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1、本 科 生 课 程 论 文论 文 题 目 快速原型技术及其应用课程论文 学生专业班级 机械制造及其自动化 学生姓名（学号） 指 导 教 师 完 成 时 间 2011年6月30日 2011年 6 月 30 日快速原型技术及其应用课程论文快速原型（RP）技术是九十年代发展起来的一项先进制造技术，RP技术是在现代计算机辅助制造技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。其基本原理都是分层制造，逐层叠加，（利用离散、堆积、成形的思想） 类似于数学上的积分过程。形象地讲，快速成形系统就像是一台立体打印机。能快速制造出新产品的样件、模具或模型。可验证产品开发的合理
2、性、美观性；验证产品设计结构的正确性；作为样件、产品展示等；提供制造模具的样件；用于工程分析。是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术, 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、降低成本、提高产品竞争力有积极的推动作用。自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。 快速原型基本过程：CAD建模；分层；层面信息处理；层面加工与粘结；层层堆积；后处理。 快速原型技术优点有以下几方面：1、快速方便，高度柔性，只要不超过原型范围；2、由CAD模型直接驱动（或从和实体反求获取数据）到制成原型，速度要快得多；3、原型过程无需刀具、夹具，零件的复杂程度和生产
3、批量与原型制造成本基本无关，而且有利于把握商机； 4、可快速成型任意复杂的三维几何实体，不受传统加工方法中道具无法到达某些形面的限制；5、广泛的应用领域。它不仅在制造业的产品造型和模具设计制造领域，而且在工业设计、材料工程、医学、建筑工程、航空领域等有广泛的应用前景。快速原型技术按成型方法大致分为：光固化成形、分层实体制造、选择性激光烧结、熔融沉积制造等。 快速原型技术应用的范围越来越广泛。涉及医学、实验分析模型、快速模具、快速铸造、新产品快速开发制造等。例如应用快速原型技术辅助下颌骨缺损重建手术；快速原型技术在下颌骨个性化重建中的应用基于三维CT重建的快速成形技术在颌面部骨折的应用；快速原型
4、技术在国防科技中的应用包括制导控制系统快速原型技术研究；快速原型技术在电动工具开发中的应用研究；快速原型技术在模具制造中的应用及齿轮快速模具在直接金属铸造技术上的应用；快速完整制造技术是将计算机上可见的设计图形，迅速、准确地变成产品原型或直接制造零件；因此对缩短产品开发的周期，减少开发费用，提高市场竞争能力都具有重要的现实意义。快速原型技术在建筑雕塑模型制作中的应用；基于快速原型技术的产品创新流程再造；快速原型技术在汽车零部件制造业中的应用等。快速原型技术发展趋势：1、创新工艺RP技术的发展离不开其他先进设计、制造技术的支持，而且，它们之间的结合越来越紧密。例如冰冻成形以水为原料，通过温度控制
5、、水滴控制、喷射方法与速度控制实现快速成形； 2、开发新材料合适的材料是快速原型制造的关键。开发全新的RP新材料如复合材料、纳米材料、非均质材料、活性生物材料，是当前国内外RP成型材料研究的热点。 3、开发数据强大的数据采集、处理和监控软件； 软件系统不仅是实现离散、堆积成型的关键，而且还对成型速度、成型精度、零件表面质量等方面有很大影响。大多数快速原型制造系统所使用的分层切片算法都是基于STL文件进行的，STL文件存在许多缺陷和不足，如何克服工程 STL文件本身的缺陷，建立统一的数据格式是十分重要的。 4、向大型制造和微型制造进军；由于大型模具的高难度和高成本，以及RPM在模具制造方面的优势
6、，可以预测RPM将向大型原型制造方向发展。RPM的另一个重要发展方向是微型化，适应环境和桌面化的微型“三维打印机”正日益受到RP设备开发商和用户的关注。5、高速度、高精度、高可靠性；大力改进快速原型制造系统，研制工作精度高、可靠性好、效率高而且廉价的制造设备，将解决制造系统昂贵、精度偏低、制品物理性较差、所使用材料有限等问题。6、生长成型；伴随着生物工程、活性材料、基因工程、信息科学的发展，信息制造过程与物理制造过程相结合的生长成型方式将会产生，制造与生长将是同一概念。以全息生长元为基础的智能材料自主生长方式是RPM的新里程碑。7、网络加工。通过信息高速公路形成快速原型制造信息网络，使用户直接
7、从网络得到产品的模型，利用自己的快速原型制造设备制造出原型，另一方面没有原型设备的公司也可以利用网络通过远程制造来实现原型制造。另外，反求技术已成为研究热点。 快速成形技术是一种具有广泛应用前景的正在不断完善的高新技术。随着市场竞争的日趋激烈，该技术将会被越来越多的企业所采用，对企业的发展，发挥越来越重要的作用，并将给企业带来巨大的经济效益。课程论文成绩评定表学生姓名专业班级论文题目快速原型技术及其应用课程论文指导教师评语及意见：指导教师评阅成绩： 指导教师签字 年 月 日快速原型技术试验报告报告 题 目 安全帽点云处理实验报告 学生专业班级 机械制造及其自动化 学生姓名（学号） 指 导 教
8、师 完 成 时 间 2011年6月30日 2011年 6 月 30 日安全帽点云处理实验报告 点云处理包括降低点云数据量，可视化点云，分割点云，创建横断面等；安全帽的点云处理操作步骤：1、快捷键Ctrl+I查看点云的数据，上百万个数据点，过于庞大。2、简化数据点云Modify Data Reduction Space SamplingCloud栏中选中改点云将距离误差（Distance Tolerance）改为0.5单击鼠标中间确定，处理后，在Result栏中可看出，百分之八十九的的点云被简化掉3、多边形化处理可视化操作，能了解到点云成型以后的特征Construct Polygon Mesh
9、Polygonnize Clouds关闭Polygonnize Clouds对话框后，以反光的形式显示。4、分割处理，上部分的点云用来构建圆形大面，而下部分的点云则用来构建帽檐部分，中间一部分则是在后续操作中有倒圆角产生的。利用颜色特征之前先进行如下操作：首先要对点云进行曲率计算Evaluate Curvature Cloud Curvature单击鼠标中键确定 关闭Cloud Curvature对话框后，显示如下：其次使用Construct feature Line Color BasedSeed Point栏中选择冒顶上面的一个点，勾选Dynamic Update，拖动Percentage
10、 Growth后面的滚动条到100，视图中黑色的点云部分则是相对析出的点云部分，单击鼠标中键确定。关闭对话框。5、在红色部分单击鼠标右键，选择隐藏Hide Entity将原始的点云隐藏起来。6、Modify Extract Circle Select Points将点云分为两部分Keep Point栏中选择Both选项单击Select Screen Points栏，单击几个点是它形成一个范围，将点云分成上下两个部分，单击鼠标中键确定。7、使用View Align View To Cloud命令，选择上面的点云单击鼠标中键确定8、关闭对话框，在空白处单击鼠标右键，选择Rotate View，拖动
11、右侧的滑动条到最上面的位置，则视图绕着X轴的方向旋转90度得到如下视图：9、如果点云呈现比较密的状态，我们可以在点云上单击鼠标右键选择Point Display命令，将点云的显示密度Sample Point Frequency设为3，将点云的尺寸Point Size设稍微大一点为2。单击Apply按钮确定，然后关闭对话框。10、接下来用Construct Cross Section Cloud Interactive来创建上半部分点云的剖断面。在Cloud栏中选择上面部分的点云，在Neighborhood栏中输入1，单击SelectScreen Lines栏在上部区域单击鼠标，按住Ctrl按钮
12、创建出一条平行于水平方向的剖断面，同样的道理继续创建上面的几个剖断面，要注意，我们创建的剖断面间隔要均匀，单击鼠标中间确定，关闭对话框。 单击鼠标中键确定之前的视图（上）单击鼠标中键确定之后的视图（下页）11、使用ModifyExtractCircle -Select Point命令，我们将来析出下半部分点云的轮廓部分。单击Cloud栏，选中下半部分的点云，在Keep Points栏中选择Both选项。单击Select Screen Points栏，在视图中依次的单击出一个区域，这个区域要将点云下半部分的这一圈点包含在内，单击鼠标中键确定。局部放大后，如下：用类似的方法圈选出其他位置上面的点云
13、。关闭对话框。点云处理的最后一个部分，我们将来处理一下帽檐部分的轮廓线，先将全体的点云隐藏起来，同样将上半部分的点云隐藏起来。隐藏起来后发现帽檐部分h 析出的点云不能构成原帽檐边缘轮廓线，必须返回11补选出刚才没有圈入的边沿轮廓线。然后再处理一下帽檐部分的轮廓线。12、处理一下帽檐部分的轮廓线，先将全体的点云隐藏起来，同样将上半部分的点云隐藏起来。使用ModifyScan LinePick Delete Points 将点云内部的杂点使用手工的方法删除掉，使得这些轮廓点云只剩下外围的一圈，处理完点云以后，那么点云处理方面的内容就完成了。Shift+鼠标左键：旋转视图Shift+鼠标中建：放大（或旋转）试图Shift+鼠标右键：移动视图空白书鼠标右键：快捷方式（包括撤销键入、恢复键入、隐藏等）实验报告成绩评定表学生姓名专业班级论文题目快速原型技术及其应用课程论文指导教师评语及意见：指导教师评阅成绩： 指导教师签字 年 月 日第16页