CN110969966A - 机械打孔纹理灯箱及其制造方法、打孔装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械打孔纹理灯箱及其制造方法，包括上盖板，上盖板包括多个通孔，原始图片孔径大小包括多个区间，每个区间孔径对应一个孔径预设值，多个通孔中每个通孔的孔径大小对应一个孔径预设值；下盖板，下盖板与上盖板连接，下盖板内设置发光组件。本申请所提供的机械打孔纹理灯箱，上盖板和下盖板之间设置发光组件，通过上盖板上的纹理通孔，透射光线，形成相应的图片，营造宣传气氛，凸显空间主题。通过灰度值与打孔板孔径大小建立映射关系，能够在制作中能够通过自定义程序迅速调整打孔密度和孔径，解决了机械打孔钻头不方便加工无限多变化孔径的圆孔问题，同时保证了图像的高还原度。

Description

机械打孔纹理灯箱及其制造方法、打孔装置和存储介质

技术领域

本发明涉及灯具设备领域，特别是涉及一种机械打孔纹理灯箱及其制造方法。

背景技术

近年来，在许多城市的主要街道、公共活动空间、商场内外的场所，对于大型灯箱的需求越来越多，但是市场上很少有符合用户需求的大型个性化定制灯箱的服务。随着数字技术的出现，设计师主动介入制造生产活动，使设计者从方案开始关注设计的制造可实现性，模糊了设计与建造的边界，同时引入了参数化设计方法，极大提高了设计完成度和制造效率。

阈值分割是图像分割领域中使用最为普遍的一种方法，具有易于实现、效果明显、实时性良好的特点。本方法以图像的灰度值作为阈值选取划分的标准，借助数字设计技术可以快速方便的依据用户需求定制不同尺寸、不同图像、不同纹理疏密程度和孔径模数的大型灯箱。通过参数化软件可以按需求调整参数，进行多方案对比。

现在基于数控机床的建造控制技术主要有以下几种：1、激光切割,其优点是可加工任意尺寸的圆孔，但圆孔边沿会残留激光融化金属板的微小颗粒物堆积，导致孔不圆滑，另外打孔机床能处理的有效板材最大宽度在1.4m左右，不利于大板材整体加工；2、水刀切割，其优点是可加工任意尺寸的圆孔，加工圆孔光滑圆润，但打孔机床能处理的有效板材最大宽度在1.4m左右，不利于大板材整体加工，不适用于大型灯箱的制作；3、机械打孔，其优点是打孔圆润，机床可加工大尺寸板材，但机械钻头不方便加工无限多的变化圆孔，且加工时对板材冲击了较大，加工板材不宜过厚。但在尺度上相较于前面的两种技术更具备可行性。

发明内容

为了解决机械打孔技术的缺点，将无限多的变化孔径控制在机械钻头可以处理的有限范围内，同时实现大型灯箱的定制化设计及制作，有必要提供一种机械打孔纹理灯箱。

提供一种机械打孔纹理灯箱，包括上盖板，所述上盖板包括多个通孔，原始图片孔径大小包括多个区间，每个所述区间孔径对应一个孔径预设值，所述多个通孔中每个通孔的孔径大小对应一个所述孔径预设值；下盖板，所述下盖板与所述上盖板连接，所述下盖板内设置发光组件。

进一步地，所述原始图片孔径大小与灰度值对应，所述灰度值划分多个阈值范围，每个所述区间对应一个所述阈值范围。

进一步地，所述上盖板与所述下盖板之间设置透光层。

进一步地，所述透光层还包括加强肋和透光板，所述加强肋设置在所述透光板靠近所述上盖板一侧表面上，所述上盖板、所述透光板以及所述下盖板平行设置。

进一步地，所述加强肋与所述上盖板重合的区域上设置与所述上盖板一致的多个所述通孔。

进一步地，所述上盖板包括卡槽，所述上盖板通过所述卡槽卡接所述下盖板。

进一步地，所述下盖板包括框体和底板，所述底板连接所述框体，所述框体具有伸出的端部，所述端部卡接在所述卡槽之中。

进一步地，所述发光组件设置在所述框体中。

进一步地，提供一种机械打孔纹理灯箱制造方法，包括以下步骤：

构建原始图片的图像模型；

基于所述图像模型提取所述原始图片的灰度值；

根据所述灰度值建立打孔模型，所述打孔模型包括多个通孔；

调整所述多个通孔的孔径大小和密度；

指导机械打孔装置完成所述机械打孔纹理灯箱的上盖板的制作。

进一步地，根据所述灰度值建立打孔模型包括以下步骤：

将所述灰度值划分为多个阈值范围；

设定同一阈值范围内的所述灰度值对应同一通孔孔径大小；

根据多个所述通孔孔径大小生成所述打孔模型。

进一步地，机械打孔纹理灯箱制造方法还包括以下步骤：

所述上盖板端部设置卡槽，下盖板卡接在所述卡槽中，所述下盖板内设置发光组件。

进一步地，所述上盖板与所述下盖板之间设置透光层，所述透光层包括加强肋和透光板，所述加强肋设置在所述透光板靠近所述上盖板一侧表面上，所述上盖板、所述透光板以及所述下盖板平行设置。

进一步地，一种打孔装置，包括以上所述的机械打孔纹理灯箱，还包括：

图像建模模块，用于构建原始图片的图像模型；

灰度值提取模块，基于所述图像模型提取所述原始图片的灰度值；

打孔成型模块，用于根据所述灰度值建立打孔模型，所述打孔模型包括多个通孔；

孔径调整模块，用于调整所述多个通孔的孔径大小和密度；

打孔输出模块，用于指导机械打孔装置完成所述机械打孔纹理灯箱的上盖板的制作。

进一步地，所述灰度值提取模块还包括：

分割模块，用于将所述灰度值划分为多个阈值范围；

阈值模块，用于设定同一阈值范围内的所述灰度值对应同一通孔孔径大小；

成型模块，根据多个所述通孔孔径大小生成所述打孔模型。

进一步地，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现机械打孔纹理灯箱制造方法的步骤。

进一步地，一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可经处理器执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现机械打孔纹理灯箱制造方法的步骤。

本发明利用数字设计技术将圆形纹理的孔径控制在用户可自定义的有限个模数值，同时在板材四周及腹部增加加强肋，有效控制板材变形，成功实现了大型灯箱的定制化设计及制作，弥补了行业的空缺，解决了相应的技术和工艺问题。

对于本申请的各种具体结构及其作用与效果，将在下面结合附图作出进一步详细的说明。

附图说明

图1为本申请一个实施例的机械打孔纹理灯箱结构示意图；

图2为本申请一个实施例的机械打孔纹理灯箱侧视图；

图3为本申请一个实施例的机械打孔纹理灯箱俯视图；

图4为本申请一个实施例的机械打孔纹理灯箱加强肋示意图；

图5为本申请一个实施例的机械打孔纹理灯箱立体图；

图6为本申请一个实施例的机械打孔纹理灯箱制造流程图一；

图7为本申请一个实施例的机械打孔纹理灯箱制造流程图二；

图8为本申请一个实施例的打孔装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案做进一步清楚、完整的描述，但需要说明的是，以下实施例仅是本申请中的部分优选实施例，并不涉及本申请技术方案所涵盖的全部实施例。

需要说明的是，在本申请的描述中，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1所示的是本申请一种实施例的机械打孔纹理灯箱结构示意图，包括上盖板1、透光层2和下盖板3，透光层2设置在上盖板1和下盖板3之间，上盖板1上包括多个通孔，透光层2包括加强肋21和透光板22，加强肋21设置在透光板22靠近上盖板1一侧表面上，优选地，加强肋21通过焊接连接在上盖板1的四周边沿及腹部加强位置，增强上盖板1的结构强度。加强肋21上设置与上盖板1重合区域相一致的通孔。透光板22覆盖在下盖板3上，优选地，透光板22为透明亚克力板，但其他材质的透光板也是本申请所允许的。下盖板3 包括框体31和底板32，框体31包括4个收尾相接的边框，其上表面与透光板 22连接，下表面与底板32连接。发光组件4设置在框体31内，发光组件4包括但不限于灯管组件、LED灯光组件等光源。

图2所示的是本申请一种实施例的机械打孔纹理灯箱侧视图，其中，上盖板1四个端部至少一组相对设置的两个端部具有卡槽11，透光层2能够卡接在卡槽11中。构成框体31的四个边框，至少一组相对设置的边框横截面呈匚形，其上下外边缘各具有一凸出的水平短边，其上边缘311卡接在卡槽11中，从而与上盖板1进行限位连接，其下边缘312与底板32进行连接固定。底板32上设置有安装孔321，框体31的下边缘312可以通过安装孔321与底板32连接，发光组件4设置在框体31和底板32形成的内部空间中。

图3所示的是本申请一种实施例的机械打孔纹理灯箱俯视图，其中，上盖板1的表面设置有多个通孔，原始图片的孔径大小包括多个区间，提取原始图片的灰度值，并将灰度值划分为多个阈值范围，每个阈值范围对应一个区间，将处于同一阈值范围内的原始图片孔径大小设定对应一个孔径预设值，上盖板1 上的通孔的孔径与该孔径预设值对应。

图4所示的是本申请一种实施例的机械打孔纹理灯箱加强肋示意图，由于加强肋21卡接在上盖板1和透光板22之间，用于增加上盖板1的强度，同时不影响发光组件4的光线穿透上盖板1，加强肋21上具有多根平行设置的肋条 211，一种实施例，设定加强肋21上包括三根肋条211，将肋条211直接焊接在上盖板1上，之后在覆盖上透光板22；另一种实施例，设定加强肋21上包括三根肋条211，先将三根肋条211平行地覆盖在加强肋21的边框212上，边框212 用于将加强肋21卡接在上盖板1和透光板22之间，或者将边框212和肋条211 直接焊接在上盖板1上，增加上盖板1的四周和腹部的结构强度。同时，为了不影响上盖板1的透光性，与上盖板1重合的肋条211上设置有与上盖板1纹理一致的通孔，从而不会影响上盖板1的透光性，从而保证整体纹理图案的完整性。

图5所示的是本申请一种实施例的机械打孔纹理灯箱立体图，包括上盖板1 和下盖板3，发光组件(未图示)设置在下盖板3中。本申请所提供的灯箱，主要采用铝板型材，减轻灯箱总体重量，同时在板材四周及腹部增加加强肋21，有效控制板材变形，灯箱既可悬挂吊顶安装，亦可竖向安装在墙壁上。本申请所提供的技术方案，上盖板1的表面纹理可以搭配不同的使用空间进行设计制作，能够营造宣传气氛，凸显空间主题，灯箱整体造型简洁，结构简单稳固，成本经济，易于安装，能够很好满足市场上对于大型灯箱的需要。

本申请所提供的机械打孔纹理灯箱，上盖板和下盖板之间设置发光组件，通过上盖板上的纹理通孔，透射光线，形成相应的图片，营造宣传气氛，凸显空间主题。采用机械打孔方式进行纹理制作，其优点是打孔圆润，同时可加工大尺寸板材，但机械钻头不便加工无限多个变化圆孔，且加工时对板材冲击较大，加工板材不宜过厚，因此，具有机械打孔纹理的上盖板，通过提取原始图片的灰度值，并将灰度值划分为多个区间，处于同一阈值范围内的灰度值对应打孔孔径，通过灰度值与打孔板孔径大小建立映射关系，利用阈值分割算法将圆形纹理孔径规整为有限个模数值，不同模数值对应不同的孔径大小，并且能够在制作中通过自定义程序迅速调整打孔密度和孔径，解决了机械打孔钻头不方便加工无限多变化孔径的圆孔问题，同时保证了图像的高还原度。

图6所示的是本申请一种实施例的机械打孔纹理灯箱的制造流程图一，包括以下步骤：

S101：构建原始图片的图像模型；

在一个实施例中，将原始图片通过Rhina软件中的Grasshopper自定义程序进行参数化处理，提取并与目标曲面关联，建立数字模型，作为打孔图样的基础数据。

S102：基于所述图像模型提取所述原始图片的灰度值；

在一个实施例中，利用Grasshopper内置模块将二维图形的灰度值与打孔半径进行初步映射，搭建对图像的转译逻辑。

S103：根据所述灰度值建立打孔模型，所述打孔模型包括多个通孔；

将不同灰度级与孔径预设值进行一一对应，利用Visual C#语言编写自定义功能模块，将打孔的半径换算为需求的预设半径，即将不同灰度级与不同的通孔半径进行映射，从而使同一灰度级范围内的像素具有相同的孔径，并根据孔径预设值建立打孔模型。

S104：调整所述多个通孔的孔径大小和密度；

通过Grasshopper自定义程序迅速调整打孔密度及孔径。

S105：指导机械打孔装置完成所述机械打孔纹理灯箱的上盖板的制作。

根据调整后得到的打孔三维模型，借助机械打孔技术进行穿孔处理得到灯箱的上盖板，上盖板作为灯罩，之后将灯罩与其他部件连接组装即可。

图7所示的是本申请一种实施例的机械打孔纹理灯箱的制造流程图二，根据灰度值建立打孔模型包括以下步骤：

S111：将灰度值划分为多个阈值范围；

利用Visual C#语言编写Grasshopper自定义功能模块，强化Grasshopper 插件功能，将取样点的灰度值规整成若干灰度级，具体方法如下：

设一幅图像的取样点分布为U×V，灰度级数为L，f(x,y)表示坐标为(x,y)的像素灰度级，其中x∈[1,U],y∈[1,V]。设阈值个数为n,阈值范围为t,则灰度级为：

上面公式中的l₀,l₁,...,l_n为分割后图像的n-1个灰度级。

举例而言，原始图片的灰度值范围为1-250之间，取阈值个数为5，阈值范围为50，则1-50之间的灰度值定义为0级，51-100之间的灰度值定义为1级，依次类推，当201-250之间的灰度值定义为4级。需要说明的是，阈值个数越多，阈值范围越小，则灰度级越多，而每个灰度级涵盖的灰度值越少，后期拟合的图像将越趋近于原始图片。

S112：设定同一阈值范围内的所述灰度值对应同一通孔孔径大小；

将不同灰度级与阈值进行一一对应，利用Visual C#语言编写自定义功能模块，将打孔的半径换算为需求的通孔半径，即将不同灰度级与不同的通孔半径进行映射，从而使同一灰度级范围内的像素具有相同的孔径，规整成模数值后，将大大方便生产制造，从而节省加工成本。

S113：根据多个所述通孔孔径大小生成所述打孔模型。

通过孔径预设值对应的通孔孔径数据，得到可用于加工生产的精准打孔模型，而通过参数化程序，打孔图样、打孔板大小、打孔模数、打孔密度都可以在之后得到快速设置，生成需求的打孔方案及三维模型。

通过以上方法的得到的上盖板，机械打孔圆润，加工尺寸较大，能够满足大型机械打孔纹理灯箱的需求，之后将上盖板与下盖板连接，将发光组件设置在下盖板内。同时，为了保证灯箱能够均匀的透光，并增强灯箱结构强度，上盖板与下盖板之间设置透光层，透光层包括加强肋和透光板，加强肋紧贴上盖板设置，用于增强上盖板的结构强度，透光板紧贴下盖板设置，使发光组件的光能够均匀的透过上盖板，从而保证灯箱整体造型美观。

图8所示的是本申请一个实施例的打孔装置结构示意图，包括：

S121：图像建模模块，用于构建原始图片的图像模型；

S122：灰度值提取模块，基于所述图像模型提取所述原始图片的灰度值；

S123：打孔成型模块，用于根据所述灰度值建立打孔模型，所述打孔模型包括多个通孔；

S124：孔径调整模块，用于调整所述多个通孔的孔径大小和密度；

S125：打孔输出模块，用于指导机械打孔装置完成所述机械打孔纹理灯箱的上盖板的制作。

通过以上模块实现图6所示的步骤，利用原始图片的灰度值构建打孔模型，能够在制作中通过自定义程序迅速调整打孔密度和孔径，解决了机械打孔钻头不方便加工无限多变化孔径的圆孔问题，同时保证了图像的高还原度。

进一步地，所述灰度值提取模块还包括：

分割模块，用于将所述灰度值划分为多个阈值范围；

阈值模块，用于设定同一阈值范围内的所述灰度值对应同一通孔孔径大小；

成型模块，根据多个所述通孔孔径大小生成所述打孔模型。

采用该模块构成的灰度值提取模块，利用计算机设计技术将圆形纹理的孔径控制在用户可自定义的有限个数值范围内，成功实现了大型灯箱的定制化设计及制作，弥补了行业的空缺，解决了相应的技术和工艺问题。

进一步地，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现图6或图7所示的步骤。

进一步地，本申请提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可经处理器执行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现图6或图7所示的步骤。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种机械打孔纹理灯箱，其特征在于，包括：

上盖板，所述上盖板包括多个通孔，原始图片孔径大小包括多个区间，每个所述区间孔径对应一个孔径预设值，所述多个通孔中每个通孔的孔径大小对应一个所述孔径预设值；

下盖板，所述下盖板与所述上盖板连接，所述下盖板内设置发光组件。

2.根据权利要求1所述的机械打孔纹理灯箱，其特征在于，所述原始图片孔径大小与灰度值对应，所述灰度值划分多个阈值范围，每个所述区间对应一个所述阈值范围。

3.根据权利要求2所述的机械打孔纹理灯箱，其特征在于，所述上盖板与所述下盖板之间设置透光层。

4.根据权利要求3所述的机械打孔纹理灯箱，其特征在于，所述透光层还包括加强肋和透光板，所述加强肋设置在所述透光板靠近所述上盖板一侧表面上，所述上盖板、所述透光板以及所述下盖板平行设置。

5.根据权利要求4所述的机械打孔纹理灯箱，其特征在于，所述加强肋与所述上盖板重合的区域上设置与所述上盖板一致的多个所述通孔。

6.根据权利要求5所述的机械打孔纹理灯箱，其特征在于，所述上盖板包括卡槽，所述上盖板通过所述卡槽卡接所述下盖板。

7.根据权利要求6所述的机械打孔纹理灯箱，其特征在于，所述下盖板包括框体和底板，所述底板连接所述框体，所述框体具有伸出的端部，所述端部卡接在所述卡槽之中。

8.根据权利要求7所述的机械打孔纹理灯箱，其特征在于，所述发光组件设置在所述框体中。

9.一种机械打孔纹理灯箱制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

构建原始图片的图像模型；

基于所述图像模型提取所述原始图片的灰度值；

根据所述灰度值建立打孔模型，所述打孔模型包括多个通孔；

调整所述多个通孔的孔径大小和密度；

指导机械打孔装置完成所述机械打孔纹理灯箱的上盖板的制作。

10.根据权利要求9所述的机械打孔纹理灯箱制造方法，其特征在于，根据所述灰度值建立打孔模型包括以下步骤：

将所述灰度值划分为多个阈值范围；

设定同一阈值范围内的所述灰度值对应同一通孔孔径大小；

根据多个所述通孔孔径大小生成所述打孔模型。

11.根据权利要求10所述的机械打孔纹理灯箱制造方法，其特征在于，还包括以下步骤：

所述上盖板端部设置卡槽，下盖板卡接在所述卡槽中，所述下盖板内设置发光组件。

12.根据权利要求11所述的机械打孔纹理灯箱制造方法，其特征在于：

所述上盖板与所述下盖板之间设置透光层，所述透光层包括加强肋和透光板，所述加强肋设置在所述透光板靠近所述上盖板一侧表面上，所述上盖板、所述透光板以及所述下盖板平行设置。

13.一种打孔装置，包括权利要求1-8中任一项所述的机械打孔纹理灯箱，其特征在于，还包括：

图像建模模块，用于构建原始图片的图像模型；

灰度值提取模块，基于所述图像模型提取所述原始图片的灰度值；

打孔成型模块，用于根据所述灰度值建立打孔模型，所述打孔模型包括多个通孔；

孔径调整模块，用于调整所述多个通孔的孔径大小和密度；

打孔输出模块，用于指导机械打孔装置完成所述机械打孔纹理灯箱的上盖板的制作。

14.根据权利要求13所述的打孔装置，其特征在于，所述灰度值提取模块还包括：

分割模块，用于将所述灰度值划分为多个阈值范围；

阈值模块，用于设定同一阈值范围内的所述灰度值对应同一通孔孔径大小；

成型模块，根据多个所述通孔孔径大小生成所述打孔模型。

15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求9或10所述方法的步骤。

16.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可经处理器执行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求9或10所述方法的步骤。

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