新工科背景下混合式教学改革研究与实践

为满足新工科背景下对人才培养提出的新要求,以《逆向工程与快速成型技术》课程为例,针对课程教学中存在的问题,从课程内容重构、教学模式构建、评价体系完善三方面开展教学改革,并以典型工程案例开展“线上线下+理虚实”多元混合的教学新模式。结果表明,该教学模式有助于培养学生的创新应用能力,可为高职同类课程的教学改革提供借鉴和参考。

课程思政视域下《逆向工程与快速成型技术》课程改革与探索

针对课程思政视域下《逆向工程与快速成型技术》课程教学改革的问题,以混合式教学模式为出发点,依据教育部《高等学校课程思政建设指导纲要》,并结合机械设计与制造专业的人才培养模式及理念,明确了在思政育人理念下进行混合式教学改革的意义。通过《逆向工程与快速成型技术》课程4个方面的改革与探索,形成《逆向工程与快速成型技术》基于课程思政线上线下混合式教学模式。最后提出了基于思政育人理念的《逆向工程与快速成型技术》课程教学设计,为同类课程改革提供借鉴和参考。

基于IMAGEWARE风扇叶反求与快速原型制作

以风扇为研究对象,论述了逆向工程技术与快速原型技术相结合的方法。在逆向工程中应用IMAGEWARE软件处理三维激光扫描仪测量得到的风扇点云数据,进而使用三维造型软件Pro/E对其进行了曲面重构,获得了所需的风扇实体模型,并对风扇叶进行了的模具设计,为新产品开发中的预评估、有限元分析等提供了宏观的模型和产品开发依据。

基于IMAGEWARE鼠标外壳逆向工程技术

逆向工程作为一种产品创新设计的重要手段,其应用越来越广泛。以鼠标外壳为研究对象,论述了逆向工程技术与快速成型技术相结合的方法。在逆向工程中应用IMAGEWARE软件处理三维激光扫描仪测量得到的鼠标外壳云数据,在PRO/E软件实现实体模型的重构。

基于逆向工程的摩托车挡泥板的快速成型

以挡泥板为研究对象,运用逆向工程和快速成型技术,详细展示了其整个重构设计和快速成型过程。通过三维激光扫描设备进行实物数据采集,然后将点云数据导入Geomagic wrap软件进行处理,接着,利用Geomagic DesignX软件进行模型重构,最终,通过3D打印技术得到了与原件契合度较高的挡泥板样品。采用逆向工程设计的挡泥板能够显著缩短产品的设计研发周期,提高效率。本文的研究结果对其他产品的设计研发具有一定的参考价值。

新工科背景下高职“逆向工程与快速成型”课程思政改革的探索与实践

“逆向工程与快速成型”是近年来装备制造大类专业中新兴的、较为热门的课程。文章在新工科背景下,针对现阶段课程思政建设存在的问题,对“逆向工程与快速成型”课程思政改革进行探索与实践,通过思政内容的挖掘与融入、教学方法与手段的更新,建立“逆向工程与快速成型”课程思政体系,构建以学生为中心的“双元三维四体系”育人模式,由此提升课程思政育人功能,助推教师教研水平、学生培养质量的提升。

基于逆向工程的泵盖设计及3D打印快速成型

逆向工程已广泛应用于产品创新设计与改型中,本文以某水泵泵盖为研究对象,基于逆向工程设计和3D打印技术,展示了泵盖的快速重构和成型全过程。描述了由Win3DD-M扫描仪数据采集、Geomagic Wrap 3D三维扫描数据处理软件逆向建模设计过程和Geomagic Design X软件对数据模型后处理重构过程,最后通过3D打印设备打印出泵盖样品,与原泵盖样品契合度较高。采用逆向工程设计的泵盖可缩短产品的设计研发周期、提高设计研发效率,本文研究结果对其他产品设计具有一定参考价值。

CDIO工程教育模式下《逆向工程与快速成型技术》课程的教学改革研究

新工科背景下,培养创新能力强且具备先进制造技术的应用型人才是高校机械类专业开设《逆向工程与快速成型技术》课程的主要目标,归纳分析了《逆向工程与快速成型技术》课程的教学现状与存在的问题,结合CDIO工程教育模式下分别从课程目标、教学内容、教学与实践方法、课程评价方法等方面探讨课程改革的方法与措施,以提高学生自主学习能力与创新意识。

大块下颌骨缺损的个体化数字设计及外形与功能重建

目的利用快速成型与反求技术建立大块下颌骨缺损的外形与功能重建的方法. 方法 2002年4月～2004年8月,大面积下颌骨病变截除术后遗留大块下颌骨缺损患者4例,男1例,女3例,年龄21～42岁.均为二期修复,术前张口度1.8～2.5 cm,平均2.2 cm,均存在开闭口运动偏斜.采用CT数字化图像数据,利用Mimics图像软件和Geomagic Studio曲面重构软件镜像恢复下颌骨缺损区数据及种植体结构设计,快速成型技术制作缺损下颌骨的树脂模型,通过铸造技术制造纯钛修复支架,修复缺损重建功能. 结果术前CT扫描数据可以直接被图像设计软件使用,精密制造出缺损下颌骨的树脂模型和钛支架,并可以设计良好的种植体.术后4例患者伤口均Ⅰ期愈合,随访3个月～2年,缺损区面部外形恢复满意,开口度3.0～3.4 cm,平均3.2 cm.咬牙合关系正常,开闭口功能正常无偏斜.1例术后6个月行种植义齿镶复,咀嚼功能恢复良好. 结论利用快速成型与反求技术进行个体化修复大块下颌骨缺损,方法简便,修复精确,可同时修复外形及重建咀嚼功能.

反求工程图像采集系统的设计

随着RP行业的迅速发展,反求工程在快速成型制造系统中的作用日益重要。图像采集系统的设计是反求工程设计的核心部分。该文对反求工程的产生、发展现状与它在快速成型制造中的重要作用做了简要介绍,并着重对反求工程中图像采集系统的测量原理及其软、硬件设计进行了详细全面的论述。

基于自由曲面点云的快速原型制作技术研究

针对不附加任何拓扑和几何信息的云状数据三维重建问题,提出了对点云直接进行分层处理快速制作原型的新方法。在对点集进行空间结构划分的基础上,采用最小距离关联点对方法提取层面轮廓线数据,并对其加以匀化和精整从而直接生成快速成形机的层片接口文件,避免了常规方法存在的耗时和需要很高的造型技巧等不足,而且片面的错误校验与修补等繁琐工作也将不再进行,提高了快速成形前处理的效率,非常适合分层实体制造(LOM)等成形工艺。

基于CT图像的快速成形数据建模方法

针对医学上广泛采用的 CT图像数据 ,提出了基于 CT图像的快速成形数据建模方法。通过 CT图像滤波、分割、开操作等图像处理方法以及轮廓提取和采样等建模方法 ,得到快速成形数据接口 CLI文件 ,进而进行原型的快速成形制造。该方法在人体右侧半骨盆置换手术中取得成功。讨论了提高模型精度。

三角网格模型孔洞修补算法研究

提出了一种空间多边形孔洞的修补算法 .该算法每次寻找三维孔洞多边形中夹角最小的一对邻边 ,构造新三角片 ,然后更新孔洞多边形 ,直到新增三角片完全覆盖了原有的孔洞 .算法中还引入了孔洞多边形特征面的概念 ,将新增三角片投影到孔洞多边形特征面上 ,对其进行合法性检查 .根据此算法可以获得三角片形状较为优化的修补结果 ,避免了狭长及错误三角片的出现 .实践证明该算法是稳定可靠的 .

快速成型个体化导航模板辅助胸椎椎弓根螺钉置入可行性研究

[目的]通过尸体标本实验的方法探讨个体化导航模板辅助胸椎椎弓根螺钉置入的准确性及可行性。[方法]对6具胸椎尸体标本进行CT扫描,根据CT扫描资料,利用逆向工程原理及快速成型技术设计制造出个体化导航模板,利用个体化导航模板在尸体标本上辅助置入胸椎椎弓根螺钉,所有螺钉的置入由同一位具有腰椎椎弓根螺钉置钉经验但无胸椎椎弓根螺钉置钉经验的骨科医师进行操作,随后采用大体解剖的方法肉眼观察置钉的准确性;并根据螺钉是否穿破椎弓根、穿出距离及穿破方向进行分级。[结果]共设计制作了72个个体化导航模板辅助置入胸椎椎弓根螺钉144枚,132枚(91.7%)螺钉完全在椎弓根内;12(8.3%)枚螺钉穿破椎弓根,其中2枚螺钉穿破椎弓根内侧壁(穿破距离分别为0.6、0.8 mm),10枚螺钉穿破椎弓根外侧壁(9枚螺钉穿出距离<2 mm,1枚螺钉穿出距离为2.5 mm);没有椎弓根上方、下方及椎体前方穿破的螺钉。所有穿破椎弓根壁的螺钉均在安全可接受的范围内。[结论]快速成型个体化导航模板辅助胸椎椎弓根螺钉置入准确率高,对术者无特别的经验要求,手术操作简单、安全,可避免术中放射性损伤,为胸椎椎弓根螺钉的置入提供了一种新的可行方法,尤其适用于初学者。

逆向工程技术研究进展

逆向工程是指从实物样件获取产品数学模型、进而开发出同类的先进产品的技术 ,目前逆向工程技术已和 CAD/CAM等先进制造技术结合 ,并发展为 CAD/CAM系统中的一个相对独立的研究领域 ,其关键技术问题主要包括 :形状表面数字化、3维模型重建、集成逆向工程系统等 ,文章回顾了国内外的研究现状及商业软件开发情况 。

基于ATOS测量系统的快速原型制造技术的实验教学

根据目前传统的机械设计与制造的实验教学现状,提出了先进制造技术领域的反求工程(RE)和快速原型(RP)相结合的课程实验,给出了实施方案。实践证明:学生利用ATOS三维扫描仪、FDM熔丝堆积成型机以及相关的Surfacer、PRO/E软件平台,不仅能够很快地了解到产品快速开发技术的新理念,而且学会了利用RE与RP相结合技术进行产品的快速复制实验的新方法、新工艺。

应用反求与快速原型技术修复下颌骨缺损

目的:探索应用反求与快速原型技术对下颌骨节段缺损进行功能性修复的方法。方法:6例下颌骨缺损畸形的患者,先行CT扫描获得颌面部影像数据,在计算机内进行三维重建;应用反求技术行缺损修复、设计修复体;应用快速原型技术制作修复体模型,然后通过铸造获得钛修复体并植入体内。同时在修复体上设计义齿固位装置,其中1例6个月后行二期手术,义齿修复。结果:手术过程快捷,伤口一期愈合,治疗过程顺利。术后患者的面形双侧对称,余留牙咬合关系良好、稳定。平均随访4年以上,外形满意。结论:应用反求与快速原型技术对下颌骨缺损进行修复是恢复面部对称性、重建功能的有效方法。

点云自适应切片方法研究

在反求工程(RE)中,对点云模型进行曲面重构不仅花费大量的时间,而且要求操作人员具有丰富的经验。而对点云切片则可避免曲面重构,直接生成层片文件,输入到快速成型(RP)机进行加工。但是点云切片的一个难题就是如何确定每层切片的厚度以保证切片的形状精度在误差范围内,提出一种基于距离图像的点云自适应切片的新方法,能够获得在给定的形状误差范围内切片层的最大厚度。

产品反向工程和快速原型制造的集成技术

基于在新产品研制和产品复制过程中 ,采用产品反向工程和快速原型制造的集成技术可以缩短产品研制开发的周期 ,提出了一种将两种先进制造技术集成的方案 .将反向工程数字化测量所得到的截面数据 ,通过简化处理产生一个数据量小而包含的信息又足以满足精度要求的切片数据文件 ,直接用于快速原型制造 ,从而避免了曲面重构和转换成 STL文件的中间过程 .并阐述了去除多余截面、精减点云数据和生成截面曲线等步骤的主要算法 .实例表明采用该方法是切实可行的 .

基于反求工程的个体匹配化骨骼制造方法的研究

针对传统制造方法无法再现人体骨骼原有形状的问题 ,提出和实现了 2种人工骨骼的制造新方法 ,即直接插值法和曲面拟合法 .这 2种方法依据病人患处的CT(ComputerTomography)或MRI(MagneticResonanceImaging)的断层数据 ,结合现代图像处理技术 ,根据临床实际需要 ,利用反求工程技术 ,采用快速成型的加工方法 ,实现了人工骨骼的个体匹配化制造 .2个骨骼的制造实例证明 ,运用基于反求工程的新型制造技术 ,可以再现人体骨骼的原有形状 ,并具有制造周期短。