RE/RP集成系统中基于STL的精确分层方法

为克服STL网格化文件存在容易丢失精度等固有缺陷,提出基于STL的精确自适应分层系列算法,从提高分层截面的轮廓曲线精度出发,同时考虑到后续数控插补的适应性,采用曲率连续的适应性强的Clothoid曲线拟合算法,重构曲线轮廓并得到拟合加工点;同时在自适应分层中采用垂直轮廓参考曲线上点的切线角决定切片的厚度,有效提高了切片精度和效率,最后采用熔融沉积成形系统进行快速成形验证。结果表明,该方法有效减小了原有的STL格式文件的固有误差,提高了快速成形制件的加工表面质量和效率。     

快速成形数据处理的分层算法

针对快速成形制件的精度和效率问题,分析了分层方法与层面轮廓精度等影响因素.利用快速成形制造系统普遍采用的STL初始文件,提出利用延拓逼近重构处理层面轮廓和逐步细化分层的数据处理算法,得到了精确的层面轮廓,有效地减小了台阶效应误差并提高了分层效率,与目前采用的直接分层和自适应分层等算法相比,本算法具有更高的成形精度和效率.通过仿真和实际加工验证了所提方法的有效性、实用性和系统适应性.     

熔融沉积快速成型工艺参数对阶梯效应的影响

目前快速成型制件的成形精度制约着该技术的推广和发展,对于给定的设备,设置不同的工艺参数将会对最终模型的成形性能、制件精度和质量等构成较大差异。分析了FDM快速成型技术的成型原理和特点,研究了分层厚度和成形角度对阶梯效应的影响。     

3D打印制件外轮廓线的自适应分层算法研究

针对3D打印三维模型直接转换成STL文件进行切片分层处理过程中,存在模型表面信息缺失、打印精度不高等问题,提出了面向3D打印制件外轮廓线的自适应分层算法。该算法利用Z轴方向特征曲线的方法得到打印制件外轮廓曲线,采用微元思想对模型分段处理,确定打印方向与外轮廓切线夹角的关系,运用概率统计、叠加求和等数学理论求出每一层切片的自适应分层方法。通过实例打印表明,该算法减少了转换成STL文件时的信息缺失,提高了3D打印的精度与效率。     

方锥形渐进成形制件误差补偿工艺研究

成形精度低是制约金属板料渐进成形技术推广应用的重要因素。通过对方锥形渐进成形制件的精度测量发现,制件拐角处和高度方向尺寸精确,而侧壁处产生鼓凸,侧壁中心位置鼓凸高度最大。针对方锥形渐进成形制件的侧壁鼓凸问题,提出了一种变形求解方法,并将求解结果与实际测量结果进行对比,发现结果基本吻合。根据构建的侧壁形面模型,建立了方锥形渐进成形制件的补偿工艺,试验证明该工艺可以显著提高方锥形渐进成形制件的尺寸精度。     

动态优化刮刀速度的新型涂层工艺

为提高活塞式无扰动涂层工艺的涂层质量,针对高分辨率激光快速成形系统涂层工艺中存在的涂层厚度随制件高度增加而变厚的问题,提出在制作过程中动态优化刮刀速度的涂层方法。研究刮刀速度、制件高度对涂层厚度的影响。采用面响应法,建立涂层厚度误差关于制件高度及刮刀速度的数学模型。根据该模型,在制作过程中随制件高度的变化,动态优化刮刀速度,实现涂层厚度均匀化。验证试验结果表明：与普通涂层工艺相比,新型涂层工艺将涂层厚度偏差由27 μm降为6.9 μm,解决了涂层厚度随制件高度增加而变厚的问题,实现涂层厚度的均匀化,提高堆积方向的制作精度。该涂层工艺也可应用于普通光固化激光快速成形系统中,解决制作陷阱结构时涂层厚度随制件高度变厚问题,因此该工艺对于光固化快速成形技术中提高堆积方向制作精度具有重要意义。     

挤出成形3D打印机扫描速度与挤出速度实时匹配的研究

自由挤出成形(Extrusion free-forming, EFF)是对封装在料筒内的浆料施加外部载荷,迫使其通过微小流道挤出,并在X、Y平面上进行逐层堆积的3D打印增材制造技术。利用挤出成形技术可实现陶瓷制件的直接打印制造,打印过程中,成形平台在路径拐点处的光滑过渡、材料挤出速度与成形平台扫描速度的实时匹配是提高制件成形精度的重要方法之一。本文通过对依据扫描路径信息进行实时速度匹配算法的研究,建立了以STM32为核心,可以实现扫描速度预规划、挤出速度与扫描速度实时匹配的控制系统,从而为提高陶瓷制件成形精度提供一定借鉴价值。     

自阻电加热渐进成形轨迹优化方法及应用

针对DC04钢板自阻电加热渐进成形中存在的放电击穿现象,提出了一种可适用于复杂模型的螺旋线成形轨迹生成方法,成功避免了制件在成形过程中因放电现象造成的破裂。相关试验表明,使用传统等高线成形轨迹时需要通过降低成形速度的方法避免破裂,导致成形效率较低,而使用螺旋线成形轨迹可以保证在成形速度较高时避免成形工具头与制件的剧烈撞击。此外,该方法生成的轨迹同样适用于其他类型的渐进成形,可以成功消除制件表面的进刀痕。     

圆锥形渐进成形制件成形精度研究

成形精度差是金属板料渐进成形工艺的重要缺陷。针对渐进成形精度评价问题,提出位移误差评价法,即通过确定测量方向上的变形位移来衡量其成形精度。利用误差位移法对一组圆锥形成形制件进行研究,提出渐进成形过程中金属板料回弹和成形工具系统刚度是影响成形制件精度的主要因素。且成形过程中制件成形角一定,回弹一定,成形角变化,回弹变化,回弹量与成形角呈非线性关系。在此基础上,提出提高制件成形精度的解决方案:增加成形工具系统刚度。试验证明补偿回弹和成形工具系统刚度不足引起的尺寸偏差,或者增加成形工具系统刚度,都可显著提高渐进成形制件精度。     

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。     

STL模型局部精度补偿方法研究

STL格式文件是RP行业的事实标准,但是STL模型精度与STL文件尺寸之间的矛盾还没有得到有效解决.为此,提出一种局部精度补偿方法,利用该方法重新生成的STL文件保证了模型各部分的精度,同时缩短STL文件尺寸、减少数据计算量.     

用改进的Paik型Boltzmann机实现图像复原

为解决传统的Boltzmann机方法不仅容易陷入局部最小点,而且收敛速度慢问题,对传统的Boltzmann机进行了改进.将Paik′s算法与Boltzmann机结合,使串行模式推广到并行模式以加快收敛速度;使用亚单位步长增进技术增加计算精度;最后,为折中收敛速度与收敛精度这一对矛盾,采用了自适应步长策略.对算法的改进进行了理论验证、收敛性分析并对残差变化进行了讨论.实验表明,该方法能够收敛到全局最优, 复原结果的峰值信噪比比改进的Boltzmann机法获得的峰值信噪比高0.5～0.8 dB, 且收敛速度仅为该方法的1/3,证明了本文提出的改进的Paik型Boltzmann机对图像复原是有效的.     

UG环境下直接适应性切片方法

适应性分层是解决快速成型的成型精度和成型速度这一对矛盾体的最好方法之一.文中利用了UG二次开发技术,通过比较切片的轮廓数目和面积来综合判断层厚,提出了一种基于CAD模型的直接适应性切片方法.针对算法中的关键问题,进行了深入探讨.最后给出了分层实例,并对结果进行了分析.     

快速成型的切片数据优化

在目前的快速成型系统中，普遍采用STL格式文件来表达CAD模型，因而在切片后截面轮廓含有大量的数据冗余点，影响了插补加工的精度和效率。文章针对直接插补算法，在分析STL文件及切片数据的组成基础上，提出了一种数据冗余点过滤算法，在保证加工精度的条件下，有效地滤除了冗余点。该方法算法简单，运算时间短，有效地提高了后续插补过程的稳定性，在数据优化后仍采用直线插补，既保证了加工精度，又加快了插补速度。     

Identification of nonlinear dynamic systems using convex combinations of multiple adaptive radius basis function networks

To improve performance of nonlinear adaptive filter based on radius basis function (RBF) networks, a generalized combination scheme is proposed for nonlinear dynamic system identification in this paper. The nonlinear filter proposed is constructed by the convex combination of multiple RBF networks (MCRBF). Its adaptive algorithm with different step sizes is derived by the gradient descent rule, and can overcome the contradiction between convergence speed and precision of the stochastic gradient (SG) algorithm for RBF networks, which is imposed by the selection of a fixed value for the adaption step. Computer simulations demonstrate that the performance of the nonlinear filter proposed is superior to the RBF for nonlinear dynamic system identification in terms of convergence speed, steady state error and tracking capability.     

一种油液分析仪器数据文件内容解析方法*

在状态监测与诊断领域,需要利用油液分析方法进行特征获取,但这些仪器需要用自带的软件才能进行数据的查看操作。为摆脱该约束,设计一套利用API函数获取仪器软件窗体中控件的位置坐标和具体内容,再以控件间坐标相对关系确定其具体含义,以控件中的具体内容作为搜索值,自动获取特征值在文件中位置的辅助格式解析方法和工具。该工具能将特定分析仪器产生的文件以二进制格式打开,通过依次提取二进制文件中的4个连续字节,并依据浮点数存储格式进行转换,将转换数值与搜索值进行比对,从而输出特定内容在文件中的保存位置,进而解析出文件的存储格式。以光谱分析仪器数据为例进行算法测试验证,表明算法可行,能正确分解出仪器数据的存储格式,为进行文件格式解析和信息提取提供了一种新的思路。     

压力信号干扰抑制的质量流量数据融合研究

质量流量测量精度受压力的影响,且随着压力的增大其测量精度变差。采用多个质量流量传感器进行多处测量,对质量流量测量数据进行自适应加权融合。在此基础上,为了消除压力对流量测量值的影响,采用BP神经网络进行压力干扰抑制的质量流量数据融合研究。研究结果表明,BP神经网络质量流量融合值的精度较自适应加权融合值的精度大大提高,且附加动量法获得的BP网络融合精度最高,自适应学习速率调整法次之,梯度下降法最差。     

STL file generation from digitised data points based on triangulation of 3D parametric surfaces

For the current generation of rapid-prototyping models, laser scanners are currently being used more frequently due to rapid first measuring speed and high precision. Direct generation of an STL file from the digitised points has a great of advantage in that it can reduce time and error during the modelling process. A reduction in the number of point data is important while generating the STL file directly from the measured point data and maintaining precision. A new approach is developed in this paper to generate an STL file directly from point clouds by indicating a tolerance ε to maintain precision. The STL file can be generated directly from scattered points using a new algorithm that reduces and triangulates digitised point data based on triangulation of 3D parametric surfaces. Two experimental examples are presented to demonstrate the effectiveness and efficiency of the proposed algorithm.     

The development of a technique for 3D complex surface reconstruction from unorganized point cloud

In this paper, we propose a new neural network based on our two-level adaptive hierarchical clustering algorithm. The algorithm is to manage unorganized points, so that the triangular mesh models can be correctly obtained by applying the triangular mesh creation algorithm. We also develop adaptive self-flipping triangle edges to improve triangular mesh structure. Only one parameter, the maximal edge length of triangle, is needed in the neural network. The proposed two-level consists of the first level for clustering the cloud of points that has same order of the maximal edge length into a same cluster and the second level for generating triangular surface model or drape surfaces over the points of the same cluster. The normal vector for the generated triangular 3D surface model can be obtained from the second level. This helps to generate the STL file or stereolithography format. From the experimental results it can be shown that the proposed method is very effective for clustering unorganized point clouds for generating a triangular mesh of complex surfaces.