三维打印快速成型色彩添加方法研究

摘要

三维打印快速成型技术是目前最具有生命力的快速成型技术之一，它具有成型速度快、桌面化操作、可为产品内部添加色彩等优点。目前，美国和日本在该技术的开发研究方面处于领先地位。我国一些科研院所也开展了这方面的相关研究，但在彩色实体成型方面仍处起步阶段。因此，进行三维打印快速成型色彩添加方法的研究具有重要的意义。 本文主要研究了实体内部着色的色彩添加方法，设计了一种新的STL文件分层算法，算法滤掉重复的点并建立一种新的点、线、面的拓扑结构，且以此拓扑结构对实体进行分层，减少了重复存取次数，加快了分层速度；结合处理图形图像的色彩插值方法提出了三种适合于三维实体成型的色彩添加算法，三种插值算法可有效的实现色彩渐变过度，色彩渐变效果具有较好的平滑性和友好性，解决了实体内部着色问题；在对RGB和CMYK色彩显示理论进行深入研究分析的基础上，研究了RGB转换为CMYK的转换过程，为喷头所需的点阵数据提供了数据转换方法，从而实现了上位机和下位机的数据转换问题；采用VC++6.0和OpenGL开发了可为层片添加色彩的软件模块，该模块具有两大功能，一是实现了STL文件数据处理，二是使用三种色彩渐变插值算法，为层片添加渐变的色彩，且三种插值方法都具有良好的插值效果。本研究为彩色三维打印快速成型技术的研究开发提供新途径。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1选题背景及意义

1.2快速成型技术概述

1.2.1快速成型技术的基本原理

1.2.2现有快速成型方法

1.3三维打印快速成型技术国内外研究现状

1.3.1三维打印快速成型技术国外研究现状

1.3.2三维打印快速成型技术国内研究现状

1.4论文的主要工作

1.4.1论文的研究目标

1.4.2论文的研究内容

2三维打印快速成型技术

2.1三维打印快速成型技术工作原理

2.2三维打印快速成型机的系统组成

2.2.1机械系统

2.2.2三维打印快速成型技术的特点

2.3三维打印快速成型机的应用

2.4本章小结

3 STL文件处理

3.1 STL文件格式的结构

3.1.1 STL的文本文件格式(ASCⅡ码格式)

3.1.2 STL的二进制文件格式(BINARY格式)

3.2 STL文件读取

3.3 STL文件拓扑结构的建立

3.4实体分层过程

3.5本章小结

4色彩添加方法研究

4.1色彩基础理论

4.1.1色彩基本概念

4.1.2 RGB彩色模型

4.2色彩添加方法

4.2.1二维平面插值方法

4.2.2三维实体体绘制

4.3实体的色彩渐变离散法着色

4.3.1色彩的过渡理论

4.3.2切片色彩添加过程

4.3.3余弦色彩渐变插值法

4.3.4调G色余弦色彩渐变插值法

4.3.5幂插值法

4.4 RGB转换为CMYK

4.4.1 CMYK色彩模型

4.4.2 RGB彩色模式与CMYK彩色模式的差异

4.4.3 RGB到CMYK的转换原理

4.4.4彩色实体打印成型过程

4.5本章小结

5色彩添加模块软件开发

5.1需求分析

5.2功能实现及代码编程

5.2.1模块软件和硬件开发环境

5.2.2模块界面设计

5.2.2类的定义和设计

5.2.3代码编程与功能运行

5.3本章小结

6结论

6.1本文结论

6.2展望

致 谢

参考文献

附录:攻读硕士期间发表的论文