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  • 三维建模技术

    2013-05-14 15:08:55
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  • 三维建模技术是利用计算机系统描述物体形状的一种三维技术。实现这项技术的软件称为三维建模工具。如何利用一组数据表示形体, 如何控制与处理这些数据,是几何造型中的关键技术。 在CAD技术发展初期,CAD 仅限于...

    三维建模技术是利用计算机系统描述物体形状的一种三维技术。实现这项技术的软件称为三维建模工具。如何利用一组数据表示形体, 如何控制与处理这些数据,是几何造型中的关键技术。

    在CAD技术发展初期,CAD 仅限于计算机辅助绘图,随着三维建模技术的发展, CAD 技术才从二维平面绘图发展到三维产品建模,随之产生了三维线框模型、曲面模型和实体造型技术。而如今参数化及变量化设计思想和特征模型则代表了当今CAD技术的发展方向。三维建模技术是伴随CAD技术的发展而发展的。

    三维建模技术是由线框模型(Wire Frame Mode) 发展而来,20世纪60年代末开始研究用线框和多边形构造三维实体,这样地模型被称为线框模型。三维物体是由它的全部顶点及边的集合来描述,线框由此得名,线框模型就像人类的骨骼。

    初期有了物体的三维数据,可以产生任意视图,视图间能保持正确的投影关系,这为生产工程图带来了方便。此外还能生成透视图和轴侧图,这在三维系统中是做不到的;构造模型的数据结构简单,节约计算机资源;学习简单,是人工绘图的自然延伸。但是因为所以楼线全部显示,物体的真实感可出现二义解释;缺少曲线棱廓,若要表现圆柱、球体等曲面比较困难;由于数据结构中缺少边与面、面与面之间的关系的信息,因此不能构成实体,无法识别面与体,不能区别体内与体外,不能进行剖切,不能进行两个面求交,不能自动划分有限元网络等等。

    后期发展有了曲面模型,曲面模型是在线框模型的数据结构基础上,增加可形成立体面的各相关数据后构成的。曲面模型的特点与线框模型相比,曲面模型多了一个面表,记录了边与面之间的拓扑关系。曲面模型就像贴付在骨骼上的肌肉。

    曲面模型能实现面与面相交、着色、表面积计算、消隐等功能,此外还擅长于构造复杂的曲面物体,如模具、汽车、飞机等表面。但是曲面模型只能表示物体的表面及边界,不能进行剖切,不能对模型进行质量、质心、惯性矩等物性计算。

    再之后发展出现了变量化技术,我们在进行机械设计和工艺设计时,总是希望零部件能够让我们随心所欲地构建,可以随意拆卸,能够让我们在平面的显示器上,构造出三维立体的设计作品,而且希望保留每一个中间结果,以备反复设计和优化设计时使用。

    变量化系统的指导思想是:

    1. 设计者可以采用先形状后尺寸的设计方式,允许采用不完全尺寸约束,只给出必要的设计条件,这种情况下仍能保证设计的正确性及效率性。
      2)造型过程是一个类似工程师在脑海里思考设计方案的过程,满足设计要求的几何形状是第一位的,尺寸细节是后来逐步完善的。
      3)设计过程相对自由宽松,设计者更多去考虑设计方案,无须过多关心软件的内在机制和设计规则限制,所以变量化系统的应用领域也更广阔一些。
      4)除了一般的系列化零件设计,变量化系统在做概念设计时特别得心应手,比较适用于新产品开发、老产品改形设计这类创新式设计。
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  • 三维建模技术介绍

    千次阅读 2021-03-08 10:41:25
    目前常规建模技术主要分为以下 4 类:传统人工建模、三维激光扫描建模、数字近景摄影测量建模、倾斜摄影测量建模。

    目前常规建模技术主要分为以下 4 类:传统人工建模、三维激光扫描建模、数字近景摄影测量建模、倾斜摄影测量建模。

    传统人工建模

    其中传统的三维建模通常使用 3dsMax、Google Sketchup 、Solidworks、CATIA等建模软件, 基于 CAD 二维矢量图、影像数据或者手工拍摄的照片估算建筑物的轮廓和高度信息进行人工建模。该方法制作的模型外观美观, 但精度较低,并且生产过程中需要大量的人工参与、制作周期较长。
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    三维激光扫描建模

    三维激光扫描技术是以非接触式激光、照相、白光等方式扫描立体的物品获得大量点云数据,通过对点云数据进行配准、降噪、提取、封装等一系列操作构建三角网模型,再重新建构曲面模型,最后通过手工方式映射纹理信息获得三维模型。
    三维激光扫描技术可以快速连续对观测对象进行扫描测量,获取对象表面的三维点云数据, 该方法具有非接触、高精度等优点;它可以具有很高的测量精度,适合做相对尺寸的测量与质量管理。但是这种方法不仅生产周期长、效率低,同时模型的映射质量一般,适用于小范围的精细模型构建。

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    数字近景摄影测量建模

    数字近景摄影测量技术是针对100米范围内目标所获取的近景图像进行自动匹配、空三解算、生成点云、纹理映射等一系列操作来构建三维模型, 该方法具有模型效果好、精度高等特点, 但也存在建筑物死角、顶部无法拍摄的缺点,同时由于数字近景摄影测量技术需要人员现场勘测,大范围的勘测会消耗大量的人力物力,小范围的建模可以使用这种方式。

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    倾斜摄影测量建模

    利用无人机的优势以及倾斜摄影技术,可以快速准确的对一片区进行实景建模。通过在同一飞行平台上搭载多角度相机,同时从垂直、倾斜等不同的角度采集影像,获取地面物体更为完整准确的信息,由这些倾斜影像通过软件处理即可生成三维模型。
    倾斜影像建模技术作业范围更广、成本低、效率高, 内业数据处理对计算机硬件配置要求较低,可以实现计算机集群式处理, 更适用于大范围的三维模型构建, 但该方法也存在建筑物侧面、底部信息采集不全的缺点。
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  • 为统一城市三维模型制作技术要求,及时、准确地为城市规划、建设、运营、管理以及数字城市建设提供城市三维建模技术服务,推进城市三维模型数据共享、共用,制定本规范。
  • 测绘资料-CJJT 157-2010城市三维建模技术规范(附条文说明).pdf

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