CZ20013587A3

CZ20013587A3 - Způsob tvorby amorfního dvojrozměrného vzoru

Info

Publication number: CZ20013587A3
Application number: CZ20013587A
Authority: CZ
Inventors: Kenneth Stephen Mcguire
Original assignee: The Procter & Gamble Company
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2002-02-13
Also published as: CA2367499C; DE60004343D1; ES2200858T3; CN1350485A; HK1045130B; WO2000061358A1; JP4647103B2; ZA200107922B; US6421052B1; TW558498B; NO20014866D0; NZ514493A; CN101254732B; PL350916A1; AU4075100A; HUP0201317A2; CO5241344A1; PE20010083A1; AU762966B2; MY117337A

Description

ZPŮSOB TVORBY AMORFNÍHO DVOJROZMĚRNÉHO VZORU

Oblast techniky

Tento vynález se vztahuje k amorfním vzorům vhodným při výrobě trojrozměrných potahových látek, které odolávají zapadání naskládaných vrstev jedné do druhé.

Tento vynález se dále vztahuje ke způsobu tvorby takových vzorů, které dovolují spojování hranou k hraně vzorů samotných nebo vzorů s dalšími totožnými vzory bez přerušení ve formě viditelných švů ve vzoru.

Dosavadní stav techniky

Použití amorfních vzorů k zamezení zapadání trojrozměrných obalových výrobků ve svinutých rolích bylo zveřejněno v obecně uznávaném, nevyřešeném (povoleném) U.S. Patent Application Seriál č. 08/745 393 registrovaném 8. listopadu 1996 na jména McGuire, Tweddell a Hamilton, nazvaném „ Trojrozměrné, proti zapadání odolné potahové látky a způsob a zařízení k jejich výrobě“, jehož popis je zde takto zahrnut referencí. V této žádosti byl ukázán způsob výroby amorfních vzorů s mimořádně homogenními vlastnostmi, založený na vázaném dvouprostorovém Voronoiově mozaikování. Použitím tohoto způsobu jsou pomocí počítače tvořeny amorfní vzory skládající se ze vzájemně spojených sítí nepravidelných mnohoúhelníků.

Vzory tvořené pomocí způsobu popsaném ve výše zmíněné přihlášce jsou celkem dobré pro malé plochy látek. Zkusíme-li, ovšem, použít tyto vzory při tvorbě výrobních nástrojů (například razících válců), je tam, kde se vzor „stýká“, zřejmý šev kvůli odlišným hranám vzoru, protože je obtočen kolem válce. Dále, pro velmi velké válce je práce na počítači potřebná k vytvoření vzorů, které by tyto válce pokryly, ohromná. Co je tedy nutné, je způsob tvorby těchto amorfních vzorů, který dovoluje „pokrývání“. Výraz „ tvárnice“, „pokrývání“ a „ pokrytý“, jak je použitý zde, se týká vzoru nebo prvku vzoru, který obsahuje ohraničenou část vyplněnou tvarem vzoru, jenž může být spojen svými hranami s dalšími totožnými vzory nebo prvky vzoru, které mají doplňující, ale ne totožné sestavení hran, aby tvořil větší vzor, který nemá ···· ··· ··· ··· ·»·* ··· viditelně patrný šev. Jestliže by byly takové „pokryté“ vzory použity při tvorbě razícího válce, tam, kde se plocha vzoru „stýká“, když obaluje válec, by se neobjevil žádný šev. Dále, velmi rozsáhlý vzor (například povrch velkého razícího válce) by mohl být vyroben „pokrýváním“ malým vzorem a u hran tvárnic malého vzoru by se neobjevil žádný šev.

Bylo by tudíž žádoucí poskytnout způsob tvorby amorfních vzorů založených na vázaném dvouprostorovém Voronoiově mozaikování, které mohou být pokrývány bez toho, že by se u hran tvárnic objevil šev.

Podstata vynálezu

Tento vynález poskytuje způsob tvorby amorfních vzorů založených na vázaném dvouprostorovém Voronoiově mozaikování, které mohou být pokrývány. K výrobě vázaného dvouprostorového Voronoiovo mozaikování jsou zapotřebí tři kroky: 1) uspořádání nukleačních článků; 2) Delauneyova triangulace nukleačních článků; a vyjmutí mnohoúhelníku z prostoru Delauneyovy triangulace. Hlavní část pokrývání je doprovázena pouze uzpůsobením části algoritmu týkající se nukleačních článků.

Způsob tvorby amorfního dvourozměrného vzoru do sebe zapadajících dvourozměrných geometrických tvarů, které mají alespoň-dvě protilehlé hrany, jež mohou být pokryty k sobě, tohoto vynálezu obsahuje kroky: (a) určení šířky vzoru Xmax měřené ve směru x mezi dvěmi protějšími hranami; (b) přidání výpočetního hraničního rozsahu šířky B vzoru podél jedné z hran umístěné ve v x vzdálenosti Xmax; (C) výpočetní vytvoření souřadnic (x, y) nukleačního článku, který má souřadnice x mezi 0 a x_ma_X; (d) vybrání nukleačních článků, které mají x souřadnice mezi 0 a B a jejich reprodukování do výpočetního hraničního rozsahu přidáním x_max k hodnotě jejich souřadnice x; (e) srovnání jak výpočetně vytvořeného nukleačního článku, tak odpovídajícího reprodukovaného nukleačního článku ve výpočetním ohraničení se všemi dříve vytvořenými nukleačními články; a (f) opakování kroků (c) až (e) dokud není vytvořen odpovídající počet nukleačních článků.

Do dokončení postupu tvorby vzoru jsou zahrnuty další kroky: (g) provedení Delaunayovy triangulace na nukleační články; a (h) provedení Voronoiova mozaikování na nukleační články, aby se vytvořily dvourozměrné geometrické tvary. Vzory mající dva páry protilehlých hran, které mohou být pokrývány k sobě mohou •»3 • · · · být vyrobeny dodáním výpočetních ohraničení ve dvou vzájemně kolmých souřadnicových směrech.

Přehled obrázků na výkresech

Zatímco jsou podrobné údaje zakončeny nároky, které zvláště vyznačují a zřetelně vznášejí nárok na tento vynález, myslíme si, že bude tomuto vynálezu lépe porozuměno z následujícího popisu vhodných včlenění danými v souvislost s doprovodnými obrázky, v nichž stejné odvolací značky určují totožné prvky a kde:

Obrázek 1 je půdorys čtyř totožných „tvárnic“ reprezentujícími předchozí techniku amorfního vzoru;

Obrázek 2 je půdorys čtyř „tvárnic“ reprezentujícími předchozí techniku obrázku 1 posunutých do těsné blízkosti, abychom ukázali nevhodné spojení hran vzoru;

Obrázek 3 je půdorys podobný obrázku 1 čtyř totožných „tvárnic“ reprezentujícími včlenění amorfního vzoru podle tohoto vynálezu;

Obrázek 4 je půdorys podobný obrázku 2 čtyř „tvárnic“ obrázku 3 posunutých do těsné blízkosti, abychom ukázali pasování hran vzoru;

Obrázek 5 je schematická ukázka rozměrů zmíněných v rovnicích vytváření vzoru; a

Obrázek 6 je schematická ukázka rozměrů zmíněných v rovnicích vytváření vzoru tohoto vynálezu.

Pfťkkdy |>K>V€Ufe»l|^X IJIKl/eŽCt

Obrázek 1 je příklad vzoru 10 stvořeného pomocí algoritmu popsaného v dříve uvedené žádosti McGuire a spol. V obrázku 1 jsou zahrnuty čtyři totožné „tvárnice“ vzoru 10, které mají totožné rozměry a jsou orientovány stejným způsobem. Pokud se pokusíme „pokrýt“ tento vzor, jak je ukázáno v obrázku 2, přenesením „tvárnic“ 10 do těsné blízkosti, abychom vytvořili větší vzor, na hranici sousedních tvárnic nebo prvků vzoru se objeví zřetelné švy. Takové švy pohledově ruší amorfní povahu vzoru a v případě trojrozměrné látky udělané z formovací struktury používající takový vzor, švy tvoří poruchy ve fyzických vlastnostech látky tam, kde jsou švy umístěny. Protože jsou tvárnice 10 totožné, švy tvořené spojením protilehlých hran totožných tvárnic také ukazují švy, které by se vytvořily, kdyby byly spojeny protilehlé strany stejného prvku vzoru, například obalením vzoru kolem pásu nebo válce.

4«· ···· ... .»· .., *..*

Naopak obrázky 3 a 4 ukazují podobné pohledy vzoru 20 tvořeném pomocí algoritmu tohoto vynálezu, jak je popsáno níže. Z obrázků 3 a 4 je zřejmé, že se na krajích tvárnic 20 neobjevují žádné švy, jsou-li přeneseny do těsné blízkosti. Nejinak, pokud by se spojily protilehlé hrany jediného vzoru, například obalením vzoru kolem pásu nebo válce, šev by rovněž nebyl snadno pohledově rozpoznatelný.

Výraz „amorfní“, jak je použit zde, označuje vzor, který nevykazuje snadno rozeznatelnou organizaci, pravidelnost nebo orientaci stavebních prvků. Tato definice výrazu „amorfní“ obecně souhlasí s obvyklým významem výrazu, jak je dokázaný odpovídající definicí ve slovníku Webster’s Ninth New Collegiate Dictionary.

V takovém vzoru orientace a uspořádání jednoho prvku vzhledem k sousednímu prvku nemá žádný předvídatelný vztah k dalšímu následujícímu prvku (prvkům) za ním.

Pro porovnání, výraz „uspořádaný“ je zde požit k popisu vzorů stavebních prvků, které vykazují pravidelné, uspořádané seskupení nebo uspořádání. Tato definice výrazu „uspořádaný“ obecně souhlasí s obvyklým významem výrazu, jak je dokázaný odpovídající definicí ve slovníku Webster’s Ninth New Collegiate Dictionary. V takovém uspořádaném vzoru orientace a uspořádání jednoho prvku vzhledem k sousednímu prvku má předvídatelný vztah k dalšímu následujícímu prvku (prvkům) za ním.

Stupeň, v němž je přítomný řád v uspořádaném vzoru trojrozměrných výstupků, má přímý vztah ke stupni nestability vykázané osnovou. Například, ve vysoce-uspořádaném uspořádaném vzoru stejně velkých a tvarovaných dutých výstupků v těsně shluknutém šestiúhelníkovém uspořádání, je každý výstupek doslovným opakováním jakéhokoliv dalšího výstupku. Zapadání do sebe částí takové osnovy, pokud ne vlastně celé osnovy, může být dosaženo změnou seskupení mezi navrstvenými osnovami nebo částí osnovy s ne více než jedním rozestupem výstupků v daném směru. Menší stupně uspořádání mohou vykazovat menší sklon k zapadání, ačkoliv věříme, že jakýkoliv stupeň uspořádání může poskytovat určitý stupeň nestability. Podle toho by amorfní neuspořádaný vzor výstupků vykazoval největší možný stupeň odolnosti vůči zapadání.

Věříme také, že trojrozměrné obalové látky, které mají dvourozměrný vzor trojrozměrných výstupků, které jsou povahou zásadně amorfní, vykazují „izomorfizmus“. Jak jsou zde použity, výrazy „izomorfizmus“ a jeho kořen „izomorfní“, se vztahují k základní stejnorodosti v geometrických a stavebních vlastnostech pro

danou ohraničenou oblast, kdekoliv je taková oblast ve vzoru nakreslená. Tato definice výrazu „izomorfní“ obecně souhlasí s obvyklým významem výrazu, jak je dokázaný odpovídající definicí ve slovníku Webster’s Ninth New Collegiate Dictionary. Například, předepsaná oblast obsahující statisticky významný počet výstupků vzhledem k celkovému amorfnímu vzoru by poskytovala statisticky podstatně stejné hodnoty pro takové vlastnosti osnovy jako oblast výstupků, počet hustoty výstupků, celkovou délku stěny výstupků, atd. Věříme, že takový vzájemný vztah je žádoucí s ohledem na fyzikální, stavební vlastnosti osnovy, je-li na povrchu osnovy žádoucí stejnorodost, a zvláště tak s ohledem na vlastnosti osnovy měřené kolmo k ploše osnovy, například odolnost proti mačkání výstupků atd.

Využití amorfních vzorů trojrozměrných výstupků má také další výhody. Bylo například pozorováno, že trojrozměrné obalové látky tvořené z látky, která je v ploše látky původně izotropní, zůstávají obecně izotropní vzhledem k fyzikálním vlastnostem osnovy ve směrech v ploše látky. Zde použitý výraz „izotropní“ je použit ve vztahu k vlastnostem osnovy, které jsou vykazovány v podstatě stejných stupních ve všech směrech v ploše látky. Tato definice výrazu „izotropní“ obecně souhlasí s obvyklým významem výrazu, jak je dokázaný odpovídající definicí ve slovníku Webster’s Ninth New Collegiate Dictionary. Aniž bychom chtěli být vázáni teorií, věříme nyní, že je to způsobeno neuspořádaným, neorientovaným uspořádáním výstupků v amorfním vzoru. A naopak, směrové osnovné látky, které vykazují vlastnosti osnovy, jež se mění se směrem osnovy, budou typicky vykazovat takové vlastnosti podobným způsobem sledující zavedení amorfního vzoru na látce. Například může taková obalová látka vykazovat podstatně stejné mechanické vlastnosti v jakémkoliv směru v ploše látky, pokud byla počáteční látka izotropní v mechanických vlastnostech.

Takový amorfní vzor se ve fyzikálním slova smyslu přenáší do statisticky stejného počtu výstupků na jednotku délkové míry střetávajících se s čárou vedenou v jakémkoliv daném směru na povrchu jako paprsek z jakéhokoliv daného bodu ve vzoru. Další statisticky rovnocenné parametry mohou zahrnovat počet stěn výstupků, průměrnou plochu výstupků, průměrný celkový prostor mezi výstupky atd. Věříme, že statistická rovnocennost ve smyslu stavebních geometrických znaků s ohledem na směry v ploše osnovy se přenáší do statistické rovnocennosti ve smyslu směrových vlastností osnovy.

Vrátíme se k uspořádanému pojetí, abychom zdůraznili odlišnost mezi uspořádanými a amorfními vzory, protože uspořádání je podle definice „uspořádané“ ve fyzikálním smyslu, vykazovalo by některé pravidelnosti ve velikosti, tvaru, rozestupu a/nebo orientaci výstupků. Tedy by čára nebo paprsek tažený z daného bodu vzoru vykazoval v závislosti na směru, jímž by se paprsek šířil, různé hodnoty takových parametrů jako počet stěn výstupků, průměrná plocha výstupků, průměrný celkový prostor mezi výstupky atd. s odpovídající změnou ve směrových vlastnostech osnovy.

Ve vhodném amorfním vzoru budou výstupky nejlépe nejednotné vzhledem ke své velikosti, tvaru, orientaci vzhledem k osnově a rozestupu mezi přilehlými středy výstupků. Aniž bychom chtěli být omezováni teorií, věříme, že rozdíly v rozestupu středů přilehlých výstupků hrají důležitou roli v omezení pravděpodobnosti zapadání, které se vyskytuje v předozadním scénáři zapadání. Rozdíly v rozestupu středů výstupků vzoru mají ve fyzikálním smyslu za následek, že mezery mezi výstupky jsou umístěny v různých prostorových lokalitách s ohledem na celkovou osnovu. Možnost výskytu shody mezi navrstvenými částmi jedné nebo více osnov ve smyslu umístění výstupků/ mezer je tedy velmi nízká. Dále je možnost výskytu shody mezi množstvím přilehlých výstupků/mezer na navrstvených osnovách nebo částech osnov je dokonce nižší díky amorfní povaze vzoru výstupků.

Ve zcela amorfním vzoru, jak by bylo nyní vhodné,-rozestup středu od středu je nepravidelný, alespoň v návrhářem určeném ohraničeném rozsahu, takže je stejná možnost výskytu nejbližšího souseda k danému výstupku v jakékoliv dané úhlové poloze v ploše osnovy. Další fyzikální geometrické vlastnosti osnovy jsou také v podmínkách ohraničení vzoru nejlépe nepravidelné nebo alespoň nejednotné, například počet stran výstupků, úhly sevřené v každém výstupku, velikost výstupků atd. Ačkoliv zatímco je možné a za některých okolností žádoucí mít mezery mezi přilehlými výstupky nestejné a/nebo nepravidelné, výběr tvarů mnohoúhelníků, které jsou schopné zapadání do sebe, činí jednotné mezery mezi přilehlými výstupky možné. Je to zvláště užitečné pro některé použití trojrozměrných zapadání odolných obalových látek tohoto vynálezu, o čemž bude hovořeno dále.

Výraz „mnohoúhelník“ (a tvar přídavného jména „mnohoúhelníkový“), jak je použit zde, pojednává o dvourozměrném geometrickém tvaru s třemi nebo více stranami, protože mnohoúhelník s jednou nebo dvěma stranami by definoval čáru. Trojúhelníky, čtyřúhelníky, pětiúhelníky, šestiúhelníky atd. jsou tedy ve výrazu • ·

• 7— „mnohoúhelník“ zahrnuty, jako by byly křivočaré tvary, například kruhy, elipsy atd., které by měly nekonečný počet stran.

Jsou-li popisovány vlastnosti dvourozměrných uspořádání nestejných, zvláště nekruhových mezer, je často vhodné použít „průměrná“ množství a/nebo rovnocenná množství. Například, k charakterizování vztahů lineární vzdálenosti mezi objekty v dvourozměrném vzoru, kde jsou mezery na základě středu ke středu nebo na základě individuálních mezer, může být k charakterizování výsledného uspořádání výhodný výraz „průměrná“ mezera. Další množství, která mohou být popsána výrazy průměrů by zahrnovala poměr plochy povrchu obsazené předměty, plochou předmětu, obvodem předmětu, průměrem předmětu atd. Pro další rozměry, například obvod a průměr předmětu, může být udělána přibližná hodnota předmětů, které jsou nekruhové konstrukcí hypotetického rovnocenného průměru, jak se často dělá v souvislosti s kapalinami.

Zcela nepravidelný vzor trojrozměrných dutých výstupků v osnově by teoreticky nikdy nevykazoval předozadní zapadání, protože tvar a uspořádání každého komolého jehlanu by bylo jedinečné. Návrh takového zcela nepravidelného vzoru by byl ovšem velice časově náročný a komplexní problém, což by také byl způsob výroby vhodného tvarovacího systému. Podle tohoto vynálezu mohou být získány nezapadající vlastnosti návrhem vzorů nebo systémů, kde vztah přilehlých buněk nebo systémů jednoho k druhému je vymezen, jako je vymezen i celkový geometrický charakter buněk nebo systémů, ale kde přesná velikost, tvar a orientace buněk nebo systémů je nejednotná a neopakující se. Výraz „neopakující se“, jak je zde použit, je určen k popisu vzorů nebo uspořádání, kde není přítomné jednotné uspořádání nebo tvar v žádných dvou místech určené plochy zájmu. Zatímco ve vzoru nebo ploše, o kterou se zajímáme, může být více než jeden výstupek dané velikosti a tvaru, přítomnost dalších výstupků kolem nejednotné velikosti a tvaru prakticky eliminuje možnost přítomnosti totožného seskupení výstupků v mnohonásobných polohách. Jinak řečeno, vzor výstupků je v celé ploše zájmu nejednotný tak, že žádné seskupení výstupků v celém vzoru nebude stejné jako jakékoliv další podobné seskupení výstupků. Nosná síla trojrozměrné obalové látky zabrání významnému zapadání jakékoliv části látky obklopující daný výstupek dokonce v případě, že výstupek se nachází naskládaný na jediné odpovídající prohloubenině, protože výstupky obklopující jediný zajímavý výstupek se budou lišit • ·

• ♦ ♦ · • · ♦ · · • · · * • · * * · · Λ velikostí, tvarem a výsledným rozestupem středů od těch, které obklopují jiný výstupek/prohloubeninu.

Profesor Davies z manchesterské university studuje porézní buněčné keramické membrány a zvláště vytváří analytické modely takových membrán, které dovolují matematické modelování, jež simuluje chování ve skutečném světě. Tato práce byla podrobně popsána v publikaci nazvané „Porézní buněčné keramické membrány: pravděpodobný model k popisu uspořádání anodové oxidové membrány“, napsané j. Braughtonem a G. A. Daviesem, která se objevila v Journal of Membrane Science, sv. 106 (1995), na str. 89 až 101, a jejíž údaje jsou zde zahrnuty referencí. Další související matematické způsoby modelování jsou podrobně popsány v „ Počítání n-rozměrného Delaunayova mozaikování s použitím na Voronoiovy polytopy“, napsaném D. F. Watsonem, které se objevilo v The Computer Journal, sv. 24, č. 2 (1981), na str. 167 až 172 a v „Statistické modely k popisu uspořádání porézních keramických membrán“, napsané J. F. F. Limem, X. Jiaem, R. Jafferalim a g. A. Daviesem, které se objevilo v „Separation Science and Technology, 28 (1 až 3) (1993) na str. 821 až 854, jejichž údaje jsou zde zahrnuty referencí. Jako součást této práce vyvinul profesor Davies dvourozměrný mnohoúhelníkový vzor založený na vázaném dvouprostorovém Voronoiově mozaikování. Podle takového způsobu, opět s odkazem na výše určené publikace, jsou nukleační články umístěny v nahodilých polohách v ohraničené (předem určené ploše), které se počtem rovnají počtu mnohoúhelníků požadovaných v konečném vzoru. Počítačový program „pěstuje“ každý článek současně a paprskovitě jako kruh z každého tvořeného článku při stejných rychlostech. Když se zvětšená čela sousedních nukleačních článků setkají, růst se zastaví a je vytvořena hraniční čára. Každá tato hraniční čára tvoří hranu mnohoúhelníku s vrcholy tvořenými průsečíky hraničních čar.

Zatímco je toto teoretické pozadí vhodné pro porozumění tomu, jak se mohou takové vzory tvořit a vlastnostem takových vzorů, spornou otázkou zůstává, jak udělat výše zmíněná numerická opakování krok za krokem, aby se nukleační články šířily po povrchu požadované oblasti zájmu až do konce. Abychom tedy uskutečnili účinně tento postup, je výhodné napsat počítačový program, který udělá tyto výpočty, jsou-li mu zadány příslušné hraniční podmínky a vstupní parametry a dodán požadovaný výstup.

Prvním krokem k tvorbě vzoru podle tohoto vynálezu je ustanovit rozměry požadovaného vzoru. Je-li,například, požadována konstrukce vzoru deset palců širokého a deset palců dlouhého, který lze libovolně tvarovat do válce, pásu, stejně jako plochy, je pak ustanoven X-Y souřadnicový systém s maximálním rozměrem X (Xmax), který je deset palců a maximální rozměr Y (y_max), který je deset palců (nebo opačně).

Když je stanoven souřadnicový systém a maximální rozměry, je dalším krokem určit počet „nukleačních článků“, které se stanou mnohoúhelníky požadovanými ve stanovených hranicích vzoru. Toto číslo je celé číslo mezi 0 a nekonečnem a mělo by být vybráno s ohledem na průměrnou velikost a rozestup mnohoúhelníků požadovaných v konečném vzoru. Větší čísla odpovídají menším mnohoúhelníkům a opačně. Výhodný postup pro určení nukleačních článků nebo mnohoúhelníků je vypočítat počet mnohoúhelníků umělé, hypotetické, jednotné velikosti a tvaru, které budou požadované k pokrytí žádané tvořené vazby. Pokud je tento umělý vzor uspořádáním pravidelných mnohoúhelníků 30 (viz obrázek 5), s D, které je rozměr od hrany k hraně, a M je rozestup mezi mnohoúhelníky, pak je velikost hustoty mnohoúhelníků N je:

2V3

3(r>+ m)²

Bylo zjištěno, že použijeme-li tuto rovnici k výpočtu nukleační hustoty amorfních vzorů tvořených podle popisu zde, dostaneme mnohoúhelníky s průměrnou velikostí blížící se velmi velikosti hypotetických mnohoúhelníků (D). Je-li již nukleační hustota známa, může být vypočítán celkový počet nukleačních článků, které mají být použity ve vzoru, znásobením plochy vzoru (80 in² jde-li o tento příklad). Pro další krok je nutný zdroj libovolného čísla. Může být použit jakýkoliv vhodný zdroj libovolného čísla známý odborníkům, včetně těch, které vyžadují „počáteční číslo“, nebo využívají objektivně určenou počáteční hodnotu, například chronologický čas. Mnoho zdrojů libovolného čísla pracuje tak, aby poskytly číslo mezi nulou a jedničkou ( 0 až 1), při dalším řešení zde předpokládáme použití takového zdroje. Pokud je výsledek přeměněn na některé číslo mezi nulou a jedničkou nebo jsou-li použity vhodné přepočítávací faktory, může být také použit zdroj s lišícím se výstupem.

• · • · · « · ·

Je napsán takový počítačový program ke spuštění zdroje libovolného čísla s požadovaným počtem opakování, aby vytvořil tolik libovolných čísel, kolik je požadováno, aby se rovnala dvojnásobku žádaného počtu „nukleačních článků“ vypočtených výše. Když jsou vytvořena čísla, každá druhá čísla jsou znásobena buď maximálním rozměrem X nebo maximálním rozměrem Y, aby byly vytvořeny libovolné páry souřadnic X a Y, jež všechny mají hodnoty X mezi nulou a maximálním rozměrem X a hodnoty Y mezi nulou a maximálním rozměrem Y. tyto hodnoty jsou pak uloženy jako páry souřadnic (X, Y), které se počtem rovnají počtu nukleačních článků.

Je to pávě v tomto bodě, kde se vynález zde popisovaný liší od vzoru tvořeného podle postupu popsaného v předchozím použití McGuirea a kol. Za předpokladu, že je žádoucí levou a pravou hranu vzoru „uvést v soulad“, tj. aby byly schopny být spolu „pokrývány“, je k pravé straně 10“ čtverce (viz obrázek 6) přidána hranice šířky B. Velikost požadované hranice je závislá na nukleační hustotě; čím vyšší nukleační hustota, tím menší je požadovaná velikost hranice. Výhodný způsob výpočtu šířky hranice B se opět vztahuje k hypotetickému pravidelnému šestiúhelníkovému uspořádání popsanému výše a ukázanému na obrázku 5. Obecně by měly být do hranice včleněny alespoň tři útvary hypotetických šestiúhelníků, takže by šířka hranice mohla být spočítána jako:

B = 3(D + H)

Nyní bude jakýkoliv nukleační článek P se souřadnicemi (x, y), kde x < B opsán do hranice jako další nukleační článek P‘ s novou souřadnicí (x_max + x,y).

Pokud je způsob popsaný v předchozím odstavci použit k vytvoření výsledného vzoru, vzor bude opravdu nepravidelný. Tento opravdu nepravidelný vzor bude mít svojí povahou velký rozsah velikostí a tvarů mnohoúhelníku, což může být v některých momentech nežádoucí. Abychom poskytly určitý stupeň kontroly nad stupněm nepravidelnosti spojeném s tvořením umístění „nukleačních článků“, zvolili jsme kontrolní faktor nebo „nucenou podmínku“ a nazvali jsme ji dále β (beta). Nucená podmínka omezuje blízkost umístění sousedních nukleačních článků zavedením výlučné vzdálenosti E, která představuje minimální vzdálenost mezi jakýmikoliv dvěma sousedními nukleačními články. Výlučná vzdálenost se počítá následovně:

• · λ (lambda) je počet hustoty článků (články na jednotku plochy) a β je v rozsahu od 0 do 1.

Abychom provedli kontrolu „stupně nepravidelnosti“, je první nukleační článek umístěn podle popisu nahoře. Pak je zvolena β a E se spočítá z rovnice nahoře. Všimněte si, že β a tudíž E zůstanou konstantní během umístění nukleačních článků. Pro každou následnou (x, y) souřadnici nukleačního článku, která je vytvořena, je spočítána vzdálenost z tohoto bodu ke každému dalšímu nukleačnímu článku, který již byl umístěn. Pokud je pro jakýkoliv článek tato vzdálenost menší než E, jsou nově vytvořené (x, y) souřadnice vypuštěny a je vytvořeno nové uspořádání. Tento postup se opakuje dokud nejsou všechny N články úspěšně umístěny. Všimněte si, že v algoritmu pokrývání tohoto vynálezu musí být všechny články (x, y), kde χ < B, a to jak původní článek P, tak přenesený článek P‘, kontrolovány se všemi dalšími články. Pokud je P nebo P‘ blíže k jakémukoliv jinému článku než E, pak jak P, tak P‘ jsou vypuštěny a je vytvořeno nové uspořádání náhodných souřadnic (x, y).

Pokud β = 0, pak se výlučná vzdálenost rovná vzdálenosti nejbližšího sousedního šestiúhelníkově shluknutého uspořádání. Zvolíme-li β mezi 0 a 1, je možná kontrola stupně nepravidelnosti mezi těmito dvěma extrémy.

Abychom učinili vzor tvárnicí, v níž jak levé, tak pravé hrany kryjí správně a jak horní, tak spodní hrany kryjí správně, budou muset být použity hranice jak ve směru X, tak ve směru Y.

Když je úplné uspořádání nukleačních článků vypočítáno a uloženo, provede se Delaunayova triangulace jako výchozí krok k vytvoření konečného mnohoúhelníkového vzoru. Použití Delaunayovy triangulace v tomto zpracování • · · .12

představuje jednoduchou, ale matematicky rovnocennou možnost k opakovanému souběžnému „růstu“ mnohoúhelníků jako kruhů z nukleačních článků tak, jak je popsáno v teoretickém modelu výše. Úkolem triangulace je vytvořit uspořádání tří nukleačních článků tvořících trojúhelníky tak, že kruh zkonstruovaný tak, aby prošel těmito třemi články nebude v kruhu obsahovat žádné další nukleační články. K uskutečnění Delaunayovy triangulace je napsán počítačový program, aby shromáždil každou možnou kombinaci tří nukleačních článků, ke každému nukleačnímu článkuje přiřazeno jediné číslo (celé) pouze pro identifikaci. Pak jsou spočítány souřadnice poloměru a středového článku pro kruh procházející každým uspořádáním tří článků sestavených do trojúhelníka. Umístění souřadnic každého nukleačního článku, který není použit k určení určitého trojúhelníku, jsou pak srovnána se souřadnicemi kruhu (poloměr a střední článek), abychom určili, zda některé další nukleační články spadají do kruhu tří bodů, o něž se zajímáme. Pokud zkonstruovaný kruh pro ty tři články vyhoví zkoušce (žádné další nukleační články nespadají do kruhu), pak jsou čísla ke třem článkům se vztahující, jejich souřadnice X a Y, poloměr kruhu a souřadnice X a Y kruhového článku uchovány. Pokud kruh zkonstruovaný pro ty tři články nevyhoví zkoušce, žádné výsledky se neuchovávají a výpočet pokračuje k dalšímu uspořádání tří článků.

Když je Delaunayova triangulace ukončena, je provedeno dvouprostorové Voronoiovo mozaikování k vytvoření konečných mnohoúhelníků.Pro dokončení mozaikování, každý nukleační článek uchovaný, protože je vrcholem Delaunayova trojúhelníku, tvoří střed mnohoúhelníku. Pak je následným spojením středních článků opsaných kruhů každého z Delaunayových trojúhelníků zkonstruován obrys mnohoúhelníku, který zahrnuje ten vrchol, který následuje v pravotočivém směru. Uchováním těchto kruhových středových článků opakovaným postupem například pravotočivě, umožňuje, aby byly souřadnice vrcholů každého mnohoúhelníku uchovány sledujíce napříč pole nukleačních článků. Při tvoření mnohoúhelníků se dělá srovnání tak, že se vypustí z výpočtů každé vrcholy trojúhelníků při hranicích vzoru, protože by neurčovaly úplný mnohoúhelník.

Pokud je pro snadnost pokrývání žádoucí zmnohonásobit k sobě kopie stejného vzoru, aby vytvořily větší vzor, mnohoúhelníky, jejichž vytvoření je důsledkem kopírování nukleačních článků do vypočítané hranice, mohou být uchovány jako část vzoru a překrývány totožnými mnohoúhelníky v přilehlém vzoru, aby napomohly odpovídajícím mezerám mnohoúhelníků a registraci. Jinak, jak ,··. · · .. .

; ! ·· ·» «...

• : : :.:::

•13 *· .:.. .:. ,:. ,:, ♦„· ukazují obrázky 3 a 4, mnohoúhelníky, jejichž vytvoření je důsledkem kopírování nukleačních článků do vypočítané hranice, mohou být po triangulaci a mozaikování vypuštěny, takže přilehlé vzory mohou být spojeny s vhodnými mezerami mnohoúhelníků.

Když je konečný vzor vzájemně spojených mnohoúhelníkových dvourozměrných tvarů vytvořen, je ve shodě s tímto vynálezem využita taková síť vzájemně spojených tvarů, jako návrh pro jeden povrch osnovy látky se vzorem určujícím tvary základen trojrozměrných, dutých výstupků vytvořených z původně dvojrozměrné osnovy výchozí látky. Abychom dokončili toto uspořádání výstupků z původně dvojrozměrné osnovy výchozí látky, je vytvořeno vhodné tvarovací zařízení obsahující negativ požadované konečné trojrozměrné osnovy, jemuž se za použití vhodné síly dostatečné k trvalé deformaci původní látky tato látka přizpůsobí.

Z uceleného souboru údajů souřadnic vrcholů mnohoúhelníků může být udělán fyzikální výstup, například náčrt čar z konečného vzoru mnohoúhelníků. Tento vzor lze využít běžným způsobem jako vstupní vzor pro zpracování kovové sítě rytím, abychom vytvořily trojrozměrné tvarovací zařízení. Jsou-li požadovány mezi mnohoúhelníky větší mezery, může být napsán počítačový program, který připojí jednu nebo více paralelních čar ke každé straně mnohoúhelníku, aby zvětšil jejich šířku (a tak snížil velikost mnohoúhelníků o odpovídající část).

Ačkoliv zde byla ukázána a popsána určitá včlenění tohoto vynálezu, odborníkům bude zřejmé, že mohou být učiněny různé změny a úpravy, aniž bychom se odchýlili od ducha a rámce vynálezu, a úmyslem připojených nároků je pokrýt všechny takové úpravy, které jsou v rámci vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob tvorby amorfního dvojrozměrného vzoru^do sebe zapadajících dvojrozměrných geometrických tvarů, které mají alespoň dvě protilehlé hrany, jež mohou být pokládány společně, uvedený způsob obsahuje kroky^vyznačující se tím, že (a) určuje šířku x_max uvedeného vzoru měřenou ve vzdálenosti x mezi uvedenými protilehlými hranami;

(b) přidává k uvedenému vzoru výpočetní hraniční oblast šířky B podél jedné z uvedených hran umístěných ve vzdálenosti x od x_max;

(c) vytváří výpočetně (x, y) souřadnice nukleačních článků, které mají x souřadnice mezi 0 a x_max;

(d) volí nukleační články, které mají x souřadnice mezi 0 a B a kopíruje je do uvedené výpočetní hraniční oblasti přidáním x_max k hodnotě jejich souřednice x;

(e) srovnává jak výpočetně vytvořené nukleační článek, tak odpovídající kopírovaný nukleační článek v uvedené výpočetní hranici proti všem dříve vypočteným nukleačním článkům; a (f) opakuje kroky (c) až (e) dokud není vytvořen žádaný počet nukleačních článků.
2. Způsob nároku ^vyznačující se tím, že uvedený vzor obsahuje alespoň dva páry protilehlých hran, přičemž každý pár každý pár protilehlých hran může být pokládán společně.
3. Způsob nároku ^vyznačující se tím, že dále obsahuje kroky:

(g) provedení Delaunayovy triangulace na uvedených nukleačních článcích; a (h) provedení Voronoiova mozaikování na uvedených nukleačních článcích, aby se vytvořily uvedené dvojrozměrné geometrické tvary.
4. Způsob nároku 1^vyznačující se tím, že uvedený vzor obsahuje dva vzájemně kolmé směry souřadnic x a y a tím, že nukleační články jsou kopírovány do vypočtené hranice v každém souřadnicovém směru.

•· • ·4

44 9
5. Způsob nároku ^vyznačující se tím, že uvedené kroky srovnávání daných nukleačních článků zahrnují kontrolní faktor pro kontrolu stupně nahodilosti uvedeného vzoru.
6. Způsob nároku ^vyznačující se tím, že šířka B uvedené vypočtené hranice se alespoň rovná šířce tří útvarů hypotetických šestiúhelníků.
7. Způsob nároku ^vyznačující se tím, že uvedený způsob zahrnuje krok tvoření dvourozměrných geometrických tvarů z daných nukleačních článků.
8. Způsob nároku ^vyznačující se tím, že uvedený způsob zahrnuje krok vynechávání dvourozměrných geometrických tvarů, které jsou výsledkem kopírování nukleačních článků.
9. Způsob nároku ^vyznačující se tím, že uvedený způsob zahrnuje krok uchovávání dvourozměrných geometrických tvarů, které jsou výsledkem kopírování nukleačních článků.
10. Způsob nároku /^vyznačující se tím, že uvedený způsob zahrnuje krok vytváření fyzického výstupu hotového vzoru dvourozměrných geometrických tvarů.

PVÍ004—3527