义齿3d打印技术中分层算法与刀具路径生成策略的研究

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1、ＴＰ：１０１８３分类号：２９单位代巧０３５２２０９６密级：公井研究生学号＊２１馨古林大学硕古学化论文学术学化（）义齿犯打印技术中分层算法与刀具路径生成策略的硏究巧ｒｃｈｃａｏｒｉｎｆＨｉｈｍａｎｄＰａ化Ｇｅｎｅ巧ｔｉｏｎＳｔ巧ｔｅ３Ｄ巧ｕｄｙｏｉｅｉｌＡｌｇｔｇｙｒｎｎＴｅｃｈｎｏｌＰｌｏｏｆＤｅｎ化巧Ｍｏｄｅｉｔｉｇｇｙ作者姓名：王美茜专业：控制理论与控制工程研究方向：仿生与控制指导教师；刘振泽副教授培养单位：通信工程学院２０１６年４月未经本论文作者的书面授权，化法收存和

2、保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使巧不在此限）。否则。，应承担侵权的法律责任吉林大学硕丄学位论文原创性声明：所呈交学位论文，是本人在巧导教师的巧导下本人鄭重声明，独立进行研究Ｘ作所取得的成果。除文中已经注明引用的內容外，本论义不包貪任何其他个人或集体已缝发表或撰写过的作品成巧。对本义的研究做山重耍贡献的个人和集体，均已在文中料明礎方式标巧。本人完全意识到本产明的法律结果山本人承担。学位论义作者签名：Ｉ媒

3、．円期：年／］日义齿3D打印技术中分层算法与刀具路径生成策略的研究StudyofHierarchicalAlgorithmandPathGenerationStrategyin3DPrintingTechnologyofDentureModel作者姓名：王美茜专业名称：控制理论与控制工程指导教师：刘振泽副教授学位类别：工学硕士答辩日期：2016年6月4日摘要摘要义齿3D打印技术中分层算法与刀具路径生成策略的研究随着3D打印技术的普及，在越来越多的领域中，该技术都得到了广泛应用。在医学领域中，因为其操作简便、定位精准等优点，3D打印技术发展迅猛，在口腔医学方面

4、，将3D打印技术应用于义齿的制作中就可以使打印出的义齿与天然牙齿在结构和功能上都十分相似，因此能达到较好的修复效果，也正是因为这个原因，现在通过3D打印技术对义齿进行打印已经成为越来越多缺牙患者的首选修复方式。本课题的主要研究内容包括：读取义齿的STL模型并进行建模，对其进行分析，在读取分析的基础上进行自适应分层算法的设计，减少3D打印中成型的模型实体与理论模型之间的体积偏差，然后对不同层中的轮廓进行提取，并将其与非有理B样条曲线（简称为NURBS）进行拟合，在其基础上将偏移曲线路径与锯齿刀具路径相结合，生成义齿模型的刀具路径，最后为偏移曲线和锯齿路径分别设计速度控制策略

5、，并为锯齿刀具路径的间距进行优化。本文中第一步是对义齿的STL模型进行读取并使其可视化，然后开发分层算法，结合平均分层算法设计出一套适用于义齿的自适应分层算法，该算法主要是解决模型特征的丢失和偏移问题，兼顾了分层精度和效率。再通过对切片层内的点进行跟踪标记等方法，来提取当前切片层中的轮廓，最后采用最近距离分析算法对轮廓中可能出现的畸变、开环等问题进行修正，提取平滑无缺的轮廓曲线。第二步是刀具路径的生成算法的研究，该算法目的在于优化表面质量和制造效率，算法设计主要通过如下方法来完成：首先引入NURBS曲线与各层的轮廓曲线进行拟合，通过算法反求控制点，再根据所得控制点设定不同

6、的偏移量从而生成偏移曲线刀具路径，并且在偏移曲线无法合理构建的内部区域采用锯齿路径来进行填充。最后一步是为整体3D打印过程中的刀具路径设计速度控制策略，采用多目标优化法来对锯齿刀具路径的间距进行优化，使生成轮廓面积误差及打印重叠率两个目标都得以优化。通过以上三步来完成对模型的读取、分层、轮廓提取，刀具路径规划生成以及优化。仿真结果表明，切片层中的轮廓可以被准确提取，速度控制优化策略可以在保证精度的前提下，很大程度上缩短切平面的构建时间，应用多目标优化方法所求得的最优刀具路径间距可以使打印误差和打印重叠率两个目标函数得到合理优化，速度优化策略及刀具路径间距优化策略是可行的。

7、Ⅰ吉林大学硕士学位论文关键词：3D打印，义齿模型，多目标优化方法，最近距离分析ⅡABSTRACTABSTRACTStudyofHierarchicalAlgorithmandPathGenerationStrategyin3DPrintingTechnologyofDentureModelWiththepopularityof3Dprintingtechnology,inmoreandmorefields,3Dprintingtechnologyisregardedasapopulartechnology.Inthemedic