三維實景地形圖沙盤的加工方法技術

本發明專利技術公開了一種三維實景地形圖沙盤的加工方法，對OBJ格式的電子沙盤數據進行數據重建和圖形分割獲得片面模型，根據所述片面模型設置加工參數以及生成刀具軌跡，對所述加工參數和刀具軌跡進行加工仿真，最后，使用加工中心設備進行實體加工。本發明專利技術比例可控，地形沙盤模型不失真，不需要對片面進行實體化處理即可進行加工，除去了繁瑣的片面實體化過程，節約了人力成本以及時間成本，加工設備為通用設備，加工精度可調、可控，根據需要選擇不同的加工精度，精細加工精度可達0.05mm，節約人力成本和時間，提高了加工效率，提升了生產效益。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于三維實景地形圖沙盤加工
，具體涉及一種三維實景地形圖沙盤的加工方法。
技術介紹
三維實景地形圖在城市規劃、軍事演習、工程設計、農業規劃、環境治理等領域有廣泛應用。一般三維實景地形圖沙盤的加工手段為人工手工制作、計算機數控雕刻、數控機械手臂加工及3D打印加工等。但是目前的加工方式均存在一定的問題。人工手工制作的實景地形圖沙盤比例誤差大，存在失真現象，只能用于地形示意展示，應用面受到一定限制。計算機數控雕刻是使用計算機軟件人工建模生成加工模型，通過數控雕刻機來完成沙盤的加工。由于人工建模，只能實現比例比較接近實景的沙盤地形加工，但是，由于加工設備行程及刀具限制，一般數控雕刻刀具為雕刻尖刀，能保證加工精度，但是由于尖刀刀尖尺寸較小，一方面刀具容易在加工過程中損壞，另一方面加工參數設置行間距必須設置很小，一般最大采用0.1mm，這樣加工時間會很長。還有一種加工時采用球刀，但是由于刀桿長度限制，最高可以加工落差為60mm的地形圖，無法加工落差更大的沙盤。數控機械手臂為專用設備，同樣受加工刀具限制，加工時間長，加工費用昂貴，因為專用設備成本問題，難于推廣。3D打印也可以實現實景地形沙盤的加工，但是耗材成本高、加工時間長，經過試驗，與數控雕刻加工相比，加工時間至少長10倍，在實景地形沙盤加工的應用上有很大的局限性。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的主要目的在于提供一種三維實景地形圖沙盤的加工方法。為達到上述目的，本專利技術的技術方案是這樣實現的：本專利技術實施例提供一種三維實景地形圖沙盤的加工方法，該方法為：對OBJ格式的電子沙盤數據進行數據重建和圖形分割獲得片面模型，根據所述片面模型設置加工參數以及生成刀具軌跡，對所述加工參數和刀具軌跡進行加工仿真，最后，使用加工中心設備進行實體加工。上述方案中，所述對OBJ格式的電子沙盤數據進行數據重建，具體為：（1）采用1：1000的比例縮放，縮小后，將數據轉換為點；（2）統一采樣，設置點間距為0.01mm，使點均布；其目的是使消除小于0.01mm的微細結構；（3）封裝，重新生成三角片組合曲面構圖；（4）補洞，將重新生成的圖形修補空洞；（5）生成重建數據并保存。上述方案中，所述對OBJ格式的電子沙盤數據進行圖形分割，具體為：按照加工設備X、Y軸方向的加工范圍大小進行分割，按陣列進行編號并以編號命名保存，用陣列編號。上述方案中，所述根據所述片面模型設置加工參數，具體為：設置粗加工參數：選定刀具路徑，選擇三維刀具路徑的z軸層粗加工，定義刀具，選用Φ25mm的錐柄銑刀，定義粗加工余量為5mm，定義加工方法，選用平行加工，斜向進刀，層間距設為10mm，行間距設為22mm，轉速設為7000r/min進行粗加工，進給量盡量給大；設置精加工參數：用加工浮雕方法，定義加工策略，選定x方向平行加工，定義刀具選用Φ4球頭銑刀，層間距設置為0.4mm，行間距設為0.5mm，轉速設為7000r/min進行精加工。與現有技術相比，本專利技術的有益效果：1. 比例可控，地形沙盤模型不失真，能夠根據需要，按照一定比例對電子沙盤圖形數據進行縮放，由于電子沙盤圖形數據的準確性，以及三維實景地形圖模型輸入、數據處理、加工過程為數字化、智能化加工過程，能保證所加工地形沙盤模型不失真。2. 不需要對片面進行實體化處理即可進行加工，除去了繁瑣的片面實體化過程，節約了人力成本以及時間成本。3. 加工設備為通用設備，加工成本相對低廉。通用設備加工工價相對專用設備來說，費用較低，容易獲得所需刀具，在刀具耗材來說，成本較低。4. 加工分為粗加工、精加工兩步，一是提高了加工效率，二是消除了精加工所用球刀刀桿長度對落差的影響；如果不分粗、精加工，只能選用尖刀或球刀來進行加工，由于地形表面形狀限制，為了防止過切，球刀尺寸受限，不能選用較大直徑球刀，如果一次加工成型，由于落差大于球刀刀桿，刀柄會直接與被加工材料碰撞，導致無法加工；如果分層加工，由于刀具尺寸過小，會造成加工時間過長，分層數接近于我們選用加工工藝所用時間的倍數。5. 加工速度可調、可控，可根據材料設置不同的轉速及進給速度。經試驗驗證，單臺設備加工一平方米用時可以控制在5小時以內。6. 加工精度可調、可控，根據需要選擇不同的加工精度，精細加工精度可達0.05mm。7. 節約人力成本和時間，提高了加工效率，提升了生產效益。附圖說明圖1為本專利技術實施例提供一種三維實景地形圖沙盤的加工方法的流程圖。具體實施方式為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。本專利技術實施例提供一種三維實景地形圖沙盤的加工方法，如圖1所示，該方法為：對OBJ格式的電子沙盤數據進行數據重建和圖形分割獲得片面模型，根據所述片面模型設置加工參數以及生成刀具軌跡，對所述加工參數和刀具軌跡進行加工仿真。最后，使用加工中心設備進行實體加工。將電子沙盤數據輸出，保存為OBJ格式，在OBJ格式數據中，1：1保存了電子沙盤的XYZ三個方向數據，確保了后期加工出的沙盤比例不失真。所述對OBJ格式的電子沙盤數據進行數據重建，所述對OBJ格式的電子沙盤數據進行圖形分割，用Ｇeomagic軟件打開導出的OBJ格式數據，進行數據重建。由于所導出的數據是以三角網格形式存在，存在重復及獨立片狀結構，為了便于后續處理，將所有數據整合到一起，構成整體圖形數據，需要將數據點云化、設置點間距、封裝、補洞，以便于數據整合。具體為：（1）采用1：1000的比例縮放，縮小后，將數據轉換為點；（2）統一采樣，設置點間距為0.01mm，使點均布；其目的是使消除小于0.01mm的微細結構；（3）封裝，重新生成三角形構圖；（4）補洞，將重新生成的圖形修補空洞；（5）生成重建數據并保存。用Ｇeomagic軟件將重建數據按照加工設備X、Y軸方向的加工范圍大小進行圖形分割，按陣列進行編號并以編號命名保存，用陣列編號，保證分割的圖形與加工的實體一一對應，便于實體地形沙盤的拼接。所述根據所述片面模型設置加工參數，具體為：設置粗加工參數：選定刀具路徑，選擇三維刀具路徑的z軸層粗加工。定義刀具，選用Φ25mm的錐柄銑刀。定義粗加工余量為5mm。定義加工方法，選用平行加工，斜向進刀。層間距設為10mm，行間距設為22mm，轉速設為7000r/min進行粗加工，進給量盡量給大；設置精加工參數：用加工浮雕方法，定義加工策略，選定x方向平行加工。定義刀具選用Φ4球頭銑刀，層間距設置為0.4mm，行間距設為0.5mm，轉速設為7000r/min進行精加工。采用CIMCO Edit V6.2 G軟件進行仿真加工。其意義在于查看加工設置及路徑是否存在問題，行刀方式是否正確。下刀、抬刀是否存在不合理情況。如有問題，修改加工參數，再進行仿真，直至問題解決。使用加工中心，依次運行粗加工、精加工程序，實現實體加工。以上所述，僅為本專利技術的較佳實施例而已，并非用于限定本專利技術的保護范圍。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三維實景地形圖沙盤的加工方法，其特征在于，該方法為：對OBJ格式的電子沙盤數據進行數據重建和圖形分割獲得片面模型，根據所述片面模型設置加工參數以及生成刀具軌跡，對所述加工參數和刀具軌跡進行加工仿真，最后，使用加工中心設備進行實體加工。

【技術特征摘要】
1.一種三維實景地形圖沙盤的加工方法，其特征在于，該方法為：對OBJ格式的電子沙盤數據進行數據重建和圖形分割獲得片面模型，根據所述片面模型設置加工參數以及生成刀具軌跡，對所述加工參數和刀具軌跡進行加工仿真，最后，使用加工中心設備進行實體加工。2.根據權利要求1所述的三維實景地形圖沙盤的加工方法，其特征在于，所述對OBJ格式的電子沙盤數據進行數據重建，具體為：（1）采用1：1000的比例縮放，縮小后，將數據轉換為點；（2）統一采樣，設置點間距為0.01mm，使點均布；其目的是使消除小于0.01mm的微細結構；（3）封裝，重新生成三角片組合曲面構圖；（4）補洞，將重新生成的圖形修補空洞；（5）生成重建數據并保存。3.根據權利要求1或2所述的三維實景地形圖沙盤的加工方法，其特征在于，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：祁立軍，楊晶，
申請(專利權)人：西安工業大學，
類型：發明
國別省市：陜西;61