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1、东南大学 硕士学位论文3D打印机分层软件的设计与实现姓名：赵辰 申请学位级别：硕士 专业：模式识别与智能系统 指导教师：章国宝 20090401 摘要 摘要 打印机分层软件作为到冲的数据转换和处理接口，是打印机的灵魂。各大打印机生产商一般都开发有自己的分层软件，国外也涌现了很多作为与冲系统之间桥梁的第三方分层软件。但是，这些分层软件价格昂贵，并且无标准化，软件的二次开发困难。针对此现状，我们设计和开发了一种基于文件格式的具有快速分层能力的分层软件，以满足自行研发的打印机的需要。本文详细介绍了这种打印机分层软件的设计与实现。 文章首先介绍了快速成型技术的发展，描述了目前国内外比较流行的打印机分层
2、软件的类型和特点，并重点关注了基于模型的打印机分层软件。 接着，文章在对文件格式分析的基础上，研究了基于的模型可视化，并重点研究了模型的分层算法，给出了各个算法的实现和实例比较。文章结合自行设计的打印机分析了系统的功能需求，设计了打印机分层软件的总体方案，并根据总体的设计方案逐步展开。本文中软件采用了模块化和层次化的设计方法，根据软件工程的模型，进行了软件的模块划分并确定了各部分的功能，对软件的详细设计进行了重点描述。 然后，本文对软件的界面和特性进行了描述，并以一个具体的模型对软件功能和流程进行了详细的介绍。 最后，对本文的工作做了一个总结，并对后续的开发工作指出了方向，对打印机分层软件的研
3、发做了相关展望。关键词：打印机，分层，算法，软件设计，模块化 ， ， ， ， 璐 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ： ， ， ， 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 芈 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复
4、印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括刊登）论文的全部或部分内容。论文的公布（包括刊登）授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：啦导师签名：二竽礁日期： 第章绪论 第章绪论课题的研究背景和意义 快速成型（ ，简称）技术是世纪年代后期发展起来的一种先进制造技术。二十几年来，该技术在国内得到了迅速的发展，应用领域不断扩大。此技术已“泛应用在机械、汽车、航空航天、电子等行业中，取得了显著的效果。 快速成形技术采片离散堆积的：艺原理，该技术非常适用于形状复杂的不规则零件的制造，使
5、得零件的复杂程度与制造成本基本无关，成功的实现了设计与制造的一体化，解决了中三维造型“看得见，摸不着”的问题嵋。 快速成型的方法很多，典型的有：（光同化法）法、（层迭法）法、（选择烧结法）法、（融堆法）法、（层同化法）法等。“。这些方法各有优缺点，然而这些方法有一个共同的缺点：成形的时间长，而且成本很高，一股的中小型企业难以承受。近年来，国外又推出了一种新的快速成型方法：（三维打印法）法。而采用了方法的快速成型设备被形象地称为打印机。法成型速度比其它技术快倍，其它快速成型设备两三天才能成型的零件，打印机几个小时之内就可以完成。 打印机成本低廉、设备占用空间小，可以成为设计师办公室的办公用品。更
6、重要的是，由于以上的优点，三维打印法能够普及性的改变传统的零件设计模式。传统的零件设计都是二维的三视图，以至现在的一些优秀的设计软件（如、等）虽然能够给设计者立体视图，但是还是没有实现真正的模型设计，客户还是摸不着，而只是概念设计。而法将会使得实体（模型）设计成为可能。通用的软件，如，设计的零件，只需利用打印机分层软件进行切片处理，然后通过数控系统指挥打印机一层层打印。不用多长时间，真实的三维立体模型就会出现在设计者和用户的面前。这样就可以大大节省开支，减少不必要的浪费。而且还可以加快产品的开发，迅速占领市场。相关技术研究现状已有的分层软件 打印机快速成型可以分为离散和堆积两个过程，如图所示。
7、 也够棼到 一 ；】蜜：匿 数据处理过程； 西再薪夏匿运 （层片信息处理） （离散过程） 曷瞅赳径 面丽壶砷 ：一一一一一一，一一一一， 画 ， 叵 ， ！ 物理实现过程 彻埋买现趣程； 堆积过程 目宣 实体模型 图 打印机快速成型的基本过程 东南人学硕上论文 离散过程将模型沿某一方向（如方向）离散为一系列的二维层面（称为分层或切片），得到系列的二维平面信息（截面信息）；分层后的数据进行进一步处理，根据不同上艺的要求将这些信息与打印机数控成型技术相结合，生成代码在微机控制下，数控系统以平面加工方式，有序地连续加【出每个薄层，并使它们自动粘接而成型，从而构成一个与模型相对应的三维实体模型，这就是
8、堆积的过程九。 从图可以看出，整个过程可以分为数据处理和物理实现两大步骤，其中数据处理主要完成三维模型的离散功能，而物理实现则根据离散的层片信息完成实体的制造。 打印机数据处理技术可以接收和处理任何一个系统输出的三维模型信息（如文件格式），对模型进行分层，最后处理成层片文件格式送入打印机中。打印机接收经数据处理技术处理后的层片文件进行快速成型制造。 快速成型数据处理是技术的第一道环节，也是最重要的一个环节。快速成型数据处理的方法及精度直接影响成犁件的质量。数据处理由软件系统负责完成，冈此分层软件作为剑的数据转换和处理的接口，是打印机的灵魂。各大打印机生产商一般都开发自己的分层软件。如公司的、，公司的，公司的 ，公司的、，公司的， 公司的和等。 由于与接口软件开发的困难性和相对独立性，国外涌现了很多作为与系统之间桥梁的第三方软件。这些软件一般都以常用的数据文件格式作为输入输出接口（如文件），而输出的数据文件般为。比较著名的一些第三方接软件有美国 公司的、，比利时公司的，
