一种基于3D打印技术的物理模型制作装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于3D打印技术的物理模型制作装置，涉及水利工程技术领域，解决了现有技术中缺乏标准化、精准化的物理模型制作装置的技术问题。本发明专利技术的物理模型制作装置包括雕刻机构和喷塑机构，雕刻机构基于采集的实测地形数据完成实际地形的雕刻；喷塑机构包括数据控制组件、3D打印组件和校核组件，数据控制组件用于对实测数据进行储存，3D打印组件基于数据控制组件存储的数据完成模型的喷塑，校核组件基于雕刻机构对3D打印组件喷塑的模型进行校核。即本发明专利技术的物理模型制作装置利用雕刻机构对喷塑的模型进行校核，可提高模型的准确性，从而为提前预测河道整治和/或大型水利水电工程建设的设计结果提供保障。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D打印技术的物理模型制作装置
本专利技术涉及水利工程
，尤其涉及一种基于3D打印技术的物理模型制作装置。
技术介绍
河流泥沙模拟技术作为泥沙研究的重要手段之一，得到了迅猛的发展，河流泥沙模拟技术包括泥沙实体模型和泥沙数学模型两部分。在泥沙实体模型方面，目前已建立了一整套河工模型的相似理论、设计方法和试验技术，并在研究和解决大量的工程泥沙问题中积累了丰富的经验。模型试验技术包括水沙过程概化技术、水沙控制技术、异重流产生与分流模拟技术、高含沙水流模拟技术、以及模型制作技术等。天然河流水沙运动十分复杂，属三维问题，目前尚非单纯的理论分析和计算所能解决，需要借助数值模拟和实体模型进行研究。若要严格模拟水流泥沙运动及相应的河床变形，理应采用三维(或二维)模型。然而，利用二维、三维模型进行长河段、长水沙系列的河流泥沙模拟，还存在相当大的困难；对于复杂的三维水沙问题，数学模型常常受到局限，往往借助于实体模型试验，才能得到比较满意的结果，特别是重要的河道整治和大型水利水电工程建设问题，一般都要通过泥沙实体模型试验的论证才能付诸实施。然而，现有技术中缺乏标准化、精准化的物理模型制作装置。因此，为了能够提前预测设计结果，提供一种物理模型的制作装置成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的其中一个目的是提出一种基于3D打印技术的物理模型制作装置，解决了现有技术中缺乏标准化、精准化的物理模型制作装置的技术问题。本专利技术优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。为实现上述目的，本专利技术提供了以下技术方案：本专利技术基于3D打印技术的物理模型制作装置，包括雕刻机构和喷塑机构，所述雕刻机构和所述喷塑机构连接，其中，所述雕刻机构基于采集的实测地形数据完成实际地形的雕刻；所述喷塑机构包括数据控制组件、3D打印组件和校核组件，并且所述数据控制组件和所述校核组件与所述3D打印组件连接，以通过所述数据控制组件和所述校核组件控制所述3D打印组件的启动和停止；所述数据控制组件用于对实测数据进行储存，所述3D打印组件基于所述数据控制组件存储的数据完成模型的喷塑，所述校核组件与所述雕刻机构连接，并且所述校核组件基于所述雕刻机构对所述3D打印组件喷塑的模型进行校核。根据一个优选实施方式，所述雕刻机构包括铲车，所述铲车用于填土，并通过所述铲车的碾压形成密度大于1.2t/m3的土体。根据一个优选实施方式，所述雕刻机构还包括数据采集组件、第一控制器和雕刻组件，所述数据采集组件与所述第一控制器连接，所述第一控制器与所述雕刻组件连接，其中，所述数据采集组件用于采集实际地形数据，并将采集的实际地形数据发送至所述第一控制器，所述第一控制器基于采集的实际地形数据生成第一数字高程模型DEM，并给出每个点的三维坐标和/或高程值，所述第一控制器还用于驱动所述雕刻组件完成实际地形的雕刻。根据一个优选实施方式，所述雕刻组件包括雕刻钻机和第一GPS定位装置，所述第一GPS定位装置设置于所述雕刻钻机上并与所述雕刻钻机连接，并且所述雕刻钻机和所述第一GPS定位装置与所述第一控制器连接，使得所述雕刻钻机和所述第一GPS定位装置能够在所述第一控制器的驱动下通过对土体的雕刻而完成实际地形的雕刻。根据一个优选实施方式，所述雕刻机构还包括土方收集组件，所述土方收集组件包括带托盘的吸嘴和收集框，所述带托盘的吸嘴和所述收集框之间通过连接管连接，其中，所述带托盘的吸嘴设置于雕刻钻机的钻头下方，用于吸附所述钻头雕刻下的散粒土，并且所述带托盘的吸嘴将吸附的散粒土通过所述连接管输送至所述收集框。根据一个优选实施方式，所述喷塑机构还包括储沙池、喷淋组件和搅拌组件，其中，所述储沙池为圆柱形地下空腔，用于储放铲车运送的模型沙或商品混凝土，所述喷淋组件位于所述储沙池上方，并通过所述喷淋组件向所述储沙池中的模型沙或商品混凝土加水，所述搅拌组件位于所述储沙池内，并通过所述搅拌组件将模型沙或商品混凝土与水搅拌均匀。根据一个优选实施方式，所述喷塑机构还包括输送组件，所述输送组件包括输送泵和输送管道，其中，所述输送泵位于所述储沙池内，所述输送管道的一端与所述输送泵连接，另一端与所述3D打印组件连接，以通过所述输送泵将所述储沙池内的模型沙或商品混凝土输送至河床，并通过所述3D打印组件先后完成模型定床和动床的喷塑。根据一个优选实施方式，所述数据控制组件包括数据存储单元和第二控制器，其中，所述数据存储单元与所述雕刻机构的数据采集组件连接，并且所述数据存储单元用于存储和/或读取所述数据采集组件采集的实际地形数据；所述第二控制器与所述数据存储单元连接，并且所述第二控制器基于所述数据存储单元存储和/或读取的实际地形数据生成第二数字高程模型DEM，将所述第二数字高程模型DEM分成多个单元并给出每个单元的高程值，所述第二控制器还与所述3D打印组件连接，并用于驱动所述3D打印组件完成模型的喷塑。根据一个优选实施方式，所述3D打印组件包括喷嘴、第二GPS定位装置和激光探头，其中，所述喷嘴与输送管道的出口连接，所述第二GPS定位装置设置于所述喷嘴上并与所述喷嘴连接，以通过所述喷嘴和所述第二GPS定位装置将输送泵输送的模型沙或商品混凝土喷塑至河床；所述激光探头与数据控制组件连接，并且所述激光探头用于探测所述喷嘴和所述第二GPS定位装置喷塑的模型的高程值，并使所述喷嘴和所述第二GPS定位装置喷塑的模型的高程值与所述数据控制组件中的预定值的差值满足制作精度。根据一个优选实施方式，所述3D打印组件还包括烘干定型装置，所述烘干定型装置用于将所述喷嘴和所述第二GPS定位装置喷塑的模型烘干定型。本专利技术提供的基于3D打印技术的物理模型制作装置至少具有如下有益技术效果：本专利技术基于3D打印技术的物理模型制作装置，包括雕刻机构和喷塑机构，雕刻机构可基于采集的实测地形数据完成实际地形的雕刻；喷塑机构完成模型的喷塑后，利用雕刻机构对喷塑的模型进行校核，从而可以使得制作的物理模型符合实际地形。即本专利技术基于3D打印技术的物理模型制作装置，利用雕刻机构对喷塑的模型进行校核，可提高模型的准确性，从而为提前预测河道整治和/或大型水利水电工程建设的设计结果提供保障。即本专利技术基于3D打印技术的物理模型制作装置，通过雕刻机构和喷塑机构的作用，可制作精准的物理模型，解决了现有技术中缺乏标准化、精准化的物理模型制作装置的技术问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术基于3D打印技术的物理模型制作装置的一个优选实施方式模块示意图；图2是雕刻机构的一个优选实施方式的剖面图；图3是喷塑机构的一个优选实施方式的剖面图；图4是喷塑机构的一个优选实施方式的俯视图。图中：1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于3D打印技术的物理模型制作装置，其特征在于，包括雕刻机构(1)和喷塑机构(2)，所述雕刻机构(1)和所述喷塑机构(2)连接，其中，所述雕刻机构(1)基于采集的实测地形数据完成实际地形的雕刻；/n所述喷塑机构(2)包括数据控制组件(21)、3D打印组件(22)和校核组件(23)，并且所述数据控制组件(21)和所述校核组件(23)与所述3D打印组件(22)连接，以通过所述数据控制组件(21)和所述校核组件(23)控制所述3D打印组件(22)的启动和停止；其中，/n所述数据控制组件(21)用于对实测数据进行储存，所述3D打印组件(22)基于所述数据控制组件(21)存储的数据完成模型的喷塑，所述校核组件(23)与所述雕刻机构(1)连接，并且所述校核组件(23)基于所述雕刻机构(1)对所述3D打印组件(22)喷塑的模型进行校核。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于3D打印技术的物理模型制作装置，其特征在于，包括雕刻机构(1)和喷塑机构(2)，所述雕刻机构(1)和所述喷塑机构(2)连接，其中，所述雕刻机构(1)基于采集的实测地形数据完成实际地形的雕刻；
所述喷塑机构(2)包括数据控制组件(21)、3D打印组件(22)和校核组件(23)，并且所述数据控制组件(21)和所述校核组件(23)与所述3D打印组件(22)连接，以通过所述数据控制组件(21)和所述校核组件(23)控制所述3D打印组件(22)的启动和停止；其中，
所述数据控制组件(21)用于对实测数据进行储存，所述3D打印组件(22)基于所述数据控制组件(21)存储的数据完成模型的喷塑，所述校核组件(23)与所述雕刻机构(1)连接，并且所述校核组件(23)基于所述雕刻机构(1)对所述3D打印组件(22)喷塑的模型进行校核。


2.根据权利要求1所述的基于3D打印技术的物理模型制作装置，其特征在于，所述雕刻机构(1)包括铲车，所述铲车用于填土，并通过所述铲车的碾压形成密度大于1.2t/m3的土体。


3.根据权利要求2所述的基于3D打印技术的物理模型制作装置，其特征在于，所述雕刻机构(1)还包括数据采集组件(11)、第一控制器(12)和雕刻组件(13)，所述数据采集组件(11)与所述第一控制器(12)连接，所述第一控制器(12)与所述雕刻组件(13)连接，其中，
所述数据采集组件(11)用于采集实际地形数据，并将采集的实际地形数据发送至所述第一控制器(12)，
所述第一控制器(12)基于采集的实际地形数据生成第一数字高程模型DEM，并给出每个点的三维坐标和/或高程值，所述第一控制器(12)还用于驱动所述雕刻组件(13)完成实际地形的雕刻。


4.根据权利要求3所述的基于3D打印技术的物理模型制作装置，其特征在于，所述雕刻组件(13)包括雕刻钻机和第一GPS定位装置，所述第一GPS定位装置设置于所述雕刻钻机上并与所述雕刻钻机连接，
并且所述雕刻钻机和所述第一GPS定位装置与所述第一控制器(12)连接，使得所述雕刻钻机和所述第一GPS定位装置能够在所述第一控制器(12)的驱动下通过对土体的雕刻而完成实际地形的雕刻。


5.根据权利要求3所述的基于3D打印技术的物理模型制作装置，其特征在于，所述雕刻机构(1)还包括土方收集组件(14)，所述土方收集组件(14)包括带托盘的吸嘴(141)和收集框(142)，所述带托盘的吸嘴(141)和所述收集框(142)之间通过连接管(143)连接，其中，
所述带托盘的吸嘴(141)设置于雕刻钻机的钻头(131)下方，用于吸附所述钻头(131)雕刻下的散粒土，并且所述带托盘的吸嘴(141)将吸附的散粒土通过所述连接管(143)输送至所述收集框(142)。


6.根据权利要求1至5之一所述的基于3D打印技术的物理模型制作装置，其特征在于，所述喷塑机构(2)还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，夏润亮，余欣，万占伟，夏军强，张俊华，陈书奎，马怀宝，王增辉，金锦，王敏，朱敏，刘启兴，李斌，杨无双，吴腾，冯兴凯，余彦，李冰，
申请(专利权)人：黄河水利委员会黄河水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：河南;41