EA026188B1 - Способ изготовления пространственного объекта из листового материала на основе трехмерной дигитальной модели - Google Patents

Способ изготовления пространственного объекта из листового материала на основе трехмерной дигитальной модели Download PDF

Info

Publication number
EA026188B1
EA026188B1 EA201492189A EA201492189A EA026188B1 EA 026188 B1 EA026188 B1 EA 026188B1 EA 201492189 A EA201492189 A EA 201492189A EA 201492189 A EA201492189 A EA 201492189A EA 026188 B1 EA026188 B1 EA 026188B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
dimensional digital
positive
sheet material
digital model
core
Prior art date
Application number
EA201492189A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201492189A1 (ru
Inventor
Красимир Чавдаров Тодоров
Original Assignee
Красимир Чавдаров Тодоров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Красимир Чавдаров Тодоров filed Critical Красимир Чавдаров Тодоров
Publication of EA201492189A1 publication Critical patent/EA201492189A1/ru
Publication of EA026188B1 publication Critical patent/EA026188B1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/12—Digital output to print unit, e.g. line printer, chain printer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/30—Auxiliary operations or equipment
    • B29C64/386—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F9/00—Games not otherwise provided for
    • A63F9/06—Patience; Other games for self-amusement
    • A63F9/12—Three-dimensional jig-saw puzzles
    • A63F9/1288—Sculpture puzzles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
    • B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
    • B42D15/00—Printed matter of special format or style not otherwise provided for
    • B42D15/0073—Printed matter of special format or style not otherwise provided for characterised by shape or material of the sheets
    • B42D15/008—Foldable or folded sheets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C3/00—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing ornamental structures
    • B44C3/02—Superimposing layers
    • B44C3/025—Superimposing layers to produce ornamental relief structures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B44—DECORATIVE ARTS
    • B44C—PRODUCING DECORATIVE EFFECTS; MOSAICS; TARSIA WORK; PAPERHANGING
    • B44C3/00—Processes, not specifically provided for elsewhere, for producing ornamental structures
    • B44C3/06—Sculpturing
    • 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
    • G05B15/00—Systems controlled by a computer
    • G05B15/02—Systems controlled by a computer electric
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F1/00—Cardboard or like show-cards of foldable or flexible material
    • G09F1/04—Folded cards
    • G09F1/06—Folded cards to be erected in three dimensions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F9/00—Games not otherwise provided for
    • A63F9/06—Patience; Other games for self-amusement
    • A63F9/12—Three-dimensional jig-saw puzzles
    • A63F9/1288—Sculpture puzzles
    • A63F2009/1292—Sculpture puzzles formed by stackable elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F9/00—Games not otherwise provided for
    • A63F9/06—Patience; Other games for self-amusement
    • A63F9/12—Three-dimensional jig-saw puzzles
    • A63F2009/1296—Manufacturing of three-dimensional puzzle elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y50/00—Data acquisition or data processing for additive manufacturing
    • B33Y50/02—Data acquisition or data processing for additive manufacturing for controlling or regulating additive manufacturing processes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Toys (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Mounting, Exchange, And Manufacturing Of Dies (AREA)

Abstract

Изобретение относится к методу преобразования трехмерной дигитальной модели в пространственный объект из листового материала. Метод позволяет формообразующим элементам листовой матрицы быть прочно или временно фиксированными, так чтобы она использовалась для тиражных экземпляров или уникатов пространственного объекта в материале. Согласно методу по заявленному изобретению объект - трехмерная дигитальная модель (1), которая вводится в геометрическую форму (2), содержащую в целом трехмерную дигитальную модель - позитив (1) и представляющую его матрицу (2), причем внешний контур трехмерной дигитальной модели (1) определен множеством точек, принадлежащих одновременно трехмерной дигитальной модели (1) и геометрической форме (2), определяет разделительный контур (3).

Description

Метод преобразования трехмерной дигитальной модели в пространственный объект из листового материала может найти применение для исследования трехмерных дигитальных моделей и создания пространственных объектов из листового материала, которые представляют точные копии существующего объекта (музейный экспонат, скульптура и другие) или свободно генерированные, а так же для масштабирования моделей движимых и недвижимых культурно-исторических памятников культуры, архитектурных зданий и туристических объектов.
Предшествующий уровень техники
Известен куб-пазл (И8 Р 4662638), состоящий из множества взаимосвязанных в пространстве элементов, которые заполняют полностью объем куба, где упомянутые элементы расположены так, чтобы могли разделяться отдельно друг от друга. Характерно для этой конструкции то, что каждый из элементов, создающих куб-пазл, составлен из несколько меньших кубиков, контактующих через свои стороны и крепко связанных друг с другом. Построение куба-пазла нуждается не меньше чем в двух маленьких строительных кубиках, расположенных лицом друг к другу, по отношению каждого одного из элементов, ориентированных в трех направлениях пространства.
Недостатком этого куба-пазла является сравнительно сложное с технической точки зрения исполнение маленьких строительных кубиков, которые со своей стороны определяют сложность формы и ее высокую стоимость.
Известен еще трехмерный пазл (И8 Р 4874176), представляющий в сущности картинный трехмерный пазл, включающий множество элементов, одинаковых по размеру и форме, определенной верхней, нижней и боковой поверхностями. Элементы связываются друг с другом через свои нижние поверхности, их фиксирование делается через предварительно определенные связывающие части и так строится одна трехмерная форма.
Недостаток этого трехмерного пазла состоит в том, что для построения трехмерной формы необходимо соединить множество идентичных по форме и размеру элементов, которые не содержат указание для их расположения в пространстве. Дополнительное неудобство связано с тем, что формообразующие элементы располагаются и связываются друг с другом, без опоры на основу, в результате чего трехмерная форма не может быть построена с необходимой стабильностью.
Известен еще трехмерный объект (5817378), построенный из листа бумаги, перегнутый на две, перпендикулярно ориентированные одна к другой половины, при этом перегиб делается по поперечной линии, при котором листовой материал снабжен вырезанными элементами, выступающими друг к другу, расположенными параллельно друг другу, тоже параллельно одной половине перегнутого листа, а формы вырезанных частей варьируют постепенно от одной к другой половине перегнутого листа, в результате чего получается форма с передней частью, различающейся от части, расположенной с обратной стороны трехмерной формы.
Недостаток этого трехмерного объекта, выполненного из листового материала, состоит в том, что для построения такого трехмерного объекта необходимо использование дополнительных конструктивных элементов, чтобы достичь необходимую стабильность формы, вместе с дополнительными формообразующими элементами, расположенными параллельно сверху нее.
Известен еще трехмерный пазл (И8 Р 5681041), включающий множество элементов, каждый из них с предварительно определенной формой, выполненные из твердого листового материала. В их основе элементы выполнены с параллельно ориентированными плоскими поверхностями, предпочтительно одинаковой толщины. С целью стабильного построения формы трехмерного пазла, в зависимости от строящейся формы, предварительно определенное число элементов снабжено дополнительно фрикционно ангажированной средой для достижения необходимой стабильности трехмерной фигуры. Такая стабильность достигается и с помощью дополнительного несущего элемента, который имеет также функцию направляющей при установке формообразующих элементов.
Недостаток этого трехмерного пазла состоит в сложном построении пазла, предопределяющем невозможность для полного и непрерывного воспроизводства трехмерного объекта.
Известен еще метод для построения трехмерных форм, это специально объемные пазлы, при которых трехмерный объект разделяется на множество пазл частей - формообразующих элементов с различной формой, подлежащих связыванию в пространстве, после чего полученное множество пазл части формообразующих элементов соединяются друг с другом по предварительно заданному изображению до получения пространственной конфигурации, в результате которого пазл части формообразующих элементов соединяются не меньше чем по две одинаковые поверхности, расположенные взаимно перпендикулярно в пространстве, через разъемное соединение модульного типа, до получения пространственной конфигурации.
Недостаток этого метода состоит в том, что получаются неустойчивые разъемные пространственные конфигурации, чаще всего однократно, при высокой степени сложности воспроизводства как самих формообразующих элементов, так и целой пространственной конфигурации.
Известен еще метод для построения трехмерного объекта, описанный в патентной публикации \νϋ2003/084622. который включает деление трехмерного объекта через его рассечение с горизонтально
- 1 026188 ориентированной плоскостью в одном направлении пространства до определения контура объекта, при котором объект разделяется на множество формообразующих элементов различной формы, которые вырезаются при помощи известных технических средств и потом устанавливаются и фиксируются последовательно один к другому, без разъемки по направлению листовой поверхности, ограниченной от собственного контура, при этом каждый следующий формообразующий элемент фиксируется к предыдущему формообразующему элементу до полного создания формы трехмерного объекта.
Недостаток этого метода состоит в том, что фиксирование формообразующих элементов до полного воспроизведения формы трехмерного объекта имеет высокую степень сложности, также и то, что он неподходящий для построения объектов с оболочкой.
Техническая сущность изобретения
Учитывая изложенное выше об известном уровне техники в рассмотренной области, цель настоящего изобретения предложить метод, который отличается легким и точным преобразованием трехмерной дигитальной модели в физическом пространственном объекте из листового материала и который позволяет построение различных по сложности объектов с высокой точностью.
Задача решается с помощью метода, который включает создание формообразующих элементов через рассечение объекта плоскостью, их вырезание и последующую установку до получения пространственного объекта.
Согласно изобретению объект - трехмерная дигитальная модель вводится в геометрическую форму, которая содержит в целом трехмерную дигитальную модель - позитив и представляет его матрицу, причем внешний контур трехмерной дигитальной модели определен множеством точек, которые принадлежат одновременно трехмерной дигитальной модели и геометрической форме, при этом разделяет их друг от друга, и определяет разделительный контур. Дальше, в зависимости от полигональной сетки трехмерной дигитальной модели создается сердцевина с конкретной формой, которая содержится в ней, а множество точек, принадлежащих одновременно к позитиву и сердцевине, определяет внутренний разделительный контур в трехмерной дигитальной модели. Сквозь трехмерную дигитальную модель проходят плоскостные сечения, причем устанавливаются конструктивные связи между позитивом и матрицей, конструктивные связи между позитивом и сердцевиной и конструктивные связи между сегментами позитива. Создаются геометрические формы для конструктивных элементов и конструктивной направляющей, которые фиксируют формообразующие элементы листовой матрицы, пространственного объекта из листового материала и сердцевины. Трехмерный дигитальный объект, состоящий из позитива, матрицы, сердцевины, конструктивных элементов и конструктивной направляющей, рассекается плоскостью, которая пересекает его в желанном направлении, причем рассекание делается с интервалом, предварительно определенным в зависимости от листового материала, который будет использоваться для физического построения пространственного объекта из листового материала. Полученные формообразующие элементы подвергаются предварительной подготовке и вырезаются из заданного листового материала через использование технических периферийных устройств известного типа, потом устанавливаются и фиксируются до получения их стабильности при помощи листовой матрицы, сердцевины позитива, конструктивных связей между сегментами позитива, конструктивных элементов и конструктивной направляющей. Для полного завершения пространственного объекта из листового материала следует отделение листовой матрицы от позитива и сердцевины от позитива через прерывание предварительно заданных конструктивных связей. Для полного завершения листовой матрицы фиксируются формообразующие элементы листовой матрицы и отделенные от позитива сердцевины. В результате сделанных в данной последовательности действий получаются одновременно два самостоятельных объекта, а именно позитив, представляющий точную копию трехмерной дигитальной модели, который является пространственным объектом из листового материала, выполненным на основе заданных в трехмерной дигитальной модели пространственных характеристик, и листовая матрица.
Основное преимущество метода преобразования трехмерной дигитальной модели в пространственном объекте из листового материала состоит в том, что при использовании технических периферийных устройств одной операцией вырезаются одновременно формообразующие элементы двух независимых друг от друга объектов. Один - это пространственный объект из листового материала (позитив), представляющий точное изображение трехмерной дигитальной модели, а другой - листовая матрица, с характеристиками, идентичными трехмерной дигитальной модели, которая используется для воспроизведения пространственного объекта в материале.
Метод позволяет доступность каждого до каждой пространственной формы и ее построение в соответствии с предварительно заданными указаниями как пространственный объект из листового материала в виде пространственного пазла.
Метод обусловливает возможность тиражирования пространственных объектов из листового материала в форме полиграфических изданий с новыми характеристиками, при которых страницы издания используются одновременно как носители информации и как конструктивные элементы (листовой материал, из которого отделяются формообразующие элементы для получения пространственного объекта). При этом варианте метода полиграфические изделия получают одну дополнительную функцию, а именно возможность их преобразования в пространственные объекты из листового материала.
- 2 026188
Метод исключительно подходит для получения тонкостенных пространственных объектов из листового материала с оболочкой.
Метод позволяет формообразующим элементам листовой матрицы быть прочно или временно фиксированными, так чтобы она использовалась для тиражных экземпляров или уникатов пространственного объекта в материале.
Метод позволяет использовать направление установки формообразующих элементов физического пространственного объекта из листового материала и листовой матрицы для получения желанной пространственной симметрии. При соблюдении предварительно заданного направления получается пространственный объект из листового материала и листовая матрица, идентичные дигитальному объекту, а при обратном указанном направлении получается пространственный объект из листового материала и листовая матрица, зеркальные дигитальному объекту. Другие комбинации также возможны, например физический пространственный объект из листового материала, идентичный трехмерной дигитальной модели, и физический пространственный объект в материале, зеркальный трехмерной дигитальной модели, полученный из зеркально установленных формообразующих элементов листовой матрицы.
Метод позволяет свободную установку формообразующих элементов пространственного объекта, различающуюся от предварительно заданной, в результате чего получается новый авторский вариант пространственного объекта из листового материала.
Метод позволяет создание пространственных объектов исключительной сложности (с пересекающимися объемами), причем после воспроизведения пространственного объекта в материале, формообразующие элементы листовой матрицы отделяются один за другим.
Метод позволяет использование рециклированной бумаги или полиграфической макулатуры.
Другое преимущество метода состоит в том, что использованный листовой материал может быть целенаправленно обработан с обеих сторон (лицевой и обратной), в результате которого получается дополнительный визуальный эффект созданного пространственного объекта из листового материала, выражающийся в том, что последний имеет окрашенную поверхность, ограниченную внешним контуром в зависимости от угла наблюдения.
Метод позволяет посредством вида и эластичности конструктивных элементов определить уровень статичности физического пространственного объекта из листового материала, что дает возможность преобразования дигитальных трехмерных моделей в пространственные объекты из листового материала, которые полностью статичны или частично фиксированы. Если при проектировании установлена несущая конструкция для всех формообразующих элементов, позволяющая их свободное движение в определенной для каждого плоскости и фиксирующая их на расстоянии друг от друга, получается полная кинетика.
Другой примерный вариант метода - пространственный объект из листового материала, при котором при вырезании формообразующих элементов получается матовая структура, различная по плотности от самого материала, из которого сделаны формообразующие элементы (стекло). После построения пространственного объекта и его освещения получается кинетический эффект, состоящий в отражении и преломлении света.
Метод позволяет при построении пространственного объекта из листового материала использовать конструктивные элементы из разных материалов.
Метод позволяет при построении пространственного объекта из листового материала использовать разные материалы для формообразующих элементов, также и комбинации между материалами.
Описание чертежей
Дальше в описании представлено примерное выполнение метода преобразования трехмерной дигитальной модели в пространственном объекте из листового материала, иллюстрированное с помощью приложенных к описанию чертежей по порядку:
фиг. 1 показывает поставленную в геометрической форме матрицу, трехмерную дигитальную модель (позитив) и полученный разделительный контур;
фиг. 2 показывает внутренний разделительный контур между трехмерной дигитальной моделью и созданной в позитиве сердцевиной с конкретной формой;
фиг. 3 показывает формообразующий элемент с указанными конструктивными связями между позитивом и матрицей, конструктивные связи между позитивом и сердцевиной и конструктивные связи между сегментами позитива;
фиг. 4 показывает геометрические формы для конструктивных элементов и конструктивной направляющей, которые фиксируют формообразующие элементы листовой матрицы, пространственного объекта из листового материала и сердцевины;
фиг. 5 показывает пересечение с плоскостью трехмерного дигитального объекта, состоящего из позитива, матрицы, сердцевины, конструктивных элементов и конструктивной направляющей;
фиг. 6 показывает интервал рассечения трехмерного дигитального объекта плоскостью, определенной в зависимости от листового материала, который будет использоваться для создания физического пространственного объекта из листового материала;
фиг. 7 показывает формообразующий элемент позитива и листовой матрицы;
- 3 026188 фиг. 8 показывает частично сделанный позитив головы, где центрально расположенная конструктивная направляющая оформлена соответственно с геометрической формой, обеспечивающей необходимое стабилизирование листовой матрицы, пространственного объекта из листового материала и сердцевины;
фиг. 9 показывает аксонометрическое изображение фиксирования формообразующих элементов позитива с помощью листовой матрицы, сердцевины, конструктивных элементов и конструктивной направляющей;
фиг. 10 показывает в аксонометрическом виде отделение листовой матрицы от позитива;
фиг. 11 показывает формообразующие элементы позитива;
фиг. 12 показывает формообразующие элементы листовой матрицы;
фиг. 13 показывает законченный пространственный объект из листового материала, который характеризируется заданными в трехмерной дигитальной модели пространственными характеристиками;
фиг. 14 показывает листовую матрицу, подходящую в этом виде для многократного воспроизведения трехмерной дигитальной модели как пространственный объект в материале;
фиг. 15 показывает вырезание одной операцией листовых формообразующих элементов для получения пространственного объекта из листового материала и листовой матрицы;
фиг. 16 показывает страницу из полиграфического издания с новыми характеристиками, которая является одновременно носителем информации и конструктивным материалом для формообразующих элементов пространственного объекта из листового материала;
фиг. 17 показывает листовую матрицу, а фиг. 17А показывает открывающуюся листовую матрицу; фиг. 18 показывает пространственный объект из листового материала, полученный при соблюдении предварительно заданного направления установки, а фиг. 18А - пространственный объект из листового материала, полученный при зеркальном обращении каждого из формообразующих элементов;
фиг. 19 показывает листовую матрицу, полученную при соблюдении предварительно заданного направления установки, а фиг. 19А - листовая матрица, полученная при зеркальном обращении каждого формообразующего элемента;
фиг. 20 показывает установку формообразующих элементов пространственного объекта из листового материала сообразно предварительно заданному порядку, а фиг. 20А, 20В и 20С представляют формообразующие элементы со свободной установкой;
фиг. 21 показывает листовую матрицу с пространственным объектом в материале, а фиг. 21А представляет полученный пространственный объект в материале с характеристиками трехмерной дигитальной модели;
фиг. 22 показывает кинетические пространственные объекты с характеристиками трехмерной дигитальной модели;
фиг. 23 показывает кинетический эффект, состоящий в отражении и преломлении света в формообразующих элементах пространственного объекта из стекла.
Примеры для выполнения изобретения
Метод преобразования трехмерной дигитальной модели в пространственный объект из листового материала согласно изобретению представлен через примерное выполнение преобразования трехмерной дигитальной модели определенной сложности и формы, причем описанные признаки и конструктивные элементы отдельных объектов - листовой матрицы и пространственного объекта из листового материала не ограничивают использование и других, идентичных или похожих по своей функции элементов, как и возможности для одновременного выполнения отдельных операций, характеризирующих метод, при котором получаются пространственные объекты одинакового качества и характеристик.
Метод исполняется в описанной уже последовательности, при этом трехмерная дигитальная модель (1) вводится в геометрическую форму (2) (фиг. 1), которая содержит в целом трехмерную дигитальную модель - позитив (1) и представляет его матрицу (2), причем внешний контур трехмерной дигитальной модели (1) определен множеством точек, принадлежащих одновременно трехмерной дигитальной модели (1) и геометрической форме (2), разделяет их друг от друга и определяет разделительный контур (3).
Как показано на фиг. 2, в зависимости от полигональной сетки трехмерной дигитальной модели (1) создается сердцевина (4) с конкретной формой, причем сердцевина содержится в позитиве (1), а множество точек, принадлежащих одновременно к позитиву (1) и сердцевине (4), определяет внутренний разделительный контур (5) в трехмерной дигитальной модели (1). Потом сквозь трехмерную дигитальную модель проходят плоскостные сечения, причем устанавливаются конструктивные связи (6) между позитивом (1) и матрицей (2), конструктивные связи (7) между позитивом (1) и сердцевиной (4) и конструктивные связи (8) между сегментами позитива (1) (фиг. 3). Создаются геометрические формы для конструктивных элементов (9) и конструктивной направляющей (10), которые фиксируют формообразующие элементы листовой матрицы (2), пространственного объекта (1) из листового материала и сердцевины (4), причем определяется и их взаимное расположение (фиг. 4). Дальше, как показано на фиг. 5, трехмерный дигитальный объект, состоящий из позитива (1), матрицы (2), сердцевины (4), конструктивных элементов (9) и конструктивной направляющей (10), рассекается плоскостью, которая пересекает трехмерную дигитальную модель (1) в желанном направлении, причем рассекание делается с интервалом (11)
- 4 026188 (фиг. 6), предварительно определенным в зависимости от листового материала, который будет использоваться для физического построения пространственного объекта (1) из листового материала. Полученные формообразующие элементы (фиг. 7) подвергаются предварительной подготовке и вырезаются из заданного листового материала через использование технических периферийных устройств известного типа, затем происходит их установка (фиг. 8) в соответствии с предварительно указанными отметками на каждом формообразующем элементе. При установке (фиг. 9) формообразующих элементов позитива (1), последние фиксируются при помощи листовой матрицы (2), сердцевины (4), конструктивных связей (8) между сегментами позитива, конструктивных элементов (9) и конструктивной направляющей (10). После установки всех формообразующих элементов следует отделение листовой матрицы (2) от позитива (1) (фиг. 10) и сердцевины (4) от позитива (1) через прерывание предварительно заданных конструктивных связей, при котором получается полное завершение пространственного объекта (1) из листового материала (фиг. 11). Для полного окончания листовой матрицы (2) (фиг. 12) фиксируются формообразующие элементы листовой матрицы (2) и отделенные от позитива (1) сердцевины (4). При описанной установке формообразующих элементов получаются одновременно два самостоятельных объекта - позитив (1), (фиг. 13), представляющий пространственный объект из листового материала, характеризующийся предварительно заданными в трехмерной дигитальной модели пространственными характеристиками, и листовая матрица (2) (фиг. 14). При одном варианте выполнения метода согласно изобретению вырезание листовых формообразующих элементов может быть выполнено в результате одной операции, как показано на фиг. 15.
Метод подходит для приложения в различных областях, например полиграфии, где одно полиграфическое издание может быть выполнено с новыми функциональными характеристиками, при этом каждая страница такого издания (фиг. 16) является одновременно носителем информации и конструктивным материалом формообразующих элементов. Как уже было указано в описании метода, при вырезании формообразующих элементов получаются два независимых, самостоятельных объекта, один из них листовая матрица (фиг. 17), которая в зависимости от сложности объекта может быть выполнена и как составная (фиг. 17А), состоящая не меньше чем из двух частей. Как правило, установка формообразующих элементов делается в соответствии с предварительно установленными обозначениями, соответствующими пространственным характеристикам заданной трехмерной модели. При соблюдении предварительно указанного направления их установки получается пространственный объект из листового материала, представленный на фиг. 18.
Метод позволяет установку формообразующих элементов и через зеркальное обращение каждого из формообразующих элементов, причем получится пространственный объект из листового материала, такой как на фиг. 18А. Подобным способом выглядит и другой самостоятельный объект - листовая матрица (2), так же, как на сопровождающем описании фиг. 19 и 19А представлены соответственно листовая матрица, полученная при соблюдении указанного направления установки, и листовая матрица, полученная при зеркальном обращении формообразующих элементов. Согласно методу каждый формообразующий элемент содержит обозначение, которое определяет способ, направление и порядок его установки, для целей получения пространственного объекта из листового материала. Метод позволяет приложение разных способов установки формообразующих элементов, причем один из них в случае, когда необходимо точное воспроизведение определенной трехмерной дигитальной модели, при котором нужно соблюдать предварительно заданные обозначения. В этих случаях получается пространственный объект, как показан на фиг. 20.
Метод позволяет установку формообразующих элементов, причем не соблюдается очередь указанных обозначений, т.е. свободная установка, после чего получаются пространственные объекты, представленные на фиг. 20А, 20В и 20С, и с формами, различающимися от формы первоначально определенной трехмерной дигитальной модели.
Метод согласно изобретению позволяет создание объектов с высокой степенью сложности, определенной наличием скульптурных элементов, которые образуют полости, закрытые и открытые пространства в пространственном объекте. На фиг. 21 представлена листовая матрица, с помощью которой создана в материале сложная фигура в динамике с дополнительными объектами, связанными с основной фигурой, причем после прерывания конструктивных связей и последовательного отделения каждого из формообразующих элементов листовой матрицы получается показанная на фиг. 21А точная копия заданной сложной по своей форме трехмерной дигитальной модели.
При одном варианте выполнения метода разделительный контур между позитивом и матрицей сделан из материала с конкретной толщиной, и формообразующие элементы расположены на предварительно определенном расстоянии друг от друга, как показано на фиг. 22, причем конструктивные элементы фиксируют и позволяют свободное движение формообразующих элементов.
Как показано на фиг. 23, метод позволяет, когда формообразующие элементы вырезаны из стекла, через отражение света в разделительном матовом контуре создавать кинетические изображения позитива в стеклянной массе (матрица).

Claims (16)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ изготовления пространственного объекта из листового материала на основе трехмерной дигитальной модели, который включает создание формообразующих элементов через рассечение объекта с плоскостью, их вырезание и последующее фиксирование до получения пространственного объекта, характеризирующийся тем, что объект - трехмерная дигитальная модель (1), которая вводится в геометрическую форму (2), содержащую в целом трехмерную дигитальную модель - позитив (1) и представляющую его матрицу (2), причем внешний контур трехмерной дигитальной модели (1) определен множеством точек, принадлежащих одновременно трехмерной дигитальной модели (1) и геометрической форме (2), определяет разделительный контур (3), после чего в зависимости от полигональной сетки трехмерной дигитальной модели (1) создается сердцевина (4) с конкретной формой, причем сердцевина содержится в позитиве (1), а множество точек, принадлежащих одновременно к позитиву (1) и сердцевине (4), определяет внутренний разделительный контур (5) в трехмерной дигитальной модели (1), после чего через трехмерную дигитальную модель проходят плоскостные сечения, которые устанавливают конструктивные связи (6) между позитивом (1) и матрицей (2), конструктивные связи (7) между позитивом (1) и сердцевиной (4) и конструктивные связи (8) между сегментами позитива (1), после чего создаются геометрические формы для конструктивных элементов (9) и конструктивной направляющей (10), рассчитанные на фиксирование формообразующих элементов листовой матрицы (2), пространственного объекта (1) из листового материала и сердцевины (4), причем трехмерный дигитальный объект, состоящий из позитива (1), матрицы (2), сердцевины (4), конструктивных элементов (9) и конструктивной направляющей (10), рассекается плоскостью, которая пересекает дигитальный объект (1) в желанном направлении, рассечение делается с интервалом (11), предварительно определенным в зависимости от листового материала, который будет использоваться для физического построения пространственного объекта из листового материала, после чего полученные формообразующие элементы подвергаются предварительной подготовке и вырезаются из заданного листового материала через использование технических периферийных устройств известного типа, причем при установке формообразующих элементов позитива (1) последние фиксируются при помощи листовой матрицы (2), сердцевины (4), конструктивных связей (8) между сегментами позитива, конструктивных элементов (9) и конструктивной направляющей (10), для полного построения позитива (1) делается прерывание конструктивных связей, при котором отделяется листовая матрица (2) от позитива (1) и сердцевина (4) от позитива (1), после чего для полного завершения листовой матрицы (2) фиксируются формообразующие элементы листовой матрицы (2) и отделенные от позитива (1) сердцевины (4).
  2. 2. Способ изготовления пространственного объекта из листового материала на основе трехмерной дигитальной модели, который включает создание формообразующих элементов через рассечение объекта плоскостью, их вырезание и последующее фиксирование до получения пространственного объекта, характеризирующийся тем, что объект - трехмерная дигитальная модель (1), причем в зависимости от полигональной сетки трехмерной дигитальной модели (1) создается сердцевина (4) с конкретной формой, причем сердцевина содержится в позитиве (1), а множество точек, которое принадлежит одновременно позитиву (1) и сердцевине (4), определяет внутренний разделительный контур (5) в трехмерной дигитальной модели (1), потом сквозь трехмерную дигитальную модель проходят плоскостные сечения, которые устанавливают конструктивные связи (7) между позитивом (1) и сердцевиной (4) и конструктивные связи (8) между сегментами позитива (1), дальше создаются геометрические формы для конструктивных элементов (9) и конструктивной направляющей (10), рассчитанные на фиксирование формообразующих элементов пространственного объекта (1) из листового материала и сердцевины (4), причем трехмерный дигитальный объект, состоящий из позитива (1), сердцевины (4), конструктивных элементов (9) и конструктивной направляющей (10), рассекается плоскостью, которая пересекает трехмерный дигитальный объект (1) в желанном направлении, рассечение делается с интервалом (11), предварительно определенным в зависимости от листового материала, который будет использоваться для физического построения пространственного объекта из листового материала, потом полученные формообразующие элементы подвергаются предварительной подготовке и вырезаются из заданного листового материала через использование технических периферийных устройств известного типа, причем при установке формообразующих элементов позитива (1), последние фиксируются при помощи сердцевины (4), конструктивных связей (8) между сегментами позитива, конструктивными элементами (9) и конструктивной направляющей (10), для полного завершения позитива (1) делается прерывание конструктивных связей и отделяется сердцевина (4) от позитива (1).
  3. 3. Способ изготовления пространственного объекта из листового материала на основе трехмерной дигитальной модели, который включает создание формообразующих элементов через рассечение объекта с плоскостью, их вырезание и последующее фиксирование до получения пространственного объекта, характеризирующийся тем, что объект - трехмерная дигитальная модель (1), при котором в зависимости от полигональной сетки трехмерной дигитальной модели создаются геометрические формы для конструктивных элементов (9), рассчитанные на фиксирование формообразующих элементов пространственного объекта (1) из листового материала, при котором трехмерный дигитальный объект, состоящий из
    - 6 026188 позитива (1) и конструктивных элементов (9), рассекается плоскостью, которая пересекает дигитальный объект (1) в желанном направлении, причем рассечение делается с интервалом (11), предварительно определенным в зависимости от листового материала, который будет использоваться для физического построения пространственного объекта из листового материала, потом полученные формообразующие элементы подвергаются предварительной подготовке и вырезаются из заданного листового материала через использование технических периферийных устройств известного типа, а формообразующие элементы пространственного объекта из листового материала (1) фиксируются при помощи конструктивных элементов (9).
  4. 4. Способ изготовления пространственного объекта из листового материала на основе трехмерной дигитальной модели, который включает создание формообразующих элементов через рассечение объекта плоскостью, их вырезание и последующее фиксирование до получения пространственного объекта, характеризирующийся тем, что объект - трехмерная дигитальная модель (1), которая вводится в геометрическую форму (2), содержащую в целом трехмерную дигитальную модель - позитив (1) и представляющую его матрицу (2), причем внешний контур трехмерной дигитальной модели (1) определен множеством точек, принадлежащих одновременно трехмерной дигитальной модели (1) и геометрической форме (2), определяет разделительный контур (3), потом в зависимости от полигональной сетки трехмерной дигитальной модели (1) создается сердцевина (4) с конкретной формой, при этом сердцевина содержится в позитиве (1), а множество точек, которое принадлежит одновременно позитиву (1) и сердцевине (4), определяет внутренний разделительный контур (5) в трехмерной дигитальной модели (1), после чего сквозь трехмерную дигитальную модель проходят плоскостные сечения, которые устанавливают конструктивные связи (6) между позитивом (1) и матрицей (2) и конструктивные связи (7) между позитивом (1) и сердцевиной (4), потом создаются геометрические формы для конструктивных элементов (9) и конструктивной направляющей (10), рассчитанные на фиксирование формообразующих элементов листовой матрицы (2) и сердцевины (4), причем трехмерный дигитальный объект, состоящий из позитива (1), матрицы (2), сердцевины (4), конструктивных элементов (9) и конструктивной направляющей (10), рассекается плоскостью, которая пересекает дигитальный объект (1) в желанном направлении, рассечение делается с интервалом (11), предварительно определенным в зависимости от листового материала, который будет использоваться для физического построения пространственного объекта из листового материала, потом полученные формообразующие элементы подвергаются предварительной подготовке и вырезаются из заданного листового материала через использование технических периферийных устройств известного типа, причем формообразующие элементы листовой матрицы (2) и отделенные от позитива (1) сердцевины (4) фиксируются при помощи конструктивных элементов и конструктивной направляющей.
  5. 5. Способ изготовления пространственного объекта из листового материала на основе трехмерной дигитальной модели, который включает создание формообразующих элементов через рассечение объекта плоскостью, их вырезание и последующее фиксирование до получения пространственного объекта, характеризирующийся тем, что объект - трехмерная дигитальная модель (1), которая вводится в геометрическую форму (2), содержащую в целом трехмерную дигитальную модель - позитив (1) и представляющую его матрицу (2), при этом внешний контур трехмерной дигитальной модели (1) определен множеством точек, принадлежащих одновременно трехмерной дигитальной модели (1) и геометрической форме (2), определяет разделительный контур (3), дальше создаются геометрические формы для конструктивных элементов (9), рассчитанные на фиксирование формообразующих элементов листовой матрицы (2), причем трехмерный дигитальный объект, состоящий из позитива (1), матрицы (2) и конструктивных элементов (9), рассекается плоскостью, которая пересекает дигитальный объект (1) в желанном направлении, причем рассечение делается с интервалом (11), предварительно определенным в зависимости от листового материала, который будет использоваться для физического построения пространственного объекта из листового материала, потом полученные формообразующие элементы подвергаются предварительной подготовке и вырезаются из заданного листового материала через использование технических периферийных устройств известного типа, причем формообразующие элементы листовой матрицы (2) фиксируются с помощью конструктивных элементов.
  6. 6. Способ по одному из пп.1-5, характеризирующийся тем, что установка формообразующих элементов может быть сделана по предварительно заданному направлению, соответствующему пространственной симметрии трехмерной дигитальной модели (1).
  7. 7. Способ по одному из пп.1-5, характеризирующийся тем, что установка формообразующих элементов может быть сделана в направлении, обратном предварительно заданному.
  8. 8. Способ по одному из пп.1-5, характеризирующийся тем, что позволяет произвольную установку формообразующих элементов пространственного объекта, различающуюся от предварительно заданной.
  9. 9. Способ по одному из пп.1-5, характеризирующийся тем, что при построении пространственных объектов с пересекающимися объемами, после воспроизведения пространственного объекта (1) в материале, формообразующие элементы листовой матрицы (1) отделяются один после другого.
  10. 10. Способ по одному из пп.1-5, характеризирующийся тем, что листовой материал обработан с обеих сторон, в частности с лицевой и обратной стороны.
    - 7 026188
  11. 11. Способ по одному из пп.1-5, характеризирующийся тем, что конструктивные элементы (7) эластичны, причем степень эластичности определяет статичность создающегося пространственного объекта (1) из листового материала.
  12. 12. Способ по одному из пп.1-5, характеризирующийся тем, что конструктивные элементы выполнены так, что формообразующие элементы имеют свободу движения в определенной для каждого формообразующего элемента плоскости, которая фиксирует их на расстоянии друг от друга.
  13. 13. Способ по одному из пп.1-5, характеризирующийся тем, что для построения пространственного объекта из листового материала используются формообразующие элементы (7) из различных материалов, например рециклированная бумага, полиграфическая макулатура, картон, стекло, плексиглас и др.
  14. 14. Способ по одному из пп.1-5, характеризирующийся тем, что для построения пространственного объекта из листового материала используются формообразующие элементы (7) из разных материалов, то есть комбинации между ними, например рециклированной бумаги и картона, стекла и металла.
  15. 15. Способ по одному из пп.1, 4 или 5, характеризирующийся тем, что при вырезании формообразующих элементов из стекла получается матирование поверхности разделительного контура, который обособляет структурный позитив, заложенный в листовую матрицу из стекла.
  16. 16. Способ по одному из пп.1-5, при котором формообразующие элементы предлагаются систематизированные, так что, соблюдая заданные указания, каждый в состоянии самостоятельно создать пространственный объект из листового материала.
EA201492189A 2012-07-02 2013-07-01 Способ изготовления пространственного объекта из листового материала на основе трехмерной дигитальной модели EA026188B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG111248A BG66663B1 (bg) 2012-07-02 2012-07-02 Метод за преобразуване на триизмерен дигитален модел в пространствен обект от листов материал
PCT/BG2013/000031 WO2014005202A1 (en) 2012-07-02 2013-07-01 Method for transforming a three dimensional digital model in a space object made of sheet material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201492189A1 EA201492189A1 (ru) 2015-04-30
EA026188B1 true EA026188B1 (ru) 2017-03-31

Family

ID=49036393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201492189A EA026188B1 (ru) 2012-07-02 2013-07-01 Способ изготовления пространственного объекта из листового материала на основе трехмерной дигитальной модели

Country Status (14)

Country Link
US (1) US20150142151A1 (ru)
EP (1) EP2890466A1 (ru)
JP (1) JP2016511835A (ru)
KR (1) KR20150027300A (ru)
CN (1) CN104582803A (ru)
AU (1) AU2013286831A1 (ru)
BG (1) BG66663B1 (ru)
CA (1) CA2878113A1 (ru)
EA (1) EA026188B1 (ru)
IL (1) IL236528A0 (ru)
MX (1) MX2015000243A (ru)
NO (1) NO20150135A1 (ru)
SG (1) SG11201408839TA (ru)
WO (1) WO2014005202A1 (ru)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104890237B (zh) * 2015-04-30 2017-08-01 北京敏速自动控制设备有限公司 3d打印方法及系统
WO2019045726A1 (en) * 2017-08-31 2019-03-07 Sony Mobile Communications Inc. METHODS, DEVICES, SYSTEMS AND COMPUTER PROGRAM PRODUCTS FOR CREATING THREE DIMENSIONAL PUZZLES
CN112462689B (zh) * 2020-12-10 2022-08-02 德州钰雕机械设备有限公司 生成工艺品数字模型随型雕刻四轴三联动刀具路径的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5806853A (en) * 1996-01-29 1998-09-15 Druckman; Gil Sculpture puzzle
WO2003084622A1 (en) * 2002-04-05 2003-10-16 Krasimir Chavdarov Todorov Multilayer imitation of a three-dimensional object and method for obtaining it
AU2003268854A1 (en) * 2003-12-16 2005-06-30 Chuang, Shih Hung Laminated 3D jigsaw puzzle
US20090127785A1 (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Daniel Chaim Kishon Puzzle
CN201832406U (zh) * 2009-09-08 2011-05-18 爱立实业有限公司 立体拼图

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5806853A (en) * 1996-01-29 1998-09-15 Druckman; Gil Sculpture puzzle
WO2003084622A1 (en) * 2002-04-05 2003-10-16 Krasimir Chavdarov Todorov Multilayer imitation of a three-dimensional object and method for obtaining it
AU2003268854A1 (en) * 2003-12-16 2005-06-30 Chuang, Shih Hung Laminated 3D jigsaw puzzle
US20090127785A1 (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Daniel Chaim Kishon Puzzle
CN201832406U (zh) * 2009-09-08 2011-05-18 爱立实业有限公司 立体拼图

Also Published As

Publication number Publication date
CN104582803A (zh) 2015-04-29
WO2014005202A1 (en) 2014-01-09
EP2890466A1 (en) 2015-07-08
CA2878113A1 (en) 2014-01-09
US20150142151A1 (en) 2015-05-21
MX2015000243A (es) 2015-08-20
AU2013286831A1 (en) 2015-02-19
KR20150027300A (ko) 2015-03-11
EA201492189A1 (ru) 2015-04-30
JP2016511835A (ja) 2016-04-21
IL236528A0 (en) 2015-02-26
NO20150135A1 (en) 2015-01-30
BG111248A (bg) 2014-01-31
BG66663B1 (bg) 2018-04-30
SG11201408839TA (en) 2015-01-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103761397A (zh) 用于面曝光增材成型的3d模型切片及投影面生成方法
EA026188B1 (ru) Способ изготовления пространственного объекта из листового материала на основе трехмерной дигитальной модели
US5895044A (en) Three-dimensional puzzle with magnetic and mechanical attachment, particularly for use by people with impaired vision
Kiselev et al. Structure of the tubes of catalase: analysis of electron micrographs by optical filtering
CN201021954Y (zh) 多维立体图像
US2444729A (en) Method of producing animated motion pictures
Hisarligil et al. The geometry of cuboctahedra in Medieval art in Anatolia
Seelow Models as a Medium in Architecture
JP3999809B1 (ja) 立体パズル
JPH08136255A (ja) ソリッドモデリングに有用なスライス計測法
Lalvani HYPERSURFACES, MILGO EXPERIMENT 4 (2006-2012)
RU173725U1 (ru) Декоративно-сувенирное устройство
BG1735U1 (bg) Многопластов триизмерен модел от листов материал и система за получаването му
CN104933189B (zh) 基于结点中心漂移分裂的佛像表面采样数据r树优化方法
Lavrentiev Where Rodchenko Meets Calder and Calder Meets Rodchenko
CN221181656U (zh) 一种立体拼接式积木
Lopes et al. Future Scenario Planning as a tool for sustainable design education and innovation
CN110544299A (zh) 一种配电网10kV柱上负荷开关3D模型及其生成方法
CN201643666U (zh) 磁性拼接智力玩具
Tenu Minimal surfaces as self-organizing systems: a particle-spring system simulation for generating triply periodic minimal surface tensegrity structure
CN202771670U (zh) 八卦方位仪
HU et al. Study on an architect-oriented approach of structural performance-based design
JPH0567181A (ja) 入力形状データ作成支援ｃａｅシステム
Economou Tracing axes of growth
Oguz et al. Automatic production and visualization of urban models from building allocation plans

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU