点阵云限域算法在3D打印路径规划中的应用研究文献综述

 2022-11-03 09:11
  1. 文献综述(或调研报告):

点阵云限域算法在3D打印路径规划中的应用研究调研报告

3D打印技术是快速成型技术的一种,是20世纪80年代后期发展起来的一种先进制造技术。3D打印技术的应用在很多行业中占据重要的位置,因此对3D打印路径规划的研究有很重要的价值。

  1. 点阵

空间点阵是一个三维空间的无限图形,为了研究方便,可以在空间点阵中取一个具有代表性的基本小单元,这个基本小单元通常是一个平行六面体,整个点阵可以看作是由这样一个平行六面体在空间堆砌而成,我们称此平行六面体为单胞。当要研究某一类型的空间点阵时,只需选取其中一个单胞来研究即可。

  1. 3D打印

3D打印是增材制造的一种,其特点就是不需要模具,而是通过逐层堆积实现CAD模型到实物转换的一种快速成型技术。该技术被誉为“第三次工业革命”,相比于传统加工工艺,3D打印在开发新产品和个性化定制等方面具有显著的优势。

该技术的产生与发展带来的不仅仅是制造模式的变化、技术的创新,更重要的是观念的创新、思维模式的创新。生物3D打印作为3D打印的一个重要分支,是基于“增材制造”的原理,以特制生物“打印机”为手段,以加工活性材料包括生物材料、生长因子、细胞等为主要内容,以重建人体组织和器官为目标的跨学科、跨领域的新型再生医学工程技术,也是3D打印目前最富有生命力和发展潜力的核心组成部分,代表了目前3D打印技术的最高水平之一。

  1. 路径规划

点阵云3D打印的路径规划其实就是图的遍历中“一笔画”或者“欧拉回路”的问题,即遍历完所有的边而不能有重复。无向图中存在欧拉回路的充要条件是图中所有顶点度数都为偶数。

构造欧拉通路的算法Fleury算法,它的流程为:

设G为一无向欧拉图,求G中一条欧拉回路的算法为:

  1. 任取G中一顶点v0,令P0=v0
  2. 假设沿Pi=v0e1v1e2v2...eivi走到顶点vi,按下面方法从E(G)-{e1,e2,...,ei}中选ei 1:
  3. ei 1与vi相关联;
  4. 除非无别的边可供选择,否则ei 1不应该是Gi=G-{ e1,e2,...,ei }中的桥。
  5. 当2)不能再进行时算法停止。

可以证明的是,当算法停止时,所得到的简单回路Pm=v0e1v1e2v2...emvm,(vm=v0)为G中一条欧拉回路。

上面提到的桥指的是:

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