WO2014158121A1 - Device for modelling and manufacturing three-dimensional bodies - Google Patents

Device for modelling and manufacturing three-dimensional bodies Download PDF

Info

Publication number
WO2014158121A1
WO2014158121A1 PCT/UA2013/000059 UA2013000059W WO2014158121A1 WO 2014158121 A1 WO2014158121 A1 WO 2014158121A1 UA 2013000059 W UA2013000059 W UA 2013000059W WO 2014158121 A1 WO2014158121 A1 WO 2014158121A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
actuators
modeling
stand
mathematical model
computer
Prior art date
Application number
PCT/UA2013/000059
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Олэг Анатолийовыч ПЭРЭТЯТЬКО
Original Assignee
Peretiatko Oleh Anatoliiovych
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peretiatko Oleh Anatoliiovych filed Critical Peretiatko Oleh Anatoliiovych
Publication of WO2014158121A1 publication Critical patent/WO2014158121A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4097Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
    • G05B19/4099Surface or curve machining, making 3D objects, e.g. desktop manufacturing
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/49Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49025By positioning plurality of rods, pins to form together a mold, maquette

Definitions

  • the utility model relates to mechanical devices for modeling
  • a known method of rapid prototyping is layer-by-layer (additive) creation of a physical object that exactly corresponds to a virtual 3D mathematical model.
  • all the elements of the created object point by point are sequentially placed according to the coordinates specified by the software.
  • Modeling with 3D printers has many advantages and is ideal for creating small objects from certain materials, but today equipment and materials are very expensive and this method does not solve the technical problem of modeling relatively large objects.
  • patent US N ° 5 121 329 (B22F 3/1 15; B22F 3/00; B29C 41/36; B29C 41/34; B29C 67/00; G05B 19/4097; G05B 19/4099 ; G05B 19/41; G06F 015/46), date of issue June 9, 1992).
  • This device for the manufacture of three-dimensional physical objects of a predetermined shape by means of successively applied multiple layers of hardening material on a base element in the desired manner, includes: A movable head having a channel device connected to a metering outlet at one end, as a result of which said metering outlet the hole contains a tip with a nozzle, the supply of material hardening at a given temperature and a device for bringing this material into liquid a state inside the aforementioned channel device, a closely spaced base element operating close to the aforementioned spray head, and mechanical devices for moving the aforementioned spray head and
  • the computer creates a file with coordinates that display a three-dimensional computer model of the object in a three-dimensional coordinate system.
  • a file with coordinates is transmitted and received by the controller, which controls the servo mechanism.
  • the servo mechanism controls the movable ejection head, which emits a stream of material particles, which, due to the push or attraction, are directed to the point of the three-dimensional object with the necessary coordinates in the three-dimensional coordinate system.
  • the stream can consist of ejected particles or droplets containing a particular substance, or it can be a stream converted into particles of material already in the chamber, attracted to the seed grain, or to a point with other coordinates.
  • a physical three-dimensional object or object in accordance with the information on the coordinates representing the model, a physical three-dimensional object or object can be automatically constructed in
  • the material forming the three-dimensional objects is a liquid.
  • the utility model is based on the technical task: to develop a set of equipment for modeling and subsequent production of medium- and
  • volumetric mainly bas-relief
  • both manufacturing methods and materials may be different, depending on the size, purpose and other requirements of the product.
  • the technical task posed can be carried out by the implementation of the claimed “Device for modeling and manufacturing volumetric bodies”, which consists of a computer equipped with software that allows you to create, modify and save a mathematical model of the surface of the object in the given scale and coordinates, a control unit consisting of a system of controllers that receive information about the coordinates, and actuators - stands
  • Correction at the stand of the physical model in manual mode with a change, as a result, of the shape of the virtual mathematical model, can be performed by the operator when working directly with the above-mentioned computer, or by means of a remote hand control panel.
  • the drawing shows a block diagram of a device for the manufacture of volumetric bodies.
  • the claimed device contains a 3D scanner (1), a computer (2), a controller block (3), a simulation stand (4), a production stand (5), a manual control panel (6).
  • 3D scanning can be used as one of the ways to create a virtual mathematical model of an object, the shape of which is subject to further production.
  • a mathematical model can be created either using a scanner (1), or by an operator in one of the 3D modeling programs, or by modeling a physical model on a modeling bench (4) by an operator using a manual control panel (6) with its further transformation into a mathematical one, or a model already exists, and is delivered in one way or another commonly used way.
  • Computer (2) has sufficient computing power, is equipped with the selected three-dimensional modeling program with the ability to save the mathematical model in one of the formats, and created software that controls the operation of the entire system in the complex.
  • the control unit for actuators hereinafter referred to as the controller unit (3) is a system interfaced with a computer (2) and each of
  • actuators of stands (4 and 5) of controllers that convert the address signals of software or operator’s commands sent using a computer (2) or from a hand-held remote control (6) to electrical signals to control a separate actuator for moving to a given positioning point.
  • the operator switches the automatic control of the controllers to manual control.
  • the modeling stand (4) contains a working table consisting of a bed (frame) and a platform mounted above it, having a rigid structure, on which actuators are placed in a certain order and fixed, positional linear actuators are actuators having the required stroke length, sufficient margin of safety on load and feedback in the form of Hall position sensors. Horizontally located above the actuators
  • each actuator (attached to each actuator) structure that forms the working surface. It can be made in the form of: a) a sheet of material with the ability to stretch and deform under the influence of actuators, at the same time
  • actuator tips of a certain, pre-calculated length having a cross-sectional shape equilateral triangles, squares or regular hexagons,
  • each actuator fixed at the end of each actuator and tightly adjacent to each other (being in the same plane, forming a surface made tightly adjacent to each other by equilateral triangles, squares or hexagons) and creating a change in the above surface when the actuators move.
  • the projections of the attachment points of the actuators to the working surface on the side, the reverse side of the attachment, are positioning points. At these points, mini touch or pressure sensors are located.
  • the production stand (5) is identical to the modeling stand (4) except that its working surface does not have mini touch or pressure sensors, and it can be an integral part of production equipment, for example, used as a matrix in vacuum molding equipment.
  • the manual control panel (6) is a touch screen interfaced with the operation of all components of the equipment through a computer (2).
  • the software allows the operator on the above screen to observe and highlight a specific control point (actuator) and to manually adjust its position to the desired value.
  • the equipment using the appropriate software, solves the problem of determining the coordinates of the surface of a virtual mathematical model relative to a virtual base site in virtual control points and generating control signals for actuators located on a production stand (5), similar to the location of virtual control points, production stand (5) in turn, has a geometry similar to a virtual base site. Occupation by each of the many actuators points
  • the object is selected, its mathematical model is created by one of
  • the dimensions of the manufactured product are set.
  • the operator forms a virtual base platform lying in one plane (the future base of the product or its component part) and places a virtual mathematical model over the entire plane of the object above it, taking into account the technical capabilities of the actuators - the actuator stroke length and the specified maximum height of the future product. Then the operator places in the plane of the base platform the projection of the executive apparatus - the production stand (5) with the geometry similar to its physical prototype, the number and order of placement of positioning points, scales and, if necessary, divides the mathematical model of the surface of the object into the required number of components in accordance with the dimensional data of the stand (5) and the objectives of the subsequent production. In this case, the operator places a part of the mathematical model of the product’s surface selected for work on the virtual projection of the stand.
  • the software After reducing the virtual projection of the stand and the selected part of the mathematical model into a single coordinate system (along two horizontal axes), the software measures the height from the control points on the base surface to the corresponding points on the surface of the mathematical model (third axis). In the initial position, all actuators occupy the "zero" position and the working surface is even. By measuring the distances and thereby obtaining the coordinates of the control points required for positioning, the software generates address signals proportional to the measured distances to the controller unit as mismatch signals. The controllers, in turn, addressly provide electrical signals to control the actuators, which, having worked them out, push their operating rods to the positioning points and
  • the actuator position sensors signal on the computer monitor (2) about their serviceability and their occupation of the required position.
  • the operator is able to visually assess the quality of the formed physical model at the selected scale and, if necessary, adjust the details or return to its original position and select a different scale.
  • Example 1 A variant of the example operation of the claimed device:
  • Actuators are arranged in 20 rows of 20 pieces in one row, the distance between the centers of the working rods is 30 mm.
  • Placing actuators in a certain order on the stand is a basic coordinate system that is taken into account by the software, and under the virtual projection of which the operator brings a larger or smaller area of the mathematical model, thereby changing the scale of the future shape (cast).
  • Each of the 100 parts of the mathematical model is alternately brought into a single coordinate system with the base control points of the actuators, of which in the given example we have 400 pieces.
  • each of the control points will have its own positioning point.
  • the software and controller system solves the final problem by occupying each of the 400 actuators in a physical position in accordance with the given coordinates of points in a virtual mathematical model.
  • Each of the 100 obtained forms, sequentially modeled and reproduced at the stand, can be realized (made) from various materials having the properties of taking a given shape with subsequent hardening and in various ways, after which they can be combined into a single product.
  • modeling is performed on base planes located in the form of a pyramid, a group of pyramids or a polyhedron, the elements of which are modeled additionally and mounted as a frame.
  • simulation stands (4) in the amount of two units, each of which is identical in size and configuration to the production stand (5) above in “option 1”, additionally equipped with mini-pressure sensors, as indicated in the description of the simulation stand (4) .
  • a (draft) mathematical model of the seat can be obtained either using a 3D scanner or by properly (in accordance with ergonomics) landing of the customer on the working surface of the stand.
  • pressure sensors record the involved
  • control points, and the operator using the software determines the total load, distributes the pressure to the above points, maintaining a balance (75% of the load falls on 20-25 cm square of the area of the ischial tubercles, etc.). Since the pressure sensors work in a constant mode and give out address signals, and the control points involved (and their corresponding actuators) occupy the position determined by the software at which the sensor readings will take the given values and the whole system of actuators takes
  • the operator controls the position of specific actuators, that is, simulates at the same time trying on the future basis of the item for sitting to a satisfactory result.
  • the mathematical model in the final form can be obtained both with the help of a 3D scanner, and by receiving address signals from actuator position sensors and created in a computer program according to control positioning points in a given coordinate system.
  • a file is created in which this mathematical model is stored in one of the formats, this file is delivered to the place of further use in one way or another in a commonly used way.
  • the second task (manufacturing an object) is solved similarly to the first example, except that the specified scale does not change, that is, the mathematical model is not divided by the operator into sections.
  • the production stand (5) is an integral part of the equipment for vacuum molding and occupies the position of a matrix (the initial form having protection against overheating).
  • the operator on the computer monitor (2) places the selected mathematical model of the seat in the plane and coordinates corresponding to the plane and control points of the actuators of the production stand (5).
  • the equipment complex reproduces the physical form corresponding to the mathematical model at the indicated stand, and the vacuum molding equipment according to the specified form produces the desired product from the selected sheet material. After that, all the above actions are performed with a mathematical model of the back of the subject for sitting.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)

Abstract

The invention relates to means for modelling and manufacturing three-dimensional bodies. The device comprises a computer which operates using mathematical models, and a controller, which receives information relating to the coordinates of an actuating element controlled by the controller, in which the actuating element comprises a worktable, which consists of a stand and a platform mounted thereon, said platform having a rigid structure, on which actuating devices having feedback are arranged in a specific order and fixed, wherein the status of the actuators (actuating devices) is determined by the controllers implementing the commands of the computer. The technical result consists in automatic correction of a virtual mathematical model.

Description

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБЪЁМНЫХ ТЕЛ  DEVICE FOR MODELING AND MANUFACTURE OF VOLUME BODIES
Полезная модель относится к механическим устройствам для моделирования и The utility model relates to mechanical devices for modeling and
физического воспроизведения шаблона с последующим изготовлением матриц для формовки изделия или частей объемного изделия. physical reproduction of the template, followed by the manufacture of matrices for molding the product or parts of the bulk product.
Существуют различные устройства подобного назначения. Известен способ быстрого прототипирования - послойное (аддитивное) создание физического объекта, который точно соответствует виртуальной 3D математической модели. При этом все элементы создаваемого объекта точка за точкой последовательно оказываются размещенными согласно заданным программным обеспечением координатам. Моделирование 3D принтерами имеет массу преимуществ и идеально для создания предметов малых форм из определенных материалов, но на сегодня оборудование и материалы очень дорогостоящи и данный способ не решает техническую задачу моделирования относительно крупных объектов. There are various devices for this purpose. A known method of rapid prototyping is layer-by-layer (additive) creation of a physical object that exactly corresponds to a virtual 3D mathematical model. In this case, all the elements of the created object point by point are sequentially placed according to the coordinates specified by the software. Modeling with 3D printers has many advantages and is ideal for creating small objects from certain materials, but today equipment and materials are very expensive and this method does not solve the technical problem of modeling relatively large objects.
Известно устройство для изготовления трёхмерных объектов, патент US N° 5 121 329 (B22F 3/1 15; B22F 3/00; В29С 41/36; В29С 41/34; В29С 67/00; G05B 19/4097; G05B 19/4099; G05B 19/41 ; G06F 015/46), дата выдачи 09 июня 1992 г.). A device for the manufacture of three-dimensional objects is known, patent US N ° 5 121 329 (B22F 3/1 15; B22F 3/00; B29C 41/36; B29C 41/34; B29C 67/00; G05B 19/4097; G05B 19/4099 ; G05B 19/41; G06F 015/46), date of issue June 9, 1992).
Данное устройство для изготовления трёхмерных физических объектов заранее определённой формы посредством последовательно наносимых множественных слоев затвердевающего материала на элементе-основе желаемым образом, включает в себя: Подвижную головку, имеющую устройство-канал, соединённый с дозирующим выпускным отверстием на одном конце, вследствие чего упомянутое дозирующее выпускное отверстие содержит наконечник с соплом, подвод застывающего при заданной температуре материала и устройство для приведения этого материала в жидкое состояние внутри вышеупомянутого устройства-канала, элемент-основу, расположенный вплотную, работающий близко к вышеупомянутой распыляющей головке, и механические устройства для перемещения вышеупомянутой распыляющей головки и This device for the manufacture of three-dimensional physical objects of a predetermined shape by means of successively applied multiple layers of hardening material on a base element in the desired manner, includes: A movable head having a channel device connected to a metering outlet at one end, as a result of which said metering outlet the hole contains a tip with a nozzle, the supply of material hardening at a given temperature and a device for bringing this material into liquid a state inside the aforementioned channel device, a closely spaced base element operating close to the aforementioned spray head, and mechanical devices for moving the aforementioned spray head and
вышеупомянутого элемента-основы друг относительно друга в трёх измерениях вдоль осей "X," "Y," и "Ζ" в прямоугольной системе координат в заранее определённой последовательности и заранее определённым образом, а также для смещения упомянутой распыляющей головки на заданное увеличивающееся расстояние относительно элемента- основы и, как следствие, относительно каждого последующего слоя, отложенного прежде, для начала формирования каждого последующего слоя для формирования множества слоев указанного материала заранее заданной толщины, которые нарастают один на одном последовательно, как затвердевают после выхода из указанного сопла, и средство для дозировки выбрасываемого в виде тока жидкости вышеупомянутого материала из вышеупомянутой форсунки с заранее определённой интенсивностью на вышеупомянутый элемент-основу для формирования вышеупомянутого трёхмерного объекта в то время, как вышеназванные распыляющая головка и элемент-основа перемещаются друг the aforementioned base element relative to each other in three dimensions along axes "X,""Y," and "Ζ" in a rectangular coordinate system in a predetermined sequence and in a predetermined manner, as well as to offset the mentioned spray head by a predetermined increasing distance relative to the base element and, as a consequence, relative to each subsequent layer set aside before, for the beginning of the formation of each subsequent layer to form a plurality of layers of the specified material of a predetermined thickness, which grow one on one in succession, as they harden after leaving an aforementioned nozzle, and means for dispensing the aforementioned material ejected as a liquid current from the aforementioned nozzle with a predetermined intensity onto the aforementioned base element to form the aforementioned three-dimensional object while the above spray head and the base element move each other
относительно друга. relative to a friend.
Однако известное устройство имеет следующие недостатки:  However, the known device has the following disadvantages:
1. Сложное устройство подготовки, подачи и использования затвердевающего 1. The complex device for the preparation, supply and use of hardening
материала для получения трёхмерных физических объектов.  material for obtaining three-dimensional physical objects.
2. Длительный процесс последовательного наращивания множества слоев при 2. A long process of sequential buildup of many layers at
получении объекта.  receiving an object.
3. Невозможность корректировки формы полученного объекта после затвердевания слагающего его материала. 3. The impossibility of adjusting the shape of the obtained object after the solidification of its constituent material.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленной полезной модели и принятым в качестве прототипа является устройство «Computer automated manufacturing process and system», номер патента US N° 4 665 492 (B29C 41/36; B29C 41/34; B29C 67/00; G05B 19/41 ; G06F 015/46), дата выдачи 12 мая 1987, состоящее из компьютерной системы, которая состоит из компьютера, работающего с математическими моделями, машинного контроллера, который получает информацию о координатах и исполнительного органа, которым управляет контроллер. The closest set of essential features to the claimed utility model and adopted as a prototype is the device "Computer automated manufacturing process and system", patent number US N ° 4 665 492 (B29C 41/36; B29C 41/34; B29C 67/00; G05B 19/41; G06F 015/46), the release date is May 12, 1987, consisting of a computer system that consists of a computer that works with mathematical models, a machine controller that receives information about the coordinates and the executive body that the controller controls.
Компьютер создаёт файл с координатами, отображающими трёхмерную компьютерную модель объекта в трёхмерной системе координат. Файл с координатами передаётся и принимается контроллером, который контролирует серво-механизм. Серво-механизм, в свою очередь, контролирует подвижную эжектирующую головку, которая испускает поток частиц материала, которые благодаря толчку, либо притяжению, направляются в точку трёхмерного объекта с необходимыми координатами в трёхмерной координатной системе. Поток может состоять из выбрасываемых частиц или капелек, содержащих особое вещество, или может быть потоком, превращенного в частицы материала, уже находящегося в объёме камеры, притягиваемого к затравочному зерну, либо к точке с другими координатами. The computer creates a file with coordinates that display a three-dimensional computer model of the object in a three-dimensional coordinate system. A file with coordinates is transmitted and received by the controller, which controls the servo mechanism. The servo mechanism, in turn, controls the movable ejection head, which emits a stream of material particles, which, due to the push or attraction, are directed to the point of the three-dimensional object with the necessary coordinates in the three-dimensional coordinate system. The stream can consist of ejected particles or droplets containing a particular substance, or it can be a stream converted into particles of material already in the chamber, attracted to the seed grain, or to a point with other coordinates.
Движением работающей головки, либо головок, под контролем компьютера в  The movement of the working head, or heads, under the control of a computer in
соответствии с информацией о координатах, представляющих модель, физический трёхмерный предмет или объект может быть автоматически сконструирован в in accordance with the information on the coordinates representing the model, a physical three-dimensional object or object can be automatically constructed in
соответствии с моделью, и может быть выстроен из затравочного зерна. according to the model, and can be built from seed grain.
Анализ технических характеристик прототипа показал наличие ряда существенных недостатков. Analysis of the technical characteristics of the prototype showed the presence of a number of significant drawbacks.
1. Наличия в составе прототипа сложных механических приводов.  1. The presence in the composition of the prototype of complex mechanical drives.
2. Материал, формирующий трёхмерные предметы, представляет собой жидкость. 2. The material forming the three-dimensional objects is a liquid.
3. Требуется время на отвердевание материала 3. It takes time to harden the material
4. малый объём пространства, в котором происходит моделирование  4. small amount of space in which the simulation takes place
5. Затруднена корректировка формы готового изделия.  5. Difficult to adjust the shape of the finished product.
В основу полезной модели поставлена техническая задача: разработать комплекс оборудования для моделирования и последующего производства средне- и The utility model is based on the technical task: to develop a set of equipment for modeling and subsequent production of medium- and
крупногабаритных изделий, имеющих объемные (преимущественно барельефные) формы. bulky products having volumetric (mainly bas-relief) forms.
- оборудование должно обеспечить возможность создания математической модели заданного объемного объекта (предмета); - equipment should provide the ability to create a mathematical model of a given volumetric object (subject);
- оборудование должно обеспечить возможность использования созданных на другом оборудовании математических моделей заданных объемных объектов (предметов); - equipment should provide the ability to use mathematical models created on other equipment for specified volumetric objects (objects);
- масштабировать и сводить в единую систему координат, необходимую для дальнейшей точной работы всех составляющих оборудования; - scale and reduce to a single coordinate system, necessary for the further accurate operation of all components of the equipment;
- выделять необходимые для воспроизведения линии изгибов и плоскости; - select the bending lines and planes necessary for reproduction;
- проецировать (воспроизводить) на исполнительном аппарате, далее - стенде, выбранные для работы элементы; - корректировать геометрию отдельных линий изгибов и плоскостей математической модели, одновременно с эти изменяя геометрию проекции (физической модели будущего шаблона) на рабочей поверхности стенда, при этом иметь возможность корректировать на стенде физическую модель в ручном режиме, изменяя, как следствие, форму виртуальной математической модели, то есть, подавать сигналы через контроллеры на элементы исполнительного механизма для изменения его положения, после чего по схеме обратной связи получать адресные сигналы для автоматической корректировки элементов виртуальной математической модели; - project (reproduce) on the executive apparatus, then - the stand, the elements selected for work; - Correct the geometry of individual bending lines and planes of the mathematical model, while simultaneously changing the projection geometry (physical model of the future template) on the working surface of the stand, while being able to correct the physical model on the stand in manual mode, changing, as a result, the shape of the virtual mathematical model that is, to send signals through the controllers to the elements of the actuator to change its position, after which, according to the feedback scheme, receive address signals for automatically sky correction of elements of a virtual mathematical model;
- получать в максимально короткие сроки на стенде шаблон, форму, (матрицу, отпечаток, оттиск как выпуклый, негативный так и вдавленный, позитивный) линии или плоскости с рельефом или геометрией соответствующими виртуальной математической модели, в заданном масштабе и с физическими свойствами, позволяющими использование его в качестве матрицы для дальнейшей формовки; - receive as soon as possible on the stand a template, shape, (matrix, imprint, impression of both convex, negative and depressed, positive) lines or planes with relief or geometry corresponding to a virtual mathematical model, in a given scale and with physical properties that allow the use of it as a matrix for further molding;
- предусмотреть комбинированное использование нескольких стендов для получения шаблонов крупных или сложных форм. В последствии изготовленные элементы - provide for the combined use of several stands to obtain patterns of large or complex shapes. Subsequently manufactured elements
соединяются в единое изделие; are combined into a single product;
- как способы изготовления, так и материалы могут быть различными, в зависимости от габаритов, назначения и других требований к изделию. - both manufacturing methods and materials may be different, depending on the size, purpose and other requirements of the product.
Поставленная техническая задача может быть осуществлена реализацией заявляемого «Устройства для моделирования и изготовления объемных тел», которое состоит из компьютера, снабжённого программным обеспечением, позволяющим формировать, изменять и сохранять математическую модель поверхности объекта в заданных масштабе и координатах, блока управления, состоящего из системы контроллеров, которые получают информацию о координатах, и исполнительных устройств - стендов The technical task posed can be carried out by the implementation of the claimed “Device for modeling and manufacturing volumetric bodies”, which consists of a computer equipped with software that allows you to create, modify and save a mathematical model of the surface of the object in the given scale and coordinates, a control unit consisting of a system of controllers that receive information about the coordinates, and actuators - stands
управляемых контроллерами. Корректировка на стенде физической модели в ручном режиме с изменением, как следствие, формы виртуальной математической модели, может быть выполнена оператором при работе непосредственно с вышеназванным компьютером, либо посредством вынесенного пульта ручного управления. controlled by controllers. Correction at the stand of the physical model in manual mode with a change, as a result, of the shape of the virtual mathematical model, can be performed by the operator when working directly with the above-mentioned computer, or by means of a remote hand control panel.
Суть полезной модели поясняется чертежом, где изображена блок-схема устройства для изготовления объёмных тел. Как показано на блок-схеме, заявленное устройство содержит 3D сканер (1), компьютер (2), блок контроллеров (3), стенд моделирования (4), стенд производства (5), пульт ручного управления (6). 3D сканирование может использоваться как один из способов создания виртуальной математической модели объекта, форма которого подлежит дальнейшему производству. The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a block diagram of a device for the manufacture of volumetric bodies. As shown in the block diagram, the claimed device contains a 3D scanner (1), a computer (2), a controller block (3), a simulation stand (4), a production stand (5), a manual control panel (6). 3D scanning can be used as one of the ways to create a virtual mathematical model of an object, the shape of which is subject to further production.
Математическая модель может быть создана как с помощью сканера (1), так и оператором в одной из программ 3D моделирования, либо моделированием физической модели на стенде моделирования (4) оператором, использующим пульт ручного управления (6) с дальнейшим ее преобразованием в математическую, либо модель уже существует, и доставляется тем или иным обычно применяемым способом. A mathematical model can be created either using a scanner (1), or by an operator in one of the 3D modeling programs, or by modeling a physical model on a modeling bench (4) by an operator using a manual control panel (6) with its further transformation into a mathematical one, or a model already exists, and is delivered in one way or another commonly used way.
Вышеуказанные способы создания математической модели могут применяться, в зависимости от задач, либо комплексно, либо по отдельности. The above methods of creating a mathematical model can be applied, depending on the tasks, either comprehensively or individually.
Компьютер (2) имеет достаточную вычислительную мощность, оснащён выбранной программой трёхмерного моделирования с возможностью сохранения математической модели в одном из форматов, и созданным программным обеспечением, управляющим работой всей системы в комплексе. Computer (2) has sufficient computing power, is equipped with the selected three-dimensional modeling program with the ability to save the mathematical model in one of the formats, and created software that controls the operation of the entire system in the complex.
Блок управления исполнительными механизмами, далее - блок контроллеров (3) представляет собой систему сопряженных с компьютером (2) и каждым из The control unit for actuators, hereinafter referred to as the controller unit (3) is a system interfaced with a computer (2) and each of
исполнительных механизмов стендов (4 и 5) контроллеров, преобразующих адресные сигналы программного обеспечения или команды оператора, поданные при помощи компьютера (2), либо с пульта ручного управления (6) в электрические сигналы управления отдельным исполнительным механизмом для осуществления движения в заданную точку позиционирования. Для управления в ручном режиме оператор переключает автоматическое управление контроллерами на ручное управление. actuators of stands (4 and 5) of controllers that convert the address signals of software or operator’s commands sent using a computer (2) or from a hand-held remote control (6) to electrical signals to control a separate actuator for moving to a given positioning point. For manual control, the operator switches the automatic control of the controllers to manual control.
Стенд моделирования (4) содержит рабочий стол, состоящий из станины (рамы) и смонтированной над ней площадки, имеющей жесткую конструкцию, на которой размещены в определённом порядке и закреплены исполнительные устройства, позиционные линейные электроприводы - актуаторы, имеющие требуемую длину рабочего хода штока, достаточный запас прочности по нагрузке и обратную связь в виде датчиков положения Холла. Над актуаторами горизонтально располагается The modeling stand (4) contains a working table consisting of a bed (frame) and a platform mounted above it, having a rigid structure, on which actuators are placed in a certain order and fixed, positional linear actuators are actuators having the required stroke length, sufficient margin of safety on load and feedback in the form of Hall position sensors. Horizontally located above the actuators
(прикрепляется к каждому актуатору) структура, формирующая рабочую поверхность. Она может быть выполнена в виде: а) листа из материала, обладающего способностью растягиваться и деформироваться под воздействием актуаторов, в то же время (attached to each actuator) structure that forms the working surface. It can be made in the form of: a) a sheet of material with the ability to stretch and deform under the influence of actuators, at the same time
сохраняющего достаточную прочность для предотвращения разрывов, б) наконечников актуаторов определённой, заранее рассчитанной длины, имеющих в сечении форму равносторонних треугольников, квадратов или правильных шестигранников, retaining sufficient strength to prevent breaks, b) actuator tips of a certain, pre-calculated length, having a cross-sectional shape equilateral triangles, squares or regular hexagons,
закрепленных на конце каждого актуатора и плотно прилегающих друг к другу (находясь в одной плоскости, образующих поверхность, выполненную плотно прилегающими друг к другу равносторонними треугольниками, квадратами, либо гексагонами) и создающих при движении актуаторов изменение вышеуказанной поверхности. Проекции мест крепления актуаторов к рабочей поверхности на стороне, обратной стороне крепления, являются точками позиционирования. В этих точках размещены мини-датчики касания или давления. fixed at the end of each actuator and tightly adjacent to each other (being in the same plane, forming a surface made tightly adjacent to each other by equilateral triangles, squares or hexagons) and creating a change in the above surface when the actuators move. The projections of the attachment points of the actuators to the working surface on the side, the reverse side of the attachment, are positioning points. At these points, mini touch or pressure sensors are located.
Стенд производства (5) идентичен стенду моделирования (4) за исключением того, что его рабочая поверхность не имеет мини-датчиков касания или давления, и он может являться составной частью производственного оборудования, например, использоваться в качестве матрицы в оборудовании для вакуумной формовки. The production stand (5) is identical to the modeling stand (4) except that its working surface does not have mini touch or pressure sensors, and it can be an integral part of production equipment, for example, used as a matrix in vacuum molding equipment.
Пульт ручного управления (6) представляет собой сенсорный экран, сопряженный с работой всех составных частей оборудования через компьютер (2). Программное обеспечение позволяет оператору на вышеуказанном экране наблюдать и выделять конкретную контрольную точку (актуатор) и в ручном режиме регулировать ее положение до нужной величины. The manual control panel (6) is a touch screen interfaced with the operation of all components of the equipment through a computer (2). The software allows the operator on the above screen to observe and highlight a specific control point (actuator) and to manually adjust its position to the desired value.
Оборудование с помощью соответствующего программного обеспечения решает задачу определения координат поверхности виртуальной математической модели относительно виртуальной базовой площадки в виртуальных контрольных точках и формирования сигналов управления для исполнительных механизмов, имеющих расположение на стенде производства (5), аналогичное расположению виртуальных контрольных точек, стенд производства (5), в свою очередь, имеет геометрию, аналогичную виртуальной базовой площадке. Занятие каждым из множества исполнительных механизмов точек The equipment, using the appropriate software, solves the problem of determining the coordinates of the surface of a virtual mathematical model relative to a virtual base site in virtual control points and generating control signals for actuators located on a production stand (5), similar to the location of virtual control points, production stand (5) in turn, has a geometry similar to a virtual base site. Occupation by each of the many actuators points
позиционирования, соответствующих координатам контрольных точек виртуальной математической модели решает задачу физического воспроизведения рельефа плоскости объекта на рабочей поверхности стенда производства (5). Другая задача оборудования, оснащённого соответствующим программным обеспечением - иметь возможность получать информацию об изменении координат в точках позиционирования при коррекции математической модели оператором посредством пульта ручного управления (6) и последующей коррекции физической модели на стендах. А также получать сигналы датчиков положения и давления, обрабатывать и визуально отображать их на экране монитора компьютера (2). Заявленная полезная модель работает следующим образом positioning corresponding to the coordinates of the control points of the virtual mathematical model solves the problem of physical reproduction of the relief of the object plane on the working surface of the production stand (5). Another task of equipment equipped with appropriate software is to be able to obtain information about changes in coordinates at positioning points when correcting a mathematical model by an operator using a hand control panel (6) and subsequent correction of a physical model at the stands. And also receive signals from position and pressure sensors, process and visually display them on a computer monitor screen (2). The claimed utility model works as follows
Вариант 1 (без применения стенда моделирования (4) на одной базовой площадке) Option 1 (without the use of a simulation stand (4) on one base site)
Производится выбор объекта, создание его математической модели одним из The object is selected, its mathematical model is created by one of
вышеуказанных способов. Задаются размеры изготавливаемого изделия. the above methods. The dimensions of the manufactured product are set.
Оператор формирует виртуальную базовую площадку, лежащую в одной плоскости (будущее основание изделия или его составной части) и размещает над ней виртуальную математическую модель всей плоскости предмета, учитывая при этом технические возможности исполнительных механизмов - длину хода штока актуаторов и заданную максимальную высоту будущего изделия. Затем оператор размещает в плоскости базовой площадки проекцию исполнительного аппарата - стенда производства (5) с аналогичными его физическому прототипу геометрией, количеством и порядком размещения точек позиционирования, масштабирует и при необходимости разделяет математическую модель поверхности предмета на требуемое количество составных частей в соответствии с габаритными данными стенда (5) и поставленными задачами последующего производства. В этом случае оператор размещает над виртуальной проекцией стенда выбранную для работы часть математической модели поверхности изделия. После сведения в единую систему координат (по двум горизонтальным осям) виртуальной проекции стенда и выбранной части математической модели, программное обеспечение измеряет высоту от контрольных точек на базовой поверхности до соответствующих им точек на поверхности математической модели (третья ось). В исходном положении все актуаторы занимают «нулевое» положение и рабочая поверхность является ровной. Измерив расстояния и получив тем самым требуемые для позиционирования координаты контрольных точек, программное обеспечение выдает адресные сигналы, пропорциональные измеренным расстояниям, на блок контроллеров, как сигналы рассогласования. Контроллеры, в свою очередь, адресно выдают электрические сигналы управления актуаторами, которые, отработав их, выдвигают свои рабочие штоки в точки позиционирования и The operator forms a virtual base platform lying in one plane (the future base of the product or its component part) and places a virtual mathematical model over the entire plane of the object above it, taking into account the technical capabilities of the actuators - the actuator stroke length and the specified maximum height of the future product. Then the operator places in the plane of the base platform the projection of the executive apparatus - the production stand (5) with the geometry similar to its physical prototype, the number and order of placement of positioning points, scales and, if necessary, divides the mathematical model of the surface of the object into the required number of components in accordance with the dimensional data of the stand (5) and the objectives of the subsequent production. In this case, the operator places a part of the mathematical model of the product’s surface selected for work on the virtual projection of the stand. After reducing the virtual projection of the stand and the selected part of the mathematical model into a single coordinate system (along two horizontal axes), the software measures the height from the control points on the base surface to the corresponding points on the surface of the mathematical model (third axis). In the initial position, all actuators occupy the "zero" position and the working surface is even. By measuring the distances and thereby obtaining the coordinates of the control points required for positioning, the software generates address signals proportional to the measured distances to the controller unit as mismatch signals. The controllers, in turn, addressly provide electrical signals to control the actuators, which, having worked them out, push their operating rods to the positioning points and
останавливаются в этом положении. Датчики положения актуаторов сигнализируют на мониторе компьютера (2) об их исправности и занятии ими требуемого положения. stop in this position. The actuator position sensors signal on the computer monitor (2) about their serviceability and their occupation of the required position.
Оператор имеет возможность визуально оценить качество сформированной физической модели в выбранном масштабе и при необходимости скорректировать детали или вернуться в исходное положение и выбрать другой масштаб. The operator is able to visually assess the quality of the formed physical model at the selected scale and, if necessary, adjust the details or return to its original position and select a different scale.
Пример 1 Вариант примера работы заявленного устройства: Example 1 A variant of the example operation of the claimed device:
1. Имеем стенд (5) с размерами рабочей поверхности 600x600мм. Прототипом 1. We have a stand (5) with dimensions of the working surface 600x600mm. Prototype
исполнительного механизма выберем гибридный линейный актуатор Haydon в actuator we select Haydon's hybrid linear actuator
исполнении External (винт сквозь корпус) с размерами корпуса 28x28 мм., ходом рабочего штока 250 мм. и усилием 60 Н. Актуаторы расположены 20-ю рядами по 20 штук в одном ряду, расстояние между центрами рабочих штоков 30 мм. External version (screw through the housing) with housing dimensions 28x28 mm., stroke 250 mm. and a force of 60 N. Actuators are arranged in 20 rows of 20 pieces in one row, the distance between the centers of the working rods is 30 mm.
2. Имеем объемную математическую модель одной стороны определенной монеты, диаметром оригинала 60 мм. и максимальной высотой четко выраженной рельефной структуры 1,0 мм. 2. We have a three-dimensional mathematical model of one side of a certain coin, the original diameter is 60 mm. and a maximum height of a clearly defined relief structure of 1.0 mm.
3. Имеем указанный на блок-схеме комплект оборудования, за исключением стенда моделирования (4). 3. We have the set of equipment indicated on the block diagram, with the exception of the simulation stand (4).
4. Ставим задачу: изготовить барельеф, точно воспроизводящий предмет (монету), математической моделью которого мы располагаем, в заданном размере 6000x6000 мм. и высотой рельефа 100 мм, т.е. получить изображение увеличенного в 100 раз предмета. 4. We set the task: to make a bas-relief that accurately reproduces an object (coin), the mathematical model of which we have, in a given size of 6000x6000 mm. and a relief height of 100 mm, i.e. get an image of a 100 times magnified subject.
Размещение актуаторов в определенном порядке на стенде является базовой системой координат, которая учтена программным обеспечением, и под виртуальную проекцию которой оператор подводит большую или меньшую область математической модели, таким образом, изменяя масштаб будущей формы (слепка). Placing actuators in a certain order on the stand is a basic coordinate system that is taken into account by the software, and under the virtual projection of which the operator brings a larger or smaller area of the mathematical model, thereby changing the scale of the future shape (cast).
В приведённом примере оператор виртуально помещает созданное при помощи математической модели изображение предмета (монеты) в квадрат, который делит сеткой на равные 10x10=100 долей также в форме квадрата, то есть, в форме стенда, увеличивая изображение на мониторе до удобных для работы размеров. Каждая из 100 частей математической модели поочередно приводится в единую систему координат с базовыми контрольными точками актуаторов, которых в приведённом примере мы имеем 400 шт. In the above example, the operator virtually puts the image of the object (coin) created using the mathematical model into a square, which divides the grid into equal 10x10 = 100 shares also in the form of a square, that is, in the form of a stand, enlarging the image on the monitor to sizes convenient for work. Each of the 100 parts of the mathematical model is alternately brought into a single coordinate system with the base control points of the actuators, of which in the given example we have 400 pieces.
Наложив на базовую «сетку» математическую модель с рельефным изображением, мы получим то, что каждой из контрольных точек (актуаторов) будет соответствовать своя точка позиционирования. Программное обеспечение и система контроллеров решает конечную задачу занятием каждым из 400 актуаторов физической позиции в соответствии с заданными координатами точек в виртуальной математической модели. Каждая из 100 полученных форм, последовательно смоделированных и воспроизведенных на стенде, может быть реализована (изготовлена) из различных материалов, имеющих свойства принимать заданную форму с последующим отвердением и различными способами, после чего могут быть соединены в единое изделие. Having imposed a mathematical model with a relief image on the basic “grid”, we get that each of the control points (actuators) will have its own positioning point. The software and controller system solves the final problem by occupying each of the 400 actuators in a physical position in accordance with the given coordinates of points in a virtual mathematical model. Each of the 100 obtained forms, sequentially modeled and reproduced at the stand, can be realized (made) from various materials having the properties of taking a given shape with subsequent hardening and in various ways, after which they can be combined into a single product.
Для получения изделия, высота элементов которого превышает технические возможности стенда производства (5) по длине рабочего хода актуаторов, моделирование производится на базовых плоскостях, располагающихся в форме пирамиды, группы пирамид либо многогранника, элементы которых моделируются дополнительно и монтируются как каркас. To obtain a product whose height of elements exceeds the technical capabilities of the production stand (5) along the actuator stroke length, modeling is performed on base planes located in the form of a pyramid, a group of pyramids or a polyhedron, the elements of which are modeled additionally and mounted as a frame.
Также имеется возможность делить математическую модель не только на квадраты, но и на другие, удобные для дальнейшей транспортировки и монтажа геометрические формы, которые занимают габариты, не превышающие габаритов стенда производства (5)- прямоугольники, ромбы, правильные шестигранники, формы идущие при монтаже «в зацеп», один из примеров такого соединения - соединение элементов головоломки типа puzzle. It is also possible to divide the mathematical model not only into squares, but also into other geometric shapes that are convenient for further transportation and installation, which occupy dimensions that do not exceed the dimensions of the production stand (5) - rectangles, rhombuses, regular hexagons, shapes that go during installation " “,” one example of such a connection is the combination of puzzle elements of the puzzle type.
В результате получаем устройство для изготовления шаблона, либо формы, по которой производится изготовление отдельных элементов изделия - объёмного объекта в необходимом масштабе. As a result, we obtain a device for the manufacture of a template, or the form by which the production of individual elements of the product is performed - a three-dimensional object on the necessary scale.
Вариант 2 с применением стенда моделирования (4) на двух базовых площадках. Option 2 using a simulation bench (4) at two base sites.
1.Имеем стенды моделирования (4) в количестве двух единиц, каждый из которых идентичен размерами и комплектацией стенду производства (5), приведенному выше в «варианте 1 », дополнительно оснащенных мини-датчиками давления, как указанно в описании стенда моделирования (4). 1. We have simulation stands (4) in the amount of two units, each of which is identical in size and configuration to the production stand (5) above in “option 1”, additionally equipped with mini-pressure sensors, as indicated in the description of the simulation stand (4) .
2. Имеем идентичный стенд производства (5), являющийся частью оборудования для формовки, и комплект приведенного в блок - схеме оборудования. 2. We have an identical production stand (5), which is part of the equipment for molding, and a set of equipment shown in the block diagram.
3. Ставим задачи: 1 ) Создать трехмерную математическую модель предмета для сидения, учитывая требования к эргономике сидения, индивидуальные физические параметры и анатомические особенности конкретного человека, далее - заказчика. 3. We set the tasks: 1) Create a three-dimensional mathematical model of the object for sitting, taking into account the requirements for ergonomics of the seat, individual physical parameters and anatomical features of a particular person, hereinafter - the customer.
2) Изготовить основание предмета для сидения (сиденье и спинка), соответствующее по форме математической модели и в соответствии с заданным масштабом. Решение первой задачи (создание модели) проводится в два этапа: предварительный и конечный. На предварительном этапе один стенд моделирования (4) располагается в горизонтальном положении так, чтобы рабочая поверхность находилась на высоте, соответствующей физическим параметрам заказчика и требований к эргономике сидения (ноги согнуты под прямым углом и твердо стоят на полу и т.д.). Предварительную 2) Make the base of the item for sitting (seat and back), corresponding in the form of a mathematical model and in accordance with a given scale. The solution of the first problem (model creation) is carried out in two stages: preliminary and final. At the preliminary stage, one modeling bench (4) is located in a horizontal position so that the working surface is at a height corresponding to the physical parameters of the customer and the requirements for seat ergonomics (legs are bent at right angles and are firmly on the floor, etc.). Preliminary
(черновую) математическую модель сиденья можно получить либо с помощью 3D сканера либо путем правильной (в соответствии с эргономикой) посадки заказчика на рабочую поверхность стенда. При этом датчики давления фиксируют задействованные a (draft) mathematical model of the seat can be obtained either using a 3D scanner or by properly (in accordance with ergonomics) landing of the customer on the working surface of the stand. At the same time, pressure sensors record the involved
контрольные точки, а оператор с помощью программного обеспечения определяет общую нагрузку, распределяет давление на вышеуказанные точки, соблюдая баланс (75 % нагрузки приходятся на 20-25 см кв. области седалищных бугров и т. д.). Так как датчики давления работают в постоянном режиме и выдают адресные сигналы, а задействованные контрольные точки (и соответствующие им актуаторы) занимают определяемое программным обеспечением положение, при котором показания датчиков примут заданные величины и вся система исполнительных механизмов занимает control points, and the operator using the software determines the total load, distributes the pressure to the above points, maintaining a balance (75% of the load falls on 20-25 cm square of the area of the ischial tubercles, etc.). Since the pressure sensors work in a constant mode and give out address signals, and the control points involved (and their corresponding actuators) occupy the position determined by the software at which the sensor readings will take the given values and the whole system of actuators takes
соответствующее положение и фиксируется. При необходимости производится визуальный осмотр, и отдельные участки корректируются с помощью пульта ручного управления (6). При удовлетворительной для клиента форме сиденья производится сканирование области спины с созданием «чернового» варианта математической модели спинки. Со стороны спины устанавливается под определенным углом к плоскости сиденья и на небольшом расстоянии второй стенд моделирования (4). При создании corresponding position and is fixed. If necessary, a visual inspection is carried out, and individual sections are adjusted using the manual control panel (6). When the seat shape is satisfactory for the client, the back area is scanned with the creation of a “draft” version of the mathematical model of the back. On the back side, a second modeling stand is installed at a certain angle to the seat plane and at a short distance (4). While creating
математической модели спинки (в качестве примера), он может быть оснащен, в отличие от первого, не датчиками давления, а датчиками касания. После принятия клиентом ровного положения, все актуаторы по команде оператора начинают движение, и продолжают его до момента касания клиента в области спины с учётом его анатомических особенностей. Оператором определяется рабочая зона, и актуаторы, соответствующие точки которых находятся вне рабочей зоны, отключаются, а все актуаторы в рабочей зоне продолжают движение до момента касания, после чего полученное положение mathematical model of the back (as an example), it can be equipped, unlike the first, not with pressure sensors, but with touch sensors. After the client has taken an equal position, all actuators, at the operator’s command, begin to move, and continue it until they touch the client in the back area, taking into account his anatomical features. The operator determines the working area, and the actuators, the corresponding points of which are outside the working area, are turned off, and all actuators in the working area continue to move until they touch, after which the position obtained
фиксируется. На конечном (чистовом) этапе оператор по указаниям клиента, либо сам клиент (предварительно ознакомленный с правилами пользования) с помощью сенсорного экрана пульта ручного управления (6) управляет положением конкретных актуаторов, то есть моделирует одновременно «примеряя» будущую основу предмета для сидения до удовлетворительного результата. Математическая модель в конечном виде может быть получена как с помощью 3D сканера, так и посредством получения адресных сигналов от датчиков положения актуаторов и создана в компьютерной программе по контрольным точкам позиционирования в заданной системе координат. Создается файл, в котором хранится данная математическая модель в одном из форматов, этот файл тем или иным обычно применяемым способом доставляется к месту дальнейшего использования. fixed. At the final (finishing) stage, the operator, according to the client’s instructions, or the client himself (previously acquainted with the terms of use) using the touch screen of the hand control panel (6) controls the position of specific actuators, that is, simulates at the same time trying on the future basis of the item for sitting to a satisfactory result. The mathematical model in the final form can be obtained both with the help of a 3D scanner, and by receiving address signals from actuator position sensors and created in a computer program according to control positioning points in a given coordinate system. A file is created in which this mathematical model is stored in one of the formats, this file is delivered to the place of further use in one way or another in a commonly used way.
Вторая задача (изготовление предмета) решается аналогично первому примеру, за исключением того, что заданный масштаб не изменяется, то есть математическая модель не делится оператором на участки. Допустим то, что стенд производства (5) является составной частью оборудования для вакуумной формовки и занимает положение матрицы (исходной формы, имеющей защиту от перегрева). Оператор на мониторе компьютера (2) размещает выбранную математическую модель сиденья в плоскости и координатах, соответствующих плоскости и контрольным точкам актуаторов стенда производства (5). Комплекс оборудования воспроизводит на указанном стенде физическую форму, соответствующую математической модели, а оборудование для вакуумной формовки по указанной форме производит из выбранного листового материала требуемое изделие. После чего все вышеуказанные действия выполняются с математической моделью спинки предмета для сидения. The second task (manufacturing an object) is solved similarly to the first example, except that the specified scale does not change, that is, the mathematical model is not divided by the operator into sections. Let us assume that the production stand (5) is an integral part of the equipment for vacuum molding and occupies the position of a matrix (the initial form having protection against overheating). The operator on the computer monitor (2) places the selected mathematical model of the seat in the plane and coordinates corresponding to the plane and control points of the actuators of the production stand (5). The equipment complex reproduces the physical form corresponding to the mathematical model at the indicated stand, and the vacuum molding equipment according to the specified form produces the desired product from the selected sheet material. After that, all the above actions are performed with a mathematical model of the back of the subject for sitting.
В результате осуществления заявленного технического решения получаем комплекс оборудования для моделирования и последующего производства средне- и крупногабаритных изделий, имеющих объемные (преимущественно барельефные) формы, которое: As a result of the implementation of the claimed technical solution, we obtain a complex of equipment for modeling and subsequent production of medium- and large-sized products having bulk (mainly bas-relief) forms, which:
- обеспечивает возможность создания математической модели заданного объемного объекта (предмета) - provides the ability to create a mathematical model of a given volumetric object (subject)
- обеспечивает возможность использования созданных на другом оборудовании - provides the ability to use created on other equipment
математических моделей заданных объемных объектов (предметов) mathematical models of given volumetric objects (objects)
-позволяет масштабировать и сводить в единую систему координат, необходимую для дальнейшей точной работы всех составляющих оборудования; -allows you to scale and reduce into a single coordinate system, necessary for the further accurate operation of all components of the equipment;
-позволяет выделять необходимые для воспроизведения линии изгибов и плоскости; -allows you to select the bending lines and planes necessary for reproduction;
-позволяет проецировать (воспроизводить) на исполнительном аппарате, далее - стенде, выбранные для работы элементы; -позволяет корректировать геометрию отдельных линий изгибов и плоскостей -allows you to project (play) on the executive apparatus, then - the stand, the elements selected for work; -allows you to adjust the geometry of individual lines of bends and planes
математической модели, одновременно с этим изменяя геометрию проекции (физической модели будущего шаблона) на рабочей поверхности стенда. mathematical model, at the same time changing the geometry of the projection (physical model of the future template) on the working surface of the stand.
- позволяет корректировать на стенде физическую модель в ручном режиме, изменяя, как следствие, форму виртуальной математической модели. - allows you to adjust the physical model at the stand in manual mode, changing, as a result, the shape of the virtual mathematical model.
- позволяет получать в максимально короткие сроки на стенде шаблон, форму, (матрицу, отпечаток, оттиск как выпуклый, негативный так и вдавленный, позитивный) линии или плоскости с рельефом или геометрией соответствующими виртуальной математической модели, в заданном масштабе и с физическими свойствами, позволяющими использование его в качестве матрицы для дальнейшей формовки. - allows you to receive as soon as possible on the stand a template, shape, (matrix, imprint, impression of both convex, negative and depressed, positive) lines or planes with relief or geometry corresponding to a virtual mathematical model, in a given scale and with physical properties that allow using it as a matrix for further molding.
- позволяет комбинированное использование нескольких стендов для получения шаблонов крупных или сложных форм. - allows the combined use of several stands to obtain patterns of large or complex shapes.

Claims

ФОРМУЛА FORMULA
1. Устройство для моделирования и изготовления объёмных тел, состоящее из 1. Device for modeling and manufacturing volumetric bodies, consisting of
компьютера, работающего с математическими моделями, контроллера, который получает информацию о координатах и исполнительного органа, которым управляет контроллер. отличающееся тем, что a computer that works with mathematical models, a controller that receives information about the coordinates, and an executive body that the controller controls. characterized in that
исполнительный орган (стенд производства) содержит рабочий стол, состоящий из станины (рамы) и смонтированной над ней площадки, имеющей жесткую конструкцию, на которой размещены в определённом порядке и закреплены исполнительные устройства (позиционные линейные электроприводы - актуаторы), имеющие обратную связь в виде датчиков положения Холла, а состояние актуаторов определяется контроллерами, выполняющими команды компьютера,  the executive body (production stand) contains a working table consisting of a bed (frame) and a platform mounted above it, which has a rigid structure, on which actuators (positional linear actuators - actuators) are placed in a certain order and are fixed, having feedback in the form of sensors Hall position, and the state of the actuators is determined by controllers that execute computer commands,
2. Устройство для моделирования и изготовления объёмных тел по п. 1 отличающееся тем, что над актуаторами горизонтально располагается (прикрепляется к каждому актуатору) лист из материала, обладающего способностью растягиваться и 2. A device for modeling and manufacturing volumetric bodies according to claim 1, characterized in that a sheet of material with the ability to stretch and is horizontally located (attached to each actuator) above the actuators
деформироваться под воздействием актуаторов. deform under the influence of actuators.
3. Устройство для моделирования и изготовления объёмных тел по п. 1 отличающееся тем, что на конце каждого актуатора закреплены наконечники определённой, заранее рассчитанной длины. 3. A device for modeling and manufacturing volumetric bodies according to claim 1, characterized in that at the end of each actuator there are fixed tips of a certain, pre-calculated length.
4. Устройство для моделирования и изготовления объёмных тел по п. 1 отличающееся тем, что дополнительно содержит стенд моделирования, состоящий из станины (рамы) и смонтированной над ней площадки, имеющей жесткую конструкцию, на которой размещены в определённом порядке и закреплены исполнительные устройства 4. A device for modeling and manufacturing volumetric bodies according to claim 1, characterized in that it further comprises a modeling stand, consisting of a bed (frame) and a platform mounted above it, having a rigid structure, on which actuators are placed in a certain order and fixed
(позиционные линейные электроприводы - актуаторы), имеющие обратную связь в виде датчиков положения Холла, а состояние актуаторов определяется контроллерами, выполняющими команды компьютера, оснащенный датчиками касания или давления (positional linear actuators - actuators) having feedback in the form of Hall position sensors, and the state of the actuators is determined by controllers that execute computer commands, equipped with touch or pressure sensors
5. Устройство для моделирования и изготовления объёмных тел по п. 1 отличающееся тем, что дополнительно содержит пульт ручного управления, принимающий информацию от компьютера, работающего с математическими моделями и воспринимающий и математическими моделями, команды оператора 5. A device for modeling and manufacturing volumetric bodies according to claim 1, characterized in that it further comprises a manual control panel that receives information from a computer working with mathematical models and senses and mathematical models, operator commands
6. Устройство для моделирования и изготовления объёмных тел по п. 1 отличающееся тем, что дополнительно содержит сканирующее устройство. 6. A device for modeling and manufacturing volumetric bodies according to claim 1, characterized in that it further comprises a scanning device.
PCT/UA2013/000059 2013-03-28 2013-06-10 Device for modelling and manufacturing three-dimensional bodies WO2014158121A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU201303821 2013-03-28
UAU201303821U UA80998U (en) 2013-03-28 2013-03-28 Device for modeling and manufacturing solid bodies

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014158121A1 true WO2014158121A1 (en) 2014-10-02

Family

ID=51624914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2013/000059 WO2014158121A1 (en) 2013-03-28 2013-06-10 Device for modelling and manufacturing three-dimensional bodies

Country Status (2)

Country Link
UA (1) UA80998U (en)
WO (1) WO2014158121A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0689315A (en) * 1992-09-07 1994-03-29 Nec Corp Cad system
US6450393B1 (en) * 1998-06-30 2002-09-17 Trustees Of Tufts College Multiple-material prototyping by ultrasonic adhesion
US20060160250A1 (en) * 2004-08-11 2006-07-20 Cornell Research Foundation, Inc. Modular fabrication systems and methods
JP2009195038A (en) * 2008-02-15 2009-08-27 Citizen Sayama Co Ltd Rotary actuator
KR101080826B1 (en) * 2011-07-13 2011-11-07 (주)아모스텍 The magnetic servo actuator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0689315A (en) * 1992-09-07 1994-03-29 Nec Corp Cad system
US6450393B1 (en) * 1998-06-30 2002-09-17 Trustees Of Tufts College Multiple-material prototyping by ultrasonic adhesion
US20060160250A1 (en) * 2004-08-11 2006-07-20 Cornell Research Foundation, Inc. Modular fabrication systems and methods
JP2009195038A (en) * 2008-02-15 2009-08-27 Citizen Sayama Co Ltd Rotary actuator
KR101080826B1 (en) * 2011-07-13 2011-11-07 (주)아모스텍 The magnetic servo actuator

Also Published As

Publication number Publication date
UA80998U (en) 2013-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gebhardt et al. 3D printing: understanding additive manufacturing
US20170129187A1 (en) Three dimensional molding apparatus and control program
CN105965896B (en) A kind of multidimensional angle 3D printer
US6658314B1 (en) System and method for three dimensional model printing
US6280784B1 (en) Method for rapidly making a 3-D food object
JP2021176699A (en) System and workstation for design, fabrication and assembly of bio-material constructs
US6280785B1 (en) Rapid prototyping and fabrication method for 3-D food objects
CN106696292A (en) Three-dimensional printing device
Choi et al. Development of a mobile fused deposition modeling system with enhanced manufacturing flexibility
US20140120195A1 (en) Three Dimensional Contour Shaping Apparatus
US9427898B2 (en) Apparatus for molding polymers and composite laminates
EP2313867A1 (en) Method and device for the production of a master pattern tool
CN108839338B (en) Three-dimensional model slicing method based on FDM equipment
US20180290399A1 (en) Method of three-dimensional printing and system thereof
JPH06179243A (en) Device, method, and process for producing three-dimensionally shaped object from computer data under computer control
CN109219491A (en) Method and apparatus for 3 D-printing
US20160303646A1 (en) Sand casting mold production system and sand casting mold production method for producing sand casting mold
EP3856492B1 (en) Method and system for additive manufacturing with a sacrificial structure for easy removal
Stevens et al. Conformal robotic stereolithography
CN205674499U (en) The multi-angle 3D printer of quick movement
RU150354U1 (en) DEVICE FOR MODELING AND MANUFACTURE OF VOLUME BODIES
TWI576252B (en) Manual article forming method and system thereof
CN108603756A (en) Integral measuring and increasing material manufacturing system and method
WO2014158121A1 (en) Device for modelling and manufacturing three-dimensional bodies
CN104260356B (en) Prepare the device and preparation method of learning aid

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13879907

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13879907

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1