Спосіб нанесення зображення на криволінійну поверхню

Реферат: Спосіб нанесення зображення лазерним гравіюванням включає обробку поверхні заготовки сфокусованим модульованим пучком лазерного випромінювання, вибираючи швидкість переміщення лазерного пучка, яка забезпечує формування контуру і профілю елемента малюнка, формування сигналів модуляції і переміщення лазерного пучка за допомогою комп'ютера на підставі вибраного зображення. Плоскій ізометричній сітці з малюнком на ній ставиться у відповідність ізометрична сітка на криволінійній поверхні, при цьому плоский малюнок формують із окремих ліній (відрізків прямих, дуг кіл, інших кривих), кожна із яких описують аналітично внутрішніми рівняннями, які є спільними і для ізометричної сітки на криволінійній поверхні. UA 96785 U (54) СПОСІБ НАНЕСЕННЯ ЗОБРАЖЕННЯ НА КРИВОЛІНІЙНУ ПОВЕРХНЮ UA 96785 U UA 96785 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до галузі легкої промисловості та призначена для виготовлення продукції з рельєфним або плоским зображенням, нанесені лазерним гравіюванням. Відомий спосіб (Авт. св-во SU № 1704990, МПК В23К 26/00, 1992), що включає обробку поверхні заготовки сфокусованим модульованим пучком лазерного випромінювання, вибираючи швидкість переміщення лазерного пучка, яка забезпечує формування контуру і профілю елемента малюнка, формування сигналів модуляції і переміщення лазерного пучка за допомогою комп'ютера на підставі вибраного зображення. Недоліком аналога є невисока якість нанесеного на випуклу поверхню зображення, неможливість нанесення зображення на криволінійну форму, крім того, відсутня можливість формування заданого профілю елементів. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб послідовності сигналів модуляції і переміщення лазерного пучка для перенесення зображення з площини на будь-яку криволінійну поверхню з розширенням технологічних можливостей лазерного гравіювання застосування його для друку на нерозгортних криволінійних поверхнях та забезпечення можливості автоматизації процесу перенесення зображення за допомогою комп'ютерних технологій. Також можлива попередня оцінка 3-D моделі без витрат на виготовлення натурного зразка, абсолютна точність перенесення зображення на поверхню без спотворення за рахунок відповідності прямокутних квадратних сіток, до яких відноситься зображення на площині і на криволінійній поверхні. Поставлена задача вирішується тим, що зображення на площині належить до прямокутної квадратної сітки, якій ставиться у відповідність прямокутна сітка на криволінійній поверхні. Прямокутна сітка, у яій окремою клітиною є квадрат, називається ізометричною. Деякі поверхні теж можуть бути віднесені до ізометричної сітки, при цьому вона перетворюється в криволінійну, однак нескінченно малим елементом теж є квадрат. Кожному елементу ізометричної сітки на площині ставиться у відповідність певний елемент ізометричної сітки на поверхні. Така відповідність є однозначною. Якщо в елемент сітки на площині вписати коло, то у відповідному елементі на поверхні теж буде вписана просторова крива, яка найбільш з усіх можливих варіантів подібна до кола. Відповідність між елементами сіток на площині і на поверхні встановлюється за допомогою математичних залежностей. Плоска ізометрична сітка описується параметричними рівняннями: X u; (1) Y де u ,  - незалежні змінні. Відповідна ізометрична сітка, яка описує бічну поверхню конуса, описується параметричними рівняннями: X  eu cos cos  ; Y  eu cos sin  (2) Z  eu cos tg . 40 Про те, що рівняння (1) і (2) описують ізометричні сітки, свідчать математичні доведення, які зводяться до знаходження так званих перших квадратичних форм наведених рівнянь. Якщо дві незалежні змінні у рівняннях сіток (1) і (2) зв'язати між собою залежністю u=u(ν), ν = ν(u) або через третю змінну t у вигляді u=u(t), ν = ν(t), то ця залежність, яку назвемо внутрішнім рівнянням, опише певну криву. Наприклад, внутрішнє рівняння кола запишеться: u  R cos t  uc ;   R sin t  c 45 50 (3) де R - радіус; uc ,  c - координати його центра. Якщо змінна t змінюється в межах 0…2π, то внутрішні рівняння (3) опишуть замкнену криву (коло). Якщо потрібна певна дуга кривої, то необхідно знайти відповідні межі зміни параметра t. При підстановці внутрішніх рівнянь (3) у параметричні рівняння плоскої ізометричної системи (1) ми отримаємо коло, а при підстановці у параметричні рівняння конуса (2) буде описана відповідна крива на конусі - прообраз кола. Змінюючи координати центра uс, νc, можна будувати криву у різних місцях ізометричних сіток. Наприклад, при підстановці рівнянь (3) в (1) одержимо рівняння кола на плоскій сітці. Суть корисної моделі пояснюють креслення. На фіг. 1 побудовано три кола з різними радіусами і різними координатами. При підстановці рівнянь (3) в (2) одержимо рівняння кола поверхні конуса. На фіг. 2 побудовано три кола на поверхні конуса тих же радіусів і з тими ж координатами центра, що і на площині. 1 UA 96785 U Для зменшення або збільшення зображення можна ввести масштабний коефіцієнт k. Рівняння кола (3) із його врахуванням запишуться: u  kR cos t  uc  ; 5 10 15 20 25 30 35 40 45   kR sin t  c  . За допомогою запропонованого способу можна формувати зображення із дуг кіл. Дуги кіл можна будувати в циклі, зміщуючи їх на одну і ту ж величину і тим само формувати візерунок. На фіг. 3 побудовано візерунок на плоскій ізометричній сітці, а на фіг. 4 - на ізометричній сітці конуса (2), причому із різним масштабним коефіцієнтом к. На фіг. 5-8 візерунок із кіл побудовано на поверхні кулі, яка віднесена до різних ізометричних сіток. Віднесення поверхні до різних ізометричних сіток розширює формоутворюючі можливості способу. Дугами кіл можна описати плоскі зображення художньої форми. Наприклад, силует рибки (фіг. 9, 10) можна апроксимувати дугами кіл різного радіуса і різної величини. Для окремої дуги АВ (фіг. 9) в середовищі комп'ютерних програмних продуктів (наприклад, в AutoCad) можна визначити всі необхідні дані для її побудови: координати центра хс, ус, радіус R, кути αA і αB, в межах яких змінюється параметр t: t = αA… αB. Дані для всіх 11 дуг силуету (фіг. 10) заносяться в пам'ять комп'ютера для подальшої побудови зображення рибки на поверхні. Якщо рівняння кожної дуги послідовно підставити в рівняння конуса (2), то ми отримаємо зображення рибки на його поверхні. На фіг. 11 побудовані рибки на поверхні конуса із різним масштабним коефіцієнтом к. Якщо ті самі внутрішні рівняння дуг кіл підставити в рівняння кулі, віднесеної до ізометричної сітки, то отримаємо зображення рибки на її поверхні (фіг. 12). Можна плоске зображення (тобто всі дуги) повернути на певний кут за відомими формулами. Відповідно буде повернуте зображення рибки на поверхні кулі (крайня рибка ліворуч на фіг. 12). За допомогою розробленого способу можна наносити зображення на інші поверхні, віднесені до ізометричних сіток. Наприклад, на фіг. 13, 14 силует дельфіна нанесено на поверхню обертання. Технічним рішенням пропонованої корисної моделі є розробка способу послідовності сигналів модуляції і переміщення лазерного пучка перенесення зображення з площини на криволінійну поверхню, що забезпечує можливість повної автоматизації процесу перенесення зображення з площини на поверхню та попередньої візуальної оцінки зображення без витрат на його нанесення на натурний зразок, абсолютна точність перенесення зображення на поверхню без спотворення. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб нанесення зображення лазерним гравіюванням, що включає обробку поверхні заготовки сфокусованим модульованим пучком лазерного випромінювання, вибираючи швидкість переміщення лазерного пучка, яка забезпечує формування контуру і профілю елемента малюнка, формування сигналів модуляції і переміщення лазерного пучка за допомогою комп'ютера на підставі вибраного зображення, який відрізняється тим, що плоскій ізометричній сітці з малюнком на ній ставиться у відповідність ізометрична сітка на криволінійній поверхні, при цьому плоский малюнок формують із окремих ліній (відрізків прямих, дуг кіл, інших кривих), кожна із яких описують аналітично внутрішніми рівняннями, які є спільними і для ізометричної сітки на криволінійній поверхні. 2 UA 96785 U 3 UA 96785 U 4 UA 96785 U 5 UA 96785 U 6 UA 96785 U 7 UA 96785 U 8 UA 96785 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9