一种哺乳动物剥制标本假体的3D数控雕刻制作工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种哺乳动物剥制标本假体的3D数控雕刻制作工艺，属于哺乳动物标本制作工艺技术领域。包括以下步骤：1）信息记录；2）鞣制皮张；3）3D假体制作；4）导出模型；5）分割模型；6）3D数控雕刻；7）拼接假体及整形；8）试皮；9）义眼、口鼻模型安装；10）皮张粘合；11）整形修饰；12）干燥定型。本发明专利技术将3D打印技术与哺乳动物标本制作相结合，制作效率高，用料少，在省时省料节约成本的基础上，实现了精准的细节雕刻，极大提升了标本展示品质，实现了标本假体技术的创新突破。的创新突破。

【技术实现步骤摘要】
一种哺乳动物剥制标本假体的3D数控雕刻制作工艺


[0001]本专利技术涉及一种哺乳动物剥制标本假体的3D数控雕刻制作工艺，属于哺乳动物标本制作工艺


技术介绍

[0002]3D打印是一种以数字模型软件技术为基础，运用现代可粘合新型材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，它在设计和制造物体方面十分高效，因此也被称为增材制造而今，已成为一种新型高科技技术，在众多领域取得瞩目成绩。
[0003]动物剥制标本的制作历史已有300余年。随着工艺技术和科技水平的发展，剥制标本的重要工序——假体制作也经历了由棉絮、稻草填充向EPS泡沫板、聚氨酯等化学材料填充的工艺发展历程。目前，常规大中型哺乳动物标本是利用聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯等化学材料先构架起大体积坯体制作动物假体，再在假体上雕刻出浅表器官组织轮廓（如肌肉、血管、骨骼等），最后与鞣制好的动物皮张进行粘合，制成动物标本。哺乳动物标本假体的创作属于科学和艺术范畴。假体姿态的科学性和细节精准度直接影响标本的创作品质和灵动性。假体创作者的艺术功底直接决定了作品的品质高低。
[0004]目前，哺乳动物假体创作面临的难题主要以下几点：1、专业雕塑人才缺失雕塑从业者中，真正掌握动物解剖知识、专注动物假体创作的雕塑师十分缺乏，导致动物标本假体雕塑创作与技术创新缺少人才支撑。同时，动物假体雕塑师的艺术和知识积淀是常年积累的，不同层次的雕塑者雕刻出的假体品质参差不齐，难以保证标本体的构造准确、科学。
[0005]2、标本假体制作成本高人工雕刻费时费料，人工成本高。以制作成年亚洲象标本为参考，完整制作一件亚洲象标本用时约35天，其中假体制作（常规站立姿态），需5个雕塑师，从假体配料、焊制架子到完成细节雕刻用时约25天，浪费的假体材料约占总材料的3成，时间长、耗料多，使整个标本制作周期拉长。
[0006]如何制作出高质量、低成本、省时的哺乳动物标本假体，成为制约动物标本技术突破的难题之一。因此，亟需出现一种能解决上述技术问题的哺乳动物剥制标本假体的3D数控雕刻制作工艺。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的不足之处，提供一种哺乳动物剥制标本假体的3D数控雕刻制作工艺，该工艺将3D打印技术与哺乳动物标本制作相结合，制作效率高，用料少，在省时省料节约成本的基础上，实现了精准的细节雕刻，极大提升了标本展示品质，实现了标本假体技术的创新突破。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
一种哺乳动物剥制标本假体的3D数控雕刻制作工艺，其特殊之处在于包括以下制作工艺： 1、信息记录首先对动物死体或皮张或原有假体模型的信息登记记录，为后续查找、核对标本信息提供初始数据，然后进行扫描，扫描后得到动物体的数字化模型，进行三维重建，读取的数据以.stl的格式存入电脑；优选的，所述信息包括名称、性别、年龄、体尺数据；优选的，所述扫描采用手持式扫描仪扫描动物死体或皮张或原有假体模型，扫描仪头部距离扫描物体30cm的距离；2、鞣制皮张解剖动物死体，剥离皮张，清除皮张上残留的脂肪、碎肉及结缔组织，对皮张进行鞣制；优选的，鞣制后的皮张冷冻保存，待假体做好，自然解冻后使用；3、3D假体制作将扫描的模型进行细节加工，细节加工包括调整姿态、拓扑低模、拓扑高模；优选的，所述调整姿态的具体步骤为：参照标本展示姿态，使用ZBrush中的ZSphere工具拖出一个基本型体，通过“A”键观察基本Poly的显示，使用软件中工具键中的移动、旋转、缩放等按钮调三维模型，直到摆正到最佳观察角度，调整到适合的位置，之后，根据自然状态下动物姿态特点，通过ZBrush自带的笔刷雕刻细节，填充模型中凹陷的肌肉，恢复和凸显出肌体饱满度、肌肉的紧张感；优选的，所述拓扑低模的具体步骤为：启动Geomagic Studio 2012 系统，按照调整好姿态后的三维模型数据建立新模型Dynamesh，重置新模型Dynamesh网格数值，数值在128
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256之间，简化模型网格数量，将Dynamesh模型继续拓扑为ZRemesher模型，数值在5
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8之间，减少模型面数。将最初扫出的模型外观细节投射到ZRemesher模型，使其最终拓扑为结构完整、清晰的低面数模型；优选的，所述拓扑高模的具体步骤为：通过ZBrush自带的笔刷雕刻细节，在低模基础上，增加面数，深化细节雕刻；雕刻基本结构时，加到3
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4即可，等基本结构确定后，再将面数加高，雕刻模型的细节，此步骤中面数由低到高逐渐增加，以便在雕刻过程中进行细节修改，使用ZBrush中的工具“Topology”在高模的基础上拓扑出一个新模型；4、导出模型将.stl格式的模型文件导出，转为.zpl格式文件进行保存；5、分割模型将导出的.stl格式模型文件导入至Geomagic Studio 2012进行分割裁剪，要保证假体模型的各个面和数控雕刻机的Z轴方向一致，雕刻到每个面的细节，以.stl格式文件输出；排版组块将Geomagic Studio 2012分割好的模型逐个导入到JDsoft中，根据毛坯的尺寸进行排版，排版的方向为数控雕刻的方向；刀路路径设计
将精雕软件中排好版的三维模型数据导入PowerMiLL 2017中，根据模型的大小选择合适的刀具，毛坯等数据进行刀路路径的编写，选择合适的雕刻方式，确定毛坯的雕刻方向与数控机床的方向一致；转换CNC代码使用CNC程序编辑器，将设计好的刀路路径转化为数控打印机能够识别的CNC语言代码，再将生成的CNC代码导入U盘文件管理，复制到数控雕刻机系统内，加载到3D雕刻机CNC程序中准备雕刻；6、3D数控雕刻根据模型厚度准备假体雕刻材料，将雕刻材料放置雕刻机床上，固定牢固，将刀头回到机床零点，之后将刀头调至毛坯上，将x、y、z轴设置成相对坐标，启动机器，进行雕刻；优选的，所述雕刻材料为挤塑板，厚度不够可叠加挤塑板直至达到所需厚度，各板之间用树脂胶粘合牢固；7、拼接假体及整形将打印出的各部位假体进行打磨及细节修饰，若为多部位分解打印，则各部位进行组装，根据标本展示姿态及承重需求，在假体中埋置钢筋，使用铁丝串联各部位，使用树脂胶将衔接处粘合牢固；8、试皮将步骤2鞣制好的皮张套在假体上试装，如试装顺利，假体能填充到对应部位，有充盈、饱满的效果，则可准备粘合，若试皮不合适，根据皮张对假体进行修整；9、义眼、口鼻模型安装在假体上安装与动物眼睛、口鼻等器官结构高度匹配的高仿真义眼、口鼻模型，视情况对动物的耳尖、眼角、吻部等部位适当补土上色进行微修饰；10、皮张粘合用树脂胶粘合材料，将假体与皮张紧密粘合在一起，缝合皮张，隐蔽缝合线；11、整形修饰对眼角、口鼻周围、爪与皮张等进行上色修饰，梳理毛发走向，检查有无明显人工操作痕迹；12、干燥定型待标本干燥，安装景观底座或固定支架，完成定型。
[0009]本专利技术的哺乳动物剥制标本假体的3D数控雕刻制作工艺，解决了传统哺乳动物标本假体制作需要先制作泥稿为假体雕刻做参照，加之雕刻时间长（尤其体型大的兽类），存在制作周期长、成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种哺乳动物剥制标本假体的3D数控雕刻制作工艺，其特征在于包括以下制作工艺： 1）信息记录首先对动物死体或皮张或原有假体模型的信息登记记录，为后续查找、核对标本信息提供初始数据，然后进行扫描，扫描后得到动物体的数字化模型，进行三维重建，读取的数据以.stl的格式存入电脑；2）鞣制皮张解剖动物死体，剥离皮张，清除皮张上残留的脂肪、碎肉及结缔组织，对皮张进行鞣制；3）3D假体制作将扫描的模型进行细节加工，细节加工包括调整姿态、拓扑低模、拓扑高模；4）导出模型将.stl格式的模型文件导出，转为.zpl格式文件进行保存；5）分割模型将导出的.stl格式模型文件导入至Geomagic Studio 2012进行分割裁剪，要保证假体模型的各个面和数控雕刻机的Z轴方向一致，雕刻到每个面的细节，以.stl格式文件输出；排版组块将Geomagic Studio 2012分割好的模型逐个导入到JDsoft中，根据毛坯的尺寸进行排版，排版的方向为数控雕刻的方向；刀路路径设计将精雕软件中排好版的三维模型数据导入PowerMiLL 2017中，根据模型的大小选择合适的刀具，毛坯等数据进行刀路路径的编写，选择合适的雕刻方式，确定毛坯的雕刻方向与数控机床的方向一致；转换CNC代码使用CNC程序编辑器，将设计好的刀路路径转化为数控打印机能够识别的CNC语言代码，再将生成的CNC代码导入U盘文件管理，复制到数控雕刻机系统内，加载到3D雕刻机CNC程序中准备雕刻；6）3D数控雕刻根据模型厚度准备假体雕刻材料，将雕刻材料放置雕刻机床上，固定牢固，将刀头回到机床零点，之后将刀头调至毛坯上，将x、y、z轴设置成相对坐标，启动机器，进行雕刻；7）拼接假体及整形将打印出的各部位假体进行打磨及细节修饰，若为多部位分解打印，则各部位进行组装，根据标本展示姿态及承重需求，在假体中埋置钢筋，使用铁丝串联各部位，使用树脂胶将衔接处粘合牢固；8）试皮将步骤2）鞣制好的皮张套在假体上试装，如试装顺利，假体能填充到对应部位，有充盈、饱满的效果，则可准备粘合，若试皮不合适，根据皮张对假体进行修整；9）义眼、口鼻模型安装在假体上安装与动物眼睛、口鼻等器官结构高度匹配的高仿真义眼、口鼻模型，视情况
对动物的耳尖、眼角、吻部等部位适当补土上色进行微修饰；10）皮张粘合用树脂胶粘合材料，将假体与皮张紧密粘合在一起，缝合皮张，隐蔽缝合线；11）整形修饰对眼角、口鼻周围、爪与皮张等进行上色修饰，梳理毛发走向，检查有无明显人工操作痕迹；12）干燥定型待标本干燥，安装景观底座或固定支架，完成定型...

【专利技术属性】
技术研发人员：王维超，马宏宇，代劲，史连强，王彦鴒，王伟，
申请(专利权)人：烟台和壹博物馆有限公司，
类型：发明
国别省市：