BG1735U1 - Многопластов триизмерен модел от листов материал и система за получаването му - Google Patents

Abstract

Полезният модел се отнася до многопластов триизмерен модел от листов материал и система за получаването му, които могат да намерят приложение за физическо изграждане на триизмерни модели от листов материал, които представляват точно копие на съществуващ музеен експонат, скулптура, както и за мащабно възпроизвеждане на модели на движими и недвижими културно-исторически паметници на културата, архитектурни сгради и туристически обекти. Триизмерният модел се състои от "n" на брой формообразуващи елементи (1), разположени един върху друг, като всеки формообразуващ елемент се състои от вътрешна (3) и външна (4) част, свързани помежду си посредством конструктивни връзки (5) и отделени една от друга чрез разделителен контур (6). Всяка част на формообразуващия елемент съдържа най-малко един отвор (7, 8), в който е разположен конструктивен водещ елемент и я фиксира към съответните части на формообразуващите елементи (1).

Description

Област на приложение

Полезният модел се отнася до многопластов триизмерен модел от листов материал и система за получаването му, които могат да намерят приложение за физическо изграждане на пространствени модели от листов материал, които представляват точно копие на съществуващ обект /музеен експонат, скулптура и други/ или свободно генериран такъв, както и за мащабиране модели на движими и недвижими културно-исторически паметници на културата, архитектурни сгради и туристически обекти.

Предшестващо състояние на техниката

Известен е куб пъзел (US Р 4662638), състоящ се от множество взаимно свързани в пространството елементи, които изпълват изцяло обема на куба, като споменатите елементи са разположени така, че да могат да се разглобяват един спрямо друг. Характерно за известната конструкция е това, че всеки от елементите, изграждащи куба пъзел е съставен от няколко по-малки кубове, контактуващи чрез страните си и здраво свързани един с друг. Изграждането на куба пъзел изисква най-малко две малки изграждащи кубчета да са разположени едно срещу друго по отношение на всеки един от елементите, ориентиран по трите посоки на пространството.

Известният куб пъзел има сравнително сложно от техническа гледна точка изпълнение на малките, изграждащи кубчета, което от своя страна определя сложността на формата и високата й стойност.

Известен е триизмерен пъзел (US Р 4874176), представляващ по същество картинен триизмерен пъзел, включващ множество елементи, еднакви по размер и форма, определена от горна, долна и странични повърхности. Елементите се свързват един към друг чрез долните си повърхности, като фиксирането им се извършва чрез предварително определени свързващи части и по този начин се изгражда една триизмерна форма.

При известния триизмерен пъзел за изграждането на триизмерната форма е необходимо да бъдат свързани множество идентични по форма и размер елементи, които не съдържат указание за разполагането им в пространството. Допълнително неудобство е свързано с това, че формоизграждащите елементи се разполагат и свързват един с друг без при това да се поставят върху основа, в резултат на което триизмерната форма не може да бъде изградена с необходимата стабилност.

Известен е триизмерен обект (US Р 5817378), изграден от хартиен лист, сгънат на две, перпендикулярно ориентирани една спрямо друга половини, като сгъването е по напречната линия, при което листовият материал е снабден с изрязани елементи, издадени един спрямо друг, като са разположени паралелно един на друг, както и паралелно на едната половина на сгънатия лист, а формите на изрязаните части варират постепенно от едната към другата половина на сгънатия лист, в резултат на което се получава форма с предна част, различна от най-задно разположената част на триизмерната форма.

Неудобството на известния триизмерен обект, изпълнен от листов материал е това, че за изграждането на такъв триизмерен обект е необходимо използването на допълнителни конструктивни елементи, за да се постигне необходимата стабилност на формата, заедно с допълнителни формоизграждащи елементи, разположени паралелно върху нея.

Известен е триизмерен пъзел (US Р 5681041), включващ множество от елементи, всеки от които с предварително определена форма, изпълнен от твърд листов материал. В основата си елементите са изпълнени с паралелно ориентирани плоски повърхнини, за предпочитане еднакви по дебелина. За целите на стабилно изграждане на формата на триизмерният пъзел, в зависимост от изгражданата форма предварително определен брой елементи са снабдени допълнително с фрикционно ангажирана среда за постигане на необходимата стабилност на триизмерната фигура. Такава стабилност се постига и с помощта на допълнителен носещ елемент, който освен това има и функцията на водач при подреждането на формоизграждащи елементи.

Известният пъзел има сложно изграждане на пъзела, предопределящо и невъзможността за пълно и непрекъснато възпроизводство на

1735 Ul триизмерния обект.

Известен е метод за изграждане на триизмерен обект, описан в патентна публикация WO 2003/084622, който включва разделяне на триизмерен обект посредством сечението му с хоризонтална ориентирана равнина по едно от измеренията в пространството до определяне на контур на обекта, при което обекта се разделя на множество формоизграждащи елементи с различна форма, които се изрязват с помощта на известни технически средства и след това се подреждат и фиксират последователно един към друг, неразглобяемо по направление на листова повърхнина, ограничена от собствения контур, като следващия формоизграждащ елемент се фиксира към предходния формоизграждащ елемент до пълното възпроизвеждане на формата на триизмерния обект.

При известния метод фиксирането на формоизграждащите елементи до пълното възпроизвеждане на формата на триизмерния обект е с висока степен на сложност.

Техническа същност на полезния модел

Като се има предвид изложеното дотук известно ниво на техниката в разглежданата област, цел на настоящия полезен модел е да се предложи многопластов триизмерен модел от листов материал, който да позволява лесно и точно физическо изграждане на различен по сложност модел при висока прецизност на контура на изграждания модел. Полезният модел се отнася и до система за получаване на триизмерен модел от листов материал.

Задачата се решава с многопластов триизмерен модел от листов материал, който се състои от “п” на брой формообразуващи елементи, разположени един върху друг в предварително определена последователност.

Съгласно полезният модел всеки формообразуващ елемент се състои от вътрешна и външна част, свързани помежду си посредством конструктивни връзки и отделени една от друга чрез разделителен контур. Всяка част на формообразуващия елемент съдържа най-малко един отвор, в който е разположен конструктивен водещ елемент и я фиксира към съответните части на формообразуващите елементи, разположени в координатна система на пространствения обект, при което множеството от вътрешни части на формообразуващите елементи представлява пространствен обект от листов материал, а множеството от външни части на формообразуващите елементи образува листова матрица.

Многопластовият триизмерен модел се отличава с това, че конструктивните водещи елементи са най-малко по един за всяка от двете части на формообразуващите елементи и могат да бъдат от различен по вид и дебелина материал.

Многопластовият триизмерен модел се отличава още и с това, че формообразуващите елементи могат да бъдат изпълнени от различен по вид материал, например рециклирана хартия, полиграфска макулатура, картон, стъкло, плексиглас, и др., съответно триизмерният модел може да бъде изпълнен чрез комбинация от различни по вид материали.

В едно вариантно изпълнение на многопластовия триизмерен модел от листов материал съгласно полезният модел е възможно да се използва комбинация от листови материали, например комбинация от рециклирана хартия и картон, комбинация от стъкло и метал и други материали с такава характеристика.

В едно друго вариантно изпълнение на многопластовия триизмерен обект листовият материал е обработен двустранно.

Полезният модел се отнася и до система за получаване на многопластов триизмерен /пространствен/ обект, състояща се от фотографско средство, свързано с компютър и печатащо устройство, при което най-малко един компютърен модул е свързан със сканиращ модул, а компютърният модул е свързан от своя страна с производствен модул, включващ свързани помежду си печатащо устройство, рутер и режещи устройства. Сканиращият модул включва свързани помежду си фотографски, оптични, микро и геосканиращи устройства. Подходящо е като печатащи устройства да се използват CNC платформа с лазерна глава и/или триизмерни принтери.

Основното предимство на полезния модел се изразява в това, че позволява физическо възпроизвеждане на многопластов триизмерен модел, при високо качество на изображението, по-специално по отношение на плътността на подреждането на отделните формообразуващи елементи, което от своя страна позволява постигането на висока точност и гладкост на контура,

1735 Ш както и необходимата стабилност. Полезният модел позволява да се получат едновременно два обекта - матрица от листов материал и многопластов триизмерен модел /обект/ от листов материал, като листовата матрица е възможно да бъде използвана за многократно физическо получаване на триизмерен модел в материал. Високите качества на изображението се постигат благодарение на използването на технически средства - компютърни станции, периферни устройства с възможности за сканиране и/или преобразуване на дигитални обекти, изрязване, като съгласно полезният модел с една операция се изрязват едновременно двете части - вътрешна и външна на формообразуващия елемент, които изграждат два, независими един от друг, обекта. Полезният модел позволява лесен достъп до всякаква пространствена форма и нейното физическо изграждане като триизмерен модел от листов материал, например под формата на триизмерен пъзел.

Триизмерният модел, получен съгласно полезния модел, позволява тиражиране на такива обекти от листов материал под формата на полиграфически издания с нови характеристики, при които страниците на изданието се използват едновременно като носител на информация и като конструктивен елемент (листов материал, от който се отделят формообразуващите елементи за получаването на пространствения обект).

Полезният модел е изключително подходящ за получаването на пространствени дву- и триизмерни обекти, модели от листов материал, като позволява да се използва рециклирана хартия или полиграфска макулатура.

Полезният модел позволява формообразуващите елементи на листовата матрица да бъдат трайно или временно фиксирани, така че листовата матрица да се използва за тиражирано възпроизвеждане на пространствени триизмерни модел или пресъздаване на уникати на пространствения обект в материал.

Друго предимство на полезния модел е обстоятелството, че използваният листов материал може да бъде предварително обработен двустранно /лице и гръб/, в резултат на което полученият пространствен обект от листов материал се отличава с допълнителен визуален ефект, изразяващ се в това, че в зависимост от ъгъла на гледната точка обекта притежава оцветена повърхност, ограничена от външния контур.

Пояснение на приложените фигури

По-нататък в описанието са представени примери за изпълнение на пространствен триизмерен модел от листов материал, онагледени с помощта на придружаващите описанието фигури, както следва:

фигура 1 представя външна и вътрешна част на формообразуващ елемент;

фигура 2 представя монопластов триизмерен модел от листов материал;

фигура 3 представя листова матрица;

фигура 4 представя дебелината на формообразуващите елементи на триизмерен модел (глава) от листов материал;

фигура 5 представя дебелината на формообразуващите елементи на триизмерен модел (архитектурна сграда) от листов материал;

фигура 6 представя система за получаване на многопластов пространствен, за предпочитане триизмерен модел от листов материал.

Примери за изпълнение на полезния модел

Пространственият обект от листов материал съгласно полезния модел е представен чрез предпочитани примери за изпълнение на пространствен обект, с различна сложност и форма, като описаните съществени признаци на отделните обекти - листова матрица и пространствен обект от листов материал не ограничават използването и на други конструктивни, сходни по своята функция елементи, при което се получават пространствени обекти с еднакво качество и характеристики.

Многопластовият триизмерен модел от листов материал се състои от п на брой формообразуващи елементи 1, с дебелина 2, определена от конкретно използваният в случая листов материал, които са разположени един върху друг в предварително определена последователност, при което всеки формообразуващ елемент 1 на пространствения обект от листов материал се състои от вътрешна част 3 и външна част 4, свързани помежду си посредством конструктивни връзки 5, като вътрешната 3 и външната част 4 са отделени една от друга чрез разделителен контур. Във всяка от частите 3 и 4 на формообразуващия елемент са предвидени съответно отвори 7 и 8, в които е поместен конструктивен

1735 Ul водещ елемент и ги фиксира към съответните части на формообразуващите елементи 3 и 4 в координатна система на пространствения обект. При описаното оформяне и взаимно разположение на формообразуващите елементи се получава многопластов триизмерен модел, отличаващ се с висока прецизност на външният контур, като множеството от вътрешни части 3 на формообразуващите елементи 1 оформя триизмерен модел от листов материал, а множеството от външни части 4 на формообразуващите елементи - листова матрица.

Многопластовият триизмерен модел от листов материал се получава с помощта на система от технически средства, чието последователно разполагане и свързване позволява да се получат пространствени обекти с висока прецизност на контура. Системата включва сканиращ модул, който може да бъде изпълнен от известни технически средства, като например фото, видео, оптични, микро или геосканиращи технически средства, позволяващи безконтактно триизмерно сканиране и заснемане на съществуващ обект. Триизмерният дигитален модел може да бъде получен и по други известни начини, като се подлага на обработване в компютърен модул, включващ компютърна станция свързана със сървър за съхранение на бази данни, при което компютърният модул е свързан и с производствен модул, състоящ се от печатащи устройства и рутер, като за предпочитане е да бъдат използвани CNC платформи с лазерна глава и триизмерни принтери.

Приложение на полезния модел

Съгласно полезният модел многопластовият триизмерен модел от листов материал има характеристиките на триизмерен дигитален модел, генериран със софтуер, предназначен за получаване на полигонална мрежа от заснета със сканиращи и оптични системи информация от точки, съответстващи на пространствените коти на съществуващ обект. Обработването на триизмерния дигитален модел включва въвеждането му в геометрична форма, което се извършва с помощта на специализиран софтуер, при което геометричната форма съдържа изцяло триизмерния дигитален модел и представлява негова матрица, като външният контур на триизмерния дигитален модел е определен от множество от точки, при надлежащо едновременно на триизмерния дигитален модел и на геометричната форма и определя разделителен контур, разделящ двата обекта един от друг.

През триизмерния дигитален модел се прокарват равнинни сечения, при което се установяват конструктивни връзки между него и матрицата. Едновременно с това се изграждат конструктивни форми - отвори, предназначени за разполагане на конструктивни водещи елементи, посредством които формообразуващите елементи на листовата матрица и на пространствения обект от листов материал се фиксират. При използването на специализиран програмен продукт обработването на триизмерния дигитален модел продължава с разрязването му с равнина, която го пресича в предварително определена посока и със стъпка, която се определя в зависимост от листовия материал, който ще се използва за физическото изграждане на пространствения обект от листов материал. Получените формообразуващи елементи се подлагат на предварителна подготовка при използването на съответна програма, като след това се изрязват от листов материал, за предпочитане при използването на CNC платформа с лазерна глава. Изрязаните формообразуващи елементи се подреждат в предварително определена съгласно маркирането им последователност, като се фиксират е помощта на конструктивните водещи елементи до постигането на необходимата стабилност на пространствения обект. За пълното изграждане на пространствения обект от листов материал външната част на формообразуващите елементи се отделя от вътрешната част чрез прекъсване на предварително заложените конструктивни връзки. В резултат на извършените в посочената последователност операции се получават едновременно два самостоятелни обекта, съответно пространствен триизмерен модел от листов материал, представляващ точно копие на триизмерния дигитален модел, и листова матрица.

Claims (8)

1. Претенции

   1. Многопластов триизмерен модел от листов материал, който се състои от η на брой формообразуващи елементи, разположени един върху друг в предварително определена последователност, характеризиращ се с това, че

   1735 Ul всеки от формообразуващите елементи (1) се състои от вътрешна (3) и външна (4) част, свързани помежду си посредством конструктивни връзки (5) и отделени една от друга чрез разделителен контур (6), като всяка част (3,4) на формообразуващия елемент (1) съдържа най-малко един отвор (7, 8), в който е разположен конструктивен водещ елемент за фиксиране към съответните части (3, 4) на формообразуващите елементи (1), разположени в координатна система на пространствения обект, при което множеството от вътрешни части (3) на формообразуващите елементи (1) представлява пространствен обект от листов материал, а множеството от външни части (4) на формообразуващите елементи (1) образува листова матрица.
2. 2. Многопластов триизмерен модел съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че конструктивните водещи елементи са най-малко по един за всяка от двете части (3, 4) на формообразуващите елементи (1).
3. 3. Многопластов триизмерен модел съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че формообразуващите елементи (1) са от различен по вид материал, например рециклирана хартия, полиграфска макулатура, картон, стъкло, плексиглас, и др.
4. 4. Многопластов триизмерен модел съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че триизмерният модел е изпълнен от комбиниране на различни по вид материали, например рециклирана хартия и картон, стъкло и метал, и др.
5. 5. Многопластов триизмерен модел съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че листовият материал е обработен двустранно.
6. 6. Система за получаване на пространствен обект, състояща се от фотографско средство, свързано с компютър и печатащо устройство, характеризираща се с това, че най-малко един компютърен модул е свързан със сканиращ модул, като компютърният модул е свързан от своя страна и с производствен модул, включващ свързани помежду си печатащо устройство, рутер и режещи устройства.
7. 7. Система съгласно претенция 6, характеризираща се с това, че сканиращият модул включва свързани помежду си фотографски, оптични, микро- и геосканиращи устройства.
8. 8. Система съгласно претенция 6, характеризираща се с това, че печатащите устройства са CNC платформа с лазерна глава и/или триизмерен принтер.