激光烧结快速成型计算机控制系统的研究与应用

摘要

该文全面分析了RAP-I快速成型机中的铺粉机构、激光器和激光电源、光学扫描系统,计算机控制系统等部分组成要素,各部分性能要求及其相互之间的关系.在理解SLS技术基本原理的基础上,开发SLS设备的控制系统.详细介绍了基于PC平台开发的SLS设备的计算机控制系统的总体结构,详述了该系统的硬件构、软件结构、人机界面等,并讨论了该控制系统硬件结构及软件编制过程中的一些技术细节及特点.作者系统地分析了快速成型系统中的数据处理与转换方法.根据SLS的工艺特色,开发了自主版权的切片和扫描线形成软件.分析了学用的STL切片法、由CAD模型直接切片法以及自适应变层厚切片算法,并创造性地提出一个右行而有效的实现方法.综合分析了FCAD系统与RP系统之间的接口标准,并详细讨论了STL格式文件的缺陷与不足,并创造性地提出一种右行而有效的修复STL文件中缺陷的算法与实现.

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1快速成型技术概述

1.1.1快速成型技术产生和发展的背景

1.1.2快速成型技术的原理和特点

1.2快速成型技术的分类

1.3国外的研究现状和发展趋势

1.4国内RP技术的研究现状

1.5本文选题背景和主要章 节安排

第二章 激光烧结快速成型系统总体设计与研制

2.1系统分析

2.2系统组成

2.3激光器和激光电源

2.4供粉及铺粉系统

2.5扫描系统

2.6控制系统

2.7系统特色和技术指标

2.8本章小结

第三章 激光烧结快速成型控制系统的研究

3.1基于PC平台的数控系统的发展概况

3.2控制系统的总体结构设计

3.3控制系统的硬件设计

3.3.1硬件总体结构

3.3.2通讯接口设计

3.3.3下层控制机

3.4控制系统的软件结构

3.4.1上层软件系统

3.4.2下层软件系统

3.4.3人机界面

3.5本章小结

第四章 CAD系统与RP系统之间的接口标准

4.1引言

4.2 CAD系统与RP系统之间的几种常用的接口文件格式

4.2.1 STL文件格式

4.2.2现有的其它数据格式

4.2.3其它开发的新数据格式

4.3本章小结

第五章 曲面三角化技术

5.1快速成型制造技术对CAD系统的要求

5.1.1 RP技术对曲面及实体造型的要求

5.1.2 RP技术对曲面裁剪及三角化的要求

5.2 NURBS曲面与TRIMMED NURBS曲面

5.2.1 NURBS曲线、曲面的数学描述

5.2.2裁剪NURBS曲面的数学描述

5.3曲面三角化技术

5.3.1曲面三角化的重要意义

5.3.2裁剪NURBS曲面三角化的方法

5.4本章小结

第六章 STL格式文件的缺陷与修复算法研究

6.1引言

6.2 STL文件格式的规则和缺陷

6.2.1 STL文件格式的规则

6.2.2 STL文件格式的缺陷与不足

6.3修复算法

6.3.1建立拓扑关系

6.3.2整体合法性校验

6.3.3模型法矢的检验

6.3.4缝隙边界的检测

6.3.5各缝隙边界的排序

6.3.6缝隙的修补

6.3.7多个三角形面共边的处理

6.3.8三角形面片重叠的修复

6.3.9应用实例

6.4本章小结

第七章 快速成型技术中的数据处理

7.1引言

7.2切片软件的设计

7.2.1 STL切片法

7.2.2直接切片法

7.2.3自适应变层厚切片法

7.3自适应变层厚切片算法

7.4 RAP-I激光烧结快速成型系统中的数据处理方法

7.4.1分层切片处理

7.4.2加工指令文件

7.5本章小结

第八章 激光烧结快速成型的应用

8.1快速原型制造

8.2零件的快速制造

8.3 EDM电极的快速制造

8.4激光烧结快速成型用于快速精密铸造

8.5本章小结

第九章 总结与展望

致谢

攻读博士学位期间发表的论文

参考文献