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基于Web的增材制造预处理平台设计与实现1
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2022-08-03
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92页
摘要I1. 绪论 11.1 课题背景及
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分类号 学号 M201973007
学校代码 10487 密级
硕 士 学 位 论 文
基于 Web 的增材制造预处理平台
设计与实现
学位申请人
:
张鹏
学科专业
:
计算机技术
指导教师
:
李国宽副教授
答辩日期
:
2021 年 5 月 23 日
A Dissertation Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Professional Master Degree
Design and Implementation of Additive Manufacturing
Pretreatment Platform Based on Web
Candidate : Peng Zhang
Major : Computer Technology
Supervisor : Assoc.Prof. Guokuan Li
Huazhong University of Science and Technology
Wuhan 430074, P. R. China
May 23, 2021
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研
究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集
体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中
以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名:
日期: 2021 年 05 月 23 日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权
保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借
阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进
行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□, 在 年解密后适用本授权书。
不保密。
(请在以上方框内打“√”)
学位论文作者签名: 指导教师签名:
日期: 2021 年 05 月 23 日 日期: 2021 年 05 月 23 日
本论文属于
I
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
摘 要
增材制造(Additive Manufacturing, AM)俗称 3D 打印,是一种通过材料逐层堆
积的方式来构造物体、满足生产生活各领域个性化和定制化需求的制造技术。对模型
数据进行预处理是增材制造过程中的重要环节。目前模型数据预处理软件多为客户
端离线程序,不仅面临着算法被破解与数据丢失的风险,还 有频繁更新和多端适配等
问题;随着 Web3.0 时代的到来,浏览器引擎的处理速度飞速提升,实时三维数据渲
染的方案越来越完善,Web 应用可以与增材制造预处理流程有效地结合,建立起一
个实用、便捷的增材制造数据预处理平台。
首先分析了增材制造用户对于预处理软件的需求,再根据需求设计了基于 Web
的增材制造预处理平台的系统框架和技术框架。系统框架包含了注册登录、用户模型
管理、模型交互、模型数据预处理等功能模块。技术框架采用 Vue、Express.js、
MongoDB、Three.js、Ant Design Vue 作为平台实现的底层支撑;然后阐述系统中的
数据结构,根据 JavaScript 语言特性对模型处理过程中的冗余去除、拓扑重建、分层
切片、轨迹填充等算法进行优化;并 针对三维图层显隐控制的问题设计出基于递归的
映射树构建方法。采用前后端分离的开发模式实现了对系统用户和模型数据的管理,
以及三维模型文件的导入导出、分层切片、轨迹规划、GCode 生成等功能。最后,将
系统部署在云服务器上。
对系统进行测试和验证的结果表明,增材制造数据预处理流程可以与 Web 应用
良好地结合,系统交互界面合理,不存在明显功能缺陷,基本上可以满足增材制造数
据预处理的需求,达到了预期的开发目标。
关键词:增材制造;预处理;Web 开发;立体光造型文件
II
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
Abstract
Additive Manufacturing (AM), commonly known as 3D printing, is a kind of
manufacturing technology that uses materials to build objects layer by layer to meet the
needs of all areas of production and life. Preprocessing model data is an important step in
additive manufacturing process. At present, model data preprocessing software is mostly
client-side off-line programs, which not only faces the risk of algorithm cracking and data
loss, but also frequently updates and multi-terminal adaptation. With the advent of Web3.0
era, the processing speed of browser engine is rapidly improved, and the real-time three-
dimensional data rendering scheme is becoming more and more improved. Web application
can be effectively combined with additive manufacturing pretreatment process to establish
a practical and convenient additive manufacturing data pretreatment platform.
Firstly, the requirements of additive manufacturing users for preprocessing software
are analyzed, and then the system framework and technical framework of additive
manufacturing preprocessing platform based on web are designed according to the
requirements. The system framework includes registration and login, user model
management, model interaction, model data preprocessing and other functional modules.
Vue, Express.js, MongoDB, Three.js and Ant Design Vue are used as the underlying support
of the platform; Then, the data structure of the system is described, and the redundancy
removal, topology reconstruction, layered slicing, trajectory filling and other algorithms are
optimized according to the characteristics of JavaScript language; Aiming at the problem of
3D layer hidden control, a recursive mapping tree construction method is designed. The
development mode of front-end and back-end separation is adopted to realize the
management of system users and model data, as well as the import and export of 3D model
files, layered slicing, trajectory planning, GCode generation and other functions. Finally,
the system is deployed on the cloud server.
The test results of the system show that the process of additive manufacturing data
preprocessing can be well combined with Web application, and the system interface is
reasonable. There is no obvious functional defects. The system can meet the requirements
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ShepherdYoung
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