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。     

一种分层自适应快速K-means算法*

现今如何在大数据库中找到有用的数据类型已成为一个研究热点,而对数据库中分类簇的识别是该领域广泛研究的一个问题。提出一种分层自适应快速k-means(Hierarchical Adaptive Fast K-means,HAFKM)算法对图像数据库分类聚簇。HAFKM根据提出的分层策略构建一棵非平衡聚类树,通过自适应的方法CEC(Cluster Evaluation Criterion)确定了除根节点外的每棵子树的分支数目,而在聚类树的每一层聚类中使用一种提出的判别函数(the cost-function)在颜色直方图上根据颜色等级直接聚类,从而可以在整棵树上快速聚类。实验表明,HAFKM通过在非平衡树上逐层聚类,并且通过CEC准确判断聚类数目,可以快速、高效的实现数据库的分类聚簇。     

异维学习人工蜂群算法*

针对人工蜂群算法局部搜索能力弱及易陷入局部最优的缺点,提出了一种改进的人工蜂群算法。首先,雇佣蜂使用全局最优引导的搜索策略,且引导程度随个体试验次数()自适应减小,以此平衡算法的全局和局部搜索能力。其次,观察蜂采用变异的异维学习策略,使算法的搜索具有跳跃性,以提高跳出局部最优的概率。对8个经典基准测试函数和CEC2013中8个复合基准函数的测试结果表明,与多种最近提出的类似算法相比,新算法在收敛速度和解的精度均具有显著优势。     

基于自适应分层的文物点云数据压缩算法*

三维激光扫描点云为文物模型重建提供了新的数据支持,但扫描所得海量点云包含大量冗余数据,给建模带来很大不便。针对扫描点云过密、冗余数据较多的问题,提出了一种基于自适应分层的文物点云数据压缩算法,算法的基本思想是：首先通过基于倒角距离变换的自适应分层方法对原始点云进行自适应分层;然后使用弦高差值作为特征点的判别依据来删除冗余数据,采用改进的弦高差法对每层点云进行压缩,保留对模型特征贡献较大的特征点。实验结果表明通过形状误差控制分层厚度,能在平缓部位减少层数提高效率的同时不至于复杂部位因分层过厚而损失重要特征,改进的弦高差法在保留大曲率特征的同时不至于平缓部位出现孔洞,从而保证了模型重建的精度。     

增强寻优能力的自适应人工蜂群算法*

针对人工蜂群算法在求解函数优化问题中存在收敛精度不高、收敛速度较慢的问题,提出了一种改进的增强寻优能力的自适应人工蜂群算法。该算法利用逻辑自映射函数产生混沌序列对雇佣蜂搜索行为进行混沌优化,并引入萤火虫算法中的自适应步长策略动态调整观察蜂的搜索行为,从而提升了算法的局部搜索能力。基于标准测试函数的仿真结果表明,改进后的人工蜂群算法在寻优精度和收敛速度上均有明显提高。     

基于随机阵列的降维压缩感知三维成像方法*

针对传统压缩感知(Compressed sensing, CS)三维微波成像方法存在建模较复杂和高度维数据层间串扰的问题,提出一种基于随机阵列观测的降维稀疏建模CS三维微波成像方法。该算法对三维成像空间进行整体建模,克服了分层建模时高度维数据层间串扰的问题。同时,该方法利用截取距离压缩后的回波数据、相关积累提取和随机抽取三种策略,大大降低了传感矩阵的维数,从而实现了三维成像空间的降维CS成像。仿真结果表明该方法能实现三维目标聚焦,并且比传统方法更能精确地重建场景的目标信息。同时,研究还表明CS三维成像不仅能达到旁瓣抑制效果,而且还能在一定程度上获得分辨率增强效果。     

基于遗传优化的自适应凸松弛人体姿势估计*

针对凸松弛方法在解决三维人体姿势估计的问题时存在迭代次数较多、准确度不高的不足,提出一种基于遗传优化的自适应凸松弛人体姿势估计算法。该算法首先对关键参数的更新方式进行自适应处理,然后利用遗传优化算法对该关键参数的初始值进行寻优,最后利用寻优结果对凸松弛方法中闭式解的公式进行调整。实验结果表明,提出的算法迭代次数更少,准确度更高,更有利于实际应用。     

熔融沉积快速成型技术与三维扫描技术的结合应用

随着逆向、创意行业的迅速发展,熔融沉积快速成型技术在3D打印领域作用日趋重要,本文结合熔融沉积快速成型3D打印机与白光扫描仪的特点,介绍目前熔融沉积快速成型技术的研究应用状况及其在3D打印领域的重要作用,并阐述3D打印与白光扫描的结合应用。     

基于时空混沌系统的彩色图像加密算法*

提升混沌系统的复杂性,对保证基于混沌的加密算法的安全性有重要的意义。本文将分段Logistic映射引入到时空混沌模型中,有效增加了时空混沌模型的复杂性。基于此模型提出了彩色图像的加密方法。在加密算法中,为了增强算法的安全性,以时空混沌系统的状态值作为置乱方程选择的依据,同时考虑了彩色图像R,G和B三个分量之间的相互置乱。然后,利用时空混沌模型产生的复杂数字序列对置乱后的图像进行扩散操作。经多轮的置乱和扩散操作后,产生最终的加密图像。性能分析以及仿真实验的结果表明该算法具有良好的安全性,能够有效满足图像在网络中安全传输的需求。     

改进的自适应遗传算法在函数优化中的应用*

针对传统遗传算法在复杂函数优化的寻优搜索中容易陷入局部极值,搜索效率低,不稳定等特点,提出一种改进的自适应遗传算法,该算法的思想是根据进化中种群适应度的集中分散的程度非线性地自适应调节遗传进化的运算流程和交叉概率Pc、变异概率Pm的值,从而能更好地产生新的个体摆脱局部极值搜索到全局最优解,并采取最优保存策略来保证改进的自适应遗传算法的收敛性。仿真实验结果表明,与现存其他算法相比,改进的自适应遗传算法在全局寻优的收敛速度、最优解、求解精度、和稳定性等方面都有了较大的改进和提高。     

熔丝沉积制造中稳固低耗支撑结构生成

熔丝沉积制造(Fused deposition modeling, FDM)是利用熔融塑料丝的一种3D打印技术,热塑料由喷嘴喷出逐层堆积完成打印.由于熔丝只能沉积在已存在物体的上层,因此需要构造支撑结构以支撑悬空部分.针对现有支撑结构生成算法中存在的或结构不稳固或耗材多的缺陷,提出一种以熔丝为支撑单位的树形稀疏支撑结构.与传统算法计算模型表面支撑区域不同,本算法计算每段熔丝需要支撑的区域,使支撑结构更契合熔丝沉积特点.算法还将支撑结构分为三类,将多约束优化问题分解,降低算法复杂度.实验结果表明,本文算法生成的支撑结构算法耗材少、支撑稳定.     

基于自适应分层的3D打印成型方向优化

在3D打印中,成型方向的选择是影响产品成型质量的关键因素之一。针对目前算法仅考虑在等厚分层的前提下进行优化的问题,提出基于自适应分层的模型成型方向优化算法。首先结合3D打印层层叠加的特点,在分析不同成型方向对产品表面精度影响的基础上建立了以模型成型方向为变量、最小体积误差为目标的优化函数;然后通过STL模型的坐标变换、自适应分层等步骤并利用遗传算法在全局范围内搜索最优解,得到最佳成型方向。实验结果表明,该算法能够找到在自适应分层前提下的最佳成型方向,与现有算法相比能够进一步降低体积误差,提升表面质量。     

一种基于图像的植物器官重建

该文提出了一种基于植物器官图像的器官重建方法,系统实现步骤包括:图像预处理、轮廓的提取、二值化、细线化、矢量化、三角剖分,从而实现器官的重建。文章以叶为例,实现了叶可视化重建。系统考虑叶图像的特点,设计了优化的轮廓提取算法;并对Hilditch细线算法进行改进,提出了一种快速细线化算法。文章提出的器官重建方法可用于多种植物模型(如L系统)的器官外观建模;由于采用基于图像的技术,系统具有逼真的外观效果,实现了植物器官快速可视化重建。     

基于三周期极小曲面的三维打印全接触鞋垫建模方法

全接触鞋垫可以降低足底峰值压力来改善和预防糖尿病足群体的神经性溃疡症状,传统全接触鞋垫设计方法操作复杂,本文提出一种新颖的基于三周期极小曲面(TPMS)的三维打印全接触鞋垫建模方法.通过数据采集、全接触模型构建、模型多孔化3个步骤构建基于TPMS结构的全接触鞋垫,使用三维打印技术生产.首先采集用户脚部模型和目标鞋垫模型...     

喷射式3D打印过程微滴沉积位置建模与预测

微滴沉积位置的准确性是影响喷射成型器件形貌精度的主要因素之一,为了对微滴沉积位置进行控制,需要建立微滴沉积位置的动态预测模型。建立了微滴在下落、沉积过程中的运动与传热模型,并通过数值仿真和实验研究了单个微滴以及两个相邻微滴在沉积动态过程中的形心位置变化,结果表明,相比于数值仿真模型,所建立的理论预测模型对单个微沉积位置预测误差为0.45%,相邻两个微滴间的沉积距离预测误差为0.5%,并通过实验进行了对比验证,表明所建理论模型具有足够高的位置预测精度,可用于微滴喷射3D打印过程中微滴沉积位置及打印轨迹在线控制的参考。     

基于三维成像技术的四轮定位参数建模方法

鉴于现有四轮定位仪参数求取方法误差大、参数项目少、对测量环境要求高等不足,提出了一种基于三维成像技术的四轮定位参数建模方法;该方法通过双摄像机对目标板拍摄获得的图像信息,应用空间向量方法,求取车体运动状态下的轮轴信息,动态建立四轮定位参数测量模型,解决测量平面的动态建立、测量平台的补偿等问题;经过零标定平台测试,当车轮旋转在18~22°时,定位参数求取方法正确有效,通过实车对比测量验证,平均误差小于0.07°。     

基于改进粒子群算法的动态3D实时建模技术

针对传统3D建模技术无法满足在脱离专业测量工具的情况下，实时创建出与用户所处房间等比例尺寸的3D模型的需求。提出一种基于陀螺仪传感器结合改进粒子群算法计算房间3D模型尺寸与镜头位置的动态3D建模技术，该技术可以实现实时房间等比例建模，使用者可以预览到整个房间所有方位的装修效果，让用户对房间整体装修效果有直观的印象，操作方便且实时性强。实验结果表明，改进粒子群算法的动态3D实时建模技术解决了国内传统3D建模技术测量不精确的缺陷，具有一定的理论和实际意义。     

基于航空立体像对的三维建筑物建模

采用人机交互方法按照一定顺序提取建筑物角点,根据近似点位进行角点位置的纠正,按照影像自动定向的结果计算模型的三维坐标,建立三维建筑物模型.实验证明,这一方法能有效地实现速度和逼真度的兼顾.特别是对于一些仅需小范围的建筑物建模场合,例如三维制导时的目标区域,采用该方法进行建模不失为一种简单而有效的方法.