項目的背景及目的
現(xiàn)有噴墨打印技術(shù)僅能在平面上進(jìn)行，而對于大量諸如地形沙盤、風(fēng)景區(qū)景點演示、城市規(guī)劃等領(lǐng)域，目前仍普遍采用人工著色的方法。該方法存在加工時間長、色彩真實度低、產(chǎn)品一致性差、成本昂貴等缺點，很難滿高精度的應(yīng)用需求。為此，南開大學(xué)機(jī)器人與信息自動化研究所在平面噴繪技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計并實現(xiàn)了一套針對立體材質(zhì)的彩色噴繪系統(tǒng)，該系統(tǒng)提高了對立體材質(zhì)表面著色的速度、精度、色彩還原度，降低了加工費用。
技術(shù)原理與工藝流程
本項目由一體化全真地形模型加工系統(tǒng)、噴墨控制系統(tǒng)組成。
一體化全真地形模型加工系統(tǒng)利用三自由度直角坐標(biāo)機(jī)器人系統(tǒng)作為全真地形模型加工平臺。該平臺采用真空吸附固定被加工對象，利用高精度滾珠絲杠進(jìn)行傳動，利用工控機(jī)和多軸機(jī)器人控制器進(jìn)行加工軌跡規(guī)劃和實時控制。
噴墨控制系統(tǒng)硬件上采用了雙處理器外加FPGA的體系結(jié)構(gòu)，軟件體系結(jié)構(gòu)由中央主控模塊軟件和噴頭運動控制系統(tǒng)DSP模塊軟件組成。
中央主控模塊軟件由噴繪控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件、LINUX操作系統(tǒng)及設(shè)備驅(qū)動程序三部分構(gòu)成，其中LINUX操作系統(tǒng)的引入主要是為了簡化對硬件資源的控制和方便噴繪控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件的編程。噴繪控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件的主要功能將在下一節(jié)詳細(xì)敘述。
運動控制系統(tǒng)DSP模塊軟件由接口通信程序、運動控制主程序、運動控制算法及運動控制模塊輸入輸出驅(qū)動程序四部分構(gòu)成。接口通信程序提供與中央主控模塊軟件通信的接口通道；運動控制模塊輸入輸出驅(qū)動程序負(fù)責(zé)運動控制系統(tǒng)模塊中DSP與FPGA通信。
主要技術(shù)性能指標(biāo)
從一體化小型化角度設(shè)計整個系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，解決全真三維模型的加工與噴墨作業(yè)，保證系統(tǒng)具有高精度和色彩還原度。
主要技術(shù)指標(biāo)：
? 系統(tǒng)外形尺寸：3000mm×2000mm×1800mm
? 最大加工面積：2500mm×1200mm×600mm
? 模型匹配精度 < 0.05mm
? 色彩分辨率 ：90～180dpi
? 整機(jī)重量：2000kg
? 支持衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)包括TM、ETM、SPOT、ALOS、ASTER、IKONOS、QUICKBIRD（快鳥）、IRS-P6（印度星）等。
? 能夠針對無人機(jī)航拍影像數(shù)據(jù)與GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理
? 保證原有各類數(shù)據(jù)來源的精度不變
? 色彩分辨率 ：90～180dpi
技術(shù)水平及用途
地理沙盤能形象、立體展示山地、河流、城鎮(zhèn)、交通及單位部署及行動方案，不僅有使用價值，且有裝飾和欣賞效果。地理沙盤系統(tǒng)可用來研究地形、確定部署、進(jìn)行規(guī)劃、指揮調(diào)度、研究方案、廣告宣傳等，是用戶展示本單位建設(shè)成果和工作業(yè)績的有力窗口，因而廣泛運用于部隊、政府機(jī)關(guān)、水利、交通、電力、人防、通信、公安、旅游、金融、國土資源、農(nóng)業(yè)、房地產(chǎn)等部門以及需要的企業(yè)單位。應(yīng)用行業(yè)：1.軍事2.旅游區(qū)展示3.土地規(guī)劃
應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對地理模型的需求量越來越大。傳統(tǒng)地理模型采用純手工制作，耗時長，成本高，本項目可以極大提高地理模型的制作水平，降低制作成本，并把原來手工制作需要長達(dá)數(shù)月的工作縮短到十幾個小時。
現(xiàn)在地理模型制作每平米市場價格是萬元以上，本項制作地理模型的成本可以控制在千元以下，具有極強(qiáng)的市場競爭力。