一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及3D建模技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3D數(shù)字媒體是一種高級(jí)的數(shù)字媒體形式，能夠更加準(zhǔn)確地刻畫(huà)現(xiàn)實(shí)世界。將2D圖形從二維平面中解放，進(jìn)入三維世界，通過(guò)三維建模軟件在虛擬的三維空間中構(gòu)建出具有三維數(shù)據(jù)的模型，這就是3D建模。3D建模是獲取三維模型的主要手段。
[0003]3D建模軟件主要分為交互式和非交互式，常見(jiàn)的交互式建模軟件如美國(guó)Autodesk公司旗下的3DS Max、Maya。OpenSCAD是一款非交互式的建模軟件，常用于構(gòu)建實(shí)體CAD模型。它對(duì)計(jì)算機(jī)配置要求低，安裝文件小，但是功能卻非常強(qiáng)大。與其他交互式建模軟件相比，OpenSCAD具有如下顯著特點(diǎn):
(I)使用腳本語(yǔ)言描述3D模型。OpenSCAD是在腳本文件中描述對(duì)象，并呈現(xiàn)腳本文件中的3D模型。通過(guò)三維造型設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行3D建模，可以更加準(zhǔn)確地描述3D模型。
[0004](2)操作簡(jiǎn)單，使用方便。OpenSCAD是一款小型軟件，安裝簡(jiǎn)單，操作方便。同時(shí)，OpenSCAD使用的腳本語(yǔ)言非常精簡(jiǎn)，入門(mén)簡(jiǎn)單。
[0005](3)支持命令行處理。OpenSCAD不僅可以用作一個(gè)圖形用戶界面，還可以處理命令行。這一特點(diǎn)可以將OpenSCAD用于3D建模軟件的開(kāi)發(fā)，編寫(xiě)與3D模型有關(guān)的圖形用戶界面應(yīng)用程序。
[0006]迷宮是益智類(lèi)玩具中的經(jīng)典款式，也是益智類(lèi)玩具研發(fā)的一個(gè)主要方向。自從迷宮問(wèn)世以來(lái)，一直都保持經(jīng)典的玩具形式，大部分迷宮在形態(tài)上屬于半立體形態(tài)，即基于平面造型的形態(tài)。平面造型的迷宮不僅限制了迷宮的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，也使得迷宮玩具的造型大同小異，阻礙了迷宮類(lèi)玩具的發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法。
[0008]本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)平面迷宮的生成:用戶在交互界面輸入迷宮的尺寸，交互系統(tǒng)生成適合設(shè)計(jì)成三維迷宮的平面迷宮；
(2)三維迷宮建模:利用OpenSCAD建模軟件建立三維迷宮的模型，然后通過(guò)布爾運(yùn)算生成目標(biāo)三維模型。
[0009]本發(fā)明所述步驟(I)平面迷宮的生成包括以下步驟:
步驟11:獲取用戶輸入的迷宮尺寸:迷宮的行數(shù)和列數(shù)，迷宮的行數(shù)為奇數(shù)，迷宮的列數(shù)為偶數(shù)；
步驟12:交互系統(tǒng)生成平面迷宮:交互系統(tǒng)提供兩種方式生成平面迷宮:一種是系統(tǒng)隨機(jī)生成平面迷宮，一種是借助用戶交互操作生成平面迷宮，生成的平面迷宮必須滿足迷宮的左右兩側(cè)有連接的路徑。
[0010]本發(fā)明所述步驟(2)三維迷宮建模包括以下步驟:
步驟13:選擇三維迷宮的樣式，選擇基于圓柱造型或基于球造型；
步驟14:三維迷宮建模:根據(jù)步驟12生成的平面迷宮和步驟13選擇的三維迷宮樣式生成相應(yīng)的迷宮模型；
步驟15:輸出結(jié)果，打印模型；顯示生成的三維迷宮模型，并且保存在數(shù)據(jù)文件，直接打印模型即可。
[0011]本發(fā)明所述步驟14三維迷宮建模包括載體和通道；所述三維迷宮的載體為圓柱體或球體；三維迷宮的通道包括橫向通道和縱向通道。
[0012]本發(fā)明所述步驟(I)中平面迷宮數(shù)據(jù)用于編寫(xiě)OpenSCAD的腳本文件，實(shí)現(xiàn)三維迷宮建模，OpenSCAD建模軟件對(duì)腳本文件進(jìn)行“渲染”操作得到三維實(shí)體模型，并且能夠?qū)С鋈S網(wǎng)格數(shù)據(jù)文件，采用OpenSCAD的命令行處理的方法，利用OpenSCAD的腳本文件生成數(shù)據(jù)文件。
[0013]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法只需要用戶給定迷宮的尺寸大小，用戶交互界面自動(dòng)生成隨機(jī)的平面迷宮，保證了迷宮的多樣性和復(fù)雜性；用戶鼠標(biāo)交互設(shè)計(jì)迷宮的路徑，然后由用戶交互界面進(jìn)一步生成完整的迷宮，滿足了用戶個(gè)性化設(shè)計(jì)的需求；利用生成的平面迷宮進(jìn)一步生成三維迷宮，用戶只需選擇生成的三維迷宮樣式，就可由用戶交互界面自動(dòng)生成；最后導(dǎo)出三維迷宮的實(shí)體模型，適用于當(dāng)前的所有三維打印方式。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法的流程圖。
[0015]圖2為本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法中平面迷宮生成和迷宮路徑顯示的效果圖。
[0016]圖3為本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法基于圓柱造型的三維迷宮的縱向通道和橫向通道示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法中OpenSCAD構(gòu)建的基于圓柱造型的三維迷宮模型圖。
[0018]圖5為本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法中基于球造型的三維迷宮的縱向通道和橫向通道示意圖。
[0019]圖6為本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法中OpenSCAD構(gòu)建的基于球造型的三維迷宮模型圖。
[0020]圖7為本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法中的用戶交互界面示意圖。
[0021]圖8為本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法中借助用戶交互操作生成平面迷宮示意圖一。
[0022]圖9為本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法中借助用戶交互操作生成平面迷宮示意圖二。
[0023]圖10為本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法中借助用戶交互操作生成平面迷宮示意圖三。
[0024]圖11為本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法中借助用戶交互操作生成平面迷宮示意圖四。
[0025]圖12為本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法用戶交互界面的迷宮尋路游戲示意圖。
[0026]圖13為本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法中實(shí)施例1的用戶交互界面中模型生成示意圖。
[0027]圖14為本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法實(shí)施例1生成的兩種三維迷宮實(shí)體模型示意圖。
[0028]圖15為本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法生成的三維迷宮模型的三維打印實(shí)物圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0030]實(shí)施例1
本發(fā)明是根據(jù)給定的迷宮尺寸生成平面迷宮，進(jìn)而生成基于非平面造型的三維迷宮的實(shí)體模型。本發(fā)明一種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法最終生成可用于3D打印的實(shí)體模型，并且提供了用戶交互界面。用戶只需設(shè)置迷宮的尺寸及生成的三維迷宮的樣式，通過(guò)用戶交互界面就可以自動(dòng)生成可用于打印的三維迷宮模型。
[0031]—種三維迷宮設(shè)計(jì)與實(shí)體建模的方法，包括以下步驟:
(I)平面迷宮的生成:用戶在交互界面輸入迷宮的尺寸，交互系統(tǒng)生成適合設(shè)計(jì)成三維迷宮的平面迷宮；
平面迷宮生成的算法思路:
第一步，生成由指定起點(diǎn)到指定終點(diǎn)的迷宮路徑，迷宮路徑可以由系統(tǒng)隨機(jī)給出，也可以由用戶自行設(shè)計(jì)，這樣就決定了本發(fā)明設(shè)計(jì)的用戶交互界面能夠提供兩種方式生成平面迷宮；
第二步，基于迷宮路徑生成迷宮的其他支路，這一步完全由系統(tǒng)隨機(jī)生成，基于迷宮的路徑，逐點(diǎn)生成支路。
[0032](2)三維迷宮建模:利用OpenSCAD建模軟件建立三維迷宮的模型，然后通過(guò)布爾運(yùn)算生成目標(biāo)三維模型。
[0033]本發(fā)明所述步驟(I)平面迷宮的生成包括以下步驟:
步驟11:獲取用戶輸入的迷宮尺寸:迷宮的行數(shù)和列數(shù)，迷宮的行數(shù)為奇數(shù)，迷宮的列數(shù)為偶數(shù)；
步驟12:交互系統(tǒng)生成平面迷宮:本發(fā)明交互系統(tǒng)提供兩種方式生成平面迷宮:一種是系統(tǒng)隨機(jī)生成平面迷宮，一種是借助用戶交互操作生成平面迷宮，生成的平面迷宮必須滿足迷宮的左右兩側(cè)有連接的路徑。
[0034]本發(fā)明所述步驟(2)三維迷宮建