CN112639938A

CN112639938A - 有形蜂窝结构、相关联方法

Info

Publication number: CN112639938A
Application number: CN201980052333.XA
Authority: CN
Inventors: M·比东
Original assignee: M Bidong; B26 Studio
Current assignee: M Bidong; B26 Studio
Priority date: 2018-06-22
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2021-04-09
Also published as: US20210280100A1; EP3811355A1; FR3082985B1; US11710427B2; WO2019243589A1; FR3082985A1

Abstract

一种有形结构(1)，其特征在于包括：一组可移动且平行杆(∑Ti)，每个杆(Ti)包括头部(Te)；一组驱动装置(30)，每个驱动装置(30)包括电机元件(31)，所述电机元件(31)对于横向轴(33)产生旋转运动以将平移运动传递至杆(Ti)，所述驱动装置(30)进行控制来以给定速度和在给定方向上将运动传递至所述杆(Ti)；所述驱动装置(30)的保持系统(115)，所述保持系统(115)使所述驱动装置(30)彼此一体；计算器，所述计算器确定一组控制设定点，每个控制设定点基于第一数字设定点传递至驱动装置(30)。

Description

有形蜂窝结构、相关联方法

技术领域

本发明领域涉及三维可移动结构，该三维可移动结构特别地用于使物理表面动态化来显示交互式图像。更特别地，本发明的领域涉及所谓“有形”表面。本发明的领域特别在动画广告媒体和任何表面类型(其三维几何形状可与待广播的信息相关联)的生产中找到应用。

背景技术

目前，有形表面存在并且优先地制备成向用户提供交互内容的显示，该显示允许他/她欣赏二维限定内容的三维表示。有形显示允许限定新体验，并且可用于许多应用，诸如广告媒体。

已知解决方案通常为复杂的，如由MIT所开发的inFORM解决方案所描述，该解决方案公开了一种其中有形表面的动画通过单独地致动不同元件来实现的解决方案。

于2016年5月12日所公布的专利申请US2016/0133203也为已知的，该专利申请描述了一种用于制备交互式广告媒体的有形结构。

这些解决方案的缺点为电机和致动装置的实施方式，该电机和致动装置单独地用以使每个可移除元件动态化。这些装置很复杂，并且经常需要针对特定应用逐个构造结构。

所需能量和待实施的电机架构的复杂性强制使用限制电机元件数量的结构。此外，现有解决方案的元件的尺寸阻止了有形结构型解决方案微型化。因此，存在对于形成有形表面的限制条件，该有形表面对应于复杂高清晰图像。

因此，存在对于限定新解决方案的需求，该新解决方案可微型化并且其控制系统允许单独地定位每个可移除元件的激活，从而促进大量的这些可移除元件的安装。

发明内容

根据第一方面，本发明涉及一种有形结构，该有形结构包括：

一组可移动且平行杆，每个杆包括头部；

一组驱动装置，每个驱动装置包括电机元件，该电机元件对于横向轴产生旋转运动以将平移运动传递至杆，所述驱动装置进行操控以给定速度和在给定方向上将运动传递至杆；

系统，该系统用于保持驱动装置，从而使所述驱动装置彼此一体；

计算器，该计算器确定一组试点设定点，每个试点设定点根据第一数字设定点传递至驱动装置。

一个优点是简单地建立结构，该结构允许可移动界面通过致动多个杆进行限定，该多个杆可根据给定数字设定点进行单独地控制。

关于“可移动杆”或无差别“可移除杆”，其意指移动的杆。优先地，杆的移动受限于自由度，使得其受限于纵向移动。这种纵向移动可以给定方向的两种意义来执行。

根据一个实施例，保持系统为包括多个开口的板，每个开口允许杆穿过。一个优点是实现所有框架/单元的保持，驱动装置布置于该框架/元件中。另一优点是允许延伸自开口的引导件的限定。板允许本发明的结构制备为紧凑的。

根据一个实施例，驱动装置为直流齿轮电机。一个优点为解决方案的简易性和成本。

根据一个实施例，每个驱动装置包括由电机元件所驱动的压力元件，该压力元件继而通过摩擦而驱动杆。一个优点为控制杆运动的增益。机械旋转使得限定符合于设定点的运动成为可能。此外，这些部分可容易单个地改变。根据一个实施例，每个压力元件为辊。一个优点是实施该解决方案更加简单。

根据一个实施例，每个驱动装置包括锥齿轮系统，该锥齿轮系统包括两个齿轮以用于将驱动轴的旋转传递至横向轴的旋转，横向轴的所述旋转引起辊的旋转，所述辊固定至横向轴。一个优点为，有可能配置期望减速比。此外，此类齿轮的稳健性降低了故障率。

根据一个实施例，杆由聚合材料制成。一个优点是限定一种轻质、低成本和低消耗解决方案。另一优点是限定一种以辊改善摩擦的解决方案以实现每个杆的准确移动。

根据一个实施例，每个驱动装置并入包括两个引导件的大体平行六面体形状框架中，每个引导件包括适于接纳杆的开口以指引杆的平移运动，所述杆穿过所述框架。一个优点是保护该解决方案并改善结构的稳健性。

根据一个实施例，驱动装置布置成使得它们各自具有至少一个侧面，该至少一个侧面接触另一框架的相邻侧面。一个优点是改善结构的机械刚度和避免部分之间的间隙。

根据一个实施例，杆在其端部设置有弹性头部，该弹性头部由包括以下项的材料制成：弹性体、聚合物、树脂。一个优点为，其不损坏/损害将变形的表面。

根据一个实施例，有形结构包括可变形表面，该可变形表面的变形由杆来驱动，杆的每个头部接触所述表面。一个优点是允许各种应用的表面变形。

根据一个实施例，每个杆具有1mm²和1m²之间的横截面积。一个优点是限定不同应用的解决方案。

根据一个实施例，有形结构包括第二引导板，该第二引导板包括多个开口，平行于第一板并且隔开预定距离以将驱动装置保持于夹层中，所述第二板布置成使得每个杆穿过两个板。一个优点是强化解决方案的稳健性。根据一个实施例，第一板和/或第二板以限定每个驱动装置的单元/框架的矩阵来形成。

根据一个实施例，有形结构包括多个光源，所述源由光设定点来控制，每个光设定点布置于：

杆头部的一个端部，或；

可变形表面的厚度中。

一个优点是允许交互式屏幕的限定。一个优点是使多个杆对应于图像的多个像素。

根据一个实施例，杆头部包括一组LED，每个LED为单独地或共同地可进行操控的。与颜色的性质相关的数据片段可用于操控杆Ti的动力学。共同或另选地，可采用深度数据片段。根据一个实施例，根据形状、外形或对比度检测算法所计算的外形数据片段用于操控杆Ti的行程。

一个优点是提供参数的多种组合以差别地操控有形结构。通过实例的方式，单元的每个LED的颜色可单独地进行操控，同时从互补参数(诸如形状、外形或深度数据片段)操控杆的行程。

根据一个实施例，有形结构包括加热源和用于激发热量以施加至材料的装置，该材料布置成接触杆的端部。一个优点是允许制备特别用于医疗用途的复杂表面。

根据一个实施例，第一数字设定点为：

至少一个数字数据片段；

数字图像的像素值和/或所述图像的像素分布；

包括文本和/或数字的数字信息。

一个优点是允许有形结构联接数字数据的任何源以创建实用媒体，该实用媒体特别地对于处于现代化过程的城市的市民而言。

根据一个实施例，计算器协调试点设定点的产生以及从相同第一数字设定点产生的光设定点。一个优点为，有形结构可联接任何数字图像源以产生交互式视觉效果。

根据另一个方面，本发明涉及一种用于制造三维物体的方法，该方法包括以下步骤：

将热固性材料定位并保持于本发明的结构上；

通过杆试点设定点激活该有形结构以形成三维形状，该三维形状使保持于每个杆的端部处的热固性材料变形；

激活加热源以用于将热固性材料加热超过预定温度阈值，该温度阈值允许热固性材料聚合；

冷却并移除该材料。

一个优点为通过形状的限定的简单制造，该形状通过杆的运动来限定。一个优点为制备复杂表面的能力。

根据另一个方面，本发明涉及一种用于通过激活有形结构的多个杆而产生三维形状的方法，所述杆布置成彼此平行，所述方法包括下述步骤：

接收图像；

计算多组图像像素的多个行程指示器，每个行程指示器根据每组像素的性质对于结构的给定杆进行计算；

通过每个驱动装置操控杆组，所述驱动装置各自根据衍生自行程指示器的试点设定点(Cpil)而产生电机设定点。

一个优点是使外墙或广告媒体具有视觉吸引力。

根据一个实施例，接收图像通过结构的通信接口或存储器来执行；与杆相关联的像素组包括单个像素，并且操控以恒速来执行。一个优点是兼容大量的设备。控制可由远程设备来产生。因此，结构可远程地进行操控。

根据一个实施例，每个试点设定点每次进行操控时还产生电气设定点，光源布置于每个杆的端部处并且激发由其每一者所发出光的性质。

根据另一个方面，本发明涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算器和存储器以用于本发明的方法步骤的实施。另外，本发明涉及一种包括存储器的介质，该存储器包括软件指令，该软件指令当执行时有可能执行方法的步骤。

附图说明

参考附图，本发明的其它特征和优点根据以下详细描述将变得显而易见，这些附图示出：

图1示出了本发明的结构的一个实施例的透视图，其中杆平移地移动；

图2示出了本发明的结构的一个实施例的顶视图，该结构包括一百个杆；

图3示出了本发明的结构的一个实施例的剖视图；

图4和图5示出了用于将本发明的结构驱动至平移地移动的杆的两个位置的系统的一个实施例；

图6以透视图示出了用于驱动本发明的结构的系统的一个实施例；

图7以前视图示出了用于驱动本发明的结构的系统的一个实施例；

图8示出了本发明的结构的一个实施例的透视图，该结构包括两个保持板；

图9根据本发明的一个实施例示出了像素化图像，该像素化图像可限定参照图像以激活结构；

图10示出了本发明的方法的一个实施例的主要步骤；

图11示出了本发明的结构，该结构包括限定可变形表面的屏幕；

图12根据本发明的一个实施例示出了包括顶端的杆的一个实施例；

图13示出了本发明的结构的一个实施例的顶视图，该结构包括计算器和激活驱动装置的电子模块；

图14A示出了有形表面的一部分的一个实施例的顶视图，LED矩阵示出于有形表面上；

图14B示出了图14A的有形屏幕的剖视图，示出了具有不同行程的配备有LED的四个杆的一部分。

具体实施方式

关于“有形结构”，其在下述说明中意指一种结构，该结构的几何形状可根据数字或电气命令进行修改以形成三维形状，特别是出于广播信息的目的，诸如图像。

图1示出了本发明的有形结构的一个实施例，该有形结构包括彼此平行布置的多个可移除杆Ti。杆Ti通过多个驱动装置30来移动，每个驱动装置30形成自主单元。根据一个实施例，每个单元专用于单个杆Ti的移动。杆Ti的移动根据通过驱动装置的电机元件所产生的纵向运动而动态化。根据一个实施例，杆保持系统包括至少一个板以用于在其移动期间操控这些杆，特别地通过多个开口。在图1和图2的情况下，保持系统包括板115，板115包括贯穿开口以用于杆Ti穿过。在图8的情况下，保持系统包括限定中间空间的两个平行板115,116，驱动装置嵌入该中间空间中。因此，杆Ti具有根据平移运动的自由度。这样，杆Ti在它们之间的平行度得以维持。

根据一个实施例，可添加板115和/或116以与驱动装置30叠加。根据另一个实例，板115,116可直接地制备于与框架35相同的框架内，框架35限定驱动装置30的单元。例如，这可为当框架36制备于相同模制或热成形部分内或由3D打印机进行加工时的情况。在后者情况下，矩阵在其下部分和/或上部分上形成了平面，该平面提供了保持板115和/或116的功能。在后者情况下，形成板的上平面和/或下平面以使杆的平移运动自由的方式进行钻孔。例如，相同材料的管状引导件(作为矩阵)可延伸自每个开口。

图3示出了本发明的结构1的一个实施例的侧视图。每个杆Ti在单元内平移地移动。

根据一个实施例，本发明的每个驱动装置30包括适于所设想应用的框架35。框架35用于针对振动而保护电气和机械设备。框架35可设计为水密封以防止其中的水浸润。这在有形结构1的户外应用的情况下特别有趣。另外，框架允许更好地加固结构。事实上，当两个驱动装置的框架的壁彼此协作时，结构得以强化。

驱动装置30的框架35的如图3所示布置的一个优点是强化结构，增益空间并且减少整体间隙。

形成壳体的框架35还充当轴线的轴承和杆Ti的引导件两者。

根据一个实施例，形成轴承的引导件延伸自每个框架35。根据一个实施例，第一引导件36延伸自框架35的上部分，并且第二引导件36'延伸自框架35的下部分。根据一个示例性实施例，引导件可形成杆Ti在其中平移地移动的管状部分。引导件可具有数毫秒至数厘米的长度。

根据一个示例性实施例，单元均制造为单个件，例如限定矩阵的塑料或弹性体，多个框架35在该矩阵中彼此邻近布置。矩阵可热成形和/或模制。

图6示出了包括电机31(诸如齿轮电机)的驱动装置30。电机31用于使电机轴310旋转。电机轴310根据试点设定点Cpil来旋转地驱动，该试点设定点Cpil允许限定例如旋转速度和旋转持续时间。电机轴31通过齿轮系统32驱动横向轴33。

根据一个示例性实施例，运动通过直流齿轮电机31来产生，直流齿轮电机31的输出轴310将旋转运动传递至相对于电机轴的相交轴线33。优选地，本轴线为垂直于电机轴310的轴线的横向轴线33。

根据一个实例，横向轴33驱动塑料/聚合物压力辊。摩擦压力辊执行杆Ti的摩擦驱动。根据一个实施例，压力可由辅助装置来提供，以限制将由电机所施加的力。另外，压力可由至少一个弹簧来辅助。在一个实例中，取自辊轴线(例如辊的任一侧上)的两个小张力弹簧(未示出)用于增强其压力。

根据一个示例性实施例，旋转从电机轴310至横向轴的传递通过锥齿轮系统来进行：两个锥齿轮，一个锥齿轮连接至电机轴并且另一锥齿轮连接至轴线。轴线的旋转允许辊34移动，该辊传递该旋转运动并且通过与杆Ti的摩擦将其转变成线性运动。

杆

杆优选地由塑料材料制成，诸如聚碳酸酯或聚丙烯。根据一个实施例，它们具有1mm和数厘米之间的直径。根据一个实施例，杆的直径优先地处于1mm和1cm之间。在一个示例性实施例中，直径为5mm。

根据不同实施例，杆Ti的长度取决于应用情况。对于小表面区域和触觉应用，杆Ti可具有数毫秒至数厘米的长度。根据例如在城市环境用以提供建筑或广告的表面的应用，杆Ti可具有数厘米至数米的长度。

在其它实施例中，杆由金属材料构成，诸如铝、铁、钢等。作为实例，具有M5.2的标称直径的淬火不锈钢的杆Ti允许获得良好分辨率，同时由于轴向力而保持良好弯曲强度。

顶端

根据一个实施例，每个杆Ti设置有顶端EM，该顶端EM例如由弹性材料、聚合材料或树脂材料构成。通过夹持或模制，或通过转换热固性材料的方法，顶端附接至杆Ti。根据一个实施例，顶端形成了护套，这些护套位于每个杆Ti的端部。

当杆自身由塑料材料制成时，其端部可用作顶端。

根据一个实施例，顶端EM的内侧带有螺纹，这有可能例如确保将顶端更好地保持在带螺纹杆上。例如，杆可在杆的端部部分上带有螺纹。

根据一个实施例，形成杆Ti的头部的顶端EM各自具有橡胶的例如半球端部。顶端的半球形状和材料特别地允许可变形观察界面在使用时变形而不损坏。

根据一个实施例，顶端EM包括光源，该光源布置于顶端EM的内部端部。LED或OLED型二极管可用于该光源。当光源插入顶端EM内侧时，有线连接可连接至杆Ti，使得其可向二极管供应电流。为此，导电杆Ti可用于输送功率源的电荷，该功率源例如布置于驱动装置的框架内或接触板115,116的一者。

根据一个实例，设置于每个杆Ti头部的端部处的光源包括一组LED。这些LED可与具有聚合材料的弹性头部相组合。然而，根据另一实例，每个杆Ti可设置有未与弹性头部相组合的光源。

在其中杆Ti的EM头部包括多个LED的实施例中，形成杆Ti的光源的LED组称为“单元”。

根据有形结构领域的术语，此类单元还可称为“体素”。在后者情况下，通过由于杆的可移动性和每个杆的相对行程而对于观察者产生光学效应，术语“体素”是指体积像素的构造。体素可通过包括单个LED或多个LED的单元来形成。

在一个示例性实施例中，布置于杆Ti的顶端EM处的光源可具有包括16像素RGBLED的25×25mm尺寸。所述LED例如同时进行操控。发出设定点以实现多个杆Ti的共同移动。本操控允许与待实现的图像制备相关联的动态效应。本动态效应对于观察者产生了三维视觉效应。杆Ti例如以从中立位置至部署位置的运动幅度来动态化，该运动幅度可在至多260mm的范围内。根据保持装置的配置，例如通过添加切口板或通过将它们分开足以产生较长行程的距离，行程长度可调整。

图12示出了一个示例性实施例，其中顶端在杆Ti的尺寸的大约5％至15％的长度上延伸。

驱动装置

杆Ti通过驱动装置30纵向地移动。

图4和图5示出了在驱动装置30内纵向地移动的杆。杆的最大行程受限于所述杆Ti的尺寸。

电机

根据一个实施例，驱动装置包括电机31。图6示出了电机31的一个示例性实施例，电机31布置于驱动装置30的框架35内。电机6通过未示出的功率源来供能。根据一个实施例，单个功率源可用于对于每个驱动装置30的所有电机31供能。每个电机31旋转地驱动电机轴310。电机轴310配置成驱动例如包括齿轮的传动装置。根据一个实施例，旋转通过锥齿轮系统来传递。本锥齿轮系统包括两个锥齿轮，一者连接至驱动轴310并且另一者连接至横向轴线33。

图7示出了图6的透视图的前视图。

根据一个示例性实施例，每个驱动装置30的电机31为步进电机，该步进电机具有高于预定阈值的扭矩。根据一个实施例，电机31为直流齿轮电机。

根据一个示例性实施例，当杆的平移在杆Ti行程内停止时，阻尼装置还可布置成限制杆的移动速度。

板

根据一个实施例，板115或116为平坦的。根据一个实施例，板115和/或116包括贯穿开口以用于操控杆Ti。

一个或多个板115,116的存在特别地避免了机械间隙的引入，该机械间隙可引起使杆变形的力。

平行板

根据一个实施例，本发明的离合系统2包括两个平行板115,116，平行板115,116包括贯穿开口以允许杆穿过。板有可能保持一些元件并且确保杆Ti的引导功能。因此，板115和116防止杆Ti在其自身重量条件下弯曲。

根据一个示例性实施例，齿轮电机31(诸如直流电机)与横向轴相关联以旋转地驱动凸轮或辊34。

板115可钻孔以允许杆Ti穿过。齿轮电机31可根据试点设定点Cpil来激活。齿轮电机31的激活允许控制电机轴310的旋转，并且因此精细地控制辊34的旋转。辊34或凸轮的旋转可配置成引起杆Ti通过摩擦来移动。在这种情况下，摩擦辊34执行杆Ti的摩擦驱动。根据一个替代形式，可使用弹簧。利用两个小张力弹簧(未示出)，压力将为较小干扰的。另外，施加至每个弹簧的力可减小。

空间要求可优化，使得驱动装置30邻接于两个保持板115和116之间。为优化空间要求，驱动装置30可布置成彼此接触，例如接触其平坦侧表面的一者或多者。

在驱动装置内，齿轮电机31、电机轴310、齿轮系统和横向轴33以及辊34的布置允许整个单元受限于减小最小空间量。轴310和33的尺寸和齿轮电机31的功率可大小匹配待驱动的杆Ti。

图2示出了本发明的结构的板115的一个实施例的顶视图。杆Ti布置成形成包括多行和多列的杆Ti的矩阵。杆Ti在板115的开口125中平移地移动。开口125的直径调整至杆的直径。一个优点是能够容易地调换输入图像形状，这些输入图像形状期望对于所有杆Ti进行复制。

根据一个实例，寄存器各自控制多个杆Ti。图13示出了电气连接的实例，该电气连接允许杆通过寄存器40来进行操控。因此，寄存器40电连接至每个齿轮电机，该齿轮电机与相关联的杆协同定位。

为此，电气控制根据给定编程来产生，该给定编程包括相关于时间信息的信息。

移位寄存器可通过产生控制电流而用于齿轮电机31的电子控制。在这种情况下，一个寄存器可控制一个或多个齿轮电机31，取决于它们的配置。根据一个实施例，所用的移位寄存器为8位集成电路，即，每个寄存器可控制8个齿轮电机31。

然后，可以在计算器根据给定的试点设定点Cpil确定的时刻生成多个电气命令。电气设定点可包括每个齿轮电机31的其中激活该电机的持续时间。然后，电机31的速度和电机轴310的旋转方向通过电气设定点C1来确定。

其它配置为可设想的，例如以根据具有较大量集成电路的另一电子板而控制较大量的齿轮电机31。

根据一个实施例，用于控制并引导齿轮电机31的系统可通过电子部件来提供。根据一个示例性实施例，H桥用于引导电机31。这些部件可用于旋转地激活直流电机。通过实例的方式，单个部件L293d形成了两个H桥，该H桥允许两个单独电机在两个方向上并且彼此独立地进行操控。

根据一个实施例，引导电机的所有部件布置于PCB中，该PCB允许它们连接至电机31的每一者。根据一个实施例，所有部件由微控制器和计算机来控制。

根据一个实施例，可使用用于提供不同的更通用功能的电子板的实施方式。例如，可使用提供第一功能的板，该第一功能用于结构1的不同元件的功率源。特别地，用于产生给定电机速度或可能二极管(其位于杆的端部)的光设定点的值的电压调节，或甚至旨在加热每个杆的端部处的电阻器的电气设定点可通过本电子板来提供。

根据一个实例，印刷电路板(PCB)允许每个杆Ti的计算、独立和单独控制。

三维图像产生

根据一个实施例，本发明的结构1通过控制每个杆Ti的端部处的每个光源的颜色和发光强度而有可能产生三维图像。此外，二极管的亮度的控制可连同每个杆Ti的行程的控制一起执行，特别地通过相同输入试点命令。

根据一个实例，控制色度参数(诸如亮度、对比度、色调、饱和度或锐度，或这些参数的组合)对于每个光源单独地进行，并且对于每个基本源可能地进行，该基本源构成了杆Ti头部的光源，诸如单元的LED。

图9示出了包括多个像素81,82的图像8，图像8在本实例中表示具有38×23像素的鹿的黑白图80。本发明涉及任何类型的图像，无论施加至该图像的格式、分辨率或颜色数量。

在本实例中，机构的特定配置有可能将多个杆分配至给定数量的像素。第一配置允许将像素分配至杆。因此，每个杆Ti的移动对应于像素的表示。

在图9的情况下，结构1的每个杆Ti根据试点设定点来驱动，该试点设定点编址至每个驱动装置以复制图像9的图案。

根据一个实例，如果杆均处于默认位置，那么每个驱动装置30的电机以一定行程在方向D1上驱动杆Ti组，该行程可根据像素值进行参数化。

对应于黑色像素的杆Ti在给定距离上进行驱动以形成表示鹿的三维图像80。对应杆的行程可例如对应于最大行程，即，杆Ti的100％总行程。对应于白色像素82的其它杆Ti保持于其默认位置或驱动至最大折返位置，或0％的可能正向行程。因此，结构1允许所有杆Ti动态化以形成三维图像。

根据另一配置，每个杆Ti可对应于一组像素。在图9的情况下，每个杆Ti可关联于形成方形的4个像素，例如，如同在图像的底部所表示的方形83。规则可进行限定，例如当不同颜色的像素处于相同方形83中时。通过实例的方式，如果3个黑色像素处于关联于杆Ti的4个像素的组83中，那么杆Ti可视为黑色像素并且具有100％可能行程的最大行程。另选地，可执行与像素数量成比例的长度的行程。在3个黑色像素的情况下，杆Ti将具有75％最大可能行程的行程。在两个黑色像素将存在于4个像素的组83中的情况下，可编程50％总可能行程的行程。在存在于关联于杆的4个像素的组83中的单个黑色像素的情况下，可编程25％总可能行程的行程。

图14A和图14B表示本发明的有形屏幕的一部分。本部分示出了各自包括头部的24个杆Ti。在本实例中，每个头部包括光源，即，包括多个二极管(诸如LED)的光单元。在此，4×4或16个LED的矩阵允许形成光单元，该光单元布置于每个杆Ti的头部。换句话讲，每个杆Ti的每个光单元包括一组基本光源。根据一个实例，每个LED为单独电气地可操控的。因此，杆Ti的单元可通过操控光源的二极管组而设定色调。

根据一个实例，杆可聚集以用于供能。在这种情况下，有形屏幕可包括不同组的杆，称为模块。每个模块可关联于计算器(诸如微控制器或FGPA)以供应并控制相同组的杆。在后者情况下，电子部件协调施加至不同模块的不同电气设定点。这种配置允许分布架构优化部分的布置并且减少功率源要求。一种益处是使本发明模块的有形屏幕允许更佳的维护。

图14A表示分布于4个杆Ti上的第一组G1的二极管。本实例示出，杆Ti可根据图像信息(诸如深度数据片段)以平移运动来驱动。此类数据片段可利用深度图来获得，该深度图使每个像素关联于深度数据片段。本数据片段可例如利用两个图像来获得。例如，包括组G1的LED的杆可位于不同行程长度。

组G2和G3示出其它两种情况，其中然而，包括相同色度信息的二极管以不同长度放置。

作为对深度数据片段的替代，杆Ti还可由从图像所提取的另一数据片段来驱动，诸如描述图像的形状、形状的具体区域或外形的元数据片段。该数据片段可为通过分析图像中区域的对比度和亮度的规则差值所获得的形状的轮廓。

根据一个实施例，可执行形状检测算法。因此，可能的是通过单独地控制二极管而解除调动杆动力学的深度效应和颜色效应。

图14B示出了沿着图14A的轴线A-A'的剖视图，示出了部署于不同长度的4个杆Ti。每个杆设置有单元，其中仅示出第一4个LED。

在一个实例中，单元中的LED将接收个性化颜色试点设定点。因此，单元将包括具有不同色度状态的LED以产生颜色效果、色调和任何其它效果以用于改善显示器的美学外观。在这种情况下，其为单元中的一组二极管，该单元对于观察者形成了体素，该观察者将观察3D效果。

根据其它配置，单元包括数十个LED，例如每单元48个LED。

根据一个实例，人工智能算法(即，“机器学习”)用于从数据片段产生杆的试点设定点，该数据片段从图像提取。例如，神经网络可训练以识别形状并且检测外形线。

应用的实例为通过使图像上所表示的物体形状与一组杆Ti的动画相关联而产生三维效果，该组杆Ti对应于物体的形状。根据另一个实例，深度图还可用于获得3D效果。根据另一种配置，每个像素可关联于多个杆Ti。因此，用于使相关于像素的杆Ti动态化的命令对于相关于相同像素的其它杆Ti为相同的。

像素和杆Ti之间关联性的所有配置为可能的，特别地取决于图像8的限定和杆Ti的数量。

根据一个实施例，执行调整图像尺寸或使其调整至结构1的尺寸的步骤。在图9的示例性情况下，图像包括38×23个像素。如果结构1包括方形分布，该方形分布包括例如100×100个杆，那么可执行调整以关联杆的分布，这些杆适于至像素在二维图像中的分布。

当图像包括灰度或宽色域时，配置可在每个杆Ti的行程和图像8中每个像素的色调、饱和度或亮度的水平之间进行限定。

二极管的颜色和杆Ti的行程可与图像的每个像素的分辨率范围相关联。根据一个实例，对应性表格可在RGB代码和结构的(RGB、行程)对之间进行配置。

根据一个示例性实施例，动画可通过编程其中杆Ti保持于给定位置的持续时间进行配置。通过实例的方式，动画用于改变图像80的一些像素。

可变形表面的用途

根据一个实施例，显示图像通过可变形表面60来确保，可变形表面60的变形通过杆Ti的运动来驱动。图11示出了形成可扩展皮肤的此类可变形表面60的一个示例性实施例。因此，可变形表面60为可移除屏幕，该可移除屏幕允许将体积效果添加至所显示图像。本发明的装置可有利地并入框架50中，框架50适于形成屏幕支撑件，该屏幕支撑件包括例如用于附接至外墙的装置。

在这种情况下，二极管可并入杆Ti的每一者的端部处或可变形表面60的厚度中。当光源布置于限定可变形表面60的屏幕的厚度中时，后者可有利地由透明材料制成。根据另一个实施例，LED可布置于屏幕60的表面上。在这种情况下，屏幕未必为透明的，因为LED直接地照明观察者的视野。

根据另一个实施例，图像可通过背投显示于屏幕上。在本实施例中，投射装置布置成将图像投射至形成屏幕的可变形表面上。根据一个实施例，关联性产生于每个杆Ti的行程和图像的区域颜色之间，该图像包括至少一个像素。

根据本实施例并且根据实施方式的一个实例，所投射图像可包括变形以用于补偿图像由于可变形表面60的拉伸的变形。为此，用于产生杆Ti的试点设定点Cpil的图像还可用于计算施加至所投射图像的局部校正因数，使得一旦投射，其将忠实于将已投射于非变形表面上的图像。

这些解决方案均通过控制每个像素的光显现和通过每个杆Ti的控制可移动性而允许显示。

当使用可变形表面60时，三维形状的复制或产生通过所述表面60利用杆Ti的变形来激活，杆Ti通过驱动装置30来平移地移动。

在这种情况下，杆Ti的头部将压力施加于形成可视化界面的可变形表面60上。根据一个示例性实施例，杆Ti将轴向力施加于显示界面上。根据其它实例，可设想出具有界面的其它角度配置。

根据一个实施例，具有半球橡胶顶端的杆Ti的EM头部允许界面变形而不损伤。

本发明的可能应用是屏幕支撑件的制备以用于视频图像的产生来产生交互式动画。根据一个实例，媒体支撑件可制备成交互式城市支撑件。根据一个实施例，本发明的装置包括附接至玻璃、混凝土或塑料表面的装置。根据一个示例性实施例，本发明的屏幕支撑件包括通信接口以用于接收来自图像广播系统的图像。

方法

根据另一个方面，本发明涉及一种用于产生由有形结构1所形成的三维图像的方法，有形结构1包括彼此平行布置的多个杆Ti。结构1包括用于操控杆Ti的每一者(例如，通过先前所描述的结构1)的装置。

图10示出了本发明的方法的主要步骤。

该方法包括接收图像IM的第一步骤。图像IM为例如黑白图像或色度图像。图像IM可以.jpeg或.tiff格式或任何其它图像格式来限定。图像IM可从视频文件来提取。因此，该方法对于来自视频文件的一连串图像IM可重复以使有形结构动态化一段时间。一个优点是产生交互式动态效果。

根据一个实施例，计算步骤可通过一个K计算器或数个计算器来执行。计算根据试点设定点Cpil可对应于待提取图像的计算或对应于每个杆的行程的计算。

该方法包括提取图像性质(特别地，图像像素)的步骤。根据图像所用的限定参照系，这些性质可相关于色调、亮度和饱和度或RGB代码。

根据一个实施例，该方法包括用于自动地确定图像具有共同性质(特别地相关于像素)的区域的步骤。根据另一实例，计算独立于其它像素对于每个像素执行。

该方法包括具有预定配置的存储器，该预定配置使预定杆行程与一组像素性质相关联。

根据一个实施例，配置包括预定范围内的像素性质和相关于行程长度的数据片段之间的关联性。根据包括多个杆Ti和其长度以及图像尺寸的结构的尺寸，可使用不同配置。

根据一个实施例，根据像素数量/杆数量的比率，该方法自动地考虑到关联配置。比率表可存储于存储器中以优化像素和杆之间的关联性。

该方法包括确定一组行程指示器，每个指示器与给定杆相关联给定时间段。根据一个实施例，行程指示器确定保持突出超过板115或116的杆Ti的部分。可限定另一基准以限定杆Ti的突出部分。根据一个实施例，行程指示器限定了对应于时间瞬间的时间指示器，杆Ti从该时间瞬间保持于其位置。

该方法包括引导件GUI以用于将杆Ti移动至对应于推导自试点设定点Cpil和因此数字设定点C1的位置的点。

因此，时间指示器可用于将杆Ti保持于根据从其开始位置的平移方向的位置。根据一个实施例，杆以恒速移动，并且杆根据时间指示器的保持可在相同时间框架中激活。电机31停止驱动电机轴310，电机轴310继而不再驱动驱动轴，驱动轴33继而停止使辊34旋转。然后，杆处于所到达位置并且可保持于该位置，直至电机接收新试点设定点Cpil。因此，杆Ti所产生的三维图像恢复了给定图像IM(性质已从其提取)的一个方面。

该方法包括激活光设定点C_LUM，同时停止杆Ti的每个行程，以用于产生三维形状之外的对应图像。用于照明每个二极管的光设定点C_LUM可独立于点另选地在所有杆Ti的相同时间瞬间产生，与设定点相关联的位置到达该点以同时协调杆Ti的每个端部处的照明，而不考虑待执行的行程。

根据另一实例，光设定点C_LUM在到达杆Ti所到达的位置之前发出预定时间段，例如数毫秒。

根据一个实施例，试点设定点Cpil根据输入数据(称为第一数字设定点C1)来产生。根据本发明的应用，第一数字设定点C1可采取不同形式。

根据第一实例，第一数字设定点C1可为至少一个二进制数据片段，诸如交通灯的颜色的信息。

根据第二实例，第一数字设定点C1对应于数字图像IM的像素值和/或所述图像IM的像素分布。在这种情况下，显示动画图像可执行。当本发明的结构1包括由光设定点C_LUM所控制的二极管时，结构1允许使三维形状动态化。有利地，试点设定点Cpil和光设定点C_LUM由K计算器来一起处理以协调所显示图像的三维动画和色度动画。

根据第三实例，第一设定点C1为包括文本和/或数字的数字信息。例如，数字信息可对应于公交的到站时间。本信息然后可由盲人来解释。

本发明兼容任何类型信息输入以产生试点设定点Cpil，该试点设定点Cpil允许激活驱动装置以激活与之相关联的发动机速度。输入信息还可用于对于二极管产生光设定点C_LUM。

第一设定点C1可通过有线或无线通信接口来接收，或可预记录于存在于本发明的结构中的存储器中。

广告和活动媒体的应用

本发明的方法的一个优点是产生三维图像，例如，形成建筑外墙或广告媒体。

特别地，可设想出不同实施例，这些实施例关于待实施的有形结构1的尺寸的选择，杆Ti的长度和横截面积，动画速度和光源的使用。

根据所做的选择，本发明的有形结构1可限定不同用途的结构。根据第一实施例，结构1为小尺寸以在宾馆房间或卧室的屏幕上产生局部单用户体验，诸如交互式动画。根据另一实施例，结构为大尺寸，并且可形成交互式表面，该交互式表面引起共同动画体验。它们可为动画式活动媒体或图像产生媒体或甚至建筑外墙。

快速成型的应用

根据本发明的一个实施例，本发明的装置可用于制造热固型材料的三维表面。一种益处是快速地制备原型，该原型具有待制备的三维表面，例如，限定人体模型的表面。本发明特别地适用于快速成型用途。在本实施例中，材料布置于装置上，并且通过杆Ti的运动来变形，杆Ti例如从试点设定点Cpil进行引导。试点设定点Cpil可例如根据将数字化的数字或模拟图像的分析而产生。图像可为三维图像或二维图像。

因此，装置产生了杆Ti的移动以形成三维图像。接触杆的材料例如通过塑料变形或可逆变形来形成以获取由每个杆的行程所强加的三维形状。因此，三维表面通过拉伸来变形。

然后，热固性材料进行加热。为此，当杆在平移运动之后布置于一些位置时，热激活装置可自动地激活。另选地，在操作者已事先检查杆Ti的正确布置和材料的变形之后，激活装置手动地激活。设定可例如对应于温度水平和温度施加时间。

根据一个实施例，形成三维表面的材料通过加热装置来加热以用于在材料的表面处达到全局温度，该全局温度对于引起材料的聚合为必需的。材料然后自然地或通过装置来冷却，该装置在材料的表面上产生低于给定阈值的温度。

根据一个实施例，加热装置设置于每个杆Ti的端部处。热固性材料然后局部地加热至这样的程度：表面局部地并且充分地聚合以赋予结构刚性外观。为将热量转移至杆的端部，电气线材可并入杆中。绝缘护套可例如使电气线材与杆的塑料材料绝缘。当杆Ti由金属材料制成时，热量可直接地转移穿过杆Ti。

所用的材料可为通过使苯乙烯在活性不饱和聚酯、氨基树脂和环氧树脂、硫化弹性体等的存在下共聚所获得的那些。

一种益处是允许快速成型的应用，诸如机械部分的真空成形和模制。

应用的实例可涉及三维表面的制备，该三维表面难以模制，诸如人体的一部分或肢体的包皮。这些可用于例如外科医生的训练练习。在这种情况下，MRI、扫描仪或身体的图像可用于产生杆Ti的试点设定点Cpil。

根据另一实例，“定制”面罩或表面模具的制备可通过本发明的装置来确保。

可设想出其它应用以从本发明的装置制备具有特定三维形状的物体。

盲人的应用

根据装置的另一用途，该装置可配置成限定盲人的触觉表面。通过实施例的实例方式，本发明的装置可限定盲人的交互式媒体，该交互式媒体允许递送消息，诸如价格、灯为红色或绿色的指示、站内公交时刻表、餐厅菜单，或将显示于城市环境或家的任何其它类型的信息。为此，本发明的装置可通过从杆Ti接收试点设定点Cpil来控制，该试点设定点Cpil由交互式装置来产生，该交互式装置递送诸如红灯或公交时刻表的信息。为此，根据一个实施例，本发明的装置包括蓝牙或Wifi型无线通信接口以与第三方装置配对，该第三方装置可发出诸如二进制信息、文本、图像或声音的信息。

根据盲人的另一应用，本发明的有形结构1有可能提供触觉动画以伴随音频故事，诸如将听到的朗读。然后，三维形状产生可替换视觉图像以示出故事。然后，结构可大约为例如数字平板的尺寸。

根据另一应用，本发明的结构可提供教育体验以发现诸如花朵或任何其它物体的形状。

根据一种应用，本发明的有形表面用于使物体移动。然后，杆的移动根据设定点来致动，该设定点允许限定具有斜坡和凸起、瓶颈或喇叭形状的表面。

Claims

1.一种有形结构(1)，其特征在于包括：

一组可移动且平行杆(∑Ti)，每个杆(Ti)包括头部(Te)；

一组驱动装置(30)，每个驱动装置(30)包括电机元件(31)，所述电机元件(31)对于横向轴(33)产生旋转运动以将平移运动传递至杆(Ti)，所述驱动装置(30)进行操控以给定速度和在给定方向上将运动传递至所述杆(Ti)；

所述驱动装置(30)的保持系统(115)，所述保持系统(115)使所述驱动装置(30)彼此一体；

计算器(41)，所述计算器(41)确定一组试点设定点(CTi)，每个试点设定点(CTi)基于第一数字设定点传递至驱动装置。

2.根据权利要求1所述的有形结构(1)，其特征在于，每个驱动装置(30)包括由所述电机元件(31)所驱动的压力元件(34)，诸如辊，所述压力元件(34)继而通过摩擦而驱动杆(Ti)。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的有形结构(1)，其特征在于，每个驱动装置(30)包括锥齿轮系统(32)，所述锥齿轮系统(32)包括两个齿轮，所述齿轮允许将所述驱动轴(310)的旋转传递至横向轴(33)的旋转，所述横向轴的所述旋转引起所述辊(34)的旋转，所述辊(34)固定至所述横向轴(33)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的有形结构(1)，其特征在于，所述杆(Ti)由聚合材料制成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的有形结构(1)，其特征在于，每个驱动装置(30)并入大体平行六面体形状并包括两个引导件(36，36')的框架中，每个引导件包括适于接纳杆(Ti)的开口以指引杆(Ti)的平移运动，所述杆(Ti)穿过所述框架(35)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的有形结构(1)，其特征在于，所述杆(Ti)在其端部设置有由以下材料所形成的弹性头部(EM)：弹性体、聚合物、树脂。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的有形结构(1)，其特征在于，所述有形结构(1)包括可变形表面，所述可变形表面的变形通过所述杆(Ti)来驱动，所述杆(Ti)的每一所述头部(EM)接触所述表面。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的有形结构(1)，其特征在于：

所述保持系统为包括多个开口(125)的板(115)，每个开口允许杆(Ti)穿过；

并且所述有形结构(1)包括第二引导板(116)，所述第二引导板(116)具有多个开口，平行于所述第一板(115)并且隔开预定距离以用于夹持所述驱动装置(30)，所述第二板(116)布置成使得每个杆(Ti)穿过两个板(115，116)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的有形结构(1)，其特征在于，所述有形结构(1)包括多个光源，所述源由光设定点(C_LUM)来控制，每一所述源布置于：

杆(Ti)的头部(EM)的一个端部；或

所述可变形表面的厚度中；

所述计算器(K)将所述试点设定点(Cpil)的产生与从相同第一数字设定点(C1)产生的所述光设定点(C_LUM)进行协调。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的有形结构(1)，其特征在于，所述有形结构(1)包括加热源(S_CHAUD)和用于激发热量的装置，该热量待施加至布置成接触所述杆(Ti)的所述端部的材料上。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的有形结构(1)，其特征在于，所述第一数字设定点(C1)为：

至少一个数字数据片段；

数字图像(IMG)的像素值和/或所述图像(IMG)的像素分布；

包括文本和/或数字的数字信息。

12.一种用于制造三维物体的方法，所述方法包括以下步骤：

将热固性材料定位并保持于根据权利要求10所述的结构上；

通过杆试点设定点(Cpil)激活所述有形结构(1)以形成三维形状，所述三维形状使保持于每个杆(Ti)的所述端部处的所述热固性材料变形；

激活超过预定温度阈值的所述热固性材料的加热源，所述预定温度阈值允许所述热固性材料聚合；

冷却并移除所述材料。

13.一种用于通过激活有形结构(1)的多个杆(∑Ti)而产生三维形状的方法，所述杆(Ti)布置成彼此平行，所述方法包括下述步骤：

接收(IM)图像(8)，所述图像(8)由所述结构的通信接口或存储器来制成；

计算(K)所述图像(8)的多组(83)像素(80,81)的多个行程指示器，每个行程指示器根据每组(83)像素(80,81)的性质对于所述结构(1)的给定杆(Ti)进行计算；

通过每个驱动装置(30)引导(GUI)所述组的杆(Ti)，所述驱动装置(30)各自根据推导自所述行程指示器的试点设定点(Cpil)而产生电机设定点(CM)；

每个试点设定点(C2i)还产生电气设定点(C4i)，每个电气设定点操控布置于每个杆的端部处的光源并且激发由其每一者所发出光的性质。