面向RE/RP直接集成的工业CT切片数据处理方法研究

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RE/RP(Reverse Engineering/Rapid Prototyping)集成是实现样件快速成型加工的重要途径,目前主要采用CAD建模或STL文件过渡等方式来达到RE/RP集成的目的。为了减小中间环节的误差累计,提高反求效率,本文研究了利用工业CT(Computerized Tomography)切片图像实现RE/RP直接集成的方法,研究的主要内容是面向 RE/RP直接集成的工业CT切片数据处理和CLI(Common Layer Interface)数据生成,它综合了工业CT、逆向工程和快速原型制造等技术。论文完成了工业CT切片图像预处理、同层间内外轮廓判别、相邻层间轮廓插值、RP层片数据CLI文件的生成及相关软件开发等内容。  首先,进行工业CT切片图像的预处理,以获得单像素宽的封闭轮廓。根据工业CT切片图像的特点和后续图像轮廓质量的要求,对CT图像进行了中值滤波和Ostu法的二值化处理,然后采用Canny算子进行边缘检测,再以Freeman链码跟踪算法和断边连接相结合的方法进行轮廓跟踪,从而获得了单像素宽的封闭轮廓。  其次,进行同层间轮廓和相邻层间轮廓的处理,以满足快速成型数据的正确性要求。为使快速成型系统能正确制造出具有复杂内腔的模型产品,重点研究了同层间内外轮廓判别的方法,提出并实现了工业CT切片图像内外轮廓的自适应判别方法;为使快速成型产品的表面粗糙度满足要求,在Freeman链码存储的轮廓基础上先后完成了层间轮廓匹配、插值点对建立,然后采用线性插值方法在相邻两层CT切片之间插补出中间轮廓,从而提高了RP成型的精度。  最后,进行轮廓数据的格式转换,以满足快速成型数据格式的要求。将简化后的轮廓数据进行格式转换,直接生成面向RP的CLI格式文件,以避免其它中间数据形式的转换,从而减小累计误差,提高成型效率。  本文在研究方案的基础上,初步设计开发了面向RE/RP直接集成的工业CT切片数据处理软件。对实物样件的工业CT切片图像进行处理,并生成面向RP系统的CLI文件,进行了快速原型的仿真制造,实现了RE/RP的直接集成,验证了本文方案的可行性和方法的正确性。
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