[发明专利]一种多层地壳结构三维打印建模生成方法和系统

说明书

本发明涉及一种多层地壳结构三维打印建模生成方法和系统，该方法通过将三维建模过程中X、Y、Z三个方向的数据单位进行统一，然后将描述地形及地壳结构界面起伏的界面数据按照统一后的数据单位进行转换，得到多个地壳界面的规范化数据；并依据规范化数据得到各地壳界面顶、底及剖面的三维曲面几何模型，将三维曲面几何模型进行三角剖分，得到三角网形式的顶、底界面及剖面三维几何模型，最后将得到的地壳三维顶、底界面及剖面之间的闭合模型组成的三维封闭地壳结构模型作为数据对象生成STL数据体，制作三维打印模型。本发明在统一的顶、底界面同比例尺条件下，通过侧面或剖面模型的生成，实现封闭地壳结构模型的生成，为三维打印提供模型数据保障。

技术领域

本发明涉及三维数据建模技术领域，具体涉及一种多层地壳结构三维打印建模生成方法和系统。

背景技术

三维打印作为一种新兴的工业技术，是快速成型技术的一种，是在CAD/CAM技术、分层制造技术、计算机数控技术以及材料科学的基础上发展的一项高新制造技术。三维打印的技术原理是先通过计算机建模软件建模，再将建成的三维模型分层切片，根据每层轮廓信息指定打印轨迹，自下而上累积成型。三维打印技术具有加工速度快、灵活度高等优点，已经越来越多地被应用到了各个行业之中。

三维打印的实现或效果好坏，依赖于三维模型设计。目前，不同行业有不同的建模方法。传统的三维模型建立，都要基于各种三维软件，比如：MAYA、3DMAX、Sketch up等。这些软件都是基于广告创意、动画人物等专门设计的，但是对于描述地壳结构等地学问题时，常常没有现成的从数据到模型的生成技术。

在地学研究领域，人们常常通过多种地球物理手段，对地壳结构进行探测，获得的地壳结构也可以采用几何实体来表达。因此，三维打印技术的兴起，对于更加便捷与高效地将抽象的地壳结构进行数据描述，转化为一种更加直观且有形化的对象实体是非常必要的任务。

三维打印技术，一般首先要对打印的对象进行模型生成。其中，设计软件和打印机之间协作的标准文件格式是STL文件格式，STL文件格式的三维模型对象十分通用，它是采用三角形或三角面片来描述几何信息，三角面越小其生成的表面分辨率越高，且只能用来表示封闭的面或体，而对于通常的地壳结构描述，常常是多个几何界面形式，比如上地壳界面起伏、Moho界面起伏等等，数据对象不符合封闭性要求，因此，不能直接转化为STL格式的模型数据体。

有鉴于此，亟需一种针对地壳结构中由多个几何界面生成封闭几何模型的数据方法，最后可以生成STL数据体，直接用于三维打印。

发明内容

为解决现有三维地学模型建模尤其是地壳三维模型构建中，从几何界面数据描述到三维实体模型数据表达的快速建模过程中存在的诸多欠缺及不足的问题，本发明提供了一种多层地壳结构三维打印建模生成方法，在地壳模型统一的顶、底界面同比例尺条件下，通过侧面或剖面模型的生成，实现封闭地壳结构几何模型的生成，为三维打印提供模型数据保障。本发明还涉及一种多层地壳结构三维打印建模生成系统。

本发明的技术方案如下：

一种多层地壳结构三维打印建模生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

界面数据转换步骤：将三维建模过程中X、Y、Z三个方向的数据单位进行统一，再将描述地形及地壳结构界面起伏的界面数据按照统一后的数据单位进行转换，得到多个地壳界面的规范化数据；

三维顶/底界面模型生成步骤：根据多个地壳界面的规范化数据得到各个地壳顶、底界面规则网格的三维曲面几何模型，将规则网格的三维曲面几何模型进行三角剖分，得到三角网形式的顶、底界面三维曲面几何模型；

三维剖面模型生成步骤：将各个地壳顶、底界面之间所围成的侧面或剖面区域，在统一的顶、底界面同比例尺条件下进行三角剖分，得到四个三维侧面或剖面几何模型；