专利名称：生成一种可重置表面的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用计算机数据的立体表面的成形。
背景技术：
立体表面可以通过很多方法加以生成。例如，一台计算机控制打磨机能够被用来加工一以数字输入数据描述的表面。该表面能够以多种材料打磨，比如金属、塑料或者木材。作为选择，立体平板机床已经发展至使用激光来交联聚合体材料。计算机系统使用描述了所需表面的输入数据来控制与该聚合流体相应的激光束位置。
发明内容
本发明中描述了一种由数字数据生成一种立体表面的装置。与现有装置不同，该表面生成后，它能够根据需要被重复改装为其他表面。本发明可运用于大量的应用中，包括地形图的生成，用于铸造表面的模子以及立体可变映像。
本发明提供一种通过输入数字数据来制造一立体表面形状的设备。一片弹性材料的形状由控制杆阵列的位置确定。每一个杆的位置由计算机控制系统确定。每一个杆通过两个锁止装置调适(fitted，调整到合适位置)，一个用于X坐标系，一个用于Y坐标系。当某一特定杆的锁止器被释放，该杆能够自由的移动到一个由一升降机确定的新位置。一旦所有的杆都已得到调整，它们被锁止的位置就表现了被设定的表面形状。然后，杆的位置可以被传递到记忆第一组杆位置的第二组杆，该第二组杆由锁止器调适。然后第一组杆可以重新装配为一种新的样式。在一种应用中，该表面能够作为铸造复制品的模具使用，或者在另一应用中，能够作为一种映像投影系统的屏幕使用。
图1显示了在记忆杆和控制杆都被使用的情况下可重置系统的基本组成；图2显示了用于控制控制杆位置的气动锁止装置；图3显示了在使用控制杆的情况下可重置系统的横切面；图4显示了使用控制杆形成一个设定表面的操作序列；图5显示了在记忆杆和控制杆都被使用的情况下可重置系统的横切面；图6显示了使用记忆杆和控制杆形成一个设定表面的操作流程；图7是可配置表面的控制系统示意图。
具体实施例方式
图1显示了本发明首选要素。该装置被设计为根据一组数字数据生成一种立体表面形状。该表面可根据需要的其它数据反复重新成形。图示一可变形的弹性片12被支撑在记忆杆14的阵列上，并以边缘固定在外壳11上。外壳11是密封的并安装有一排气泵(图中未示出)。该外壳中压力降低导致了片12被向下吸附到该组记忆杆14的末端，从而在该弹性片中产生需要的立体形状。记忆杆能够被充气管17和18的正交组合锁止在适当的位置。控制杆19的集合能够被充气管15和16的正交组合锁止在适当的位置。一升降机13被固定在外壳中，并且能够通过计算机控制的液压或者电子驱动系统(图中未示出)根据指令上下移动。该升降机上下移动充气夹管15和16。通过有选择的夹紧它们和移动升降机，能够在控制杆19中写入一种样式。通过提升该升降机以及释放记忆杆的锁止器，该样式由控制杆传递到记忆杆。然后每一个记忆杆下坠至其对应的控制杆上。随后记忆锁止器被重新锁定。该升降机被降低，另一种样式被写入控制杆19。而后，所述第二种样式被传递到记忆杆来更新可变形片的样式。
图2显示了用来锁止控制杆的最优锁止装置。该控制杆26被限定在固定设备24的孔27中。胶乳橡胶或类似材料的充气管25被容置于固定设备24中。一组自由移动的压力板28设置在充气管和控制杆之间。当一个充气管被充气时，它扩张并迫使压力板挤压控制杆，从而将该控制杆锁止在适当的位置。记忆杆采用类似的装置进行锁止和解锁。
图3显示了当记忆杆未被使用的情况下用来在控制杆中形成样式的装置的一个实施例。一胶乳橡胶片31附在外壳32的边缘，该外壳可以通过端口33排出空气。控制杆34由板35的孔和固定装置36的孔限定在合适的位置。该固定装置36包括两组正交的充气管。一组充气管37以横截面的形式显示，另一组被正交设置在固定装置36凹陷部分的下面。机械装置38能够升降该固定装置36。该机械装置为液压或者电子驱动。
图4显示了写入两次连续写操作的移动序列，示范了本发明的操作过程。控制杆锁止和解锁的控制序列以及升降机的控制移动在可变形的弹性片上形成需要的形状。
为了形成成形表面，首先抽出所有的充气管内的空气，解锁全部的控制杆，并且该升降机移动到最低的起始位置，如图4a所示。然后通过抽出一些空气降低外壳中的压力，接下来充气管膨胀将控制杆锁止在适当的位置，升降机移动到较高的位置，被锁止的杆随升降机上移并推动胶乳橡胶片到一个更高的位置，该位置如图4b所示。此时，被选中的充气管释放空气以解锁被选中的控制杆，在重力和橡胶片压力的联合作用下，被解锁的控制杆下降到外壳基底，然后所有的控制杆重新被锁止，本阶段如图4c所示。然后升降机进一步上移至图4d所示位置。被选中的控制杆被释放，并下降到外壳的基底，该过程如图4e所示。锁止、上升以及释放被选中杆的程序一直重复下去直至实现所需的样式。
通过释放全部管中的压力以及释放全部的杆，一个新的形状被写入片中。随后该升降机向下移动至起始位置，一个新的运行序列被初始化。
图5显示了本发明的另外一种配置，其中，控制杆和记忆杆都被使用。本实施例中，当第二样式被写入时一个样式能够被学习。该可变形片59附在抽气盒55上。控制杆53被限定在锁止装置54和正交锁止装置56中。通过升降装置58，该锁止装置能够上升或下降。其上设置一组记忆杆52，并与该控制杆53成直线排列。记忆杆被正交的锁止装置50和51限定在合适的位置。
当一个样式被写入较低的控制杆时，通过升高升降装置并立刻释放记忆杆，该样式能被传递到上面的记忆杆。该记忆杆落到控制杆上并呈现了同样的形状。随后该记忆杆被锁止于适当的位置，控制杆下降，准备另一次的写循环。
图6显示了一个写入两个连续形状的事件序列。图6a显示了当所有的杆解锁时，下面控制杆和上面记忆杆的位置。通过有选择的锁止和解锁控制杆并步进升高升降机，样式可以以图4所示的序列被写入控制杆。在此阶段，杆的位置如图6b所示。随后控制杆作为组合上升，接触并推动未被锁止的记忆杆。记忆杆推动该可变形的橡胶片形成所需的形状，该记忆杆随后再次锁止，本过程如图6c所示。控制杆然后解锁并下降到底部，如图6d所示。而后，一个新的样式被写入控制杆如图6e所示。上层记忆杆的锁止器被释放，允许呈现它们的最低位置，如图6f所示。接下来，该升降机上升，新的样式传递到记忆杆，如图6g所示。控制杆随后释放并回落到底部，如图6h所示。这这种情况下，另一样式被写入控制杆，循环往复。
图7显示了能够形成立体表面的设备的控制系统示意图。
描述表面的数据，即当轮廓图被写入情况下的上升数据，被加载进入计算机72。该数据包括一个能通过投影仪71被投射在被形成表面的正色摄影，并能够通过监视器73观察。当数据经过处理后，会被传递到系统控制器74。该系统控制器发出适当的信号给空气压缩机77，真空泵76以及升降机控制75。信号也被发送给真空管78来控制压缩空气从压缩机经支管79穿过充气线路70的通道。这些线路连接到橡胶管，该橡胶管是用来定位控制杆和记忆杆的两个正交锁止器组中锁止器的部分。当仅仅控制杆被使用时，使用与本情况相似的设置。
尽管在此描述了气动锁止器来执行杆锁止功能，应当了解还具有许多可选方案可实现这种功能，比如机械锁止器或者磁力锁止器。
尽管最佳实施例中控制杆和记忆杆被垂直排列，但其他排列方法是可能存在的。比如，当形成轮廓表面的橡胶片保持与杆的相对关系时，该设备可以被水平装载并悬挂在墙上。
本发明的另一个特点是，在一些应用中，仅仅部分杆阵列需要被更新以节省重写时间，或者得到特别的效果，比如将一幅映像变化为下一幅。
权利要求
1.一种可重置表面，包括一可变形的弹性片；一位于所述可变形的弹性片下方的记忆杆的第一阵列，用于将所述可变形的弹性片轮廓勾画为所需形状；一位于所述记忆杆的阵列之下的控制杆的第二阵列，用于接收输入轮廓数据并相对所述记忆杆第一阵列远近移动；以及一使用计算机数据控制每一所述控制杆位置的装置。
2.根据权利要求1所述的可重置表面，其中所述可变形的弹性片由所述记忆杆顶端支撑并与所述记忆杆顶端接触。
3.根据权利要求1所述的可重置表面，其中每一所述记忆杆在指向所述可变形的弹性片的垂直方向上是能够移动的，并且在被对应的控制杆推进到一个预定位置后被锁止在合适的位置。
4.根据权利要求1所述的可重置表面，其中每一所述控制杆在由起始位置指向所述记忆杆中的相应记忆杆的垂直方向上是能够移动的，并且当移动至所述预定位置时被锁止在合适的位置。
5.根据权利要求4所述的可重置表面，其中所述控制杆从每一记忆杆降离，复位于起始位置。
6.根据权利要求3所述的可重置表面，其中所述预定位置由所述计算机控制。
7.根据权利要求3所述的可重置表面，其中所述控制杆的每一个杆由两个气动控制锁止器调适，所述气动控制锁止器通过重合定位，能够释放一特定控制杆使之自由移动。
8.根据权利要求7所述的可重置表面，其中所述气动控制锁止器包括用于所述控制杆和所述记忆杆的一X坐标第一锁止器和一Y坐标第二锁止器。
9.根据权利要求2所述的可重置表面，其中所述可变形的弹性片吸附于所述记忆杆的顶端。
10.根据权利要求9所述的可重置表面，其中进一步包括一个腔体以容纳所述记忆杆和控制杆，并排出空气以产生吸力使所述可变形的弹性片吸附于所述记忆杆的顶端。
11.根据权利要求10所述的可重置表面，其中进一步包括一附着一锁止装置的升降机，该锁止装置能够锁止和解锁所述控制杆，而且能够升高和降低所述控制杆。
12.根据权利要求11所述的可重置表面，其中在所述输入轮廓数据已经由控制杆传递到记忆杆之后，随着全部的控制杆锁止器被释放，所述升降机在最低位置被复位。
13.根据权利要求4所述的可重置表面，其中重合定位的控制杆在升降机升起时被锁止，并且在升降机下降时被释放。
14.根据权利要求3所述的可重置表面，其中进一步包括充气管，该充气管在充气时作为制动装置将记忆杆和控制杆锁止在适当的位置。
15.根据权利要求14所述的可重置表面，其中所述充气管在两个维度排列来进行重合定位。
16.根据权利要求15所述的可重置表面，其中所述充气管在两个正交方向上排列。
17.根据权利要求14所述的可重置表面，其中进一步包括一自由移动压力板，处于每一充气管和每一所述控制杆之间。
18.根据权利要求17所述的可重置表面，其中进一步包括一第一框架，具有用于为所述控制杆和所述记忆杆定向的孔，并具有容置所述充气管以及所述控制杆和记忆杆的自由移动压力板的水平凹槽。
19.根据权利要求1所述的可重置表面，其中每一所述记忆杆由两个气动控制锁止器调适，所述气动控制锁止器通过重合定位释放一特定记忆杆使之自由移动。
20.根据权利要求1所述的可重置表面，其中不具有所述可变形的弹性片，由所述记忆杆的顶端形成表面。
21.一种可重置表面，包括一可变形的弹性片；一位于所述可变形的弹性片下方的控制杆阵列，用于将所述可变形的弹性片轮廓勾画为所需形状；一使用计算机数据控制每一所述杆位置的装置。
22.根据权利要求21所述的可重置表面，其中所述可变形的弹性片由所述控制杆顶端支撑并与所述控制杆顶端接触。
23.根据权利要求21所述的可重置表面，其中每一所述控制杆在指向所述可变形的弹性片的垂直方向上是能够移动的，并且当移动至一个预定位置时被锁止在合适的位置。
24.根据权利要求21所述的可重置表面，其中每一控制杆能够从可变形的弹性片降离，复位于起始位置。
25.根据权利要求21所述的可重置表面，其中每一控制杆由两个气动控制锁止器调适，所述气动控制锁止器通过重合定位释放一个特定控制杆使之自由移动。
26.根据权利要求21所述的可重置表面，其中该预定位置由一计算机控制。
27.根据权利要求23所述的可重置表面，其中每一所述气动控制锁止器包括一X坐标第一锁止器和一Y坐标第二锁止器。
28.根据权利要求22所述的可重置表面，其中所述可变形的弹性片吸附于所述控制杆的顶端。
29.根据权利要求28所述的可重置表面，其中进一步包括一个腔体以容纳所述控制杆以及控制杆锁止装置，并排出空气以产生吸力使所述可变形的弹性片吸附于所述控制杆的顶端。
30.根据权利要求29所述的可重置表面，其中进一步包括一附着一锁止装置的升降机，该锁止装置能够锁止和解锁所述控制杆，并且能够升高和降低所述控制杆。
31.根据权利要求30所述的可重置表面，其中当全部的锁止器被释放且控制杆降至最低位置时，所述升降机在最低位置被复位。
32.根据权利要求31所述的可重置表面，其中重合定位的控制杆在升降机升起时被锁止，并且在升降机下降时被释放。
33.根据权利要求23所述的可重置表面，其中进一步包括充气管和压力板，当充气时作为制动装置将控制杆锁止在适当的位置。
34.根据权利要求33所述的可重置表面，其中所述充气管在两个正交方向上排列。
35.根据权利要求33所述的可重置表面，其中进一步包括一框架，具有用于为所述控制杆定向的孔，并具有容置所述充气管以及所述控制杆的压力板的水平凹槽。
36.根据权利要求33所述的可重置表面，其中进一步包括一自由移动压力板，处于每一充气管和每一控制杆之间。
37.根据权利要求21所述的可重置表面，其中不具有所述可变形的弹性片，由所述控制杆的顶端形成该可重置表面。
全文摘要
本发明公开了一种可重置表面，包括一可变形的弹性片；一位于可变形的弹性片下方的记忆杆的第一阵列，用于将可变形的弹性片轮廓勾画为所需形状；一位于记忆杆的阵列之下的控制杆的第二阵列，用于接收输入轮廓数据并相对记忆杆第一阵列远近移动；以及一使用计算机数据控制每一控制杆位置的装置。本发明还公开了一种可重置表面，包括一可变形的弹性片；一位于可变形的弹性片下方的控制杆阵列，用于将可变形的弹性片轮廓勾画为所需形状；一使用计算机数据控制每一杆位置的装置。本发明能够根据需要将生成的表面重复改装为其他表面。本发明可运用于大量的应用中，包括地形图的生成，用于铸造表面的模子以及立体可变映像。
文档编号G05B19/19GK1991642SQ200510097419
公开日2007年7月4日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年12月28日
发明者德里克·J·佩奇 申请人:德里克·J·佩奇