3D打印是一種通過將材料逐層堆疊積累的方式構(gòu)造物體的新型制造技術(shù),帶來了生產(chǎn)方式和制造工藝上的變革。相對于傳統(tǒng)的減材制造,這種材料自下而上累加的制造工藝有力的推動了數(shù)字化3D技術(shù)的研究與發(fā)展。3D打印技術(shù)在制造復(fù)雜產(chǎn)品和定制化產(chǎn)品方面較傳統(tǒng)制造工藝有天然的優(yōu)勢,在醫(yī)療、教育、娛樂、時尚等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。一般來說我們建模的方式有兩種:借助計算機輔助設(shè)計工具直接建模,通過掃描和重建的方法獲得模型。由于這兩種方法建模的代價很高,所以人們往往更加傾向于利用旋轉(zhuǎn),拼接等輕量級的建模方式。這些輕量級的方法不僅有著較小的建模代價,還有著廣泛的應(yīng)用場景。對于任意多邊形,使用傳統(tǒng)的偏移或縮放的方法生成的多層旋轉(zhuǎn)體存在著一些局限性。本文受到可旋轉(zhuǎn)的風(fēng)鈴結(jié)構(gòu)的啟發(fā),提出一種生成任意簡單多邊形的多層旋轉(zhuǎn)體的方法。對于給定的簡單多邊形,首先計算其內(nèi)部輪廓,并使用分層在繞軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的掃掠面多邊形來判斷碰撞,掃掠面多邊形為原多邊形與其關(guān)于軸對稱的多邊形的并集。方法使用多邊形輪廓上的點組成決定對稱軸的點對,并預(yù)先對點對進行篩選來簡化計算,然后找到使得多邊形對應(yīng)的掃掠面多邊形最小的對稱軸。第二步優(yōu)化分層的位置,目標... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：45 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１多層風(fēng)鈴工藝品??現(xiàn)有的分層方法沒有考慮到物體分層在進行旋轉(zhuǎn)時，層與層之間的碰撞和??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???此外，３Ｄ打印的發(fā)展也為具有動態(tài)性質(zhì)的模型的制造提供了極大的便利。??２以〇［６］在２０１６年提出一種方法，通過改變不倒翁玩具的質(zhì)心與玩具整體形狀之??間微妙的平衡來使任意的模型可以像不倒翁一樣擺動。如圖２－１所示，對于任??意雕塑模型，通過添加一個半球使其成為一個不倒翁玩具。不倒翁玩具都具有??相似的底部，該底部是一個空心的半球。然而，要使任意模型像不倒翁一樣擺??動并非易事，需要通過調(diào)整質(zhì)量分布來改變模型整體的質(zhì)心從而維持不倒翁玩??具的平衡性。作者提出了一種計算機輔助方法，以幫助用戶設(shè)計個性化的不倒??翁玩具，并通過３Ｄ打印制作該玩具。??．＾??圖２－１不倒翁玩具［６１??Ｚｈｕ［８］參數(shù)化組合各種組件，利用３Ｄ打印生成能夠產(chǎn)生指定運動的玩具。３Ｄ??打印不僅改變了工藝品和玩具的制造方式，也改變了傳統(tǒng)的飾品的制作模式，??給不熟悉機械的人設(shè)計和制造自己的機械玩具提供了機會。文章提出了一種利??用機械玩具的特征運動來組合機械玩具的新方法。根據(jù)用戶指定的動作要求，??方法從預(yù)先生成的部件庫中選取并組裝合適的部件，使得最終生成的機械模型??能夠完成用戶要求，如圖２－２所示。算法會自動生成一個機械裝置，它位于產(chǎn)??生指定運動的機械部件下方的一個方框中。裝配所用到的部件可以從參數(shù)化的??集合中選擇，包括帶滑輪、齒輪、曲柄滑塊和各種凸輪（螺線、橢圓和雙橢圓）。??方法對這些部件的位置和參數(shù)進行優(yōu)化，以生成特定的運動，同時在驅(qū)動軸上??自動生成分布良好的部件布局。??６??

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???ｌ??？ｉｆａ｜Ｌ??＂＂＾＂＂＾２．．：—．．；ｉ：：ｉｔ?二：：＇ｓ：．．．．．．■＇■．■．??圖２－２組合玩具？??２．?２幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化??相對于傳統(tǒng)的大規(guī)模批量化生產(chǎn)玩具，人們開始將３Ｄ打印技術(shù)運用在生產(chǎn)??定制玩具上。此前，己經(jīng)有很多工作通過改變和優(yōu)化幾何結(jié)構(gòu)來使得３Ｄ打印的??工藝品或者玩具滿足一些性質(zhì)。Ｒｏｍａｉｎ?［５］在２０１３年提出一種方法，ｋ過交互??的方式變形給定模型來輔助用戶制造能夠保持平衡的物體。他們將模型的平衡??性轉(zhuǎn)化為最小化能量參數(shù)來計算，通過修改對象的體積分布來改善穩(wěn)定性，同??時保對象的表面細節(jié)，最后利用３Ｄ打印技術(shù)制造出具有動態(tài)張力的物體。方法??通過在物體內(nèi)部添加空隙來改變物體整體的質(zhì)量分布。在改變物體內(nèi)部質(zhì)量分??布的同時，最大程度保留模型原始的外觀。如圖２－３所示，此種的方法可以在??保持形狀的同時提高物體的穩(wěn)定性，最大程度的保留用戶的原始設(shè)計。設(shè)計過??程中無需使用輔助工具，例如加大底座或增加支撐，來達到保持目標物體本身??的平衡性的目標。??７??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Manufacturable pattern collage along a boundary[J]. Minghai Chen,Fan Xu,Lin Lu.  Computational Visual Media. 2019(03)
[2]3D打印啟發(fā)下的模型實例化優(yōu)化研究綜述[J]. 胡瑞珍,黃惠.  計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報. 2015(06)



本文編號：3093091