模型引导的分层与连续相结合的3D打印

在面曝光连续3D打印中,由于在有限的时间内,树脂填充距离有限,因此,打印实心结构过程中容易因为树脂填充不足而导致打印失败,连续成型适用于镂空结构或者薄片结构.另外,由于存在润滑液流失,基于浸泡润滑液的聚二甲基硅氧烷膜的连续打印高度受限.针对上述问题,该文提出了一种在模型引导下分层打印和连续打印相结合的数字光处理技术3D...     

大幅面3D打印边缘能量均匀化畸变消除

在基于掩膜投影的CLIP型3D打印工艺中,通过平铺多台投影设备扩大成型幅面时,重叠区域像素亮度的叠加产生的光学接缝会导致模型实体在该处产生畸变,影响成型质量。针对该问题提出一种边缘能量均匀化方案,通过非线性衰减的方式设计一组对称灰度虚拟掩膜,与相邻设备的切分掩膜图像相融合,矫正重叠区域的紫外光强,使整个印刷平面获得均匀且统一的紫外曝光能。实际打印结果表明,该方案能够有效改善模型实体在光固化成型中切片薄层固化厚度不均和拼接处易断裂的问题,模型实体整体质量有明显提高。     

基于熔融沉积成型技术的骨骼成型优化方法*

目前,FDM(熔融沉积成型)三维打印系统在医疗领域的应用日益广泛,为了满足医学领域中人工骨骼制造的多样性、准确性、快速性等多方面的需求,提出了一套骨骼成型优化的方案。首先,针对模型在进行分段等层厚分层算法处理后表面光滑度较低的问题,提出了应用于不同层厚分界处的光顺处理算法;其次,为了保证骨骼模型局部特征区域的成型质量,提出了基于周长与法矢量的自适应层扫描速度算法。选择了胫骨模型作为实验对象,结果表明提出的算法使得骨骼模型的成型质量得到了改善,对模型的成型效率也产生了较大提升,从而验证了算法的有效性。     

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.     

内部结构自支撑的三维打印浮体平衡优化算法

为了使浮体能够在熔融挤压式三维打印机中一次成型,提出一种内部结构自支撑的浮体平衡优化算法.首先在给定漂浮姿势的输入模型内部,利用递归细分方法生成自支撑的格子结构,并把输入模型与格子结构组合为初始浮体模型.然后以初始浮体模型中格子单元体积为变量构建平衡优化方程,根据方程解算结果调整初始浮体模型中每个格子单元的体积,从而生成最终的浮体模型.实验结果表明,文中算法生成的浮体模型可以使用熔融挤压式三维打印机直接打印,打印的实体不但能够按照预设的姿势漂浮在液体中,而且具有较好的抗压能力;算法中的递归细分策略能够在模型内部产生较多的格子单元,具有节省打印材料的优势.     

面向3D打印机成型的控制系统最优化参数自动识别方法

为了满足高精度3D打印机成型的需求,理想化控制能量消耗,本文提出一种面向3D打印机成型的控制系统最优化参数自动识别方法,采用基础模块、运动控制模块、温控模块、丝材调度模块、辅助模块以及状态监测模块,架构3D打印机控制系统,依据影响成型效果的相关参数,分别探讨直线型与圆弧型外部轮廓的最优层高取值范围、挤出速度与打印速度之间的最佳函数关系以及喷头与热床的合理温度值,将待成型模型三维数据集的理论值与实际值误差最小化,基于识别时变参数与独立随机干扰序列,构建参数自动识别算法,引入遗忘因子更新重置识别迭代次数,获取最优参数.仿真实验表明,说明通过本文方法可以有效识别出能够提升精度、降低能耗的最优化参数.     

三维形状的自支撑晶体结构的逼近与填充EI北大核心CSCD

针对三维打印无法制造具有悬空杆和悬空节点的晶体结构的问题,提出自支撑晶体结构针对三维形状的逼近与填充算法.首先以菱形六面体为晶体单元,构造晶体单元的几何形状与其自支撑性的函数关系,进一步生成包围三维形状的最小自支撑晶体单元;然后在最短边长与细分次数的约束下,通过晶体单元的迭代细分对三维形状进行逼近;最后,对悬空节点添加支撑杆以保证整体结构的可打印性.另外,通过晶体结构的细分生成三维形状的自支撑填充结构.实验对选自3D ShapeNet数据库的三维模型进行逼近与填充,在VS 2010和MATLAB R2017a平台上进行算法的实现和结果的可视化,结果表明了所提算法对三维形状的逼近与填充的有效性和鲁棒性.     

基于移动锚点的三维无线传感网节点定位算法研究

考虑在三维环境下移动锚点辅助定位传感节点的场景,提出一种基于移动锚点的三维无线传感网节点定位算法(NLA_3D).在NLA_3D算法中,移动锚点在随机移动探测的过程中,获知未定位传感节点所在连接树的所有传感节点信息,建立最小化移动路径长度和定位误差的优化模型,并引入遗传算法思想,提出一种混合海洋捕食者算法求解优化模型,即将遗传算法的变异操作认为是布朗运动,将遗传算法的交叉操作认为是莱维运动,并计算移动锚点的最优移动路径.移动锚点在最优移动路径上提供不共面的参考位置信息.因此未定位传感节点能够根据移动锚点或已定位传感节点位置信息,采用极大似然估计算法计算自身位置坐标.仿真结果表明:NLA_3D算法可定位监测区域内所有传感节点,增加传感节点的平均锚点位置个数和降低平均节点定位误差,比RAND、GREED和LMPS算法更优.     

与时俱进 FujiXerox DocuPrint CM215b/f/fw彩色多功能一体机

正通过移动打印的解决方案,智能手机、平板电脑能够很方便地实现打印输出,对于现代办公形成了有效的补充。产品信息价格厂商电话网址6999元/13999元/14599元富士施乐(中国)有限公司800-820-5146www.fujixerox.com.cn智能手机和平板电脑的大量普及正悄悄改变着我们查看、处理信息的方式,若与之对应的打印输出仍然一成不变显然不够与时俱进,事实上,打印的方式也在潜移默化地发生着变化。移动打印的概念如今可谓如火如荼,我们看到几乎每家厂商都推出了自家的移动打印方案,既有办公     

面向3D打印的自支撑连通性填充结构设计

针对大多数3D打印轻质化填充结构因不能够自支撑而导致模型无法打印成型,额外添加支撑结构又会造成模型内部残留打印材料无法排出的问题,提出一种面向3D打印的自支撑连通性填充结构设计方法.首先,基于每层打印切片构建填充结构;其次,通过调整参数来控制不同层正三角形连续地周期性变化,实现填充结构的自支撑性和连通性;最后,根据每层的几何信息生成可以直接用于打印的G-code文件.通过进行打印实物、打孔灌水和力学测试实验,实验结果表明,该方法可以打印具有不同自支撑角度且包含2个连通区域的填充结构,与5种典型填充结构相比,该填充结构力学性能良好.     

一种提高FDM三维打印系统成型效率的算法

目前,FDM三维打印系统制件加工时间比较长,成型效率较低。在权衡加工时间和加工精度的前提下,从切片层厚和层扫描速度控制的角度,提出了一种基于面积变化率的自适应切片层厚控制和基于周长变化率的自适应层扫描速度控制相结合的算法。首先通过二维轮廓面积变化情况计算每层切片数据的层厚值;然后用获得的层厚数据对模型进行切片,得到每层可打印的真实轮廓;最后计算每层二维多边形轮廓的周长,并根据周长的变化情况确定该层合适的扫描速度。实际打印测试结果表明,该算法可以有效降低打印时间,提高成型效率,验证了算法的有效性。     

基于点云数据的复杂建筑体真三维建模与应用

传统建筑物三维建模方法费时费力、精度低、采用接触式测量,且仅能获得建筑物少量特征点及线状数据。与传统测量方法相比,地面三维激光扫描技术(Terrestrial Laser Scanner,TLS)方法可快速、高效、非接触式地获取建筑物表面高精度三维信息,因此其较传统建筑物三维建模方法优势显著。以古田会议旧址为研究对象,首先介绍了研究目标的主要特征以及点云数据采集方案;其次以高复杂度建筑物建模为需求出发,详细阐述了点云数据预处理及建筑物三维模型重建相关核心技术及方法;并重点讨论了与其相关的点云数据配准拼接、去噪简化、二维轮廓线提取、三维实体重建;最后实现古田会议旧址高复杂度三维几何模型重现,并采用先进的3D打印技术按1∶40比例尺制作3D打印点云数据的微缩模型。通过与实地测量数据对比分析得知,采用地面三维激光测量方法采集点云数据的建筑物建模精度优于传统测量方法。此研究成果可应用于古田会议旧址等文化遗产的文物修复、变形监测、虚拟重现等方面。     

Conservation properties of a new unstructured staggered scheme

In Wenneker et al. [Computation of compressible flows on unstructured staggered grids. In: Oñate E, Bugeda G, Suárez B, editors. Proceedings European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering, ECCOMAS 2000, Barcelona, 11-14 September 2000, Barcelona, 2000. CIMNE. http://ta.twi.tudelft.nl/users/wesseling/pub.html] an unstructured staggered scheme for the two-dimensional (2D) Euler equations is discussed. Such a scheme cannot be in classic conservation form for momentum. The aim of the present paper is to formulate a generalized conservation form for momentum on unstructured staggered grids, and to demonstrate by numerical experiments that the scheme satisfies the Rankine-Hugoniot conditions. Numerical results for 1D Riemann problems on 2D unstructured grids confirm that the scheme converges to the entropy solution. In addition, transonic flow around an airfoil is computed.     

打印参数可变模式下3D打印批调度问题研究

研究打印参数可变模式下3D打印批调度问题,旨在对打印任务随机到达的3D打印服务系统进行优化建模.考虑到工作台尺寸的限制以及打印参数层高对打印质量的影响,论文以各个任务队列长度作为系统联合状态,以任务组合以及打印参数层高作为系统的联合控制变量,以提高生产率、减少打印质量损失、节约电能为综合目标,将优化问题描述为半马尔科夫决策过程(SMDP),以便采用策略迭代算法、Q学习等算法求解系统最优调度策略.仿真结果表明,与层高参数固定模式以及先到先服务(FCFS)模式相比,本文求解的批调度策略能够有效提高生产性能.     

基于DICOM医学图像的虚拟切片提取技术研究与实现

针对现有大多数医学影像设备只能按某一个指定方向获取医学图像的问题, 同时为避免三维重建后切割方法中占用资源大、耗时、不易交互等缺点, 通过建立三维数据场来获得DICOM医学图像的实时虚拟切片。结合VTK工具包, 建立一个三维数据场, 对DICOM医学图像进行实时切片, 并将结果保存为TIFF格式文件。三维数据场的建立使得切片时运算速度快、交互流畅。切片图像的保存功能为医生日后观察或者会诊提供了方便。这种虚拟切片的方法可以弥补大多数医学影像设备只能获得一个方向二维切片的不足, 其速度比现在主流的三维重建后的切割方法更快, 节约了医生的诊断时间, 符合医学诊断要求。     

3D printing robot: model optimization and image compensation

A novel 7-axis robot for industrial large 3D printing applications is presented in this paper,which is developed by Institute of Robotics and Automatic Information System,Nankai University.Base on the prototype,the mechanism on three-dimensional printing is deeply dissected.By investigating the reason of color distortions in 3D printing, a novel multistep compensation algorithm based on model optimization and image compensation is developed.Finally,the experimental results show the performance of the 3D printing robot platform and the proposed algorithms.     

光栅投影测量系统三维形貌拼接技术研究

针对尺寸较大或型面复杂的被测物形貌的测量,提出了一种基于投影仪投射标记点和全局控制点的三维形貌拼接方案。方案充分利用光栅投影测量系统的优势,以拼接相机坐标系为中介,将被测物表面在投影系统视觉传感器坐标系下的多视点云坐标转换到全局坐标系下,实现了将投影系统视觉传感器在不同位置、不同角度的测量数据统一到全局坐标系,完成拼接。该方案避免了人工标记点的粘贴,保持了被测物表面的原有形貌,提高了测量效率,同时克服了基于相邻图像重叠拼接中的误差累积问题。此方案方法操作简单,原理可行,精度可满足要求。实验结果表明:拼接的X,Y,Z坐标均方根误差分别为:0.056 mm、0.023 mm、0.165 mm,测量系统的绝对误差为0.33 mm。     

3D打印模型版权保护技术研究进展

目的 近年来3D打印模型的版权标注和保护引起了研究者的关注,为了全面反映3D打印模型版权保护研究的现状和最新进展,本文对国内外公开发表的主要文献进行了梳理和分析。方法 首先在广泛文献调研的基础上,描述3D打印模型文件和3D打印模型攻击类型,分析3D打印和扫描过程对模型的影响。然后对3D打印模型的版权保护策略进行分类,详细阐述每类方法的基本框架和相关技术特征。最后根据相关文献,将3D打印数字水印方法与传统网格水印算法和抗3D打印—扫描攻击的性能进行比较。结果 基于物理特性的3D模型版权保护技术能对3D打印后的模型嵌入有效的具有一定隐蔽性的版权标识,但在提取微结构体等信息时需要借助一些专用设备,不具有普适性。基于数字水印的方法既能抵抗传统的数字模态下的相似性变换、剪切、噪声、细分、量化、光顺等攻击,又能有效抵抗3D模型的数/模等模态转换攻击,并且高精度的3D打印机和扫描仪能有效提高水印的检测率。结论 3D打印产品是设计者和生产企业的智慧和心血的结晶,包含知识产权。随着3D打印在工业领域的广泛应用,3D打印模型版权保护有着广阔的应用前景和研究价值,但目前针对3D打印模型的版权保护的检测和评估机制存在一些局限性,未来需要构建统一的3D打印模型测试库和3D打印模型水印评测体系。