三维数字化辅助的逆向工程系统论文

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1、天津大学硕士学位论文三维数字化辅助的逆向工程系统姓名：刘常青申请学位级别：硕士专业：物理电子学指导教师：彭翔20030101摘要本论文围绕逆向工程中的三个核心技术，即三维数字化、实体造型及快速原型制造在实际应用中所涉及的一些关键问题进行研究，主要的工作包括以下几个方面：1．三维传感的层面：为了改善现有光学数字化设备的性能，建立了基于视频数字投影结构光生成方法的主动三维数字化视觉系统，应用该系统成功地实现了实体三维“数据点云”的获取。2．在【1】的基础上详细讨论了深度数据的两种重建方法，包括傅立叶变换的方法和“相移”的方法。3．在三维造型的层面上，对获取的实体大密度“数据点云”设计了具体的处理方

2、法和步骤，以使其能符合快速原型制造及cAD／cAM系统处理的要求；同时，研究了实体数据到逆向工程或者快速原型系统的软件接口问题，成功地实现了三维数字化系统与快速原型制造系统的集成。4．提出并实现了在颅颌面整形外科的颅骨修复术中应用逆向工程制作颅骨修复件的方法和技术。为此，研究并实现了医学CT成像数据的三维重建、三维编辑、和“数据点云”的处理方法和技术，并成功地应用三维实体造型和快速原型制造技术获得了颅骨修复件。应用本文提出的技术所制作的颅骨修复件已经成功地应用于中国协和医科大学整形外科医院的临床试验。本论文的部分研究内容得到了国家自然科学基金项目：“基于位相映射的三维光学数字化成像视觉及其图像

3、理解”(项目号：69875013)，和“多分辨率动态三维数字成像及造型”(项目号：60275012)的资助，另一部分内容得到了北京吉马飞医疗器械有限公司的企业委托项目的资助。关键词：逆向工程三维数字化实体造型快速原型数据点云三维重建颅骨修复ABSTRACTThisthesisinvolvesthreecoretechniquesofreverseengineering，namely，three—dimensiondigitalimaging，modeling，andrapidprototypingThemaincontentsofthisthesisincludethefollowingpar

4、ts：1．Basedonvideodigitalprojection，webuildupathree—dimensiondigitalvisionsystem，gettingthepointcloudsoftheobjecttobedigitized．2．Wediscusstwokindsofmethodsofrangeimagereconstruction，includingFouriertransformationmethodandphase—shiftingmethod．3．InordertofittorapidprototypingmanufacturingandCAD／CAMsyst

5、em，wedevelopthetechniqueofdealingwith“high—density”pointclouds．Inaddition，wealsodesignaninterfacetoconvertthedataofentityintothereverseengineeringandrapidprototypingsystem，leadingtotheintegrationofthree—dimensiondigitalsystemwiththerapidprototypingsystem．4．Inordertoaccomplishtheduplicationofpartsfor

6、brokenskullinthefieldofcranioficialplasticsurgery，weproposeamethodforthethree—dimensionalreconstructionofCTdataset．Alsowepresentatechniqueonhowtoachievethemanufacture．ofthepartswiththereverseengineeringtechnology．ThistechniquehasbeensuccessfullyappliedforclinicaloperationofplasticsurgeryattheHospita

7、lofPlasticSurgeryofChineseConsonancyMedicalUniversity。TheresearchworksinthisthesishavebeenpartiallysupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(NSFC)underthecontractsNo．6987503IandNo．60275012