三维物理模型制作方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种三维物理模型制作方法及系统。该方法包括：根据预先获取的三维层位面数据生成三维层位模型；根据三维层位面数据生成三维层位体数据；在三维层位体数据的背面添加支架，得到反向模具；将反向模具转换为切片文件；打印制作切片文件，得到多个三维层位实体反向模具；获取三维层位模型中每个三维层位距底面的垂直距离；根据每个三维层位距底面的垂直距离对该三维层位对应的三维层位实体反向模具进行定位，得到模型浇筑框架；将预先配置的模拟材料浇筑到模型浇筑框架中，得到三维物理模型。本发明专利技术可以保证各个地层之间的三维构造关系具有良好的一致性，降低了制作成本，提高了制作效率。

【技术实现步骤摘要】
三维物理模型制作方法及系统
本专利技术涉及地震物理模拟研究
，具体地，涉及一种三维物理模型制作方法及系统。
技术介绍
地震物理模拟实验是将野外实际地下的地层形态及阻抗关系按照物理、几何的相似性原理，依据一定的比例因子在实验室内制作出相似的物理模型，利用超声波场对物理模型进行探测，根据已知模型中地震波场的传播规律，即可建立起介质的模型结构、构造、物理性质及其变化规律与地震波场的特征与其之间的对应关系。利用这一关系，就可以利用实际地震工区探测的地震波场对实际的地下特征进行研究与探测，因而地震物理模拟实验将直接或间接地服务于地下结构的调查研究、油气资源等探测方面。作为地震物理模拟实验的基础，物理模型的设计与制作至关重要。物理模型的制作，一方面要保证制作的每一套模拟地层的形态与设计形态满足几何相似性原理，另一方面，每一套地层模拟材料的速度、密度、衰减等参数需和实际介质之间满足物理相似性原理。传统方式制作的三维物理模型一方面需要手工制作三维模具，耗费了大量的人力物力，另一方面对于三维复杂模型，人工制作模具难度极大，工作人员不得不将复杂的模型尽可能的简化；再者，手工制作三维模具的精度较差，很难保证各个地层之间的三维构造关系具有良好的一致性。
技术实现思路
本专利技术实施例的主要目的在于提供一种三维物理模型制作方法及系统，以保证各个地层之间的三维构造关系具有良好的一致性，简便、快捷、精准地制作了物理模型，降低了制作成本，提高了制作效率。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种三维物理模型制作方法，包括：根据预先获取的三维层位面数据生成三维层位模型；三维层位模型包括多个三维层位；根据三维层位面数据生成三维层位体数据；在三维层位体数据的背面添加支架，得到反向模具；将反向模具转换为切片文件；打印制作切片文件，得到多个三维层位实体反向模具；获取三维层位模型中每个三维层位距底面的垂直距离；根据每个三维层位距底面的垂直距离对该三维层位对应的三维层位实体反向模具进行定位，得到模型浇筑框架；将预先配置的模拟材料浇筑到模型浇筑框架中，得到三维物理模型。本专利技术实施例还提供一种三维物理模型制作系统，包括：三维层位模型单元，用于根据预先获取的三维层位面数据生成三维层位模型；三维层位模型包括多个三维层位；三维层位体数据单元，用于根据三维层位面数据生成三维层位体数据；反向模具单元，用于在三维层位体数据的背面添加支架，得到反向模具；切片文件单元，用于将反向模具转换为切片文件；打印单元，用于打印制作切片文件，得到多个三维层位实体反向模具；垂直距离获取单元，用于获取三维层位模型中每个三维层位距底面的垂直距离；定位单元，用于根据每个三维层位距底面的垂直距离对该三维层位对应的三维层位实体反向模具进行定位，得到模型浇筑框架；三维物理模型单元，用于将预先配置的模拟材料浇筑到模型浇筑框架中，得到三维物理模型。本专利技术实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现所述的三维物理模型制作方法的步骤。本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现所述的三维物理模型制作方法的步骤。本专利技术实施例的三维物理模型制作方法及系统先生成三维层位模型和三维层位体数据，再在三维层位体数据的背面添加支架并转换为切片文件，然后打印制作切片文件，得到多个三维层位实体反向模具；接着获取三维层位模型中每个三维层位距底面的垂直距离，根据每个三维层位距底面的垂直距离对该三维层位对应的三维层位实体反向模具进行定位，得到模型浇筑框架，最后将预先配置的模拟材料浇筑到模型浇筑框架中，得到三维物理模型，可以保证各个地层之间的三维构造关系具有良好的一致性，降低了制作成本，提高了制作效率。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是本专利技术第一实施例中三维物理模型制作方法的流程图；图2是本专利技术第二实施例中三维物理模型制作方法的流程图；图3是本专利技术实施例中导出的地层解释层位的示意图；图4是本专利技术实施例中三维点云数据体的示意图；图5是本专利技术实施例中三维层位面数据的示意图；图6是本专利技术实施例中三维层位模型的示意图；图7是本专利技术实施例中反向模具正面和背面的示意图；图8是本专利技术实施例中三维物理模型制作系统的结构框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本领域技术人员知道，本专利技术的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。鉴于现有技术很难保证各个地层之间的三维构造关系具有良好的一致性，耗费了大量的人力物力，本专利技术实施例提供一种三维物理模型制作方法，以保证各个地层之间的三维构造关系具有良好的一致性，简便、快捷、精准地制作了物理模型，降低了制作成本，提高了制作效率。以下结合附图对本专利技术进行详细说明。图1是本专利技术第一实施例中三维物理模型制作方法的流程图。如图1所示，三维物理模型制作方法包括：S101：根据预先获取的三维层位面数据生成三维层位模型；三维层位模型包括多个三维层位。具体实施时，可以选用Magics等3D打印机打印预处理软件对stl格式的三维层位面数据进行修复，可解决层面破边、破洞、面片重叠等问题，将上界面的层位体与下界面的形态相结合，即可获得对应地层的层位体数据，得到三维层位模型。S102：根据三维层位面数据生成三维层位体数据。具体实施时，可以赋予三维层位面数据一个3mm-5mm的厚度值，即可得到具有实际厚度的三维层位体数据，可用于控制模型的表面形态。S103：在三维层位体数据的背面添加支架，得到反向模具。其中，背面的方向为预定义的与实际制作的模型相反的方向。支架为间隔100mm*100mm的井字型支架，厚度为2mm，为高50mm-100mm。反向模具可大幅减少模具制作材料的用料，节约制作成本，且背面采用框架结构可大幅提高反向模具的强度。S104：将反向模具转换为切片文件。一实施例中，S104包括：将反向模具按一定的角度旋转并且保证其顶面向上，然后在反向模具的下方添加打印支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维物理模型制作方法，其特征在于，包括：/n根据预先获取的三维层位面数据生成三维层位模型；所述三维层位模型包括多个三维层位；/n根据所述三维层位面数据生成三维层位体数据；/n在所述三维层位体数据的背面添加支架，得到反向模具；/n将所述反向模具转换为切片文件；/n打印制作所述切片文件，得到多个三维层位实体反向模具；/n获取所述三维层位模型中每个三维层位距底面的垂直距离；/n根据每个三维层位距底面的垂直距离对该三维层位对应的三维层位实体反向模具进行定位，得到模型浇筑框架；/n将预先配置的模拟材料浇筑到所述模型浇筑框架中，得到三维物理模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种三维物理模型制作方法，其特征在于，包括：
根据预先获取的三维层位面数据生成三维层位模型；所述三维层位模型包括多个三维层位；
根据所述三维层位面数据生成三维层位体数据；
在所述三维层位体数据的背面添加支架，得到反向模具；
将所述反向模具转换为切片文件；
打印制作所述切片文件，得到多个三维层位实体反向模具；
获取所述三维层位模型中每个三维层位距底面的垂直距离；
根据每个三维层位距底面的垂直距离对该三维层位对应的三维层位实体反向模具进行定位，得到模型浇筑框架；
将预先配置的模拟材料浇筑到所述模型浇筑框架中，得到三维物理模型。


2.根据权利要求1所述的三维物理模型制作方法，其特征在于，还包括：
导出大地坐标系下的地层解释层位，得到三维点云数据；
将所述三维点云数据加密生成三维点云数据体；
将所述大地坐标系下的三维点云数据体转换为模型坐标系下的三维点云数据体；
将所述三维点云数据体转换为三维层位面数据。


3.根据权利要求1所述的三维物理模型制作方法，其特征在于，将所述反向模具转换为切片文件包括：
在所述反向模具的下方添加打印支撑；
将所述反向模具和所述打印支撑转换为切片文件。


4.根据权利要求1所述的三维物理模型制作方法，其特征在于，
所述垂直距离包括：所述三维层位的每个顶角距底面的垂直距离和所述三维层位的每个边界的中心点距底面的垂直距离。


5.一种三维物理模型制作系统，其特征在于，包括：
三维层位模型单元，用于根据预先获取的三维层位面数据生成三维层位模型；所述三维层位模型包括多个三维层位；
三维层位体数据单元，用于根据所述三维层位面数据生成三维层位体数据；
反向模具单元，用于在所述三维层位体数据的背面添加支架...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国庆，胡自多，田彦灿，徐中华，蒋春玲，韩令贺，刘威，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11