三維迷宮的設計與制造.pdf

1、三維打印作為一種新興的制造技術，由于其突破傳統(tǒng)制造方式的局限，受到了越來越多的關注，并且有了越來越廣泛的應用。在三維打印中，三維模型是基礎，在打印過程中起著決定性的作用;切片計算是三維打印中對模型處理的核心步驟，直接影響打印結果的精度和效果。本文就三維模型和計算切片等三維打印中的基本問題展開研究。本文首先提出了一種基于二維迷宮和三維結構（三維曲面）的三維迷宮生成算法，主要通過CSG建模技術實現(xiàn)。傳統(tǒng)基于網(wǎng)格模型的切片算法存在效率低、誤差

2、大等問題，而三維模型的隱式表達能夠顯著改善這些不足。在基于隱式函數(shù)的3D打印切片算法的基礎上，本文提出了一種面向CSG建模系統(tǒng)的3D打印切片算法。通過本文提出的算法，可以在大幅減少處理時間的同時，模型精度也有所提升。
　　第一部分是三維迷宮的生成算法研究。迷宮是一類經(jīng)典且廣泛的益智玩具，迷宮的研究和設計在實際生活中有著廣泛的應用前景。相對于二維迷宮，三維迷宮在難度和趣味性上達到了一個更高的水平。本文主要是通過改進二維迷宮的隨機算法

3、，提出了循環(huán)迷宮的概念和迷宮復雜度公式，進而提出了一種基于四邊形網(wǎng)格曲面的三維迷宮設計算法。該算法主要包括三個過程:首先將給定的三維曲面四邊形網(wǎng)格化;然后確定迷宮的起點和終點，通過基于最小生成樹的二維迷宮生成算法在網(wǎng)格表面生成迷宮路徑;最后，將迷宮實體化為三維結構，并與原始三維模型做布爾運算，得到三維迷宮。
　　由于生成的迷宮是由大量的基本集合體通過布爾運算構成，是一種CSG建模表達。為了避免進行三角化，生成三角網(wǎng)格，我們研究了是

4、面向CSG建模系統(tǒng)的3D打印切片算法。隱式表達的三維模型有著三角網(wǎng)格不可替代的優(yōu)點，如表達能力強，運算簡便，沒有拓撲上的不正確，如自交或重疊等。這些優(yōu)點正是三維打印所需要的，并且是網(wǎng)格表達所不具備的。CSG建模技術通過簡單體素的拼合構造復雜幾何體。在計算機圖形學和CAD建模領域，CSG建模技術經(jīng)常被用于實體建模。為了解決制造問題，基于隱式函數(shù)的3D打印切片算法，我們提出了面向CSG建模系統(tǒng)的3D打印切片算法，可以在大幅減少處理時間的同時