CN111862770A - 可快速生成三维可变实体模型的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了可快速生成三维可变实体模型的装置及方法，包括柱状单元、伺服马达轴、可编程逻辑控制器、触控屏；其中，所述触控屏用于获取三维点阵数据，并将所述数据上传至所述可编程逻辑控制器，由所述可编程逻辑控制器根据所述数据对所述伺服马达轴进行控制，所述柱状单元在所述伺服马达轴的作用下进行移动并停留，构建出三维模型；规避了现有技术的缺点，提高了三维模型的生成效率，柱状单元复位后还可以重复使用，避免材料浪费。

Description

可快速生成三维可变实体模型的装置及方法

技术领域

本发明涉及可变模型技术领域，更具体地说是涉及可快速生成三维可变实体模型的装置及方法。

背景技术

实体模型是一个三维的三角网数据，通常定义实体模型是在三角形所确定三个数据点数据的基础上，由一组通过空间位置，在不同平面内的线相互连接而成的，实体模型是建立三维模型的基础，实体等比缩放三维模型是城市设计、建筑设计方案表达的一个主要方法。

一般的，作为设计方案表现的实体模型均采用传统方案生成，均为静态模型，制作传统设计方案模型需要至少一天的时间，并且通过手工切割及粘合，制作过程耗费时间较长，若有多个设计方案时，每个方案均需要制作对应的模型，由此可见，传统模型的制作效率低、材料浪费现象较为明显。

因此，如何设计一种可快速生成和复位的三维模型的可变实体模型，以实现快速生成三维城市设计、建筑设计模型，并可以通过输入不同设计方案实现重复利用，提高实体模型的制作效率，同时减少材料浪费，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，为了实现三维实体模型的可多次重复形成、可变性以及形成的快速性，减少材料浪费以及减少形成时间，通过设置Z轴推动机构来推动用来形成实体空间模型的若干个柱状单元，使柱状单元上升到与预期模型对应的形状相同的位置，本申请公开了以下技术方案。

一方面，本申请公开了一种可快速生成三维可变实体模型的装置，包括设有多个通孔的插盘，贯穿所述插盘上的通孔的多个柱状单元，至少一个Z轴推动机构，可编程逻辑控制器，以及触控屏；其中，所述触控屏用于获取用户输入的三维点阵数据，并将所述点阵数据上传至所述可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器用于根据所述点阵数据驱动相应地所述Z轴推动机构进行升降动作，所述Z轴推动机构用于受控进行升降动作以推动相应的柱状单元上升至与所述点阵数据相对应的高度，通过各柱状单元的起伏形成三维实体空间模型。

该装置可以通过Z轴推动机构同时推动若干个对应点位的柱状单元，提升了构建三维模型的效率，并且，通过可编程逻辑控制器进行控制，有利于使柱状单元的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入的三维点阵数据的任意变化进行自动控制，另外，通过插盘对柱状单元进行水平方向的限位，使柱状单元的移动方向保持竖直。

在一种可能的实施方式中，该装置还包括X轴移动机构，所述X轴移动机构与各所述Z轴推动机构连接，用于带动各所述Z轴推动机构沿X轴方向移动并依次经过X轴方向的各柱状单元，以使所述Z轴推动机构推动相应的柱状单元上升。

在一种可能的实施方式中，该装置还包括Y轴移动机构，所述Y轴移动机构与所述X轴移动机构以及各所述Z轴推动机构连接，用于带动各所述Z轴推动机构沿Y轴方向移动并依次经过Y轴方向的各柱状单元，以使所述Z轴推动机构推动相应的柱状单元上升。

在一种可能的实施方式中，所述X轴移动机构包括多个互相平行的X轴导轨，安装于所述多个X轴导轨上的X轴承载板，以及多个用于同步驱动所述X轴承载板沿所述X轴导轨移动的X轴驱动马达；

所述Y轴移动机构包括安装于所述X轴移动机构移动部上的多个互相平行的Y轴导轨，安装于所述多个Y轴导轨上的Y轴承载板，以及多个用于同步驱动所述Y轴承载板沿所述Y轴导轨移动的Y轴驱动马达。

在一种可能的实施方式中，所述柱状单元包括位于上部的塑料方柱以及与所述塑料方柱连接的位于下部的内插钢钎；其中，所述柱状单元呈矩阵形式排列。

具体的，每个所述内插钢钎部分安插至所述导正铝板中，所述塑料部分暴露于所述导正铝板外侧，用于构建三维模型，利用塑料部分的凸起程度构建不同设计方案中的三维模型，避免了手工切割的繁琐过程，同时，通过塑料部分的凸起与复位，可以使该三维模型重新使用，减少材料浪费。

在一种可能的实施方式中，每个所述Z轴推动机构的升降端设有电机顶针，用于与所述内插钢钎抵接并推动所述柱状单元上升。

具体的，所述电机顶针按照所述三维数据的指令对若干组所述柱状单元进行逐一的竖直推动，便于所述柱状单元定位于所述三维数据指令要求的位置，进而形成三维点阵数据对应的三维模型。

在一种可能的实施方式中，该装置还包括设置于所述插盘下方且设有多个通孔的导正铝板，所述内插钢钎贯穿所述导正铝板的通孔并与所述导正铝板的通孔间隙配合。

在一种可能的实施方式中，所述插盘的每个通孔夹层内均设置有橡胶圈，用于向贯穿所述通孔的所述内插钢钎施加大于柱状单元重力的摩擦力。

在一种可能的实施方式中，所述插盘上的通孔和所述导正铝板上的通孔均呈矩阵式排布，相邻所述塑料方柱的侧壁之间贴合接触。

另一方面，本申请还公开了一种可快速生成三维可变实体模型的方法，包括如下步骤：

通过触控屏获取三维点阵数据，并将所述点阵数据上传至可编程逻辑控制器；

由所述逻辑控制器根据所述三维点阵数据生成对应的三维点阵数据指令，并发送至对应的X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴推动机构；

所述X轴移动机构和Y轴移动机构受所述指令控制，带动所述Z轴推动机构移动到相应柱状单元下方；

所述Z轴推动机构受所述指令控制驱动电极顶针上升并推动贯穿插盘和导正铝板的相应柱状单元下部的内插钢钎，使得相应柱状单元上升，且该柱状单元的内插钢钎受导正铝板通孔的摩擦力而保持上升位置；

相应柱状单元上升到与所述点阵数据相对应的高度之后，所述X轴移动机构和Y轴移动机构带动所述Z轴推动机构移动到下一待上升柱状单元的位置下方，以使所述Z轴推动机构推动待上升柱状单元上升，直至所有待上升柱状单元均完成上升，通过所有柱状单元上部的塑料方柱的起伏形成三维实体空间模型。

本发明具有以下有益效果：

本发明提出了可快速生成三维可变实体模型的装置及方法，实现了三维实体模型的可多次重复形成、可变性以及形成的快速性和准确性，减少了形成时间，有利于快速生成三维点阵数据要求的三维模型，另外，构造三维模型的柱状单元个数较多，使三维模型更精确，在使用完毕后，柱状单元归位，便于下次重复使用，减少了材料浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为可快速生成三维可变实体模型的装置的实施例的整体三维结构示意图，图中未示出柱状单元；

图2为图1的内部三维结构示意图，图中未示出轻钢板外壁22、移动轮23、触控屏11等组件；

图3为Z轴推动机构的左视示意图，图中未示出铝制支架21等结构支撑组件；

图4为Y轴移动机构的三维结构示意图，图中只示出了其中一个Z轴推动机构；

图5为X轴移动机构的三维结构示意图，图中其中的一个X轴移动机构只示出了其中的部分组件；

图6为插盘41和导正铝板42的三维结构示意图，图中未示出柱状单元和一侧的支撑结构壁面；

图7为柱状单元30与插板41之间的结构示意图；

图8为图1的模型示意图；

图9为形成的三维实体空间模型的示意图；

图10为形成的另一种三维实体空间模型的示意图；

图11为可快速生成三维可变实体模型的方法的实施例的流程示意图。

附图标记：

触控屏11，可编程逻辑控制器12；

铝制支架21，轻钢板外壁22，移动轮23；

柱状单元30，塑料方柱31，内插钢钎32；

插盘41，导正铝板42；

Z轴推动机构50，Z轴驱动马达51，电机顶针52；

X轴移动机构60，X轴承载板61，X轴驱动马达62；

Y轴移动机构70，Y轴承载板71，Y轴驱动马达72。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

实体等比缩放的三维模型是城市设计、建筑设计方案表达的一个主要且直观的方式，但是现有技术制作一个三维模型需要通过人工切割粘合，会耗费较长时间，另外每个方案均需要制作对应的三维模型，通过人工制作效率低且不能重复利用，材料浪费明显，为了避免上述缺陷，本发明设计如下可快速生成三维可变实体模型的装置及方法。

下面参考图1-图10详细描述本申请公开的可快速生成三维可变实体模型的装置实施例。本实施例公开的装置包括设有多个通孔的插盘41，贯穿插盘41上的通孔的多个柱状单元30，至少一个Z轴推动机构50，可编程逻辑控制器12，以及触控屏11。可编程逻辑控制器12指的是PLC。

如图1及图8所示，触控屏11用于获取用户输入的三维点阵数据，并将点阵数据上传至可编程逻辑控制器12。具体的，不同设计方案的三维模型的三维点阵数据不同，柱状单元30的凸起程度根据三维点阵数据进行确定，因此，通过触控屏11获取所制作三维模型的三维点阵数据，并传输给可编程逻辑控制器12。

可编程逻辑控制器12用于根据点阵数据驱动相应地Z轴推动机构50进行升降动作。如图2及图3所示Z轴推动机构50位于插盘41和柱状单元30的下方，可以当没有设置其他驱动机构来带动Z轴推动机构50在XY方向上移动时，则每个柱状单元30下面均要有一个能够对其进行推动的Z轴推动机构50。Z轴推动机构50用于受可编程逻辑控制器12控制进行升降动作以推动相应的柱状单元30上升至与点阵数据相对应的高度，通过各柱状单元30的起伏形成三维实体空间模型。

具体的，当可编程逻辑控制器12接收到三维点阵数据后，会生成相应的三维点阵数据指令，指令的内容包含了以坐标形式表明位置的各柱状单元30中，哪个柱状单元30是待上升柱状单元30，以及各个待上升柱状单元30的上升量，也就是Z轴推动机构50的推动量。此时可编程逻辑控制器12会控制相应Z轴推动机构50中的升降部例如升降轴进行升降动作，进而推动柱状单元30按照三维点阵数据指令凸起至预设的位置处，当若干柱状单元30均被推动至对应位置处时，则该三维模型构建完成，形成的三维实体空间模型如图9和图10。

如图6所示，插盘41的作用是为柱状单元30提供承载，柱状单元30插入插盘41后，由于柱状单元30的侧壁并非平齐的，会有例如轴肩、阶梯等起伏，因此柱状单元30的较宽的上部分会卡在插盘41的通孔处，以提供承载，并且平板状的插盘41还能够使得所有柱状单元30在插入到插盘41之后顶面保持平齐，使得各柱状单元30在Z轴方向的初始位置一致。插盘41同时还能够至少部分的起到在XY平面上的限位作用，也就是避免柱状单元30在升降的过程中产生左右和前后的晃动。

当需要形成一个三维城市概念模型或其它类型模型时，通过若干柱状单元30的凸起程度显示三维模型的设计方案，例如制作一个建筑设计模型时，以柱状单元30作为一个建筑物或者建筑物的一个组成部分，通过若干柱状单元30之间的配合及其凸起程度，显示该建筑方案中高低错落的写字楼布局的或者建筑群的外观结构架构。

在当前三维模型使用完毕后，可以通过工作人员手动将凸起的柱状单元30按下复位，便于下次使用。也可以设置一滚碾装置来将凸起的柱状单元30按压到均处于最低位置(复位)，例如在高于复位后的柱状单元30的上方设置一可滑动的横轴，横轴能够扫掠所有柱状单元30组成的沙盘面，横轴上转动连接有一滚碾件，滚碾件具有呈弧形的外表面，随着横轴扫掠过插盘41上方，滚碾件进行一定角度的向下转动，通过弧形外表面的向下转动将柱状单元30按下至复位位置，然后滚碾件反向转动到初始位置，以当横轴移动设定距离后再次向下转动，以对后面的柱状单元30进行按下，直至完成所有面积的扫掠，完成所有柱状单元30的按下。

本实施例公开的装置，有利于快速生成三维点阵数据要求的三维模型，节约三维模型生成时间，另外，构造三维模型的柱状单元30个数较多，使三维模型更精确，在使用完毕后，可以将柱状单元30归位，便于下次重复使用，减少材料浪费。

在一种实施方式中，该装置还包括X轴移动机构60，X轴移动机构60与各Z轴推动机构50连接，用于带动各Z轴推动机构50沿X轴方向移动并依次经过X轴方向的各柱状单元30，以使Z轴推动机构50推动相应的柱状单元30上升。

在一种实施方式中，如图4所示，该装置还包括Y轴移动机构70，Y轴移动机构70与X轴移动机构60以及各Z轴推动机构50连接，用于带动各Z轴推动机构50沿Y轴方向移动并依次经过Y轴方向的各柱状单元30，以使Z轴推动机构50推动相应的柱状单元30上升。

在一种实施方式中，如图5所示，X轴移动机构60包括多个互相平行的X轴导轨，安装于多个X轴导轨上的X轴承载板61，多个用于同步驱动X轴承载板61沿X轴导轨移动的X轴驱动马达62。Y轴移动机构70包括安装于X轴移动机构60移动部上的多个互相平行的Y轴导轨，安装于多个Y轴导轨上的Y轴承载板71，多个用于同步驱动Y轴承载板71沿Y轴导轨移动的Y轴驱动马达72。

为了加快构建三维模型，设置六个同步不同行程的Z轴推动机构50，对应的设置两个X轴移动机构60和两个Y轴移动机构70，保证了平移六个Z轴推动机构50过程的稳定性。

X轴驱动马达62、Y轴驱动马达72、Z轴推动机构50共配置有十个驱动马达，各驱动马达均可以采用功率为400w的伺服马达。其中X轴驱动马达62设置2个驱动马达，以配合两个X轴导轨同步驱动控制X轴承载板61沿X轴导轨移动；Y轴移动机构70设置于X轴移动机构60之上，Y轴驱动马达72同样设置2个驱动马达，以配合两个Y轴导轨同步驱动控制Y轴承载板71沿Y轴导轨移动，实现Y轴承载板71在XY平面内的移动；Z轴推动机构50设置6个驱动马达，每个驱动马达控制一个Z轴推动机构50进行升降动作，6个Z轴推动机构50以3×2的阵列共同安装固定在Y轴承载板71上，在XY平面上移动到预期的水平面位置后，推动相应地柱状单元30上升。

两个X轴导轨和两个Y轴导轨的长度均为320mm，每个X轴、Y轴导轨的有效行程为320mm，六个Z轴推动机构50的导轨长度均为320mm，每个Z轴导轨有效行程为150mm，以完成三维模型的构建。

X轴移动机构60和Y轴移动机构70的线缆通过坦克链进行弯折保护，避免线缆磨损劳损产生裂痕。

控制X轴驱动马达62、Y轴驱动马达72、Z轴推动机构50的驱动马达的可编程逻辑控制器12可以设置为多个，并由该多个可编程逻辑控制器12分别对不同的驱动马达进行控制，或同一移动机构内的各驱动马达同时进行控制。具体的，由于X轴或Y轴的平移方向和移动行程是同步同程的，因此两个X轴移动机构60由同一个可编程逻辑控制器12进行控制，两个Y轴移动机构70由同一个可编程逻辑控制器12进行控制即可，但是由于六个Z轴推动机构50所对应的点位不同，而且竖直移动的距离也可能不同，因此对应的三维点阵指令不同，需要分别设置六个可编程逻辑控制器12分别对其进行控制。例如，在构建一个建筑设计模型时，三维点阵数据预设X轴150mm、Y轴120mm点位处对应的第一Z轴推动机构50竖直有效行程应为100mm、第二Z轴推动机构50竖直有效行程为50mm、第三Z轴推动机构50数值有效行程为30mm、第四Z轴推动机构50数值的有效行程为60mm、第五Z轴推动机构50和第六Z轴推动机构50的有效行程均为0mm，则X轴移动机构60和Y轴移动机构70的可编程逻辑控制器12先控制两个X轴移动机构60移动至150mm处，再由Y轴移动机构70对应的可编程控制器控制Y轴移动机构70移动至120mm处，最后控制第一至第四Z轴推动机构50的可编程控制器分别控制第一至第四Z轴推动机构50移动至对应的预设有效行程处，最终第五Z轴推动机构50和第六Z轴推动机构50在竖直方向上保持不动。

在一种实施方式中，柱状单元30包括位于上部的塑料方柱31以及与塑料方柱31连接的位于下部的内插钢钎32；其中，柱状单元30呈矩阵形式排列。具体的，塑料方柱31用于构建三维模型，其可以由8mm宽、8mm长、150mm高的中空长方体构成，内部中空既可以节省材料，也可以安插内插钢钎32部分。内插钢钎32部分外露的长度为180mm，直径为4mm。柱状单元30的贯穿插盘41通孔的部分为内插钢钎32，无论柱状单元30如何升降，内插钢钎32始终贯穿插盘41通孔，而塑料方柱31始终高于插盘41并在插盘41上方受Z轴推动机构50驱动进行升降移动。

在一种实施方式中，每个Z轴推动机构50的升降端设有电机顶针52，用于与内插钢钎32抵接并推动柱状单元30上升。具体的，六个Z轴推动机构50上均设置有电机顶针52，电机顶针52根据三维点阵数据指令中包含的竖直方向的预设行程，在马达的作用下，推动点位对应的内插钢钎32竖直向上移动，由此，X轴移动机构60和Y轴移动机构70的一次平行移动可以推动六组柱状单元30中不同点位处的塑料方柱31的移动，提高了三维模型的生成效率。例如，在构建一个建筑设计模型时，三维点阵数据预设X轴150mm、Y轴120mm点位处对应的Z轴竖直有效行程应为100mm，则当X轴和Y轴分别处于150mm、120mm点位处时，Z轴竖直向上移动的有效行程为100mm，通过Z轴上设置的电机顶针52推动该点位处的内插钢钎32向上移动100mm，进而使得柱状单元30凸起100mm。六个Z轴推动机构50之间在XY平面上的距离是固定不变的，但每当位于一个点位时，六个Z轴推动机构50均可以实施推动操作，因此可以在六组柱状单元30上分别同时形成六个相同的三维实体空间模型。

通过采用导正铝板42和插盘41相配合的方式，还能够确保电机顶针能准确顶中对应位置的柱状单元30的内插钢钎32，增加装置产生模型的准确性。

在一种实施方式中，该装置还包括设置于插盘41下方且设有多个通孔的导正铝板42，内插钢钎32贯穿导正铝板42的通孔并与导正铝板42的通孔间隙配合。具体的，柱状单元30可以设置6组，均以40×40的阵列组的形式安插与导正铝板42的圆孔中。柱状单元30的贯穿导正铝板42通孔的部分同样为内插钢钎32，无论柱状单元30如何升降，内插钢钎32始终贯穿导正铝板42通孔。内插钢钎32部分以40×40的矩阵的排列方式逐一放置于导正铝板42的圆孔中。导正铝板42位于六组柱状单元30的下方，包括上下两个平行设置的板面和四周的支撑壁共同构成一个中空的长方体，板面的长为320mm、宽为320mm，板面厚度均为10mm，上下两个板面均开设有直径为4mm的圆孔，且以40×40的阵列组的形式呈现。

导正铝板42的通孔和插盘41的通孔的圆心同轴，以配合插盘41保证柱状单元30在升降过程以及升降完成之后保持挺直以及不会产生晃动，由此，导正铝板42的通孔直径要小于插盘41的通孔直径，导正铝板42的通孔直径可以设置为略大于内插钢钎32的直径或等于内插钢钎32的直径。

在一种实施方式中，插盘41的每个通孔夹层内均设置有橡胶圈，用于向贯穿所述通孔的所述内插钢钎32施加大于柱状单元30重力的摩擦力。具体的，橡胶圈用于固定内插钢钎32，以保证柱状单元30构建的三维模型的稳固；例如将橡胶圈的内径设置为略小于内插钢钎32直径，当柱状单元30被向上推动后，利用橡胶圈与内插钢钎32之间的摩擦力将柱状单元30锁死于推动后位置处，保证柱状单元30形成的三维模型稳固不晃动。

在一种实施方式中，不设置导正铝板42，插盘41的通孔直径略大于内插钢钎32的直径，但插盘41的橡胶圈内径与内插钢钎32的直径锲合度较高，内插钢钎32与插盘41通孔设置的橡胶圈内径接触产生的摩擦力足以保证柱状单元30在升降过程以及升降完成后保持挺直且不晃动，此时，可以不设置导正铝板42。

在一种实施方式中，插盘41上的通孔和导正铝板42上的通孔均呈矩阵式排布，相邻塑料方柱31的侧壁之间贴合接触。

在一种实施方式中，触控屏11获取三维点阵数据的方式包括手动输入和自动，即，通过工作人员手动输入三维点阵数据，或者按照设计方案要求自动生成对应缩放比例的三维点阵数据。

在一种实施方式中，本装置在上述内部构造的外部还装置有整机外壳，整机外壳由铝制支架21和轻钢板外壁22构成，铝制支架21重量轻，减轻整机的重量，使其易于挪动，另外，铝制支架21具有抗自然腐蚀的优点，延长了整机的使用寿命，轻钢板外壁22的重量轻，使得与铝制支架21共同构成的整机外壳整体重量较轻，易于挪动，同时轻钢板的坚实度高，使用轻钢板作为外壁，使得整机的安全度增加，不易被破坏，有利于延长其使用寿命。

为了进一步优化上述技术特征，本发明还在整机外壳的底部安装有四个移动轮23，用于移动该装置，移动轮23的设置保证了该三维模型平稳的移动，避免由于震动造成三维模型的变形。

下面参考图11详细描述本申请公开的可快速生成三维可变实体模型的方法实施例。本实施例为实施前述可快速生成三维可变实体模型的装置实施例的方法。本实施例包括如下步骤：

步骤100，通过触控屏11获取三维点阵数据，并将点阵数据上传至可编程逻辑控制器12。

步骤200，由逻辑控制器根据三维点阵数据生成对应的三维点阵数据指令，并发送至对应的X轴移动机构60、Y轴移动机构70和Z轴推动机构50。

步骤300，X轴移动机构60和Y轴移动机构70受指令控制，带动Z轴推动机构50移动到相应柱状单元30下方。

步骤400，Z轴推动机构50受指令控制驱动电极顶针上升并推动贯穿插盘41和导正铝板42的相应柱状单元30下部的内插钢钎32，使得相应柱状单元30上升，且该柱状单元30的内插钢钎32受导正铝板42通孔的摩擦力而保持上升位置。

步骤500，相应柱状单元30上升到与点阵数据相对应的高度之后，X轴移动机构60和Y轴移动机构70带动Z轴推动机构50移动到下一待上升柱状单元30的位置下方，以使Z轴推动机构50推动待上升柱状单元30上升，直至所有待上升柱状单元30均完成上升，通过所有柱状单元30上部的塑料方柱31的起伏形成三维实体空间模型。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种可快速生成三维可变实体模型的装置，其特征在于，包括设有多个通孔的插盘，贯穿所述插盘上的通孔的多个柱状单元，至少一个Z轴推动机构，可编程逻辑控制器，以及触控屏；其中，所述触控屏用于获取用户输入的三维点阵数据，并将所述点阵数据上传至所述可编程逻辑控制器，所述可编程逻辑控制器用于根据所述点阵数据驱动相应地所述Z轴推动机构进行升降动作，所述Z轴推动机构用于受控进行升降动作以推动相应的柱状单元上升至与所述点阵数据相对应的高度，通过各柱状单元的起伏形成三维实体空间模型。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括X轴移动机构，所述X轴移动机构与各所述Z轴推动机构连接，用于带动各所述Z轴推动机构沿X轴方向移动并依次经过X轴方向的各柱状单元，以使所述Z轴推动机构推动相应的柱状单元上升。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，该装置还包括Y轴移动机构，所述Y轴移动机构与所述X轴移动机构以及各所述Z轴推动机构连接，用于带动各所述Z轴推动机构沿Y轴方向移动并依次经过Y轴方向的各柱状单元，以使所述Z轴推动机构推动相应的柱状单元上升。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述X轴移动机构包括多个互相平行的X轴导轨，安装于所述多个X轴导轨上的X轴承载板，以及多个用于同步驱动所述X轴承载板沿所述X轴导轨移动的X轴驱动马达；

所述Y轴移动机构包括安装于所述X轴移动机构移动部上的多个互相平行的Y轴导轨，安装于所述多个Y轴导轨上的Y轴承载板，以及多个用于同步驱动所述Y轴承载板沿Y轴导轨移动的Y轴驱动马达。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柱状单元包括位于上部的塑料方柱以及与所述塑料方柱连接的位于下部的内插钢钎；其中，所述柱状单元呈矩阵形式排列。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，每个所述Z轴推动机构的升降端设有电机顶针，用于与所述内插钢钎抵接并推动所述柱状单元上升。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，该装置还包括设置于所述插盘下方且设有多个通孔的导正铝板，所述内插钢钎贯穿所述导正铝板的通孔并与所述导正铝板的通孔间隙配合。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述插盘上的通孔和所述导正铝板上的通孔均呈矩阵式排布，相邻所述塑料方柱的侧壁之间贴合接触。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述插盘的每个通孔夹层内均设置有橡胶圈，用于向贯穿所述通孔的所述内插钢钎施加大于柱状单元重力的摩擦力。

10.一种可快速生成三维可变实体模型的方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过触控屏获取三维点阵数据，并将所述点阵数据上传至可编程逻辑控制器；

由所述逻辑控制器根据所述三维点阵数据生成对应的三维点阵数据指令，并发送至对应的X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴推动机构；

所述X轴移动机构和Y轴移动机构受所述指令控制，带动所述Z轴推动机构移动到相应柱状单元下方；

所述Z轴推动机构受所述指令控制驱动电极顶针上升并推动贯穿插盘和导正铝板的相应柱状单元下部的内插钢钎，使得相应柱状单元上升，且该柱状单元的内插钢钎受导正铝板通孔的摩擦力而保持上升位置；

相应柱状单元上升到与所述点阵数据相对应的高度之后，所述X轴移动机构和Y轴移动机构带动所述Z轴推动机构移动到下一待上升柱状单元的位置下方，以使所述Z轴推动机构推动待上升柱状单元上升，直至所有待上升柱状单元均完成上升，通过所有柱状单元上部的塑料方柱的起伏形成三维实体空间模型。

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