面向激光阵列打印的3D模型多连通域数据表征优化方法研究

论文摘要

一次面成形技术是未来3D打印的发展方向,它颠覆了传统点线成形,制造效率可提高几十至成百倍。一次面成形时,激光阵列需要有非常高的分辨率,导致3D几何模型数据量非常巨大。为此,本文对截面多连通域数据的表征优化进行研究,主要包括基于模型表面轮廓线的截面相似性判断方法和基于稀疏矩阵的智能分块优化算法,旨在降低截面多连通域的数据存储量,提高打印的分辨率和零件的精度。第一章介绍了本文的研究背景及意义,综述了金属3D打印、CAD模型特征识别及多连通域数据表征优化的国内外研究现状,并对本文的主要研究内容和结构框架进行了阐述。第二章研究了3D打印几何模型截面多连通域的栅格化技术,描述了STL模型所产生孔洞、冗余点等问题的优化方法,介绍了3D打印几何模型截面多连通域的获取流程。通过栅格化的方法,对截面多连通域进行处理,获得了易于处理的栅格化点阵和稀疏矩阵。第三章提出了基于模型表面轮廓线的截面多连通域相似性判断方法,采用最小包围盒的方法求解了几何模型的近似中轴线,分类介绍了三种模型的表面轮廓线获取方法。分析了各相邻分层之间的微小轮廓线段,求出了相邻分层的截面多连通域重合度。确定了各个分层的截面连通域矩阵表示和相邻分层的差矩阵表示,为第四章的智能分块优化算法奠定了基础。第四章提出了基于稀疏矩阵的多连通域智能分块优化算法,分析了稀疏矩阵中存在特殊非零块的概率统计期望,确定了不规则非零块在稀疏矩阵中的占比。求取不规则非零块的边界点,对稀疏矩阵进行了智能分块存储。并与传统CRS算法和BCRS算法进行了比较,得出智能分块优化算法更具有优势。第五章通过发动机缸体模型和多孔金属网环模型的实例,验证了基于模型表面轮廓线的截面多连通域相似性判断方法和基于稀疏矩阵的多连通域智能分块优化算法在多连通域数据表征优化方面的适用性。第六章对全文的研究内容和创新点进行了总结,并对文中的不足和后续工作进行了展望。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 苟华伟

导师: 张树有

关键词: 打印,稀疏矩阵,栅格化,表面轮廓线,相似性判断,智能分块

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,计算机软件及计算机应用

单位: 浙江大学

分类号: TP391.73;TN249

总页数: 73

文件大小: 5260K

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