3D打印中的几何计算研究进展

3D打印技术改变了传统的减式材料制造模式,带来了制造工艺和生产模式的变革,有力地推动了3D数字化相关技术与研究的发展.文中从3D打印的社会背景与理论背景出发,介绍了3D打印技术的分类、原理与过程.以此为基础,对近几年的3D打印中的几何计算问题给出了全面的综述,根据问题特点将其分为几何优化、结构分析、材料表面效果定制、机构设计、自支撑结构设计、内部结构设计等六大类,并对每一类作了详细的分类介绍,最后对其发展方向作了初步展望.     

计算机软件建模结合3D打印技术教学探索研究

随着时代的不断发展,科技不断进步,现代3D打印技术越来越高超,仿真效果较高,应用范围较广。目前,国内各大高校的3D打印课程仍处于探究和摸索阶段,不能发挥3D打印技术的功能与价值。从教学的角度来说,3D打印技术能够辅助学生学习计算机设计、数控、建模等专业课程。基于此,主要结合3D打印技术,围绕计算机软件建模进行教学探究。     

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.     

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...     

3D打印技术在计算机建模教学中的应用

3D打印技术是一种检测模型设计效果与制作效果的辅助技术,近年来,在计算机建模教学中应用十分广泛。笔者分析了3D打印技术在计算机建模教学中的应用,应用3D打印技术可以提高计算机建模教学质量,并且激发了学生学习3D建模的兴趣。     

3D打印物体的稳定平衡优化

3D打印日渐流行,赋予大众创造物体的能力.首先通过计算机中3D建模软件构造3D数字模型,再借助3D打印加以制造.虚拟环境中无物理规则的特点使得模型千姿百态,但是通过3D打印之后发现物体无法平衡站立.首次提出3D打印物体的稳定平衡优化问题,针对这一问题,研究不倒翁的原理,提出稳定平衡优化算法,使得物体达到稳定平衡.具体做法为先将物体体素化,迭代式从水平、垂直方向进行逐体素的挖空,选取最佳的挖空方式;对于个别极端例子,再通过对底部小范围内的修改来达到稳定平衡.逐体素的启发式挖空策略避免了挖空可能出现的悬浮、自相交等问题;底部局部小范围的修改也保证了物体的形状基本不变,该方法的可行性通过多个例子的成功优化得到证明.     

全彩3D打印颜色再现方法

全彩3D打印具有快速再现彩色原型的优势, 已经开始广泛应用于医疗、工业、食品等多个领域. 这些领域对3D打印产品的颜色再现精度要求越来越高, 如何提高全彩3D打印产品的颜色再现质量成为研究热点问题之一. 本文对全彩3D打印的颜色再现方法进行了较为全面的论述. 在对全彩3D打印实现方式分类的基础上, 重点对全彩3D打印颜...     

图像的线型逼近3D打印

针对给定的图像3D打印问题,提出一种基于线型图逼近的打印路径生成算法,并对打印路径进行几何与拓扑优化,使得生成的路径可以满足3D打印的条件.首先对给定图像进行初始化,即通过对图片进行分块采样.点的连通与边界提取来得到保持原图片色调变化与轮廓特征的初始的线型图;然后通过几何优化修正组成线型图点的位置,使得它们的连线平滑且尖锐的拐点减少;再通过拓扑优化改变局部区域中的点的连接关系,消除因几何优化带来的连线自交问题,同时将边界与内部线连接起来;最后将点的连接顺序作为3D打印的路径,通过3D打印机进行制造.实验结果表明,该方法能够有效且高效地给图像生成线型图并用于3D打印.     

面向3D打印的结构优化研究进展

3D打印有效地填补了数字化模型设计与真实产品制造之间的鸿沟,将产品设计与制造两阶段更紧密地关联在一起.与传统制造技术相比,它有效地降低了制造约束条件与制造技能要求,因此它有力地推动了个性化产品的设计制造与相关研究.在此背景下,文中面向3D打印,围绕近年来3D模型设计的结构分析与优化大量相关工作,从节省材料、增加强度、提高稳定性和支撑优化4个方面分别介绍了这些工作的研究目标、算法思想及研究结果,最后对这4方面工作进行了总结,并结合当前的技术发展水平,从研究与应用的角度探讨了一些具有挑战性的未来工作.     

基于手绘的实体鲜花造型方法

现有3D鲜花造型方法设计出的模型都不满足几何密闭性,为此提出一种实体鲜花手绘造型方法.首先将花序、花朵的结构造型和几何造型分离;然后通过引入交互式编辑手势,允许用户在花序和花朵结构图上自由编辑各种结构参数;再引入手绘造型方法允许用户自由创建和编辑花朵3D几何元素;最后自动合并所有的3D几何体使其成为一个防水的网格模型.实验结果表明,该方法对于没有任何3D造型知识的用户也可以轻松地创建出真实而又复杂的实体鲜花模型;由于模型达到实体防水化要求,因此从几何和拓扑上保证了其3D可打印性,通过3D打印后的真实模型可以进一步用于可视化、动画以及装饰制造.     

新型回转式曲面分层 3D 打印机设计与实验研究

3D 打印技术在航天、军工、机器人等领域应用广泛，但也存在诸多问题，如阶梯效应所带来的叠层误差、2.5D 制造原理导致的打印零件各向异性、支撑结构的打印及后处理导致的耗时和耗能等问题。针对上述不足，该文提出一种回转式曲面分层 3D 打印方法，对多自由度回转式 3D 打印设备的设计方法进行研究，通过构型综合和尺度综合确定了打印机构型及结构参数，提出了曲面打印路径规划方法。通过联合仿真与样机实验，验证了 3D 打印设备构型综合与尺度设计的有效性，为打印装备创新设计、曲面打印过程规划策略及相关实验研究提供了新思路。     

基于3D建模的一维距离像仿真研究

研究了基于3D建模的一维距离像仿真方法。首先,对复杂目标进行3D几何建模,并对其进行合适的剖分,通过模型处理导出剖分单元信息;然后,对各个剖分单元的RCS进行电磁建模计算,整个复杂目标的回波可以看成是各个剖分单元回波的叠加;最后,将回波进行脉冲压缩就可以得到该复杂目标的一维距离像。仿真结果表明了该方法的有效性,同时还给出了两种舰船目标的一维距离像。     

3D打印技术原理及发展应用

近些年,随着人类科学和社会的不断进步,对加工制造技术也提出了更高的要求,3D打印技术作为一种新型的快速加工成型技术开始逐渐发展成熟起来,在生物医学、建筑、工业设计、美术制作等领域得到了不同程度的应用。本文综述了3D打印技术的发展过程,详细介绍了3D打印技术的基本原理和实现过程,分析了3D打印技术在仿真建模与工艺流程上的具体实现方法,比较了3D打印技术和其它打印技术的优缺点,最后对3D打印技术的发展和未来进行了一定程度的展望。     

一种具有良好鲁棒性的实时跟踪方法

1　引言目标跟踪是计算机视觉中的基本问题之一 .国内外学者已经对此进行了大量地研究 ,提出了许多用于跟踪的有效算法 .关于这些方法如果就跟踪的策略来分 ,通常可分为 3 D方法与 2 D方法 .所谓 3 D方法通常是指在世界坐标系中完成对目标的跟踪 ,而 2 D方法则是指在图像平面内而言的 .较早期的研究有如基于相关匹配的方法[1 ] 、基于差的平方和的方法[2 ] 、基于时间差分的方法[3] 和基于几何特征的方法[4] 等通常属于 2 D方法 .如谭铁牛等[5] 以及Koller等[6] 分别完成了基于 3 D模型进行车辆跟踪的系统 .相对于 3 D方法而言 ,2 D方法…     

约束三角剖分研究

约束三角剖分在有限元分析和信息可视化等工程领域具有重要的应用背景,同时是计算几何和计算机辅助几何设计的一个热点问题.本文首先对约束三角剖分进行了分类,然后对其发展及典型算法进行了分析和讨论,最后对约束三角剖分所存在的问题和进一步发展进行了分析.     

3D打印技术在电动固定翼航模中的应用

随着3D打印技术应用领域的不断扩大,使用3D打印制作固定翼航模的零部件和整机成为一种新趋势。本文首先回顾了3D打印技术的基本特点和固定翼航模常用的制作材料,然后从零部件和整机设计制作两个方面介绍了3D打印技术应用于固定翼航模设计制作的技术现状。     

基于神经网络的3D打印批次排样研究

针对3D打印批次排样是一个建立在多约束条件下的复杂优化问题,本文提出一种基于Hopfield人工神经网络的3D打印批次排样方法。通过对3D打印批次排样目标的设定,建立了Hopfield人工神经网络的能量函数。通过神经网络优化计算,实现了将3D打印工件在三维空间的排布问题转化为二维图形的输出。该算法实用性强,提高了工件的加工效率。     

三维打印牙颌模型的计算机辅助测量与精确度研究

摘要：牙颌模型是口腔正畸治疗的重要参考标准,传统的石膏模型易老化断裂,且存储不便;针对石膏模型制作过程效率较低、精度不高,提出了基于3D打印技术制作牙颌模型的实际方法,并应用计算机辅助测量,进行了模型精确度分析;首先通过将影像数据数字化建模,采用熔融沉积制造技术得到3D打印牙颌模型;其次制定模型精确度分析的测量项目与测量标准,利用计算机辅助测量与三维最佳拟合配准技术,分析模型精确度;最后对测量数据统计分析,并得到差异分布规律;实验结果表明,3D打印牙颌模型精确度完全能够满足临床需求,3D打印相较于传统的制作过程更高效和经济,计算机辅助的牙颌模型测量不但替代了传统的手工测量方式,也极大提高了测量的准确性与可重复性,具有很高的推广价值。     

用软刻蚀制备组织工程3D聚合物微结构

软刻蚀制备组织工程3D可生物降解、生物相容性好的几何图案聚合物微结构,方法简单,使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为弹性铸膜.高分辨率透明掩膜图案用CorelDraw软件绘制并用高分辨率行式打印在塑料片上.制备微结构的聚合物材料为摩尔比85/15的聚乳酸/乙醇酸(PLGA)共聚物,对其进行预处理使之具有适当的硬度和柔韧性.用铸造、旋涂两种成模方法制备形体尺寸为10～100 μm的PLGA肢手架.对影响肢手架结构完整及横向分辨率的因素进行了讨论和优化,并对两种成型方法的横向、纵向分辨率进行了比较.作为脚手架在组织工程上应用的概念验证,用热层压方法制造用于细胞培养的多层聚合物结构.实验结果表明,软刻蚀技术提供了一种实现组织工程微尺度3D聚合物结构的有效工具.     

试析如何利用3D打印快速成型技术提高产品设计成效

随着我国社会经济的不断发展,3D打印快速成型技术随之应运而生,且在时间的不断推移之下逐渐得到了人们的高度重视与广泛应用,其主要可体现工业设计上。由于3D打印快速成型技术在产品上的设计,不但能够在一定程度上满足产品设计要求,而且能够保证产品设计的成效得到进一步的提升。因此,如何利用3D打印快速成型技术提高产品设计成效逐渐成为了相关人员所研究的重点问题。本文也将针对3D打印快速成型技术提高产品设计成效进行阐述。