CN106182778A - 基于体感技术的快速精准3d打印系统 - Google Patents

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王然
王光宇
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于体感技术的快速精准3D打印系统，本系统用于对目标物体进行快速精准的3D打印，包括体感设备、3D扫描系统、3D物理渲染引擎、通讯协议单元、3D打印设备；通讯协议单元建立体感设备与3D物理渲染引擎之间通讯协议；3D扫描系统控制体感设备对目标物体进行连续扫描，并将数据流发送给3D物理渲染引擎；3D物理渲染引擎对数据流序列化后得到彩色图像与深度图像，并进行快速建模及编辑，得到模型数据；3D打印设备接收模型数据进行3D打印。本发明节省了建模师在3D软件中进行建模的时间成本，实现一分钟创建定制化精模，达到快速精准建模打印的目的，通过快速扫描、精准建模从而提高3D打印技术的效率和质量。

Description

基于体感技术的快速精准3D打印系统
技术领域
本发明涉及吊装连接件，具体涉及一种结构简单、制作成本低的基于体感技术的快速精准3D打印系统。
背景技术
近年来，随着科技的高速发展，3D打印技术慢慢进入人们的视野，在多个领域都有建树。大到航空航天，小到手中把玩的物件，都能用3D打印技术来实现。不少开发商通过各种各样的3D软件将建好的模型导入3D打印设备中，来完成产品的打印。
传统方式采用模型建模师创建出来，工作量受到点线面数量的影响很直接，模型越大，所需时间就会越长，这种方式的缺陷如下：
第一，时间成本，模型与实物的相似度与其面数成正比，这就意味着越真实的模型，在建模时所耗费的时间越多；
第二，还原度，3D建模与实物的差距一直存在，而当你的模型达到肉眼无法分辨的百万千万面时，制作这种量级的模型需要花费大量的建模时间。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于体感技术的快速精准3D打印系统，具有结构简单、制作简单、制作成本低等优点的基于体感技术的快速精准3D打印系统。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种基于体感技术的快速精准3D打印系统，本系统用于对目标物体进行快速精准的3D打印，其特征在于，包括体感设备、3D扫描系统、3D物理渲染引擎、通讯协议单元、3D打印设备；
所述通讯协议单元建立体感设备与3D物理渲染引擎之间通讯协议；
3D扫描系统控制体感设备对目标物体进行连续扫描，并将数据流发送给3D物理渲染引擎；
所述3D物理渲染引擎对所述数据流序列化后得到目标物体360°的彩色图像与深度图像，并对所述彩色图像与深度图像进行快速建模及编辑，得到模型数据；
3D打印设备接收所述模型数据，并进行3D打印。
在优选的实施方案中，所述体感设备对目标物体的扫描频率高于1.5帧/度。
在优选的实施方案中，所述目标物体设置在旋转装置上，所述旋转装置包括旋转动力装置及放置目标物体的旋转平台，所述旋转动力装置驱动所述旋转平台进行自转。
在优选的实施方案中，所述3D物理渲染引擎通过相邻帧的彩色图像和深度图像计算出旋转的角度及相对应角度内的模型数据，累积计算360°的彩色图像和深度图像，产生模型数据。
在优选的实施方案中，所述3D物理渲染引擎与3D打印设备之间还设有格式转换单元，将所述模型数据的格式转换为obj格式或stl格式。
在优选的实施方案中，所述体感设备为Kinect1.0、Kinect2.0及之后版本。
本发明的有益效果为：
本发明节省了建模师在3D软件中进行建模的时间成本，实现一分钟创建定制化精模，达到快速精准建模打印的目的，通过快速扫描、精准建模从而提高3D打印技术的效率和质量，尤其适用于复杂模型的3D打印。
附图说明
下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明实施例所述的基于体感技术的快速精准3D打印系统的系统结构图。
图中：
1、体感设备；2、3D扫描系统；3、3D物理渲染引擎；4、通讯协议单元；5、3D打印设备；6、格式转换单元；7、旋转动力装置；8、旋转平台；9、目标物体。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面将参照附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明实施例的一种基于体感技术的快速精准3D打印系统，本系统用于对目标物体9进行快速精准的3D打印，包括体感设备1、3D扫描系统2、3D物理渲染引擎3、通讯协议单元4、3D打印设备5及格式转换单元6；
所述通讯协议单元4建立体感设备1与3D物理渲染引擎3之间通讯协议，为3D扫描系统2进行前期准备，确保数据输出平稳准确。
将目标物体9固定设置在旋转装置上，所述旋转装置包括旋转动力装置7及放置目标物体9的旋转平台8，所述旋转动力装置7可为电机或马达，该旋转动力装置7的输出端竖直向上并固定连接旋转平台8，旋转动力装置7驱动所述旋转平台8进行自转，该旋转平台8的旋转中心处设有目标物体9固定位，可将目标物体9固定在选择平台的旋转中心处，使目标物体9旋转360°过程中与体感设备1之间的距离不变，从而实现体感设备1获取目标物体9的360°的彩色图像与深度图像的距离相同。
在旋转装置启动的过程中3D扫描系统2控制体感设备1对目标物体9进行连续扫描，体感设备输出深度图像与彩色图像的数据流，数据流的作用是方便数据交换与传输，本身并不能作为数据使用，数据流在3D物理渲染引擎序列化之后成为可见的二进制数据，即体感设备将数据以数据流的方式传给3D物理渲染引擎，3D物理渲染引擎将数据流序列化以后得到目标物体9360°的深度图像和彩色图像。
所述体感设备1对目标物体9的扫描频率高于1.5帧/度，扫描频率越高，建模的模型数据越精确，最终的3D模型的仿真度越高，根据模型的复杂程度，在3D扫描系统的3D扫描软件内设定扫描频率参数，从而控制体感设备1获取图片的速度与旋转动力装置7的转速，如果扫描频率过低，会容易使3D模型发生缺陷，比如凹下去一块或是空一块儿，原因是帧数过低，3D物理渲染引擎根据相邻帧之间的关系和变化，会误判相邻帧之间的模型形状，严重的话就会使得模型不完整。
3D扫描系统2将模型数据发送给内嵌的3D物理渲染引擎3，3D物理渲染引擎3通过相邻帧的彩色图像和深度图像计算出旋转的角度及相对应角度内的模型数据，累积计算360°的彩色图像和深度图像，产生模型数据，即3D扫描软件接收到的信息包括每一帧的彩色图像以及对应的深度图像，由于扫描时目标物体9是相对静止的，没有拍到的位置由其它帧提供，渲染引擎将360°的帧叠加后计算出模型数据。
所述3D物理渲染引擎3将模型数据发送给格式转换单元6，格式转换单元6将所述模型数据的格式转换为obj格式或stl格式，3D打印设备5接收转换格式后的模型数据，并进行3D打印。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于体感技术的快速精准3D打印系统，本系统用于对目标物体进行快速精准的3D打印，其特征在于，包括体感设备、3D扫描系统、3D物理渲染引擎、通讯协议单元、3D打印设备；
所述通讯协议单元建立体感设备与3D物理渲染引擎之间通讯协议；
3D扫描系统控制体感设备对目标物体进行连续扫描，并将数据流发送给3D物理渲染引擎；
所述3D物理渲染引擎对所述数据流序列化后得到目标物体360°的彩色图像与深度图像，并对所述彩色图像与深度图像进行快速建模及编辑，得到模型数据；
3D打印设备接收所述模型数据，并进行3D打印。
2.根据权利要求1所述的基于体感技术的快速精准3D打印系统，其特征在于：所述体感设备对目标物体的扫描频率高于1.5帧/度。
3.根据权利要求1所述的基于体感技术的快速精准3D打印系统，其特征在于：所述目标物体设置在旋转装置上，所述旋转装置包括旋转动力装置及放置目标物体的旋转平台，所述旋转动力装置驱动所述旋转平台进行自转。
4.根据权利要求1所述的基于体感技术的快速精准3D打印系统，其特征在于：所述3D物理渲染引擎通过相邻帧的彩色图像和深度图像计算出旋转的角度及相对应角度内的模型数据，累积计算360°的彩色图像和深度图像，产生模型数据。
5.根据权利要求1所述的基于体感技术的快速精准3D打印系统，其特征在于：所述3D物理渲染引擎与3D打印设备之间还设有格式转换单元，将所述模型数据的格式转换为obj格式或stl格式。
6.根据权利要求1所述的基于体感技术的快速精准3D打印系统，其特征在于：所述体感设备为Kinect1.0、Kinect2.0及之后版本。
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