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本发明公开了一种电网信息模型GIM转换为点云的方法，本发明首先通过逐级读取GIM模型中的CBM、DEV、PHM和FAM文件，获取相关信息；然后解析MOD、STL文件，实现MOD或STL模型至点云模型的转换；再通过各级系统中CBM、DEV和PHM文件中的经纬度坐标和变换矩阵将所得点云转换至同一参考坐标系下，构建完整工程点云模型，并以PCD点云文件格式保存；最后将PCD格式点云文件向TXT、XYZ和LAS等格式点云文件转换。本发明为电网信息模型GIM提供了以点云形式展示的方法，为GIM模型和三维激光点云模型间的匹配和比对分析提供了数据基础，促进了BIM技术和三维激光点云技术在输变电工程建设领域的融合应用。

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本发明涉及3D打印技术领域，具体涉及一种免去除支撑的3D打印方法，主要包括以下步骤：1)测试所需打印材料在多组工艺参数成型设备打印的固化深度或熔融烧结深度值，制作工艺参数表；2)对零件设计建模，确定分层厚度参数、成型设备工艺参数值，设计间隙支撑，将包含零件与间隙支撑的装配体文件导出STL模型文件；3)将STL模型文件导入切片软件，切片分析后生成加工文件；4)制作工艺参数设定，添加打印材料，检查设备状态，准备打印；5)设备打印开始，监控打印进程；6)取出零件实体部分，后处理获得零件。本发明在制造过程中打印件与支撑结构不粘连，可在确保有效支撑前提下，实现在后处理工艺中免去除支撑，成型效率高的优势。

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燃油系统是飞机的重要组成部分，随着我国航空事业的迅猛发展以及飞机的更新换代，对燃油系统的设计要求和设计手段也越来越高。油箱设计是燃油系统设计中最重要一环，也是供油管路设计及燃油测量的基础。获得油箱内部油液模型是油箱设计的首要工作，而燃油测量传感器布局则是决定燃油测量精度的关键环节。由于国外对我国航空技术的封锁，目前国内缺少这类专业性强的设计软件，部分设计方式来自技术人员的经验，缺乏科学依据。因此，有必要研究燃油箱精确模型设计方法，建立传感器布局准则，开发一款能够完成油箱设计的专业性软件，来帮助技术人员科学地、高效地完成燃油系统设计。 本文在深入分析油箱设计准则的基础上，研究了油箱内部油液模型提取方法和传感器布局校验算法，设计并实现了飞机油箱内部油液模型提取与传感器布局校验软件。本文首先介绍了所开发软件相关的理论和方法，包括：OSG三维渲染引擎库和STL模型处理相关技术。其次，从功能需求和非功能需求对软件进行了分析，确定了四个关键需求：构建三维CAD平台构建需求、提取油箱内部油液模型需求、油箱中管路区分与批处理需求以及燃油测量传感器布局校验需求。接着，在需求分析基础上，对软件进行了详细设计，确定了四个功能模块：系统设置模块、模型构造模块、模型操作模块和特性分析模块；最后，在软件需求分析和详细设计的基础上，基于OSG三维渲染引擎库和MFC框架完成了软件的实现，并对软件关键部分进行了测试，给出了软件运行效果图。 软件实际应用结果表明：本软件能够帮助设计人员完成飞机油箱设计中的主要工作，大幅简化油箱内部油液模型提取和传感器布局校验设计过程，提高油箱设计效率，也为国内油箱的设计了提供具有自主知识产权的专业软件工具。

Keyword ：

测量传感器布局 仿真软件 飞机燃油系统 油液模型

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本发明提出一种打印多彩模型的3D打印方法，包括如下步骤：S1，导入待打印产品的三维模型文件，显示待打印实体模型；S2，对上述待打印实体模型进行分层切片处理，并生成轮廓路径和填充路径；S3，根据用户需求，在模型表面进行绘制，绘制范围内为变色范围，并将该范围内的轮廓路径进行标记；S4，将标记范围以及未标记范围的轮廓路径与相应颜色的丝料驱动装置进行匹配，生成G代码文件；S5，打印出多彩3D模型。本发明对模型的上色处理过程简单，并且对文件无需特别处理，常规STL模型文件就适用。

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本发明公开了一种基于STL模型布尔运算的飞机油箱内表面模型提取方法，通过对初始CAD模型进行格式转换，生成STL格式文件；对STL格式文件进行拓扑优化，生成点线面索引信息及相邻点线面信息；以油箱理论外形面所形成的包围体A和真实油箱模型B之间进行布尔减操作，对三角面片相交方式分类，相交之后对网格进行再划分；最后将两模型的所有面片按照布尔减的逻辑关系进行筛选，重组为新模型并剔除其余面片，实现内表面模型的提取。本发明从复杂飞机油箱的CAD模型提取出内表面模型，具有鲁棒性和时效性，计算复杂度显著降低，极大的领先于同类已有方法。

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本发明公开了一种适于3D打印的棱透镜复合眼镜片STL模型的修复方法，通过对错误顶点进行筛选、删除以及合并，建立模型的拓扑信息关系，针对光学镜片的结构以及成型质量要求，从而依据点、边和面的邻接关系进行空洞、裂缝以及重叠等主要错误的修复，并逐步循环操作上述步骤，直至满足错误修复效果，使其高效完成光学眼镜片的快速制造，并能大大提高其内部成型效果，本发明仅仅针对光学结构模型，主要降低其3D打印出现的台阶效应，提高其内部结构的精度，以满足光学矫正的技术要求。

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扫描路径的生成是由三维数据模型沿叠层方向经切层离散化处理后生成设备可以识别的数控加工代码，是快速成型设备数据处理软件的核心组成部分。本文研究立足于寻求一种更高效率的扫描路径生成方式。研究基于STL（Stereolithography）模型，提出了精简模型数据的点面拓扑关系，以及快速重构模型点面拓扑关系的三轴加权分块排序算法和基于点面拓扑关系的截面轮廓轨迹邻接追踪算法。同时，针对熔融沉积成型工艺，实现了轮廓偏置填充路径和分区变向填充路径相复合的路径填充方式。 STL数据文件中近似表达模型表面的空间三角面片是无序排列的，平均每个面片的顶点坐标被重复地存储了几乎6次，数据冗余度大。快速成型制造领域，重构STL模型拓扑关系是为了更方便的生成截面轮廓轨迹。针对这一特定要求，本文提出了三轴加权分块排序算法，在去除冗余顶点的同时重构模型点面拓扑关系。测试结果统计分析表明，点面拓扑关系重构生成的文件大小仅是原文件的15% ~ 25%。 在对STL模型截面轮廓轨迹生成过程及算法深入分析和研究的基础上，提出了基于点面拓扑关系的截面轮廓轨迹邻接追踪算法。由于，模型邻接面片之间的交线段存在大概率的相接性。所以，轮廓轨迹邻接追踪算法有效利用了STL模型点面拓扑关系中三角面片间的邻接关系来追踪交线段形成截面轮廓轨迹，从而有效减少了交线段间相邻判断的次数，提高了截面轮廓轨迹的生成效率。 填充路径的研究过程中，讨论了填充路径规划目的及要求后，分析了几种常见填充方式的优缺点，针对熔融沉积成型工艺，实现了轮廓偏置填充路径和分区变向填充路径相复合的路径填充方式。这种复合路径填充方式充分结合了轮廓偏置填充路径精度高和分区变向填充路径速度快的特点。其中，分区变向填充路径采用45°蜂窝状填充形式，这样不仅可以减少材料使用量、缩短模型成型时间，而且可以降低成型面上的热量密度，减小模型由于热应力而产生的翘曲变形，提高制件质量。 一系列模型扫描路径生成测试分析表明，本文研究方法在保证制件表面质量良好的前提下，相比开源G代码生成工具Skeinforge和Slic3r具有更高的扫描路径生成效率。

Keyword ：

STL模型 截面轮廓轨迹 拓扑关系 填充路径 效率

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金属铸造成形是材料加工工业中最重要的组成部分之一，由于其工艺的复杂性和多样性，对工艺和模具设计人员的要求很高，尤其是对于复杂曲面类铸件，由于其收缩变形情况复杂，一般只有具有丰富经验的专家才能按照产品要求顺利完成设计。目前我国铸件的尺寸精度和表面粗糙度与工业先进国家比差1-2个等级，铸件废品率是国外平均水平的2-3倍。因此，开展复杂曲面铸件近净成形技术的研究十分必要。传统的有限元法可以用于铸件的尺寸精度控制，但是这种方法存在一个很大的缺点就是铸件的二次变形问题，这严重限制了铸造精度往更高的水平发展。针对这些现状，本文主要完成了以下工作，并获得了相关研究成果：（1）本文提出了一种基于数值模拟+BP神经网络理论的反复迭代铸件精度闭环控制系统，此方法避免了有限元数值模拟控制精度中存在的铸件二次变形问题，其理论预测精度达到了10-3 mm数量级。（2）与以往神经网络训练样本获取途径不同，本文BP网络的训练数据来自计算机数值模拟的结果。借助Microsoft Vc++平台编程提取出铸件表面节点信息，作为神经网络训练的样本集。（3）针对传统BP算法和以往改进算法中存在的问题，本文提出了一种基于Levenberg-Marquardt最优化理论的LM-BP优化算法，这种算法收敛速度快，预测精度最高，网络性能优越。（4）本文首次提出利用逆向工程软件Geomagic Studio实现由坐标数据向*.STL格式文件转化的方法。这种曲面重构手段工作量小，且最终获得的铸件*.STL模型可直接用于快速成型模型制造。（5）为了验证LM-BP神经网络预测的准确性，本文进行了实态浇注实验，并将最终铸件的点云测量数据与理想尺寸CAD模型做了对比，结果表明，两者之间误差在1%以内。

Keyword ：

铸造近净成形技术BP神经网络ProCAST模拟反变形曲面重构

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以EPS（可发泡聚苯乙烯泡沫塑料）为加工材料的快速成形技术，能够既直接又迅速地由CAD模型加工出EPS三维实体模型，其在工业制造和广告装饰等领域有着巨大的应用价值。 本文针对目前EPS快速成形异步加工异形模型所存在的一些问题，并通过对这些问题的分析研究，提出了一种新的加工路径生成算法。新加工路径数据包括分层模型中间轮廓顶点（x，y）和加工位置处的电热丝倾斜角度（ ， ）。 采用基于STL模型的分层处理算法，实现了对STL加工模型的分层处理过程。同时，根据三角形面片与分层平面的相对位置关系，通过求交计算取得分层截面轮廓线数据。通过对当前已有的多边形方向判断算法的研究，提出极点前后相邻边矢量叉积算法与冗余点去除算法相结合的轮廓方向判断方法，并完成对轮廓多边形方向的判断。 通过对当前的三维模型表面重构算法的研究，并针对快速成形及STL加工模型的分层特点，使用了一种用于有限元网格生成的算法——推进波前法（AFT），完成了对STL分层模型的表面重构过程，并在此过程中完成对分层模型中间轮廓数据的求取。 根据模型中间轮廓数据信息及重构三角面片的法向量信息，计算了加工位置处电热丝的倾斜角度。并将生成的加工路径数据以HPGL（.plt）格式文件输出。 最后，在Visual C++6.0程序开发环境下，成功开发出STL加工模型分层及加工路径数据生成软件，该软件通过强大的OpenGL图形处理库可实现STL加工模型的载入及三维显示功能，截面轮廓方向性判断和分层模型的表面重构功能，以及对分层模型中间轮廓数据及热丝在加工位置处倾斜角度的求取功能。

Keyword ：

EPS快速成形 STL 表面重构 聚苯乙烯泡沫塑料 中间轮廓

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飞机燃油系统是飞机不可或缺的系统,燃油量占据了飞机近50%的重量和机翼翼盒80%多的空间,而且现代飞机愈加依赖燃油质量特性来调整重心,机电系统必须基于实时的燃油量状态和系统状态的精确获取,因此现代先进飞机复杂燃油箱中的燃油量测量和燃油质量特性计算成为燃油系统最为关注的基本问题.本文给出了以STL模型为基础的飞机燃油箱燃油量、燃油质量特性计算的主要实现方法和优点.

Keyword ：

STL模型文件 飞机燃油系统 燃油质量特性计算

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