增材制造中STL模型三角面片法向量自适应分层算法研究

本文提出了增材制造技术中STL模型三角面片法向量自适应分层新算法。该方法寻找与层厚t相交的三角面片的最小法向量,应用三维模型体素中x-y分辨率和STL模型中三角面片法向量与制造方向间夹角变化关系,实现STL模型的自适应分层。用此方法分层,减少了分层参数处理的复杂性,使自适应分层变得更加简单且易实现,得到的分层厚度值更加准确。由于自适应分层是在允许的误差范围内得到的分层厚度,因此在STL模型轮廓变化明显的区域分层更加精细。     

增材制造技术中的自适应分层研究

增材制造技术是一种先进的智能化制造技术,分析了其"分层—叠加"的制造原理,其制造过程中必然会存在原理性误差,即"阶梯效应";通过对制造过程的几何分析,建立了表示原理性误差的理论公式,该公式具有普遍适用性;分析了原理性误差与其影响因素—三维模型表面的法向方向、曲率、分层厚度之间的相互关系,为分层提供了理论依据;提出了一种基于三维模型表面几何特征直接对三维模型进行自适应分层的算法,该算法根据三维模型表面的曲率、法向方向以及给定的精度要求来自动的调整分层厚度;并对该算法进行了实验分析,结果表明,该算法满足自适应分层的要求。     

基于环形邻域的增材制造分层自适应正向设计方法

为了提升多特征成形的表面精度与制造效率,提出一种基于环形邻域的增材制造分层自适应正向设计方法。构建模型多阶环形邻域,基于变尺度的平均曲率高斯加权平均值计算模型显著度,运用动态聚类确定显著特征。以递归获取的形态显著线的变化确定初始分层厚度,建立自洽的分层规划正向设计数学模型。进一步运用数字孪生技术实现增材制造虚拟打印。以虚拟打印模型在打印坐标系正平面和侧平面的分层投影面积为材料热塑约束,并通过双向循环链表和八叉树计算投影面域集合的布尔并,实现多特征迭代的分层规划正向设计。采用接触式轮廓仪对打印模型不同特征区域进行了表面粗糙度测量。实例表明,该方法能够有效地对多特征流形模型进行自适应分层,有助于提升3D打印与4D打印层积制造品质与效率。     

用于增材制造的点云直接分层算法

针对三维点云分层问题,将连续层片构造过程解释为对运动曲线的追踪,提出一种非监督神经网络用于从散乱点中增量式重构各层曲线.首先用分层平面对点云重采样得到二维样本点,然后逐个输入网络,使其动态增长、删除、移动、改变连接,从而抽取样本的局部主成分和拓扑结构.网络在当前层学习收敛后,其结构表达了一组多义线,该组多义线同时作为下...     

基于STL模型的轮廓线自适应分层方法研究

目前,大多数快速成型系统在表达CAD模型时仍采用STL模型。由于快速成型自身的特点,对STL模型进行分层处理是其必由之路。在分析了传统的STL模型分层方法的基础上,提出了一种基于STL模型的轮廓外形线自适应分层的方法,然后通过实例对该自适应分层方法进行了验证,证明了该方法的可行性和正确性。     

基于STL面片法向矢量的自适应分层算法

文章分析、比较了快速成形自适应分层的现有算法。提出了基于STL文件三角形面片法向矢量的自适应分层算法。该算法根据给定的加工精度，可以很方便地求出相应的符合精度要求的分层厚度。通过与现有算法的比较，表明该算法简单、计算量较小而且容易实现。     

增材制造自适应螺旋加工路径规划方法

为避免增材制造传统加工路径生成方法存在的尖角过多、路径相交、间距不均匀性等问题,提出一种自适应螺旋曲线加工路径生成方法.首先,通过放样方法获得螺旋曲线生成的初始控制点;然后根据路径曲率变化情况,在曲率较大的位置自适应插入控制点;最后根据控制点拟合B样条曲线,获得连续光顺且间距均匀的螺旋加工路径.通过模拟仿真路径和路径三维可视化证明了所提方法的可行性和有效性,所产生的螺旋加工路径不仅能够较大地提高加工速度和加工效率,还能够避免增材制造过程材料填充过度或不足的问题,提高加工质量.     

面向增材制造的晶格模型生成研究

以增材制造模型的内部结构作为研究对象,围绕结构的轻量化,探究增材制造晶格模型的生成方法。以假肢模型为例,通过分析晶格单元体结构与力学性能之间的关系,建立性能均衡的晶格结构类型,再利用骨架线来驱动晶格单元体模型设计,最后基于混合几何方法来建立轻量化晶格模型。     

提高分层实体制造精度和效率的研究

从分层实体制造的原理出发,对这种方法的原理误差进行了深入的分析,创造性地提出采用斜切法代替传统的切割方法,可以最大限度地减少分层实体制造的原理误差,同时有效地提高零件的生成效率。理论分析结果表明,与传统切割方法相比,在相同的条件下,采用本方法可以使零件的制造精度提高近２００倍。在相同的制造精度下,可以使零件的生成效率提高３４倍。     

快速成形制造中基于模型连续性的快速分层算法研究

提出了基于模型连续性进行分层的思想,通过建立ＳＴＬ模型的分层面新相交三角形面片表文件,提取模型的活性拓扑结构的方式,显著降低了内存的占用量,并加快了拓扑信息提取时间。     

STL模型切片轮廓数据的生成算法研究

对基于STL模型的切片处理技术进行了深入分析,并在吸收现有算法优点的基础上,提出了分组排序、对边求交的分层算法。该算法先根据三角面片中顶点在分层方向的最大坐标值和最小坐标值对各面片进行排序并形成分层关系矩阵,然后对每层的三角面片采用对边依次追踪求交的方法生成切片轮廓数据。实际应用表明,该算法具有高效、稳定和可靠等优点。     

一种基于边界缺陷的STL文件修补算法

STL文件广泛应用于快速成形以及其他领域。对大量STL文件进行分析 ,指出STL文件的缺陷集中发生在实体面与面的交界线处 ,有诸如缝隙、重叠、退化面片、拓扑结构错误等缺陷。现将边界错误作为一种类型统一考虑 ,针对他们的共性设计了相应的修补算法 ,指出修复本质在于面与面的缝合问题 ,提高了修复能力和效率。实践证明修补算法稳定可靠     

基于STL模型的自由曲面轮廓度误差评定

借鉴CAD模型的自由曲面轮廓度误差评定模型,给出STL模型;把空间点到STL模型的有向距离转化为点到自由曲面的距离的计算方法,并结合带有收缩因子的粒子群算法对自由曲面的轮廓度误差进行评定。该模型成功解决了测量仪检测自由曲面时存在的设计坐标系与检测坐标系不重合的问题。主要工作是用粒子群算法解决被测曲面和设计曲面之间的定位问题,同时简化计算了空间点到STL模型的距离。在搜索空间点所对应三角面片的过程中,兼顾就近原则确定对应顶点,从而提高了搜索效率;最后运用仿真实验验证了算法的可行性。采用该方法能够有效地评定已知CAD模型的自由曲面的轮廓度误差。     

三维模型的适应性切片方法研究

阐述了一种基于STL文件进行自适应切片的有效方法，以减少台阶效应对成形零件各种性能的影响。利用零件STL文件中小三角片法向量，计算出各小单元层侧表面最大法向量，适应性地计算出在分层方向上每层切片的厚度，确保层与层之间的台阶效应在允许值范围内。利用STL小三角片数据反向求出其切片方向对应小单元层的法向量，提高了计算速度。对该方法在直接切片时的不足进行了分析，提出了精确性修正方案。     

STL文件缺陷分析及修补算法研究

STL(Stereolithography)文件是一种三维实体表述文件,广泛应用于快速成型以及其它领域。这里分析了STL文件的规范以及其缺陷特点,给出了不同类型缺陷的修补策略。特别是针对STL文件不含拓扑信息的特点,引进哈希表构造了一种用于表达STL拓扑信息的数据结构,提高了建立拓扑信息的速度以及识别和修补缺陷的效率。本文对最复杂形式的孔-连环孔进行了研究,彻底解决了孔隙的修补问题。实践证明该修补算法稳定可靠。     

动态制造环境下的可变特征制造系统自适应调度方法研究

针对动态环境下的可变特征制造系统自适应调度问题,提出了基于合弄体的自治与协调机制,将复杂制造系统的制造资源分解为若干个自治的子合弄体,通过组织不同的子合弄体构建了基于生产任务的可变特征制造系统.由于瓶颈工位的子合弄被多个生产任务共同使用,采用基于瓶颈的启发式算法对瓶颈子合弄进行调度排序,从而实现了动态环境下的可变特征制造系统自适应调度.最后给出了系统应用效果,运行结果表明所提出的方法是有效的.