本文選題：3D打印　切入點：三維模型分割　出處：《西北大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：3D打印是一種新型制造技術(shù),將引起生產(chǎn)方式的變革。然而,3D打印機的尺寸有限,若打印大體積模型則需要先將其分割成塊,分割策略直接影響模型打印成本和精度。此外,為進一步提高打印效率,如何將若干不規(guī)則形狀的模型裝入打印機,顯得至關(guān)重要。本文圍繞3D打印中的三維模型分割與裝箱問題展開研究,旨在減少打印材料耗費、縮短打印時間、提高打印精度,主要研究成果如下:1、提出一種基于聚類的三維網(wǎng)格模型分割算法。著眼于提高模型表面打印質(zhì)量、降低支撐結(jié)構(gòu)體積等優(yōu)化目標(biāo),首先通過聚類自底向上地將網(wǎng)格逐步構(gòu)建成最終面片形成對模型的面分割,然后利用支持向量機(Support Vector Machine)算法尋找各面片間的分類平面,最終完成體分割。實驗結(jié)果表明:分割結(jié)果適用性強、運行時間短,不僅解決了大體積模型的打印問題,也提高了表面打印質(zhì)量。2、提出一種基于改進禁忌搜索的模型裝箱算法。該算法對每個裝箱序列,按照其分塊順序逐一使用啟發(fā)式放置方法對分塊裝箱,根據(jù)裝箱結(jié)果的優(yōu)劣確定下一步的搜索策略,最終得到最優(yōu)裝箱序列以及完整的裝箱方案。實驗結(jié)果表明:算法生成的裝箱方案節(jié)省了 14%-38%的打印時間與21%-46%的支撐材料耗費,提高了打印效率。3、將裝箱算法應(yīng)用于不規(guī)則的兵馬俑文物碎片3D打印中,有利于兵馬俑碎片拼接及整俑修復(fù)。實驗結(jié)果表明:算法能夠?qū)⒍鄠�文物碎片模型緊湊地置于打印空間內(nèi),提高了打印空間利用率,節(jié)省了打印時間。
[Abstract]:3D printing is a new kind of manufacturing technology, which will lead to the change of production mode. However, the size of 3D printer is limited. If printing a large volume model, it needs to be partitioned into blocks first. The segmentation strategy directly affects the cost and accuracy of model printing. In order to improve printing efficiency, it is very important to load some irregular models into printers. In this paper, the problem of 3D model segmentation and packing in 3D printing is studied in order to reduce the cost of printing materials. The main research results are as follows: 1. A clustering based 3D mesh model segmentation algorithm is proposed, which aims at improving the surface printing quality of the model and reducing the volume of the supporting structure. First, the mesh is constructed into the final surface gradually by clustering from bottom to top, and then the support vector machine (SVM) support Vector Machine algorithm is used to find the classification plane between the surfaces. The experimental results show that the segmentation results are applicable and the running time is short, which not only solves the problem of printing the large volume model, but also solves the problem of mass model printing. A model packing algorithm based on improved Tabu search is proposed. The algorithm uses heuristic placement method to box each packing sequence one by one according to its block sequence. According to the advantages and disadvantages of the packing results, the next search strategy is determined, and the optimal packing sequence and the complete packing scheme are obtained. The experimental results show that the packing scheme generated by the algorithm saves 14-38% of the printing time and 21% -46% of the cost of the supporting materials. Improved printing efficiency. 3. The packing algorithm was applied to 3D printing of irregular fragments of Terracotta Warriors and horses. The experimental results show that the algorithm can be used to compact the model of several pieces of cultural relics into the printing space, and the efficiency of printing space is improved, and the printing time can be saved by the proposed algorithm, which is beneficial to the splicing of Terracotta Warriors and Terracotta Warriors.
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.73

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