本文關(guān)鍵詞：基于FDM技術(shù)的3D打印路徑規(guī)劃技術(shù)研究

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【摘要】：3D打印技術(shù)作為一種高科技技術(shù),綜合應(yīng)用了CAD/CAM技術(shù)、激光技術(shù)、光化學(xué)以及材料科學(xué)等諸多方面的技術(shù)和知識,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、建筑、航天、機(jī)械制造等行業(yè),而熔融沉積成型(FDM)技術(shù)是3D打印技術(shù)中最具有生命力,并且發(fā)展速度最快的快速成型方法。它可以快速且準(zhǔn)確的通過三維CAD模型將人們的設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)化為三維實(shí)體模型,使其實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能要求,從而達(dá)到對設(shè)計(jì)的快速測評及修改的目的,大大縮減了制件的開發(fā)周期。對于3D打印制造出來的產(chǎn)品而言,對最終產(chǎn)品的打印質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用的就是成型件的精度,但是目前3D打印機(jī)的成型精度還不能滿足成型需求,所以當(dāng)前快速成型研究的一個(gè)重要研究方向就是提高制件的成型精度。本文采用STL格式文件,根據(jù)3D打印的數(shù)據(jù)處理流程,以計(jì)算機(jī)軟件Visual C++作為開發(fā)工具,結(jié)合專業(yè)的圖形程序庫OpenGL,分析了STL模型的三維重構(gòu)方法,將STL三維模型進(jìn)行可視化處理;采用區(qū)域類型識別方法對待支撐區(qū)域進(jìn)行分類,根據(jù)實(shí)體特征有針對性的添加支撐結(jié)構(gòu),進(jìn)而采用基于STL模型的特征提取方法對支撐區(qū)域進(jìn)行邊界提取,以實(shí)現(xiàn)支撐結(jié)構(gòu)的自動(dòng)生成。對基于STL模型的幾何連續(xù)性分層處理方法進(jìn)行研究,采用基于分組排序的有向加權(quán)遞歸算法對三角面片進(jìn)行分組排序,從而達(dá)到減少相交判斷次數(shù)的效果,避免出現(xiàn)與其他算法中每個(gè)搜索過程都遍歷全部三角面片的相同缺點(diǎn)。通過有向加權(quán)建立面片之間的鄰接關(guān)系圖,采用遞歸搜索法獲取切片層的輪廓信息,并給出算法實(shí)現(xiàn)的過程和步驟。針對制件的翹曲變形問題,為了生成連續(xù)的掃描軌跡,提出一種新型掃描填充算法即基于網(wǎng)格法的分形中Hilbert曲線掃描填充算法。該算法能夠在保證制件表面質(zhì)量的前提下,不僅減少了不必要的掃描行程和噴頭的啟停次數(shù),降低零件內(nèi)殘余熱應(yīng)力,減小零件的翹曲變形量,提高了零件的精度。應(yīng)用自主設(shè)計(jì)研發(fā)的3D打印機(jī),對本文提出的掃描路徑規(guī)劃方法及支撐、分層算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,驗(yàn)證了本文所提出的方法可行、有效。
【關(guān)鍵詞】：熔融沉積成型 STL模型 Hilbert曲線 路徑規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.73
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 課題的來源及研究意義9-10
• 1.2.1 課題的來源9
• 1.2.2 課題的研究意義9-10
• 1.3 熔融沉積成型技術(shù)概述10-11
• 1.3.1 FDM的工藝原理10-11
• 1.3.2 熔融沉積成型技術(shù)的特點(diǎn)11
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4.1 國外FDM研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4.2 國內(nèi)FDM研究現(xiàn)狀12-13
• 1.5 課題的主要研究內(nèi)容13-15
• 第二章 數(shù)據(jù)重構(gòu)方法在 3D打印中的應(yīng)用研究15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 STL文件格式的結(jié)構(gòu)分析15-16
• 2.2.1 ASCⅡ文件格式分析15-16
• 2.2.2 二進(jìn)制文件格式分析16
• 2.3 三角面片頂點(diǎn)冗余去除16-19
• 2.3.1 三角面片頂點(diǎn)冗余去除方法16-18
• 2.3.2 三角面片頂點(diǎn)判斷算法18-19
• 2.4 STL文件讀取與模型重構(gòu)19-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 工藝支撐自動(dòng)生成算法的研究23-35
• 3.1 引言23
• 3.2 支撐添加的決定因素23-24
• 3.2.1 支撐的穩(wěn)定性及強(qiáng)度23
• 3.2.2 支撐打印的時(shí)間23
• 3.2.3 支撐的可去除性23-24
• 3.3 支撐結(jié)構(gòu)分析及其生成方法研究24-27
• 3.3.1 在三維CAD軟件中人工添加支撐24
• 3.3.2 軟件自動(dòng)生成支撐24-27
• 3.4 特征區(qū)域的識別27-29
• 3.5 支撐生成算法29-34
• 3.5.1 待支撐區(qū)域的邊界提取29-30
• 3.5.2 點(diǎn)包含性算法識別內(nèi)外輪廓環(huán)及輪廓環(huán)的方向判斷30-32
• 3.5.3 干涉分析32-34
• 3.6 本章小結(jié)34-35
• 第四章 三維模型分層算法的研究35-44
• 4.1 引言35
• 4.2 基于STL文件的分層算法研究35-36
• 4.2.1 STL模型分層的基本過程35-36
• 4.2.2 STL模型分層方法36
• 4.3 分組排序方法分析36-37
• 4.4 基于分組排序的有向加權(quán)圖遞歸搜索分層算法37-43
• 4.4.1 分組排序的建立37
• 4.4.2 有向加權(quán)圖的構(gòu)建37-39
• 4.4.3 遞歸搜索過程39-41
• 4.4.4 求取切平面與三角面片的交點(diǎn)41-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 第五章 基于Hilbert曲線的路徑規(guī)劃研究44-53
• 5.1 引言44
• 5.2 FDM快速成形的掃描方式44-45
• 5.3 分形中的Hilbert曲線45-46
• 5.3.1 Hilbert曲線的性質(zhì)45-46
• 5.3.2 賦權(quán)Hamilton回路46
• 5.4 交點(diǎn)求取及初始回路生成46-48
• 5.4.1 交點(diǎn)求取46-47
• 5.4.2 初始回路生成47-48
• 5.5 掃描軌跡的生成48-51
• 5.5.1 初始回路合并48-50
• 5.5.2 掃描軌跡生成方法50-51
• 5.6 分區(qū)掃描軌跡生成方法51
• 5.7 本章小結(jié)51-53
• 第六章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證53-62
• 6.1 引言53
• 6.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備介紹53-55
• 6.2.1 硬件介紹53-54
• 6.2.2 軟件界面介紹54-55
• 6.3 加工代碼生成55-58
• 6.3.1 FDM數(shù)控坐標(biāo)系55-56
• 6.3.2 3D打印數(shù)控打印程序56-58
• 6.4 實(shí)例驗(yàn)證58-61
• 6.5 本章小結(jié)61-62
• 第七章 結(jié)論62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 作者簡介66
• 攻讀碩士學(xué)位期間研究成果66

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本文編號：901729