PL240211B1

PL240211B1 - Szablon do wspomagania rysowania przestrzennego

Info

Publication number: PL240211B1
Application number: PL430442A
Authority: PL
Inventors: Paweł Bernard
Original assignee: Univ Jagiellonski
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2022-02-28
Also published as: WO2021001247A1; PL430442A1

Description

PL 240 211 B1

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest szablon do wspomagania rysowania przestrzennego, w szczególności do rysowania przestrzennych figur geometrycznych za pomocą pisaków 3D.

Znane są szablony do wspomagania rysowania lub malowania figur płaskich, przykładowo szablon kreślarski do rysowania podstawowych figur geometrycznych na powierzchni na papierze, spirograf do rysowania spiral i złożonych krzywych matematycznych, czy też szablon do malowania graffiti na ścianach.

Od niedawna dostępne są przyrządy, zwane pisakami 3D (trójwymiarowymi), do ręcznego rysowania przestrzennego. W pisakach termoutwardzalnych model przestrzenny jest stopniowo tworzony poprzez chwilowe upłynnienie tworzywa sztucznego podawanego do głowicy rysującej pisaka, które po wypłynięciu poza głowicę pisaka 3D wkrótce zastyga, przyjmując kształt nadany mu przez rysownika. Znane są również pisaki światłoutwardzalne, w których tworzywo jest utwardzane światłem UV.

Nie były dotychczas jednak znane szablony ułatwiające rysowanie przestrzenne. Opracowanie takiego szablonu nie wynika w sposób oczywisty z odpowiedniego zmodyfikowania dostępnych dotychczas szablonów do rysowania figur płaskich, gdyż brak jest wskazówek w stanie techniki, w jaki sposób takie szablony można by dostosować do potrzeb rysunku przestrzennego. W szczególności, brak jest szablonów, które ułatwiałyby odręczne rysowanie modeli figur przestrzennych osobom niedoświadczonym.

Z opisu amerykańskiego zgłoszenia patentowego US2018186038 znane jest urządzenie, które pozwala na tworzenie dwuwymiarowych i trójwymiarowych przedmiotów z tworzywa sztucznego za pomocą pisaka do rysowania 3D. Urządzenie to składa się z elastycznej, odpornej na ciepło, nieklejącej się, przezroczystej maty silikonowej z wyciętymi na jej powierzchni rowkami, których przebieg może mieć dowolny kształt geometryczny lub niegeometryczny. Rowek działa jako prowadnik dla pióra, umożliwiając rozciągnięcie stopionego plastiku z pióra 3D wzdłuż rowka.

Z opisu chińskiego zgłoszenia patentowego CN104369374 znane jest urządzenie zawierające dwuwymiarową kliszę negatywową i modulator światła; przy czym dwuwymiarowa klisza ma teksturowany wzór; modulator światła składa się z przezroczystego podłoża i optycznej jednostki refrakcyjnej umieszczonej na przezroczystym podłożu; dzięki specjalnej konstrukcji opartej o trójwymiarową technologię holograficzną, teksturowany wzór umożliwia użytkownikowi obserwowanie trójwymiarowego obrazu nad trójwymiarowym urządzeniem prezentującym.

Z opisu amerykańskiego zgłoszenia patentowego US2017190120 znany jest trójwymiarowy system drukowania, który obejmuje platformę roboczą, wytłaczarkę materiałów do osadzania oraz sterownik do kontrolowania względnego ruchu między platformą roboczą a dyszą wytłaczarki i powodowanie wyciskania materiału z dyszy w celu utworzenia obiektu 3D na platformie roboczej.

Celowym byłoby zatem opracowanie szablonu do wspomagania rysowania przestrzennego, w szczególności do rysowania przestrzennych figur geometrycznych za pomocą pisaków 3D.

Przedmiotem wynalazku jest szablon do rysowania przestrzennego charakteryzujący się tym, że zawiera: podstawę dolną z wypustami referencyjnymi dolnymi; podstawę górną z wypustami referencyjnymi górnymi; ramiona pomiędzy podstawą dolną a podstawą górną zapewniające rozłączne połączenie podstawy dolnej z podstawą górną w pewnej odległości od siebie.

Korzystnie, podstawa dolna i/lub podstawa górna mają kształt pierścienia na obwodzie którego rozmieszczone są obwodowe wypusty referencyjne.

Korzystnie, obwodowe wypusty referencyjne dolne oraz obwodowe wypusty referencyjne górne są rozmieszczone parami naprzeciwko siebie w osi prostopadłej do płaszczyzn podstawy dolnej i podstawy górnej.

Korzystnie, pierścień dolny zawiera poprzeczkę z centralnym wypustem referencyjnym dolnym, znajdującą się na średnicy pierścienia dolnego.

Korzystnie, pierścień górny zawiera poprzeczkę z centralnym wypustem referencyjnym górnym, znajdującą się na średnicy pierścienia górnego.

Korzystnie, wypusty referencyjne są prostopadłe odpowiednio do płaszczyzny podstawy (10, 20).

Korzystnie, kąt (α, β) pomiędzy obwodowymi wypustami referencyjnymi rozmieszczonymi odpowiednio na obwodzie pierścieni wynosi od 5° do 30°, korzystnie 20° lub 22,5°.

Korzystnie, podstawa dolna i/lub podstawa górna mają kształt płyty, na której powierzchni rozmieszczone są wypusty referencyjne.

PL 240 211 B1

Korzystnie, ramiona mają konstrukcję teleskopową.

Korzystnie, ramiona dolne mają formę liniowych prowadzeń i zawierają co najmniej jedno gniazdo a ramiona górne mają formę płaskowników zakończonych zaczepem współpracującym z gniazdami ramion dolnych.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia szablon do wspomagania rysowania przestrzennego w pierwszym przykładzie wykonania;

Fig. 2 przedstawia podstawę dolną szablonu z fig. 1;

Fig. 3 przedstawia podstawę górną szablonu z fig. 1;

Fig. 4 przedstawia szablon do wspomagania rysowania przestrzennego w drugim przykładzie wykonania;

Fig. 5 przedstawia podstawę dolną szablonu z fig. 4;

Fig. 6 przedstawia podstawę górną szablonu z fig. 4;

Fig. 7 przedstawia szablon do wspomagania rysowania przestrzennego w trzecim przykładzie wykonania;

Fig. 8 przedstawia podstawę dolną szablonu z fig. 7;

Fig. 9 przedstawia podstawę górną szablonu z fig. 7;

Fig. 10A-10C przedstawiają szablon w pierwszym przykładzie wykonania z przykładowymi modelami wrysowanych figur geometrycznych;

Fig. 11A-11C przedstawiają szablon w drugim przykładzie wykonania z przykładowymi modelami wrysowanych figur geometrycznych;

Fig. 12A-12C przedstawiają szablon w trzecim przykładzie wykonania z przykładowymi modelami wrysowanych figur geometrycznych;

Fig. 13A-13I przedstawiają przykładowe gotowe modele figur geometrycznych utworzone za pomocą szablonu.

Przedstawiony szablon do wspomagania rysowania przestrzennego zostanie omówiony poniżej na podstawie trzech przykładów wykonania, na podstawie których znawcy mogą bez dodatkowej aktywności twórczej opracować kolejne przykłady wykonania.

Fig. 1 przedstawia szablon do wspomagania rysowania przestrzennego w pierwszym przykł adzie wykonania. Szablon zawiera podstawę dolną 110 (fig. 2) oraz podstawę górną 120 (fig. 3). Podstawa dolna 110 zawiera pierścień dolny 111 z obwodowymi wypustami referencyjnymi dolnymi 112, w którym korzystnie znajduje się poprzeczka 113, z centralnym wypustem referencyjnym dolnym 114, umieszczona na średnicy pierścienia dolnego 111. Ponadto podstawa dolna 110 zawiera dwa ramiona dolne 115, 116, które są umieszczone naprzeciwko siebie poza obwodem pierścienia dolnego 111, stycznie do niego. Ramiona dolne 115, 116 są prostopadłe względem płaszczyzny pierścienia dolnego 111 i służą do połączenia podstawy dolnej 110 z podstawą górną 120. Ramiona dolne 115, 116 mogą mieć konstrukcję teleskopową o zmiennej długości lub mogą stanowić liniowe prowadzenie zawierające co najmniej jedno gniazdo 117 rozmieszczone co najmniej na części długości ramion dolnych 115, 116. Przykładowo, w pierwszym przykładzie wykonania każde ramię dolne 115, 116 zawiera po trzy gniazda 117, które są rozmieszczone w równej odległości od siebie. Ilość gniazd 117 może być dowolna, w zależności od długości ramion dolnych 115, 116. Korzystnie, ramiona dolne 115, 116 znajdują się w osi poprzeczki 113.

W pierwszym przykładzie wykonania kąt α pomiędzy obwodowymi wypustami referencyjnymi dolnymi 112 rozmieszczonymi po obwodzie pierścienia dolnego 111 wynosi 20°, w związku z tym na obwodzie pierścienia dolnego 111 znajduje się 18 obwodowych wypustów referencyjnych dolnych 112.

Podstawa górna 120 zawiera pierścień górny 121, z obwodowymi wypustami referencyjnymi górnymi 122, w którym korzystnie znajduje się poprzeczka 123, z centralnym wypustem referencyjnym górnym 124, umieszczona na średnicy pierścienia górnego 121. Ponadto podstawa górna 120 zawiera dwa ramiona górne 125, 126, które są umieszczone poza obwodem pierścienia górnego 121 stycznie do niego. Ramiona górne 125, 126 są prostopadłe względem płaszczyzny pierścienia górnego 121 i służą do połączenia podstawy górnej 120 z podstawą dolną 110. Ramiona górne 125, 126 są skonstruowane w taki sposób, że współpracują z ramionami dolnymi 115, 116 podstawy dolnej 110.

Przykładowo, ramiona górne 125, 126 mogą mieć kształt cylindryczny, który pozwala na połączenie z ramionami dolnymi 115, 116 o konstrukcji teleskopowej, lub mogą mieć formę płaskowników za koń

PL 240 211 B1 czonych zaczepem 127 współpracującym z gniazdami 117 ramion dolnych 115, 116. Zaczepy 127 oraz gniazda 117 umożliwiają rozłączne mocowanie podstawy dolnej 110 z podstawą górną 120, a odległość pomiędzy podstawami 110, 120 jest zależna od wysokości, na jakiej znajduje się gniazdo 117, w którym umieszczony jest zaczep 127. W przedstawionym przykładzie wykonania gniazda 117 pozwalają na zamocowanie podstawy dolnej 110 z podstawą górną 120 na trzech różnych wysokościach.

W pierwszym przykładzie wykonania kąt α pomiędzy obwodowymi wypustami referencyjnymi górnymi 122 rozmieszczonymi na obwodzie pierścienia górnego 121 wynosi 20°, przy czym po połączeniu podstawy dolnej 110 i podstawy górnej 120 ze sobą, odpowiednio obwodowe wypusty referencyjne 112 i 122 znajdują się parami w osi naprzeciwko siebie. Podobnie centralne wypusty referencyjne 114 oraz 124, które korzystnie są odpowiednio na środku poprzeczek 113, 123, również znajdują się w osi naprzeciwko siebie. W innym przykładzie wykonania poprzeczki 113, 123 mogą zawierać więcej niż jeden wypust referencyjny 114, 124.

Korzystnie wypusty referencyjne 112, 122, 114, 124 są wykonane z materiału, który nie wiąże się trwale z upłynnionym filamentem pisaka 3D, za pomocą którego jest rysowany (wytwarzany) model. Przykładowo wypusty referencyjne 112, 122, 114, 124 są wykonane z silikonu, który pozwala na łatwe oddzielenie wykonanego modelu od szablonu.

Fig. 4-6 przedstawiają szablon do rysowania przestrzennego oraz jego podstawę dolną (fig. 5) i podstawę górną (fig. 6) w drugim przykładzie wykonania (w którym oznaczenia liczbowe 2xx odnoszą się do analogicznych elementów z Fig. 1-3 określonych oznaczeniami 1xx), który jest analogiczny do pierwszego przykładu wykonania, z tą różnicą, że w drugim przykładzie wykonania kąt β pomiędzy obwodowymi wypustami referencyjnymi 212, 222 rozmieszczonymi odpowiednio na obwodzie pierścienia dolnego 211 oraz pierścienia górnego 221 wynosi 22,5°. Natomiast gniazda 217 są rozmieszczone na długości ramion dolnych 215, 216 nierównomiernie, w taki sposób, że jedno z gniazd 217 znajduje się zasadniczo pośrodku długości ramion dolnych 215, 216 a dwa pozostałe gniazda 217 znajdują się bliżej końca ramion dolnych 215, 216. Możliwe są też inne przykłady rozmieszczenia gniazd 217 na długości ramion dolnych 215, 216.

Fig. 7-9 przedstawiają szablon do rysowania przestrzennego oraz jego podstawę dolną (fig. 8) i podstawę górną (fig. 9) w trzecim przykładzie wykonania (w którym oznaczenia liczbowe 3xx odnoszą się do analogicznych elementów z Fig. 1-3 określonych oznaczeniami 3xx), który jest analogiczny do pierwszego przykładu wykonania, z tą różnicą, że w trzecim przykładzie wykonania podstawy 311, 321 mają kształt zasadniczo prostokątnej płyty (w szczególności: kwadratowy), a wypusty referencyjne 312, 322 są na nich rozmieszczone w równoległych rzędach.

W innym przykładzie wykonania ramiona dolne x15, x16 mogą mieć konstrukcję teleskopową, która pozwala na płynną regulację odległości pomiędzy podstawą dolną x10 a podstawą górną x20.

W innych przykładach wykonania obwodowe wypusty referencyjne na obwodzie pierścieni 111, 121, 211, 221 mogą być rozmieszczone względem siebie o kąt inny niż 20° lub 22,5°, zawierający się w przedziale od 5° do 30°, korzystnie taki aby możliwe było podzielenie całego obwodu pierścieni na całkowitą liczbę wycinków kątowych.

W kolejnych przykładach wykonania stosować można podstawy w kształcie pierścieni innych niż okrągłe, przykładowo prostokątne lub owalne.

W kolejnych przykładach wykonania stosować można podstawy w kształcie płaszczyzn innych niż prostokątne, przykładowo okrągłe, owalne, wieloboczne foremne lub nieforemne. Na tych podstawach wypusty referencyjne mogą być rozmieszczone w równoległych lub nierównoległych szeregach, w koncentrycznych okręgach, lub też w innych układach nadających się do kształtowania pożądanych kształtów brył geometrycznych.

Fig. 10A-10C przedstawiają szablon w pierwszym przykładzie wykonania z przykładowym modelem 130 wrysowanej figury geometrycznej. Model (szkielet figury geometrycznej) tworzony jest poprzez przestrzenne rysowanie kolejnych jego krawędzi pomiędzy dwoma wypustami referencyjnymi, które mogą znajdować się na tej samej podstawie 110 lub 120 lub każdy na przeciwnej podstawie (przykładowo) jeden na podstawie dolnej 110 a drugi na podstawie górnej 120. Rysowanie przestrzenne polega na tworzeniu kolejnych krawędzi/elementów modelu z materiału topliwego za pomocą pióra 3D, w taki sposób, że elementy modelu (rysunku przestrzennego) znajdują się w różnych płaszczyznach.

Dzięki wypustom referencyjnym 112, 122, 114, 124, które stanowią punkt startowy i końcowy, tworzone pomiędzy nimi krawędzie są zasadniczo proste.

Claims

PL 240 211 B1

Analogicznie Fig. 11A-11C przedstawiają szablon w drugim przykładzie wykonania z przykładowym modelem 230 wrysowanej figury geometrycznej.

Analogicznie Fig. 12A-12C przedstawiają szablon w trzecim przykładzie wykonania z przykładowym modelem 330 wrysowanej figury geometrycznej.

Fig. 13A-13F przedstawiają przykładowe gotowe modele figur geometrycznych wykonanych z wykorzystaniem przedstawionych szablonów.

Szablon do rysowania przestrzennego zawierający wypusty referencyjne wspomaga manualne rysowanie figur przestrzennych w technologii 3D w szczególności za pomocą pióra 3D, gdyż wypusty referencyjne stanowią punkty odniesienia (punkty początkowe/końcowe) ułatwiające prowadzenie elementów (odcinków stanowiących krawędzie) figur przestrzennych w pożądanej relacji względem siebie - w szczególności równolegle, prostopadle do siebie.

Zastrzeżenia patentowe

1. Szablon do rysowania przestrzennego, znamienny tym, że zawiera:

- podstawę dolną (110, 210, 310) z wypustami referencyjnymi dolnymi (112, 212, 312);

- podstawę górną (120, 220, 320) z wypustami referencyjnymi górnymi (122, 222, 322);

- ramiona (115, 116, 125, 126, 215, 216, 225, 226, 315, 316, 325, 326) pomiędzy podstawą dolną (110, 210, 310) a podstawą górną (120, 220, 320) zapewniające rozłączne połączenie podstawy dolnej (110, 210, 310) z podstawą górną (120, 220, 320) w pewnej odległości od siebie.
2. Szablon według zastrz. 1, znamienny tym, że podstawa dolna (110, 210) i/lub podstawa górna (120, 220) mają kształt pierścienia (111, 121, 211, 221) na obwodzie którego rozmieszczone są obwodowe wypusty referencyjne (112, 122, 212, 222).
3. Szablon według zastrz. 2, znamienny tym, że obwodowe wypusty referencyjne dolne (112, 122) oraz obwodowe wypusty referencyjne górne (212, 222) są rozmieszczone parami naprzeciwko siebie w osi prostopadłej do płaszczyzn podstawy dolnej (110, 210) i podstawy górnej (120, 220).
4. Szablon według zastrz. 2 lub 3, znamienny tym, że pierścień dolny (111, 121) zawiera poprzeczkę (113, 213) z centralnym wypustem referencyjnym dolnym (114, 214), znajdującą się na średnicy pierścienia dolnego (111, 121).
5. Szablon według dowolnego z zastrz. 2-4, znamienny tym, że pierścień górny (121, 221) zawiera poprzeczkę (123, 223) z centralnym wypustem referencyjnym górnym (124, 224), znajdującą się na średnicy pierścienia górnego (121, 221).
6. Szablon według dowolnego z zastrz. 2-5, znamienny tym, że wypusty referencyjne (112, 122, 212, 222) są prostopadłe odpowiednio do płaszczyzny podstawy (10, 20).
7. Szablon według dowolnego z zastrz. 2-6, znamienny tym, że kąt (α, β) pomiędzy obwodowymi wypustami referencyjnymi (112, 122, 212, 222) rozmieszczonymi odpowiednio na obwodzie pierścieni (111, 121,211,221) wynosi od 5° do 30°, korzystnie 20° lub 22,5°.
8. Szablon według zastrz. 1, znamienny tym, że podstawa dolna (310) i/lub podstawa górna (320) mają kształt płyty (311, 321), na której powierzchni rozmieszczone są wypusty referencyjne (312, 322).
9. Szablon według jednego z powyższych zastrz., znamienny tym, że ramiona (115, 116, 125, 126, 215, 216, 225, 226, 315, 316, 325, 326) mają konstrukcję teleskopową.
10. Szablon według dowolnego z zastrz. 1-8, znamienny tym, że ramiona dolne (115, 116, 215, 216, 315, 316) mają formę liniowych prowadzeń i zawierają co najmniej jedno gniazdo (117, 217, 317) a ramiona górne (125, 126, 225, 226, 325, 326) mają formę płaskowników zakończonych zaczepem (127, 227, 327) współpracującym z gniazdami (117, 217, 317) ramion dolnych (115, 116, 215, 216, 315, 316).