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3d论文答辩

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3d论文答辩

1、BIM建模技术:《BIM技术概论》、《BIM建模应用技术》、《BIM设计施工综合技能与实务》,三个科目。

2、BIM项目管理:《BIM技术概论》、《BIM建模应用技术》、《BIM应用与项目管理》、《BIM应用案例分析》,四个科目。

3、BIM战略规划:《BIM技术概论》、《BIM应用案例分析》, 理论考试成绩合格后,提交答辩论文一份,等同三个科目。

考试规则:

1、社会考试:社会考生,参加统考,每年组织两次考试,分别是6月中下旬,12月中下旬,官方网站会公布考试时间。参加统考的考生必须在4月下旬、9月下旬到官方网站填报考试报名。

2、校内考试:高校在校大学生考生,不固定考试时间,由高校考点自行决定,报BIM项目平台备案并配合开放考试平台。

无论是本科生还是研究生,毕业论文答辩是不可忽略的一个环节,论文的撰写是你对大学几年学识的总结与升华。又到了一年的毕业季,这些学生在经历漫长时间没有课程负担的情况下又要准备另一个征程,那就是论文答辩,这里详细的介绍本科硕士论文答辩 ppt制作的总体结构和模板,希望可以帮上你。

随着软件的逐步升级,在众多的毕业论文答辩中也广泛采取PPT 演讲稿来进行,所以做好一个PPT演讲稿对于自己的论坛答辩起到了非常重要的作用,本文的核心就在于怎样讲自己的论文在PPT 中体现出来,给答辩专家团一个很好的诠释。一、要对论文的内容进行概括性的整合 ,将论文分为引言和试验设计的目的意义、材料和方法、结果、讨论、结论、致谢几部分。二、在每部分内容的presentation 中,原则是:图的效果好于表的效果,表的效果好于文字叙述的效果。最忌满屏幕都是长篇大论,让评委心烦。能引用图表的地方尽量引用图表,的确需要文字的地方,要将文字内容高度概括,简洁明了化,用编号标明。三、版面和文字要求1、文字版面的基本要求幻灯片的数目:学士答辩10min 10~20张硕士答辩20min 20~35张博士答辩30min 30~50张2、字号字数行数:标题44号(40)正文32号(不小于24号字)每行字数在20~25个每张PPT 6~7行 (忌满字)中文用宋体(可以加粗),英文用 Time New Romans对于PPT中的副标题要加粗3、PPT 中的字体颜色不要超过3种(字体颜色要与背景颜色反差大)建议新手配色:(1)白底,黑、红、篮字(2)蓝底,白、黄字(浅黄或橘黄也可)4、添加图片格式:好的质量图片TIF格式,GIF图片格式最小图片外周加阴影或外框效果比较好PPT总体效果:图片比表格好,表格比文字好;动的比静的好,无声比有声好。四、注意事项幻灯片的内容和基调。背景适合用深色调的,例如深蓝色,字体用白色或黄色的黑体字,显得很庄重。值得强调的是,无论用哪种颜色,一定要使字体和背景显成明显反差。 注意:要点!用一个流畅的逻辑打动评委。字要大:在昏暗房间里小字会看不清,最终结果是没人听你的介绍。不要用PPT自带模板:自带模板那些评委们都见过,且与论文内容无关,要自己做,简单没关系,纯色没关系,但是要自己做! 时间不要太长:20分钟的汇报,30页内容足够,主要是你讲,PPT是辅助性的。:1、Magic Seven原则(7士2=5~9)。每张幻灯片传达5个概念效果最好。 7个概念人脑恰恰好可以处理。 超过9个概念负担太重了,请重新组织。2、KISS (Keep It Simple and Stupid)原则。因为我们做PPT针对的是大众,不是小众。我们的目的是把自己的理解灌输给听众。深入浅出才代表你对知识的真正掌握。3、10/20/30法则。演示文件不超过10页,演讲时间不超过20分钟,演示使用的字体不小于30点(30 point)。个人觉得这些有指导意义,但经验感和技术感太强。也没有说清楚为什么要这样做。我更愿意接受“利用PPT作为工具控制观众的眼球和注意力”的说法。自己想的。同样一篇文章里面的东西,是说PPT 制作里面一些技巧性的东西 ,归纳一下分享出来,有一些是自己总结的哦:a、能用图表就用图表。所有的人都会先挑图看。b、所有人看到图表,第一眼就是找最低的和最高的,然后找跟自己相关的。把这三个东西标出来,人家会觉得很省事。c、别写那么多字,没人看,除非你打算照着念。d、要想办法让人知道你的PPT 还有多少,或者告诉人家你要说的条理和结构。这非常重要,对自己好也对观众好。e、不要用超过3种的动画效果,包括幻灯片切换。好的PPT不是靠效果堆砌出来的,朴素一点比花哨的更受欢迎。f、多用口语,放在一些类似tips的地方,效果往往加倍。

PPT如何做惊艳 北大毕业论文答辩5min完美陈述的秘密 老师必问6大可怕问题超详细答辩流程

学习3d建模论文答辩收获

个人完成的毕业作品的看法是:很累,很辛苦,但很有意义!有种敢于尝试的精神!毕业论文的写作方法_毕业设计论文怎么写? 大学毕业自我鉴定的写作方法_自我鉴定范文 毕业答辩经典开场白范文 现在已经有设计3000多套我们承接软件方面:ASP、ASP.NET、VB、VC、PB、JAVA、MATLAB、AUTOCAD、PRO/EJSP等。平面设计,3D效果图制作,3D建模,CAD室内设计等项目。硬件方面:可涉及通信,电子,控制,交、直流电机控制,步进电机驱动,单片机(51,arm,avr,凌阳)机械类的毕业设计等。免费论文区: 毕业设计论文 精品设计,尽在一流设计吧!我们的明天,期待你的参与!

先从了解3DSMAX开始,3D是个庞大的软件,广泛应用于影视动画、建筑设计、广告、游戏、科研等领域。初学者自学的时候往往不知到从哪里入手,眉毛胡子一把抓,不但学不到具体的东西,也增加了学习的难度,打击自己的信心。 所以想学3D之前,必须要有个明确的方向,学3D想应用于那些方面?这样才可以针对地去学习,把有效的时间和精力花在点子上 版本问题: DISCREET公司自从开发了3D到现在都没有出过中文版,在市面上所说的所谓中文版都是国人自己汉化的。以个人的使用经验,不建议大家用汉化的3DSMAX。 3D是个非常庞大复杂的软件,汉化会影响软件运行速度,造成更多不稳定因素。 翻译的术语很多不规范,用词难以统一。 很多公司使用的都是英文原版,从汉化版学起,会造成以后适应的问题。1、对于如此庞大的软件,开始接触的时候应该针对地学习,选择自己兴趣行业方面应用开始。一旦有了针对,其实开始我们所接触到的命令就不是很多了。 2、对于一些命令、术语,在学习应用的过程中,频繁的出现,点得多了,不记得单词也记得它的模样了,它的意思更不用说了。 3、MAX的使用是有一定规律的,而且也非常形象,就是不太清楚命令的意思,通过操作看到实际变化,也知道它的大概意思。只要有一定的学习方法,多练习,英文版一点也不可怕!! 自学的一些途径和方法: 1、首先要有一本好书。所谓的好书并不是里面贴出来的图片好看,场景大就好了,也不是越厚越好。现在市面上的书多如牛毛,有些也很垃圾。对于初学者来说,应该选择一些介绍简单实例制作的书,在实例制作中消化和掌握命令,不但可以加深记忆,也提高了我们的兴趣。但这样的书必须每个步骤操作都要很详细,不能跳步,否则增加了初学者的学习难度,有些命令甚至在哪里都找不到。初学者我不建议看一些字典式的书,有了一定基础后这样的书才适合2、多媒体教学光盘也是一个好的辅助学习工具,它相对于书本比较生动有趣,也很直接。一般基础的应用都差不多,到了实际的应用,也需要有针对PPP地选择,也不是所有3D的教学光盘都看一遍,除非你有很多剩余的精力。还有教学光盘不要只是一味地看了一次又一次,这样的作用不大。应该一边看一边跟着练,几乎可以跟着做出同样的效果。也样才是有效的学习!!! 3、加强交流,相互学习。多向同行朋友请教。这是个很重要的环节!这当然我们应该具备了一定基础后,交流和请教才有成效。如果连个命令的找不到的朋友,我建议还是找本书好好练练,有了点基础再向别人请教,要不这样就变成了别人在培训你了,我想这样没有几个个人可以做到的,也没几个人有这样的工夫。要问就要问些实际应用问题,不要问这个命令是干嘛的?是怎么用的?这个东西是怎么画出来的?这样的问题让人难以用几句话跟你表达,而且说了你也未必清楚怎么回事。所以有点基础是交流请教的必须的条件。 还有现在是个电脑网络时代,网站、论坛、邮件、QQ等交流工具,也提高很多和更宽广的交流空间,特别是些论坛,是我们一个很好的学习平台,应该好好利用。 接受培训: 选择一个好的培训地方参加培训,这是个非常直接也见效最快的方法。有人直接教授,比自己摸索、看书要来得快,也轻松多了。我想这是大家都知道的。 但如何选择是一个好的培训地方,这是我们最关心也是最重要的问题!!下面从几个方面来分析:目前的电脑培训中心多如牛毛,如何才能选择一间好的培训中心,可以从以下几个方面入手: 1、不要只看表面,一个大的培训中心,广告响,范围大,并不代表它就是好的,很多都是用钱堆出来的;还有门面、气派也不是重点。有多少台电脑,规模有多大都不是关键,关键是老师,一个好的老师是保证教学质量的关键,就算只有一台电脑,一个好的老师也可以把你教得很好。 2、现在很多培训老师都是兼职的,大的培训中心情况更为突出!当然我不是说兼职老师不好,所以一个培训中心并不是说现在反应好,但下次就不一定好了,看你是否遇到一个好的老师。我这两年在很多大型培训中心兼职过,很清楚里面的情况。有些培训中心为了节省开支,我设计的一些必要的课程也裁减掉了,请的些老师有些根本没有工作经验的,有很多也不是设计行业的,所以教的东西只能是很机械的命令操作 3、如何判断一个老师是否是个好老师,这对于我们一些门外汉还是有一定的难度。但是也可以从几个方便入手:这个老师的专业最好是相关设计专业的;言谈举止,一个好的老师,语言表达能力和相关涵养肯定是可以感觉出来的,也就是说话应该很在理;一个好的老师他做的图不一定要很漂亮,最重要就是他的教学方法、耐心和责任心,还有他的相关工作和教学经验!做的图漂亮并不一定就是个好老师。 4、除了上面提到的授课老师的把关,要选择一个好的培训地方,还要注意几点:最好可以选择同时有设计业务这方面的培训地方,如设计公司的培训部等,而一般的专门电脑培训中心培训业务繁杂,很多都是点到为止,不够专业。不要被一些吹捧出来的头衔和证书所迷惑,其实学设计制图等方面的课程,关键是要学到东西,独立制作能力是最重要的,现在那些证书我想大家都知道交钱考试就可以通过拿到的,含金量能有多少呢?而且现在一般去面试求职,拿出来的应该是你的实际操作技能和作品,那些证书没几个人会看你的。如果稍微内行点的朋友还可以留意下课程内容的设置与安排,一个合理课程安排对于教学质量的影响也是很重要的。有些兼职老师还是不错的,但是由于局限于培训中心的课程安排和课时量,也只能勉为其难! 学习3DSMAX必须掌握的内容: 1、三维空间能力的锻炼,熟练掌握视图、坐标与物体的位置关系。应该要做到放眼过去就可以判断物体的空间位置关系,可以随心所欲地控制物体的位置。这是最基本的要掌握的内容,如果掌握不好,下面的所有内容都会受到影响。有了设计基础和空间能力的朋友,掌握起来其实很简单;没有基础的朋友,只要有科学的学习和锻炼方法,也可以很快地掌握。这是我们课程培训里的第一步,一般人第一天就可以掌握了。 2、基本的几个操作命令:选择、移动、旋转、缩放、镜像、对齐、阵列、视图工具,这些命令是最常用也是最基本的,几乎所有制作都用到。几个常用的三维和二维几何体的创建及参数,熟悉了之后,就掌握了3DSAMX的基本操作习惯。 3、二维图案的编辑,这是非常重要的一部分内容,很多三维物体的生成和效果都是取决于二维图案。主要是用“Edit Spline”来实现。对于曲线图案的点、段、线编辑主要涉及到几个常用的命令:Attach Refine Outline Boonlean Trim Wed Fillet Chemfer等,熟练掌握这些子命令,才可以自如地编辑各类图案。 4、几个常用必备的编辑命令: 等,掌握了这些命令,制作效果的模型一般都可以应付了,此外还有些命令: 等,也在效果图制作中时有用到。掌握了几个这样的命令,其他的都可以完全自行学习了,但是也不必要每个都了解,毕竟有一部分我们极少用到的。这也是我们之前提到的学习要分清楚方向和应用。不是眉毛胡子一把抓。材质、灯光方面:材质、灯光是不可分割的,材质效果是*灯光来体现的,材质也应该影响灯光效果表现。没有灯光的世界都是黑的。材质、灯光效果是效果图的灵魂,也时效果图制作一个难点。 如何掌握好材质灯光效果,大概也有以下几个途径和方法: 1、掌握常用的材质参数、贴图的原理和应用。 2、熟悉灯光的参数及与材质效果的关系。 3、灯光、材质效果地表现主要是物理方面的体现,应该加强实际常识的认识和物理知识。 4、想掌握好材质、灯光效果的控制,除了以上的几方面,感觉也是很重要的,也是突破境界的一个瓶颈。所谓的感觉,就是艺术方面的修养,这就需要我们不断加强美术方面的修养,多注意观察实际生活中的效果,加强色彩方面的知识等!!!!

并畅想下毕业后两年的职业规划。

我的毕业设计师在参考别人的资料基础上完成的,感觉也能学习到很多之前没有遇到的新知识

3d论文文献

3D快速打印技术在近年来得到了快速发展,应用领域也在不断的增加。下面是我为大家精心推荐的快速成型3d打印技术论文,希望能对大家有所帮助。快速成型3d打印技术论文篇一:《试论3D打印技术》 摘 要:3D打印又称为增材制造,近年来得到了快速发展,应用领域不断增加。本文对3D打印的原理及应用现状进行了分析,对3D打印在教学领域的应用模式进行了探讨。 关键词:3D打印;应用现状;教学领域 1 引言 3D打印,又称为增材制造,是快速成型技术的一种,被誉为 “第三次工业革命的重要标志”,以其 “制造灵活”和“节约原材料”的特点在制造业掀起了一股浪潮。近年来,随着3D打印技术的逐步成熟、精确,打印材料种类的增加,打印价格的降低,3D打印得到了快速发展,应用领域不断增加,不仅在机械制造、国防军工、建筑等领域得到广泛应用,也逐渐进入了公众视野,走进学校、家庭、医院等大众熟悉的场所,在 教育 、生物医疗、玩具等行业也得到了广泛关注及应用,作为教育工作者,本文将在介绍3D打印的原理、优势、应用现状的基础上,重点探讨3D打印在教育领域的角色及应用模式。 2 3D打印概述 2.1 3D打印原理 3D打印(3D printing,又称三维打印),是利用设计好的3D模型,通过3D打印机逐层增加塑料、粉末状金属等材料来制造三维产品的技术[1]。一般来说,通过3D打印获得物品需要经历建模、分割、打印、后期处理等四个环节[2],其中3D虚拟模型,可以是利用扫描设备获取物品的三维数据,并以数字化方式生成三维模型,或者是利用AutoCAD等工程或设计软件创建的3D模型,有些应用程序甚至可以使用普通的数码照片来制作3D模型,比如123D Catch[3]。 2.2 3D打印的优势 与传统制造技术相比,3D打印不需事先制模,也不必铸造原型,大大缩短了产品的设计周期,减少了产品从研发到应用的时间,降低了企业因开模不当可能导致的高成本风险,使得特殊和复杂结构的模型的制作也变得相对简单,产品也更能凸显个性化。另外,3D打印是增材制造,使用金属粉或其他材料,使部件从无到有制造出来,大大减少了原材料和能源的消耗,生产上实行了结构优化。 2.3 3D打印的应用现状 近年来,3D打印得到了快速发展,几乎应用于各个领域。在模具加工和机械制造领域,使用3D打印相对快速地进行模具的设计与定制,打印复杂形状的各种零件,打印具有足够强度的个性化几何造型的物件。在航空航天、国防军工领域,3D打印应用于外形验证、关键零部件的原型制造、直接产品制造等方面。如空客公司从打印飞机小部件开始,逐步发展,计划在2050年左右打印出整架飞机。生物医疗领域,医学工作者利用3D打印技术打印出患者的心脏模型,缺损下颌骨模型,患者外伤性脑内血肿颅脑模型等,用于辅助诊断并制定术前手术方案,降低了手术难度,减少了手术时间,为患者带来了精准化的治疗。人工椎体和人体气管软骨的打印让人体器官的3D打印成为可能。3D打印的处方药产品SPRITAM(左乙拉西坦)片剂可用于各种癫痫疾病的治疗。建筑工程领域,3D打印建筑不需使用模板,打印的建筑物重量轻,强度大,时间短,产生的建筑垃圾及建筑粉尘少,且可以循环使用,绿色环保。3D打印在首饰、食品、玩具和日常用品的设计和生产中也有广泛应用,可以很好地彰显用户的个性化特点和需求。3D打印在太阳能电池板和特殊材料的制造方面的应用也有突破。 3 3D打印在教学领域的应用 3D打印在教学方面的探索性活动也已经展开,并应用在数学、航空、电子、设计、机电工程、生物医学、天文等大部分学科中,取得了良好的教学效果。基于3D打印的快速生成能力,使得数字化模型能快速转化为立体实物,借助立体实物的生成过程及使用可以提高教学效果,增强学生合作、设计、创新等能力。 3.1打印三维教具学具辅助教学 在课程教学中,借助于多媒体教学手段,一些抽象的图像可以相对直观的显示出来,但针对的是群体,形成的是暂时的视觉感受,印象并不是很深刻,也不易理解。借助3D打印,可以把数字化的图像转化成实物的教具和学具,每个同学都有机会亲手感受,而且还可以亲自设计、策划,无疑对知识点的理解,知识的掌握及应用有很大的促进作用。比如:数学课可以打印出几何曲面、剖面立体实物;动画设计可以打印出3D人物,动物角色模型,且可以根据实效及时修改;语文课可以把要讲解的地域打印出来,如北京的胡同,同学们可以拿着模型理解胡同的特点,体验胡同 文化 ,讲述胡同的来龙去脉;机械制造课可以根据课程内容打印相关的零件、齿轮、连杆等。 3.2 实习实践过程中辅助创新设计 职业学校实习实践教学活动较多,钳工实习、数控机床实习、电子电工实习、动画设计、物联网设计等,都需要借助相应的模型,并设计出一定的模型。借助于3D打印,同学们对需要设计的模型有一个大体的认识,然后经过集体分组的讨论、设计、修改等过程,不仅能增加学生的学习兴趣,促进学生交互学习,协作学习,且能提高学生的设计水平、思维能力和实践能力。比如在模具设计实习中,采用项目式教学法,应用3D打印,学生分组设计、分组打印,学生在亲眼目睹自己的设计零件打印成型的过程及成品后,学习兴趣大增,多次讨论修改的过程也大大提升学生的设计水平。在CAD课程实践环节中,使用3D打印机,可以根据教学需要来设计教学内容,对学生的设计作品3D打印出来进行评比并组装,不仅使学生熟练掌握设计软件建模的基本思路和流程,而且对如何从设计作品到具体的实物的生成有一个明确的认识,有利于日后学生进一步的学习和发展。 3.3 就业创业指导 近年来,大学 毕业 生人数急剧增加,就业压力增大,国家大力提倡大学生创业,整个社会也兴起了一股自主创业的热潮。对于职业学校的学生来说,有一定的专业知识,有较强的动手操作能力,有创业的热情与激情。借助于3D打印设备,创业指导老师可以指导学生创办创意设计3D打印工作室,利用所学的专业知识,设计出相关产品并打印出来进行销售,同时也可为社会客户提供 DIY 服务,收取一定的培训费和制作费,也可以在校企合作的基础上为合作企业提供设计和3D打印服务。通过3D打印的上述创业实践活动,加深学生对专业知识的巩固、对设计过程的了解,并培养创新创业意识和能力。 3.4 图书馆应用 图书馆引入3D打印服务是图书馆从文献服务走向创新服务的途径。国外很多图书馆都开展3D打印服务,国内的综合图书馆,如上海图书馆、苏州图书馆也开展3D打印服务,高校中的上海交通大学图书馆也开展3D打印服务,并且通过举办3D打印设计大赛积极推广此项服务,通过比赛普及3D打印知识,让同学们了解3D打印前沿科技,启发学生们用 创新思维 发现问题、智慧解决问题。学校图书馆可以配备一两台3D打印机,并在保证健康和安全的基础上,充分考虑费用、提交步骤、等待和筛选时间等、制定详细的3D打印制度或政策,并鼓励学生打印原创作品,以发挥学生的专业特长,激发学生的创造力和 想象力 。 4 结束语 3D打印正从工业领域,走向各个应用领域。不久的将来,也会像电脑、手机、互联网一样进入我们的社会和每个家庭。教育工作者应积极利用这项新技术,促进教学模式和教学活动的创新,更好地提高教学质量和教学效果,提高学生的实践能力和创新水平。 参考文献 [1] 张飞相. 3D打印技术的发展现状及其 商业模式 研究[J]. 新闻传播, 2016(2): 51-53. [2] 李青,王青. 3D打印―一种新兴的学习技术[J]. 远程教育杂志2013(4):29-35. 快速成型3d打印技术论文篇二:《浅议3D打印成型技术对模具制造技术的冲击》 摘 要:近年来,3D打印市场如火如荼,在工业设计领域将发挥巨大的作用,尤其是在产品制造方面。随着3D打印技术的出现和普及,必将会冲击以模具制造为主的产业结构,优化产业链条。 文章 通过对比3D打印成型技术与传统模具制造技术的优缺点,客观地分析了3D打印成型技术对模具制造技术的冲击。 关键词:3D打印;模具制造;冲击 1 概述 3D打印技术(增材制造技术)是快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,将材料逐层堆积制造出实物的新兴制造技术。常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型,后逐渐用于一些产品的直接制造,已经有使用这种技术打印而成的零部件。3D打印技术综合了信息技术、数字建模技术、机电控制技术、材料科学与化学等诸多领域的前沿技术,被誉为“第三次工业革命”的核心技术。 传统的模具制造技术是在接单后还需对接单项目进行评审,在确定了开发要求及工艺路线后,开始模具设计。加工之前需要按照设计的图纸备料。接着是粗加工,最后是试模验证。其加工流程如图1所示。采用传统的模具制造技术制造加工出一个合格的模具所需要的人力、物力较多,生产时间也较长。 2 3D打印制造模具的优点 3D打印成型技术与传统模具制造业的最大区别在产品成型的过程上。在传统的模具制造业中,模具制造一般需要经过开模具、铸造或锻造、切割、部件组装等过程成型。而3D打印则免去了那些复杂的过程,不用模具,一次成型。可以节约很多成本。还可以克服一些传统制造上无法达成的设计,从而制作出更复杂的结构模具。 2.1 模具生产周期缩短 3D打印模具缩短了整个产品开发周期,并成为驱动创新的源头。在以往,由于考虑到还需要投入大量资金制造新的模具,公司有时会选择推迟或放弃产品的设计更新。通过降低模具的生产准备时间,以及使现有的设计工具能够快速更新,3D打印使企业能够承受得起模具更加频繁的更换和改善。它能够使模具设计周期跟得上产品设计周期的步伐。 2.2 模具设计的改进为终端产品增加了更多的功能性 通常,金属3D打印的特殊冶金方式能够改善金属微观结构,并能产生完全致密的打印部件,与那些锻造或铸造的材料(取决于热处理和测试方向)相比,其机械和物理性能一样或更好。增材制造为工程师带来了无限的选择以改进模具的设计。此外,它能够整合复杂的产品功能,使高功能性的终端产品制造速度更快、产品的缺陷更少。3D打印可以实现任意形状的冷却通道,以确保实现随形冷却,更加优化且均匀,最终导致更高质量的零件和较低的废品率。 2.3 定制模具帮助实现最终产品的定制化 更短的生产周期、制造更为复杂几何形状、以及降低最终制造成本的能力,使得企业能够制造大量的个性化工具来支持定制部件的制造。3D打印模具非常利于定制化生产,比如医疗设备和医疗行业,它能够为外科医生提供3D打印的个性化器械,比如,外科手术导板和工具,使他们能够改善手术效果,减少手术时间。 3 3D打印成型技术对模具制造技术的冲击 工业产品的更新换代非常快,一个新产品生产出来后,如果没有销路,那就得不偿失。传统模具制造技术开发一套模具需要几十万,甚至几百万元。而利用3D打印技术,可以把产品先开发出来,直接打印。使用3D打印技术的优势在于可以大大缩短生产的周期、节约生产成本。比如,一套手机模具,采用传统的制造技术,须经过大约12个工作日才能完成,有时还会造成材料的浪费。但利用3D打印技术几个小时就可以完成,而且还具有高精密度的特点,这样就能够不断提高市场竞争力,在发展中抢得先机。 3D打印的优势很明显:可免除制造刀具、夹具和模具的过程,直接进行产品加工,解决了生产工艺难以解决的问题,还节约材料、缩短时间。 4 3D打印成型技术短期内无法替代传统模具制造技术 3D打印诞生近三十年了,但产业化远未形成。虽然3D打印名气很大,但到今天还处于科普阶段。3D打印作为一项前沿的、先导性较强的技术,可以满足个性化、定制化、复杂、高难度产品的需求,但不具有批量化、规模化的优势。 4.1 传统工业的成熟给3D打印制造门槛 传统工业大生产在过去200多年可以说非常成功,发展到今天,分工也非常细,配套非常充沛,可以说是环环相扣,形成了巨大的利益攸关体,形成了巨大的惯性。如果要打破这种惯性,成本非常高。这些3D打印无论是颠覆或者融入,门槛都特别高。 4.2 目前3D打印不适合批量生产 3D打印目前并不适合批量生产,例如3D打印技术生产1件产品和生产1万件产品的成本单价基本接近,而且3D打印需要更长的时间。一个喷头就对应生产一个产品,而且产品体积大了,成型速度几何性降低,几个小时才成型一个东西,粗糙度不满足,还要打磨,还要精加工。传统模具制造技术在我国大批量生产中占据明显的优势,在非批量、精密要求不是很高的产品制造领域,传统模具制造暂时不具备替代性。 4.3 3D打印技术的材料种类较少,而且价格较贵 尽管现在已有几百种材料能够被3D打印,但是高温塑料和一部分常用金属依旧不能被打印。尤其金属由于热处理的问题,很容易出现打印后变性的问题,现场EOS的代表提出的比如invar,就不能被打印,而这个材料在航空发动机中却是相当重要的材料。而且国内有能力生产3D打印材料的企业很少,特别是金属材料主要依赖进口,价格高。 4.4 3D打印技术的速度、效率、质量还有待提高 3D打印本身的技术原理就决定了制造精度和制造速度存在矛盾。3D打印是一层层来制作物品。如想提高打印精度就得增加打印层数,但是自然而然地降低了打印速度。而提高速度的话就会有精度问题:因为3D打印采用的是逐层堆积制造的方式,这种方式本身就存在“阶梯效应”,特别是所制造工件表面曲度较大的时候,阶梯效应就尤为明显,这会影响工件的精度。 3D打印技术和传统制造技术都存在优势和劣势,目前3D打印技术还不能替代传统制造技术。从长远来看,随着3D打印技术的不断发展,未来打印效率不断的提高及生产成本的降低,3D技术对模具行业的影响将不容小觑。 参考文献 [1]刘斌.关于3D打印技术中的几个问题与思考[J].模具工程,2015. [2]王雪莹.3D打印技术与产业的发展及前景分析[J].中国高新技术企业,2012. [3]陈兴龙.3D打印技术在模具行业中的应用研究[J].机械工程师,2016. [4]__君.3D打印技术在塑料加工成型及模具设计课程群教学改革中的应用探索[J].科教文汇旬刊,2015. [5]厉成龙.3D打印技术在现代模具制造中的应用[J].装备制造技术,2015. 快速成型3d打印技术论文篇三:《试谈3D打印技术及其应用发展》 【摘要】本文通过分析3D打印机的原理, 总结 了几种典型的3D打印技术,分析其市场应用和发展方向,得出3D打印技术的发展会引领第三次工业革命的发展。 【关键词】3D;打印机;3D打印技术 1.前言 近来,三维(3D)打印技术[1]在发达国家兴起,前不久在网上流传的3D打印手枪,引来许多网友围观。3D打印现在已不再只是概念产物,全球已有不少公司推出了个人3D打印机,它已在平常生活中开始普及。2012年4月,英国《经济学人》刊文认为,3D打印技术将与其他数字化生产模式一起,推动第三次工业革命的实现。传统制造技术是“减材制造技术”,3D打印则是“增材制造技术”,它具有制造成本低、生产周期短等明显优势。 2.3D打印机的原理及技术 2.1 3D打印机 3D打印机是近年来在民用市场出现的一个新词。在专业领域有另一个名称叫“快速成形技术”[2]。快速成形技术诞生于20世纪80年代后期,是基于材料堆积法的一种全新制造技术。它集分层制造技术、机械工程、数控技术、CAD、激光技术、逆向工程技术、材料科学于一体,可以直接、快速、自动、精确地将设计电子模型转变为具有一定功能的原型或直接制造零件,从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种低成本而高效的实现手段。快速成形技术就是利用三维CAD的数据,通过快速成型机,将一层层的材料堆积成实体原型。 不同种类的快速成型系统因所用成形材料不同,成形原理和系统特点也各有不同。但是基本原理一样,那就是“分层制造,逐层叠加”[3],类似于数学上的积分过程。形象地讲,快速成形系统就像是一台“立体打印机”,因此得名。 2.2 3D打印机的原理 3D打印机根据零件的形状,每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面,然后再把它们逐层粘结起来,就得到了所需制造的立体的零件。 每个截面数据相当于医学上的一张CT像片;整个制造过程就像一个“积分”的过程。 整个过程是在电脑的控制下,由3D打印系统自动完成的。不同公司3D打印使用的成形材料不同,系统的工作原理也有所区别,但其基本原理都是一样的,那就是“分层制造、逐层叠加”。这种工艺可以形象地叫做“增长法”。 2.3 3D打印技术 2.3.1 SLA技术 光固化成型法(SLA)是用特定波长与强度的激光聚焦到光固化材料表面,使之由点到线,由线到面顺序凝固,完成一个层面的绘图作业,然后升降台在垂直方向移动一个层片的高度,再固化另一个层面。这样层层叠加构成一个三维实体。SLA是最早实用化的快速成形技术,采用液态光敏树脂原料。其工艺过程是,首先通过CAD设计出三维实体模型,利用离散程序将模型进行切片处理,设计扫描路径,产生的数据将精确控制激光扫描器和升降台的运动;激光光束通过数控装置控制的扫描器,按设计的扫描路径照射到液态光敏树脂表面,使表面特定区域内的一层树脂固化后,当一层加工完毕后,就生成零件的一个截面;然后升降台下降一定距离,固化层上覆盖另一层液态树脂,再进行第二层扫描,第二固化层牢固地粘结在前一固化层上,这样一层层叠加而成三维工件原型。将原型从树脂中取出后,进行最终固化,再经打光、电镀、喷漆或着色处理即得到要求的产品。 SLA技术主要用于制造多种模具、模型等;还可以在原料中通过加入 其它 成分,用SLA原型模代替熔模精密铸造中的蜡模。SLA技术成形速度较快,精度较高,但由于树脂固化过程中产生收缩,不可避免地会产生应力或引起形变。因此开发收缩小、固化快、强度高的光敏材料是其发展趋势。 2.3.2 SLS技术 选择性激光烧结技术(SLS)是采用激光有选择地分层烧结固体粉末,并使烧结成型的固化层,层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。 整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成,工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层,计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹,有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后,工作活塞下降一个层厚,铺粉系统铺上新粉。控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复,层层叠加,直到三维零件成型。最后,将未烧结的粉末回收到粉末缸中,并取出成型件。对于金属粉末激光烧结,在烧结之前,整个工作台被加热至一定温度,可减少成型中的热变形,并利于层与层之间的结合。 与其它3D打印机技术相比,SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说,任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。目前,可成功进行SLS成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统,所以SLS的应用广泛。 2.3.3 PDM技术 熔积成型(FDM)法,该 方法 使用丝状材料(石蜡、金属、塑料、低熔点合金丝)为原料,利用电加热方式将丝材加热至略高于熔化温度(约比熔点高1℃),在计算机的控制下,喷头作x-y平面运动,将熔融的材料涂覆在工作台上,冷却后形成工件的一层截面,一层成形后,喷头上移一层高度,进行下一层涂覆,这样逐层堆积形成三维工件。 该技术污染小,材料可以回收,用于中、小型工件的成形。成形材料:固体丝状工程塑料;制件性能相当于工程塑料或蜡模;主要用于塑料件、铸造用蜡模、样件或模型。 2.3.4 LOM技术 分层实体制造法(LOM),又称层叠法成形,它以片材(如纸片、塑料薄膜或复合材料)为原材料,其成形原理如图所示,激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据,将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后,送料机构将新的一层纸叠加上去,利用热粘压装置将已切割层粘合在一起,然后再进行切割,这样一层层地切割、粘合,最终成为三维工件。LOM常用材料是纸、金属箔、塑料膜、陶瓷膜等,此方法除了可以制造模具、模型外,还可以直接制造结构件或功能件。 LOM技术的优点是工作可靠,模型支撑性好,成本低,效率高。缺点是前、后处理费时费力,且不能制造中空结构件。成形材料主要是涂敷有热敏胶的纤维纸;制件性能相当于高级木材;主要用途是快速制造新产品样件、模型或铸造用木模。 3.3D打印技术的市场应用及发展方向 3.1 建筑设计领域 建筑模型的传统制作方式,渐渐无法满足高端设计项目的要求。全数字还原不失真的立体展示和风洞及相关测试的标准,现如今众多设计机构的大型设施或场馆都利用3D打印技术先期构建精确建筑模型来进行效果展示与相关测试[4],3D打印技术所发挥的优势和无可比拟的逼真效果为设计师所认同。 3.2 磨具制造领域 玩具制作等传统的模具制造领域[5],往往模具生产时间长,成本高。将3D打印技术与传统的模具制造技术相结合,可以大大缩短模具的开发周期,提高生产率,是解决模具设计与制造薄弱环节的有效途径。3D打印技术在模具制造方面的应用可分为直接制模和间接制模两种,直接制模是指采用3D打印技术直接堆积制造出模具,间接制模是先制出快速成型零件,再由零件复制得到所需要的模具。 3.3 医学领域 在医学领域的应用近几年来,人们对3D打印技术在医学领域的应用研究较多。以医学影像数据为基础,利用3D打印技术制作人体器官模型,对外科手术有极大的应用价值,近年来许多医院推出3D打印胎儿服务。 3.4 航空航天领域 在航空航天领域中,空气动力学地面模拟实验(即风洞实验)是设计性能先进的天地往返系统(即航天飞机)所必不可少的重要环节。该实验中所用的模型形状复杂、精度要求高、又具有流线型特性,采用3D打印技术,根据CAD模型,由3D打印设备自动完成实体模型,能够很好的保证模型质量。 3.5 家电和食品领域 3D打印技术在国内的家电行业上得到了很大程度的普及与应用,使许多家电企业走在了国内前列。美的、华宝、小天鹅、海尔等都先后采用3D打印技术来开发新产品,收到了很好的效果。 3D打印在食品领域也有成功的应用。做成的鲜肉特别有弹性,而且烹饪后肉质松散有嚼头,丝毫不逊于真正的肉,就连肉里的微细血管都能打印出来。人们吃到“3D肉”的日子不会太远,因为美国泰尔基金会近日已投资成立了“鲜肉3D打印技术公司”,希望能够为大众提供安全放心的猪肉产品。这种利用糖、蛋白质、脂肪、肌肉细胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉类相似的口感和纹理,就连肉里的微细血管都能打印出来。 4.总结 3D打印是产业界自主创新的过程,政府主要负责引导方向,要让民营企业有充分的自主发展空间,同时对一些敏感行业或者产品要加强监管。3D打印技术市场潜力巨大,势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。这些突破将使工厂彻底告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具,改由更加灵巧的电脑软件主宰,这便是第三次工业革命的到来的标志[6]。在这种势头下,传统的制造业将逐渐失去竞争力。 参考文献 [1]古丽萍.蓄势待发的3D打印机及其发展[J].北京:数码印刷,2011(10):64-67. [2]丁军涛.快速成形技术在企业实际生产中的应用[J].陕西:科技探索,2012(8). [3]郑利文.Objet Geometries公司推出多种复合材料3D打印机[J].北京:模具工业,2008(2):73. [4]梁晨光.3D打印技术纵览“印”出来的真实世界[J].北京:微型计算机,2008(6):106-109. [5]乔益民,王家民.3D打印技术在包装容器成型中的应用[J].重庆:包装工程,2012(11):68-72. [6]丁博强.3D打印推动第三次工业革命[J].上海:创意产业,2013(2). 猜你喜欢: 1. 3d打印技术论文3000字 2. 3d打印成型技术论文 3. 3d打印技术论文引言 4. 3d打印技术论文 5. 3d打印技术论文结论

3D打印技术在工业设计的应用论文

摘要 :3D打印技术是一项具有工业革命意义的先进制造技术,可推动工业设计模式发生变革,拓展工业设计的内涵,促使工业设计思维的解放,缩短设计周期,节省研发成本,降低企业风险。本文阐述了3D打印的技术体系,探讨了3D打印技术在工业设计上的应用,分析了3D打印技术对工业设计的影响。

关键词 :3D打印;工业设计;应用;影响

一、3D打印技术

(一)3D打印技术原理。3D打印技术最早称为快速成形技术或快速原型制造技术,是在当代CAD/CAM技术、机械工程、分层制造技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的一种先进制造技术。它是以计算机三维数字模型为蓝本,用软件将其分解成若干层平面切片,然后由数控成型系统利用激光束、热熔喷嘴等方式将可粘合材料进行逐层堆积黏结,最终叠加成型,制造出产品。

(二)3D打印技术的常见细分类别及可使用材料。常见的3D打印技术根据成型技术的不同可以分为下表几个类别:

(三)3D打印的优势。3D打印技术是大批量生产形式向小批量、个性化生产形式发展的引领技术,其突出优势在于生产结构、外观复杂的物品而不增加成本、多样化不增加成本,在于无须组装、零时间交付、设计空间无限、零技能制造、不占空间、便携制、减少废弃副产品、材料无限组合及精确的实体复制。

二、3D打印在工业设计中的应用

(一)概念模型、功能原型的制作。在工业设计的流程中,需要反复制作不同作用和类型的零件、模型,传统的方法有着制作周期长、劳动强度高、精度差、成本高等诸多缺点,而使用3D打印技术可以快速、轻松、精准的得到所需的零件、模型。

(二)工业设计过程中所需工具的制作。工业设计是一个充满创造力活动,不同的产品、不同的设计师在设计过程中需要用到各种各样的器材和工具来辅助,这些工具大多数都是设计师根据需要自行制作。这时,可以通过3D打印机完成,而不是耗费大量的时间、精力通过各种加工方式去制作。3D打印设备在工具制作上不仅可以缩短时间,降低成本,还可以构造出结构更加精密、质量更加轻盈、更加符合人体工程学的产品,大幅度提高设计的效率。

(三)小批量产品生产。随着3D打印技术的发展,其打印成本和打印时间进一步下降,可以打印的材料、方式不断丰富,使其在小批量产品生产上与传统加工制造工艺相比,有着生产流程短、时间少、成本低等巨大优势,而且不受时间、空间、机床、模具的限制,只要有需要便可以随时暂停生产,对设计进行修改,解除了传统制造业的技术、成本、工期等限制,这样,设计的产品不但快速而且灵活的得以生产。

三、3D打印对工业设计的.影响

(一)解放束缚,改变设计理念。传统的设计造型受产品的生产、组装等工艺制约,使得设计师的创造力、想象力受到束缚。而随着3D打印技术的发展和成熟,结构、外观再复杂的产品都能通过3D打印机打印出来,且浑然一体。如此,设计师可以将精力集中在产品形态、外观创意和功能创新、改进上,使产品的造型设计多元化、结构设计一体化、使用人性化趋势逐渐显现,在其技术、经济、美学、环境、人机等属性因素中,人机属性和美学属性因素所占的比例得到提高。传统的工业设计是建立在传统的大批量生产方式之上的,这就要求设计是根据一个模型来进行的,即使是所谓的个性化设计也只是将模型的生成范围缩小了。这意味着使用者的心理、生理及使用时间、环境等差异性在设计过程中难以体现。如鼠标设计就是这种典型的设计方式:传统设计模式是让使用者手掌的大小、使用的习惯、个性需求等去适应有限的规格、型号,而3D打印技术则可根据使用者的手形、习惯、个性需求等设计、生产出与其完全匹配的产品。3D打印技术使产品的个性化设计与生产成为可能,利用3D打印技术可以实现产品的量身定做,真正实现以人为本。

(二)3D打印技术对工业设计流程及成本的影响。在设计过程中,顺畅而高效的设计交流是工业设计开发取得成功的重要保证。其中各种类型的模型是交流的重要手段之一,手工制作的模型在精度、质感、触感等方面与概念的设计预期都存在较大偏差,而3D打印能克服这些缺点,使设计团队中的每个成员及用户都能够直观地看到和触摸这些概念模型,比较它们之间的结构、外形和功能的差别与优劣。另外,工业设计过程中的模型如果用手工制作的话将耗费相当长的时间,是缩短产品上市时间的最大障碍,采用3D打印可大大缩短概念模型和产品原型的制作时间,从以往的几天乃至几个星期缩短到几小时。近年来,随着产品复杂化和个性化的发展趋势,设计过程中模型加工和制造的成本非常高,复杂模型甚至要求制作专用模具和加工工艺以保证模型的精度和真实效果,而3D打印技术可实现模型随时、随地制作,大幅度降低设计成本。

(三)3D打印技术对设计产业的影响。传统的工业设计模式受到固有减式生产方式所制约,由专业设计师主导。但随着3D打印技术的日趋成熟,独立设计师对于传统加工业的依赖性将越来越小。对于那些具有较强的创新意识,具备一定的设计、研发能力的消费者很可能变成设计师和生产商。随着3D打印技术所带来的社会化制造,独立设计师和品牌也将崛起。

四、3D打印在工业设计中所面临的问题

3D打印由设计师、设计软件、设备、材料等共同作用,相互影响。在工业设计领域,3D打印技术解放了设计束缚,激发了设计师的创作灵感,但用于3D打印技术的设计软件、模型输出格式等方面依然需要进一步发展与完善。目前,3D打印技术可以与设计完美地结合在一起已经在诸多产品上得以证实,并获得了广泛的认可,但是如何让其在更多的产品生产中发挥应有的作用,仍是一个需要不断探讨的问题。同时,3D打印技术其本身又存在先天性不足,例如:打印尺寸受技术和打印机的限制、产品打印时间过长及大批量生产时无成本优势等,这些原因使3D打印仍不能代替传统制造工艺。结论:3D打印技术在工业设计领域已经获得了重大的发展和应用。在工业设计领域,3D打印技术不仅可以满足当下人们对个性化、订制化产品的要求,还可以实现结构、外观复杂产品的制造,提高设计制造精度,大大缩短设计周期,降低设计成本,激发了设计师的创作灵感,为产品设计带来新的生命力,同时催生了大量独立设计师及设计品牌,有良好的发展前景。同时,3D打印技术也存在一些技术和推广上的缺点与不足,但随着3D打印技术的发展、成熟及设计人员的不懈努力,一定会在工业设计领域得到越发广泛的应用。

参考文献:

[1]蔺薛菲.3D打印技术对制造业产品设计的影响研究[J].艺术与设计(理论),2015,08:103-105.

[2]付航,李鹏.3D打印技术在产品设计中的应用概况[J].美与时代(城市版),2015,10:85-87.

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我建议你选择:3.基于SEAM的医院统计分析系统4.基于FLEX的出生缺陷数据挖掘系统WebGIS系统的设计与实现其中之一,上面2个太注重于研究,后面2个更重于实际应用,这样的题目不仅更容易找到实际的资料,而且你做的课题更适合你找工作写到简历里去。第三个题目我觉得对于计算机专业的人来说比第4个更简单一点,这个的难点主要在你对于医院统计分析的功能设计上,这方面的源码你很容易找到,你可以去:里找,实在不愿意费时,你找个进销存的软件功能改改也能凑合及格,而且这样题目的毕业论文很多,你写论文的参考资料也多。第四个题目涉及到了webgis系统,这个的难点是你不太容易找到嵌入的平台,因为很多该类的都是商用的,我以前接触过一个开源的软件叫mapapi0.4alpha,你百度一下,很多地方有下载,如果这个课题做好了,以后面向的企业又会多很多。呵呵,课题主要还是看自己兴趣了,你可以针对你自己以后想切入的行业去想毕业题目,做好的毕业设计可以当做你的作品,这样给你的帮助更大,而且兴趣高的话你的毕业设计才会做得更棒,如果有啥可以给我留言

3d扫描检测论文

裸眼3D技术具有数据量小、传输效率高、显示内容可自适应调节,用户交互性好等优点。 下面是我整理了裸眼3d技术论文,有兴趣的亲可以来阅读一下!

基于深度图的多视点裸眼3D立体视频技术研究

摘要:3D立体视频技术正引起越来越多的关注,但是目前绝大多数3D视频系统需要佩戴特殊眼镜才能够观看立体效果,或者要求观看者必须从某个固定角度进行观看。而多视点裸眼3D立体视频系统则可以避免以上两点限制,得到最好的3D观看体验。目前国际上最前沿的3D立体视频研究集中在基于深度图的多视点3D立体视频技术上面,本文对基于深度图的多视点裸眼3D立体视频系统的几个关键技术环节,包括深度图提取、虚拟视点合成、多视点视频合成等进行了研究并进行了相应的仿真实验,从实验效果来看,基于深度图的多视点裸眼3D立体视频系统具有数据量小、传输效率高、显示内容可自适应调节,用户交互性好等优点。

关键词:裸眼3D立体视频;深度图;3DTV

目前3D立体视频技术正引起越来越多人的关注,其中主流的3D技术主要包括双目立体视频(包含2个视点的视频数据)和多视点立体视频(包含8个以上视点的视频数据)。双目立体视频又可分为配戴眼镜观看和双目裸眼立体显示两种,其中前者必须佩带偏振眼镜,为观看带来了不便,后者则要求观看者必须从固定的角度进行观看,当有多人同时观看同一块显示器时,因为多数观看者无法获得最佳观看位置从而大大影响观看体验。而对于多视点立体视频技术而言,由于同一块裸眼3D立体显示器上可同时提供多个视点的内容,所以观看者可以从任意自由的角度来观看,极大地提升了观看的便利性。所以多视点立体视频已经成为当前技术研究的主流。但是,多视点立体视频相对于双目立体视频而言数据量成倍增长,为存储和传输带来了不便,而基于深度图的多视点立体视频技术具有数据量小的优点,因而成为最有潜力的多视点立体视频方案。本文深入研究了基于深度图的多视点3D立体视频技术中的若干关键技术环节,并进行了相应的仿真实验。本文的章节内容安排如下:第2节介绍基于深度图的多视点3D立体系统整体架构,第3节介绍深度图提取,第4节介绍虚拟视点生成,第5节介绍多视点视频合成,第6节总结全文。

一、基于深度图的多视点3D立体视频系统框架

基于深度图的多视点3D立体视频系统的技术框架如图1所示。首先需要进行原始视频序列的拍摄,虽然最终多视点裸眼立体显示系统需要9个甚至更多的视点的视频内容,但是实际的原始视频序列拍摄阶段只需要拍摄2-3个视点的视频即可,这是因为基于深度图的虚拟视点生成技术可以在解码端通过2-3个视点的视频生成多个视点(在本文中为9个视点)的虚拟视点视频,所以基于深度图的多视点立体视频技术具有数据量小,易传输的优点,克服了多视点视频数据量大的缺陷。

在原始视频序列拍摄完成后需要进行深度图的提取和相机参数的计算,该步骤中提取的深度图的质量直接决定了后期生成虚拟视点视频的质量。完成以上步骤后则需进行压缩编码并通过网络传输到解码端,解码端对数据进行解码后会进行基于深度图的虚拟视点生成,将原始的2-3个视点的视频数据变成9个视点的视频数据,获得的9个视点的视频数据还不能直接在多视点裸眼3D立体显示器上面播放,必须针对该显示器所使用的3D光栅结构进行多视点视频合成。

本文的后续章节将会对深度图提取、虚拟视点生成、多视点视频合成三个环节进行详细介绍并进行相应的仿真实验。

二、深度图提取

2.1深度图介绍

深度图是一副灰度图像(如图2-b),灰度值的范围为0-255。灰度值可结合场景的景深信息进行换算得到深度值,立体视频系统的实际应用中使用的是深度值。

深度图上的像素是0-255的灰度值,前文提到过深度图主要用于虚拟视点生成,在该过程中,我们用到的是实际的深度值,所以需要建立一个转换关系,将深度图中的像素灰度值换算为实际的深度值:

公式(1)中z就是我们在虚拟视点生成过程所需要的深度值,v表示图2-b中的深度图像中像素的灰度值,Znear和Zfar分别表示该视频所拍摄的场景中的最近深度和最远深度,这两个值需要在原始视频序列的拍摄过程中进行测定。

2.2基于块匹配的深度图提取

用并排平行排列的两台相机拍摄同一场景,获得两幅图像,要获得其中一幅图像的深度图,需要用另一幅图像来与之进行像素配对,经过像素点的配对匹配之后就会获得该幅图像每个像素点在两幅图像中间的视差,而深度值与视差值之间的关系如下:

其中z为我们要求的深度值,d为经过像素匹配后得到的视差值,f为相机的焦距,b为两台相机之间的基线距离。所以有了视差值d之后就可以很容易的获得深度值z。但是最关键的环节是获得准确的视差值,所以需要进行精确的像素点匹配,但是实际上由于不同相机之间曝光参数的差异,即使拍摄的是同一场景,像素点之间依然存在亮度差异,所以我们采用了图像块匹配的办法,在一定程度上提高了像素点匹配的鲁棒性,在本文的试验中所使用的是3×3大小的图像块,必须指出的是,本文默认拍摄原始视频序列的是严格水平平行的两台相机,所以在进行图像块的匹配时只进行水平搜索而不进行垂直搜索。整个深度图提取过程如图3所示。

对国际视频标准制定组织MPEG提供的多视点视频序列进行实验提取的深度图如图4所示。

三、虚拟视点生成

虚拟视点生成技术[2]可以将左右视点中的像素投影到两视点中间的任意位置,从而生成原本没有被相机拍摄到的虚拟视点的视频图像(如图5所示),该生成过程需要用到左右两个视点的深度图以及相机参数。该技术主要用到了3D投影的算法,3D投影算法用于发现两个图像平面之间的对应点,具体过程为将一个图像平面上的点投影到3D世界坐标系,然后再将该点从3D世界坐标系投影到另一个图像坐标平面。

对于任一给定的点p0,坐标为(u0,v0),位于图像平面V0。如果要找到改点在图像平面V1的对应点P1的坐标(u1,v1),那么整个3D投影过程应按如下式所示进行计算:

在这里,z是3D世界坐标中的点沿着相机坐标系的到相机的Z轴到相机的距离,P是对应的投影矩阵。该投影矩阵P由相机的内部矩阵K,旋转矩阵R和平移矩阵T组成,具体P的描述如下所示: 其中,K是3×3的上三角矩阵,由焦距f,倾斜参数?酌和虚拟相机位置上的理论点(u',v')组成。R和T描述了世界坐标空间下的相机位置。

经过以上步骤即可初步实现基于深度图的视点合成。

四、多视点视频合成

4.1裸眼3D立体显示原理

要使观看者体验到3D立体效果,其核心的原理是使双眼分别同时看到不同的画面,从而获得立体感,最简单的方法就是目前最为常见的佩带特殊眼镜,这样可以强制控制两眼所看到的内容,但是该方案为观看者带来了极大的不便(特别是本身就戴眼镜的观众)。本文使用的方案为裸眼3D立体显示,主要实现途径为在显示器屏幕前增加视差栅栏,通过栅栏控制各像素光线的射出方向,使某些图像仅射入左眼,某些图像仅射入右眼,从而形成双目视差,产生立体视觉(如图6所示)。

4.2多视点视频合成

本文中所使用的裸眼3D视差栅栏结构上更为复杂,可以通过其栅栏遮挡控制9个视点的图像内容,从而实现了在同一块显示器上同时显示9个视点的图像,虽然观看者在同一时刻双眼只能分别看到其中两个视点的图像从而获得立体感,但9个视点的图像使得显示器的可观看角度大大增加。为了配合9视点光栅栅栏的显示,我们需要对9个视点图像的RGB像素进行重排列,重排列的顺序如图7所示。图中的数字代表视点的编号,按图中的顺序将9个视点图像的RGB值重新组合排列,会得到一幅分辨率为原先每个视点图像9倍大小的立体图像,立体图像可用于在多视点裸眼3D显示器上播放。由9个视点图像合成的立体图像如图8所示(该图像只有在9视点裸眼栅栏式立体显示器上才可以看到立体效果)。

结论

基于深度图的多视点立体视频技术是当前3D立体视频的研究热点,该技术不需要佩带特殊的3D立体视频眼镜,并且具有总数据量小、观看可视角度大的优点。本文深入研究了基于深度图的多视点裸眼3D立体视频系统的几个关键技术环节,包括深度图提取、虚拟视点合成、多视点视频合成等进行了研究并进行了相应的仿真实验。

参考文献

[1]Müller,K.;Merkle,P.;Wiegand,T.;,"3-DVideoRepresentationUsingDepthMaps,"ProceedingsoftheIEEE,vol.99,no.4,pp.643-656,April2011

[2]Ndjiki-Nya,P.;Koppel,M.;Doshkov,D.;Lakshman,H.;Merkle,P.;Muller,K.;Wiegand,T.;,"DepthImage-BasedRenderingWithAdvancedTextureSynthesisfor3-DVideo,"Multimedia,IEEETransactionson,vol.13,no.3,pp.453-465,June2011

[3]Muller,K.;Merkle,P.;,"Challengesin3Dvideostandardization,"VisualCommunicationsandImageProcessing(VCIP),2011IEEE,vol.,no.,pp.1-4,6-9Nov.2011

[4]Sourimant,G.;,"Asimpleandefficientwaytocomputedepthmapsformulti-viewvideos,"3DTV-Conference:TheTrueVision-Capture,TransmissionandDisplayof3DVideo(3DTV-CON),2010,vol.,no.,pp.1-4,7-9June2010

[5]Hopf,K.;,"Anautostereoscopicdisplayprovidingcomfortableviewingconditionsandahighdegreeoftelepresence,"CircuitsandSystemsforVideoTechnology,IEEETransactionson,vol.10,no.3,pp.359-365,Apr2000

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