基于快速原型技术的人工骨加工仿真系统研究

摘要

基于OoenGL的人工骨快速原型技术的仿真是人工骨快速原型系统中的重要组成部分，本研究面向工程应用，是结合三维图形仿真与快速原型技术研究在人工骨制造上的应用，涉及数值计算，建模和仿真多个学科，提供对人工骨仿真信息的三维视景仿真和信息管理的平台，设计和开发有较高实用价值的虚拟视景仿真平台。具有相当的实用意义。 为了更好的实现快速原型仿真系统的功能，本论文围绕“基于OpenGL的人工骨快速原型技术的仿真平台”的设计、开发及实现过程而展开，本文主要研究工作及所取得的研究成果如下： 1．基于MFC和OpenGL的软件开发环境，实现了虚拟视景快速原型仿真平台。该平台主要功能包括：虚拟仿真环境的管理、维护和虚拟快速原型仿真场景的逼真显示等功能。 2．研究了STL模型的分割，和STL模型的拼接，扩大了现有快速原型仿真系统的功能，研究了STL模型的分割技术及其必要性。用切片技术获得了截面轮廓。 3．论述了整个快速原型虚拟仿真系统的完整设计过程，提出了软件实现的方法和具体规划流图。 总而言之，本系统从底层研究了基于快速原型技术的人工骨仿真系统，符合虚拟现实的要求，以Visual C++6.0为开发平台、以OpenGL图形库为支撑软件来完成的，为快速原型制造提供了可行的解决方案，同时为快速原型制造提供了逼真的三维空间场景的模拟。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1快速原型制造技术

1.1.1快速原型制造技术的概念及基本原理

1.1.2快速原型制造的特征

1.2快速成型技术在人工骨设计与制造中的国内外应用现状

1.3仿真技术的发展与研究现状

1.3.1虚拟仿真的概念和特征

1.3.2虚拟仿真系统的构成

1.4人工骨快速原型仿真系统

1.5课题开发背景、研究内容及章节安排

1.6本章小结

第二章 三维打印成型人工骨技术

2.1概述

2.2 3DP成形人工骨的过程

2.2.1人骨结构特点

2.2.2 3DP法成形人骨的方法

2.3本章小结

第三章 基于快速原型的人工骨STL模型的分割处理

3.1引言

3.2分割处理的必要性

3.3人工骨STL模型的切片处理

3.3.1 三角形网格与截平面Z相交的判别

3.3.2 交点的求解

3.3.3标志位设定

3.3.4切片流程

3.3.5轮廓数据结构

3.4分割过程的实现

3.4.1分割的原理

3.4.2三角形的分类处理

3.4.3切平面的选取

3.4.4 人工骨切片及其轮廓的提取

3.4.5 人工骨内外轮廓的判断

3.4.6 截面轮廓的三角网格划分

3.5人工骨分割实现的实例介绍

3.6本章小结

第四章 OpenGL和Windows下的OpenGL编程

4.1 OpenGL简介[27][28]

4.1.1 OpenGL系统结构与工作流程

4.1.2 OpenGL功能简述

4.1.3三维仿真的一般流程

4.2 OpenGL在本文中的主要应用

4.2.1显示列表

4.2.2坐标变换

4.3 Windows下OpenGL的工作方式和编程

4.3.1硬件实现

4.3.2软件实现

4.3.3Windows下的OpenGL编程

4.4本章小结

第五章 基于快速原型技术的人工骨微粒填充仿真系统的设计和实现

5.1引言

5.1.1设计目标

5.1.2功能分析

5.1.3总体框架

5.2微粒系统的研究

5.2.1微粒系统简述

5.2.2微粒系统随机范围的设置

5.2.3微粒系统的设计

5.2.4微粒系统的参数化设计

5.3仿真系统总体设计

5.3.1输入子系统的设计和实现

5.3.2处理子系统的设计和实现

5.3.3输出子系统的设计和实现

5.4仿真系统开发过程

5.5系统介绍

5.5.1软件的使用界面

5.5.2软件的运行环境

5.5.3软件调试及结果分析

5.6本章小结

第六章全文总结及展望

6.1总结

6.2有待进一步完善的工作

参考文献

致谢

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