CN113625977A - 一种支持在线处理的三维模型资源服务技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种支持在线三维模型资源云服务技术，属于三维模型资源管理技术领域，包括三维模型建模模块、三维模型资源存储与管理模块、三维模型资源打印设备接入模块、三维模型资源在线处理模块、在线三维模型资源模块和用户交互模块。本发明通过构建三维模型资源在线管理云服务、任务管理、资源调度和资源管理等，实现提供三维模型资源云服务管理—三维模型任务管理—三维模型资源管理—模三维型资源调度的在线云服务，从而通过互联网技术大幅降低用户使用和管理三维模型资源的门槛，对于促进三维模型资源在线处理技术的普及应用具有积极的推动作用。
Description
技术领域
本发明属于三维模型资源管理技术领域，具体是一种支持在线处理三维模型资源的服务技术。
背景技术
3D打印制造技术是现代信息技术和制造技术融合的产物，丰富和发展了制造业的内涵和产业形态，是现代先进制造业的重要组成部分。3D打印新材料、新技术、新产品不断涌现，应用范围不断扩大。3D打印制造已从技术、设备、材料研发转向设备、材料和服务产业化应用。能够高效整合和聚集广域范围内产业上下游资源，充分发挥大众创新参与，为用户提供由设计到制造的开放、共享的3D打印服务系统，已经成为3D打印服务与产业发展趋势。
国外在3D打印服务系统方面起步较早，近十年来，已发展了数家具有代表性商业运营模式的3D打印在线服务系统。在一体化云服务平台应用示范方面，欧美等发达国家已经初步形成了成功的商用模式，其应用范围得以迅速扩展。代表性的有Shapeways、Thingiverse、3D hubs等，这些平台主要利用3D打印技术为客户提供个性化产品展示、创意设计与在线交易等服务。
国内对3D打印服务系统的建设比欧美晚5到10年，近年来发展势头迅猛，与国外同类平台技术上相当。国内较早布局3D打印云平台的有魔猴网、意造网、禅月3D打印云智造平台、天马行空等，充分利用互联网思维将线上“云平台”与线下实体体验店有机结合，通过云工厂加工，为客户生产创意产品。
3D打印云工厂已实现与多家全球3D打印巨头强强联合配备桌面级、专业级、工业级设.备，全面实现PLA、工业ABS、尼龙等1500多种材质打印，实现覆盖教育、汽车、工业、建筑、创意设计等16个行业领域的快速解决方案。为了与全世界3D打印技术接轨，公司计划加大工厂的投入，并与欧洲最大3D打印工厂签订战略合作，借鉴先进的设.备技术及管理经验，构建规模化、分布式3D打印工厂，使云工厂的“云”作用更大化，实现公司的战略发展目标。
目前国内外在3D打印服务系统上存在以下缺点和不足：
1.目前3D打印服务系统对普通用户的在线三维设计支持不足
三维模型是开展3D打印的前提，目前国内外平台在三维模型生产方面主要有以下几种方式：一是用户在线下用专业的CAD工具生成三维模型后上传到平台；二是在平台提供的模型库中选择合适的三维模型；三是在平台上提交关于模型的创意和想法，由平台上专业设计师完成三维模型的设计。对于普通用户来说，传统的专业三维设计与建模软件价格昂贵、使用技术门槛高、入门难；平台提供的模型库中模型数量有限，很难满足用户的个性化需求；利用专业设计师完成三维模型设计沟通成本过高；因此需要针对普通用户的建模需求提供简单易用的在线3D建模工具，支持高端的曲面建模、复杂渲染、装配等功能。
2.目前3D打印服务系统对3D打印设备的接入和共享不足
通过3D打印服务系统将分布在异地的各种3D打印设备接入统一管理并对外提供3D打印服务是开展3D打印服务的基础保障。目前国内外的3D打印服务系统大多还是以自己建立3D打印工作开展3D打印服务为主，3D打印设备的服务能力和服务周期都很难更上用户的需求，因此必须要通过云端适配接入接口方案来解决3D打印资源的接入问题，实现3D打印规模服务推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术，包括三维模型存储与管理模块、3D打印设备接入模块、在线3D打印建模模块、3D打印模型处理模块、在线3D模型打印模块和用户交互模块；
一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术的总体工作流程如下：
S1、普通用户使用在线3D打印建模服务创建三维模型；
S2、普通用户将创建好的三维模型存储在三维模型存储与管理模块的模型库中；
S3、普通用户从三维模型存储与管理模块的模型库中选择需要处理的模型；
S4、普通用户使用3D打印模型处理服务进行模型数据处理；
S5、普通用户将处理好的三维模型存储在三维模型存储与管理模块的模型库中；
S6、普通用户从三维模型存储与管理模块的模型库中选择需要打印的模型；
S7、普通用户使用在线3D模型打印服务创建在线打印订单；
S8、3D打印服务商使用3D打印设备接入服务在系统中注册3D打印设备；
S9、3D打印服务商在系统中获取用户3D打印订单；
S10、3D打印服务商完成用户订单打印，
作为本发明的进一步方案：所述三维模型存储与管理模块的业务流程为模型分类、模型发布、模型管理、模型下载和模型检索。
作为本发明的进一步方案：所述3D打印设备接入模块的业务流程为设备分类、设备注册、设备发布、设备管理和设备监控。
作为本发明的进一步方案：所述在线3D打印建模模块的业务流程为在线三维建模、基于手绘的模型重建、在线模型渲染和模型存储。
作为本发明的进一步方案：所述3D打印模型处理模块的业务流程为选择需要处理的模型、模型可打印性检查、模型可打印性修复和处理后模型保存。
作为本发明的进一步方案：所述在线3D模型打印模块的业务流程为选择打印模型、材料选择、选择打印服务商、在线报价、订单支付和提交打印任务。
作为本发明的进一步方案：所述用户交互模块的业务流程为选择3D打印服务、提交数据、数据处理和结果展示。
作为本发明的再进一步方案：所述用户交互模块通过3D打印服务模块进行选择。
与现有技术相比，本发明针对普通用户的3D打印建模需求提供一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术，支持高端的曲面建模、复杂渲染、装配等功能，能够推进3D打印技术普及应用，拓展创新创业的空间，该系统通过提供3D打印设备接入、在线3D打印建模、3D打印模型处理和在线3D模型打印等功能，能够实现提供“3D打印设备接入—在线建模—在线模型优化—模型预览—模型打印”的在线全流程服务，从而大幅降低普通用户使用3D打印技术的门槛，对于促进3D打印技术的普及应用具有积极的推动作用。
附图说明
图1为一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术的模块组成结构图。
图2为一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术中三维模型存储与管理模块的业务流程图。
图3为一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术中3D打印设备接入模块的业务流程图。
图4为一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术中在线3D打印建模模块的业务流程图。
图5为一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术中3D打印模型处理模块的业务流程图。
图6为一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术中在线3D模型打印模块的业务流程图。
图7为一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术中用户交互模块的业务流程图。
图8为一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术的总体工作流程图。
图9为一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术的模块交互关系结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
一、如图1所示，一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术的模块组成如下：
101.三维模型存储与管理模块：实现对不同类别3D打印模型的统一存储和管理，提供模型上传下载等服务，实现用户对3D打印模型的在线浏览和一键打印；
102.3D打印设备接入模块：实现各种3D打印设备的接入到3D打印服务系统中，并通过系统向用户提供3D打印设备的实时控制、监控和管理等功能；
103.在线3D打印建模模块：实现3D打印模型的在线创建，为用户提供基于手绘、点云和二维图像的三维快速重建、结构-功能-材料一体化设计建模、三维模型的在线实时渲染等在线3D建模功能；
104.3D打印模型处理模块：实现对所创建模型的数据处理和优化，提供模型数据在线检测修复、面向在线3D打印制造的自动切片及面向3D打印模型体积的拓扑优化等功能；
105.在线3D模型打印模块：实现所创建模型的在线3D打印，用户在系统中在线提交需要打印3D模型，并驱动系统中接入的3D打印设备实现所提交3D模型的在线打印；
106.用户交互模块：提供用户访问系统各中3D打印服务的图形化交互界面。
二、一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术各模块的结构和功能
(1)在线三维模型存储与管理
如图2所示，在线三维模型存储与管理实现对不同类别3D打印模型的统一存储和管理，提供模型上传下载等服务，实现用户对3D打印模型的在线浏览和一键打印，该模块的具体功能和业务流程如下：
201.模型分类：根据3D打印模型的不同种类建立模型分类(如人物模型、建筑模型、玩具模型、灯具模型等)，实现对3D打印模型的类别管理；
202.模型发布：具有权限的用户能够将本地创建好的3D打印模型上传到模型库，经过管理员审核通过后将模型发布到模型库的相关分类下，支持上传的模型格式为stl，用户通过客户端能够从模型库中查询和下载所有发布的模型；
203.模型管理：管理员能够对已经发布的模型进行管理，包括修改模型分类、删除模型以及对模型的基本信息进行管理；
204.模型下载：用户对于模型库中免费下载的模型能够通过模型下载操作将模型stl文件下载并存储到本地；
205.模型检索：用户通过关键字对模型库中所有的模型进行检索，快速获得所需要的模型。
(2)三维模型打印设备接入及管理服务
如图3所示，三维模型打印设备接入及管理服务实现各种3D打印设备的接入到3D打印服务系统中，并通过系统向用户提供3D打印设备的实时控制、监控和管理等功能，该模块的具体功能和业务流程如下：
301.设备分类：在系统中能够根据3D打印设备的不同种类建立设备分类，实现对3D打印设备的类别管理；
302.设备注册：3D打印设备拥有者通过异构3D打印资源适配接入工具接入系统后，通过设备注册将设备基本信息在平台上注册，设备注册完成后相关注册信息将发送给平台管理员进行审核；
303.设备发布：注册审核通过后的设备在系统中发布，成为系统管理的3D打印设备池中的设备，通过客户端能够查询该设备的基本信息，并能够在客户端通过平台接口直接调用该设备；
304.设备管理：对所有注册的设备采用列表方式统一管理，实现对设备的查询、设备信息修改、删除、升级等操作；
305.设备监控：实现对接入系统的3D打印设备的远程监控，包括对设备关键参数的监控、设备加工状态的监控、设备加工过程的监控等。
(3)在线三维模型打印云服务
如图4所示，在线三维模型打印云服务实现3D打印模型的在线创建，为用户提供基于手绘、点云和二维图像的三维快速重建、结构、功能、材料一体化设计建模、三维模型的在线实时渲染等在线3D建模功能，该模块的具体功能和业务流程如下：
401.在线三维建模：实现在线三维模型创建，包括草图的创建与编辑，基本实体建模与编辑，模型实时协同设计等功能；
402.基于手绘的模型重建：实现手绘图形的雕刻轮廓线自动识别，点云网格化等三维重建功能；
403.在线模型渲染：支持单机Web渲染，达到照片级的效果，同时支持服务器离线渲染功能；
404.模型存储：在线3D打印建模模块中创建的三维模型统一存储在系统的三维模型存储与管理模块中。
(4)在线三维模型数据处理服务
如图5所示，在线三维模型数据处理服务实现对所创建模型的数据处理和优化，提供模型数据在线检测修复、面向在线3D打印制造的自动切片及面向3D打印模型体积的拓扑优化等功能，该模块的具体功能和业务流程如下：
501.选择需要处理的模型：用户在系统中选择需要处理的模型，模型格式可以是stl、obj、step、stp、igs等格式的模型文件；
502.模型可打印性检查：对模型中的模型封闭性、最小壁厚、面法线方向等是否存在缺陷进行检查，形成检查结果；
503.模型可打印性修复：对模型中存在的环形孔洞错误、缝隙错误、面法线自动反转、重叠错误、连续套洞错误、错位错误、不共顶点错误和OBJ模型修复纹理映射等错误进行修复；
504.处理后模型保存：3D打印模型处理模块中处理后的的三维模型统一存储在系统的三维模型存储与管理模块中。
(5)在线三维模型打印任务管理
如图6所示，在线三维模型打印任务管理实现所创建模型的在线3D打印，用户在系统中在线提交需要打印3D模型，并驱动系统中接入的3D打印设备实现所提交3D模型的在线打印，该模块的具体功能和业务流程如下：
601.选择打印模型：用户在系统中选择需要打印的模型，模型格式可以是stl、obj、step、stp、igs等格式的模型文件；
602.材料选择：用户在系统中选择打印需要使用的模型材料，如陶瓷材料、全彩石膏、尼龙材料、金属材料、光敏树脂等；
603.选择打印服务商：用户在系统中选择3D打印服务商，服务商的选择可以通过用户手工通过相关条件(地理位置、能力等)，也可在系统推荐的打印服务商中选择；
604.在线报价：服务商收到订单后对订单进行报价；
605.订单支付：用户在系统中通过第三方支付工具对订单进行支付。
606.提交打印任务：支付后的订单将进入到相应3D打印服务商的待打印列表中。
(6)用户交互模块
如图7所示，用户交互模块提供用户访问系统各中3D打印服务的图形化交互界面，该模块的具体功能和业务流程如下：
701.选择3D打印服务：在系统中需要使用的3D打印服务，如3D打印设备接入服务、在线3D建模服务、在线3D模型打印等；
702.提交数据：根据所选择的服务提交服务运行所需要的初始数据；
703.数据处理：系统中的3D打印服务接收用户的输入数据，进行数据处理，形成结果；
704.结果展示：数据处理后的结果返回给用户，并提供可视化的图形展示。
三、一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术工作过程及各模块的关系
(1)如图8所示，一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术工作过程具体如下：
801.普通用户使用在线3D打印建模服务创建三维模型；
802.普通用户将创建好的三维模型存储在三维模型存储与管理模块的模型库中；
803.普通用户从三维模型存储与管理模块的模型库中选择需要处理的模型；
804.普通用户使用3D打印模型处理服务进行模型数据处理；
805.普通用户将处理好的三维模型存储在三维模型存储与管理模块的模型库中；
806.普通用户从三维模型存储与管理模块的模型库中选择需要打印的模型；
807.普通用户使用在线3D模型打印服务创建在线打印订单；
808.3D打印服务商使用3D打印设备接入服务在系统中注册3D打印设备；
809.3D打印服务商在系统中获取用户3D打印订单；
810.3D打印服务商完成用户订单打印。
(2)如图9所示，一一种支持在线处理的三维模型资源服务技术各模块的关系如下：
901.用户通过用户交互模块(901)选择需要使用的3D打印服务模块；
902.在在线三维模型打印云服务(902)中创建的三维模型存储在在线三维模型存储与管理(906)的模型库中；
903.从在线三维模型存储与管理(906)的模型库中选择需要处理的模型；并将处理好的三维模型存储在在线三维模型存储与管理(906)的模型库中；
904.用户使用3D打印设备接入服务在系统中注册3D打印设备；
905.从在线三维模型存储与管理(906)的模型库中选择需要打印的模型；并选择使用三维模型打印设备接入及管理服务(904)中注册的3D打印设备进行模型打印；
906.实现对不同类别3D打印模型的统一存储和管理，提供模型上传下载等服务。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种支持在线处理的三维模型资源服务技术，其特征在于，包括三维模型资源在线管理云服务、任务管理、资源调度和资源管理等；
一种支持互联网在线处理的三维模型资源服务系统的总体工作流程如下：
S1、普通用户使用在线三维模型资源建模服务创建三维模型；
S2、普通用户将创建好的三维模型存储在三维模型存储与管理模块的模型库中；
S3、普通用户从三维模型存储与管理模块的模型库中选择需要处理的模型；
S4、普通用户使用三维模型资源模型处理服务进行模型数据处理；
S5、普通用户将处理好的三维模型存储在三维模型存储与管理模块的模型库中；
S6、普通用户从三维模型存储与管理模块的模型库中选择需要打印的模型；
S7、普通用户使用在线3D模型打印服务创建在线打印订单；
S8、三维模型资源服务商使用3D打印设备接入服务在系统中注册3D打印设备；
S9、三维模型资源服务商在系统中获取用户三维模型资源订单；
S10、三维模型资源服务商完成用户订单打印。
2.据权利要求1所述的一种支持在线处理的三维模型资源服务技术，其特征在于，所述三维模型存储与管理模块的业务流程为模型分类、模型发布、模型管理、模型下载和模型检索。
3.根据权利要求1所述的一种支持在线处理的三维模型资源服务技术，其特征在于，所述三维模型资源设备接入模块的业务流程为设备分类、设备注册、设备发布、设备管理和设备监控。
4.根据权利要求1所述的一种支持在线处理的三维模型资源服务技术，其特征在于，所述在线三维模型资源建模模块的业务流程为在线三维建模、基于手绘的模型重建、在线模型渲染和模型存储。
5.根据权利要求1所述的一种支持在线处理的三维模型资源服务技术，其特征在于，所述三维模型资源模型处理模块的业务流程为选择需要处理的模型、模型可打印性检查、模型可打印性修复和处理后模型保存。
6.根据权利要求1所述的一种支持在线处理的三维模型资源服务技术，其特征在于，所述在线3D模型打印模块的业务流程为选择打印模型、材料选择、选择打印服务商、在线报价、订单支付和提交打印任务。
7.根据权利要求1所述的一种支持在线处理的三维模型资源服务技术，其特征在于，所述用户交互模块的业务流程为选择三维模型资源服务、提交数据、数据处理和结果展示。
8.根据权利要求1所述的一种支持在线处理的三维模型资源服务技术，其特征在于，所述用户交互模块通过三维模型资源服务模块进行选择。
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