3D打印服務過程中若干問題的解決辦法

對殼體厚度參數(shù)進行優(yōu)化的方法，在減少打印材料消耗的同時保持足夠結構強度。在用戶輸入表面網格和指定相應外力后，通過算法計算得到優(yōu)化厚度參數(shù)，生成封閉網格進行3D打印制作。本算法主要由兩部分組成：1、使用殼單元有限元仿真技術對物體靜態(tài)平衡下受力狀況進行仿真。2、在優(yōu)化求解過程中采用靈敏度分析，計算節(jié)點應力、位移等對厚度參數(shù)的解析形式導數(shù)等方法加速求解過程。采用多次迭代求解方法，在每次迭代中限制厚度參數(shù)的取值范圍，將非線性優(yōu)化問題局部簡化成線性優(yōu)化問題。采用交替優(yōu)化過程求解厚度參數(shù)值。實驗樣例采用多種模型使用不同材料分別進行3D打印制作，進行物理實驗驗證仿真結果是否與實驗結果一致。本算法能夠快速完成對模型厚度參數(shù)的優(yōu)化，使實際打印模型滿足相應結構強度要求，降低材料消耗。

一種設計并制造個性化不倒翁的方法。不倒翁是最古老的玩具之一。在外力推動后，不倒翁經過不斷搖擺最終靜止在初始平衡位置。傳統(tǒng)制作的不倒翁上半部通常具有各異的形狀，但是下半部多為半球形并內置配重。將任意模型做成不倒翁并不容易，為了保持不倒翁搖而不倒的特性，需要滿足其質屯、位置和下半部形狀之間的相應約束。本章算法結合計算機輔助設計方法，能夠幫助普通用戶設計個性化不倒翁，并通過3D打印技術制造出不倒翁實體。在減少打印材料消耗的前提下，不倒翁具有相對協(xié)調的外形、足夠穩(wěn)定性和較大的搖擺幅度。在實驗過程中使用最常見的3D打印機，制造不同形狀、大小的不倒翁L：A驗證算法有效性。

3D食品打印機進行個性化肖像打印的方法。隨著3D打印技術的發(fā)展，個性化食物定制與制作的難度大大降低。與使用傳統(tǒng)打印材料如ABS，Nylon，SLA等不同，本章算法采用可食用材質進斤打印如麥芽糖、巧克力糖漿、果醬等。本算法能夠自動優(yōu)化輸入肖像，在保持圖像特征情況下簡化圖片，并生成可打印路徑。本算法包含兩個主要部分：1、使用圖像抽象化方法，提取肖像輪廓線，采用人臉檢測、肖像素描合成等方法進一步提升圖像抽象化效果。2、對打印路徑進行優(yōu)化，減少打印時間、提高打印質量。3D打印肖像過程中，對肖像中人臉進行胖瘦調整有助于提高美觀程度，滿足用戶需求。因此我們介紹了一種調整圖像中人臉胖瘦程度的方法。算法的輸入為單張人臉圖片，輸出為經過胖瘦調整后圖像。算法包含W下步驟：首先從單張人臉圖像中重建3D可變形人臉模型，并標記人臉特征點。隨后，根據(jù)用戶指定的人體體重變化程度，計算人臉軟組織厚度變化量，確定調整后特征點位置。應用Laplacian變形方法得到胖瘦調整后3D人臉模型。使用基于網格參數(shù)化的圖像重定向方法對背景區(qū)域進行計算。人臉區(qū)域使用3D模型重渣染結果。將背景區(qū)域與人臉區(qū)域進行融合，得到最終結果。本章中對多組肖像、胖瘦調整后肖像進行打目口，對比打印效果與耗時，并進行用戶測試驗證算法有效性。

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