FDM成形工艺支撑自动生成技术研究

发布时间：2017-06-02 10:34

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【摘要】：快速成形技术作为第三次工业革命的重大技术成果,与传统的机床加工技术不同,它采用逐层叠加的方法能够快速、精确地制造成复杂的三维实体。而作为目前最主要的技术之一熔融沉积成形(Fused Deposition Modeling,简称为FDM)技术,它具有材料成本低、利用率高、成形速度快、设备小巧易操作、可以形成复杂零件、支撑易去除等优点,在建筑模型、医疗器具、航空航天等领域得到了广泛的应用。FDM快速成形技术是通过逐层叠加的方式来制造三维实体的,为了零件原形的顺利实现,支撑结构的设计成为了FDM快速成形技术中的一大技术难题。因此,本文对FDM快速成形技术中的支撑生成算法进行了研究。首先,对STL文件进行读取和显示,运用Open GL编程技术,实现了STL文件三维模型的真实感显示。其次,对三维STL模型的分层切片处理方法进行了研究,利用基于拓扑重建的快速分层算法,避免了STL文件切片处理过程中大量的耗时、占用内存等问题,提高了分层切片效率。最后,本文通过对几种支撑生成算法的优缺点进行比较分析,采用了基于直线扫描的FDM支撑自动生成算法,该算法直接对切片轮廓进行扫描得出扫描直线段,将二维的布尔运算转化成一维,对扫描线段进行求差、求并运算得到支撑区域。通过实验表明,该算法原理简单,生成的支撑没有遗漏。
【关键词】：快速成形 FDM STL文件 切片处理 支撑生成
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.73
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 快速成形技术概述8-9
• 1.2 FDM快速成形技术简介9-12
• 1.2.1 FDM快速成形技术原理10-11
• 1.2.2 FDM快速成形软件系统11-12
• 1.3 本课题研究的意义12-13
• 1.4 FDM支撑的国内外研究现状13-14
• 1.5 本文研究的主要内容14-15
• 1.6 小结15-16
• 2 基于OpenGL的STL模型可视化实现16-33
• 2.1 STL文件概述16-19
• 2.1.1 STL文件简介16-17
• 2.1.2 STL文件格式17-19
• 2.2 Open GL概述19-22
• 2.2.1 OpenGL简介19-21
• 2.2.2 OpenGL的组成21-22
• 2.3 STL文件模型的读取22-25
• 2.4 STL文件模型的显示25-32
• 2.4.1 OpenGL环境的初始化25-26
• 2.4.2 真实感图形显示26-32
• 2.5 小结32-33
• 3 STL模型分层切片算法的研究33-44
• 3.1 现有的基于STL模型分层切片算法33-37
• 3.1.1 基于STL模型分层切片处理流程33-34
• 3.1.2 STL模型分层切片处理算法简介34-37
• 3.2 基于拓扑重建的分层切片算法37-43
• 3.2.1 STL文件的拓扑重建37-38
• 3.2.2 三角面片与切片平面的位置关系38-40
• 3.2.3 交点的计算40-42
• 3.2.4 分层切片算法的步骤42-43
• 3.3 分层切片算法的实例43
• 3.4 小结43-44
• 4 基于直线扫描线的支撑生成算法44-56
• 4.1 FDM快速成形支撑的类型及其结构44-47
• 4.1.1 基础面支撑44
• 4.1.2 整体支撑44-45
• 4.1.3 局部支撑45-47
• 4.2 FDM快速成形支撑的生成算法47-49
• 4.2.1 手动支撑生成的算法47
• 4.2.2 自动生成支撑的算法47-49
• 4.3 基于直线扫描支撑自动生成算法49-54
• 4.3.1 基于直线扫描线的支撑生成原理49-50
• 4.3.2 扫描线段的生成50-52
• 4.3.3 扫描线段求差运算52-53
• 4.3.4 扫描线段求并运算53-54
• 4.3.5 支撑生成54
• 4.4 小结54-56
• 5 总结与展望56-57
• 5.1 工作总结56
• 5.2 研究展望56-57
• 参考文献57-61
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及所取得的研究成果61-62
• 致谢62-63

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：415012