3D打印外固定支具参数化反求建模方法

基于Grasshopper插件研究3D打印外固定支具的参数化反求建模方法,以实现外固定支具三维模型的快速精准构建,提高定制效率并减小支具偏差,从而促进3D打印外固定支具的快速个性化定制.使用三维扫描仪获取患者手臂骨折部的外轮廓数据,采用Geomagic Studio软件对点云数据进行处理,得到基础数字模型,通过Grasshopper组件连线编写反求设计建模程序,并选取手臂骨折数字模型对建模程序进行建模速度与偏差测试.反求建模程序比传统建模方式耗费时间更少,精度更高,符合个性化定制的要求.使用Grasshopper插件编写算法程序降低了设计人员建立外固定支具三维模型的难度,并简化了设计流程,提高了设计效率,实现了快速三维模型构建和个性化定制.     

基于人体表面三维数据的医用支具逆向设计方法

为促进医用支具的个性化快速定制,对人体造型特征进行了分析。结合逆向工程、模具设计、3D打印等技术,论述了基于人体表面三维数据的医用支具逆向设计方法。以颈部支具设计为例,验证了该设计方法的合理性和可行性。     

基于3D打印的手指屈肌腱损伤定制化支具设计

摘通过将数字医学、CAD、逆向工程、3D打印等技术相结合,研究了手指屈肌腱损伤定制化支具的设计和制备方法。利用患者的CT扫描数据对受伤手臂进行三维重构,提取前臂皮肤数据设计固定于前臂的支具夹持部分;提取健侧手指部分的数据,通过图形镜像方式设计固定受伤的左手手指部分的支具结构;根据手部功能位的要求设计支具的腕部结构与手指部位的活动结构。对石膏绷带试样与3D打印的PLA(聚乳酸)支具试样进行了抗弯强度测试,对PLA试样进行了抗扭强度测试,实验结果表明3D打印的PLA试样的抗弯强度高于石膏绷带试样,而且抗扭强度也良好。利用三坐标测量仪对支具的3D打印模型进行了测量,并与三维CAD模型进行了对比。3D打印的支具佩戴方便,贴合效果、透气性及力学性能好,能有效的限制受伤手指的异常活动,可实现定期调整及配合早期功能锻炼。     

基于正逆向混合建模的残缺涡轮修复方法的探究

工程中零件残缺部位数据的重构是修复工作的关键,因残缺3D形貌高度的不可控性与不稳定性,难以通过常规测量手段获取,为解决残缺部位数据获取的难题,提出了一种基于正逆向混合建模软件Geomajic Spark的正逆向混合建模重构残缺部位数模的方法。以残缺涡轮为例,利用扫描仪获取点云数据,通过逆向点云处理软件Geomajic Studio进行点云处理、在Geomajic Spark软件中拟合特征、绘制轮廓,导入逆向校核软件Geomajic Qualify中进行误差分析比对和布尔运算操作,获得残缺部位数据;通过增材制造路径轨迹模拟及残缺部位打印成型的方式,对残缺模型与待修复零件进行贴合,验证了逆向工程辅助下的正逆向混合设计在获取零件残缺部位数模及增材制造技术的可行性与准确性。     

汽车散热盖模具点云数据曲面逆向重构技术研究

主要研究汽车散热盖模具样件的三维数据测量、点云数据处理、曲线曲面模型的重构、模具三维实体化实现方法等。点云数据预处理主要研究点云数据的对齐与重定位、数据的精简与降噪等。针对逆向工程关键核心技术如拟合曲面的质量分析、曲面片的修剪和编辑等进行了深入研究,最终针对模具不同特征区域点云的特点,结合两种建模思想,面向散热盖模具的点云数据完成了曲面模型重建,为最终实现模具三维实体逆向建模和模具磨破损区域的三维精确建模奠定基础。     

逆向工程特征点提取与参数化建模方法研究

通过对逆向建模特点与参数化建模方法的研究,提出一种特征截面轮廓线提取与参数化设计的逆向建模新思路。首先,以Geomagic Studio软件完成对电动汽车车头扫描数据预处理,实现特征截面插入与特征轮廓线的提取,并在CATIA软件中进行曲率分析;其次,通过分析特征曲线曲率变化识别特征点,并测量出特征点三维数据;最后,运用Visaul Basic对CATIA进行二次开发,以特征点数据为参数,生成截面特征样条曲线,再进行曲面重构,实现参数化设计的逆向建模。结果表明:以Geomagic Studio与CATIA软件为平台,完成了截面插入和曲率分析,获取了特征轮廓线及特征点三维数据,实现了逆向特征提取与参数化设计相结合的建模方法。     

基于零件特征的逆向建模技术研究

在产品设计生产过程中,有些零件无法在设计阶段直接进行理论模型设计,需要根据现场实际情况先加工多件零件,并应用于产品装配,再按照加工实物开展三维模型设计,然后进行零件批量生产。经过测量方式设计的三维模型通常与实物误差较大。但是通过逆向技术能够获得精度很高的实物的三维模型。在飞机生产过程中,通过研究逆向建模技术,对实物进行逆向扫描,采集点云数据,并基于零件特征分析进行三维模型设计,这样既提升了三维模型的设计效率,又可以很高的精度保证三维模型与实物的一致性。该文在研究过程中,选取具有一定通用特征的钣金零件和机加零件作为实验对象,应用逆向扫描技术获得点云数据,基于零件特征进行三维模型设计,通过验证两类零件均满足设计和生产需求。逆向建模技术能够应用于飞机生产过程中的模型设计和零件制造。     

基于Imageware的曲面重构研究

点云数据处理、曲面质量评价、特征提取与曲面建模是逆向CAD模型重构中的几个关键环节,简要介绍逆向工程的概念、特点、工作流程,以及利用逆向工程软件Imageware对点云数据进行处理的原理和方法,详细地阐述了如何由大量数据点进行曲线、曲面反求的曲面逆向设计方法,完成了头盔曲面的三维几何模型逆向设计,并论证了该方法的可行性,这种设计方法大大缩短了设计开发周期,提高了产品的设计效率。     

基于Geomagic Design X的曲面逆向建模技术及应用

基于Geomagic系列软件,并以扇叶为例,详细阐述了逆向建模的流程。首先对扇叶外形特征进行数据采集,采用Geomagic Wrap进行点云数据预处理,然后采用Geomagic Design X进行逆向数字建模,最后,采用"Accuracy Analyzer"完成点云数据与数字化模型的偏差分析,表明曲面重构模型精度较高。该方法可获得高质量的三维模型,具有较好的应用价值。     

基于增材制造技术的踝关节撕裂骨折损伤定制化支具设计

对比分析传统支具与3D打印支具在临床应用效果以及各项性能,探讨3D打印支具在踝关节撕裂骨折损伤治疗应用中的优势.调查30名踝关节撕裂骨折损伤男性患者(20～40岁),这些患者分别采用石膏、夹板和3D打印支具进行康复治疗(每组10人),康复后对临床治疗效果评分.对比目前市面上用于支具制造的传统材料与3D打印材料的机械性能,分析不同3D打印工艺的综合优势.多射流熔融(MJF)工艺打印的尼龙11(PA11)材料综合力学性能最好,MJF工艺制作的支具比其他3D打印工艺综合优势更高.患者在康复期间佩戴支具时,皮肤透气性强,无异常并发症,康复效果良好.临床应用数据表明,增材制造的支具在舒适度、贴合度、透气性、灵活性、力学性能和生物相容性方面都优传统支具.本研究踝关节撕裂骨折损伤定制化支具是增材制造支具现代运动创伤外科临床的重要成果,对3D打印定制化医疗、康复器械的发展具有重要意义.     

个性化三维矫形支具的设计及其生物力学研究

以个性化三维矫形支具的设计为研究目标,以AIS患者的CT断层数据为基础建立包含胸腰骶、胸廓和骨盆的三维几何模型,继而构建出一例完全基于人体解剖结构的有限元模型。在此基础上研究个性化三维矫形支具的快速设计方法,通过合理设置衬垫分布模拟临床脊柱受力,分析不同矫形力及作用位置对矫形疗效的影响与评估,并根据临床实际进行支具矫形效果的生物力学分析,确定最优支具设计方案。为个性化支具的设计提供了一种切实可行的方法,可以提高支具三维矫正效果。     

三维激光扫描技术在轮毂逆向设计中的应用实践

以某矿山重载轮毂的逆向设计为例,首先介绍了三维扫描技术的测量原理及扫描过程;使用三维扫描技术对该轮毂进行扫描以获取三维点云数据,并利用逆向三维建模软件完成了该轮毂的逆向设计。结果表明:三维激光扫描系统具有与接触式三坐标测量仪相当的测量精度,使用三维激光扫描系统获得的数据,可直接作为轮毂逆向设计时的直接依据。     

基于RE技术对阀体内腔反求的设计方案

结合RE技术对阀体内腔部分进行了逆向设计。通过三坐标测量机对阀门实物的数据采集,得到阀门的点云数据。通过对点云数据的特征采集获取需要的实体建模数据。给出了阀体内腔反拓建模的技术路线。     

基于Geomagic和UG的快速参数化逆向建模方法

提出了一种基于逆向设计软件Geomagic和三维建模软件UG的产品快速参数化逆向建模新思路。首先,利用逆向设计软件Geomagic Studio对扫描获得的物体点云数据进行处理,主要包括三角化阶段和多边形阶段处理,获得网格包络曲线;其次,将构建的网格包络曲线导入三维建模软件UG中进行参数化曲面构建;最后,对新方法的建模精度进行了评价。实验结果表明,该方法不仅能获得高精度的曲面模型,还可以大幅度的缩短产品设计和开发周期。     

以UG为平台的逆向工程数据处理技术

基于UG基础平台,应用逆向工程点云切片数据提取理论开发逆向工程模块.通过建立多个与点云数据相交截面,提取点云数据的特征边界点,再将特征点拟合成线,线拟合成面或体.实例显示该模块能有效地从散乱点云数据中提取特征点,实现在UG环境下逆向建模.该方法也解决了UG从部分逆向软件导入后数据不能编辑、修改的问题.     

基于逆向工程的人体胃三维重建

采用逆向工程方法,基于CT断层扫描图像,对人体胃进行了逆向设计。针对人体胃的几何结构复杂、形态不规则且处于人体腹腔内,采取从CT断层扫描图像数据中提取胃模型的原始数据的方法,既解决了胃组织几何信息测量的困难,又获得高精度的人体胃几何数据,逆向过程中利用了Im-ageware软件强大的逆向技术将点云数据拟合成曲面,保证了建模精度。在三维设计软件中进行实体化,获得较理想三维实体模型。分析了影响建模速度的因素,并提出了解决方法。研究结果表明该方法可用于具有复杂实物模型的逆向设计且不损坏实物模型。     

基于Geomagic和Pro／E的章鱼实体模型逆向造型研究

简要介绍了逆向工程的概念及其工作流程．通过三维结构光扫描仪得到章鱼实体模型的三维点云数据,再运用Geomagic软件进行多视点云拼舍,特征提取,三角化后,利用Pro／E软件的小平面特征和重新造型逆向模块对章鱼实体模型进行建模。实践证明是一种切实可用的方法。     

船用螺旋桨的逆向建模研究

为了缩短船用螺旋桨的再设计周期,降低再设计难度,针对船用螺旋桨提出了一种基于逆向设计软件Geomagic Design X和三维建模软件UG的逆向建模方法。详细介绍了螺旋桨的逆向建模过程和主要操作流程,通过比较放样和面片拟合生成叶片NURBS曲面的方法和原理,得到一种合适的叶片曲面作为叶片重构的基础。采用Geomagic Quality软件对螺旋桨进行整体精度分析,结果发现螺旋桨重构模型和螺旋桨点云数据之间的偏差在允许范围之内,验证了此螺旋桨逆向建模方法的可行性,同时为类似的逆向建模提供了思路。     

UG逆向造型在产品造型设计中的应用

1.前言 所谓逆向造型是指根据已有的产品或者模型通过三维测量或者数字化扫描，来获取实物模型的点数据也称点云①，然后通过各种三维软件的逆向工具对点云进行三维建模的过程。     

注塑机螺杆的逆向重构技术研究

针对注塑机螺杆结构复杂、形状精度要求高、优化设计周期长等问题,运用逆向建模方法,利用Win3D型三维扫描仪及Geomagic Wrap软件采集该注塑机螺杆的点云数据,将其封装为曲面,导入逆向建模软件Geomagic Design X中,高精度创建其三维数字化模型,为注塑机螺杆的优化设计提供高精度模型。经误差分析软件Geomagic Control的检测,注塑机螺杆的逆向模型误差不超过0.02 mm,满足工业设计要求。