一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法

技术领域

本发明属于三维建模与3D打印技术领域，涉及一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法。

背景技术

人物模型类旅游纪念品作为旅游纪念品的一类，拥有广泛的市场。其中以兵马俑为代表的具有鲜明地域特色的古人物形象拥有较大的影响力，但是这些纪念品受到纪念品原型的影响及传统加工工艺的限制，出现了品种单一、缺乏创新性、同质化严重等问题。

3D打印技术作为一种快速成型技术，是一种以数字模型文件为基础，运用陶瓷粉末、金属粉末、光敏树脂或高分子丝材为原料，将目标原型通过计算机控制，实现材料逐点、逐面、逐层累积成为三维实体，在产品开发和个性化定制方面具有突出优势。如何根据消费者的不同喜好去改变兵马俑纪念品的盔甲装饰和肢体动作，然后利用3D打印技术快速成型实体微缩模型，制造出具有个性化特征的兵马俑纪念品是需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法，通过3D打印技术实现对人物模型类纪念品的个性定制。

本发明所采用的技术方案是一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，根据纪念品的视图建立纪念品初步模型；

步骤2，设计服饰平面图，添加于纪念品初步模型上，获得纪念品中间模型；

步骤3，对纪念品中间模型进行骨骼绑定并进行肢体动作设计，获得纪念品最终模型；

步骤4，将纪念品最终模型导入到3D打印机进行打印，获得最终的实体纪念品。

本发明的特点还在于：

步骤1中，通过导入纪念品多角度的视图，按照头、躯干、手臂、手指、腿雕刻部位进行雕刻，从而得到纪念品初步模型。

步骤2中，服饰平面图包括绘制配饰模型和盔甲模型。

步骤1具体为，在ZBrush软件中导入纪念品多视角的视图，通过move、claybuild、smooth笔刷命令在Nickz_humanMal模型的基础上，按照头、躯干、手臂、手指、腿雕刻部位进行雕刻，合并得到可供3D打印机打印的人物模型类纪念品初步模型。

步骤1中的视图包括纪念品的主视图、俯视图、侧视图。

步骤2中，配饰模型通过ZBrush软件的Sphere 3D模型雕刻获得，调整材质球颜色为粘土红，使用move、claybuild、smooth、flatten、damstander笔刷命令进行雕刻。

步骤2中盔甲模型具体为，在Photoshop软件中画出预先设计盔甲图，另存为psd格式文件；在ZBrush软件中，将步骤1所得纪念品初步模型进行最高级细分，选择stand笔刷，并打开其Alpha功能，导入软件所制作的盔甲PSD文件；调整笔触为Dragrect,在纪念品初步模型胸口位置拖拽出合适大小的区域。

步骤3具体为，在ZBrush软件中，插入ZSphere进行骨骼创建，通过对Z球拉伸、缩放、旋转，使ZSphere所创建的骨骼形状贴合纪念品中间模型；骨骼创建完成后在工具-骨骼列表下选择绑定网格，利用移动、缩放、旋转等调整骨骼位置的命令,调整肢体动作，将生成自适应蒙皮中的默认参数设为0，调整过程中预览纪念品模型，调整合适后生成统一蒙皮，选用不同风格的材质球和噪波，生成肢体动作各异的纪念品最终模型。

步骤4中将调整好的纪念品最终模型保存为STL格式文件，采用CURA切片软件生成G-code，导入到3D打印机进行打印，即可打印出着不同盔甲、不同姿势、不同颜色、和不同材质的个性化人物模型类的实体纪念品。

本发明通过三维建模与3D打印技术，利用纪念品初步模型实现人物模型类纪念品的个性化设计与快速成型。相较于现有市场上批量生产的旅游纪念品，无需设计加工注塑模具，开发周期短，成本低，服饰和肢体动作可按需定制，更具个性化。

附图说明

图1是本发明一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法的流程示意图；

图2是本发明一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法中的纪念品初步模型；

图3是本发明一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法中的纪念品配饰模型；

图4是本发明一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法中的纪念品盔甲模型的效果图；

图5是本发明一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法中的纪念品盔甲模型；

图6是本发明一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法中的纪念品盔甲模型的效果图；

图7是本发明一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法中的纪念品文字信息类盔甲模型；

图8是本发明一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法中的纪念品骨骼模型；

图9是本发明一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法中的纪念品骨骼模型的效果图；

图10是本发明一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法中的纪念品最终模型；

图11是本发明一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法得到的实体纪念品照片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明一种3D打印定制化人物模型类纪念品的方法，以制作兵马俑纪念品为例说明，包括以下步骤：

步骤1、根据纪念品的视图建立纪念品初步模型。

在ZBrush软件中导入兵马俑多视角的参考图，包括主视图、俯视图、侧视图，通过move、claybuild、smooth等笔刷命令在Nickz_humanMal模型的基础上进行雕刻，雕刻顺序按照头、躯干、手臂、手指、腿进行。各部分雕刻完成后，调整材质球颜色为淡黄色，合并可见部分得到兵马俑纪念品初步模型，如图2所示。

步骤2、设计服饰平面图，添加于纪念品初步模型上，获得纪念品中间模型。

服饰平面图包括绘制配饰模型和盔甲模型。其中配饰模型通过对Sphere3D模型雕刻获得。在ZBrush软件中，打开工具下Sphere3D模型，按照如图3所示的兵马俑配饰模型，为方便雕刻模型的细节部分，调整材质球颜色为粘土红，使用move、claybuild、smooth、flatten、damstander等笔刷命令进行雕刻。当配饰左右相似时，可先雕刻一半，另一半通过复制变换得到。如需更复杂的配饰，如枪、刀等，可利用Zbrush自带的模型库进行创建，雕刻完成并调整合适比例大小后插入模型合适位置即可，效果如图4所示。

盔甲模型利用笔刷的Alpha功能实现。在Photoshop软件中根据兵马俑图片上盔甲形状，画出如图5所示的盔甲模型，另存为psd格式文件。在ZBrush软件中，将步骤1所得纪念品初步模型进行最高级细分，选择stand笔刷，并打开其Alpha功能，导入软件所制作的盔甲PSD文件。调整笔触为Dragrect，在纪念品初步模型的胸口位置拖拽出合适大小的区域，即可生成如图6的效果。盔甲上除了可以绘制符号以外，还可加入如图7所示的古诗、歌词、成语等文字类信息类达到个性化效果。配饰模型也可以通过此方法获得。

步骤3、对纪念品中间模型进行骨骼绑定并进行肢体动作设计，获得纪念品最终模型。

在ZBrush软件中打开步骤2所生成的兵马俑纪念品中间模型，插入ZSphere进行骨骼创建，选择幽灵模式并打开模型的对称雕刻，通过对Z球拉伸、缩放、旋转，使ZSphere所创建的骨骼形状尽可能贴合兵马俑模型。关闭对称雕刻，继续完善手臂、手指等不对称部分，使其充分拟合，生成如图8所示的骨骼模型。在工具-骨骼列表下选择绑定网格，便可利用移动、缩放、旋转等调整骨骼位置的命令,调整肢体动作。绑定后效果如图9所示，调整时抓住各骨骼关节特点，利用肩部骨骼、肘部骨骼、腕部骨骼的旋转可对手臂形状做大幅度调整，再通过其他部位骨骼进行动作微调，调整过程中可直接预览兵马俑模型，调整合适后生成统一蒙皮，选用不同风格的材质球和噪波，即可生成如图10所示的肢体动作各异的兵马俑模型。需要调整其他动作时，只需将模型还原，在原模型基础上再进行快速调整。

骨骼调整动作操作简单，但仍需要注意以下几点：一是绑定骨骼不适用于高面数模型，模型面数较多时，软件处理其动作的响应时间也会变长，不能达到移动骨骼和移动肢体同步的效果，需利用减面工具降低模型面数后操作。二是生成自适应蒙皮过程中，需要将默认参数调成0，否则会对生成模型精度与原模型有较大出入，细节部分通常会丢失，给后续调整带来一定麻烦。三是Z球对身体影响的机制是根据Z球数量、大小和距离影响模型网格分布。操作过程中需注意在身体尤其是腹部、腰部处多添加一些Z球来避免胳膊和手上的Z球影响其网格。

步骤4、将纪念品最终模型导入到3D打印机进行打印，获得最终的实体纪念品。

将兵马俑纪念品最终模型保存为STL格式文件，采用CURA切片软件生成G-code，导入到3D打印机进行模型打印，可打印出如图11所示的实体纪念品。

本发明利用ZBrush软件构建人物模型类旅游纪念品模型，通过更换人物模型类旅游纪念品的服饰、快速调整肢体动作等操作，实现对人物模型类旅游纪念品模型的个性化设计，最后利用熔融沉积成型3D打印技术实现人物模型类旅游纪念品的个性定制。无需设计加工注塑模具，开发周期短，成本低，服饰和肢体动作可按需定制，更具个性化。