激光三维深雕系统的软件开发研究

论文摘要

随着激光雕刻技术更多的融入计算机图形学、信息技术等学科的知识,激光雕刻的应用范围得到了极大的拓展,二维标刻、三维内雕、雕刻平台组件等等已得到了较好的发展,而关于复杂图形的三维深雕的报道和研究则较少。本论文针对三维深雕系统里的重点和难点,提出了两种算法方案,并结合三维显示技术,开发出三维深雕系统软件。本论文主要的创新工作可总结如下:(1)分析多种三维图形格式,考虑到通用性、来源和空间特性等,选用STL格式文件作为三维深雕的研究对象以及系统对外交互的接口。(2)兼顾激光雕刻特点,针对三维图像空间遮挡问题,提出了盒子体数据结构。在认真分析STL格式三维特性基础上,提出了两种三维深雕算法方案:基于盒子体结构的分层切片算法和射线算法。(3)基于MFC,结合OpenGL技术,开发了激光三维深雕软件,包含多个模块,完成文件载入、算法处理、三维显示与控制、数据处理等操作,并对用户体验进行了研究和优化。软件运用三维显示技术,对源图像和处理结果进行三维的模拟仿真,提供直观的模拟结果,以便反馈修改参数,促进算法处理。(4)对算法模型的可行性进行了大量的研究和实践,并根据验证的结果反馈改进算法,从时间复杂度和空间复杂度两方面对算法进行了优化。(5)采用实验室自主研发的激光三维深雕设备,搭建平台,在铝材、石材、铸铁、黄铜等多种材料上进行算法模型验证和工程实践,实现三维深雕。本论文最后给出了几个在不同材料上的三维深雕实例,并对本课题的下一步研究提出了一些看法和建议。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 激光加工技术概况
• 1.2 三维雕刻发展现状
• 1.3 课题来源、主要研究内容和意义
• 2 激光三维深雕系统的总体框架
• 2.1 系统构成
• 2.2 关键技术路线
• 2.3 本章小结
• 3 激光三维深雕三维模型及计算机仿真
• 3.1 STL 格式文件介绍
• 3.2 OpenGL 三维显示
• 3.3 OpenGL 编程说明
• 3.4 本章小结
• 4 激光三维深雕算法原理模型
• 4.1 盒子算法模型
• 4.2 分层切片算法原理
• 4.3 射线算法原理
• 4.4 本章小结
• 5 激光三维深雕算法的优化
• 5.1 时间复杂度的优化
• 5.2 空间复杂度的优化
• 5.3 本章小结
• 6 实验分析及软件介绍
• 6.1 实验结果展示与分析
• 6.2 软件界面及主要功能介绍
• 7 总结和展望
• 7.1 工作总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献