摘要：提出一种针对三维封闭三角网格模型的缺失实体孔洞修复算法,由初始导引点出发,根据几何特征搜索孔洞边界,并以水平集方法扩展边界,获取目标问题区域。基于边界采样和投影方法建立代理曲面,实现了内环三角化细分和三维网格表面的自由变形。通过合并环间区域和引入边缘约束的平滑过程,得到缺失实体孔洞的上缝合面。在此基础上向内扩展,获取孔洞下表面边界轮廓,搜索出上下边界环之间的三角网格区域,并利用同样的方法构建缺失实体孔洞的下缝合面。最终,连接上下缝合面以及两个边界轮廓环之间的三角网格区域得到修复实体。试验制作的样件表明,算法能简化人工交互设计的步骤,生成高质量的修补结果。

摘要：为解决薄壁类零件在装夹中出现的弯曲变形问题,研究了面向快速夹具的工件夹持点的自动规划方法。将工件数字化模型向定位基准面投影获得二维边界图,通过对边界图的规约化处理,确定主夹持点的位置区域;根据主夹持点的自动规划规则,规划出合理的主夹持点位置。根据薄板弯曲变形理论计算分析重心区和悬臂区的变形情况,确定辅助夹持点的合理位置和个数,从而完成工件夹持点的自动规划。通过某塑料机壳零件的夹持点自动规划实例,验证了所提理论的科学性和方法的有效性。

摘要：基于增量制造的再生骨支架制备方法在生物制造领域表现出巨大应用潜力,也越来越受到重视,其中制造路径规划方法直接影响到制备的支架的结构特点,在很大程度上决定了后期支架的细胞培养以及组织修复效果。目前典型的面向工业以及民用领域的增量制造工艺的路径规划方法不能完全适用于骨支架的制备,无法获得能够有效模拟细胞外基质结构特征的三维贯通结构。针对这一问题,提出一种面向生物增量挤出成形技术的再生骨支架制备路径规划方法,将材料成形过程中出现的尺寸变形的补偿融入到路径规划方法的设计中,能有效满足骨支架制备时对复杂外轮廓和梯度孔隙结构的需求。在此基础上,给出再生骨支架增量挤出成形系统的软件系统架构,实现方法及结果,并通过支架成形试验验证支架的性能,研究成果对自主开发生物增量制造装备具有重要价值和意义。

摘要：由于挤出胀大现象的存在,在室温条件下通过三维打印技术(Three-dimensional printing,3DP)成形的凝胶组织工程支架与输入的目标支架原始模型相比,内部微观孔隙结构精度与孔隙率明显降低。针对这一问题,采用流体计算软件Polyflow对明胶-海藻酸钠共混体系交联形成的生物凝胶材料在挤出成形过程中通过喷头直径过渡段时流线的收缩与离开喷头后的挤出胀大现象进行有限元模拟,着重分析凝胶黏度与供料压力对挤出胀大的影响规律,并通过试验验证模拟的合理性。提出将挤出胀大引起的尺寸变形误差引入支架模型的设计过程。通过数值模拟与试验结果的对比,合理调整模型中纤维间距,利用得到的最佳工艺参数进行凝胶组织工程支架的三维打印成形。结果表明,支架内部的微观孔隙结构精度和孔隙率与理想支架要求近似吻合。通过对生物凝胶挤出胀大的模拟分析,可为凝胶组织工程支架的精确打印成形提供理论依据和技术指导。

摘要：结合现有骨支架设计系统和增强现实交互技术,提出一种用于骨缺损修复手术的辅助规划方法与检查系统框架。对其中的显示合成与交互方式进行阐述,并以此为基础开发原型系统,其主要目的是在完成骨支架结构模型设计后,帮助临床医生在快速成形制作的颅骨模型上检验骨支架设计的合理性,完成手术的规划和仿真过程。

摘要：为简化现有CAD界面的专业性和复杂性,采用增强现实技术将二维设计操作移植到三维环境中,通过摄像机、交互工具与基准标记之间的相互变换关系寻找空间位置点在世界坐标系中的坐标表示方法,实现三维交互建模。实验结果表明,该方法具有较好的稳定性和可用性,且能满足空间交互建模的要求。

摘要：针对三维封闭三角网格模型的缺失实体孔洞,提出一种边界识别算法。以手绘曲线作为输入,结合轮廓线法得到目标孔洞的近似边界点集,生成连续的孔洞轮廓线。按照曲线点集并以孔洞轮廓线辅助搜索孔洞的上边界,根据上边界向下搜索得到孔洞的下边界。该算法可用于满足二维流形、可定向及封闭的三角网格模型上孔洞边界的定位,能够简化孔洞边界的定位过程,提高设计系统的易用性。

摘要：为在模型内部生成可控的多孔隙结构,提出一种针对三角网格模型的内部结构装配方法.首先对模型对象内部空间进行划分,确定目标装配区域;然后根据设计要求,采用隐函数表达的参数化结构作为模型单元填充装配区域,并通过优化局部区域的性能实现整体设计目标;最后从参数化表达的体结构模型中提取等势面,将其直接转化为三角网格体模型.实验结果表明:该方法能够构建密度、连通性和梯度可控的复杂结构,保证内部结构单元之间的平滑过渡,同时避免因大量布尔运算操作产生的错误.

摘要：分析了快速夹具的通用结构和应用前景,介绍了快速夹具的设计原则和利用UG/OPEN开发快速夹具设计模块的一般流程。借助所开发的快速夹具设计模块,工装设计人员可以方便的设计快速夹具,这对缩短产品的开发周期有重要意义。

摘要：为设计满足特定目标并具有近似自然形态的多孔隙结构,同时实现对结构内部连通性的控制,提出一种基于样本学习的多孔隙结构设计方法.首先以多孔介质的孔隙率和连通性作为设计指标,以6-邻接体素结构建立参数化设计单元,通过手工标记方式建立设计单元样本库;在此基础上,利用随机决策树森林(RDF)学习样本结构与设计目标之间的关联模型,生成设计规则;最后将整个设计方法集成于一个可扩展的多孔隙建模框架中.实验结果表明,RDF的泛化能力能够对样本库之外的结构进行正确的判定,可以在满足设计目标的同时得到更加自然的多孔隙结构.