基于3D打印技术的透光浮雕研究与实现

摘要

随着近些年人们物质生活的不断富足，生活水平不断提高，人们的精神生活也越来越丰富，不少人开始关注音乐、绘画、雕塑等艺术，由此催生了一系列艺术品产业的蓬勃发展。透光浮雕作为一种新兴的雕塑形式，由于其形式新奇，画面古朴，成像层次感强烈等优点受到了人们的喜爱。但是囿于传统透光浮雕的加工生产方式效率低下，质量参差不齐等原因，极大地限制了透光浮雕的发展。市场亟需一种方便快捷、制作效果精良的透光浮雕产品的加工方法。
　　本文通过对传统透光浮雕加工制作方法的研究，深入了解透光浮雕的成像原理，并且借助新兴的3D打印技术来实现透光浮雕模型的制作。本文将透光浮雕的制作分成透光浮雕数字模型的生成、彩色打印机的实现、分区域打印三个主要方面来实现。基于透光浮雕对于图像亮度信息敏感的特点，本文使用了灰度压缩算法实现了对图像亮度的增强，并且基于OpenGL实现了二维图像转换为三维图像的软件实现，通过实验验证，生成的数字模型过程简单，质量优异。本文在开源打印机的基础上通过对控制电路和打印头的改进，设计了一款彩色3D打印机。在彩色3D打印机的步进电机控制部分，引入了Bresenham直线算法，实现了同时控制三轴、三路挤出机协同运动的效果，并且增加 Gcode指令，实现了多轴运动的控制。本文的透光浮雕在传统透光浮雕的基础上增加了夜光和保护层功能，进一步提高了透光浮雕的多样化和实用性。为了增添这两层材料，本文设计了一种分区打印的方法，通过在Cura开源软件中对不同区域的标记，实现分区域打印不同材料的目的，并且为了防止材料切换过程中的互相干扰，设计了一种超调量方法来最大程度的降低不同材料之间的干扰。
　　最终本文实现了一种自动化设计制造透光浮雕的方法，用户只需要提供一张照片，通过简单的设置，即可获得一个定制的透光浮雕模型。极大地提高了加工效率，最大程度的满足人们对于定制化产品的需求。为透光浮雕的加工生产提供了一种可行的方式。

目录

1绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3 本文主要研究的内容和工作安排

1.4 本章小结

2 透光浮雕数字模型生成方法EquationChapter2Section1

2.1 透光浮雕制造系统组成

2.2数字模型的生成

2.3 实验验证

2.4 本章小结

3彩色3D打印机的设计与实现EquationChapter3Section1

3.1 机械结构与电气组成

3.2 运动控制与中文兼容

3.3 实验验证

3.4 本章小结

4分区打印的设计与实现EquationChapter4Section1

4.1 分区打印分析

4.2切片软件介绍

4.3切片软件改进

4.4 实验验证

4.5 本章小结

总结和展望

总结

展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文

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