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Cálculo de regiões de estruturas de suporte para manufatura aditiva com uso de imagens

One of the main steps in the process planning of additive manufacturing is the computation of support structures. Approaches to perform this step commonly use information from triangle meshes of a 3D model or polygon information obtained after slicing the model. Polygon-based approaches perform oper...

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Autor principal:	Saikawa, Anderson Tadayuki
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2022
Assuntos:	Manufatura Aditiva Impressão tridimensional Processos de fabricação Imagem tridimensional Sistemas imageadores Additive manufacturing Three-dimensional printing Manufacturing processes Three-dimensional imaging Imaging systems CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO Ciência da Computação
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27929
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id	riut-1-27929
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spelling	riut-1-279292022-04-09T06:07:31Z Cálculo de regiões de estruturas de suporte para manufatura aditiva com uso de imagens Computation of support structure regions for additive manufacturing using images Saikawa, Anderson Tadayuki Silva, Ricardo Dutra da https://orcid.org/0000-0002-8002-8411 http://lattes.cnpq.br/8512085741397097 Minetto, Rodrigo https://orcid.org/0000-0003-2277-4632 http://lattes.cnpq.br/8366112479020867 Nassu, Bogdan Tomoyuki https://orcid.org/0000-0001-6441-8543 http://lattes.cnpq.br/4592104393315780 Rodrigues, Elisa de Cassia Silva https://orcid.org/ 0000-0002-4649-1832 http://lattes.cnpq.br/1452505317687730 Silva, Ricardo Dutra da https://orcid.org/0000-0002-8002-8411 http://lattes.cnpq.br/8512085741397097 Minetto, Rodrigo https://orcid.org/0000-0003-2277-4632 http://lattes.cnpq.br/8366112479020867 Manufatura Aditiva Impressão tridimensional Processos de fabricação Imagem tridimensional Sistemas imageadores Additive manufacturing Three-dimensional printing Manufacturing processes Three-dimensional imaging Imaging systems CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO Ciência da Computação One of the main steps in the process planning of additive manufacturing is the computation of support structures. Approaches to perform this step commonly use information from triangle meshes of a 3D model or polygon information obtained after slicing the model. Polygon-based approaches perform operations such as polygon dilation and subtraction considering self-support angles, formed between adjacent slices, that drive the need for support in a region. These same operations have very simple and robust implementations when the manipulated data is represented as images instead of polygons. However, due to the need for discretization of polygonal data to images, there may be inaccuracies in angle calculations that defne the need for support. A study is presented showing that by increasing the resolution of images it is possible to correct these inaccuracies, however, very high resolutions may be needed and make the use of images unfeasible, due to memory or processing demands. The proposed solution integrates the information about the angles in the triangular mesh of a model with the conversion of the slice polygons into images. In this way, it is possible to solve problems related to angles and precisely determine the regions where support structures should be generated. In the experimental results, the output of the proposed algorithm is compared with the expected output for some models, showing that the supports are correctly computed. Also, some improvements in the support are analyzed, such as the generation of structures in the form of columns, which can be easily obtained when performing operations on images. Uma das principais etapas do planejamento do processo da manufatura aditiva é a computação de estruturas de suporte. As abordagens para realizar esta etapa comumente usam informações de malhas de triângulos do modelo 3D ou informações de polígonos obtidos após o fatiamento do modelo. As abordagem baseadas em polígonos realizam operações como dilatação e subtração de polígonos considerando ângulos de autossuporte, formados entre fatias adjacentes, que direcionam a necessidade de suporte em uma região. Estas mesmas operações possuem implementações muito simples e robustas quando os dados manipulados são representados como imagens ao invés de polígonos. No entanto, devido à necessidade de discretização dos dados poligonais para imagens, pode haver imprecisões nos cálculos de ângulos para defnir a necessidade de suporte. Um estudo é apresentado mostrando que o aumento da resolução das imagens é capaz de corrigir essas imprecisões, porém, resoluções muito altas podem ser necessárias e tornar impraticável o uso de imagens, por limitações de memória ou capacidade de processamento. A solução proposta integra a informação sobre os ângulos na malha triangular de um modelo com a conversão dos polígonos das fatias em imagens. Desta forma, é possível resolver problemas relacionados com ângulos e determinar de forma precisa as regiões onde devem ser geradas estruturas de suporte. Nos resultados experimentais, a saída do algoritmo proposto é comparada com a saída esperada para alguns modelos, mostrando que os suportes são computados corretamente. Também, são analisadas algumas melhorias no suporte, como a geração de estruturas em forma de colunas, que podem ser facilmente obtidas ao realizar operações sobre imagens. 2022-04-08T16:50:06Z 2022-04-08T16:50:06Z 2021-12-07 masterThesis SAIKAWA, Anderson Tadayuki. Cálculo de regiões de estruturas de suporte para manufatura aditiva com uso de imagens. 2021. Dissertação (Mestrado em Computação Aplicada) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2021. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27929 por openAccess http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Computação Aplicada UTFPR
institution	Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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description	One of the main steps in the process planning of additive manufacturing is the computation of support structures. Approaches to perform this step commonly use information from triangle meshes of a 3D model or polygon information obtained after slicing the model. Polygon-based approaches perform operations such as polygon dilation and subtraction considering self-support angles, formed between adjacent slices, that drive the need for support in a region. These same operations have very simple and robust implementations when the manipulated data is represented as images instead of polygons. However, due to the need for discretization of polygonal data to images, there may be inaccuracies in angle calculations that defne the need for support. A study is presented showing that by increasing the resolution of images it is possible to correct these inaccuracies, however, very high resolutions may be needed and make the use of images unfeasible, due to memory or processing demands. The proposed solution integrates the information about the angles in the triangular mesh of a model with the conversion of the slice polygons into images. In this way, it is possible to solve problems related to angles and precisely determine the regions where support structures should be generated. In the experimental results, the output of the proposed algorithm is compared with the expected output for some models, showing that the supports are correctly computed. Also, some improvements in the support are analyzed, such as the generation of structures in the form of columns, which can be easily obtained when performing operations on images.
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Cálculo de regiões de estruturas de suporte para manufatura aditiva com uso de imagens

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