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技术分析总结篇一
;摘 要：高速公路改扩建工程需要面对既有的道路实体，因此与高速公路新建工程有着较大的差异，这也带来了一系列新的问题和难题，先进的数字化勘测设计技术则为这些问题和难题提供了有效的解决方案。本文作者介绍了航空摄影测量技术的概念及在公路改扩建应用实施要点，分析了数字地面模型的应用。
关键词：航测；数模；应用；分析
1.航空摄影测量技术
1.1 航空摄影测量
航空摄影测量是以空中摄影获取的像片为基础，根据所获航片上的构像信息，从几何和物理方面加以分析研究，从而获取所摄对像信息的一门学科。由于摄影获取的信息量大，反映物体细致、客观，真实和详尽地记录了摄影瞬间的地表形态，具有良好的量测精度和判读性能，能方便地获得被摄地区的大比例地形资料。与传统的公路勘测设计手段相比，航测把繁重的外业工作大部分变为室内工作，节省了人力、物力，不但大幅度降低劳动强度、提高工效，而且可以保证地形图成图精确，特别是对人烟稀少、气候恶劣和地形困难的地区，效果尤为明显；由于利用航测像片可以获得大面积与实地相似的立体模型和地形图，有利于在大区域内进行路线多方案比选，不遗漏优秀方案；借助数字摄影测量，可直接产生被摄地区的地形三维数据，为公路测设自动化系统提供原始地形数据。
1.2 公路改扩建应用实施要点
定：为了保证航摄资料的质量，应尽可能选择性能先进的航摄仪，一般公路航摄首选23×23cm大像幅的航摄仪。公路摄影测量规范规定，航测高程误差可达1/2～1倍等高距，相当于1∶2000比例地形图上0.5m～1m（平原区）和1m～2m（山区）的高程误差。
h=m·f （1）
式中：h为摄影航高；m为航摄比例尺分母；f为航摄机主距（即镜头中心至像片平面的垂直距离）。上式可以改写成：1/m=f/h （2）
不难看出，为了适用于老路改扩建应用，得到大比例尺的地形图，应尽可能降低航高，使用长焦距镜头。
1.2.2 航带设计。航测是沿着路线方向进行的，但是路线并不是一条直线，所以为了保证航线的直线性，需要将路线分成若干个测段，每一测段再分成若干条航带。航带设计，应满足实际生产的需要。测段和航带一旦确定，就可以根据摄影比例尺及航向、旁向重叠度的要求，确定摄影基线和航线间隔，最后得到可用于摄影工作的一系列资料。a.摄影工作：对于老路改扩建而言，摄影工作没有特殊要求，只要满足相关规范要求即可，最后得到的成果是航片。b.外业工作：外业工作主要是指像片的调绘和野外控制测量（gps、rtk、电子水平仪、全站仪）。c.内业工作：常规的内业工作主要包括电算加密、立体测图、底图清绘整饰、晒印等。考虑老路改扩建设计的实际需要，一般要求提供可以由计算机自动识别和处理的地形数据资料。现阶段已经推广应用的数字摄影测量系统完全可以满足实际生产的需要。
2.数字地面模型的应用
为了研究如何利用从摄影测量获得的数据通过数字化计算方法来加快公路设计，教授提出了数字地面模型这一概念。从数模概念的提出至今，随着计算机技术的飞跃发展，数模的应用越来越广泛，在公路工程领域，它已经成为现代cad系统的核心，是进行数字化设计的前提。
2.1 高精度构网数据的获取
由于航空摄影测量技术自身的限制，航测数据中路面部分的高程精度往往难以达到设计要求的精度，这就有需要采取必要的补测措施，获取高精度的路面三维坐标。gps-rtk+电子水准仪三维测量技术为此提供了一套可行的解决方案。rtk是指载波相位实时动态差分定位（real-timekinematic），它是gps发展的最新形式。rtk要求一台基准站和至少一台流动站及相配套的数据通讯链。基准站实时地把测站信息和所有观测值通过数据链传递给流动站，流动站用先进的处理技术来瞬时求出流动站的三维坐标。其平面精度可以满足设计需要，但高程精度则不能，需要采取有效的方法来弥补。高程测量中通常应用的高程系统主要有大地高程系统、正常高系统和正高系统。大地高程系统以椭球面为基准，正高系统以大地水准面为基准。正高实际上是无法严格确定的，为实用上的方便，通常采用前苏联莫洛金斯基的理论建立的正常高系统，通过计算得到正常高。计算正常高的精度，主要取决于大地高差和高程异常的精度，其中高程异常差的精度与其计算方法及其所利用的资料密切相关。gps测量资料与水准测量资料相结合，来确定区域性大地水准面的高程是一种有效的方法。这种方法要求gps观测点具有水准测量资料且密度适当，分布比较均匀。利用高精度gps定位技术精密确定观测点的大地高程差，并根据建立的适当大地水准面数学模型，内插出计算点的高程异常或异常差，从而得出特定点的正常高。这套gps-rtk+电子水准仪三维数据采集方案，使gps测量的高程值能够满足工程需要，且效率较高，完全可以取代常规地面测量作业。
2.2 数字地面模型和数字路基模型
数字地面模型是一个表征地形特征的、空间分布的、有规则的数字阵列，也就是将地形表面用密集的三维坐标表示的一种数学表达式。根据数模中已知数据点的分布形式并考虑到数据输出格式及数据处理方式，可将数字地面模型大致分为规则数模、半规则数模和不规则数模三大类，现在公路cad系统中经常使用的是不规则三角网数模。构建不规则三角网数模的各项关键技术，如海量数据的处理技术、考虑地形特征线等约束线的构网技术、多模型叠加技术等，已经解决并大范围推广应用。针对老路改扩建，数模的应用又具有特殊性。
3.结束语
高速公路在过去一段时间为国民经济的迅速发展起到了积极作用，但是随着时间的推移，这些技术指标相对较低的高速公路，其交通容量已达到饱和，再加上各种病害，使得车辆在这些高速路上难以"高速"行驶，服务水平明显降低，不能满足当地经济快速发展的需要，因而有必要对其进行改扩建，使其能够更好地为车辆提供安全、高效、快捷的服务。由于高速公路改扩建工程需要面对既有的道路实体，因此与高速公路新建工程有着较大的差异，这也带来了一系列新的问题和难题，先进的数字化勘测设计技术则为这些问题和难题提供了有效的解决方案。
参考文献：
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——3d打印机的技术原理分析与设计
产品技术分析报告——3d打印机
3d打印机，即快速成形技术的一种机器，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。
发展历史
在20世纪80年代中期，sls被在美国德州大学奥斯汀分校的卡尔deckard博士开发出来并获得专利，项目由darpa赞助的。1979年，类似过程由rf housholder得到专利，但没有被商业化。1995年，麻省理工创造了“三维打印”一词，当时的毕业生jim bredt和tim anderson修改了喷墨打印机方案，变为把约束溶剂挤压到粉末床的解决方案，而不是把墨水挤压在纸张上的方案。
3d打印带来了世界性制造业革命，以前是部件设计完全依赖于生产工艺能否实现，而3d打印机的出现颠覆这一生产思路，使得企业在生产部件的时候不再考虑生产工艺问题，任何复杂形状的设计均可以通过3d打印机来实现。它无需机械加工或模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地所缩短了产品的生产周期，提高了生产率。尽管仍有待完善，但3d打印技术市场潜力巨大，势必成为未来制造业的众多突破技术之一。
应用领域
3d打印机的应用领域十分广泛，包括建筑设计、医疗设备、音乐、航天、国防、教育业以及制造业。
建筑设计业
在建筑业里，工程师和设计师们利用3d打印机打印出建筑模型，不仅能节省大量材料降低成本，又能快速地得到精美的样品。dus公司的3d打印展览馆目前正在利用3d打印技术准备打印全球最大的3d打印房屋，该公司使用名为kamermaker的3d打印机，高达6米可安置在废弃集装箱内。
医疗行业
一位83岁的老人由于患有慢性的骨头感染，因此换上了由3d打印机“打印”出来的下颚骨，这是世界上首位使用3d打印产品做人体骨骼的案例。据国外媒体报道，在不久的将来外科医生们或许就将可以在手术中现场利用打印设备打印出各种尺寸的骨骼用于临床使用。这种神奇的3d打印机已经被制造出来了，而用于替代真实人体骨骼的打印材料则正在紧锣密鼓地测试之中。
音乐行业 rickard dahlstrand使用lulzbot 3d打印机创造出独特的艺术，在2013斯德哥尔摩艺术黑客节上，lulzbot 3d打印机不仅为参加的艺术家和黑客们打印出艺术节的logo，而且作为一个表演项目，它还一边播放古典音乐一边相应地打印出可视化的音乐作品。
一、原理
3d打印机可以根据零件的形状，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；整个制造过程可以比喻为一个“积分”的过程。
当然，整个过程是在电脑的控制下，由3d打印机系统自动完成的。不同公司制造的3d打印机所用的成形材料不同，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”或“加法”。
工作原理和工作步骤
把数据和原料放进3d打印机中，机器会按照程序把产品一层层造出来。打印出的产品，可以即时使用。
首先得通过计算机辅助设计（cad）或计算机动画建模软件建模，再将建成的三维模型“切片”成逐层的截面数据，并把这些信息传送到3d打印机上，3d打印机会把这些切片堆叠起来，直到一个固态物体成型。
把三维模型“切片”
至于怎么堆叠这些“切片”，方式有很多种，小型3d打印机最为常用的就是用液态材料沉积成型，这个有点类似喷墨打印机，只不过喷头喷出的不是墨水而是热塑性塑料或共晶系统金属等可迅速固化的材料。
每一层的打印过程分为两步，首先在需要成型的区域喷洒一层特殊胶水，胶水液滴本身很小，且不易扩散。然后是喷洒一层均匀的粉末，粉末遇到胶水会迅速固化黏结，而没有胶水的区域仍保持松散状态。这样在一层胶水一层粉末的交替下，实体模型将会被“打印”成型，打印完毕后只要扫除松散的粉末即可“刨”出模型，而剩余粉末还可循环利用。
打印耗材由传统的墨水、纸张转变为胶水、粉末，当然胶水和粉末都是经过处理的特殊材料，不仅对固化反应速度有要求，对于模型强度以及“打印”分辨率都有直接影响。3d打印技术能够实现600dpi分辨率，每层厚度只有0.01毫米，即使模型表面有文字或图片也能够清晰打印。受到喷打印原理的限制，打印速度势必不会很快，较先进的产品可以实现每小时25毫米高度的垂直速率，相比早期产品有10倍提升，而且可以利用有色胶水实现彩色打印，色彩深度高达24位。
由于打印精度高，打印出的模型品质自然不错。除了可以表现出外形曲线上的设计，结构以及运动部件也不在话下。如果用来打印机械装配图，齿轮、轴承、拉杆等都可以正常活动，而腔体、沟槽等形态特征位置准确，甚至可以满足装配要求，打印出的实体还可通过打磨、钻孔、电镀等方式进一步加工。同时粉末材料不限于砂型材料，还有弹性伸缩、高性能复合、熔模铸造等其它材料可供选择。
下面以imaker ultimaker为例详细解释3d打印机的工作原理。
关于imaker ultimaker maker iii ——设计师专用3d打印机 imaker iii 3d打印机系列是专为设计师和艺术家量身打造的智能3d打印机，致力于设计师和艺术家提供艺术级的3d打印输出。
maker iii 3d打印机的结构及内部结构如下图所示
其中 x轴y轴由皮带传动。
z轴为精度更高的螺杆传动。步进电机控制螺杆转动，更加精确地提升基板。
电机转动带动皮带与x轴上的齿轮轴。
齿轮轴传导带动x轴方向皮带。
皮带上的齿轮控制连杆沿x轴运动。
y轴运动方式与x轴相同。
imaker ⅲ 3d打印机由主电路板、4个步进电机控制电路板、1个喷头控制电路板构成。
主电路板采用标准的pc电源接口，所有步进电机控制电路板和喷头控制电路板所需的控制信号都由主电路板发出。
二、材料选择
一台3d打印机一般由300~500个零件组成。零件主要包括冲压件，注塑料件，橡胶件。冲压件以钢材（镀锌）和不锈钢304为主。塑料件以abs,pc,pom等原料为主，也有加入玻璃纤维的材料，耐高温材料和导电材料。橡胶件由乙丙橡胶，丁腈胶，天然橡胶，加硫化剂和发泡剂原料做成。其他材料（弹簧，密封圈„„等）与普通打印机一样。下面主要介绍一下胶合板和氮化钢这两种材料。
胶合板
maker iii 3d打印机外部框架主要使用了胶合板这种材质。胶合板是由木段旋切成单板或由木方刨切成薄木，再用胶粘剂胶合而成的三层或多层的板状材料，通常用奇数层单板，并使相邻层单板的纤维方向互相垂直胶合而成。胶合板以木材为主要原料生产的胶合板，由于其结构的合理性和生产过程中的精细加工，可大体上克服木材的缺陷大大改善和提高木材的物理力学性能，胶合板生产是充分合理地利用木材、改善木材性能的一个重要方法。
maker iii 3d打印机大量使用胶合板，胶合板强度大，抗弯性能好，在一些需要承重的结构部位，能够很好地承重但又减轻打印机自身的重量，降低制作打印机的成本。
氮化钢
maker iii 3d打印机中螺杆使用的材质是氮化钢，由于螺杆需要耐高温、耐磨损、耐腐蚀、并具有高强度和良好的切削加工性能，以氮化钢为主要材料的螺杆综合性能比较优异，应用比较广泛。一般氮化层达 0．4—0．6毫米。但这种材料抵抗氯化氢腐蚀的能力低，且价格较高。
原材料选择
maker iii 3d打印机可支持abs塑料、pla塑料等，下面以pla塑料为例。
pla是生物降解塑料聚乳酸的英文简写聚乳酸也称为聚丙交酯(polylactide)，属于聚酯家族。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物，原料来源充分而且可以再生,主要以玉米、木薯等为原料。聚乳酸的生产过程无污染，而且产品可以生物降解，实现在自然界中的循环，因此是理想的绿色高分子材料。
聚乳酸的热稳定性好，加工温度170～230℃，有好的抗溶剂性，可用多种方式进行加工，如挤压、纺丝、双轴拉伸，注射吹塑。由聚乳酸制成的产品除能生物降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，因此用途十分广泛，可用作包装材料、纤维和非织造物等，目前主要用于服装(内衣、外衣)、产业(建筑、农业、林业、造纸)和医疗卫生等领域。
通过送料机将pla塑料丝送进与喷头相连的导管中，令原本直径为1.7mm的pla塑料丝经过温度高达210℃的高温喷头，喷出直径为0.04—0.4mm的细丝。
3d打印机喷头，配有加热器、风扇、耗材输入口。
通过步进电机控制高温喷头沿x、y、z轴运动，将融化后的pla塑料丝喷在110℃输出基板上，将输出模型的底板固定，然后开始逐层打印。
三、制造工艺
3d打印机的制造工艺主要主要包括sla、fdm、sls、3dp、lom。sal：立体光刻造型技术、立体光固化成型法 技术原理：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。
优势：光固化成型法是最早出现的快速原型制造工艺，成熟度高，经过时间的检验。由cad数字模型直接制成原型，加工速度快，产品生产周期短，无需切削工具与模具。可以加工结构外形复杂或使用传统手段难于成型的原型和模具。使cad数字模型直观化，降低错误修复的成本。为实验提供试样，可以对计算机仿真计算的结果进行验证与校核。可联机操作，可远程控制，利于生产的自动化。
缺陷：sla系统造价高昂，使用和维护成本过高并且要对液体进行操作的精密设备，对工作环境要求苛刻。成型件多为树脂类，强度，刚度，耐热性有限，不利于长时间保存。预处理软件与驱动软件运算量大，与加工效果关联性太高。软件系统操作复杂，入门困难;使用的文件格式不为广大设计人员熟悉。
fdm：中文名称熔融沉积成型
技术原理：将丝状(直径约2 mm)的热塑性材料通过喷头加热熔化，喷头底部带有微细喷嘴(直径一般为0.2 ～0.6)，供材料以一定的压力挤喷出来;同时喷头沿水平方向移动，而工作台沿竖直方向移动。这样挤出的材料与前一个层面熔结在一起，一个层面沉积完成后，工作台按预定的增量下降一个层的厚度，再继续熔融沉积，直至完成整个实体造型。fdm工艺使用两种材料：一种是沉积实体部分的成型材料;另一种是沉积空腔或悬臂部分的支撑材料。
技术原理：利用粉末材料在激光照射下烧结的原理，由计算机控制层层堆结成型。sls技术同样是使用层叠堆积成型，所不同的是，它首先铺一层粉末材料，将材料预热到接近熔化点，再使用激光在该层截面上扫描，使粉末温度升至熔化点，然后烧结形成粘接，接着不断重复铺粉、烧结的过程，直至完成整个模型成型。
优势：成品精度好、强度高，但是最主要的优势还是在于金属成品的制作。激光烧结可以直接烧结金属零件，也可以间接烧结金属零件，最终成品的强度远远优于其他3d打印技术。
缺陷：粉末烧结的表面粗糙，需要后期处理，其次使用大功率激光器，除了本身的设备成本，还需要很多辅助保护工艺，整体技术难度较大，制造和维护成本非常高，普通用户无法承受，所以目前应用范围主要集中在高端制造领域，而目前尚未有桌面级sls 3d打印机开发的消息，要进入普通民用领域，可能还需要一段时间。
3dp:三维粉末粘接
技术原理：该技术通过使用液态连结体将铺有粉末的各层固化，以创建三维实体原型。基于3dp技术，美国z corp公司开发了3d打印成型机。3d打印机使用标准喷墨打印技术，通过将液态连结体铺放在粉末薄层上，逐层创建各部件。与2d平面打印机在打印头下送纸不同，3d打印机是在一层粉末的上方移动打印头，打印横截面数据。彩色3d打印机打印成型的样品模型与实际产品具有同样的色彩。您可以将彩色分析结果直接描绘在模型上，或者注释并标记设计更改，以便进一步增强模型样品所传递的信息值。
优势：成型速度快，成型材料价格低，适合做桌面型的快速成型设备。在粘结剂中添加颜料，可以制作彩色原型，这是该工艺最具竞争力的特点之一。成型过程不需要支撑，多余粉末的去除比较方便，特别适合于做内腔复杂的原型。另外此技术最大优点是能直接打印彩色，无需后期上色。目前市面上打印人像的基本采用次技术。
缺陷：强度较低，只能做概念型模型，而不能做功能性试验。
四、体会
通过这次作业，我深刻地体会到在设计中，材料及工艺和设计的关系是密切相关的。材料及工艺是产品设计的物质技术条件，是产品设计的基础和前提。设计通过材料及工艺转化为实体产品，材料及工艺通过设计实现其自身的价值。
作为学习工业设计的学生，我们都有着天马行空的想象，希望通过自己的努力实现。但在从草图到模型的过程中，我们的设计很多的时候不仅要考虑到它的造型是否美观，更重要的是要考虑现有的技术是否能将其实现，考虑它的选材、结构以及加工工艺和方法，还要考虑到社会环境与它之间相互的影响。任何一个产品设计，只有与选用材料的性能特点及其加工工艺性能相一致，才能实现设计的目的和要求。当我们的设计脱离了现有技术范围即使再美得令人惊叹也是无法实现的。
材料作为一个包括产品一人一环境的系统，以其自身的特性影响着产品设计，不仅保证了维持产品功能的形态，并通过材料自身的性能特性满足产品功能的要求，成为直接被产品使用者所视及与触及的唯一对象。每一种新材料、新工艺的出现都会为设计实施的可行性创造条件，并对设计提出更高的要求，给设计带来新的飞跃，出现新的设计风格，产生新的功能、新的结构和新的形态。而新的设计构思也要求有相应的材料及工艺来实现，这就对材料及工艺提出了新的要求，促进了材料科学的发展和工艺技术的改进与创新。所以我们要掌握更多的关于技术、材料的知识，帮助我们在设计中更好地表现每一处的细节，做出更加完美的产品，给人们的生活带来方便。
技术分析总结篇三
双通道内存技术其实是一种内存控制和管理技术，它依赖于芯片组的内存控制器发生作用，在理论上能够使两条同等规格内存所提供的带宽增长一倍。下面是小编整理的双通道内存技术分析，希望对你有帮助!
双通道内存并不是什么新技术，早就被应用于服务器和工作站系统中了，只是为了解决台式机日益窘迫的内存带宽瓶颈问题它才走到了台式机主板技术的前台。英特尔公司曾经推出了支持双通道内存传输技术的i820芯片组，它与rdram内存构成了一对黄金搭档，所发挥出来的卓绝性能使其一时成为市场的最大亮点，但生产成本过高的缺陷却造成了叫好不叫座的情况，最后被市场所淘汰。由于英特尔已经放弃了对rdram的支持，所以主流芯片组的双通道内存技术均是指双通道ddr内存技术，主流双通道内存平台英特尔方面是英特尔 865、875系列，而amd方面则是nvidia nforce2系列。
双通道体系包含了两个独立、具备互补性的智能内存控制器，两个内存控制器都能够并行运作。例如，当控制器b准备进行下一次存取内存的时候，控制器a就读/写主内存，反之亦然。两个内存控制器的这种互补的“天性”可以让有效等待时间缩减50%，因此双通道技术使内存的带宽翻了一翻。它的技术核心在于：芯片组(北桥)可以在两个不同的数据通道上分别寻址、读取数据，ram可以达到128bit的带宽。
普通的单通道内存系统具有一个64位的内存控制器，而双通道内存系统则有2个64位的内存控制器，在双通道模式下具有128bit的内存位宽，从而在理论上把内存带宽提高一倍。虽然双64位内存体系所提供的'带宽等同于一个128位内存体系所提供的带宽，但是二者所达到效果却是不同的。双通道体系包含了两个独立的、具备互补性的智能内存控制器，理论上来说，两个内存控制器都能够在彼此间零延迟的情况下同时运作。比如说两个内存控制器，一个为a、另一个为b。当控制器b准备进行下一次存取内存的时候，控制器a就在读/写主内存，反之亦然。两个内存控制器的这种互补“天性”可以让等待时间缩减50%。双通道ddr的两个内存控制器在功能上是完全一样的，并且两个控制器的时序参数都是可以单独编程设定的。这样的灵活性可以让用户使用二条不同构造、容量、速度的dimm内存条，此时双通道ddr简单地调整到最低的内存标准来实现128bit带宽，允许不同密度/等待时间特性的dimm内存条可以可靠地共同运作。
在这两个内存通过cpu可分别寻址、读取数据，从而使内存的带宽增加一倍，数据存取速度也相应增加一倍(理论上)。流行的双通道内存构架是由两个64bit ddr内存控制器构筑而成的，其带宽可达128bit。因为双通道体系的两个内存控制器是独立的、具备互补性的智能内存控制器，因此二者能实现彼此间零等待时间，同时运作。两个内存控制器的这种互补“天性”可让有效等待时间缩减50%，从而使内存的带宽翻倍。双通道是一种主板芯片组(athlon 64集成于cpu中)所采用新技术，与内存本身无关，任何ddr内存都可工作在支持双通道技术的主板上，所以不存在所谓“内存支持双通道”的说法。
