簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 周敬誠
Ching-cheng Chou
論文名稱: 快速原型系統適應性體積誤差率切層法之研究
The Study of a Volumetric Error-based Adaptive Slicing in Rapid Prototyping
指導教授: 邱士軒
Shih-hsuan Chiu
口試委員: 李俊毅
Chun-yi Li
邱顯堂
Hsien-tang Chiu
周國村
Kuo-tsun Chou
鄭國彬
Kuo-pin Cheng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 材料科學與工程系
Department of Materials Science and Engineering
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 72
中文關鍵詞: 適應性切層層製造快速原型
外文關鍵詞: RP, LM, adaptive slicing
相關次數: 點閱:252下載:5
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 快速原型(Rapid Prototyping)技術是以疊層製造(Layered Manufacturing)的方式來製造工件。CAD模型切層後,可將其分為切層區塊與誤差區塊,階梯效應為誤差區塊產生的主因,階梯效應越大會使得建構工件與原CAD模型在表面精確度造成較大的差異。目前所提出的適應性切層法,大多數是以Cusp Height為基礎,但它並不能有效的降低階梯效應。本研究先計算切層封閉輪廓面積,並進一步求得切層區塊與誤差區塊體積,最後以誤差區塊體積來決定切層厚度,可有效將階梯效應最小化。在模擬實驗中,利用本研究所提之方法,與Cusp Height適應切層法做體積差異之比較,由結果可知,運用體積誤差率為指標,可得到一個精確度較高的適應性切層,使得加工時的精度更準確,並獲得愈趨近於原CAD模型的實體。


    Rapid Prototyping(RP) is based on layered manufacturing(LM). The actual slice of the original CAD model can be divided into two parts, one is the sliced part and the other is the difference part. The staircase effect gives rise to difference part. The higher staircase effect causes the more difference of surface precision between the CAD model and the part produced by the RP machine. Nearly all the reported adaptive slicing algorithms are based on the Cusp Height. But the Cusp Height may not be the best representative of the staircase effect in same cases. This paper uses Surveyor’s Area Formula to calculate the close contour area, and then gets the sliced part area and difference part area. Then the difference part was used to determine the last sliced thickness to minimize the staircase effect. In this paper, we use the method to compare with adaptive slicing based on Cusp Height upon area differences. We found that by using this method, we can improve the precision while slicing, and make the part produced by the RP machine nearly the original CAD model as possible.

    摘要 I Abstract II 致謝 III 目錄 V 符號索引 VIII 圖索引 IX 表索引 XII 第一章、緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究背景與文獻回顧 2 1.2.1 快速原型加工原理 2 1.2.2 快速原型系統簡介 3 1.2.3 快速原型檔案格式 11 1.2.4 階梯效應 13 1.2.5 等均勻切層與適應性切層 14 1.3 研究動機與目的 16 1.4 論文架構 17 第二章、適應性切層相關研究介紹 18 2.1 以Cusp Height為指標之適應性切層法 18 2.1.1 切層運算法則 19 2.1.2 階梯效應誤差放大的問題 22 2.2 逐層均勻精化適應性切層法 24 2.3 區域適應性切層法 26 2.4 以曲率半徑及Cusp Height為指標之適應性切層法 28 2.5 以空間夾角觀念之適應性切層法 29 第三章、方法描述 30 3.1 模型之前置處理 30 3.1.1 STL檔案格式說明 30 3.1.2 應用資料結構類別處理STL檔案格式 32 3.1.3 建立切層輪廓 33 3.2 測量師面積公式 40 3.2.1 原理 40 3.2.2 實例說明 41 3.3 適應性體積誤差率切層法 43 3.3.1 個別輪廓位置判斷 46 3.3.2 體積誤差率切層運算法則 46 3.3.2.1 封閉輪廓面積計算 49 3.3.2.2 計算切層間體積誤差率 49 3.4 成型誤差定義 51 3.4.1 成型階梯誤差量 51 3.4.2 成型體積誤差率 52 第四章、模擬實驗及討論 53 4.1 實驗模型及模擬模型切層結果 53 4.2 適應性切層法比較 59 4.3 比較結果分析 65 4.4 3D原型製作 67 第五章、結論 69 參考文獻 70

    1.Kai, C.C. and L.K. Fai原著,黃台生譯,快速成型,臺北,六合出版社,民國八十七年。
    2.黃聖杰,「快速原型機簡介及應用」,CAD/CAM WORLD,第三期,第90~98頁,民國八十五年。
    3.黃鎮寬,「快速原型系統應用介紹」,CAD/CAM WORLD,第三期,第99~101頁,民國八十五年。
    4.林益良,「切層理論在快速成型系統之應用」,碩士論文,嘉義,國立中正大學,機械工程系,民國八十八年。
    5.王俊明,「多噴嘴快速原型系統高等路徑規劃之研究」,碩士論文,台北,國立臺灣科技大學,機械工程系,民國九十年。
    6.吳典錡,「快速原型系統切層方法之研究」,碩士論文,台北,國立臺灣科技大學,高分子工程系,民國九十二年。
    7.蔡承陳,「快速原型系統支撐方法之研究」,碩士論文,台北,國立臺灣科技大學,高分子工程系,民國九十二年。
    8.林建宏,「面成型快速原型系統光罩校正技術之研究」,碩士論文,台北,國立臺灣科技大學,自動化及控制研究所,民國九十三年。
    9.Xue, Y. and P. Gu, “A review of rapid prototyping technologies and systems”, Computer-Aided Design, Vo1. 28, No. 4, pp.307-318(1996).
    10.Styger, L.E.J. and D.I. Wimpenny, “Rapid Prototyping of Hardware Components” Fast Prototyping of IC Designs, IEE Colloquium on, pp.6/1-6/8(1994).
    11.Yang, Y. ,J.Y.H. Fuh, H.T. Loh, Y.S. Wong, “A Volumetric Difference-based Slicing and Deposition Method for Layered Manufacturing”, Journal of manufacturing Science and Engineering, Vol.125, No. 3, pp. 586-594(2003).
    12.Dolenc, A. and I. Mäkelä, ”Slicing procedures for layered manufacturing techniques”, Computer-Aided Design, Vol. 26, No. 2, pp.119-26(1994).
    13.Sabourin, E., S.A. Houser and J.H. Bohn, ”Adaptive slicing using stepwise uniform refinement”, Rapid Prototyping Journal, Vol.2, No. 4, pp.20-26(1996).
    14.Tyberg, J. and J.H. Bohn, “Local adaptive slicing”, Rapid Prototyping Journal, Vol.4, No.3, pp.118-127(1998).
    15.Suh, Y. and M.J. Wozny, “Adaptive slicing of solid freeform fabrication processes”, Proceedings of Solid Freeform Fabrication Symposium, University of Texas at Austin, Austin, TX, pp.404-11(1994).
    16.Kulkarni, P. and D. Dutta, “Adaptive slicing for parametrizable surfaces for layered manufacturing”, Proceedings of ASME Design Automation Conference, Boston, MA, pp. 211-217(1995).
    17.Zhao, Z. and L. Laperriere, “Adaptive direct slicing of the solid model for rapid prototyping”, International Journal of Production Research, Vol. 38, No. 1, pp. 69-83(2000).
    18.林耕莘,「快速原型製造系統之有效率的進階適應性切層法」,碩士論文,嘉義,國立中正大學,機械工程系,民國八十九年。
    19.Wright, R.S., J.M. Sweet原著,大新資訊譯,OpenGL超級手冊,台北,碁峰資訊,民國八十九年。
    20.冬陽,3D遊戲程式設計/基礎篇,台北,宸宇出版社,民國九十二年。
    21.林享億,「三維快速成型之切層技術研究」,碩士論文,台南,國立成功大學,航空太空工程學系,民國九十一年。
    22.Cao, W. and Y. Miyamoto , ”Direct Slicing from AutoCAD Solid Models for Rapid Prototyping”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 21, No. 10-11, pp. 739-742(2003).
    23.Braden, B., “The Surveyor’s Area Formula”, The College Mathematics Journal, Vol. 17, No. 4, pp. 326-337(1986).

    QR CODE