人脸反求模型的注射成型翘曲变形分析与优化.pdf

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1、第40卷，第2期工程塑料应用V0l·4o，No。2q2012年2月ENGINEERINGPLASTICSAPPLICATIONFeb2012一doi：lO．3969／j．issn．1001—3539．2012．02．011人脸反求模型的注射成型翘曲变形分析与优化士严庆光，孙存友，范金(吉林大学材料科学与工程学院，吉林长春130022)摘要：以人脸修复体为研究对象，应用逆向工程技术将测量所得的三维人脸点云数据反求成NURBS曲面模型，并用有限元方法对人脸修复体注射成型工艺进行模拟仿真分析。通过正交试验，对影响翘曲的相关

2、工艺参数进行优化，从而获得最优工艺参数组合。结果表明，采用该方法能够获得良好的人脸修复体，有效解决了人体软组织修复体的制备问题。关键词：人脸反求模型；注射成型；翘曲；工艺参数；正交优化法中图分类号：TQ325．6文献标识码：A文章编号：1001．3539(2012)02—0039-04AnalysisandOptimizationofWarpageonInjeetionMoldingofInverseModelofFaceYanQingguang，SunCunyou，FanJin(SchoolofMaterialsS

3、cienceandEngineering，JilinUniversity，Changchun130022，China)Abstract：Ahumanfacewasstudiedandreverseengineeringwasusedtomakethemeasuredthree—dimensionalfacepointclouddatatoNURBSsurfacemodelsagainsthopeforSuccess．Finiteelementmethodwasusedonhumanfacetosimulatethei

4、njectionmoldingprocesssimulation．Therelevantprocessparametersafectedthewarpingwereoptimizedbyusingtheorthogonaloptimizationmethodtogetanoptimalcombinationofthetechnologicalparameters．Simulationresultsrevealedthatitcouldobtainanicefacerestorationbyusingthemethod

5、，andefectivelysolvedthepreparationproblemofhumansofttissuerestoration．Keywords：inversemodelofface；injectionmolding；warpage；technologicalparameter；orthogonaloptimizationmethod人体软组织修复体，如人眼赝复体、鼻赝复体、析与优化，最终获得了最佳的人脸修复体。面部畸形整形修复体⋯等的成型制备问题，一直是1人脸反求模型的建立医学领域的一大难题。过去人们根

6、据自己的主观想1．1人脸点云数据的获取和处理象或主观经验雕刻或塑型加工获得软组织修复体，选择某成年志愿者为被测对象。采用螺旋CT但这种方法有着很大的局限性，它不仅制备时间较扫描机H对该志愿者的人脸进行扫描，并将扫描图长，而且极大地影响手术的安全性，并且有可能影响像在CT工作站转换为BMP位图格式文件；再手术的效果。将BMP文件输入到医学影像三维重建软件中，选目前，在医学界开始广泛应用医用高分子材料择合适的三维重建参数，并对图像进行预处理和图制备人体软组织修复体。结合逆向工程技术反求出像分割，得到三维人脸点云数据J，如

7、图1所示。个体畸变或缺损部位的三维几何模型，运用注射成型的方法制造人体软组织修复体，从而反求制造出软组织器官的修复体。这种方法极大地弥补了过去这方面的不足，不仅提高了软组织修复体的制造效率，而且更加精确，更加符合患者的个体需求，更有利于减轻患者的痛苦，为医生手术指导提供良好的平台，这在科学研究领域也具有极大的指导意义。图1三维人脸点云数据笔者以医用高分子材料为原材料，通过利用逆吉林省人才资助项目(20102048)向工程技术使人脸修复体得以反求制造，并用有联系人：严庆光，副教授，主要从事模具CAD／CAM／CAE、高

8、分限元方法对人脸修复体注射成型工艺进行模拟仿真子材料工程、板材成型等分析，主要针对注射成型中存在的翘曲变形进行分收稿日期：2011．11．1O40工程塑料应用2012年，第4O卷，第2期1．2基于NURBS的人脸模型的曲面重构高斯滤波、平均滤波或中值滤波。对于高密度点云，将重建后的三维人脸点云数据以STL格式文由于存在大量的冗余数据，需要对点云