人造树工艺及分类知识标识法的制作方法与工艺

人造树工艺及分类知识标识法所属技术领域A、园林艺术-仿真植物-人造树；B、信息传播-教育教具-知识展示、益智玩具-知识树。

背景技术：
1、目前人造植物难以逼真再现花草树木，仿真植物多如棕榈树等分支少、叶片相似的，或由大量固定叶枝组装而成，有大量插接，不牢固不美观成本高，原因是植物的大量分支和自然环境造成的不规则形态导致的仿真困难。2、属同一发明人的和权益人的“人造知识树”实用新型专利只适合制造大型树体，需要大量模具，成本高。

技术实现要素：
本发明申请系实用新型专利“人造知识树”[专利号：2011200395116]的继续改进。其中包括知识标签的算法实现及快速生成、人造树体的流水化工艺改造、以及基于平面板材的立体化设计。实现了人造知识树的微型化、低成本、快速生产。相较2011200395116号专利，本发明申请能生产2、3米至10厘米的知识树；材料扩展到纸质，且用普通板材切割即可实现。其主要特征及重要改进如下：一、基于板材。基于板材切割成一棵整树，通过立体化措施形成树冠。二、立体化：1、拉离。把分枝和叶片从平面板材上拉离，获得立体效果。2、弯折。其中包括弯曲、折、旋转。弯折枝叶使其定位在空间中的某一点，以及使板材下部刻画的枝叶向上形成树冠并使树下为空。3、多板材。对于有数百以上知识点的知识树使用多张板材在树根和主干部分重叠，各板材实现不是知识分支，分枝相错而出，同时解决根部和主干受力不支的问题。三、人造知识树，由知识标签、树根、主干、树枝、叶花果、孔及固定装置组成。四、大量树状分支与知识的分类集成新的价值事物，信息量大、知识传播效率高，可置于室外，不依赖书面，非电依赖。制造方法：一、材料：A、树体：金属、塑料、玻璃纤维层、不饱和树脂、水泥混合物、纺织物、纸质、木质等。B、知识标签：PVC墙贴、纸质、胶印纸等。文图符直接刻蚀于树体的不用标签材料。二、材料形态：以板材为主。三、具体步骤：第一步、选择材料类型。如文化工程用不锈钢板材，学生适用纸质，小而轻成本低。第二步、制造标签。分5个小步骤。1小步，开发知识点类系。利用自行编写的知识树开发软件开发。简单说，此小步起于范畴理论和知识管理学，类型管理员精于某一知识树所属的专业，如汉语法树或历史树。类化的知识关系由计算机语言维护，目前各种计算机语言均可实现递归或递推算法或反映目录结构。不同行业有海量的知识点，需要使用类似代码从中摘取某一知识域的生成树，这比人工绘制高效得多。知识树不断拓扑和类化分级的过程依赖算法性能，下面是C#语言的关键代码段[用于参考]：2小步，寻找中间结点。算法不受专利法保护，此处仅述中间点作用。寻找中间点是因为知识树的生成决定于不确定的知识分类，这与某一领域知识相关。因此，为仿真自然树的天然平衡，要从海量知识点中找到中间点，以中间叶片结点到根的路径为主线排列其余枝叶。3小步，确定标签上知识内容的隶属关系和分类方向。4小步，把文字内容转成图形。依照树叶生成圆形、椭圆等。见图中序号11。5小步，标签制作。标签文字的设计：文字根据叶片的形状进行分布，造成学习者浏览不便，比方叶片倒置时文字可能也倒向显示，为解决这个问题，以图形设计时需要根据叶片和树枝的进行模式识别。其中两个重要的特征是：枝条末端的总不会向下；树叶的叶柄处都有明显的叶脉，--这也是自然树的特征，因此所有的叶片都统一在叶柄与叶面的交汇处的右边呈顺时针开始，单个文字的朝向可以向心或背心或统一朝向地下，以利查看。制造、打印、剪切知识标签使其与树体大小形状完全一致[与树体使用同一图形]，直接粘贴即可。通常，知识树图用于制作PVC知识贴纸。PVC墙贴带强力胶正面上塑适于室外。第三步、树体制造。树体由树根、主干、树枝、叶花果、孔及固定部件组成。树根和主干起支撑作用。由于1金属板材密度大，使用单张板材受重力影响其根部无法承受；2橡塑板材一般较软亦无法支撑，因此须使用多张板材。所板材其根和主干完全一样且完全重叠，但树枝和叶片分由各板材刻画不同知识分系，见图4，其分支方式与图3相同，标签内容不同。分4小步：1小步。使用软件生成树体结构图。在树结构图中，文图符标签是否可见决定于标签是另行制作还是直接刻蚀于树体各部的。另行制作：要求树结构图和知识树图精确一致。直接刻蚀：与树体切割一起处理。通常，树结构图用于切割金属板材。2小步。切割。用数控机床按图形切割树体。注意选用塑料板材时激光类切割机会熔化塑料影响精度。关键点：由于上部枝条太细放不下标签必须切出一个宽面来承载他的文字内容，同时用不同于叶结点的形状和外表区别这个分类结点与叶结点。见图中序号17，其形状与末端叶片不同，表示其标签的是中部类型名，而不是单知识结点。关键点：需要旋转的叶片在切割时不宜过宽，以免大幅旋转时影响美观。关键点：由于板材具有平面，有利于在上面刻画文图符号形成知识树。相反，线材需要焊接形成分支或各部件组装，只适合制造大型树体，并且批量流水生产依赖数控机床；线材表面为柱面，不利刻画文图符。两种切割定位：A、主干处于板材的左边或右边，多张板材像书页沿书轴360度均匀打开呈树状体。B、主干处于板材中轴线，多张板材树根和主干完全重叠，枝叶相间而出，弯曲折转趋向不同方向。注意：基于多板材切割并不是多张板材重叠在一起同时切割，即每张板材是分开切割的。见图3和图4。C、主干从板材中央分支，上面的板材专门提供树上部及树顶分支，下部则相反。上述定位均使用主干切割孔绑定。3小步。立体化，见图3，为充分利用材料，叶片都被布局在空白处，立体化后这些叶片都向上定位。具体如下。A、拉离。把分枝和叶片从平面板材上拉离，获得立体效果。单叶片呈螺旋状离开枝体；多叶片时把叶柄从与叶片所在平面折曲离开枝体；金属花的固定：一个卷曲渐渐离开枝体，中间可有圆孔插花果，圆圈方便螺丝固定，避免学生摘取；一些高枝头的叶片反而在近根处绘制，一因为越是往上，枝的数量越多，叶片分布会出现困难。由于平面产生的叶片面积有限，牵离出平面的分枝不宜距离原平面过远，总体呈以椭圆为截面的柱体。B、弯折。其中包括弯曲、折、旋转。弯折枝叶使其定位在空间中的某一点，以及使板材下部刻画的枝叶向上形成树冠并使树下为空。为利用材料，有的叶片被刻画在下部，枝条依然连通沿延至上部分支处。见图3。C、在平板状树枝的两边或周围上附加PPE、水泥等使形状仿真自然树；由于有圆孔[见图4序号13所示]提供连接力，涂抹普通泥胚也可以，因为板材已为树体提供承受力。D、在人造树体的枝条上同时提供圆孔[见图3序号16所示]，作用如下：1主干上的圆孔用于多张板材的绑定，如通过螺丝或线材固定。2枝条上的圆孔用于动态增加分支；以及为插接花果等装饰用部件提供固定装置。3当需要把人造树的树枝立体化成圆柱体时，板材上的圆孔为被板材部分分隔的、处于板材两边的半柱体提供连接力。没有这种连接力圆柱体容易脱落。E、多板材重叠。对于有数百以上知识点的知识树使用多张板材在树根和主干部分重叠，分枝相错而出，同时解决根部和主干受力不支的问题。F、根部沿地平面卷曲形成截面用于放置在场地上。板材底部在切割时预留较长，成形时弯曲发散形成根部同时提供稳定性。关键点：知识点较少的树并不一定立体化，如字母树、数字树，即下面A、B、C、E均不需要，其中C在多板材时可选。本发明的有益效果是：1、基于板材的构造A、只切割机操作一道工序，而线材或管材至少需要十余道工序，需要大量模具，且人工操作才能完成。B、板材切割的树体具有平面，正好刻画文字，而线材和管材曲面太多不易实现。C、一般物体构造最容易出现问题的部分是衔接处，这种基于平板的产品是一体的，出现故障的概率很低。D、板材本身的制造成本低，它的切割也方便，能生产更小成本更低的知识树，可用于广大学生作为知识参考，而不仅仅是文化知识展示。2、通过大量分支实现的知识树可以标识上万分好类别的知识点，信息量巨大，知识传播方式新颖高效，目前任何其他实物设备都不具备的.3、简易的板材外观给造型、运输、组装带来收益，因此施实安装可在场地进行。4、通过拉离、弯折、扭曲、旋转使平面结构仿真立体结构，材料利用率达九成。附图说明下面结合附图对本发明进一步说明。图1制造知识树所对应的某一标签系列。图2单板材知识树图。图3多板材图的第一张。图4多板材图的第二张。图中：1.知识树的根部件，2.树干，3.枝，4.叶，5.花，6.果，7.分支，8.板材被扭曲，9.连接装置，切割下来用于绑定用，10.底部固定装置，11.标签，指依附于树体的文字、图标、符号，12.树结点，提供分支。13.用于固定、插接花果和立体化的圆孔。14.指图4中多板材中第二张实现的两个主要分支，该图中实现的是数学中数理统计、数理逻辑和高等数学主分支，其全局结构与图3中相似，具体分支已经省略。15.指图3中多板材中第一张实现的两个主要分支，该图中实现的是数学中是几何和初等数学主分支，具体分支已经画出。16.用于拓扑分支和备用的结构。图中：标签是各种白色方块或圆或椭圆，均为代指所在处标识有分类信息。附图中的数字号码与说明书中一一对应。图形在切割后，通过拉离、弯折、扭曲、旋转、标识标签，最终形成知识树。切割后的流程可在现场实施。