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2021年国家级大学生创新创业项目 ——紫砂壶的新型建模及3D打印实现
时间:2022年04月15日 10:00    点击:

项目级别国家级 起止时间2021.3-2022.3

项目负责人王晓晖  班级学号182054406

项目组成员狄超( 182054403) 刘浩云( 182052323) 杨国宇( 182052321) 李晓君( 192056108

指导教师孔令德     称:教授

一、 项目研究目的背景

目前阶段对于我国传统紫砂壶的制作还停留在父子传承等比较落后的方法, 虽然这种方法虽然保证了制作工艺的质量, 但是不利于传统文化的传播, 甚至在两代人之间价值观念产生差异时, 有可能导致制作工艺的丢失。 而将制作工艺以及模型进行数据化是对传统文化的保护和发展, 一方面在制作紫砂壶之前对壶体进行简单的建模, 并采用3D打印的方式将物体打印处理, 这样做不仅节约了时间, 更节约了成本。 而制作而成的紫砂壶模型的数据更能保证这些工艺不会丢失。 在传播方面, 这些数据化的信息更加方便进行传播, 在得到了茶壶的3D打印信息之后, 任何一个人都可以通过3D打印机来实现对紫砂壶的打印。

二、项目主要研究内容、研究方法及实施过程(包括预期目标、实验手段、实施效果等)

研究内容:

主要研究如何从电脑上的模型到现实世界中的3D打印模型之间的转换。 涉及到了几个点: 如何建立电脑上的模型来供用户检测是否符合标准; 如何将电脑上的模型进行转换, 转换为3D打印机能够识别的文件; 以及后续根据需求对文件的调整等。

研究方法:

针对研究内容, 基于MFC框架使用C++语言编程实现测量工具, 对茶壶的边缘轮廓进行测量。 同时编程实现Bezier曲面生成程序, 将测量得到的数据输入到Bezier曲面生成程序中, 分别对回转体和非回转体进行建模, 得到电脑上的茶壶模型。

实施过程:

为实现对茶壶轮廓的测量, 基于MFC框架使用C++开发测量工具, 对茶壶图片进行轮廓测量, 排除透视的影响, 测量出茶壶的轮廓。 实现对茶壶的线框模型的建模, 使用C++编程实现用Bezier曲面拼接茶壶模型, 得到效果不错的各类紫砂壶模型。 为实现茶壶stl文件的输出, 研究stl文件的构成格式, 将茶壶的数据转换输出为对应的stl文件。

三、项目研究成果及创新点

研究成果:1.完成了对茶壶测量工具的初步编码

2.成功使用自制测量工具对多种茶壶进行测量

3.完成了对茶壶建模的初步编码

4.实现了对建模数据的stl文件导出功能的编码

5.导出得到用于打印不同茶壶类型的stl文件

6.打印得到了秦权壶-一体, 秦权壶-可分离, 汉掇壶-一体的3D打印实体

创新点:

1. 运用Bezier圆的特性, 可以由四个控制点推算得出Bezier圆的其他控制点

2. 基于MFC框架使用C++语言设计并实现对图片轮廓信息的采集, 进而通过计算几何的知识以及计算机图形学的知识, 实现对物体的线框模型的建模

3. 将建模后的数据转换为可供3D打印的stl文件格式, 实现了对建模后的茶壶进行3D模型打印

四、其他需要说明的事宜(包括存在问题、建议等)

1. 未能做到测量轮廓和建模茶壶一体化

2. 3D打印茶壶时由于茶壶的形状不同要适当调整茶壶的stl文件