CN104715120A - 3d模型的扩充方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种3D模型的扩充方法，即将多个模型组合成新模型的方案。先获取第一模型和第二模型的特征化信息，然后将所述第二模型的特征化信息叠加至所述第一模型，以形成新模型。这样在原有模型的基础上，可以加上所需要的特征化信息，不仅提高了灵活度、灵敏性，同时减少了制作新模型的资源消耗。另外，这些特征化信息只要是具备将其转化为3D模型的条件即可，因此应用面也较为广泛。此外，在原有模型的基础上加上特征化信息，微小的特征化信息可以保护产品的产权信息，较大的特征化信息可以用于产品展览、宣传的作用。

Description

3D模型的扩充方法

技术领域

本发明涉及三维打印领域，尤其涉及一种3D模型的扩充方法。

背景技术

三维打印(3D Printing)是一种快速成形技术。通过将设计者绘制的三维模型文件的数据输入三维打印机中，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，将材料以平面打印方式，逐层堆叠打印以形成最终成品。三维打印的这种实现方法在工业上被称为增材制造(Additive Manufacturing)，是一种与传统的材料去除加工方法截然相反的，通过增加材料、基于三维CAD模型数据，通常采用逐层制造的方式，直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型的制造方法，其特点在于能够制造出任何形状的物品。

近年来三维打印技术快速发展，同时也越来越受到重视，厂商亦因应不同需求开发出各种三维打印技术。然而，传统的三维模型不能将多个个体的3D模型组合成新的模型，当为了某种需求需要组合多个模型时，不得不重新制作出拥有多个模型特征化信息的新模型。

发明内容

为了使得多个3D模型的组合更为便捷，避免重新开模造成的资源消耗，本发明提供了一种3D模型的扩充方法，用于将第一模型和第二模型组合成新模型，该方法包括：

获取所述第一模型和第二模型的特征化信息；以及

将所述第二模型的特征化信息叠加至所述第一模型，形成新模型。

可选的，所述第一模型和第二模型由多个点构成，所述特征化信息为各个点的坐标值。

可选的，当所述第一模型和第二模型通过二维图像表示时，通过所述二维图像颜色的深浅获取所述模型的特征化信息。

可选的，当模型通过二维图像表示时，通过对所述二维图像进行旋转、拉伸、挤压以获得所述模型的特征化信息。

可选的，将所述第二模型的特征化信息叠加至所述第一模型的方法包括：

获取所述第二模型；

读取所述第二模型的特征化信息；

根据所述第一模型的位置，结合所述第二模型的特征化信息，在所述第一模型外部形成第三模型；以及

填充所述第一模型和所述第三模型之间的空隙，形成新模型。

可选的，形成所述第三模型的方法包括：

将构成所述第二模型的各点投影至一基准平面，形成由所述各点到所述基准平面的各连线，并分别计算各连线的长度；

使所述基准平面穿过所述第一模型，并使所述各连线与所述第一模型的表面相交形成多个交点；

在所述多个交点上分别对应增加各个连线的长度，形成第三模型。

可选的，形成由所述各点到所述基准平面的各连线的方法包括：

获取所述基准平面上的任意三点；

根据获取的三点获取所述基准平面的法向量；以及

将所述第二模型的各点沿所述法向量的反方向移动至与所述基准平面相交。

可选的，使所述基准平面穿过所述第一模型的方法包括：获取所述第一模型的内部的任意三点以形成平面，并以此平面作为所述基准平面。

可选的，使所述各连线与所述第一平面的表面相交形成多个交点的方法包括：沿所述第一模型内部的基准平面的法向量移动所述基准平面，直至穿出所述第一模型。

可选的，所述第一模型和第二模型均以待打印的3D模型文件的形式表示。

本发明提出一种3D模型的扩充方法，即将多个模型组合成新模型的方案。先获取第一模型和第二模型的特征化信息，然后将所述第二模型的特征化信息叠加至所述第一模型，以形成新模型。这样在原有模型的基础上，可以加上我们需要的特征化信息，不仅提高了灵活度、灵敏性，同时减少了制作新模型的资源消耗。另外，这些特征化信息只要是具备将其转化为3D模型的条件即可，因此应用面也较为广泛。此外，在原有模型的基础上加上特征化信息，微小的特征化信息可以保护产品的产权信息，较大的特征化信息可以用于产品展览、宣传的作用。

附图说明

图1为本发明一实施例所述3D模型的扩充方法中第二模型的示意图；

图2为本发明一实施例所述3D模型的扩充方法中第二模型到基准平面间形成各连线的示意图；

图3为本发明一实施例所述3D模型的扩充方法中形成第三模型的示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供的3D模型的扩充方法是在打印之前，将两个模型的特征化信息进行整合并形成新的3D模型文件，而后对新的3D模型文件进行打印即可。其基本步骤包括：获取所述第一模型和第二模型的特征化信息；以及将所述第二模型的特征化信息叠加至所述第一模型，形成新模型。

通常情况下，由于所述第一模型和第二模型均为3D图形，因此用3D数据表示。但若采用二维图像表示时，也可以将其转化为3D数据并获得其特征化信息。例如，可以通过二维图颜色的深浅来编写算法以获取所述模型的特征化信息；也可以通过对二维图进行旋转、拉伸、挤压或轮廓倒角等获得所述模型的特征化信息。

在本发明中，将所述第二模型的特征化信息叠加至所述第一模型的方法包括：

获取所述第二模型；

读取所述第二模型的特征化信息；

根据所述第一模型的位置，结合所述第二模型的特征化信息，在所述第一模型外部形成第三模型；以及

填充所述第一模型和所述第三模型之间的空隙，形成新模型。

由此可见，两个模型特征化信息的叠加需要首先形成第一模型外的第三模型，所述第三模型结合了第一模型表面的特征，并融合进了所述第二模型的特征，而后，填充所述第一模型和所述第三模型之间的空隙，即完成了第一模型与第二模型的结合。

下面以一实例详细说明形成所述第三模型方法。在本实施例中，所述第一模型和第二模型由多个点构成，所述特征化信息即为各个点的坐标值。如图1所示，图1即为第二模型P的示意图，现需将其叠加至第一模型。形成所述第三模型方法具体包括：

1.将构成所述第二模型的各点投影至一基准平面，形成由所述各点到所述基准平面的各连线，并分别计算各连线的长度；

如图2所示，读取基准平面上A任意三点坐标，并依据向量公式获取底座面的平面法向量V(0,1,0)。读取第二模型P上的点坐标A1(2,4,2)、A2(3,2,5)、A3(4,2,3)...An。沿着法向量V的反方向移动点A1、A2、A3..An，与底座面相交与点B1(2,0,2)、B2(3,0,5)、B3(4,0,3)..Bn。从而取得A1、B1的距离h1，A2、B2的距离h2，A3、B3的距离h3……An、Bn的距离hn，即所述各连线的长度。

需要说明的是，上述第二模型P上的点A1至An仅为示意说明，而取点具有任意性，只需所取的所有点加起来能够反映出所述第二模型的特征化信息即可。通常情况下，取点数量越多，所述第二模型P特征的反映越准确。

2.使所述基准平面穿过所述第一模型，并使所述各连线与所述第一模型的表面相交形成多个交点；

如图3所示，读取第一模型M内的任意三点C1(0,2,1)，C2(0,2,2)，C3(1,3,3)，根据这个三点从而获得一个平面支撑面，并以此平面作为所述基准平面。在该基准平面上选取C1、C2、C3...Cn点，取该支撑面的一法向量(1,-1,0)，沿着该法向量移动点C1、C2、C3...Cn，与第一模型M的表面相交与V1、V2、V3...Vn点。在本实施例中，第一模型M为椎体，但本发明不以此为限。

3.在所述多个交点上分别对应增加各个连线的长度，形成第三模型。

如图3所示，在向量的延长线上取得点Z1、Z2、Z3...Zn，使得 然后，根据点Z1、Z2、Z3...Zn得到第三模型P1。

通过上述方法形成第三模型P1之后，填充第一模型M和所述第三模型P1之间的空隙，形成新模型，即完成了模型的扩充和整合。

本发明提出将多个模型组合成新模型的方案，能将第一模型和第二模型组合成新模型，先获取第一模型和第二模型的特征化信息，然后将所述第二模型的特征化信息叠加至所述第一模型，以形成新模型。这样在原有模型的基础上，可以加上我们需要的特征化信息，不仅提高了灵活度、灵敏性，同时减少了制作新模型的资源消耗。另外，这些特征化信息只要是具备将其转化为3D模型的条件即可，因此应用面也较为广泛。此外，在原有模型的基础上加上特征化信息，微小的特征化信息可以保护产品的产权信息，较大的特征化信息可以用于产品展览、宣传的作用。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种3D模型的扩充方法，用于将第一模型和第二模型组合成新模型，其特征在于，包括：

获取所述第一模型和第二模型的特征化信息；以及

将所述第二模型的特征化信息叠加至所述第一模型，形成新模型。

2.如权利要求1所述的3D模型的扩充方法，其特征在于，所述第一模型和第二模型由多个点构成，所述特征化信息为各个点的坐标值。

3.如权利要求1所述的3D模型的扩充方法，其特征在于，当所述第一模型和第二模型通过二维图像表示时，通过所述二维图像颜色的深浅获取所述模型的特征化信息。

4.如权利要求1所述的3D模型的扩充方法，其特征在于，当模型通过二维图像表示时，通过对所述二维图像进行旋转、拉伸、挤压、轮廓倒角以获得所述模型的特征化信息。

5.如权利要求1-4任意一项所述的3D模型的扩充方法，其特征在于，将所述第二模型的特征化信息叠加至所述第一模型的方法包括：

获取所述第二模型；

读取所述第二模型的特征化信息；

根据所述第一模型的位置，结合所述第二模型的特征化信息，在所述第一模型外部形成第三模型；以及

填充所述第一模型和所述第三模型之间的空隙，形成新模型。

6.如权利要求5所述的3D模型的扩充方法，其特征在于，形成所述第三模型的方法包括：

将构成所述第二模型的各点投影至一基准平面，形成由所述各点到所述基准平面的各连线，并分别计算各连线的长度；

使所述基准平面穿过所述第一模型，并使所述各连线与所述第一模型的表面相交形成多个交点；

在所述多个交点上分别对应增加各个连线的长度，形成第三模型。

7.如权利要求6所述的3D模型的扩充方法，其特征在于，形成由所述各点到所述基准平面的各连线的方法包括：

获取所述基准平面上的任意三点；

根据获取的三点获取所述基准平面的法向量；以及

将所述第二模型的各点沿所述法向量的反方向移动至与所述基准平面相交。

8.如权利要求6所述的3D模型的扩充方法，其特征在于，使所述基准平面穿过所述第一模型的方法包括：

获取所述第一模型的内部的任意三点以形成平面，并以此平面作为所述基准平面。

9.如权利要求8所述的3D模型的扩充方法，其特征在于，使所述各连线与所述第一平面的表面相交形成多个交点的方法包括：

沿所述第一模型内部的基准平面的法向量移动所述基准平面，直至穿出所述第一模型。

10.如权利要求1所述的3D模型的扩充方法，其特征在于，所述第一模型和第二模型均以待打印的3D模型文件的形式表示。