基于彩色纹理的3D打印数据处理关键算法研究

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随着快速成型技术的不断发展,国内外对彩色3D打印技术的研究越来越多。彩色3D打印技术逐渐走入到人们的生活中,在文化消费、工业设计、医学等领域得到广泛推广。同时随着个性化定制产品社会需求的迅猛发展,对产品的色彩要求越来越高,但是现在大多数的彩色模型都是点彩色模型或者面彩色模型,不是真正意义上的彩色模型。基于这一点,本文对彩色纹理模型快速成型技术进行研究,实现真正意义上的全彩色模型,满足人们对色彩的要求。本文围绕分层轮廓生成算法、颜色厚度生成算法和分层轮廓扫描算法进行研究,提出了基于彩色纹理的分层轮廓生成算法,该算法不仅可以对彩色纹理模型进行快速分层处理,而且能够快速提取轮廓的颜色信息,最终输出彩色分层轮廓;为了获得具有颜色厚度的彩色截面位图,提出了基于彩色轮廓的颜色厚度生成算法,输出具有颜色厚度的彩色截面位图;并且对分层截面轮廓的填充进行研究,采用复合扫描的方式对分层轮廓进行填充,最终输出GCODE文件。论文的主要研究内容如下:(1)对彩色纹理模型文件进行解析,确定了三维模型各个顶点的几何信息和纹理信息,提出了基于彩色纹理的分层轮廓生成算法,研究了分层轮廓顶点纹理坐标的获取和分层轮廓颜色的提取。该算法不仅可以获取轮廓的几何信息,而且能够提取轮廓的颜色信息,并对算法加以实现输出彩色分层轮廓。(2)针对彩色纹理模型表面颜色不连续的问题,提出了基于等距偏置的颜色厚度生成算法,首先对内外轮廓快速识别算法进行研究,在识别出内外轮廓后,对彩色轮廓的偏置过程和颜色填充进行了详细的研究,并对算法验证,输出具有颜色厚度的彩色截面位图。(3)为了增加轮廓的着色效果,对常用的扫描路径进行研究分析,提出了一种复合扫描路径算法,模型表面用偏置扫描实现,为轮廓着色提供了良好的表面特征;内部用分区平行直线扫描填充,提高填充效率。(4)针对彩色3D打印“层层打印,层层着色”的特点,开发出一套彩色纹理模型数据处理软件,该软件实现彩色切片文件的输出和与下位机进行通信交替下发彩色截面位图和GCODE文件。
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