1为实例中的基于NSDTF-DEM数据的纸基3D打印方法流程图。
[0017]图2a是本发明NSDTF-DEM事例数据记事本打开图。
[0018]图2b是本发明NSDTF-DEM转换为Arclnfo ASCII Grid格式后的记事本打开图。
[0019]图3是本发明后缀改与为ASC的尚程还原DEM不意图。
[0020]图4是本发明AccuTrans3D中转换为STL的DEM三维表面图。
[0021 ]图5是本发明Materialise Magics中DEM的三维表面图。
[0022]图6是本发明经偏移操作后具有1mm厚度的三维表面示意图。
[0023]图7是本发明经拉伸操作后具有500mm高度的三维模型示意图。
[0024]图8是本发明经切割操作后具有平滑下表面的三维模型示意图。
[0025]图9是本发明高程放大8倍后的三维模型示意图。
[0026]图10是本发明打印得到的NSDTF-DEM数据的实物模型示意图。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图和实现对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。
[0028]以图2a所示的NSDTF-DEM数据为例，结合附图，对本发明的技术方案进一步具体的说明，如图1，具体实施步骤为:
(1)将NSDTF-DEM数据(见图2a)的文件头改写为Arclnfo ASCII Grid文件头的格式(见图 2b)，并将文件后缀改为 TXT，其中:yllcorner(txt)=yllco;rne;r(dem)-n;rows X cell size。
[0029](2)在ARCGIS中，先利用“ASCII转栅格”工具将TXT格式的DEM数据转换为栅格形式，再利用“栅格计算”工具将栅格形式的DEM数据中被放大的高程值还原，并将还原后的DEM数据保存为栅格形式，然后利用“栅格转ASCII”工具将高程还原后的栅格形式DEM数据转换为TXT格式的DEM数据，最后将其后缀改为ASC(见图3)。
[0030](3)在AccuTrans3D中，利用“convert to 3D”工具将ASC格式的DEM数据转换为三角网格曲面形式的三维表面(见图4)，并将该三维表面以STL格式存储。
[0031](4)在Materialise Magics中打开STL格式的DEM三维表面文件(见图5)，首先使用“offset part”工具将三维表面沿高程方向平移1mm的距离，使三维表面变为一个具有微小厚度的表面(见图6)，然后标记三维表面的下表面并利用“Extrude”工具通过拉伸的方式(拉伸长度参数设置为500mm)构建出实体模型(见图7)，最后利用“cut/punch”工具对模型下表面进行切割，保证实体模型下表面光滑平整(见图8)，为使最终得到的3D打印模型具有明显的3D效果，将模型的高程数据放大8倍(见图9)。
[0032](5)使用SlicelT软件对NSDTF-DEM数据的实体模型进行等层厚的分层设置，生成分层数为293层。
[0033](6)利用Matrix 300 3D打印机进行NSDTF-DEM数据实体模型的3D打印，纸张选取厚度为103.2um的成品A4纸，两个二维切面间进行涂胶的胶水采用水性胶水。
[0034](7)打印操作完成之后，剥除多余纸张，然后采用水性胶水对实物模型进行表面涂胶，最终得到NSDTF-DEM数据的纸基3D打印实物模型(见图10 )。
[0035]本发明一种基于NSDTF-DEM数据的纸基3D打印方法，其中所述DEM三维模型的3D打印是利用等层厚分层原理对DEM的三维模型进行分层，通过纸基3D打印方式输出DEM的实体模型。等层厚分层是采用SlicelT软件，纸基3D打印时采用Matrix 300 3D打印机，成型材料是办公使用的A4纸，无需任何加工或预处理。SlicelT软件和Matrix 300 3D打印机是配套使用的，由于成型材料为103.2μπι厚度的成品A4纸，所以采用等层厚的分层设置，每一个二维切面信息对应于Α4纸的厚度信息，每层数据的精度达到0.103_，与目前3D打印的精度相当，能够完成地理信息数据的精细细节打印；每个二维切面轮廓的打印均是通过打印机切刀的切处理来实现，打印过程中不需要其他支撑材料，这种减法的“打印”方式相对于目前3D打印加法打印方式来讲，不仅保证了每个二维面厚度的均匀，而且节省了较多的时间;每一个二维切面打印完成之后会有一个涂胶操作，以保证最终3D模型必要的牢固度，胶水采用水性胶黏剂，符合绿色环保的生产方式;模型打印完成之后，剥除非模型区域的多余纸张，并使用水性胶乳对模型表面进行涂胶操作，保证模型表面坚固、光滑。
【主权项】
1.一种基于NSDTF-DEM数据的纸基3D打印方法，首先需要对NSDTF-DEM数据进行格式转换得到Arc Inf ο ASCI I Gr i d格式的DEM数据，其特征在于该方法包括DEM数据的表面建模、DEM数据的三维建模和DEM三维模型的3D打印。2.根据权利要求1所述的基于NSDTF-DEM数据的纸基3D打印方法，其特征在于:所述的DEM数据的表面建模是:首先根据栅格计算工具将转换得到的Arclnfo ASCII Grid格式的DEM数据中被放大的高程值还原为实际大小，还原后的数据以ASC格式存储，然后利用规则格网数据生成三角网格曲面算法对ASC格式的DEM数据进行表面建模，得到DEM数据的三维表面模型，然后将生成的所述三维表面模型以STL格式存储，以备DEM数据的三维建模使用。3.根据权利要求2所述的基于NSDTF-DEM数据的纸基3D打印方法，其特征在于:所述的DEM数据的三维建模，是在保证DEM数据的三维表面不发生改变的条件下，首先将三维表面沿高程方向的进行偏移，使三维表面变成一个具有厚度的三维表面，然后通过拉伸使所述具有厚度的三维表面获得设定高度，成为一个三维立体，所述三维立体的上表面是凸起来的所述DEM数据的三维表面，所述三维立体的下表面是凹进去的DEM数据的三维表面，最后通过切割切掉下表面凹进去的DEM数据的三维表面，使所述三维立体获得光滑的下表面，最终得到DEM数据的三维模型，所述的DEM三维模型作为3D打印的源文件，所述三维模型的上表面为DEM数据的三维表面，前、后、左、右和下表面均为光滑表面，对三维表面起支撑作用。4.根据权利要求3所述的基于NSDTF-DEM数据的纸基3D打印方法，其特征在于:所述的DEM三维模型的3D打印是采用纸基3D打印的方式进行所述DEM数据三维模型的输出，对所述DEM的三维模型进行等层厚的分层设置，利用彩色喷墨打印机进行二维分层的双面彩色打印，利用纸基3D打印机对二维彩页进行二维轮廓的切割和三维模型构建，3D打印完成后，剥除多余部分的纸张，并对三维模型表面进行水性胶水的涂布，以获得最终的DEM数据的3D打印模型。
【专利摘要】本发明公开了一种基于NSDTF-DEM数据的纸基3D打印方法。该方法首先将NSDTF-DEM数据转换为ArcInfo？ASCII？Grid格式的DEM数据，然后根据栅格计算原理和规则格网生成三角网格曲面算法进行DEM数据的三维表面构建，并根据该三维表面通过偏移、拉伸和切割方法进行DEM数据的三维立体建模，最后通过等层厚分层原理对DEM的三维模型进行分层，并使用纸基3D打印方式将DEM的三维模型打印输出。该方法对DEM数据的建模过程快速稳定、精度高，纸基3D打印方式缩短了3D打印时间，绿色环保，且打印过程中不需要其他支撑材料，得到的3D打印模型能够完整呈现数字高程模型数据的三维形态，对于山峰和河流也有较高的打印精度。
【IPC分类】B29C67/00, B33Y50/00
【公开号】CN105479742
【申请号】CN201510562759
【发明人】陈广学, 何留喜, 俞朝晖, 陈晨
【申请人】华南理工大学, 中国印刷科学技术研究院
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年9月6日