曲面浮雕的高效3D打印算法研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sunplusit
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,3D打印技术在国内外迅速发展,并作为先进制造业的代表进军到各个领域,挑战着传统的数控雕刻生产方式,掀起了又一次的“工业革命”。日常研究中接触到的三维浮雕模型一般由网格来表示,且通常使用由点和面构成的三角网格去逼近连续的曲面,以形成所期望的三维浮雕模型。然而,为表示表面更精美、更复杂的三维浮雕模型,其通常需要存储大量的点和面等网格信息,所占用的空间内存较大,所以无论是对于模型渲染或者模型打印均面临着因内存不足导致的一些问题。因此,提高模型渲染与打印的空间利用率的技术应运而生,出于此,本文提出了一种基于凹凸贴图的浮雕曲面3D打印算法,将凹凸贴图技术推广到3D打印中,进而大幅度地减少了打印过程中空间内存的占用。  本文以3D打印流程为主线,分别阐述从打印过程中的初始模型载入以及切片求交运算两过程中减少空间内存使用所应用的方法。对于初始模型的载入过程来说,本文采用凹凸贴图技术,凹凸贴图后的三维浮雕模型是一种视觉效果,其本身并没有改变模型的拓扑结构,它是根据凹凸贴图的表面信息,改变粗网格表面的法向方向,从而代替了传统方法中通过对粗网格进行全局加密细分,去逼近三维浮雕模型,实现三维浮雕模型的表示。此技术是一种高效的三维浮雕模型表示方法,它能快速地对三维浮雕模型进行渲染,由于它并不需要对网格进行真实的细分操作,所以它在存储时所占用的内存空间非常的小。  但凹凸贴图表示后的粗网格并不能直接用于3D打印,因为它没有改变本身的拓扑结构,所以不满足切片的需求。针对这一问题,本文提出了基于凹凸贴图的浮雕曲面3D打印算法,它可以直接打印凹凸贴图表示的粗网格。首先利用凹凸贴图表面信息获取它的深度信息,以其局部的显著性作为判定条件进行三角网格的自适应细分;然后对细分后的三角网格,根据对应凹凸贴图位置的高度值,更新三角网格的顶点坐标,生成局部的三维浮雕模型;最后选取等厚度的切片,与凸起的三角网格进行求交运算,将所获得的交线段保存,释放切片后的三角网格信息。依次对粗网格中每一个三角网格进行切片运算,直到整体的粗网格完成切片,对于切片过程中存储的交线段,在每一层中将散乱的交线段以首尾相连的方式,重新组合成闭合的多边形,并划分每个多边形所属的区域,生成打印路径,转换成G代码交由打印机完成打印。  实验结果表明,在时间上,本文方法在网格细分和切片运算中所花费的时间相比于传统的3D打印过程中细分和切片时间有明显的缩短;在空间上,本文方法在三维浮雕模型的存储和模型打印中减少了占用内存,相比于传统的3D打印流程,空间利用率得到明显提高。
其他文献
历时3天的2012中国新材料产业博览会于8日14时在哈尔滨国际会展中心落下帷幕。记者从8日下午召开的新博会第二次新闻发布会上了解到,据不完全统计,本届新博会合同额和意向合
  本文研究一维p-Laplace算子谱点的计数函数,在混合边值及周期边值条件下得到一个精确到第二项的Weyl型渐近式,它是Laplace算子在这两种边值条件下的推广.  全文共分三章.
本文提出一种基于Newton插值方法的密钥托管方案,采用公开密钥密码来保护和分发会话密钥,而会话密钥用在对称算法中,对通信消息进行保密.该方案有以下安全性和服务:(1)由用户
  本文研究带有不完全信息随机截尾模型的中偏差和Chung-重对数律,在一定条件下,应用Yurinskii概率不等式及Taylor渐近展开得到这一模型的极大似然估计(MLE)满足中偏差和Chun
中共中央政治局10月21日召开会议,讨论并决定从2005年1月开始在全党开展以实践“三个代表”重要思想为主要内容的保持共产党员先进性教育活动。在新的历史条件下,继续保持党
在新课程理念下,如何转变教学观念,改变教学策略?如何让学生轻松愉快地学习?什么是学生所需且有效的教学方法呢?教师只有激发和培养学生的学习兴趣,增强学生的自信心,想学生
半群的S-系理论是研究半群的代数理论的一种重要方法,它主要研究半群的同调分类。近三十年来,这一领域的研究非常活跃。平行于半群的代数理论,序半群的研究也非常活跃。序s-系的
随着教育的发展,幼儿园教育越来越受到社会和家长的重视和认同.幼儿园教育的重要性在幼儿教育工作方面突显;而对于幼儿教育而言,家庭教育同样也起着极其重要的作用.本文就幼
本文首先研究了在粘性系数和密度ρ相关且初值ρ0包含真空的情况下,一维可压缩Navier-Stokes方程的古典解在有界区域有存在性与唯一性。此外我们证明了此古典解的密度有一致上
本文研究传感器网络中单输入-多输出(SIMO)的盲辨识问题.给出了分布式盲辨识递推算法,它基于分布式含有截尾的随机逼近算法.相比于现有的集中式盲辨识算法,本文给出的分布式方