假肢接受腔三維重建系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
發(fā)布時(shí)間:2021-04-16 19:20
接受腔是能舒適地收納殘肢的假肢部件,并且可以將有效的力傳遞到假體的遠(yuǎn)端部分,是人體與機(jī)械系統(tǒng)連接的接口部位。因此,接受腔的適配指的是接受腔與殘肢在結(jié)合過程中的配合狀態(tài)。而“好的適配狀態(tài)”則是要在生理學(xué)以及生物力學(xué)上符合相互包容的配合狀態(tài)。接受腔的適配性完全取決于接受腔設(shè)計(jì)效果的好壞。假肢設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的部分當(dāng)屬假肢接受腔的設(shè)計(jì),假肢是否適配以及其舒適程度都取決于接受腔的設(shè)計(jì)合理性。假肢接受腔的傳統(tǒng)手工制作工藝十分復(fù)雜,造價(jià)昂貴的同時(shí)也消耗著大量的人力與時(shí)間。而計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造(Computer Aided Design and Manufacturing,簡稱CAD/CAM)技術(shù)的誕生將過去落后的生產(chǎn)模式完全拋棄,淘汰了假肢接受腔手工設(shè)計(jì)、取型以及修型的過程,配合著適才興起的三維打印技術(shù),使得模型制造的人力成本和時(shí)間成本大大減少,同時(shí)也使得模型的制造更加精確。本論文在通過分析假肢接受腔三維重建系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,結(jié)合OpenGL、PCL點(diǎn)云庫,通過Qt框架設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)假肢接受腔三維重建系統(tǒng),該軟件通過逆向工程從將殘肢掃描得出的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理為表面模型,通過對接受腔模型的三維建模算法求出接...
【文章來源】:大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:56 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 論文選題背景
1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)分析
1.3 主要研究內(nèi)容
2 相關(guān)技術(shù)概述
2.1 OpenGL概述
2.1.1 OpenGL的基本概念
2.1.2 OpenGL的構(gòu)成
2.1.3 OpenGL幾何建模
2.1.4 三維圖形的基本變換
2.2 PCL點(diǎn)云庫概述
2.2.1 PCL的CAD/CAM、逆向工程應(yīng)用
2.2.2 PCL點(diǎn)云庫的結(jié)構(gòu)
2.2.3 PCL點(diǎn)云庫的內(nèi)容
2.3 小結(jié)
3 假肢接受腔三維重建系統(tǒng)需求分析
3.1 系統(tǒng)目的
3.1.1 系統(tǒng)背景
3.1.2 現(xiàn)有類似軟件工作方式簡介
3.2 系統(tǒng)主要目標(biāo)
3.2.1 功能定位
3.2.2 用戶群定位
3.3 系統(tǒng)的意義及創(chuàng)新點(diǎn)
3.3.1 系統(tǒng)的意義
3.3.2 系統(tǒng)相對于同類軟件的創(chuàng)新點(diǎn)
3.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.5 系統(tǒng)功能簡介
3.6 小結(jié)
4 三維模型數(shù)據(jù)的處理
4.1 點(diǎn)云模型與三維信息
4.1.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)
4.1.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的三個(gè)層次
4.1.3 點(diǎn)云去噪
4.1.4 點(diǎn)云精簡
4.1.5 點(diǎn)云分割
4.1.6 點(diǎn)云融合
4.1.7 點(diǎn)云派生
4.1.8 點(diǎn)云排序
4.1.9 點(diǎn)云對齊
4.1.10 點(diǎn)云濾波
4.2 表面建模
4.3 接受腔模型修正
4.3.1 口型圈部分半徑
4.3.2 口型圈部分高度
4.3.3 殘肢長度
4.3.4 殘肢各界面對應(yīng)的半徑
4.4 NURBS曲面重建
4.4.1 NURBS曲線曲面的定義
4.4.2 NURBS曲線如何通過首末節(jié)點(diǎn)
4.4.3 NURBS曲線的軌跡計(jì)算
4.5 小結(jié)
5 假肢接受腔三維重建系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
5.1 點(diǎn)云文件的讀取
5.2 NURBS曲面擬合
5.3 三維模型拾取
5.4 三維變換
5.5 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于2維流形的STL曲面網(wǎng)格重建算法[J]. 楊晟院,陳瑤,易飛,劉新. 軟件學(xué)報(bào). 2017 (12)
[2]STL文件的法向量錯誤修復(fù)[J]. 李文康,陳長波,吳文淵. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2015(10)
[3]散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)B樣條曲面重構(gòu)算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 袁晶,杜娜,董文忠,吳麗娟. 沈陽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(02)
[4]基于3D打印技術(shù)的容器設(shè)計(jì)與制造[J]. 楊連科,陳茂華,黃譽(yù). 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2015(06)
[5]NURBS曲面重構(gòu)方法在板料模面修型中的應(yīng)用[J]. 李衛(wèi)國,黃鳳玲. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件. 2014(10)
[6]面向3D打印復(fù)合工藝的生物CAD/CAM系統(tǒng)及試驗(yàn)研究[J]. 劉媛媛,張付華,陳偉華,嚴(yán)飛飛,鄭璐璐,胡慶夕. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(15)
[7]Development and application of rapid rehabilitation system for reconstruction of maxillofacial soft-tissue defects related to war and traumatic injuries[J]. Shi-Zhu Bai,Zhi-Hong Feng,Rui Gao,Yan Dong,Yun-Peng Bi,Guo-Feng Wu,Xi Chen. Military Medical Research. 2014(01)
[8]三維網(wǎng)格模型的快速拓?fù)渲亟ㄋ惴╗J]. 侯寶明,崔紅霞,劉雪娜. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2010(11)
[9]大腿假肢接受腔幾何建模方法和實(shí)驗(yàn)研究[J]. 曹學(xué)軍,倪先勝,劉文勇,王君臣,李豐,李同磊. 中國康復(fù)理論與實(shí)踐. 2009(03)
[10]激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)的NURBS曲面重構(gòu)技術(shù)研究[J]. 郭迎福,李兵,陳安華,王曉強(qiáng),李鵬南. 湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2006(03)
博士論文
[1]凸輪輪廓NURBS重構(gòu)與工作特性優(yōu)化研究[D]. 玄冠濤.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
碩士論文
[1]面向復(fù)雜約束的大規(guī)模點(diǎn)云曲面重建研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 楊碩.電子科技大學(xué) 2015
[2]紋織CAD矢量編輯繪圖系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 施明星.浙江大學(xué) 2010
[3]基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的人體頭發(fā)的三維重建[D]. 劉超.吉林大學(xué) 2009
[4]周轉(zhuǎn)箱CAD系統(tǒng)軟件開發(fā)[D]. 帥哲.西安理工大學(xué) 2008
[5]先進(jìn)制造平臺CAM系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 李松.河北工業(yè)大學(xué) 2007
[6]假肢接受腔快速成型系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D]. 郭宏.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2005
[7]假肢接受腔快速原型集成制造系統(tǒng)的研究[D]. 韓英.四川大學(xué) 2004
[8]基于組件技術(shù)的CAD軟件平臺的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 陳明.華中科技大學(xué) 2004
[9]足底矯形器CAD系統(tǒng)軟件開發(fā)[D]. 石頡.河北工業(yè)大學(xué) 2004
本文編號:3142022
【文章來源】:大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:56 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 論文選題背景
1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)分析
1.3 主要研究內(nèi)容
2 相關(guān)技術(shù)概述
2.1 OpenGL概述
2.1.1 OpenGL的基本概念
2.1.2 OpenGL的構(gòu)成
2.1.3 OpenGL幾何建模
2.1.4 三維圖形的基本變換
2.2 PCL點(diǎn)云庫概述
2.2.1 PCL的CAD/CAM、逆向工程應(yīng)用
2.2.2 PCL點(diǎn)云庫的結(jié)構(gòu)
2.2.3 PCL點(diǎn)云庫的內(nèi)容
2.3 小結(jié)
3 假肢接受腔三維重建系統(tǒng)需求分析
3.1 系統(tǒng)目的
3.1.1 系統(tǒng)背景
3.1.2 現(xiàn)有類似軟件工作方式簡介
3.2 系統(tǒng)主要目標(biāo)
3.2.1 功能定位
3.2.2 用戶群定位
3.3 系統(tǒng)的意義及創(chuàng)新點(diǎn)
3.3.1 系統(tǒng)的意義
3.3.2 系統(tǒng)相對于同類軟件的創(chuàng)新點(diǎn)
3.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.5 系統(tǒng)功能簡介
3.6 小結(jié)
4 三維模型數(shù)據(jù)的處理
4.1 點(diǎn)云模型與三維信息
4.1.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)
4.1.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的三個(gè)層次
4.1.3 點(diǎn)云去噪
4.1.4 點(diǎn)云精簡
4.1.5 點(diǎn)云分割
4.1.6 點(diǎn)云融合
4.1.7 點(diǎn)云派生
4.1.8 點(diǎn)云排序
4.1.9 點(diǎn)云對齊
4.1.10 點(diǎn)云濾波
4.2 表面建模
4.3 接受腔模型修正
4.3.1 口型圈部分半徑
4.3.2 口型圈部分高度
4.3.3 殘肢長度
4.3.4 殘肢各界面對應(yīng)的半徑
4.4 NURBS曲面重建
4.4.1 NURBS曲線曲面的定義
4.4.2 NURBS曲線如何通過首末節(jié)點(diǎn)
4.4.3 NURBS曲線的軌跡計(jì)算
4.5 小結(jié)
5 假肢接受腔三維重建系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
5.1 點(diǎn)云文件的讀取
5.2 NURBS曲面擬合
5.3 三維模型拾取
5.4 三維變換
5.5 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]基于2維流形的STL曲面網(wǎng)格重建算法[J]. 楊晟院,陳瑤,易飛,劉新. 軟件學(xué)報(bào). 2017 (12)
[2]STL文件的法向量錯誤修復(fù)[J]. 李文康,陳長波,吳文淵. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究. 2015(10)
[3]散亂數(shù)據(jù)點(diǎn)B樣條曲面重構(gòu)算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 袁晶,杜娜,董文忠,吳麗娟. 沈陽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(02)
[4]基于3D打印技術(shù)的容器設(shè)計(jì)與制造[J]. 楊連科,陳茂華,黃譽(yù). 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2015(06)
[5]NURBS曲面重構(gòu)方法在板料模面修型中的應(yīng)用[J]. 李衛(wèi)國,黃鳳玲. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件. 2014(10)
[6]面向3D打印復(fù)合工藝的生物CAD/CAM系統(tǒng)及試驗(yàn)研究[J]. 劉媛媛,張付華,陳偉華,嚴(yán)飛飛,鄭璐璐,胡慶夕. 機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(15)
[7]Development and application of rapid rehabilitation system for reconstruction of maxillofacial soft-tissue defects related to war and traumatic injuries[J]. Shi-Zhu Bai,Zhi-Hong Feng,Rui Gao,Yan Dong,Yun-Peng Bi,Guo-Feng Wu,Xi Chen. Military Medical Research. 2014(01)
[8]三維網(wǎng)格模型的快速拓?fù)渲亟ㄋ惴╗J]. 侯寶明,崔紅霞,劉雪娜. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2010(11)
[9]大腿假肢接受腔幾何建模方法和實(shí)驗(yàn)研究[J]. 曹學(xué)軍,倪先勝,劉文勇,王君臣,李豐,李同磊. 中國康復(fù)理論與實(shí)踐. 2009(03)
[10]激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)的NURBS曲面重構(gòu)技術(shù)研究[J]. 郭迎福,李兵,陳安華,王曉強(qiáng),李鵬南. 湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2006(03)
博士論文
[1]凸輪輪廓NURBS重構(gòu)與工作特性優(yōu)化研究[D]. 玄冠濤.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2014
碩士論文
[1]面向復(fù)雜約束的大規(guī)模點(diǎn)云曲面重建研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 楊碩.電子科技大學(xué) 2015
[2]紋織CAD矢量編輯繪圖系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 施明星.浙江大學(xué) 2010
[3]基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的人體頭發(fā)的三維重建[D]. 劉超.吉林大學(xué) 2009
[4]周轉(zhuǎn)箱CAD系統(tǒng)軟件開發(fā)[D]. 帥哲.西安理工大學(xué) 2008
[5]先進(jìn)制造平臺CAM系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D]. 李松.河北工業(yè)大學(xué) 2007
[6]假肢接受腔快速成型系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[D]. 郭宏.遼寧工程技術(shù)大學(xué) 2005
[7]假肢接受腔快速原型集成制造系統(tǒng)的研究[D]. 韓英.四川大學(xué) 2004
[8]基于組件技術(shù)的CAD軟件平臺的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 陳明.華中科技大學(xué) 2004
[9]足底矯形器CAD系統(tǒng)軟件開發(fā)[D]. 石頡.河北工業(yè)大學(xué) 2004
本文編號:3142022
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