CN106296807A - 一种基于3d技术的工艺美术品快速设计*** - Google Patents

一种基于3d技术的工艺美术品快速设计*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***，包括人机操作模块，动力学模型构建模块，可修改硬点表构建模块，硬点构造模型建立模块，参数化模型建立模块，点线模型建立模块，参数化DMU模型设计模块，模型优化审核模块，中央处理器。本发明极大的提高了工艺美术品三维数字建模的速度，并且保证了工艺美术品的三维模型的精度，通过可修改的硬点表的构建，可以减少在设计过程中进行设计变更时所需的工作量。

Description

一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***
技术领域
本发明涉及工艺美术品设计领域，具体涉及一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***。
背景技术
三维数字化技术可以实现工艺美术品实体与信息的分离，为工艺美术品设计提出了一个全新的概念和发展方向，这是纸质媒体、胶片媒体等所无法达到和实现的。近年来，随着光机电一体化技术的迅猛发展，以日、德等国为代表的发达国家都非常重视工艺美术品数字化技术的研究，相继研发了可用于大型工艺美术品的高清、高保真数字化设备，并成功地应用于壁画、字画、板画等工艺美术品的数字化及其分析、研究和保护。但是现有的技术中只能将工艺美术品进行正向设计，对工艺美术品进行三维数字化建模，其真实度与工艺美术品实体有很大的差距，在细节上达不到更精准的体现，同时一旦设计结果不理想，就需要重新进行设计，直至性能参数达到预期数值，需要花费大量的时间。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***，极大的提高了工艺美术品三维数字建模的速度，并且保证了工艺美术品的三维模型的精度，同时可以减少在设计过程中进行设计变更时所需的工作量。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***，包括
人机操作模块，用于输入工艺美术品的基本参数数据以及各种控制命令；
动力学模型构建模块，根据工艺美术品的结构形式以及平顺性参数要求，使用ADAMS建立工艺美术品的动力学模型，获得ADAMS硬点文件，ADAMS硬点文件中至少包括所述工艺美术品的各硬点的位置信息；
可修改硬点表构建模块，用于通过读取ADAMS硬点文件中各硬点的坐标数值，形成一个可修改的硬点表；
硬点构造模型建立模块，用于根据硬点表，建立一硬点工艺美术品构造模型，工艺美术品构造模型中包括工艺美术品的所有硬点坐标；
参数化模型建立模块，用于对所述硬点工艺美术品构造模型进行参数化处理，使所述硬点工艺美术品构造模型与硬点表建立关联，并发布硬点工艺美术品构造模型中已关联的各硬点；
点线模型建立模块，用于根据硬点工艺美术品构造模型，建立工艺美术品各部件的工艺美术品构造点线模型，每个部件的构造点线模型包括所述发布的硬点中相应部分硬点，并保持相应的关联关系；
参数化DMU模型设计模块，用于根据部件的构造点线模型以及客户要求设计各部件的详细数模，建立工艺美术品的点线DMU模型，并将各部件的详细数模装饰到工艺美术品的点线DMU模型的相应点线部件上，获得工艺美术品的参数化DMU模型；
模型优化审核模块，根据预设的算法对所建立的工艺美术品的参数化DMU模型进行审核，若通过审核，则输出该工艺美术品的参数化DMU模型最为最终设计模型，若未通过审核，则输出优化方案；
中央处理器，用于协调上述模块进行工作，还用于接收人机操作模块输入的控制命令，并根据预设的算法将这些数据发送到对应的模块。
优选地，所述各部件的详细数模至少包括个部件材质数模、结构数模、纹路数模、纹饰数模。
优选地，所述可修改硬点表包括各硬点坐标名称，以及每一硬点对应的坐标数值、以及相邻两个坐标之间在距离值。
优选地，所述优化方案通过修改硬点表进行各参数的优化。
优选地，所述可修改硬点表通过以下步骤建立：
使用Matlab读取所述ADAMS硬点文件中各硬点的坐标数值导入一EXCEL文件中，在所述EXCEL文件的第一表单中存放有所述各硬点名称、坐标数值以及相邻两个坐标之间的距离；在所述EXCEL文件的第二表单的第一列放置硬点坐标名称，第二列链接到第一表单中相应的坐标数值，第三列连接到第一表单中的相应的两个坐标之间的距离，所述EXCEL文件即为所述可修改的硬点表。
优选地，所述模型优化审核模块内设有一审核算法数据库，用于储存各种工艺美术品参数审核算法以及对应的用于通过该审核算法的优化方案。
优选地，所述人机操作模块通过三维扫描仪以非接触性扫描的方式对工艺美术品的三维结构进行三维扫描，采集工艺美术品结构数据信息，结构数据信息包括平面结构、平面数据、纵深数据、表面弧形曲度数据。
优选地，所述人机操作模块包括图片输入模块、语音输入模块和文字输入模块，所述语音输入模块采用麦克风，文字输入模块采用手写板和键盘，所述图片输入模块采用扫描仪、摄像头或USB接口导入。
优选地，所述人机操作模块内设有数据转换模块，用于去除图像中的斑点噪声，提取图片中的特征值，并将特征值转换成文本数据；还用于将语音数据转换成文本数据。
本发明具有以下有益效果：
极大的提高了工艺美术品三维数字建模的速度，并且保证了工艺美术品的三维模型的精度，通过可修改的硬点表的构建，可以减少在设计过程中进行设计变更时所需的工作量。
附图说明
图1为本发明实施例一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***的***框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***，包括
人机操作模块，用于输入工艺美术品的基本参数数据以及各种控制命令；
动力学模型构建模块，根据工艺美术品的结构形式以及平顺性参数要求，使用ADAMS建立工艺美术品的动力学模型，获得ADAMS硬点文件，ADAMS硬点文件中至少包括所述工艺美术品的各硬点的位置信息；
可修改硬点表构建模块，用于通过读取ADAMS硬点文件中各硬点的坐标数值，形成一个可修改的硬点表；
硬点构造模型建立模块，用于根据硬点表，建立一硬点工艺美术品构造模型，工艺美术品构造模型中包括工艺美术品的所有硬点坐标；
参数化模型建立模块，用于对所述硬点工艺美术品构造模型进行参数化处理，使所述硬点工艺美术品构造模型与硬点表建立关联，并发布硬点工艺美术品构造模型中已关联的各硬点；
点线模型建立模块，用于根据硬点工艺美术品构造模型，建立工艺美术品各部件的工艺美术品构造点线模型，每个部件的构造点线模型包括所述发布的硬点中相应部分硬点，并保持相应的关联关系；
参数化DMU模型设计模块，用于根据部件的构造点线模型以及客户要求设计各部件的详细数模，建立工艺美术品的点线DMU模型，并将各部件的详细数模装饰到工艺美术品的点线DMU模型的相应点线部件上，获得工艺美术品的参数化DMU模型；具体的，使用CATIA软件的参数输入功能将所述硬点表中的坐标名称及其数值以长度参数的形式导入所述硬点工艺美术品构造模型中；
使用CATIA软件的设计表工具把所述硬点表以设计表的形式导入到所述硬点工艺美术品构造模型，导入时指明导入硬点表EXCEL文件第二表单；
使用CATIA软件的公式编辑器工具把硬点工艺美术品构造模型中各硬点的坐标数值换成相应的设计参数；
使用CATIA软件的发布工具发布所述硬点工艺美术品构造模型中的各硬点。
模型优化审核模块，根据预设的算法对所建立的工艺美术品的参数化DMU模型进行审核，若通过审核，则输出该工艺美术品的参数化DMU模型最为最终设计模型，若未通过审核，则输出优化方案；
中央处理器，用于协调上述模块进行工作，还用于接收人机操作模块输入的控制命令，并根据预设的算法将这些数据发送到对应的模块。
所述各部件的详细数模至少包括个部件材质数模、结构数模、纹路数模、纹饰数模。
所述可修改硬点表包括各硬点坐标名称，以及每一硬点对应的坐标数值、以及相邻两个坐标之间在距离值。
所述优化方案通过修改硬点表进行各参数的优化。
所述可修改硬点表通过以下步骤建立：
使用Matlab读取所述ADAMS硬点文件中各硬点的坐标数值导入一EXCEL文件中，在所述EXCEL文件的第一表单中存放有所述各硬点名称、坐标数值以及相邻两个坐标之间的距离；在所述EXCEL文件的第二表单的第一列放置硬点坐标名称，第二列链接到第一表单中相应的坐标数值，第三列连接到第一表单中的相应的两个坐标之间的距离，所述EXCEL文件即为所述可修改的硬点表。
所述模型优化审核模块内设有一审核算法数据库，用于储存各种工艺美术品参数审核算法以及对应的用于通过该审核算法的优化方案。
所述人机操作模块通过三维扫描仪以非接触性扫描的方式对工艺美术品的三维结构进行三维扫描，采集工艺美术品结构数据信息，结构数据信息包括平面结构、平面数据、纵深数据、表面弧形曲度数据。
所述人机操作模块包括图片输入模块、语音输入模块和文字输入模块，所述语音输入模块采用麦克风，文字输入模块采用手写板和键盘，所述图片输入模块采用扫描仪、摄像头或USB接口导入。
所述人机操作模块内设有数据转换模块，用于去除图像中的斑点噪声，提取图片中的特征值，并将特征值转换成文本数据；还用于将语音数据转换成文本数据。
还包括一显示屏，用于数据的显示。所述设计硬点是在工艺美术品的总布置设计过程中，为保证零部件之间的协调和装配关系及造型风格要求所确定的控制点或坐标、控制线、控制面及控制结构的总称。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***，其特征在于，包括
人机操作模块，用于输入工艺美术品的基本参数数据以及各种控制命令；
动力学模型构建模块，根据工艺美术品的结构形式以及平顺性参数要求，使用ADAMS建立工艺美术品的动力学模型，获得ADAMS硬点文件，ADAMS硬点文件中至少包括所述工艺美术品的各硬点的位置信息；
可修改硬点表构建模块，用于通过读取ADAMS硬点文件中各硬点的坐标数值，形成一个可修改的硬点表；
硬点构造模型建立模块，用于根据硬点表，建立一硬点工艺美术品构造模型，工艺美术品构造模型中包括工艺美术品的所有硬点坐标；
参数化模型建立模块，用于对所述硬点工艺美术品构造模型进行参数化处理，使所述硬点工艺美术品构造模型与硬点表建立关联，并发布硬点工艺美术品构造模型中已关联的各硬点；
点线模型建立模块，用于根据硬点工艺美术品构造模型，建立工艺美术品各部件的工艺美术品构造点线模型，每个部件的构造点线模型包括所述发布的硬点中相应部分硬点，并保持相应的关联关系；
参数化DMU模型设计模块，用于根据部件的构造点线模型以及客户要求设计各部件的详细数模，建立工艺美术品的点线DMU模型，并将各部件的详细数模装饰到工艺美术品的点线DMU模型的相应点线部件上，获得工艺美术品的参数化DMU模型；
模型优化审核模块，根据预设的算法对所建立的工艺美术品的参数化DMU模型进行审核，若通过审核，则输出该工艺美术品的参数化DMU模型最为最终设计模型，若未通过审核，则输出优化方案；
中央处理器，用于协调上述模块进行工作，还用于接收人机操作模块输入的控制命令，并根据预设的算法将这些数据发送到对应的模块。
2.如权利要求1所述的一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***，其特征在于，所述各部件的详细数模至少包括个部件材质数模、结构数模、纹路数模、纹饰数模。
3.如权利要求1所述的一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***，其特征在于，所述可修改硬点表包括各硬点坐标名称，以及每一硬点对应的坐标数值、以及相邻两个坐标之间在距离值。
4.如权利要求1所述的一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***，其特征在于，所述优化方案通过修改硬点表进行各参数的优化。
5.如权利要求1所述的一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***，其特征在于，所述可修改硬点表通过以下步骤建立：
使用Matlab读取所述ADAMS硬点文件中各硬点的坐标数值导入一EXCEL文件中，在所述EXCEL文件的第一表单中存放有所述各硬点名称、坐标数值以及相邻两个坐标之间的距离；在所述EXCEL文件的第二表单的第一列放置硬点坐标名称，第二列链接到第一表单中相应的坐标数值，第三列连接到第一表单中的相应的两个坐标之间的距离，所述EXCEL文件即为所述可修改的硬点表。
6.如权利要求1所述的一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***，其特征在于，所述模型优化审核模块内设有一审核算法数据库，用于储存各种工艺美术品参数审核算法以及对应的用于通过该审核算法的优化方案。
7.如权利要求1所述的一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***，其特征在于，所述人机操作模块通过三维扫描仪以非接触性扫描的方式对工艺美术品的三维结构进行三维扫描，采集工艺美术品结构数据信息，结构数据信息包括平面结构、平面数据、纵深数据、表面弧形曲度数据。
8.如权利要求1所述的一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***，其特征在于，所述人机操作模块包括图片输入模块、语音输入模块和文字输入模块，所述语音输入模块采用麦克风，文字输入模块采用手写板和键盘，所述图片输入模块采用扫描仪、摄像头或USB接口导入。
9.如权利要求1所述的一种基于3D技术的工艺美术品快速设计***，其特征在于，所述人机操作模块内设有数据转换模块，用于去除图像中的斑点噪声，提取图片中的特征值，并将特征值转换成文本数据；还用于将语音数据转换成文本数据。
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