CN110033522A - 一种基于vr的三维空间绘图和3d打印系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于VR的三维空间绘图和3D打印系统及方法，包括：VR三维模块、三维图形组合模块、定位器模块、图形生成模块、数据传输模块、三维建模模块和3D打印模块，所述VR三维模块和所述定位器模块与所述图形生成模块连接；所述图形生成模块通过所述数据传输模块与所述三维建模模块连接，所述三维建模模块与所述3D打印模块连接；本发明便于绘图者掌握和学习三维立体空间绘画，通过现有的三维模块元素组合成自己想要的各种三维立体图形，简化了绘图者的入门操作步骤；并实现三维立体图形转化为3D模型，可以实现在线或离线3D打印，实现所画并所得，有利于在学生中推广使用，具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及三维图形3D打印技术领域，具体涉及一种基于VR的三维绘图和在线3D打印系统及方法。
背景技术
目前学生的绘图基本上还停留在电脑上，拿着鼠标看着显示器，在电脑中绘画。这样的绘图方式对年龄较低的学生还是有很大的难度。学生们空有脑海中的艺术想像，不能很好的通过电脑绘出来。随着三维图形和3D打印技术的发展，学生对三维的认识世界越来越强烈，希望有一种的技术能帮助学生在虚拟中来认识世界，通过3D打印在现实中可以触摸到虚拟中的作品。
虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，利用计算机处理器生成一种模拟环境，也是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，能够使用户沉浸到该环境中。目前，VR技术被广泛应用于影视、虚拟现实游戏、绘画等场景中。
近年来，虚拟现实技术(VR)以及3D打印技术越来越成熟，通过构建3D模型进行打印已经非常方便、快捷能够实现，如果用户能够通过虚拟现实技术进行虚拟现实绘画生成三维模型，之后再通过3D打印技术对三维模型进行打印。这样的方式既可以给低年级学生使用，又可以锻炼学生的想象能力，促进学生空间想象力的培育具有非常好的积极意义。鉴于此，如何提供一种可以供低年级学生使用、培养学生空间想象力、基于VR的三维空间绘图和3D打印系统及方法是本领域技术人员需要解决的技术难题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于VR的三维空间绘图和3D打印系统及方法，旨在解决现有技术中的无法通过VR及3D打印技术创造绘图作品的问题。
作为本发明第一方面的一种基于VR的三维空间绘图和3D打印系统，包括：VR三维模块、三维图形组合模块、定位器模块、图形生成模块、数据传输模块、三维建模模块和3D打印模块，所述VR三维模块、所述三维图形组合模块和所述定位器模块与所述图形生成模块连接；所述图形生成模块通过所述数据传输模块与所述三维建模模块连接，所述三维建模模块与所述3D打印模块连接；
所述VR三维模块，用于获取用户的动作，并传递至所述图形生成模块中；
所述三维图形组合模块，用于根据用户的动作形成三维图形，并对形成的图形进行组合，且传递至所述图形生成模块中；
所述定位器模块，用于对用户获取的动作进行定位，并将定位信息传递至所述图形生成模块中；
所述图形生成模块，用于根据用户的动作在定位信息的定位下生成立体栅格线；
所述数据传输模块，用于将生成的立体栅格线传输至所述三维建模模块中，并接收所述三维建模模块生成的三维模型；
所述三维建模模块，获取用户在VR建模环境下创建的立体栅格线，生成三维模型；
所述3D打印模块，用于将所述三维建模模块模块中生成的三维模型进行打印操作。
优选地，所述VR三维模块为手柄状，将用户操作信息形成动作信息，并传递至所述图形生成模块中。
优选地，还包括显示模块，所述显示模块与所述图形生成模块连接，用于实时显示所述三维建模模块生成的三维模型。
优选地，所述显示模块包括头戴式显示装置。
优选地，所述数据传输模块为无线网络传输模块或5G通信网络模块。
优选地，所述三维建模模块为云数据模块。
优选地，所述三维建模模块包括云服务器。
优选地，所述3D打印模块包括3D打印机。
作为本发明第二方面的一种基于VR的绘图和打印方法，包括如下步骤：
步骤一：VR三维模块获取用户的动作，并传递至所述图形生成模块中；
步骤二：三维图形组合模块形成三维图形并对形成的图形进行组合，且传递至所述图形生成模块中；
步骤三：定位器模块对用户获取的动作进行定位，并将定位信息传递至所述图形生成模块中；
步骤四：图形生成模块根据用户的动作在定位信息的定位下生成立体栅格线；
步骤五：数据传输模块将生成的立体栅格线传输至所述三维建模模块中，并接收所述三维建模模块生成的三维模型；
步骤六：三维建模模块获取用户在VR建模环境下创建的立体栅格线，生成三维模型；
步骤七：3D打印模块将所述三维建模模块模块中生成的三维模型进行打印操作。
优选地，所述3D打印模块与所述三维建模模块通过无线网络传输模块或5G通信网络模块连接。
本发明的有益效果体现在：
(1)本发明基于VR的三维空间绘图和3D打印系统，通过VR三维模块可以自由地进行绘图，而绘制出来的图由显示模块实时三维显示在绘图者的视线中，绘图者可以及时、快速地根据绘图结果进行调整；一方面提高了绘图者的动手能力，另一方面提高了绘图者的空间想象力；
(2)本发明基于VR的三维空间绘图和3D打印系统操作方法简单、使用方便，适合低年级学生使用，有利于尽早地培育学生的想象力；
(3)本发明基于VR的三维空间绘图和3D打印系统基于VR技术，绘图结果通过构建的3D模型进行打印非常方便、快捷能够实现，技术原理较容易实现；
(4)本发明基于VR的绘图和打印方法便于绘图者掌握和学习，三维立体空间绘画，通过现有的三维模块元素(正方体，长方体，圆，圆柱，圆锥等)组合成自己想要的各种三维立体图形，并绘上各种色彩，简化了绘图者的入门操作步骤，从而学生可以轻松入门；并实现三维立体图形转化为3D模型，可以实现在线或离线3D打印，实现所画并所得，有利于在学生中大规模推广使用，具有广泛的应用前景。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例的一种基于VR的三维空间绘图和3D打印系统的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种基于VR的绘图和打印方法的流程示意图。
附图中，1-VR三维模块，2-三维图形组合模块，3-定位器模块，4-图形生成模块，5-数据传输模块，6-三维建模模块，7-3D打印模块，8-显示模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
下面参考图1描述根据本发明实施例的基于VR的三维空间绘图和3D打印系统。
如图1所示，本发明实施例第一方面的一种基于VR的三维空间绘图和3D打印系统，包括：VR三维模块1、三维图形组合模块2、定位器模块3、图形生成模块4、数据传输模块5、三维建模模块6和3D打印模块7，VR三维模块1、三维图形组合模块2和定位器模块3可以与图形生成模块4连接；图形生成模块4通过数据传输模块5与三维建模模块6连接，三维建模模块6与3D打印模块7连接；VR三维模块1用于获取用户的动作，并传递至图形生成模块4中；三维图形组合模块2，用于根据用户的动作形成三维图形，并对形成的图形进行组合，且传递至图形生成模块4中；定位器模块3用于对用户获取的动作进行定位，并将定位信息传递至图形生成模块4中；图形生成模块4，用于根据用户的动作在定位信息的定位下生成立体栅格线；数据传输模块5，用于将生成的立体栅格线传输至三维建模模块6中，并接收三维建模模块6生成的三维模型；三维建模模块6，获取用户在VR建模环境下创建的立体栅格线，生成三维模型；3D打印模块7，用于将三维建模模块6模块中生成的三维模型进行打印操作。
进一步地，VR三维模块1可以为手柄状，将用户操作信息形成动作信息，并传递至图形生成模块4中。本发明实施例的基于VR的三维空间绘图和3D打印系统还包括显示模块8，显示模块8与图形生成模块4连接，用于实时显示三维建模模块6生成的三维模型，且显示模块8包括头戴式显示装置。
进一步地，数据传输模块5可以为无线网络传输模块或5G通信网络模块。只要能实现图形生成模块4与三维建模模块6之间无线连接功能即可，其不应构成对本发明的限制；本发明实施例的基于VR的三维空间绘图和3D打印系统中三维建模模块6可以为云数据模块，且三维建模模块6包括云服务器，3D打印模块7包括3D打印机。
具体地，在本发明实施例中，用户首先可以将显示模块8戴在头上头上，将定位器模块3固定安装在一个固定位置，三维建模模块6中存储有大量绘图用零部件，用户通过VR三维模块1获取三维建模模块6中的零部件组建成一定形状的图形，VR三维模块1获取用户动作所形成的的图形，并将该图形传递至图形生成模块4中，三维图形组合模块2根据用户的动作形成三维图形，并对形成的图形进行组合传递至图形生成模块4中；；接着，在固定位置安装好以后的定位器模块3对用户通过VR三维模块1获取的动作进行定位，并将定位信息也实时传递至图形生成模块4中；图形生成模块4根据获取的用户动作信息和定位信息，并在定位信息的定位下生成立体栅格线；然后，数据传输模块5将生成的立体栅格线通过无线网络传输或5G通信网络传输至三维建模模块6中，三维建模模块6根据接收到的立体栅格线，在其内部VR建模环境下生成三维模型，并将生成的三维模型一方面传递至显示模块8中，另一方面保存在其存储空间中，用户通过显示模块8可以实时查看到自己绘图的三维模型图，并可以根据三维模型图中的缺陷通过VR三维模块1进行完善，直至最终完成三维图形的绘制；最后，当三维图形绘制成功以后，用户可以通过VR三维模块1发出打印指令，打印指令经图形生成模块2、数据传输模块5传递至三维建模模块6，三维建模模块6将存储在其内部的三维图形传递至3D打印模块7中，通过3D打印模块7打印出最终的3D图形。
本发明实施例的基于VR的三维空间绘图和3D打印系统，通过VR三维模块1可以自由地进行绘图，而绘制出来的图由显示模块实时三维显示在绘图者的视线中，绘图者可以及时、快速地根据绘图结果进行调整；一方面提高了绘图者的动手能力，另一方面提高了绘图者的空间想象力；绘图结果通过构建的3D模型进行打印非常方便、快捷能够实现，技术原理较容易实现；
如图2所示，本发明实施例第二方面的一种基于VR的三维空间绘画和3D打印方法，包括如下步骤：
步骤一：VR三维模块1获取用户的动作，并传递至图形生成模块4中；
步骤二：三维图形组合模块2形成三维图形并对形成的图形进行组合，且传递至图形生成模块4中；
步骤三：定位器模块3对用户获取的动作进行定位，并将定位信息传递至图形生成模块4中；
步骤四：图形生成模块4根据用户的动作在定位信息的定位下生成立体栅格线；
步骤五：数据传输模块5将生成的立体栅格线传输至三维建模模块6中，并接收三维建模模块6生成的三维模型；
步骤六：三维建模模块6获取用户在VR建模环境下创建的立体栅格线，生成三维模型；
步骤七：3D打印模块7将三维建模模块6模块中生成的三维模型进行打印操作。
进一步地，3D打印模块7与三维建模模块6通过无线网络传输模块或5G通信网络模块连接。
本发明实施例基于VR的绘图和打印方法便于绘图者掌握和学习，简化了绘图者的操作步骤，有利于大规模推广使用，具有广泛的应用前景。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (10)
1.一种基于VR的三维空间绘图和3D打印系统，其特征在于：包括：VR三维模块、三维图形组合模块、定位器模块、图形生成模块、数据传输模块、三维建模模块和3D打印模块，所述VR三维模块、所述三维图形组合模块和所述定位器模块与所述图形生成模块连接；所述图形生成模块通过所述数据传输模块与所述三维建模模块连接，所述三维建模模块与所述3D打印模块连接；
所述VR三维模块，用于获取用户的动作，并传递至所述图形生成模块中；
所述三维图形组合模块，用于根据用户的动作形成三维图形，并对形成的图形进行组合，且传递至所述图形生成模块中；
所述定位器模块，用于对用户获取的动作进行定位，并将定位信息传递至所述图形生成模块中；
所述图形生成模块，用于根据用户的动作在定位信息的定位下生成立体栅格线；
所述数据传输模块，用于将生成的立体栅格线传输至所述三维建模模块中，并接收所述三维建模模块生成的三维模型；
所述三维建模模块，获取用户在VR建模环境下创建的立体栅格线，生成三维模型；
所述3D打印模块，用于将所述三维建模模块模块中生成的三维模型进行打印操作。
2.根据权利要求1所述的一种基于VR的三维空间绘图和3D打印系统，其特征在于：所述VR三维模块为手柄状，将用户操作信息形成动作信息，并传递至所述图形生成模块中。
3.根据权利要求1所述的一种基于VR的三维空间绘图和3D打印系统，其特征在于：还包括显示模块，所述显示模块与所述图形生成模块连接，用于实时显示所述三维建模模块生成的三维模型。
4.根据权利要求3所述的一种基于VR的三维空间绘图和3D打印系统，其特征在于：所述显示模块包括头戴式显示装置。
5.根据权利要求1所述的一种基于VR的三维空间绘图和3D打印系统，其特征在于：所述数据传输模块为无线网络传输模块或5G通信网络模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于VR的三维空间绘图和3D打印系统，其特征在于：所述三维建模模块为云数据模块。
7.根据权利要求6所述的一种基于VR的三维空间绘图和3D打印系统，其特征在于：所述三维建模模块包括云服务器。
8.根据权利要求1所述的一种基于VR的三维空间绘图和3D打印系统，其特征在于：所述3D打印模块包括3D打印机。
9.一种基于VR的三维空间绘图和3D打印方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：VR三维模块获取用户的动作，并传递至所述图形生成模块中；
步骤二：三维图形组合模块形成三维图形并对形成的图形进行组合，且传递至所述图形生成模块中；
步骤三：定位器模块对用户获取的动作进行定位，并将定位信息传递至所述图形生成模块中；
步骤四：图形生成模块根据用户的动作在定位信息的定位下生成立体栅格线；
步骤五：数据传输模块将生成的立体栅格线传输至所述三维建模模块中，并接收所述三维建模模块生成的三维模型；
步骤六：三维建模模块获取用户在VR建模环境下创建的立体栅格线，生成三维模型；
步骤七：3D打印模块将所述三维建模模块模块中生成的三维模型进行打印操作。
10.根据权利要求9所述的一种基于VR的三维空间绘图和3D打印方法，其特征在于：所述3D打印模块与所述三维建模模块通过无线网络传输模块或5G通信网络模块连接。
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