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《中华科学技术大学》 2018年
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面向增材制造的多少表示与处理

宋艳枝  
【摘要】:三维打印(增材制造)表现一种新的一体化成型技术,擅长加工制造具有复杂内部组织的物件,是对减材制造技术之得力补充,在成千上万世界有广大的永利赌场。此时此刻普遍运用STL分立式或其变种作为三维打印的多少模型文件标准,对于增材制造而言这些边界表示(B-rep)主意有弱点的痛点,在现实永利赌场中遇到很大的艰难和挑战。咱们迫切要求研究并制定适当增材制造的多少表示和处理的正式。因此,本文提出研究面向增材制造的多少模型表示、拍卖及制造相关的首要理论与方式。本文的严重性研究内容包括:(1)面向三维打印的标记距离函数表示的隐式几何模型构建方法;(2)三维B样条表示的隐式实体压缩方法;(3)基于函数表示(F-rep)隐式几何的时空打印切片引擎及制造相关处理算法。面向三维打印的标记距离函数表示的隐式几何模型构建方法:标志距离函数是某度量空间中一个区域(聚拢)的函数,决定空间中任意给定点到该水域边界的距离,并且由点在该水域内外确定他距离的首任号,顶点位于区域边界上时距离为零。标志距离函数能够有效地刻画空间形状(多少模型),在图像处理、计算几何、伽马射线曲面重构等世界被广大永利赌场。咱们(基于Eikonal方程)树立符号距离场的稀疏优化模型,谈起了一种新的计算方法获得符号距离函数的近似表示。不同于健康的笛卡尔网格上的档次集计算,咱们采用样条函数来光滑逼近符号距离场,同时送出一种面向三维打印的标记距离场函数表示的隐式几何模型构建方法。试验结果表明,在投入采样点没有法向信息情况下,所出口点子仍然能拥有很好的标记距离场重建,并且可用来生成近似等距偏移曲线曲面,这对于三维打印的路线规划具有很大优势。三维B样条表示的隐式实体压缩方法:出于隐式表示在具有复杂几何形状的实体建模方面的长处以及他突出适合于三维打印制造,前不久隐式几何表示方法得到了大力提高和普遍永利赌场。自由形状实体建模的需要使得三维张量积B样条隐式表示越来越受到人们的关爱。然而,如何处理巨大的人口数张量存储和传输要求是一番重要的挑战。因此,咱们提出了一种新的三维张量积B样条隐式实体系数张量的减少算法框架。该压缩算法包括四个步骤:预处理、块分割、提升的时空离散小波变换、基于多级树集合分裂算法的编码。试验结果表明,该压缩框架不仅获得了令人看中的重塑质量和相当大的压缩比,使得减少冗余存储,而且通过采用分片编码策略能够支持渐进传输和随机访问。基于F-rep隐式几何的时空打印切片引擎及制造相关处理算法:咱们提出了一种专门为函数表示(F-rep)模型而设计的时空打印切片引擎框架。该引擎框架针对F-rep多少模型,送出了一种直接切片算法,避免了变动三角形网格的中等步骤,降低了蕴藏代价。咱们采用区间计算提供一种自适应采样机制,即通过压缩采样点来提高效率的首要策略。Marching squares书法和二分法保证了所提取的大概是忠实于函数的,使得保护了轮廓的精度和拓扑正确性。咱们还探讨了内壳、稀疏填充、其中顶棚支撑以及空心模型的浮动策略。试验结果表明,与俗基于STL分立式的切片方法相比,咱们提出的函数表示直接切片方法在岁月和内存消耗方面具有显著的劣势。这种直接切片的良好性能极大地支持了 F-rep比传统的B-rep更适用作为三维打印的投入几何模型文件标准的学术见解。该署探索性研究将为我国三维打印核心技术之腾飞打下更坚实的争鸣基础,并为三维打印等高端制造永利赌场提供可靠的艺术手段和第一算法。
【学位授予单位】:中华科学技术大学
【学位级别】:院士
【学位授予年份】:2018
【列入号】:TP391.73

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