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大唐盛世帶你了解3D打印流程:第一步 構(gòu)建3D模型

發(fā)布時(shí)間：2024-03-28 11:01:07 瀏覽量：223次

大唐盛世帶你了解3D打印流程：第一步構(gòu)建3D模型

3D打印的設(shè)計(jì)過(guò)程：先通過(guò)計(jì)算機(jī)建模軟件進(jìn)行建模，再將建成的三維模型“分區(qū)”成逐層的截面(即切片)，從而指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。

設(shè)計(jì)并構(gòu)建3D打印模型有以下幾種不同的方式：直接通過(guò)3D建模軟件進(jìn)行模型設(shè)計(jì)，使用相應(yīng)的工具將2D圖像轉(zhuǎn)換為3D模型，使用3D掃描儀采集數(shù)據(jù)后設(shè)計(jì)并構(gòu)建打印模型。

1.利用3D建模軟件構(gòu)建模型

目前，市場(chǎng)上有很多3D建模軟件，包括SketchUp、Blender等開(kāi)源的3D建模產(chǎn)品，以及CAD、3dsMax、Pro/E、Maya等商業(yè)軟件。它們專(zhuān)注于不同領(lǐng)域，如CAD主要應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計(jì)，而Maya主要應(yīng)用于動(dòng)畫(huà)、影視方面。

在使用3dsMax進(jìn)行3D打印的模型制作時(shí)，首先要考慮兩件事情，一是模型的密閉效果(不能有開(kāi)放邊)，二是面片的方向要一致。封閉的模型要求不能有開(kāi)放的邊，3D模型必須是一體的。如果把模型當(dāng)作現(xiàn)實(shí)世界中的一個(gè)容器，里面裝滿水，那么漏水的區(qū)域一定就沒(méi)有封閉的地方，建模時(shí)必須先要處理好這種未封閉的開(kāi)放邊。其次要考在進(jìn)行3D打印時(shí)模型面片的分布是否合理，跨度太大的面片會(huì)影響模型打印的精度，需要分處理。

2.基于圖像構(gòu)建3D模型

基于建模軟件的3D建模方法主要針對(duì)創(chuàng)新性事物的建模工作，要求操作人員具有豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，熟練地使用建模軟件。

除了利用3D建模軟件進(jìn)行建模工作之外，還可以利用二維圖像進(jìn)行3D模型構(gòu)建。這種建模方法需要提供一組物體不同角度的序列照片，利用計(jì)算機(jī)輔助工具，即可自動(dòng)生成物體的3D模型。這種方法主要針對(duì)已有物體的3D建模工作，操作較為簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度很高，成本低，真實(shí)感強(qiáng)。Autodesk123D就是一種基于圖像的3D建模軟件。

3.利用3D掃描儀構(gòu)建3D模型

三維掃描儀(3DScanner)是一種科學(xué)儀器，用來(lái)偵測(cè)并分析現(xiàn)實(shí)世界中物體或環(huán)境的形狀(幾何構(gòu)造)與外觀數(shù)據(jù)(如顏色、表面反照率等性質(zhì))。搜集到的數(shù)據(jù)常被用來(lái)進(jìn)行三維重建計(jì)算，在虛擬世界中創(chuàng)建實(shí)際物體的數(shù)字模型。

目前，3D掃描儀大體分為接觸式三維掃描儀和非接觸式三維掃描儀。其中接觸式掃描儀的代表是三維坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，雖然精度達(dá)到微米量級(jí)(0.5mm)，但是由于體積巨大、造價(jià)高以及不能測(cè)量柔軟的物體等缺點(diǎn)，使其應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。非接觸式三維掃描儀又分為拍照式三維掃描儀和激光掃描儀。而拍照式三維掃描儀又有白光掃描儀或藍(lán)光掃描儀等，激光掃描儀又有點(diǎn)激光、線激光、面激光的區(qū)別。

三維掃描儀主要有以下兩方面的功能：①創(chuàng)建物體幾何表面的點(diǎn)云(PointCloud)，這些點(diǎn)可用來(lái)插補(bǔ)成物體的表面形狀，越密集的點(diǎn)云可以創(chuàng)建越精確的模型(這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為三維重建)。若掃描儀能夠取得表面顏色，則可進(jìn)一步在重建的表面上粘貼材質(zhì)貼圖，即所謂的材質(zhì)映射(TextureMapping)。②三維掃描儀可以模擬為照相機(jī)，它們的視線范圍都呈圓錐狀，信息的搜集皆限定在一定的范圍內(nèi)。兩者不同之處在于照相機(jī)所抓取的是顏色信息，而三維掃描儀測(cè)量的是距離。3D掃描儀把物體的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描后傳入系統(tǒng)中，自動(dòng)生成3D數(shù)據(jù)模型，如果不需要修改，則進(jìn)行切片處理并生成打印機(jī)可以識(shí)別的格式后就可以進(jìn)行3D打印了。

基于3D掃描儀構(gòu)建3D模型的方法主要是利用3D掃描儀等設(shè)備來(lái)構(gòu)建所需模型。通過(guò)對(duì)物體的3D掃描，獲得物體表面每個(gè)采樣點(diǎn)的3D空間坐標(biāo)以及色彩信息，最終生成3D模型。其特點(diǎn)在于模型精度較高，一般適用于文物復(fù)原、工業(yè)生產(chǎn)等。其缺點(diǎn)在于對(duì)于物體表面的紋理特征多數(shù)仍需要輔助大量的手工工作才能完成，且設(shè)備操作較為復(fù)雜，價(jià)格較為昂貴。

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