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基于CT图像及FDM成型技术的零件模型制作工艺研究

作　者: 腰山岭
导　师: 宋小欣
学　校: 西南交通大学
专　业: 机械制造及自动化
关键词: CT数据 三维重建 图像处理 快速成型 误差分析
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


快速成型技术已经广泛应用于医学领域,它是集快速成型技术、CT扫描、医学图像处理技术、CAD等技术于一体的新型学科。随着三维重建与CT图像处理技术的发展,复杂外形的人体器官的三维数据模型都可以由此获得。与此同时,伴随快速成型技术的快速发展,能够依据这些三维数据模型快速制作出精度极其高、形状相当复杂的原型。对于传统的医学诊断、手术规划、假体制作,伴随着快速成型技术的快速发展和应用,其实用价值和发展潜力都会得到更大的提高。本文是立足于牙齿模型的图像处理及新型的快速成型技术的研究,以牙齿螺旋CT图像作为样本数据,实现了CT图像的预处理、分割及轮廓线提取,为快速重建三维模型提供了良好基础。本文研究所涉及的工作主要如下：(1)以医学螺旋CT数据为基础,应用CT图像处理及得到三维重构软件Mimics对原始数据进行处理,患者牙颌模型的三维数据,然后将这些数据以STL格式文件存储。(2)提出一种新的算法(NURBS曲线曲面算法)完成模型的曲面造型和修补,据此通过图像编辑软件Geomagic对模型进行除噪、补孔、补面、光滑等处理,得到最佳的三维模型。(3)将优化后的模型数据输入到快速成型机的可识平台,进行实体模型重建。(4)对快速成型中所出现的各类误差作以分析,并提出了相应的解决方案,为避免或减少此类误差的出现提供了依据。本文将快速成型技术引入牙颌模型的制作,有利于医生对患者病态牙齿的观察并提出最佳的治疗方案,为患者医治减少了痛苦,同时也为医生诊治病人提供了方便,具有较强的实用价值。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章 绪论  10-18
  1.1 快速成型技术  10-14
    1.1.1 快速成型技术概述  10
    1.1.2 快速成型技术的原理  10
    1.1.3 快速成型技术的特点  10-11
    1.1.4 快速成型技术的分类  11
    1.1.5 快速成型技术的应用  11-13
    1.1.6 快速成型技术的发展状况及发展趋势  13-14
  1.2 反求工程技术  14-16
    1.2.1 反求工程的含义  14-15
    1.2.2 反求工程的特点  15
    1.2.3 反求工程的应用  15-16
    1.2.4 数据获取  16
  1.3 本课题研究的目的、内容和意义  16-17
  1.4 小结  17
  1.5 本文结构安排  17-18
第2章 医学CT数据的获取和处理  18-25
  2.1 引言  18
  2.2 螺旋CT图像  18-22
    2.2.1 螺旋CT成像的基本原理  18-20
    2.2.2 螺旋CT数据格式  20-22
  2.3 CT数据的可视化处理  22-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章 基于CT数据的牙颌模型重建  25-41
  3.1 非均匀有理B样条NURBS曲线曲面造型  25-27
    3.1.2 NURBS曲线曲面定义  25-26
    3.1.3 NURBS曲线曲面具体算法  26-27
  3.2 Mimics功能、特点及三维图像构建  27-35
    3.2.1 Mimics功能、特点  27-29
    3.2.2 牙颌、牙列数据处理与三维图像构建  29-35
  3.3 Geomagic功能、特点及三维图像修改处理  35-40
    3.3.1 Geomagic功能、特点  35-36
    3.3.2 牙颌、牙列三维图像修改处理  36-40
  3.4 本章小结  40-41
第4章 牙颌组织模型的快速成型制作  41-49
  4.1 FDM快速成型系统工艺原理和构成  41-43
  4.2 牙颌组织模型的快速成型制作  43-48
    4.2.1 快速成型数据准备  43-46
    4.2.2 快速成型机上的模型制作  46-48
  4.3 小结  48-49
第5章 熔融沉积快速成型的误差分析以及控制措施  49-55
  5.1. 引言  49
  5.2 FDM快速成型产生的误差及分类  49
  5.3 前处理误差分析及控制措施  49-52
    5.3.1 CAD模型进行STL格式化产生的误差及优化措施  49-50
    5.3.2 CAD模型进行STL格式分层切片时产生的误差及控制方法  50-52
  5.4 成型加工产生的误差分析及控制措施  52-54
    5.4.1 机器误差  52
    5.4.2 材料误差分析及控制措施  52-54
  5.5 后处理产生的误差  54
  5.6 总结  54-55
总结与展望  55-57
  研究总结  55
  研究展望  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-61
攻读学位期间发表的学术论文  61

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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