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《南昌大学》 2007年
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快速成型制造中分层处理技术的研究

潘海鹏  
【摘要】: 快速成型制造技术是优化产品设计、缩减产品成本的有力工具,它的出现是制造领域的一次重大技术创新和突破。尽管快速成型制造的工艺方法多种多样,但获取零件模型切平面的二维轮廓数据仍然是进行快速成型制造的第一步。因此分层处理技术始终是RPM技术研究的一项主要内容。 为适应现代先进集成制造模式的发展要求,提出了以STEP-NC作为统一数据接口来构建RPM集成制造系统的方法,并指出实现这一RPM集成制造系统的关键是实现基于STEP-NC的几何模型分层处理技术。 提出了生成可视化的STL三维实体模型的方法,通过设置相邻三角形面片外法向量夹角的临界值来选取适当的公共顶点,并重新计算其法向量,实现了对STL模型的顶点数据冗余处理和向量光滑处理。采用Visual C++为编程语言,以OpenGL为图形开发工具,开发出一个针对STL数据模型的可视化系统,该系统为STL模型的分层处理提供了有力的支持。 在对基于STL模型的切片处理技术进行了深入分析并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。通过实际应用表明,该算法高效、稳定、可靠。 在对STEP-NC几何模型表达方法进行了系统分析和理解的基础上,研究了EXPRESS到C++的映射方法,并将这一模块作成动态连接库,为系统的扩展创造了条件。为了保证数据采集的一致性和有效性,设计了一个AP203中性交换文件数据采集模块,实现了AP203中性文件的读入和分析,进而正确获得了几何模型的特征数据。基于STEP-NC的几何模型分层处理的核心问题是分层平面与从AP203中性文件中提取出来的模型各几何元素的交线求取问题,本文对STEP-NC几何模型中的主要几何元素设计了具有针对性的求交算法,这些求交算法使得几何图元所具有的特殊性质得到充分利用,因而提高了算法的效率和稳定性。 对现有的扫描填充方法进行了深入分析,在综合考虑各扫描填充方法优缺点的基础上,提出了轮廓偏置和基于交点排序的分区扫描相结合的复合扫描填充算法。该扫描填充方法能够充分发挥轮廓偏置填充精度高和分区扫描填充速度快的特点,并且能够适用于多种快速成型工艺。为实现复合填充方法,利用矢量偏移的方法实现了轮廓偏置的计算。在设计分区扫描算法的过程中,提出了基于交点排序的分区算法。该分区算法大大简化了填充区域划分的实现过程,使分区效率也得到提高。
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TH16

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 贺怀清;杨鹏;;轮廓线位置关系判定的改进算法[J];计算机应用;2011年05期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 李大奇;叶片双面磨抛系统及路径规划研究[D];吉林大学;2011年
2 纪良波;熔融沉积成型有限元模拟与工艺优化研究[D];南昌大学;2011年
3 范晖;金属零件叠层模板电沉积成形的基础研究[D];南京航空航天大学;2009年
4 陈云霞;扫描电子束三维成型的研究[D];上海交通大学;2010年
5 周捷;快速成型及快速模具的网络化开发与远程服务关键技术研究[D];南昌大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 张永;FDM快速成型中工艺支撑的智能化设计[D];南昌大学;2008年
2 曾小英;快速成型技术的分层算法研究[D];湘潭大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵保军,汪苏,陈五一;STL数据模型的快速切片算法[J];北京航空航天大学学报;2004年04期
2 夏卿坤;快速成型技术[J];长沙大学学报;2005年05期
3 刘斌;程军;白培康;;高温构件激光快速成型制造技术研究[J];弹箭与制导学报;2005年S6期
4 李文龙,何韶君,魏莉,丁广峰;快速成型制造中STL文件缺陷检测与修复技术[J];大连民族学院学报;2004年05期
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6 丘宏扬,陈松茂,刘斌;快速成形系统中STL文件切片算法的研究[J];锻压技术;2005年04期
7 李伟,叶春生,黄树槐;熔丝挤出快速成型系统的填充路径优化[J];锻压装备与制造技术;2005年01期
8 陈小安,谭宏,李昌兵;基于AP203曲面模型的STEP/IGES转换工具的研究[J];重庆大学学报(自然科学版);2002年07期
9 刘晓平,吴磊;简单多边形方向及顶点凹凸性的快速判定[J];工程图学学报;2005年04期
10 邱长华,薛开,张家泰,王能建,邓显邵;EXPRESS描述到数据库模式的映射方法研究[J];哈尔滨工程大学学报;2001年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 马涛;激光选区烧结快速成型技术中若干关键问题的研究[D];江苏大学;2003年
2 蒋克荣;激光快速成形中三维CAD模型直接切片处理技术的研究[D];合肥工业大学;2003年
3 刘传慧;基于STEP中性文件的产品数据信息提取的研究[D];苏州大学;2003年
4 徐晓明;STEP标准数据访问接口的关系数据库实现技术研究[D];浙江工业大学;2004年
5 马志远;基于STEP的产品数据共享与交换技术的研究与应用[D];武汉理工大学;2004年
6 时兵;基于STEP的三维实体特征提取与模型重建技术研究[D];吉林大学;2004年
7 陈之佳;FDM快速成形中若干关键技术研究[D];华中科技大学;2004年
8 程艳阶;选择性激光烧结激光扫描路径的研究与开发[D];华中科技大学;2004年
9 尹卫星;基于STEP标准的CAD模型数据交换质量研究[D];大连理工大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘斌;谢毅;;熔融沉积快速成型系统喷头应用现状分析[J];工程塑料应用;2008年12期
2 刘琰;陈伯年;王继伟;;地测信息系统在煤矿生产中的应用[J];安徽地质;2011年04期
3 吴萍;光滑理想导体表面目标双站散射的可视化分析[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年02期
4 施怡文;徐立鸿;胡海根;;水下机器鱼三维虚拟现实研究与实现[J];安徽农业科学;2011年02期
5 欧中亚;;基于OpenGL的三维建模可视化软件开发[J];信息安全与技术;2011年07期
6 陶玉琴;陈素根;;基于曲率调节的二次T-B样条插值曲线[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2008年04期
7 陈素根;苏本跃;汪志华;;拟Hermite曲线/曲面及其应用[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2011年03期
8 李强,鲍苏苏;土壤显微灰度图像三维重建的研究[J];安阳师范学院学报;2003年02期
9 周玉石;贾新;袁勇;;面向对象方法实现混凝土框架推覆试验[J];地下空间与工程学报;2007年01期
10 姚娉,闫卫平,马灵芝,杜立群,郭吉洪;单晶硅各向异性腐蚀的微观动态模拟[J];微纳电子技术;2005年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈科;王劲松;;企业信息集成环境下产品数据共享研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 张洋;岳东杰;朱邦彦;;基于B样条曲面拟合的文物表面重建方法研究[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 乐英;;NURBS曲线数控加工中双圆弧逼近算法的研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 金向阳;;基于移动最小二乘法的人工关节三维曲面拟合研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 刘伟军;龙日升;;不同基板预热温度对激光金属沉积成形过程温度场影响的研究[A];第四届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2008年
6 李文斌;徐新平;;基于曲线的正切运动C轴的控制算法研究[A];第四届中国CAE工程分析技术年会论文集[C];2008年
7 李明峰;陈春晖;谈俊忠;;基于VC++的移动曲面拟合等高线生成算法研究[A];第四届海峡两岸GIS发展研讨会暨中国GIS协会第十届年会论文集[C];2006年
8 刘智;;基于Hough变换的四边形分类识别算法研究[A];广西计算机学会2010年学术年会论文集[C];2010年
9 蒋国兴;黄明吉;滕向阳;贾志新;;数控雕刻中交线加工刀具轨迹生成算法研究[A];先进制造技术论坛暨第三届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2004年
10 周丽琨;陈定方;;超电子显微镜的医学健康检查报告系统[A];湖北省机械工程学会设计与传动学会、武汉机械设计与传动学会2008年学术年会论文集(1)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 严斌;上颌尖牙埋伏的生物力学分型与个体化诊疗[D];南京医科大学;2010年
2 杨长强;激光扫描仪检校及车载激光点云的分类与矢量化研究[D];山东科技大学;2010年
3 魏浩征;高压直流输电系统可听噪声预测系统的研究[D];合肥工业大学;2010年
4 刘芬;注射成型过程中多相聚合物相形态演变的建模与模拟[D];华中科技大学;2010年
5 胡平平;多屏同步三维显示技术的研究和实现[D];中国电力科学研究院;2010年
6 王志坚;装备零件激光再制造成形零件几何特征及成形精度控制研究[D];华南理工大学;2011年
7 蔡华辉;螺线和正交多项式在CAGD中的应用[D];浙江大学;2009年
8 边柯柯;反求工程中复杂自由曲面协调设计及拓扑还原技术研究[D];浙江大学;2010年
9 耿玉磊;基于系列模板耦合的三维服装款式创意设计方法研究[D];浙江大学;2010年
10 林小夏;产品设计、仿真与数控加工异构信息集成技术及应用研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 武炜;煤矿井下火灾事故人员逃生可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
2 陶磊;尼龙6/铜复合粉末选区激光烧结制造塑料模具的研究[D];南昌航空大学;2010年
3 白廷义;基于激光扫描数据的隧道曲面重建技术研究[D];山东科技大学;2010年
4 李平;基于逆向工程的液压元件设计、检测方法的应用研究[D];山东科技大学;2010年
5 张辉;随机样条函数研究[D];辽宁师范大学;2010年
6 李高飞;数控选区电沉积快速成型的成型质量研究[D];浙江理工大学;2010年
7 木觉敏;压力舒适无缝内衣尺寸规格的研究[D];浙江理工大学;2010年
8 李静芳;参数曲线曲面在服装CAD中的造型研究[D];浙江理工大学;2010年
9 石尖锋;数字服装边界提取与编辑研究[D];浙江理工大学;2010年
10 田媛;基于多通道的飞行器监控协同仿真技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘美华,王静,王东爱;对压痕硬度试验方法的分析研究[J];工程塑料应用;2005年07期
2 王伊卿,赵文轸,唐一平,卢秉恒;Ni-Co合金电铸工艺及性能研究[J];兵器材料科学与工程;2000年03期
3 孔祥东,张玉林,宋会英,卢文娟;微机电系统的微细加工技术[J];微纳电子技术;2004年11期
4 张永华,丁桂甫,李永海,蔡炳初;MEMS中的牺牲层技术[J];微纳电子技术;2005年02期
5 赵保军,汪苏,陈五一;STL数据模型的快速切片算法[J];北京航空航天大学学报;2004年04期
6 王华明,张凌云,李安,蔡良续,汤海波;金属材料快速凝固激光加工与成形[J];北京航空航天大学学报;2004年10期
7 韩国东;换向电流电镀的应用[J];表面技术;1999年01期
8 王涛,于峰,李慕勤;阴极旋转电沉积生物陶瓷涂层的工艺研究[J];表面技术;2005年05期
9 杨峰;沈晓红;;FDM快速成型技术及与反求工程的结合应用[J];北京工商大学学报(自然科学版);2006年01期
10 铁浪;高温喷气式发动机中所用的几种板材和燃气涡轮叶片材料[J];航空材料;1959年13期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 曾永彬;屏蔽模板随动式微细电铸技术的基础研究[D];南京航空航天大学;2008年
2 张建华;选择性激光烧结技术应用研究[D];南京航空航天大学;2001年
3 吴安德;数控喷射电铸技术研究[D];南京航空航天大学;2002年
4 邹国林;熔融沉积制造精度及快速模具制造技术的研究[D];大连理工大学;2002年
5 赵阳培;射流电铸快速成型纳米晶铜工艺基础研究[D];南京航空航天大学;2005年
6 李鹏;基于激光熔覆的三维金属零件激光直接制造技术研究[D];华中科技大学;2005年
7 沈显峰;多组元金属粉末直接激光烧结过程数值模拟及烧结区域预测[D];四川大学;2005年
8 杨旭静;自由曲面高性能数控加工刀具路径技术研究[D];湖南大学;2006年
9 李军红;冷轧带肋钢筋工艺的现代优化方法及质量控制[D];南昌大学;2006年
10 刘锦辉;选择性激光烧结间接制造金属零件研究[D];华中科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 蒋克荣;激光快速成形中三维CAD模型直接切片处理技术的研究[D];合肥工业大学;2003年
2 王红亮;面向RE/RP的ICT切片数据的CLI建模技术研究[D];华北工学院;2004年
3 时兵;基于STEP的三维实体特征提取与模型重建技术研究[D];吉林大学;2004年
4 孙超;设备故障特征量提取及其隶属函数建立关键技术研究[D];郑州大学;2004年
5 陈之佳;FDM快速成形中若干关键技术研究[D];华中科技大学;2004年
6 程艳阶;选择性激光烧结激光扫描路径的研究与开发[D];华中科技大学;2004年
7 于涛;基于ASP模式的远程机械设计服务系统研究[D];大连理工大学;2005年
8 刘利;光固化快速成型制件的精度研究[D];大连理工大学;2005年
9 王国俊;基于选区激光烧结快速成形技术的软件系统研究与实现[D];南京航空航天大学;2005年
10 李向前;快速成型中支撑结构的智能化设计系统[D];西安科技大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 于海波;秦祖军;;FDM快速成型机原型精度分析及对策[J];装备制造技术;2014年05期
2 贺怀清;杨鹏;;轮廓线位置关系判定的改进算法[J];计算机应用;2011年05期
3 段黎明;叶勇;张霞;左健;;面向快速原型的工业CT图像内外轮廓自适应判别方法[J];强激光与粒子束;2013年04期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 纪良波;熔融沉积成型有限元模拟与工艺优化研究[D];南昌大学;2011年
2 刘杰;面向快速成型的设备控制、工艺优化及成型仿真研究[D];华南理工大学;2012年
3 杨赫然;叶片双面砂带磨削工艺理论与关键技术研究[D];吉林大学;2012年
4 赵学进;面向增材制造的模型重建方法与成型工艺研究[D];山东大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 赵国良;叶片混联磨抛机床控制系统研究[D];吉林大学;2012年
2 张作杰;叶片双面抛磨机床控制系统研究[D];吉林大学;2012年
3 刘向晨;基于USB的CMOS图像信号采集传输和成像研究[D];浙江工业大学;2012年
4 倪荣华;熔融沉积快速成型精度研究及其成型过程数值模拟[D];山东大学;2013年
5 陈彬斌;电子束熔丝沉积快速成形传热与流动行为研究[D];华中科技大学;2013年
6 孙振江;整体叶盘砂带磨抛加工轨迹规划研究[D];吉林大学;2014年
7 张钰;聚醚醚酮仿生人工骨3D打印热力学仿真及实验研究[D];吉林大学;2014年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王宏杰;曲面重构技术的应用[J];兵工自动化;2000年01期
2 赵有珍,张彤,刘一鹗,邓家;符合SDAI的工程数据管理系统的实现研究[J];北京航空航天大学学报;2000年01期
3 武仲科,胡德荣;以NURBS为基础的造型方法[J];北京航空航天大学学报;1994年02期
4 任爱华,魏菊霞;基于 STEP/AP203 的 CAD 几何平台设计方法研究[J];北京航空航天大学学报;1998年03期
5 周培德;判定点是否在多边形内部的算法[J];北京理工大学学报;1995年04期
6 邬葆苓;Visual LISP环境下面向对象的编程技术[J];北京联合大学学报;2001年04期
7 袁明宪;玻璃模具的机辅三维设计与制造[J];玻璃与搪瓷;1998年06期
8 ;A STEP-BASED CAD/CAPP INTEGRATION[J];Computer Aided Drafting,Design and Manufacturing;1994年01期
9 程昌秀,严泰来;关于优化n条线段求交算法的研究[J];测绘工程;2001年03期
10 颜永年,崔福斋,张人佶,胡蕴玉;人工骨的快速成形制造[J];材料导报;2000年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 杨强;基于虚拟原型的产品建模与特征生成方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 黄鲜萍;基于STEP中性文件的有限元自动建模技术的研究[D];浙江工业大学;2001年
2 汤兵;台式低成本快速成型系统工艺与控制软件的研究与开发[D];南京理工大学;2002年
3 张建梅;SLS用成型材料STP1的研制及其烧结成型工艺的研究[D];华北工学院;2002年
4 轩传桃;基于STEP-NC的CAD/CAM集成接口的研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
5 刘传慧;基于STEP中性文件的产品数据信息提取的研究[D];苏州大学;2003年
6 董唯光;基于STEP标准的CAD产品数据交换[D];兰州理工大学;2005年
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1 朱璟;;反求工程技术研究[J];现代制造技术与装备;2007年05期
2 程俊廷,张树林,韩明,黄树槐;反求工程在快速成型中的应用[J];精密制造与自动化;2003年01期
3 范孝良,杜亚维;.Net技术在快速成型制造系统中的应用[J];航天制造技术;2005年01期
4 郭九生,梁正和,洪军,卢秉恒;快速成型制造中几何模型和数据模型的处理技术[J];机械科学与技术;1998年01期
5 杨来侠;黄卫;;静电吸附式快速成型制造法[J];西安科技大学学报;2006年04期
6 沈晓伟;;逆向工程与快速成型技术的应用[J];新技术新工艺;2010年11期
7 李占利,李军民;快速成型制造的数学本质及理论误差控制策略[J];西安公路交通大学学报;2001年03期
8 卞宏友,刘伟军,王天然,赵吉宾;基于STL模型支撑生成算法的研究[J];机械设计与制造;2005年07期
9 朱玉红;快速反求工程及其在快速成形制造中的应用[J];机电工程;2004年08期
10 王斌修,张立强;STL模型切片轮廓数据的修补与优化[J];组合机床与自动化加工技术;2004年08期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 张天会;徐人平;;RPM技术的医学应用[A];2004年十一省区市学术年会论文集[C];2004年
2 马国杰;王德海;贺锡挺;;固化介质对紫外光固化材料表面性能的影响[A];第九届中国辐射固化年会论文集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 虞仲义;赢创参与共建快速成型制造研究中心[N];中国化工报;2008年
2 刘鑫炎;戴卡构筑国际化市场平台[N];中国工业报;2005年
3 记者 焦莉莉;石家庄快速制造工程技术中心投入使用[N];石家庄日报;2009年
4 赵力 邱志惠;做一流学问创顶尖技术[N];科技日报;2006年
5 本报记者 王晓薇;塑模制造亟待突破传统理念[N];中国化工报;2006年
6 本报记者 韩士德;它们靠什么走在同行前列[N];科技日报;2010年
7 柯昌万 王鸣琦;陕高校科研经费过百亿[N];中国有色金属报;2007年
8 格日勒图郝育新;我区首家装备制造业科技创新平台启动[N];内蒙古日报(汉);2008年
9 罗超旻 张列红;三明先进制造公共技术服务平台开通[N];三明日报;2009年
10 庄承淮 李远明 李炳芳;三明先进制造公共技术服务平台建设通过省科技厅验收[N];三明日报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 潘海鹏;快速成型制造中分层处理技术的研究[D];南昌大学;2007年
2 应洪亮;膝关节软骨组织工程支架模型定制化设计与快速制造[D];吉林大学;2007年
3 高东强;基于层合速凝原理的陶瓷件快速制造设备及材料成型研究[D];陕西科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐春晖;基于MVC模式的快速成型远程服务系统的设计与实现[D];南昌大学;2008年
2 叶嘉楠;基于反求工程的快速成型系统制造精度的研究[D];大连理工大学;2007年
3 刘炳辉;基于RE/RP直接集成的医学模型构建技术[D];哈尔滨工业大学;2007年
4 谢军;基于网络的快速成型远程服务系统的研究[D];电子科技大学;2006年
5 段彦静;医学断层影像三维重构与快速成型制造的研究[D];新疆大学;2006年
6 巩磊;基于RP/RE面颌修复技术及其加工工艺的研究[D];苏州大学;2007年
7 方昊佳;面向产品创新设计的CAD造型关键技术研究[D];广东工业大学;2013年
8 孟凡虹;快速成型加工方法的研究[D];江南大学;2008年
9 王嘉研;欠驱动机械手的设计与实验研究[D];东北大学;2009年
10 蔡升勇;基于形函数控制的组织工程骨架孔隙分布结构实体建模技术研究[D];上海交通大学;2010年
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