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[硕士论文] 熊韩
机械工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:熔体微分3D打印成型技术是基于熔融沉积(FDM)成型原理的一种快速成型技术,基于聚合物微积分思想,喷头根据分层切片G-CODE信息将物料层层堆积成三维实体。该技术同时满足刚性聚合物材料和软弹性材料的打印要求,还可直接加入聚合物粒料,突破了传统FDM技术在物料种类和形态方面的限制,目前是一种极具发展潜力的新型3D成型技术。但由于它创新采用螺杆供料方式和针阀式控制方法,区别于传统熔融沉积成型,市场上还没有完全满足要求的切片软件,使用时需要对其大量代码手动修改,同时其成型过程受到螺杆转速等多个因素的非线性共同作用,均对塑件精度造成很大影响。目前针对上述问题还没有开展深入研究。所以针对熔体微分3D成型技术开展切片程序设计以及成型精度分析优化是一项非常有意义的工作。主要研究内容包括以下四个方面:
  (1)对熔体微分3D打印设备的结构、控制系统进行了分析,设备创新运用微型螺杆式塑化供料方式、开关针阀式控制方法实现刚性或弹性塑料颗粒料按需打印。并通过与传统熔融沉积控制方式对比,引出切片程序必要性,设备为后续实验部分提供平台。
  (2)针对熔体微分3D打印设备设计切片程序,分析了目前3D打印数据处理软件常用输入格式STL文件的组织结构,完成了底层分层切片、模型外壁生成、模型表面和填充轮廓生成、填充区域轨迹生成、路径规划等核心算法的分析与设计,采用面向对象的编程方法实现了从STL格式到最终加工G-CODE的整个数据转换功能。
  (3)对本文设计的切片程序得到的加工G-CODE进行测试,并设计正交试验,研究熔体微分3D打印机关键工艺参数对制品精度的影响,得出了喷头温度、层厚、打印速度、螺杆转速、打印间距等工艺参数分别对制品尺寸精度、表面精度的影响程度,并通过极差分析,得到最佳打印组合参数,最后进行实验验证,优化效果明显。
  (4)提出一种基于LM-BP神经网络算法的熔体微分3D打印制品精度预测的方法,将正交试验中影响制品精度的五个主要影响因素作为模型的输入参数,尺寸精度、表面精度作为目标输出,根据最小预测误差确定中间层神经元个数从而确定BP神经网络模型结构,用正交试验的多组实验结果作为数据样本进行训练,建立BP神经网络模型。并通过进一步试验,验证了模型的预测误差在10%以内,可以很好指导应用,为进一步优化成型精度提供依据。
[硕士论文] 赵志浩
电路与系统 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:印刷机版滚筒是印刷机最为重要的部分,在工作时对外界要求很高,即使出现了微小误差也会对印刷产品质量产生不良影响。当印版滚筒的温度偏低时,油墨粘稠度变大,触变性变差,这些变化将导致印刷时附着效果大大降低,极其容易蹭脏产品;而当温度过高时,油墨的流动性又会太强,使得产品颜色不饱满,层次不分明。因此版滚筒在工作时,需要保持在恒温,通常情况下温度控制方法是通过循环水对其控制。印刷机版滚筒循环水温度变化是一个复杂过程,属于时变时滞性系统,因此使用传统PID控制往往会因为控制参数难以确定,而导致控制效果不佳。遗传算法作为一种寻求最优解的算法,通过模拟自然环境中“优胜劣汰”法则,逐代淘汰进化最终找到近似最优解。因此,将PID控制与遗传算法相结合可以有效地提升控制效果。
  本文通过对现有印刷机版滚筒温控箱调研,分析了印刷机版滚筒在温度变化过程中具有时滞性、非线性以及易受到外界干扰等缺陷后,设计出一种新型温控箱,其具有精度高、稳定性好等优点。新型温控箱在控制方法上,针对传统PID控制在应对复杂系统时难以确立准确控制参数的缺点,运用遗传算法对PID控制参数进行寻优。通过遗传算法的适应度函数,能够快速准确地找到适宜的控制参数,克服了传统PID控制器在整定参数时工作量大、准确度低、耗时长等不足之处。
  本文对遗传算法做出进一步优化,对于可能出现的早熟早收敛问题进行了改进,首先对基于赌盘的选择策略进行了缩放,其次在遗传和变异的概率计算上采取了自适应的方式,避免了算法局限于局部最优解;在PID控制时,使用了增量式PID控制算法。仿真对比结果表明,采用遗传算法与PID控制相结合使得系统具有超调量较小、快速响应、稳态性能好等特点,从实际应用看来控制效果比传统PID更加优秀。
  本文核心控制系统采用欧姆龙公司C200H型PLC,并增加温度控制模块,实现对温度的实时监控;设计了辅助电路,完成三通阀、加热管精确控制和温度信号采集/转换。在人机界面设计上,实现了与欧姆龙触摸屏NT631C的通信,使用户对于系统的可操作性得到提升,同时也将系统运行状况及时向用户反馈。目前系统已成功投入印刷生产之中,根据运行反馈数据和产品质量来看,该型温控箱不仅实现了全部设计功能,满足了设计的指标要求,极大地提高了工作效率,同时也在节能方面产生了积极影响。
[硕士论文] 姜华
光学工程 苏州科技学院;苏州科技大学 2018(学位年度)
摘要:印刷与打印等传统产业中,对油墨固化工序有着严格的要求,采用的固化光源通常为阵列式LED紫外光源,通过固定功率的紫外光对油墨曝光后,才能进入产品裁剪阶段。由于行业特殊性,曝光设备通常需要全天候不间断运行,这对设备自检性能有着更高的要求。另外,随着我国工业自动化技术发展日益成熟,对印刷生产过程中智能控制技术研发已经迫在眉睫,在生产过程中实现自动化控制设备参数、全日制监测生产设备状态的功能,不仅可降低对专业人才的需求,也为设备维护、生产操作等后续工作提供巨大便利。本论文基于光电检测原理和分布式控制原理,利用紫外光电二极管为光电转换器来采集阵列参数,经过STM32+DM9000架构实现对紫外阵列的自检与控制功能,并搭建局域网网络传输环境,设计控制终端对产线设备进行状态汇总与任务下发。
  紫外阵列光源智能检测方面,利用多路光电二极管对紫外光源光功率进行采集。由于自然光及其余灯组光源干扰,使得采集的精度降低,所以对光路信号进行滤光处理。在硬件电路设计过程中,为了配合高精度AD采集电路,实现对信号多档调节放大功能,放大过后的信号需经过自适应滤波器进行滤波。为了节约硬件资源,采用模拟量开关对采集通道进行复用,使采集与存储并行执行,在确保实时性和高精度的前提下将采集参数传输和存储至FLASH。
  阵列光源自适应功率控制与错误预警方面,采集后的所有数据经过微处理器压缩后存储在FLASH中,当请求数据指令到达时,读取FLASH中指定地址数据。获取数据后利用三次B样条曲线拟合算法提取特征点,并绘制大致曲线,构建曲线模型,执行选择性插值算法,完整绘制真实曲线以供显示和重要参数提取。提取并分析每段模组曝光参数,对其进行光源参数的智能补偿。另外,在曝光设备预警方面,将所有的产线报警类型进行汇总,并针对设备的自检状态和系统下各类传感参数,制定应急方案,严格把控生产过程中的生产效率与生产安全问题。
  分布式紫外阵列光源控制方面,设备采集的所有参数经过处理器整理并上传至主控系统,在保证通讯可靠性的前提下,研究多设备参数的高速传输方式,并依据反馈参数设置当前设备的工作状态和参数,完成多台设备与主控系统间的信息交互。设计上位机终端,通过终端直接给各产线设备下达印刷任务,并时刻监测产线运行的工作状态,划分报警种类并制定应急方案等。本系统有效降低印刷次品率,同时提高印刷设备的可靠性,且为印刷产线提供安全保障。
[硕士论文] 赵信义
机械工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:3D打印技术是一种新兴的先进制造技术,它集成了机械、电子、光学、材料学、计算机等多个学科的最新技术,其应用范围遍布国防、医疗、航空航天、教育、汽车、建筑等多个领域并日渐深入。与传统的减材制造不同的是,3D打印技术属于一种增材制造。3D技术已经有许多分支,其中熔融沉积成型技术因设备简单、清洁环保等优点广受青睐。
  本文主要针对熔融沉积成型技术的前处理过程展开研究,包括3D打印通用文件格式STL文件的结构与读取、确定分层厚度的分层算法、扫描填充路径的规划等几个部分。STL文件中存在多个三角面片共用一个顶点的现象,改进后的读取算法可有效去除重复数据并提高读取效率。成型制件的表面质量受台阶效应的影响,台阶效应可通过降低分层厚度来减轻,分层厚度太小则会影响成型效率,在综合分析已有的等层厚分层算法和自适应分层算法的基础上,对于等层厚分层算法,提出了一种基于局部拓扑信息的三角面片双向排序分层算法;对于自适应分层算法,分析了比较常见的基于面积变化率和周长变化率的自适应分层算法和保留模型特征的基于体积的自适应分层算法,根据其优缺点结合基于局部拓扑信息的三角面片双向排序分层算法提出了一种新的自适应分层算法,并对其关键步骤进行实例分析。对于扫描填充路径的规划,为兼顾成型效率和成型质量,在分析基本扫描方式及其算法的基础上,对于分区扫描填充和轮廓偏置扫描填充所存在的偏置轮廓交叉等问题,提出了一种环切分解算法对轮廓截面进行分区,改进了凹多边形凸分解算法。在分区扫描填充的基础上,引入了可变丝宽扫描的概念,根据扫描填充路径规划的基本原则提出了一种基于轮廓偏置法和变丝宽扫描的新型扫描填充方式。
[硕士论文] 林鹏
木基复合材料科学与工程 中国林业科学研究院 2018(学位年度)
摘要:本文以提高UV油墨印刷木制品的耐光变色性能为目标,通过物理共混,将纳米二氧化钛或纳米氧化锌作为改性剂加入到红、黄、黑三种UV油墨中,测试了改性油墨的基本性能,分析了改性剂的种类和添加量对UV油墨的影响;并将改性UV油墨印刷到木材上,分析了改性剂的种类和用量对UV油墨印刷木制品耐光变色性能影响,得出两种改性剂在三种颜色UV油墨中的最优添加量及耐光变色性能较优的UV油墨印刷木制品;通过分析印刷木制品老化后表面的物理变化和化学变化,初步探明了UV油墨印刷木制品的光老化变色的机理及改性剂改善木制品耐光变色性能的作用机理。主要结论如下:
  (1)纳米二氧化钛或纳米氧化锌的加入对UV油墨的基本性能影响不大,不影响油墨的使用,但是这两种纳米氧化物在UV油墨中的用量不宜过大。纳米二氧化钛或纳米氧化锌的添加量分别为1.5%和1.0%时,改性UV油墨的黏度较低。UV油墨的色密度随着改性剂的增加而增加,当改性剂添加量为2.0%时,UV油墨的色密度达到最大。纳米二氧化钛改性UV油墨的粒径随着改性剂添加量的增加而减小,纳米氧化锌的加入基本不影响UV油墨的粒径。改性剂的用量较高时,改性UV油墨的稳定性会降低,纳米二氧化钛的用量≥1.5%,改性黄色和黑色油墨的贮存稳定时间下降明显。纳米氧化锌添加量为2.0%时,黄色和黑色油墨贮存稳定性均<60天,稳定性较差。
  (2)添加纳米二氧化钛或纳米氧化锌后,UV油墨在紫外光区的吸光强度增强,这对改善UV油墨的耐光变色性能具有积极的作用。添加2.0%的纳米二氧化钛后,三种颜色改性油墨在357nm处的吸光度分别相较未改性油墨增加了75.80%、16.50%、16.00%;添加1.5%的纳米氧化锌后,三种颜色改性油墨在357nm处的吸光度分别相较未改性油墨增加了75.80%、16.50%、16.00%。
  (3)纳米氧化物的加入能够提高红色和黄色UV印刷木制品的耐光变色性能。老化后UV油墨印刷木制品的失光率保持在20%左右,各颜色之间差异不大。纳米二氧化钛添加量为1.0%时,改性红色和黄色UV油墨印刷木制品的耐光变色性能较佳,老化后的色差分别较未改性红色和黄色UV油墨老化后的色差低了80.69%和31.25%。纳米氧化性添加量为1.0%时改性红色和黄色UV油墨的耐光变色性能最佳,老化后的色差分别较未改性红色和黄色UV油墨老化后的色差低了62.93%和52.73%。由上述两种UV油墨印刷制成的地板产品其光变色性能明显优于未改性UV油墨印刷地板产品。
  (4)在本文所采用的工艺下,UV油墨能够较好地被印刷到木质基材表面,老化后木制品表面基本平整,没有出现皱缩、鼓泡和开裂等劣化现象。
  (5) UV油墨印刷木制品老化后,C元素含量减少,O元素含量增加,N元素含量变化很小。C1含量降低,C2和C4含量增加,C3含量变化不大。改性剂的加入削弱了C1转变为C2或C4的光氧化作用,且纳米二氧化钛的效果优于纳米氧化锌。红外光谱实验结果显示1572cm-1仲酰胺羰基吸收峰明显减弱,并出现了1630cm-1伯酰胺的特征吸收峰;-C-O的特征峰吸收强度减弱;亚甲基的特征峰基本没有变化。对比改性/未改性UV油墨印刷木制品油墨涂膜红外光谱数据中各特征峰的吸收强度发现,纳米氧化锌在保护UV油墨在光老化过程中分子结构发生微相分离生成醌式结构的效果更佳。
[硕士论文] 聂明争
机械工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:熔融沉积3D打印设备工作时,受喷头挤丝顺畅性和底板温度设置合理性的影响,使成型质量和尺寸精度有比较大的波动。针对上述问题,以ANSYS热力学分析模块和流体分析模块为平台,以ABS丝料为对象,先对ABS在打印喷头内部的相变过程、流动状态进行仿真,再对ABS挤出后成型件在底板上的冷却过程进行仿真和实验对比研究,寻找控制成型质量的主要参数,本文所做的工作主要有:
  (1)模拟ABS在喷头内部静止状态时的相变过程,得到不同时刻的温度场及不同位置点的温度时间变化曲线,分析喷头堵丝原因,确定最佳熔丝温度,得到最佳相变时间;
  (2)模拟ABS在喷头内部流动过程中不同进丝速度时的温度场、速度场及动态相变位置点,分析不同因素对丝料流动状态的影响,得出影响喷头均匀顺畅吐丝的关键因素,得到最佳进丝速度,并提出了顺畅吐丝方案;
  (3)以ABS挤出时的最佳熔丝温度、进丝速度为条件,模拟ABS挤出后在不同温度底板上成型件冷却过程中的温度场。总结成型件的冷却规律,分析不同底板温度对成型件尺寸精度的影响,得出底板最佳温度区间为50℃至60℃。进一步采用热-力间接耦合方式模拟相应的应力场和位移场,得到成型件的应力场分布规律及翘曲变形量,对比翘曲变形量大小得知最佳底板温度为50℃,并提出了底板优化设计方案;
  (4)进行成型件冷却测量实验,将打印机工艺参数设为上面分析得到的最佳熔丝温度、进丝速度。分别在50℃与60℃这两种底板温度下打印成型件,待其冷却后进行测量。实验结果表明:底板温度为50℃时,成型件的翘曲变形量更小,尺寸精度和表面质量更好,实验结果与仿真数据基本符合。
  本文从丝料挤出过程、成型件冷却过程等方面展开研究,为熔融沉积3D打印机的设计和使用提供了有价值的参考。
[硕士论文] 潘鹏鹏
机械制造及其自动化 山东大学 2018(学位年度)
摘要:增材制造技术(Additive Manufacturing,AM)是一种通过分层累积的工艺方法来制造复杂三维物体的先进技术。其具有加工模型来源广泛、加工对象可以任意复杂、设计与制造极具个性化以及成型速度快、材料利用率高的特点,对传统制造业带来了很大的冲击。这些优点使得这项技术能够将一些新的概念如:准时制制造、个人制造、食品印刷、器官印刷等逐一实现。因此经济学家杂志更是将“增材制造”称之为“第三产业革命”。在众多的增材制造工艺中,面成型工艺因为其通过一次照射实现在零件二维方向上一整个层面的加工方式,大大提升了成型效率,同时具有型精度高、设备成本低的特点,得到了市场极大的关注与推动。但目前该技术在零件成型的精度及效率方面仍有许多问题需要研究。
  本文首先探讨了面成型工艺的两种成型方式:自由液面成型工艺和约束液面成型工艺的工艺原理。然后针对约束液面成型工艺的分离过程的特点进行了探讨,并分析了粘聚力模型方法适用于表述分离力与分离距离间的关系。
  对约束液面成型的分离过程建立分离模型,采用有限元仿真方法模拟了分离力与分离距离的关系。根据约束液面面成型工艺的特点,进行了成型设备的机械结构、硬件控制板的设计,并采用了实验室研发的控制软件从而实现了约束液面成型设备的研发。通过实验获得了不同速度下分离力与分离距离的关系,并与仿真结果比对,验证了分离力与分离距离满足双线性张力位移法则。
  针对分离过程最大分离力影响因素进行了实验研究,得到了最大分离力与固化层面积和形状间的关系。结合最大分离力与分离速度及固化面积的变化规律,对分离工艺提出了改进方法并进行了实验验证。与传统分离工艺相比,改进后的工艺方法在保证成型过程的可靠性同时显著提升了成型效率。
[硕士论文] 王子睿
工业设计工程 哈尔滨师范大学 2018(学位年度)
摘要:铂金印刷工艺是一种独特的传统印相技术,与传统暗房印刷术不同,其加工形成的作品所呈现出的特性是与众不同的。层次分明、保存持久和哑光质感。这都是铂金印刷技术所带来的优势。因现今国内外对铂金印刷技艺在应用方面的研究十分稀少,所以本文作者结合铂金技艺的特点,将铂金印刷工艺应用于赫哲族渔猎器具和赫哲族的民族服饰当中。之所以使用铂金印刷与赫哲族结合的原因在于,赫哲族的文化背景,赫哲族的文化已经存在消亡的趋势,尤其服饰与渔具又是这一民族文化的突出象征。所以对这一即将逝去的文化应尽快加以翻拍留存。其次,铂金技法不同于传统照片,现今图片冲刷后的成像存储时间有限度,而铂系材料具有超强的持久保存力,作者相信这种结合可以为赫哲族的文化保留起到一定作用的同时也让大众了解铂金独特的工艺效果并为未来即将逝去的多种文化的留存贡献一份力量。
[硕士论文] 程建平
电路与系统 华中师范大学 2018(学位年度)
摘要:目前,计算机技术被广泛应用于纸质包装加工、金属零件制造与服装裁剪等众多领域。近年来,随着人们生活理念和消费模式的改变,纸质包装盒的需求量越来越大。但由于原材料价格上涨,人工成本上升,而实际上市场竞争导致产品市场价格下降等一系列原因,印刷企业急需降低生产成本,而通过高效的拼接方案提高纸板的利用率是最重要的途径。因此,研究包装盒的智能排样系统具有重要的理论意义与实际应用价值。通过学习与研究,本文取得了以下研究成果:
  首先,研究了大批量生产加工的纸质包装盒平面展开图形的结构特点,综合考虑了纸质包装盒生产加工的工艺,如模切压痕工艺,纸板纹向设计工艺与纸板尺寸选择等因素。在此基础上,研究二维不规则排样问题的排样算法,包括矩形近似法、NFP临界多边形法、离散化法。通过分析以上算法的优缺点,最终采用基于结构体单元的智能排样算法。即针对包装盒的平面展开图的图像进行离散化处理,提取包装盒的轮廓,利用包装盒的凹凸特点构建结构体单元,然后利用BL启发式算法将该结构体单元进行平移反转等变换,得到最优或次优的排样方案。
  其次,研究国内外纸质包装盒CAD系统的发展现状及特点,结合我国包装工业的实际生产需求,提出了适合生产加工的软件系统需求,设计并实现了基于Android系统平台的包装盒智能排样系统。基于对用户提供的包装盒模型结构的分析,通过对包装盒进行分类,达到自动匹配最佳排版方式,从而实现智能化排版;并基于原材料尺寸、价格与各种工艺成本的核算,实现了成本快速报价,有效提高了纸张的利用率与排版效率。
  再次,以JAVA为程序设计语言,以Eclipse,Android Studio为编译开发环境,采用面向对象的编程思想,以SSM为应用程序框架,搭建服务器,负责系统的信息管理与维护,设计并实现了一种“纸质包装盒智能排样系统”。
  最后,测试结果表明:智能排样系统不仅实现包装盒智能排样及成本快速报价,使纸板利用率达到83%左右,而且系统运行稳定数据安全可靠。
[硕士论文] 王俊艳
计算机技术 河北科技大学 2018(学位年度)
摘要:随着印刷技术水平的提高,现代印刷机不断的向高质量、高精度、高速度和高自动化方向发展,图像处理技术的不断提高等相关因素使人们更加关注机器视觉技术,使其能在印刷机自动化方面成功应用。套印是否准确是衡量现代彩色印刷质量的基本要素之一,在传统的印刷工艺中,目前较普遍采用的是通过印刷工的目视来检测套印质量,容易造成人为误差。若采用图像处理技术及机器视觉技术对印刷品进行套印检测,无疑可以使套印工艺实现更高质量、更高效率的监控和自动调整。
  本课题首先调研了国内外彩色印刷生产现状,特别是印刷机套印工艺和套印质量检测环节,深入学习了图像处理技术、机器视觉技术。在此基础上,结合印刷企业的实际需求,设计和实现了一套基于机器视觉识别的彩色印刷图像套准视觉检测系统。该系统能够对四色印刷套印质量进行自动监控,通过CCD相机采集套准标记图像,自动识别套印质量,发现套印不准时发出警报并给出偏差调整信号,驱动印刷机的印刷机构自动调整印版位置,完成套准偏差的自动修正。
  首先根据系统的设计需求及其难点,进行了系统总体方案的设计,包括系统中各硬件设备的选型及主要参数、软件各功能模块的划分等。其次,设计了套准标记图像处理算法,包括套准标记图像的制作标准、套准标记图像的预处理和提取、套准标记偏差计算、偏差修正、报警功能等。之后,分析和设计了系统中的套准标记图像采集技术、图像处理技术、套准偏差调整PLC控制技术、数据管理技术。在Windows操作系统环境下使用C++结合HALCON里的HDevelop进行了软件编程,最终实现了系统的预设功能。最后,对系统的准确性、检测精度和实时性分别进行了测试,测试结果表明该系统达到了套准质量监控及偏差调整的企业生产要求。
[硕士论文] 刘梦婷
艺术设计 安徽大学 2018(学位年度)
摘要:由于近些年印刷工艺和设计理念的不断发展,书籍装帧行业也得到了极大的繁荣。在这种情况下如何更好地传达书籍的内容和思想,创造丰富的阅读体验和理想的阅读环境,达到整体的易读性及和谐性的统一。面对这个问题的探究,以视知觉及心理学的角度为切入点。
  探索人在感知事物时的规律和经验,用视觉功效帮助人们复原视觉能力,研究怎样的知觉机制负责对视觉事实做出解释,用心理学的知识把读者和设计连接在一起,力求提供一定的书籍装帧的艺术形式与方法,为书籍的视觉感知提供基础性的理论并对设计实践加以指导。
  经过本文研究发现,书籍艺术可以通过结合视觉感知理论进行设计,一方面可以寻找书籍装帧设计新的形式和艺术表现风格,给设计师指出一个途径和思路明确在书籍面前人的视觉功能及感知事物过程的真实状态。其次,满足人们的审美心理,增加人文价值和精神价值,从而促进对书籍的传播和销售。
[硕士论文] 吴景皓
计算机技术 河北科技大学 2018(学位年度)
摘要:随着计算机图像处理技术、印刷机控制技术、计算机硬件系统的发展,印刷的色彩控制技术一直在跟随时代的脚步不断向前发展。印刷行业正在发生着从传统印刷的手动控制走向全印刷流程控制的数字化、自动化与智能化。在高速印刷的环境下,如果不能对于印刷产品质量进行实时监控,一旦发现印刷品的图文缺陷或色彩问题时,就会产生大量非标品,浪费大量的印刷材料,对印刷企业的经济效益造成一定的损失,所以印刷品的在线质量检测和智能色彩调控是印刷质量控制中不可或缺的一个重要环节。为了追随印刷信息化、自动化的大潮流,满足企业印刷信息化的具体需求,本文采用印刷机色彩管理系统检测分析印刷品图像的方法,来实现胶印机进行印刷品的在线图文检测与色彩闭环控制。
  本文主要内容如下:
  第一,原始图像预处理,剔除由于印刷过程中印刷设备因素造成的产品图像偏大、不清晰、位移严重等干扰问题,通过图像定位算法获取有效的印刷品图像,以供后期处理使用。
  第二,产品缺陷检测,预处理的印刷品图像与标准模板图像进行基于模式匹配的图文质量分析,划定产品作废区域及类型,判断产品的图文形态质量。
  第三,印刷色彩管理,对图文印刷良好的产品图像进行色差分析,根据对色差分析结果,建立色墨控制模型,对印刷机的供墨量进行干预达到控制印刷品色彩的目的。
  通过不断的生产测试,系统运行的稳定性和可靠性得到了极大的提高。在数据积累及训练的基础上,色彩管理系统对于印刷机供墨的控制精度逐渐提高,相应的印刷品色差精度控制范围逐步缩小。
[硕士论文] 薄志涛
计算机科学与技术 山东大学 2018(学位年度)
摘要:近些年来随着人们对于3D打印技术关注兴趣的提高,使得一大批形状种类被物理实现。通常,3D模型在送往制造前需要满足结构稳健、几何细节可实现、自支撑等条件。大多数模型从可制造流水线中产出,它们大都具有低表面积体积比,以留有充分可编辑空间被优化为更好的外表(Appearance),以及更多的功能特性(Functionality)和更优质的物理性质(Physical features)。
  通常具有大表面积体积比率模型看起来极其复杂,特别对像头发,树或者生物结构等模型,几何细节繁多不一,应力分布十分不均,对3D制造是很大挑战,即便能够打印,其实物往往十分脆弱易碎。
  已有非常多该类复杂模型处理的相关工作。他们大都应用简化和抽象的手段降低复杂度,但是这些工作并非针对物理场景,较少照顾可打印性和稳定性。尽管已有工作研究头发这样复杂的模型打印,但结构带有风格化,原始模型还原性较差,无法精确制造。
  本文以树作为典型大表面积体积比模型为例,在保证与原模型相似前提下,从可制造性和稳健性两个方面探讨了复杂模型制造的处理方法。
  在几何方面实现可打印性(Printability),本文将叶子与树枝分开探讨。针对原始模型树叶密度和形状不合理情况,为保证树的整体视觉效果不改变而调整树叶的数量和形状以及大小,以求平衡。针对树枝精度不符合要求的采取加粗策略。
  在物理方面实现稳健性,本文采用有限元分析的方法评估树的稳健性,对检测出的断裂枝干采用加粗和微调两种手段实现了树应力分布的优化。
  为了保证本文算法有效性,我们将优化后模型打印出并作物理测试,实验显示,算法优化结果基本符合与预期的需求。另外本文还对算法的适用范围作了推广,给出了两种复杂模型打印的尝试,以期算法更广泛应用。
[硕士论文] 王鹏
机械制造及其自动化 山东大学 2018(学位年度)
摘要:增材制造技术能实现功能性复杂零件的直接生产成形,但利用增材制造技术所加工出的零件表面质量通常难以令人满意,不能直接投入使用;减材制造具有表面质量好,尺寸精度高,形状精度优等优点,将两者结合起来有很重要的研究意义。近几年,结合了增材制造与传统减材加工优点的增减材复合加工技术正吸引着越来越多研究者的目光。但是,目前该技术发展还不够成熟,在增材与减材复合制造工艺以及软件控制方面缺乏深入的理论指导。聚醚醚酮(PEEK)是一种性能优异的耐热性树脂,在航空航天、汽车电子和医疗机械等领域有广阔的应用前景,在某些方面可以替代金属、陶瓷,相对于传统的注塑成型,PEEK材料也可以熔融沉积成型,但是由于PEEK材料比传统的熔融沉积成型材料熔点高(343℃)、熔融粘度大,利用现有的熔融沉积成型设备打印PEEK材料有很大挑战。本课题开展了基于熔融沉积成型PEEK材料的增材与减材复合制造的关键技术研究。
  设计了耐热性聚醚醚酮树脂熔融沉积成型的双加热块喷头结构,搭建了PEEK材料的熔融沉积成型设备,通过闭环温度控制系统精准控制喷头和加热底板的温度,实现PEEK材料的熔融沉积成型。
  仿真研究了PEEK材料熔融沉积成型的喷头流道内流体温度场、粘度场以及压力场分布规律,分析了喷头流道内PEEK材料的流动性及熔融情况。结果表明,随着加热温度的升高以及送丝速度的减小,喷头流道内PEEK材料的熔融区变大,流动性变好,挤出压力变小,通过仿真获得了适合PEEK材料熔融沉积成型的工艺参数范围。
  研究了打印温度对熔融沉积成型PEEK零件力学性能和表面质量的影响规律。结果表明,在打印层厚和打印速度一定时,随着打印温度的升高,零件的拉伸强度、致密度以及表面质量都会提高。当打印温度低于380℃,零件的力学性能和表面质量明显变差,在打印温度为440℃时,零件力学性能和表面质量最优。
  研究了打印层厚对熔融沉积成型PEEK零件力学性能和表面质量的影响规律。在打印温度和打印速度一定时,随着打印层厚的增加,零件的拉伸强度、致密度变小,表面粗糙度变大。研究发现,当打印层厚大于喷嘴直径的二分之一时,零件力学性能和表面质量会明显变差。
  研究了打印速度对熔融沉积成型PEEK零件力学性能和表面质量的影响规律。选用直径(Φ)0.6mm和(Φ)0.8mm的喷嘴,在打印温度和打印层厚一定时,随着打印速度的提高,零件的力学性能和表面质量变差,建议打印速度不超过23mm/s;选用直径(Φ)0.4mm的喷嘴,当打印速度为20mm/s-23mm/s时,零件的表面质量较好,低于20mm/s或高于23mm/s时,零件的表面质量较差。优化了采用直径(Φ)0.4mm、(Φ)0.6mm和(Φ)0.8mm喷嘴对应的熔融沉积工艺参数,优化后的工艺参数与仿真结果差别较小,间接验证了有限元仿真的合理性。
  研究了熔融沉积成型过程的数据处理特点,结合熔融沉积成型工艺参数和铣削工艺参数,开发了增材与减材复合制造的数据处理系统,并通过数控加工软件Mach3Mill验证这种增材与减材集成数据处理系统的可行性。为复合制造数据处理系统提供数据支持,补充熔融沉积成型聚醚醚酮的铣削实验研究,结果表明,随着铣削速度的增大和每齿进给量的减小,PEEK零件加工表面粗糙度减小,进而优化了熔融沉积成型PEEK零件的铣削工艺参数。
[硕士论文] 孙威
艺术设计 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:书籍装帧设计即有依存于被设计书籍内容的价值意义存在,还有独立于内容本身的审美价值。教科书作为儿童最经常接触到阅读的书籍,除了是承担传播科学文化知识的重要载体,对他们的人生观、价值观、世界观的建立有着关键的作用之外,并且对儿童的审美素养等综合素质的建立培养产生重要的影响。从我国的基础教育现实状况来看,教科书从学科内容的编辑到视觉形式的设计在更好实现教育目的上都有着巨大作用。
  从设计学的角度来看,自新中国成立以来共使用过的8套小学教科书,在编写和设计上主要以实现教育目标和教学目的为基本原则,本质上是以传达国家意志为主要目的,实现“思想内容要好”的教化目标。但是忽视了书籍装帧设计是为了体现书籍文化的美感的作用,缺少具有当下流行的视觉美感的设计语言来满足现在儿童读者的审美需求。
  从时代审美形式的变化来看,教科书作为具有特殊功能的书籍,国初至今的教科装帧设计的整体视觉策略确实反映了美学规律的变化和各时期的审美倾向的变迁。但现下使用的中小学教科书在设计上依然设计语言陈旧,没有同步反映流行文化与视觉设计的当代性。
  文章主要在设计学科的语境下论述了小学教科书书籍装帧设计如何在符合视觉设计体系框架内,以安徽地区小学普遍使用的苏教版教科书为设计的改造对象,提出其设计上存在的问题,使教科书的装帧策略能够体现出视觉的科学性与审美性特点;如何通过对封面、封底装帧上的视觉元素与版面上的视觉元素的重新设计,将新的美感融入教科书设计中。论文在探讨书籍装帧的审美性功能是在教科书的设计当中的重要作用,研究以创新的设计手段改进教科书装帧的视觉策略。
[硕士论文] 王彬
检测技术与自动化装置 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着3D打印技术迅速崛起以及互联网技术的飞速发展,3D打印制造系统应运而生。3D打印设备通过物联网接入制造网络,作为服务的提供者,接收用户通过互联网下达的打印任务。这种网络化、个性化制造正成为制造业新的发展方向,因此研究3D打印制造系统的优化调度问题,对提高3D打印设备的利用效率具有重要的现实意义。
  本文通过分析,将多任务打印模式下3D打印制造系统在线优化调度问题归属于一种特殊的考虑工件尺寸的单机批处理在线优化问题。本文首先采用矩形件布排算法解决了多任务打印模式下不同尺寸任务模型的组合布排问题,通过分析采用FDM成形技术的3D打印设备的打印过程,给出了打印过程中的打印时间、能量损耗等计算公式。然后将多任务打印模式下3D打印制造系统建立为半马尔科夫决策过程(SMDP),并运用策略迭代算法求解系统最优策略。同时本文给出了模型无关的基于模拟退火的Q学习算法对系统进行优化。通过分析仿真结果,验证优化算法提高了系统的打印空间利用率。
  打印参数对打印过程及打印出的任务模型质量有重要的影响,打印参数固定时不能充分发挥3D打印设备的利用率。因此本文继续研究了打印参数可变的多任务打印模式下3D打印制造系统在线优化调度问题。文中将选择打印的任务组合以及参数层高作为系统的联合控制变量,将该系统建立为SMDP,采用策略迭代算法以及基于模拟退火思想的Q学习算法对系统进行优化。通过对比参数层高可变与固定两种情况下系统的性能,表明参数层高可变情况下的系统具有更高的柔性。
[硕士论文] 申玄伟
机械制造及其自动化 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:论文的课题是以国家基金项目“熔融沉积成型3D打印的声发射监控理论与方法研究(编号:51675481)”为依托,在已完成的项目成果基础上进一步深入开展的。本文针对熔融沉积成型3D打印过程中最为常见的缺陷模式——翘曲变形为研究对象,借助有限元分析法探讨了翘曲变形的产生过程和影响因素,结合声发射检测技术从数据驱动的角度系统性地提出了一种基于特征提取、聚类分析以及模式识别等算法的熔融沉积成型3D打印过程中成型件翘曲状态的识别方法。本文的主要工作内容有:
  (1)分析了熔融沉积成型3D打印技术的工作原理及过程,指出打印过程中的可调参数及其作用;分析了FDM加工过程中成型件翘曲变形产生的机理及其影响因素;阐述了在FDM加工过程中对成型件翘曲量的测度方法,指出采用声发射信号识别加工过程中成型件翘曲状态的可行性与重要性。
  (2)分析了熔融沉积成型3D打印技术的传热过程,并据此构建3D打印过程的有限元仿真模型,从工艺参数、工件参数和加工过程的典型故障三个方面对成型过程中产品的热力影响进行仿真分析,模拟分析了各个参数与加工故障对翘曲变形的影响程度与影响趋势,此外根据正交试验思想设计仿真了在不同工艺参数组合情况下成型件的所处状态,为实际加工过程和试验进行提供理论依据和指导。
  (3)提出了一种针对本论文研究问题的基于声发射信号局部极值的预处理方法,对所采数据进行了降噪和预处理;分析了SOM算法的概念和原理,对熔融沉积成型3D打印过程中成型件的翘曲状态进行了聚类分析和样本分布讨论;研究了随机森林的概念和原理,分别结合本文提出的样本预处理方法和主成分分析法构建了针对熔融沉积成型3D打印过程中成型件的翘曲状态的监测识别方法;阐述了支持向量机的原理和算法,对随机森林和支持向量机两种模式识别方法在本文应用场景中的优缺点进行了理论上的对比分析。
  (4)通过试验对本文提出的状态识别方法进行了实证研究,试验结果表明,采用论文提出的样本预处理方法,结合SOM算法和随机森林算法,在熔融沉积成型3D打印过程产品翘曲状态的监测识别方面具有较高的准确率,适用于熔融沉积成型3D打印过程中成型件翘曲状态的在线监测识别。
[硕士论文] 盛红升
机械工程 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:3D打印技术作为一项高新技术正处于快速发展的阶段。分层处理是3D打印的关键内容之一,直接影响着打印成形的质量与效率。为此,本文提出基于邻接拓扑的STL模型分层算法,主要包括STL模型的优化及可视化、基于网格面片环的快速分层算法、基于环形邻域参照轮廓线的自适应层厚优化算法、STL模型分层软件系统开发,并以实例模型对其进行了应用验证。
  第一章介绍了论文的研究背景与意义,阐述了国内外在3D打印分层算法领域的研究现状,并分析了现有算法的不足之处。最后,介绍了本文的研究内容和组织架构。
  第二章研究了面向3D打印的STL模型的优化与可视化。介绍了STL模型文件格式,并基于分层需求在Visual Studio平台下利用C++进行STL模型的优化处理,包括模型数据读取、顶点冗余数据去除、模型的坐标变换,基于OpenGL图形库实现STL模型的可视化。
  第三章提出了基于网格面片环的STL模型快速分层算法。首先确定切片平面位置,通过切片平面创建分块区间同步分块STL模型的所有三角面片,从而确定各切片平面的相交三角网格面片集;然后由相交三角面片集基于邻接拓扑建立各切片平面的网格面片环,并同步获得有序化的相邻面片间的公共邻接边,进而求得有序的切片轮廓交点集;顺序连接有序交点获得STL模型的分层截面轮廓环。
  第四章提出了基于环形邻域参照轮廓线的STL模型自适应层厚优化算法。首先建立STL模型的整体拓扑关系,确定分层方向后,递归遍历获取STL模型网格顶点环形邻域内的高斯曲率最大值点,由这些顶点插值拟合成一条表征STL模型外表面形态的参照轮廓线,基于参照轮廓线沿分层方向的形态变化进行自适应分层层厚优化,确定各切片平面高度,然后应用第三章的分层算法求取各层截面轮廓。
  第五章依据本文提出的分层算法及理论,开发了基于邻接拓扑的STL模型分层软件系统,并用实例模型进行了功能展示与应用。
  第六章对全文的研究内容和创新点进行了总结,并对文中的不足和后续工作进行了展望。
[硕士论文] 孙玉楷
电子与通信工程 天津工业大学 2018(学位年度)
摘要:三维显示技术在国防、教育、医疗等领域具有重要的使用价值,现有的三维显示技术如双目视差型显示、体三维显示等不能够提供人眼获取三维空间所需的深度信息。而基于光学衍射的全息三维显示可以再现物体的振幅与相位信息,提供人眼感知三维空间所需的深度信息。空间全息显示打印系统为全息三维显示提供载体,由于不受传统记录介质与取像元件约束,可以根据设计者想法显示世界上不存在的物体,是世界上公认的最具有前瞻性的技术。
  本论文选择双目视觉与激光雷达对空间数据进行采集,获取的数据经过处理,生成三维场景模型,并抽样提取点云数据,为空间全息显示打印系统提供数据来源。三维场景点云数据经过菲涅尔衍射数值计算算法生成全息图,记录三维场景物光波振幅与相位信息。为解决传统三维显示器件空间带宽积与视场角不足,本文提出空间全息显示打印方案。本文对空间全息显示打印系统进行一系列研究,主要工作如下:
  1、研究基于双目视觉与激光雷达的空间数据重建。首先采集包含空间信息的像元或几何位置信息,经过数值处理模型去除冗余信息,最后生成三维场景模型,抽样提取点云数据。
  2、研究基于菲涅尔衍射的全息数据压缩算法。分析菲涅尔衍射基本原理,提出三种数值计算算法:S-FFT算法、D-FFT算法、T-FFT算法,压缩三维场景点云信息于二维全息图。
  3、研究基于计算全息干涉的打印方法。搭建全息打印光路,在光路中加入微缩系统,调节物光波在记录过程中的视场角与空间带宽积。根据物光波能量高斯分布特性,加入零级噪声滤波器,去除零级噪声。
  最后使用Labview设计开发PC端系统控制软件,控制打印系统工作。在实物光路中运行该系统,化学处理记录全息图的U08C材料。实验测试结果表明本文设计的空间全息显示打印系统可以实现记录二维全息图和恢复出三维场景。
[硕士论文] 王俊
控制理论与控制工程 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:喷墨打印是一种非接触式的印刷方式,它通过打印机喷头将墨水喷射到各种介质上来实现彩色图案的打印。分色是喷墨打印的关键技术,分色算法将数字化的图像按照给定墨水的颜色分到对应的分色片中,打印机通过读取各个分色片的信息决定如何喷射每种颜色的墨水。本文针对玻璃喷墨打印领域打印介质透明、墨水色彩灵活多样的特点,提出了一种考虑打印透明度的多色分色算法,又针对打印个性化定制的需求,对基于卷积神经网络的图像风格转换做了代码实现,最后为了验证本文提出的分色算法的有效性,在一套完整的玻璃喷墨打印机中成功应用了该分色算法。整篇文章的工作具体由以下三部分组成。
  首先,本文提出了一种可以应用于四色、六色甚至更多任意颜色的分色算法,同时还考虑了图像的透明度数据。整个算法由基础色准备、透明度通道处理、彩色分色三个步骤组成。该算法创新性地对玻璃喷墨打印的透明度表现进行了研究,相比当前主流的分色算法,计算过程更加简便,可扩展性更强,适用范围更广。
  其次,本文利用卷积神经网络可以分离操作图像内容特征和风格特征的特点,提取了待打印原图的内容特征,加上选定风格图片的风格特征,在保留原图透明度信息的基础上进行分色,实现了打印图像的任意风格转换,一定程度上提升了玻璃图案的艺术表现力。
  最后,本文在一台本地的玻璃喷墨打印机上测试了上述算法。打印机硬件上包括机架、墨路、气路、板卡、喷头等,软件上主要是本文自主设计的风格转换和分色软件。基于本文提出的分色算法的玻璃喷墨打印系统实现了高色彩还原度、高效率、高精度的打印,打印结果充分证明了该算法的可靠性和可实施性。
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