CZ302594B6 - Zpusob replikace povrchových struktur - Google Patents
Zpusob replikace povrchových struktur Download PDFInfo
- Publication number
- CZ302594B6 CZ302594B6 CZ20100278A CZ2010278A CZ302594B6 CZ 302594 B6 CZ302594 B6 CZ 302594B6 CZ 20100278 A CZ20100278 A CZ 20100278A CZ 2010278 A CZ2010278 A CZ 2010278A CZ 302594 B6 CZ302594 B6 CZ 302594B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- printing
- dimensional matrix
- enlarged
- replica
- data
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/4097—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by using design data to control NC machines, e.g. CAD/CAM
- G05B19/4099—Surface or curve machining, making 3D objects, e.g. desktop manufacturing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
- G01N1/2806—Means for preparing replicas of specimens, e.g. for microscopal analysis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Abstract
Povrch príslušného dílce se nejprve pokryje nepruhlednou maskou, která má vytvoren otvor tvaru pravoúhlého ctyrúhelníka o hranách odpovídajících velikosti replikované cásti povrchu. Potom následuje optické snímání souradnic této cásti povrchu, uložení souradnic v podobe trídimenzionální matice x, y, z a vytvorení zvetšené repliky povrchu prevedením dat trídimenzionální matice na uzavrenou plochu bez mezer s následným vytištením 3D tiskem a/nebo importem dat do systému CAD s automatickým vygenerováním príslušných nástrojových trajektorií pro vyrobení zvetšeného modelu povrchu technologií CNC obrábení.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká způsobu replikace povrchových struktur, zejména pak vytvoření zvětšeného obrazu nebo modelu povrchu technických dílců z kovových i nekovových materiálů.
Dosavadní stav techniky
V současné době není problematika replikace povrchových struktur příliš známa jako proces, umožňující velmi přesné posouzení struktury povrchu z pohledu vizual izace.
K těmto účelům se používá spíše princip optického snímání a následného vyhodnocení jakosti povrchů. Výrobou jednoúčelových přístrojů provádějících snímání, resp. následné vyhodnocení jakosti povrchů dle příslušných ISO norem jak v oblasti 2D. tak i 3D se zabývá celá řada výrobců. Výstupem snímání jsou buď numerické parametry jakosti povrchu, nebo grafická prezentace. Ty ale mohou být pro technika, který se nezabývá speciálně vyhodnocováním jakosti povrchů, značně složité k vlastní praktické interpretaci. Nedostatkem je také fakt, že dosažení opakovatelnosti, resp. rcprodukovatelnosti v oblasti takového vyhodnocování jakosti povrchů jc značně komplikované. Zobrazení nasnímaného povrchu je v současné době možno pouze formou jednoúčelových programů, dodávaných k jednotlivým přístrojům, které většinou nejsou vzájemně kompatibilní.
Pokud jde o známé způsoby replikace povrchu, spočívají v současné době především v nanesení dostatečně plastického materiálu na testovaný povrch, ztužení tohoto materiálu do podoby kompaktní vrstvy a sejmutí repliky v podobě negativu povrchu. U řešení podle patentové přihlášky USA 2008/173078 se tento princip používá k vyhodnocení nepřijatelných povrchových vad vzorku, Na povrch vzorku se nanese tavenina termoplastu a po jejím ochlazení se sejme vzniklá fólie představující negativní repliku povrchu vzorku. Porovnáním této repliky se standardem se pak provede vlastní vyhodnocení kvality povrchu vzorku.
Jiná metoda replikace povrchu v měřítku nanostruktur podle patentové přihlášky USA 2003/228418 spočívá v tom, že se na replikovaný povrch substrátu nanese tenký film, zejména na bázi acetátu celulózy, který po aplikaci změkěovacího činidla, zejména acetonu, zaujme konformaci přesně kopírující tento povrch. Po ztužení a sejmutí fólie v této konformaci se pak na vzniklý negativ na jejím povrchu nanese tenká vrstva vhodného materiálu, jako je zlato, platina, železo nebo uhlík a tak se vytvoří replika se shodnými nanostmkturami jako původní povrch substrátu.
Je zřejmé, že výše popsané známé metody replikace jsou poměrně náročné, nákladné a z aplikačního hlediska mají celou řadu omezení.
Podstata vynálezu
K odstranění výše uvedených nedostatků dosavadního stavu techniky přispívá do značné míry způsob replikace povrchových struktur podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se povrch příslušného dílce nejprve pokryje neprůhlednou maskou, která má vytvořen otvor tvaru pravoúhlého čtyřúhelníka o hranách odpovídajících velikosti replikované části povrchu. Potom následuje optické snímání souřadnice této části povrchu, uložení souřadnice v podobě třídimenzionální matice x, y, z a vytvoření zvětšené repliky povrchu převedením dat třídimenzionální matice na uzavřenou plochu bez mezer s následným vytištěním 3D tiskem a/nebo importem dat
- 1 CZ 302594 B6 do systému CAD s automatickým vygenerováním příslušných nástrojových trajektorií pro vyrobení zvětšeného modelu povrchu technologií CNC obrábění.
Neprůhlednou maskou je s výhodou maska zhotovená z neprůhledného tenkého pružného matení riálu, zejména na bázi papíru nebo plastu opatřeného adhezní vrstvou.
Uzavřená plocha bez mezer pro vytištění 3D tiskem je s výhodou generována ve standardním formátu STL (stereolitography) s možností nastavení samostatného měřítka pro jednotlivé osy x, y, z.
io
Způsob replikace podle vynálezu je obzvláště výhodný, je-li třeba vyrobit repliku vyhodnocovaného povrchu, kterýje zajímavý nejčastěji z tribologického hlediska. Je možno tak v libovolném měřítku zobrazit prostor, na kterém bylo prováděno snímání textury povrchů jak ve 2D, tak i 3D, dle příslušných ISO norem. Dále je možno ve volitelném měřítku replikovat různé vady, které se ís vyskytují na povrchu vzorku a tím snižují jeho jakost, jako jsou různé škrábance, trhliny, praskliny apod.
Přehled obrázků na výkresech
K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží přiložené výkresy, kde představuje:
obr. 1 - schematické vyjádření principu způsobu replikace povrchu podle vynálezu, ' obr. 2 - příklad vzorku z hodnocení mikrotvrdosti připraveného k příkladnému provedení replikace povrchu s aplikovanou maskou, obr. 3 - 3D zobrazení zvětšené repliky povrchu vzorku z hodnocení mikrotvrdosti (zobrazení provedeno pomoci komerčního programu Talymap), obr. 4 - prostorová zvětšená replika povrchu vzorku z hodnocení mikrotvrdosti (replika zhotovena technikou rapid prototypíng), obr. 5 - 3D zobrazení zvětšené repliky povrchu vzorku z oceli, obrobeného technikou Čelního fré55 zování (zobrazení provedeno pomocí komerčního programu Talymap), obr. 6 - prostorová zvětšená replika povrchu vzorku z ocelí, obrobeného technikou čelního frézování (replika zhotovena technikou rapid prototypíng).
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Praktická aplikovatelnost způsobu replikace podle vynálezu byla ověřena na příkladu hodnocení mikrotvrdosti vzorku z polymetylmetakrylátu. Po provedeném měření mikrotvrdosti, zůstává v testovaném materiálu charakteristický otisk měřicího jehlanu. Jehlan má úhlopříčky 0.020 mm a výšku 0,015 mm. V důsledku relaxace materiálu vzorku dochází k deformacím provedeného vtisku, které je třeba zobrazit a následně vyhodnotit. (Poznámka: z dosavadních způsobů vizualizace připadalo v úvahu pouze využití elektronového mikroskopu, např. SEM.)
Při aplikaci způsobu podle vynálezu (viz obr. 1 a 2) byl povrch i vzorku pokryt maskou 2 z papíru s ohraničujícím otvorem ve tvaru čtverce o hraně 0,6 mm. Otvorem masky 2 vymezená oblast
C povrchu i byla pak nasnímána 3D scannerem (např. Tailor Hobson s CLA snímačem), s krokem v ose x a y 0,025 mm - na obr. I je snímání scannerem, které probíhalo ve směru x-y. nebo y-x od počátečního bodu snímání A do koncového bodu snímání Z znázorněno šipkami 3, Rozlišitelnost v ose z byla ponechána maximální, tedy I nm.
Po vlastním nasnímání byla třídimenzionální matice souřadnic x, y, z převedena na uzavřenou plochu bez mezer a následně vytištěna jako zvětšená replika povrchu vzorku technikou rapid prototyp! ng (viz obr. 4).
io Na obr. 4 je dobře vidět replika povrchu vzorku s charakteristickým otiskem měřicího jehlanu, již po relaxaci.
Možný je také import dat do systému CAD s automatickým vygenerováním příslušných nástrojových trajektorií pro vyrobení zvětšeného modelu povrchu technologií CMC obrábění.
Příklad 2
Dalším praktickým příkladem aplikace způsobu podle vynálezu je replikace povrchu vzorku jo z oceli 12020, který byl obroben technikou čelního frézování. Velikost snímaného povrchu byla
4x2 mm. další postup i parametry snímání 3D scannerem byly shodné s příkladem 1.
Na obr. 5 je možno vidět 3D snímek povrchu vzorku získaný pomocí komerčního programu Talymap. na obr. 6 pak prostorová replika povrchu vytvořená technikou rapid prototyping.
Claims (3)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob replikace povrchových struktur, zejména technických dílců z kovových í nekovových materiálů, vyznačující se tím, že se povrch příslušného dílce pokryje neprůhlednou maskou, která má vytvořen otvor tvaru pravoúhlého čtyřúhelníka o hranách odpovídají35 cích velikosti replikované části povrchu, načež následuje optické snímání souřadnic této části povrchu, uložení souřadnic v podobě třídimenzionální matice x, y, z a vytvoření zvětšené repliky povrchu převedením dat třídimenzionální matice na uzavřenou plochu bez mezer s následným vytištěním 3D tiskem a/nebo importem dat do systému CAD s automatickým vygenerováním příslušných nástrojových trajektorii pro vyrobení zvětšeného modelu povrchu technologií CNC io obrábění.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se použije maska zhotovená z neprůhledného tenkého pružného materiálu, zejména na bázi papíru nebo plastu opatřeného adhezní vrstvou.
- 3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že uzavřená plocha bez mezer pro vytištění 3D tiskem je generována ve standardním formátu STL (stereolitography) s možností nastavení samostatného měřítka pro jednotlivé osy x. y, z.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20100278A CZ302594B6 (cs) | 2010-04-09 | 2010-04-09 | Zpusob replikace povrchových struktur |
EP11749716A EP2567296A2 (en) | 2010-04-09 | 2011-04-05 | Method of replication of surface structures |
PCT/CZ2011/000028 WO2011124188A2 (en) | 2010-04-09 | 2011-04-05 | Method of replication of surface structures |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CZ20100278A CZ302594B6 (cs) | 2010-04-09 | 2010-04-09 | Zpusob replikace povrchových struktur |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CZ2010278A3 CZ2010278A3 (cs) | 2011-07-27 |
CZ302594B6 true CZ302594B6 (cs) | 2011-07-27 |
Family
ID=44307746
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CZ20100278A CZ302594B6 (cs) | 2010-04-09 | 2010-04-09 | Zpusob replikace povrchových struktur |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP2567296A2 (cs) |
CZ (1) | CZ302594B6 (cs) |
WO (1) | WO2011124188A2 (cs) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018054398A1 (en) | 2016-09-20 | 2018-03-29 | Tomas Bata University In Zlin | A device for the 3d scanning of spatial objects, in particular of the sole and adjacent parts of the human foot |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108776459B (zh) * | 2018-07-13 | 2021-01-12 | 河南机电职业学院 | 一种提升五轴数控机床加工精度的工艺方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030068075A1 (en) * | 2001-10-08 | 2003-04-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Medical tomography apparatus for generating a 2D image from a 3D dataset of a tomographic data |
US20030228418A1 (en) * | 2002-03-08 | 2003-12-11 | Hines Melissa A. | Replication of nanoperiodic surface structures |
US20060129574A1 (en) * | 2004-12-10 | 2006-06-15 | Agency For Defense Development | Intergrated modeling method for authoring/modification of illustrated drawing using 3D model and computer-aided design log database |
KR20070057918A (ko) * | 2004-09-07 | 2007-06-07 | 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 고밀도 릴리프 구조의 복사 |
EP1913558A1 (en) * | 2005-08-04 | 2008-04-23 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | 3d-2d adaptive shape model supported motion compensated reconstruction |
US20080173078A1 (en) * | 2007-01-18 | 2008-07-24 | Northrop Grumman Corporation | Method for surface replication via thermoplastic media |
CN101246602A (zh) * | 2008-02-04 | 2008-08-20 | 东华大学 | 基于几何骨架的人体姿态重建方法 |
US20080308959A1 (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-18 | United Technologies Corporation | Method of inspecting a metal alloy part for incipient melting |
DE102007056652A1 (de) * | 2007-11-24 | 2009-05-28 | Looxis Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer dreidimensionalen Nachbildung eines Objektes |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5744081A (en) * | 1995-06-19 | 1998-04-28 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Building material manufacturing method |
-
2010
- 2010-04-09 CZ CZ20100278A patent/CZ302594B6/cs unknown
-
2011
- 2011-04-05 WO PCT/CZ2011/000028 patent/WO2011124188A2/en active Application Filing
- 2011-04-05 EP EP11749716A patent/EP2567296A2/en not_active Withdrawn
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030068075A1 (en) * | 2001-10-08 | 2003-04-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Medical tomography apparatus for generating a 2D image from a 3D dataset of a tomographic data |
US20030228418A1 (en) * | 2002-03-08 | 2003-12-11 | Hines Melissa A. | Replication of nanoperiodic surface structures |
KR20070057918A (ko) * | 2004-09-07 | 2007-06-07 | 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. | 고밀도 릴리프 구조의 복사 |
US20060129574A1 (en) * | 2004-12-10 | 2006-06-15 | Agency For Defense Development | Intergrated modeling method for authoring/modification of illustrated drawing using 3D model and computer-aided design log database |
EP1913558A1 (en) * | 2005-08-04 | 2008-04-23 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | 3d-2d adaptive shape model supported motion compensated reconstruction |
US20080173078A1 (en) * | 2007-01-18 | 2008-07-24 | Northrop Grumman Corporation | Method for surface replication via thermoplastic media |
US20080308959A1 (en) * | 2007-06-18 | 2008-12-18 | United Technologies Corporation | Method of inspecting a metal alloy part for incipient melting |
DE102007056652A1 (de) * | 2007-11-24 | 2009-05-28 | Looxis Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einer dreidimensionalen Nachbildung eines Objektes |
CN101246602A (zh) * | 2008-02-04 | 2008-08-20 | 东华大学 | 基于几何骨架的人体姿态重建方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018054398A1 (en) | 2016-09-20 | 2018-03-29 | Tomas Bata University In Zlin | A device for the 3d scanning of spatial objects, in particular of the sole and adjacent parts of the human foot |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011124188A3 (en) | 2012-05-31 |
EP2567296A2 (en) | 2013-03-13 |
CZ2010278A3 (cs) | 2011-07-27 |
WO2011124188A2 (en) | 2011-10-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106053168B (zh) | 基于3d打印技术的混凝土细观三相结构的可视化方法 | |
Macdonald et al. | Replicating surface texture: preliminary testing of molding compound accuracy for surface measurements | |
Prothero et al. | Three-dimensional reconstruction from serial sections: IV. The reassembly problem | |
Proudhon et al. | Coupling diffraction contrast tomography with the finite element method | |
Huo | An inhomogeneous and anisotropic constitutive model of human dentin | |
CZ302594B6 (cs) | Zpusob replikace povrchových struktur | |
Wilson et al. | X-ray computed tomography (XCT) and chemical analysis (EDX and XRF) used in conjunction for cultural conservation: the case of the earliest scientifically described dinosaur Megalosaurus bucklandii | |
Etxeberria et al. | Useful surface parameters for biomaterial discrimination | |
Zhou et al. | Application of 3D printing and micro-CT scan to rock dynamics | |
Sindhu et al. | Three-dimensional modelling of femur bone using various scanning systems for modelling of knee implant and virtual aid of surgical planning | |
Haas et al. | Three‐dimensional reconstruction of histological sections using modern product‐design software | |
CN104000668B (zh) | 一种可摘局部义齿铸造金属支架适合性的定量评价方法 | |
Racasan et al. | Integrating the concept of reverse engineering in medical applications | |
CN109614695A (zh) | 一种通过3d打印技术分析断口微观表面形貌的方法及其应用 | |
Zhang et al. | Application of additive manufacturing to the digital restoration of archaeological artefacts | |
Höhne et al. | CAD/CAM supported production process of standardized enamel and dentin tooth discs with different thicknesses for in vitro material testing | |
Acke et al. | Treatise of digital reconstruction and restauration of lace porcelain | |
CN114948349A (zh) | 一种人体下颌骨受损骨骼的逆向设计与快速制作方法 | |
Hecht et al. | Triangulation based digitizing of tooling and sheet metal part surfaces-Measuring technique, analysis of deviation to CAD and remarks on use of 3D-coordinate fields for the finite element analysis | |
JPH10293393A (ja) | フォトマスク欠陥解析装置および欠陥解析方法 | |
Cavagnini et al. | 3D optical body scanning: application to forensic medicine and to maxillofacial reconstruction | |
Wicker et al. | Embedded micro‐channel fabrication using line‐scan stereolithography | |
Schild et al. | Analyzing the error of Computed Tomography-based pore detection by using microscope images of matched cross-sections | |
Conceição et al. | Fit accuracy assessment of RPD metal framework by digital superimposition | |
Acke et al. | Comparative study of colour stability and shape retention: From virtual reconstruction to physical restoration of a porcelain figurine |