CN106840116B - 三维放样方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种三维放样方法，本发明通过建立待放样的三维模型，并进行区域分割，提取其中一个分割段作为待放样的异形曲面；三维软件中为该待放样的异形曲面的各角点确定三维放样平台的坐标系统；根据所述坐标系统布置实际的三维放样平台；将待放样的异形曲面的各角点架设于所述三维放样平台的游标卡件上，形成角点坐标，通过连续连杆布置完成异形曲面的放样和加工。本发明的三维放样方法具有通用性，能够完成各类空间异形造型的放样及制造，不但减少工作量，提高效率，同时保证构件制作的质量，减少模具浪费。

Description

三维放样方法

技术领域

本发明涉及一种三维放样方法。

背景技术

建筑装饰中，往往会遇到一些双曲面造型，经过不规则旋转、变换得到的各类造型，这些空间异形造型往往很难使用传统的制作工艺进行加工，每一种独特的造型基本上都要通过单独的制模放样。目前仍没有一种通用的放样制作工艺来完成这些异形构件的制作加工。这也使得在生产加工异形构件前需要大量的前期工作来进行方案的确定，不但增加工作量，无法保证每一个异形构件制作的质量，也无法重复使用模具，造成浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维放样方法，能够保证每一个异形构件制作的质量，且能重复使用模具。

为解决上述问题，本发明提供一种三维放样方法，所述方法包括：

建立待放样的三维模型，并进行区域分割，提取其中一个分割段作为待放样的异形曲面；

在三维软件中为该待放样的异形曲面的各角点确定三维放样平台的坐标系统；

根据所述坐标系统布置实际的三维放样平台；

将待放样的异形曲面的各角点架设于所述三维放样平台的游标卡件上。

进一步的，在上述三维放样方法中，将待放样的异形曲面的各角点架设于所述三维放样平台的游标卡件上，包括：

将待放样的异形曲面的各角点架设于所述三维放样平台的游标卡件的定制卡件上。

进一步的，在上述三维放样方法中，在三维软件中为该待放样的异形曲面的各角点确定三维放样平台的坐标系统，包括：

确定三维放样平台的支座底盘的1～4号四条定位线的平面坐标；

确定三维放样平台的罗盘扣件设置在立杆上的高度h；

确定三维放样平台的罗盘扣件旋转的角度θ；

确定三维放样平台的游标卡件到横杆的端部固定点的距离L，游标卡件为待放样的异型曲面的角点坐标；

确定三维放样平台的横杆的倾斜角度α。

进一步的，在上述三维放样方法中，根据所述坐标系统布置实际的三维放样平台，包括：

在三维放样平台的钢板平台上建立坐标网格；

根据三维放样平台的支座底盘的1～4号四条定位线的平面坐标，在坐标网格上进行立杆的定位，并标注立杆的编号以及立杆的1～4号四条定位线所在位置，同时标出1号定位线；

按照三维放样平台的立杆的编号以及立杆的1～4号四条定位线所在位置、1号定位线放置立杆；

根据三维放样平台的罗盘扣件设置在立杆上的高度、罗盘扣件旋转的角度调整旋转罗盘高度h及角度θ；

在三维放样平台的罗盘扣件上安装横杆，并利用数字式水平仪进行横杆的倾斜角度α的校核；

按照三维放样平台的游标卡件到横杆的端部固定点的距离L进行游标卡件的定位安装。

进一步的，在上述三维放样方法中，按照游标卡件到横杆的端部固定点的距离L进行游标卡件的定位安装，包括：

按照游标卡件到横杆的端部固定点的距离L，用红外线测距仪进行一横杆上第一个基本卡件的定位安装固定；

以所述第一个基本卡件为基础，安装第二个基本卡件和设置于所述第一和第二基本卡件上的定制卡件，安装到位后对第一、第二个基本卡件和定制卡件进行固定。

与现有技术相比，本发明通过建立待放样的三维模型，并进行区域分割，提取其中一个分割段作为待放样的异形曲面；三维软件中为该待放样的异形曲面的各角点确定三维放样平台的坐标系统；根据所述坐标系统布置实际的三维放样平台；将待放样的异形曲面的各角点架设于所述三维放样平台的游标卡件上，形成角点坐标，通过连续连杆布置完成异形曲面的放样和加工。本发明的三维放样方法具有通用性，能够完成各类空间异形造型的放样及制造，不但减少工作量，提高效率，同时保证构件制作的质量，减少模具浪费。

附图说明

图1是本发明一实施例的三维放样方法的结构图；

图2是本发明一实施例的立杆的结构图；

图3是本发明一实施例的支座底盘的结构图；

图4是本发明一实施例的横杆的结构图；

图5是本发明一实施例的罗盘扣件的结构图；

图6是本发明一实施例的游标卡件的结构图；

图7是本发明一实施例的测量记录的数据的示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种三维放样平台，包括：

钢板平台1；

设置于所述钢板平台1上的立杆2，所述立杆按预设间隔连续布置；

横杆3和罗盘扣件4，所述横杆通过所述罗盘扣件4架设于所述立杆3上；具体的，罗盘扣件用来连接立杆与横杆；

设置于所述横杆3上的游标卡件5，各游标卡件形成待放样的异型曲面的角点坐标，待放样的异形曲面的各角点通过所述游标卡件5架设于所述横杆3上。本发明的三维放样方法具有通用性，能够完成各类空间异形造型的放样及制造，不但减少工作量，提高效率，同时保证构件制作的质量，减少模具浪费。

优选的，如图2所示，所述立杆2包括：

杆件21、设置于所述杆件21上的刻度尺22和螺纹23接头；

与所述杆件21连接的支座底盘24，所述支座底盘24固定于所述钢板平台1上。具体的，立杆分杆件、支座底盘、刻度尺、螺纹接头这几个部分，刻度尺用来进行高度的定位，螺纹接头用来杆件的连接接长。

优选的，如图3所示，所述支座底盘24上设置有电磁铁25，所述电磁铁25吸附于所述钢板平台1上。具体的，所述支座底盘采用电磁铁的方式与钢板平台进行连接固定，

优选的，如图3所示，所述支座底盘24上安装有三个电磁铁25，所述支座底盘上还设置有三个LED指示灯26，一个LED指示灯26与一个电磁铁25连接。具体的，支座底盘上安装三个Φ80的电磁铁，每个电磁铁上对应LED指示灯，用来显示电磁铁是否正常工作。

优选的，如图3所示，所述支座底盘24的四周四个方向标示有四条定位线27，用来进行支座底盘的定位。

优选的，所述横杆采用截面尺寸40*20*4的矩形管，长度有1200、1500、1800、2100几种不同规格。

优选的，如图2所示，所述横杆3的端头设有用于接长的榫头31。具体的，横杆的端头有长度40的榫头，用来进行横杆的连接接长。

优选的，如图4所示，所述横杆3上安装有数字式水平仪，在此，可以通过数字式水平仪的读数窗口直接读取横杆角度，便于横杆进行角度定位及校核。

优选的，如图5所示，所述立杆2上设置有一根通长的定位线27；

所述罗盘扣件4包括：

罗盘41；

设置于所述罗盘41上的刻度盘42和固定螺丝43，在初始状态下，所述定位线27与刻度盘42的零刻度对应，具体的，在初始状态下，这根定位线与刻度盘的零刻度对应，当罗盘旋转一个角度之后，定位线会定位到罗盘某一刻度上，定位线所对应罗盘刻度即为罗盘扣件旋转角度θ，刻度盘可以进行角度的精确定位，当扣件旋转到指定角度时，通过三颗固定螺丝将罗盘与立杆进行固定；

与所述罗盘41的旋转连接件44，与所述旋转连接件44连接的固定卡件45，设置于所述固定卡件45上的固定螺丝46，所述横杆3通过固定卡件45上的固定螺丝46套设于所述固定卡件45内，具体的，所述旋转连接件44可自由转动，从而调节固定卡件的位置，与横杆进行连接。

优选的，如图6所示，所述游标卡件5包括：

设置于所述横杆3上的基本卡件51，及连接所述基本卡件52上的定制卡件53，所述待放样的异形曲面的各角点放置于所述定制卡件上。具体的，对于不同的曲线或者曲面造型，设计相应的定制卡件，通过基本卡件来连接定制卡件与横杆，完成待放样的异形曲面的定位放样。其中基本卡件是通用的，可多次重复使用，定制卡件要针对特定的放样形状进行定制，是不可重复利用的。

本发明提供一种三维放样方法，采用上述三维放样平台，包括：

步骤S1，建立待放样的三维模型，并进行区域分割，提取其中一个分割段作为待放样的异形曲面进行平台放样；

步骤S2，在三维软件中为该待放样的异形曲面的各角点确定三维放样平台的坐标系统；

步骤S3，根据所述坐标系统布置实际的三维放样平台；

步骤S4，将待放样的异形曲面的各角点架设于所述三维放样平台的游标卡件上。

优选的，步骤S4，将待放样的异形曲面的各角点架设于所述三维放样平台的游标卡件上，包括：

将待放样的异形曲面的各角点架设于所述三维放样平台的游标卡件的定制卡件上

优选的，步骤S2，在三维软件中为该分割段确定三维放样平台的坐标系统，包括：

确定所述支座底盘的1～4号四条定位线的平面坐标；

确定罗盘扣件设置在立杆上的高度h；

确定罗盘扣件旋转的角度θ；

确定游标卡件到横杆的端部固定点的距离L，游标卡件为待放样的异型曲面的角点坐标；

确定横杆的倾斜角度α。

优选的，步骤S3，根据所述坐标系统布置实际的三维放样平台，包括：

在钢板平台上建立坐标网格；

根据所述支座底盘的1～4号四条定位线的平面坐标，在坐标网格上进行立杆的定位，并标注立杆的编号以及立杆的1～4号四条定位线所在位置，同时标出1号定位线；

按照立杆的编号以及立杆的1～4号四条定位线所在位置、1号定位线放置立杆；

根据罗盘扣件设置在立杆上的高度、罗盘扣件旋转的角度调整旋转罗盘高度及角度；

在罗盘扣件上安装横杆，并利用数字式水平仪进行横杆的倾斜角度的校核；

按照游标卡件到横杆的端部固定点的距离L进行游标卡件的定位安装。

优选的，按照游标卡件到横杆的端部固定点的距离L进行游标卡件的定位安装，包括：

按照游标卡件到横杆的端部固定点的距离L，用红外线测距仪进行一横杆上第一个基本卡件的定位安装固定；

以所述第一个基本卡件为基础，安装第二个基本卡件和设置于所述第一和第二基本卡件上的定制卡件，安装到位后对第一、第二个基本卡件和定制卡件进行固定，完成整套游标卡件的定位安装工作。

详细的，下面以案例一，多功能厅金属圆管模型为例说明本发明的放样平台的基本原理及使用流程：

1、建立金属圆管三维模型，并进行区域分割，提取其中一个分割段进行平台放样；

2、在三维软件中为该分割段的金属圆管布置立杆，立杆间距大致为500mm；

3、布置坐标系统，并测量相关定位尺寸。

如图7所示，所需测量记录的数据包括：

1、2、3、4四条定位线的平面坐标——按坐标系统进行测量；

罗盘扣件高度h——通过立杆刻度尺读取；

罗盘扣件旋转角度θ——通过罗盘扣件刻度尺读取；

游标卡件到横杆的端部固定点的距离L——直接进行测量；

横杆的倾斜角度α——角度测量。

立杆刻度尺上有一根通长的定位线，在初始状态下，这根定位线与刻度盘的零刻度对应，当罗盘旋转一个角度之后，定位线会定位到罗盘某一刻度上，定位线所对应罗盘刻度即为罗盘扣件旋转角度θ。

表1

表1中为部分测量记录数据，X1，Y1为1号定位线平面坐标，L栏中“+”、“-”的定位原则为以某立杆为基点，向着立杆标号增大的方向为“+”，向着立杆标号减小的方向为“-”。以1B点为例进行说明：其中-196指以1B杆为基点，往1A杆方向196距离；+462指以1B杆为基点，往1C杆方向462距离。

在模型中，按表1中所示数据记录之后就可进行实际的空间放样工作。具体步骤如下：

第一步：在钢板平台上建立坐标网格；

第二步：按照表格数据在坐标网格上进行立杆的定位，并标注立杆的编号以及立杆的1～4号四条定位线所在位置，同时标出1号定位线；

第三步：按照指定位置放置立杆；

第四步：按照表中罗盘扣件的高度h、罗盘扣件旋转的角度θ的值调整旋转罗盘高度及角度；

第五步：在罗盘扣件上安装横杆，并利用数字式水平仪进行横杆的倾斜角度α的校核；

第六步：按照表中游标卡件到横杆的端部固定点的距离L进行游标卡件的定位安装，首先，用红外线测距仪进行1号基本卡件的定位安装固定，然后，以1号基本卡件为基础，安装2号基本卡件和3号定制卡件，安装到位后进行固定，完成整套卡件的定位安装工作；

第七步：按照放样平台进行圆管放样。

详细的，下面以案例二，舞蹈中心旋转楼梯飘带放样描述本发明的原理：

楼梯整根飘带顺着旋转楼梯的走势上升，飘带每个剖切面都是不断变化的四边形，在飘带制作时，将整根飘带分解成若干个单元，进行分段制作，完成后进行组装，下面以某段为例通过三维放样方法来进行飘带的放样：

首先，进行三维模拟，确定立杆、旋转罗盘、卡件的的尺寸定位；

然后，跟之前金属圆管的放样过程一样，在现场进行坐标网格布置、放置立杆、调整旋转罗盘、放置横杆、放置卡件、进行放样；

与之前金属圆管不同的是，这个飘带是由四块钢板拼接而成，每块钢板都是曲面造型，需要进行的是钢板的放样工作，因此，定位卡件会有所不同；

按照模型中的尺寸进行定制卡件的制作，制作完后安装到基本卡件上固定。

除此之外，由于飘带截面较高，一根立杆已无法满足高度上的要求，故需要进行接长。但接长后为保证整体稳定性，需要在两根立杆之间连接支撑横杆，保证整个放样平台的整体稳定性。

三维放样方法的立杆采用螺纹连接的方式，保证两根立杆的刻度能完全对接，同时便于杆件的接长和拆卸。横杆通过罗盘扣件连接固定到立杆上，使用方式多样，操作灵活，不仅能用来进行放样定位，支撑放样部件，还能用来作为支撑横杆进行连接，保证放样平台的整体稳定性。

三维放样方法用来解决空间异形构件的放样制作，为异形构件提供一种通用的、先进的放样方法。本平台放样灵活，精确度高，系统化强，能满足各种复杂形状的放样。放样杆件以及各类通用构件都由工厂统一生产，保证构件的精确性。方案实施前建立三维模型，先一步进行方案的可行性分析，保证方案的顺利实施。放样平台的定位系统准确、完善，能提供全空间各个位置的定位。底盘采用电磁铁的固定方式，拆装移动方便，固定牢靠，保证平台的稳定。采用数字测距仪、电子水平仪等先进的测量手段，即方便测量工作，又保证准确性。

综上所述，本发明通过钢板平台；设置于所述钢板平台上的多根立杆，所述立杆按预设间隔连续布置；横杆和罗盘扣件，所述横杆通过所述罗盘扣件架设于所述立杆上；具体的，罗盘扣件用来连接立杆与横杆；设置于所述横杆上的游标卡件，各游标卡件形成待放样的异型曲面的角点坐标，待放样的异型曲面的各角点通过所述游标卡件架设于所述横杆上。本发明的三维放样方法具有通用性，能够完成各类空间异形造型的放样及制造，不但减少工作量，提高效率，同时保证构件制作的质量，减少模具浪费。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种三维放样方法，其特征在于，所述方法包括：

建立待放样的三维模型，并进行区域分割，提取其中一个分割段作为待放样的异形曲面；

在三维软件中为该待放样的异形曲面的各角点确定三维放样平台的坐标系统；

根据所述坐标系统布置实际的三维放样平台；

将待放样的异形曲面的各角点架设于所述三维放样平台的游标卡件上；

其中，将待放样的异形曲面的各角点架设于所述三维放样平台的游标卡件上，包括：

将待放样的异形曲面的各角点架设于所述三维放样平台的游标卡件的定制卡件上；

在三维软件中为该待放样的异形曲面的各角点确定三维放样平台的坐标系统，包括：

确定三维放样平台的支座底盘的1～4号四条定位线的平面坐标；

确定三维放样平台的罗盘扣件设置在立杆上的高度h；

确定三维放样平台的罗盘扣件旋转的角度θ；

确定三维放样平台的游标卡件到横杆的端部固定点的距离L，游标卡件为待放样的异型曲面的角点坐标；

确定三维放样平台的横杆的倾斜角度α。

2.如权利要求1所述的三维放样方法，其特征在于，根据所述坐标系统布置实际的三维放样平台，包括：

在三维放样平台的钢板平台上建立坐标网格；

根据三维放样平台的支座底盘的1～4号四条定位线的平面坐标，在坐标网格上进行三维放样平台的立杆的定位，并标注立杆的编号以及立杆的1～4号四条定位线所在位置，同时标出1号定位线；

按照三维放样平台的立杆的编号以及立杆的1～4号四条定位线所在位置、1号定位线放置立杆；

根据三维放样平台的罗盘扣件设置在立杆上的高度、罗盘扣件旋转的角度调整旋转罗盘高度h及角度θ；

在三维放样平台的罗盘扣件上安装横杆，并利用三维放样平台的数字式水平仪进行横杆的倾斜角度α的校核；

按照三维放样平台的游标卡件到三维放样平台的横杆的端部固定点的距离L进行游标卡件的定位安装。

3.如权利要求2所述的三维放样方法，其特征在于，按照游标卡件到横杆的端部固定点的距离L进行游标卡件的定位安装，包括：

按照游标卡件到横杆的端部固定点的距离L，用红外线测距仪进行一横杆上第一个基本卡件的定位安装固定；

以所述第一个基本卡件为基础，安装第二个基本卡件和设置于所述第一和第二基本卡件上的定制卡件，安装到位后对第一、第二个基本卡件和定制卡件进行固定。