成轻量化文件的接口程序·     

低成本个性化巧克力三维打印平台

针对个性化巧克力加工难、制作成本高的问题,以三维扫描、三维打印为主导技术,结合嵌入式系统,设计并实现了一套个性化巧克力三维打印系统.基于Kinect深度相机及外围驱动电路搭载其水平移动旋转,实现了稳定的三维扫描功能;为了适应巧克力材料的打印并提高其打印精度和效果,重新设计了三维打印喷头、改进了温度控制、热床等模块;对捕获几何数据进行算法优化,显著提高了计算效率.实验结果表明,与国内外同类技术平台相比,文中系统有更高精度的制作效果,且该平台人机交互性友好,有良好的巧克力个性化定制功能.     

3D打印启发下的模型实例化优化研究综述

3D打印技术作为一种新型的快速成型技术,为三维模型实例化制造带来了很大的便利,同时也给数字几何处理带来了新的挑战.为了能够通过更加快速、廉价的方式打印出实现了某些特定功能的实例化模型,分别从模型设计和打印2个阶段对3D打印启发下的模型实例化优化研究进行概述.希望能够使读者对这方面的研究热点以及进展有基本了解,并有所启发.     

面向三维打印的特征驱动轮廓线编辑方法

当用户评估完三维打印模型而需要修改时,目前的编辑技术需要返回原始三维模型进行修改再重新分层,效率低、易出错且编辑不直观.为此,提出面向三维打印的模型编辑方法,即用户直接编辑分层模型的轮廓线,可见即可得,其核心是特征保持的轮廓线编辑技术.首先,将每一条轮廓线分割为特征点和特征段;每个特征点具有特征保持和位移传播的功能,特征保持允许用户自由选择是否保留特征点的角度值,而位移传播则确定了编辑操作的影响范围;两者共同定义了特征点和特征段的编辑模式.然后,根据轮廓线的所有特征及其邻接关系构建一个闭合的特征链图,并结合拉普拉斯坐标的保特征性质让编辑操作在相同层和不同层内的轮廓线上传播.实验结果表明,该方法能够有效地提高面向三维打印的模型编辑效率.     

面向3D打印体积极小的拓扑优化技术

与传统制造所生产的产品相比,3D打印产品的成本仍相对较高.因此,如何能在不牺牲打印物体表面质量的前提下通过模型优化来减少打印材料消耗,对于降低打印成本至关重要.针对这一问题,借鉴传统渐进结构优化方法,结合Von Mises应力计算,给出一种面向3D打印体积极小的拓扑优化算法.该算法通过模型力学计算所得的最大Von Mises应力与材料允许应力之比来引导模型体积减小进化,直至最大Von Mises应力达到允许应力值为止.同时,引入多分辨率技术,由粗网格再到细网格进行优化计算,有效地提高了计算效率.与现有其他给定结构模式的方法相比,该优化结果能更好地体现模型荷载受力的传递路径.     

基于UML的3D打印系统平台架构设计

针对小批量定制产品,3D打印可满足不同材料、工艺参数、加工精度等多种需求,但需要采用不同的3D打印方法加工零件,单一的打印设备很难满足不同客户的需求,建立一个3D加工中心服务平台,可为不同用户提供快速便捷的加工服务.UML作为面向对象建模语言,以多种视图的形式表示软件系统的静态结构和动态行为.用UML设计了3D打印系统...