CN105563700A - 一种三维模具制作系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三维模具制作系统及方法，该系统包括棒材阵列模块和数控装置。该方法包括：数控装置对物体轮廓三维坐标信息进行获取；根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于相对应位置的棒材单元移动相对应的高度。通过使用本发明能够快速进行模具的制作，工作效率高，而且制作过程中还无需涉及人为操作，大大提高模具制作的准确度。本发明作为一种三维模具制作系统及方法可广泛应用于模具制作领域中。

Description

一种三维模具制作系统及方法
技术领域
本发明涉及模具的制作技术，尤其涉及一种用于物体单侧形状轮廓的三维模具快速制作系统及方法。
背景技术
对于模具，其是一个在外力作用使坯料成为有特定形状和尺寸物体的工具，即其是用于成型物体的工具，可广泛应用于冲裁、模锻、冷镦、挤压、粉末冶金件压制、压力铸造，以及工程塑料、橡胶、陶瓷等制品的压塑或注塑的成形加工领域中。而对于模具的制作，其发展水平则是机械制造水平的重要标志之一，因此为了提高自身企业的机械制造水平，各个机械制造的公司企业均纷纷研究且提出各式各样更优的模具制作方案。然而，对于目前常用的用于物体单侧形状轮廓的模具制作方案，其步骤仍较为复杂，而且涉及过多的人为操作，因此，导致模具制作的工作效率和精确度都较为低下。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种快速且精确度高的用于物体单侧形状轮廓的三维模具制作系统。
本发明的另一目是提供一种快速且精确度高的用于物体单侧形状轮廓的三维模具制作方法。
本发明所采用的技术方案是：一种三维模具制作系统，包括：
棒材阵列模块，包括若干个棒材单元，所述若干个棒材单元以阵列方式排列设置；
数控装置，用于对物体轮廓三维坐标信息进行获取，然后根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于相对应位置的棒材单元移动相对应的高度；
所述棒材阵列模块设置在数控装置上。
进一步，所述根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于相对应位置的棒材单元移动相对应的高度，其具体为：
根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于与物体轮廓三维坐标信息中的平面坐标信息相对应位置的棒材单元移动与物体轮廓三维坐标信息中的Z轴坐标信息相对应的高度。
进一步，所述根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于与物体轮廓三维坐标信息中的平面坐标信息相对应位置的棒材单元移动与物体轮廓三维坐标信息中的Z轴坐标信息相对应的高度，其所采用的控制公式如下所示：
h(u,v,w)=k·f(x,y,z)+C(a,b,c)
其中，h(u,v,w)表示为棒材阵列模块的三维坐标信息，u表示为棒材阵列模块中棒材单元所处位置的横坐标，v表示为棒材阵列模块中棒材单元所处位置的纵坐标，w表示为数控装置控制位置为(u,v)的棒材单元所移动的高度；f(x,y,z)表示为物体轮廓三维坐标信息，x、y、z分别表示为物体轮廓的X轴坐标信息、Y轴坐标信息以及Z轴坐标信息；k表示为缩放系数；C(a,b,c)为常数。
进一步，所述棒材单元的形状为柱状。
进一步，所述棒材单元的横截面为圆形或方形。
本发明所采用的另一技术方案是：一种三维模具制作方法，包括：
A、数控装置对物体轮廓三维坐标信息进行获取；
B、数控装置根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于相对应位置的棒材单元移动相对应的高度。
进一步，所述步骤B具体为：数控装置根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于与物体轮廓三维坐标信息中的平面坐标信息相对应位置的棒材单元移动与物体轮廓三维坐标信息中的Z轴坐标信息相对应的高度。
进一步，对于所述步骤B，其所采用的控制公式如下所示：
h(u,v,w)=k·f(x,y,z)+C(a,b,c)
其中，h(u,v,w)表示为棒材阵列模块的三维坐标信息，u表示为棒材阵列模块中棒材单元所处位置的横坐标，v表示为棒材阵列模块中棒材单元所处位置的纵坐标，w表示为数控装置控制位置为(u,v)的棒材单元所移动的高度；f(x,y,z)表示为物体轮廓三维坐标信息，x、y、z分别表示为物体轮廓的X轴坐标信息、Y轴坐标信息以及Z轴坐标信息；k表示为缩放系数；C(a,b,c)为常数。
本发明的有益效果是：本发明的模具制作系统通过根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于相对应位置的棒材单元移动相对应的高度，便能完成用于物体单侧形状轮廓的模具制作，由此可得，本发明的模具制作系统能快速进行模具的制作，工作效率高，而且制作过程中还无需涉及人为操作，大大提高模具制作的准确度。另外，本发明的制作系统还具有结构简单、易于实现等优点。
本发明的另一有益效果是：本发明的模具制作方法是根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于相对应位置的棒材单元移动相对应的高度，从而实现用于物体单侧形状轮廓的模具制作，由此可得，通过使用本发明的方法，能够快速进行模具的制作，工作效率高，而且制作过程中还无需涉及人为操作，大大提高模具制作的准确度。另外，本发明的制作方法还具有步骤简单、易于实现等优点。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是本发明一种三维模具制作系统的结构示意图；
图2是本发明一种三维模具制作方法的步骤流程图；
图3是棒材阵列模块的三维坐标信息的示意图；
图4是人脸轮廓三维坐标信息的示意图。
1、数控装置；2、棒材单元。
具体实施方式
如图1所示，一种三维模具制作系统，包括：
棒材阵列模块，包括若干个棒材单元2，所述若干个棒材单元2以阵列方式排列设置；
数控装置1，用于对物体轮廓三维坐标信息进行获取，然后根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于相对应位置的棒材单元2移动相对应的高度；
所述棒材阵列模块设置在数控装置1上。对于棒材阵列模块中棒材单元2的个数，其在单位面积内的个数越多，便能最终获得越平滑精细的轮廓。
进一步作为优选的实施方式，所述根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于相对应位置的棒材单元2移动相对应的高度，其具体为：
根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于与物体轮廓三维坐标信息中的平面坐标信息相对应位置的棒材单元2移动与物体轮廓三维坐标信息中的Z轴坐标信息相对应的高度。
进一步作为优选的实施方式，所述根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于与物体轮廓三维坐标信息中的平面坐标信息相对应位置的棒材单元2移动与物体轮廓三维坐标信息中的Z轴坐标信息相对应的高度，其所采用的控制公式如下所示：
h(u,v,w)=k·f(x,y,z)+C(a,b,c)
由此可得，对于根据获得的物体轮廓三维坐标信息来对棒材单元2进行控制的过程，其是一个控制令h(u,v,w)=k·f(x,y,z)+C(a,b,c)的过程；
其中，h(u,v,w)表示为棒材阵列模块的三维坐标信息，u表示为棒材阵列模块中棒材单元2所处位置的横坐标，v表示为棒材阵列模块中棒材单元2所处位置的纵坐标，w表示为数控装置1控制位置为(u,v)的棒材单元2所移动的高度；f(x,y,z)表示为物体轮廓三维坐标信息，x、y、z分别表示为物体轮廓的X轴坐标信息、Y轴坐标信息以及Z轴坐标信息；k表示为缩放系数；C(a,b,c)为常数。a,b,c均为常数值，它们仅是使物体轮廓分别在三维坐标系中三个方向上平移a,b,c的位移量，不会影响生成的物体轮廓形状，仅用于决定整体物体轮廓在装置中的位置。
进一步作为优选的实施方式，所述棒材单元2的形状为柱状。
进一步作为优选的实施方式，所述棒材单元2的横截面为圆形或方形，又或者是其它规则或不规则的形状。
如图2所示，一种三维模具制作方法，包括：
A、数控装置1对物体轮廓三维坐标信息进行获取；
B、数控装置1根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于相对应位置的棒材单元2移动相对应的高度。
进一步作为优选的实施方式，所述步骤B具体为：数控装置1根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于与物体轮廓三维坐标信息中的平面坐标信息相对应位置的棒材单元2移动与物体轮廓三维坐标信息中的Z轴坐标信息相对应的高度。
进一步作为优选的实施方式，对于所述步骤B，其所采用的控制公式如下所示：
h(u,v,w)=k·f(x,y,z)+C(a,b,c)
其中，h(u,v,w)表示为棒材阵列模块的三维坐标信息，u表示为棒材阵列模块中棒材单元2所处位置的横坐标，v表示为棒材阵列模块中棒材单元2所处位置的纵坐标，w表示为数控装置1控制位置为(u,v)的棒材单元2所移动的高度；f(x,y,z)表示为物体轮廓三维坐标信息，x、y、z分别表示为物体轮廓的X轴坐标信息、Y轴坐标信息以及Z轴坐标信息；k表示为缩放系数；C(a,b,c)为常数。
本发明一具体实施例
对于所述的物体轮廓，在实施例中，其具体为人脸轮廓，而用于人脸轮廓的三维模具制作，即脸模制作，其具体实施的步骤包括：
S1、将棒材阵列模块中的每个棒材单元2按坐标编号(u,v,w)，其中，(u,v)表示为棒材单元2在棒材阵列模块中所处的平面位置，棒材单元2可在坐标系O 1 xyz（如图3所示）中z轴方向上移动，移动的高度，即位移量，为w，由此可得出棒材阵列模块的三维坐标信息h(u,v,w)；
S2、对人脸轮廓三维坐标信息进行获取，而所述人脸轮廓三维坐标信息f(x,y,z)，如图4所示；
然后，控制与(x,y)这一平面坐标信息相对应位置的棒材单元2移动与z相对应的高度，进而使h(u,v,w)=k·f(x,y,z)+C(a,b,c)，以实现脸模的制作。由此可得，通过数控装置1推动(u,v)处的棒材单元2移动w的位移量，即可在装置中呈现人脸模型。当k=1时，脸模是与原数据f(x,y,z)等大的模具。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种三维模具制作系统，其特征在于：包括：
棒材阵列模块，包括若干个棒材单元，所述若干个棒材单元以阵列方式排列设置；
数控装置，用于对物体轮廓三维坐标信息进行获取，然后根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于相对应位置的棒材单元移动相对应的高度；
所述棒材阵列模块设置在数控装置上。
2.根据权利要求1所述一种三维模具制作系统，其特征在于：所述根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于相对应位置的棒材单元移动相对应的高度，其具体为：
根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于与物体轮廓三维坐标信息中的平面坐标信息相对应位置的棒材单元移动与物体轮廓三维坐标信息中的Z轴坐标信息相对应的高度。
3.根据权利要求2所述一种三维模具制作系统，其特征在于：所述根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于与物体轮廓三维坐标信息中的平面坐标信息相对应位置的棒材单元移动与物体轮廓三维坐标信息中的Z轴坐标信息相对应的高度，其所采用的控制公式如下所示：
h(u,v,w)=k·f(x,y,z)+C(a,b,c)
其中，h(u,v,w)表示为棒材阵列模块的三维坐标信息，u表示为棒材阵列模块中棒材单元所处位置的横坐标，v表示为棒材阵列模块中棒材单元所处位置的纵坐标，w表示为数控装置控制位置为(u,v)的棒材单元所移动的高度；f(x,y,z)表示为物体轮廓三维坐标信息，x、y、z分别表示为物体轮廓的X轴坐标信息、Y轴坐标信息以及Z轴坐标信息；k表示为缩放系数；C(a,b,c)为常数。
4.根据权利要求1-3任一项所述一种三维模具制作系统，其特征在于：所述棒材单元的形状为柱状。
5.根据权利要求4所述一种三维模具制作系统，其特征在于：所述棒材单元的横截面为圆形或方形。
6.一种三维模具制作方法，其特征在于：包括：
A、数控装置对物体轮廓三维坐标信息进行获取；
B、数控装置根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于相对应位置的棒材单元移动相对应的高度。
7.根据权利要求6所述一种三维模具制作方法，其特征在于：所述步骤B具体为：数控装置根据获得的物体轮廓三维坐标信息，进而控制处于与物体轮廓三维坐标信息中的平面坐标信息相对应位置的棒材单元移动与物体轮廓三维坐标信息中的Z轴坐标信息相对应的高度。
8.根据权利要求7所述一种三维模具制作方法，其特征在于：对于所述步骤B，其所采用的控制公式如下所示：
h(u,v,w)=k·f(x,y,z)+C(a,b,c)
其中，h(u,v,w)表示为棒材阵列模块的三维坐标信息，u表示为棒材阵列模块中棒材单元所处位置的横坐标，v表示为棒材阵列模块中棒材单元所处位置的纵坐标，w表示为数控装置控制位置为(u,v)的棒材单元所移动的高度；f(x,y,z)表示为物体轮廓三维坐标信息，x、y、z分别表示为物体轮廓的X轴坐标信息、Y轴坐标信息以及Z轴坐标信息；k表示为缩放系数；C(a,b,c)为常数。
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