宋伟[1]2009年在《基于快速原型制造技术的缺损颅骨修补研究》文中提出随着人类生活质量的提高,人类平均寿命延长,对人工骨骼的需求量日增。对骨损伤的修复要求也越来越高,人工骨的制造是骨损伤修复过程中的关键步骤,快速成型技术的医学应用是现代医学与制造技术相结合的发展趋势,已成为国内外研究的热点问题之一。基于快速成型技术的仿生制造(Bionic Manufacturing)是近年来迅速发展起来的先进制造技术的一个分支,是传统制造技术与生命科学、信息科学、材料科学等领域结合,采用生物形式实现制造或以制造生物活体为目标的一种制造方法通过逆向工程对人体缺损的颅骨组织进行叁维重建,利用仿生造型与生物制造的原理和方法,采用快速原型技术制造的颅骨修复体在形状精度与尺寸精度上都得到很大的提高,减少并发症的发生,提高吻合度。因此,利用逆向工程与快速原型技术制作颅骨修复体有着一定的实际价值与意义。本文结合吉林省科技发展计划项目“人工颅骨生物活性材料及快速制造技术的研究”主要研究了颅骨缺损的重构并利用快速原型制造的技术。本文利用Visual C++开发出具有图像增强、分割、轮廓跟踪、坐标变换及坐标点数据输出功能的CT图像处理软件,利用Matlab软件实现对颅骨缺损区域的拟合,最后在CAD叁维软件中成了颅骨修复体模型的叁维重建并将模型以STL格式输出,最终在快速成型机中完成实体的原型制造。实验结果表明本文采用的图像处理技术和RP制造技术可以完成颅骨修复体从CT图像数据到实体模型的制作过程。
蔡咏梅[2]2005年在《基于快速成型与逆向工程技术的快速模具制造》文中指出模具是工业生产的主要工艺装备,模具工业是基础工业。现代工业品的发展和技术水平的提高在很大程度上取决于模具工业的发展水平。随着我国加入世界贸易组织和全球经济的发展,模具制造业市场竞争日益激烈。开发低成本、短周期、高质量的新型快速模具产品,并将其迅速推向市场己成为企业在激烈的市场竞争中立于不败之地的关键。逆向工程快速成型技术的应用使模具的快速制造成为可能。模具的快速制造又称快速制模(Rapid Tooling 简称RT)是以快速原型技术为技术支撑,结合逆向工程技术的现代制造技术。快速模具制造技术(RT)制造的模具可分为直接制模,间接制模。间接制模又分软模和硬模两种。此技术广泛得应用于汽车、摩托车、家电、玩具和旅游品等行业。本论文结合具体项目游戏手柄硅橡胶模的制作,研究了快速成型原理,快速成型的几种主要方法SLA,LOM,SLS,FDM等,硅橡胶模具制作工艺及浇注件的浇注过程,并对影响硅橡胶模具制造精度的因素进行了讨论。论文中还结合硬模精铸剪羊毛摆杆的制造,研究了逆向工程叁维实体建模的关键技术:数据采集、数据处理、叁维实体造型及金属模具制造中的重要技术,电铸铜电极,电火花加工方法及基于逆向工程冲压模具的快速制模方法。通过基于逆向工程快速成型技术的叁维实体建模、硅橡胶模具的制备、金属模具制造、电火花加工、冲压模具制造的应用研究,得出了如下结论:快速模具制造技术具有制造方法简单、工艺范围广,设计生产周期短、质量高和便于实现远程服务等特点。
陈亚东[3]2013年在《基于快速原型制造技术的人体骨骼修复及生物力学分析研究》文中认为快速原型技术是一种通过材料逐层添加制造叁维物体的变革性、数字化增材制造技术,它将信息、材料、生物、控制等技术融合渗透,将对未来制造业生产模式与人类生活方式产生深远的影响。由于快速原型制造技术独特的成型原理,以及在制作不规则曲面、模型方面具有的独特优势,使得该技术非常适合制造结构复杂的生物医学模型,如人体的骨骼等。计算机建模与仿真技术为人体骨骼的生物力学仿真分析等提供了重要手段。如何利用现有技术有效地进行人体骨骼在实际咬合中的生物力学仿真,来达到提高手术精度、缩短手术时间、优化手术方案、减轻患者痛苦的目的,已经成为人体骨骼生物力学仿真分析亟待解决的问题。在相关项目基金的资助下,进行了先进制造技术与生物医学工程的交叉学科研究,通过采用快速原型制造和计算机建模与仿真技术对基于快速原型制造技术的人体骨骼修复及生物力学分析的若干关键技术进行了建模、仿真分析和临床实验研究,为其结构优化、临床手术方案的规划和设计提供重要参考依据,并进行了基于快速原型的骨骼修复远程指导系统的研究。全文的主要研究内容如下：(1)采用基于逆向工程的CT数据叁维重建技术,开发了基于逆向工程的人体骨骼叁维重建可视化系统,该平台基于VC++6.0和OpenGL可视化技术,在软件中可以通过虚拟手术过程,对人体骨骼模型进行旋转、平移、切割等操作。完成从人体骨骼二维CT数据到人体骨骼叁维数字模型的重建过程,可以帮助医生术前准确诊断患者病情、优化手术方案的目的。(2)采用面向特定患者的个性化修复体建模技术,针对传统人体骨骼重建手术中标准化植入体与人体骨骼缺损不匹配等问题,研究针对特定患者的个性化修复体建模方法,建立修复体的个性化模型,达到优化设计个性化修复体3D模型的目的。并针对个性化植入体在使用过程中的疲劳损坏问题,对钛板进行疲劳仿真分析,优化钛板结构,从而达到提高钛板使用寿命的目的。(3)采用基于逆向工程的人体骨骼FEA建模方法,研究建立人体骨骼的FEA模型的方法。并基于此模型采用骨生物力学和有限元集成的仿真技术,进行人体骨骼模型在不同载荷情况下的生物力学分析,达到优化手术指导设计方案、提高手术精度、降低手术风险的目的。(4)采用快速成型加工方法,针对中国医科大学附属第一医院和中国医科大学附属口腔医院临床中存在的实际需求,将课题的研究成果和快速原型技术应用于赝复体制作、下颌骨手术指导、大面积颅骨损伤修复手术指导。通过临床验证并对比分析,在上颌骨赝复体制作应用中,可有效缓解患者因为上颌骨缺损而造成的面部轮廓塌陷等情况；在下颌骨重建和颅骨缺损修复手术中应用,应用快速原型技术可以缩短约2小时的手术时间,同时可以提高人体骨骼修复质量和手术精度,减轻患者痛苦,降低手术风险等。(5)采用基于快速原型技术的网络化远程诊断方法,针对地方医院下颌骨修复手术没有术前规划的问题,开发了带有技术服务、远程诊断、快速成型任务处理的网络化远程指导系统。地方医院申请专家远程诊断技术指导,采用快速原型技术生产出用于手术指导的手术修复体的模型,地方医院的医生术前制造个性化修复体,地方医院在优势资源的帮助下可以完成比较复杂的手术,通过规划好的手术方案,术前设计并制造出下颌骨的RP模型以及个性化的修复体,达到了缩短手术时间、提高手术成功率的结果。
吴文征[4]2011年在《基于快速原型制造技术的人体缺损下颌骨重建及生物力学分析研究》文中研究表明随着科学技术的快速发展,先进制造技术正朝着高精度、高速度、高效率以及复合材料加工的方向发展。具有诸多优点的快速原型制造技术是20世纪80年代发展起来的一种新兴的先进制造技术,它是最近20年来世界制造技术领域的一次重大突破。快速原型制造技术是机械工程、计算机技术、数控技术以及材料科学等技术的集成。由于快速原型制造技术的特殊成型原理,使得该技术非常适合制造结构复杂的生物医学模型,如人体的下颌骨等。计算机建模与仿真已经成为21世纪制造业发展的重要技术,为人体下颌骨的生物力学仿真分析等提供了重要手段。如何利用现有技术有效地进行人体下颌骨在实际咬合中的生物力学分析,来达到提高手术精度、缩短手术时间、优化手术方案、减轻患者痛苦的目的,已经成为下颌骨生物力学仿真分析亟待解决的问题。本课题在相关项目基金的资助下,进行了先进制造技术与生物医学工程的交叉学科研究,通过采用快速原型制造和计算机建模与仿真技术对基于快速原型制造技术的人体缺损下颌骨重建及生物力学分析的若干关键技术进行了建模、仿真分析和临床实验研究,为其结构优化、临床手术方案的规划和设计提供重要参考依据。达到了提高手术精度、优化手术方案、缩短手术时间、减轻患者痛苦的目的,具有很大的研究价值、意义和一定的先进性、前沿性,全文的主要研究内容如下：(1)论述课题的研究背景以及国内外发展现状,分析课题研究的必要性和意义；综述快速原型技术在生物医学领域应用的发展现状；介绍计算机建模与有限元生物力学仿真技术在国内外的发展状况；论证基于快速原型制造技术的人体缺损下颌骨重建及生物力学分析交叉学科研究的必要性和前沿性。(2)采用基于逆向工程的叁维CT重建技术,针对中国医科大学口腔医院的临床病例存在下颌骨肿瘤手术前缺少患者叁维模型导致对患者病症处了解不充分等问题,研究螺旋CT的DCIOM格式数据与PC机之间数据的传输。完成从人体下颌骨二维CT数据到下颌骨叁维数字模型的重建过程。完成缺损下颌骨的虚拟重建和种植体的建模。达到术前准确诊断患者病情、优化手术方案的目的。(3)采用面向特定患者的个性化多平台协作建模技术,针对传统下颌骨重建手术植入钛板的标准化、不匹配等问题,研究针对特定患者的下颌骨钛板个性化建模方法,建立下颌骨钛板的个性化模型,达到优化设计个性化钛板3D模型的目的。并针对钛板在使用过程中的疲劳损坏问题,对钛板进行疲劳仿真分析,优化钛板结构,从而达到提高钛板使用寿命的目的。(4)采用基于逆向工程CT数据的人体下颌骨FEA建模方法,研究建立患者原始下颌骨、切除肿瘤后的重建下颌骨以及植入种植体下颌骨的FEA模型的方法。并基于此模型采用骨生物力学和有限元集成的仿真技术,进行多种下颌骨模型在不同载荷情况下的生物力学分析,达到优化牙种植体设计方案、提高手术精度、降低手术风险的目的。(5)采用多喷快速原型制造和个性化设计辅助下颌骨重建技术,针对传统下颌骨重建钛板的统一化、塑形时间长、术后存在并发症等问题,研究制造下颌骨RP模型及个性化植入钛板的方法,术前设计并制造出下颌骨的RP模型以及个性化的下颌骨植入钛板,解决了在手术过程中花费数小时进行下颌骨钛板塑形的问题,达到了缩短手术时间、提高手术成功率、减轻病人痛苦的目的。(6)针对中国医科大学口腔医院实际临床病例中的传统下颌骨重建手术时间长、风险高、患者遭受较大痛苦等问题,将课题的研究成果RP技术应用到临床实验中,通过临床验证并对比分析5例典型病例,应用RP技术在下颌骨重建手术中可以缩短约2小时的手术时间,同时可以提高颌骨修复质量和手术精度,减轻患者痛苦,降低手术风险等。术后3个月移植骨段对位愈合良好,患者张闭口运动、语言和吞咽功能正常,临床实际效用明显。
吴正洪[5]2005年在《基于线结构激光测量的逆向工程方法研究》文中指出逆向工程技术是进行产品设计、开发和创新的重要手段之一。使用非接触测量方法获取曲面的点云数据,利用CAD软件对点云进行造型、基于造型进行模具设计,利用CAM软件进行制造,是设计制造一体领域的发展趋势之一,有重要的工程实用价值。论文从逆向工程集成的角度出发,对基于线结构激光测量的曲面数据采集及预处理、曲线拟合、曲面重建,及在此基础上进行的注塑模具设计及快速制造理论与应用进行了研究与实践。主要内容如下:1.综述逆向工程的定义、应用和关键技术。在综合设计制造领域中常用的Bezier、B-样条、NURBS曲线、曲面的造型理论的基础上,对曲线拟合、曲面重构方法进行比较,总结出各自的特点以及在逆向工程中的具体应用;2.对线结构激光测量原理及其获取的点云数据的预处理、曲线拟合、曲面重构、误差评价方法等逆向工程造型过程进行了研究。在Imageware中对此过程进行实践,基于实践总结出基于线结构激光测量的逆向工程的造型方法;3.根据逆向工程中的造型和注塑模具的设计要求,用UG/MoldWizard对注塑模具进行设计、UG NX对模具型腔进行数控编程实践。根据快速模具制造/快速成型/数控加工的技术要求,制订加工工艺,用快速原型和数控加工方法进行制造实践。形成基于逆向工程、面向制造工艺的快速设计制造的工程技术方法。总结本论文研究的工作,对后续研究工作提出建议与展望。
朱发林[6]2007年在《基于RE和RP的快速模具技术研究》文中进行了进一步梳理市场竞争的不断加剧,要求企业必须快速响应市场和用户的需求变化,促使工业生产越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展。近年来,反求工程(RE)、快速原型技术(RP)等蓬勃兴起,使得快速响应市场需求的产品开发成为可能。快速成形技术作为近年来的先进制造技术,已成功地实现了快速原型制造,目前正向快速模具制造方向迅速发展。基于RE和RP技术的快速模具制造已成为当前模具制造业的热点,并被广泛地研究和应用。本文针对基于快速原型的硅胶模具制造技术进行了深入研究。在整套工艺的完善上进行了大量工作,完成了基于快速原型的硅胶模具制造。同时指出,基于快速原型的硅胶模具制造技术是以快速原型为母模,进行硅胶模具的制作。对于小批量的塑料制品生产,可采用真空浇注的方法。为了深入了解硅橡胶模具制品浇注的影响因素,本文采用正交试验方法进行大量的工艺试验,完成了对真空浇注工艺参数的优化。同时,本文还完成了以石膏为背衬的硅胶模具,并对其工艺进行了研究,验证了产品生产的可行性。本文的研究对硅胶模工艺的实际应用具有一定的指导意义,并为硅胶模技术的研究发展提供了实验依据。同时,本文以单因素实验的方法,系统地研究了RT工艺成型过程中几个主要因素单独作用时,对成型制品尺寸精度的影响;最后,以快速硅胶模成型制品尺寸精度的整体研究为目标,从最终树脂制品尺寸精度出发,在优化各工艺环节、提高制作精度的基础上,研究了整个RT工艺过程中尺寸误差的累积效应。根据快速模具制造系统的精度闭环控制原理,提出了相应的尺寸补偿方法,为今后快速模具的精度研究提供理论依据。
袁平[7]2002年在《逆向工程技术的研究与工程应用》文中认为在逆向工程及快速成型的过程中，要考虑到很多因素。包括逆向工程中的数据测量、数据处理、曲面重构以及快速成型的原理、分类、特点等，以及RE和RP的集成。 本文主要是对逆向工程及快速成型技术做了一些分析和探讨。在概述当今逆向工程的总的情况之后，分析比较了逆向工程中常见的几种测量方法，并着重介绍和分析了以光学测量技术为主的数据采集方式及其原理，在提高测量精度方面作了一些分析。 在数据处理方面，本文主要详细分析了测量输出后的几种数据文件格式，针对这些数据文件作了一些研究，利用现有的开发工具和软件，作了一些尝试。比如利用VC6.0开发了程序，可以计算叁角片的法矢量、叁角片的一些特征信息，以及狭长叁角形的判断，特别是分析了除最小角α之外的两个判断标准：外接圆和内切圆半径之比值R／r，以及叁角形的不等边度E，及它们与最小角之间的一致关系。 在分析STL格式文件的基础上，本文给出了叁角网格中顶点V棱边E叁角片F的关系叁维模型，提出了它们之间的关系式R(V，E，F)。在实践中，打通了从ATOS到Surfacer以及后续CAD通用软件(如UG等)的一条线，解决了一些问题。然后对基于点云的叁角化成型方法作了研究，讨论了叁角Bezier曲面片的成型方法。 为了拓宽逆向工程的应用，考虑到短期内很多企业无法购买较贵的专用软件，本文还根据(~*.asc)数据文件编写了面向AutoCAD的接口程序，实现了点云数据及叁角网格数据在最通用软件AutoCAD的可视化。 接着简单地比较和分析了快速成型中较实用的几种方法，以期得到工程实际应用中的合适路径。 在面向工程应用的逆向工程系统环境一章中，主要是介绍了以ATOS、Surfacer、UG构成的逆向工程处理链。比较详细地叙述了关于ATOS光学测量系统及其测量流程和测量中为提高测量精度而采取的一些措施。在利用Surfacer软件处理基于散乱点云的曲面重构一节中，提出了在稀疏点处根据周围的一些点增添新点及坏点删除修改点云模型的实用路子。 最后结合RE、RP在内燃机气道等模型中的应用，作了一些分析和探讨。本文对发动机气道模型的逆向工程做了一些探求，并提出了在逆向工程中结合正向设计重构气道模型的一种方法，并通过气道模型的逆向工程与快速成型相结合，最终获得较满意产品。
张鹏[8]2005年在《一种基于液面的产品截面轮廓逆向工程系统的研究》文中认为2l世纪的制造业正面临着越来越激烈的全球化市场竞争,而快速与创新的产品开发技术是目前众多制造企业的迫切需求。逆向工程技术以其快捷有效缩短开发周期已经成为产品开发中的一个重要的方法,本论文面向产品快速开发对逆向工程技术进行了研究。论文对基于逆向工程的产品开发体系进行了概述分析,综述了逆向工程的作用以及国内外研究现状。在分析已有数字化扫描方法的特点和使用场合的基础上,提出了一种新型的基于液面的物体轮廓数字化扫描方法,系统地阐述了其基本原理、算法、系统组成以及工作流程。该方法以液体作为中间介质,当物体零件放入装有液体的容器中时,液面与物体之间形成交线,这实际就是被测物体的截面线。通过图象采集处理并几何建模就可以获得物体的数字化几何模型。根据上述原理研究了扫描过程中所涉及到的关键的五大技术,对出现的问题进行了理论分析,对各个关键技术进行了具体方案论证。通过分析润湿效应,开发研制了一种可以满足系统图象处理要求、并有效减少张力的专用水基浓缩液;设计实施可行实用的液面高度控制装置;分析了光学成像系统,确定了图象采集系统方案;分析测量系统误差的来源,从理论上探讨了系统的标定方法;开发了边缘数据提取转换软件和扫描系统控制软件,并制作了装置样机,进行了相关实验。在叁维模型重构方面,从下游应用技术角度提出了叁种基于逆向工程的产品模型和各自的应用范围,综述了逆向工程中曲面模型的构建方法和构建流程,用应用事例说明了基于曲线的曲面模型构建方法和问题。针对在实际应用中模型重构的形状逆向以及重构耗时问题,从特征概念出发,提出基于逆向工程的特征抽象与分解方法,在UG上通过二次开发技术并对各种功能进行封装和描述,初步建立逆向工程特征建模方法,并用事例进行了验证。在原型制造方面归纳原型的分类以及作用,就目前物理原型的制造技术中进入实际应用的快速原型RP和快速模具RT的技术进行了总结和比较,认为基于NC机加工是原型快速制造的一个有效补充。对采取NC加工整体材料快速制造原型的关键问题进行分析,提出了具体的流程和解决方案。由于原型的制造技术众多,为方便决策建立了面向原型快速制造的决策框架模型和求解方案,并就原型制造决策的几个关键问题进行了分析,最后用各种原型制造应用事例说明RP、RT和NC加工这叁种方法是互为补充的原型快速制造方法。
徐荣礼[9]2006年在《逆向工程中散乱点云数据处理关键技术研究》文中提出逆向工程是对产品数字化、CAD模型重构、模型加工并进行优化评估的先进设计方法,需要经过数据测量、数据处理和模型重构几个重要环节。在数据测量中,利用光学测量方法得到的数据通常是散乱点云数据,本文围绕散乱点云数据处理技术中的各项关键技术,在总结归纳国内外研究现状的基础上进行了深入研究。论文研究了散乱数据点云拓扑关系的建立算法,针对现有算法运算效率低和不能处理特殊点云的问题,提出了基于空间划分的海量数据点云拓扑关系建立的新算法,并分别利用逆向软件Imagware的二次开发语言Scoll和VC通过编程进行了验证;利用现有算法,用程序实现了坐标变换和数据交互滤波方法;针对数据拼合后的冗余数据,提出了一种基于栅格化思想的新数据融合方法;针对扫描线类型数据点云,提出了利用角度弦高联合准则提取特征点,最终获得特征线框的特征提取方法;在对现有数据简化算法进行实现并分析比较了简化误差后,提出并实现了基于K邻近点平均距离值的数据简化方法,同时进行了简化后的误差比较。针对现有算法处理曲率变化大的点云效果不好的问题,提出了一种虚拟激光扫描的数据简化新算法,给出了算法的详细流程图;针对散乱点云数据,提出了基于场函数理论的数据分割方法。论文针对现有逆向软件的不足提出了自适应切片的新算法,同时对现有逆向软件中切片点的生成误差进行了分析并提出了改进算法。在Scoll语言中进行了实现,并与现有逆向软件的切片功能进行了切片误差比较。
刘铁飞[10]2006年在《逆向工程与快速原型技术的研究及其在注塑产品快速设计中的应用》文中提出作为一种新产品开发和消化、吸收先进技术的重要手段，逆向工程和快速原型技术可以胜任吸收外来技术成果的要求。它们的出现改变了传统产品设计开发模式，运用逆向工程对现有零件中所需的几何特征和结构特征进行继承，再在此基础上进行创新设计；将所设计好的产品利用快速原型技术快速生成测试样件，对新产品进行设计装配，可制造性等方面的评估，从而迅速对所设计的产品进行修改，为产品最终制造一次性成功提供可靠保证。因此，对逆向工程和快速原型技术的研究具有重要的借鉴意义。 本文主要对逆向工程和快速原型技术及其在注塑件产品快速设计中的应用进行了研究。论文的主要研究工作成果为： 论文是以注塑产品的开发设计为着眼点，逆向工程和快速原型技术为手段，对快速反求设计的关键性技术进行系统研究。 在研究数据采集技术各种测量方式的技术原理及基本特点的基础上，对叁维测量仪的检测路径、测量方法、处理方法进行研究探讨，提出了基于特征线的测量方法和基于点云对齐的多次采集法，实现了基于CMM的简单型面及自由曲面的数据快速采集方式。 分析了各种测量数据的差异，探讨了数据预处理技术，基于Imageware软件对逆向数据处理技术的通用性处理方法进行了深入地探讨和研究，在此基础
参考文献：
[1]. 基于快速原型制造技术的缺损颅骨修补研究[D]. 宋伟. 吉林大学. 2009
[2]. 基于快速成型与逆向工程技术的快速模具制造[D]. 蔡咏梅. 新疆大学. 2005
[3]. 基于快速原型制造技术的人体骨骼修复及生物力学分析研究[D]. 陈亚东. 东北大学. 2013
[4]. 基于快速原型制造技术的人体缺损下颌骨重建及生物力学分析研究[D]. 吴文征. 东北大学. 2011
[5]. 基于线结构激光测量的逆向工程方法研究[D]. 吴正洪. 国防科学技术大学. 2005
[6]. 基于RE和RP的快速模具技术研究[D]. 朱发林. 江南大学. 2007
[7]. 逆向工程技术的研究与工程应用[D]. 袁平. 昆明理工大学. 2002
[8]. 一种基于液面的产品截面轮廓逆向工程系统的研究[D]. 张鹏. 重庆大学. 2005
[9]. 逆向工程中散乱点云数据处理关键技术研究[D]. 徐荣礼. 江南大学. 2006
[10]. 逆向工程与快速原型技术的研究及其在注塑产品快速设计中的应用[D]. 刘铁飞. 太原理工大学. 2006
标签：计算机软件及计算机应用论文; 逆向工程论文; 快速原型论文; 人体骨骼论文; 快速成型论文; 模具型腔论文; 建模软件论文; 数据建模论文;