ES2358847T3 - Procedimiento para la fabricación de superficies estructuradas tridimensionales. - Google Patents

Procedimiento para la fabricación de superficies estructuradas tridimensionales. Download PDF

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ES2358847T3 ES07728839T ES07728839T ES2358847T3 ES 2358847 T3 ES2358847 T3 ES 2358847T3 ES 07728839 T ES07728839 T ES 07728839T ES 07728839 T ES07728839 T ES 07728839T ES 2358847 T3 ES2358847 T3 ES 2358847T3
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Christian Neumann
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Abstract

Procedimiento para la fabricación de superficies estructuradas tridimensionales de objetos, en el que la superficie del objeto es generada con la ayuda de una herramienta de mecanización como reproducción de una superficie original estructurada tridimensional, y en el que a) se calcula en primer lugar la topología de la superficie original con la ayuda de un procedimiento de exploración tridimensional y los datos topológicos calculados de esta manera y que están constituidos esencialmente por los valores de la altura y los valores de la profundidad, respectivamente, que pertenecen a cada elemento superficial de un retículo extendido sobre la superficie original, son registrados en un primer conjunto de datos, de manera que a cada elemento de la superficial o bien elemento del retículo está asociado un valor medido de la profundidad, caracterizado porque b) el primer conjunto de datos es sometido a una evaluación de los valores de la profundidad con respecto a su influencia sobre las propiedades de reflexión de los elementos de la superficie, c) en función de la evaluación se asocia a cada elemento de la superficie un valor de reflexión como parámetro y se registra en un segundo conjunto de datos, d) los valores de la profundidad del primer conjunto de datos son reelaborados o bien modificados en función de los valores de reflexión del segundo conjunto de datos, e) los valores de la profundidad reelaborados o bien modificados del primer conjunto de datos son registrados como datos topológicos en un tercer conjunto de datos y son utilizados para el control electrónico de una herramienta de procesamiento para el procesamiento de la superficie estructurada tridimensional del objeto.

Description

La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de superficies estructuradas tridimensionales de objetos, en el que la superficie del objeto es generada con la ayuda de una herramienta de mecanización como reproducción de una superficie original estructurada tridimensionales, es decir, de un patrón, y en el que se calcula en primer lugar la topología de la superficie original con la ayuda de un procedimiento de exploración tridimensional y los datos topológicos calculados de esta manera y que están constituidos esencialmente por los valores de la altura y los valores de la profundidad, respectivamente, que pertenecen a cada elemento superficial de un retículo extendido sobre la superficie original, son registrados en un primer conjunto de datos, de manera que a cada elemento de la superficial o bien elemento del retículo está asociado un valor medido de la profundidad. De esta manera resulta un canto de profundidad de la superficie original.
Se conocen procedimientos para la fabricación de superficies estructuradas tridimensionales de objetos, así como procedimientos para la evaluación o bien para el análisis del comportamiento de reflexión de superficies.
El documento DE 43 26 874 publica un procedimiento para grabar un patrón en la superficie de una pieza de trabajo, en la que con la ayuda de una exploración óptica o mecánica de una superficie de un patrón se genera y se registra una información de la superficie en forma de señales eléctricas de control, las cuales se utilizan entonces para el control del láser de grabación. En este caso, en la zona de las transiciones o uniones se graba la información de la superficie obtenida allí desde el patrón como el mismo patrón varias veces sobre la pieza de trabajo. El láser de grabación no se describe aquí en detalle en su configuración propia y controlo.
Lo esencial de la solución publicada en el documento DE 43 26 874 A1 consiste en que debe crearse una copia de una superficie original (patrón). Puesto que esta copia puede ser relativamente grande de acuerdo con el caso de aplicación, pero el patrón es, en cambio, regularmente pequeño, la superficie copiada del patrón debe colocarse varias veces adyacente y subyacente para cubrir el tamaño necesario de la pieza de trabajo a mecanizar. Durante tal repetición múltiple adyacente de una superficie copiada, las transiciones permanecen visibles, como se conoce, en forma de un acompasamiento (por ejemplo como “formación de cuadros”, como “mosaico de trozos” o como “tiras de muestras”), si no se lleva a cabo otro procesamiento especial.
Algunas posibilidades de tal procesamiento se publican anteriormente. Así, por ejemplo, por una parte, se enseña copiar / aplicar la misma información de la superficie varias veces y/o de forma alterna, o gravar en secuencia de información inversa –es decir, hacia delante y hacia atrás-, por lo tanto grabar también con una cierta aleatoriedad. A través de tales procedimientos, las transiciones permanecen un poco más blandas, pero son visibles como anteriormente, lo que se manifiesta con frecuencia en forma de un “efecto de tablero de ajedrez”, es decir de una formación de cuadros del tipo de tablero de ajedrez.
Otro principio publicado consiste solamente en una modificación de la capacidad de reconocimiento de la copia, eliminando, debilitando, modificando, añadiendo partes de la imagen. También aquí permanecen visibles los bordes de las partes de la imagen.
En el procedimiento publicado en el documento DE 43 26 874 A1, de manera desfavorable, se omite totalmente la relevancia de las propiedades de reflexión localmente diferentes de una superficie, como es el caso también en muchos otros procedimientos de fabricación. Pero precisamente el efecto de tablero de ajedrez, una formación de cuadros repetitiva o las tiras de muestras llaman la atención especialmente debido a la diferente reflexión de la luz o bien se manifiestan de manera especialmente fuerte en determinados ángulos de incidencia de la luz.
Uno de los métodos más sencillos para la evaluación o bien para el análisis del comportamiento de reflexión de superficies consiste, por ejemplo, en la determinación de un “grado de brillo” en condiciones normalizadas de medición, por ejemplo la Norma ISO 2813, en la que se mide la radiación de luz reflejada en un ángulo de 60º desde la superficie y se asocia a una clasificación en grados de brillo desde mate hasta brillante, de acuerdo con la reflexión porcentual. Sin embargo, tal grado de brillo solamente describe la capacidad media de brillo de toda la superficie considerada con una relación de luz determinada.
Además, existen procedimientos, en los que se obtiene una manifestación sobre la tela, el material, a partir del cual está constituida la superficie, a través de la evaluación del comportamiento de reflexión de una superficie. Esto se utiliza, por ejemplo, en el análisis de muestras de material, como líquidos o polvos, en la investigación de uniones soldadas o en el control de procesos de mecanización. Así, por ejemplo, el documento EP 618851A1 muestra un procedimiento para la retirada de recubrimientos superficiales / lacas sobre un sustrato, en el que el procedimiento es controlado a través de la evaluación de una diferencia de color de una luz reflejada, de tal manera que solamente se retira el recubrimiento a desprender y no se daña el sustrato propiamente dicho.
En la fabricación de estructuras superficiales o de recubrimientos superficiales sintéticos, como por ejemplo en la fabricación de cuero sintético o de capotas moldeadas de plástico para partes del revestimiento interior de automóviles, por lo tanto, por ejemplo, de revestimientos de puertas o de cuadros de instrumentos, se conocen procedimientos, en los que las propiedades de reflexión de una superficie de referencia / superficie patrón son evaluadas bajo iluminación controlada, son representadas con la ayuda de un sistema de procesamiento de imágenes y se aplican como base otros procesos de control o de trabajo. La mayoría de estos procedimientos de determinación presentan la propiedad de que entre zonas parciales fuerte o débilmente reflectantes de una superficie de referencia hasta ahora es decisiva exclusivamente la evaluación subjetiva de un observador experimentado. Pero tal evaluación subjetiva solamente se puede transferir de manera desfavorable con una exactitud insuficiente a procesamientos de imágenes o a sistemas automáticos que influyen en el proceso de fabricación.
Por otra parte, la evaluación subjetiva a través del ojo humano es un tipo de evaluación extraordinariamente precisa y que no se puede sustituir hasta ahora por procedimientos automáticos, de una superficie estructurada, que registra claramente por sí misma modificaciones mínimas en la apariencia de la superficie. Las transiciones o zonas límite, que se producen, por ejemplo, a través de la yuxtaposición de trozos parciales para formar una superficie general, formación de relaciones y tiras de muestras, llaman la atención también claramente, como reflexión de luz diferente
o bien que actúa de forma “no natural” o bien refracción de luz, por ejemplo también la formación de cuadros del tipo de tablero de ajedrez ya mencionado. Además, existe el fenómeno de que el ojo humano evalúa una suficiente considerada a mayor distancia de forma totalmente diferente que en una observación a corta distancia. De esta manera, puede ser que, por ejemplo, una superficie de cuero sintético considerada en detalle y a corta distancia parezca totalmente lisa, mientras que la misma superficie de cuero sintético en una observación desde varios metros de distancia se encuentre alterada, rayada, poco natural y fuertemente reflectante.
Por ejemplo, si se quiere fabricar una piel moldeada de plástico con un graneado de cuero de efecto lo más natural posible, entonces el comportamiento de reflexión juega un papel importante. El ojo humano, en una visión de una superficie de cuero, está acostumbrado a un comportamiento de reflexión determinado y reacciona rechazando de forma extraordinaria las superficies de cuero sintético, que no presentan tampoco exactamente el mismo comportamiento de reflexión. Un cuadro de instrumentos, que está recubierto con una piel moldeada de plástico con graneado de cuero, que refleja de forma desagradable en caso de luz solar, es rechazado por el usuario. Esto conduce con frecuencia a que en la fabricación de tales pieles moldeadas se imprima una estructura “artificial” adicional tridimensional y que reduce la reflexión, por ejemplo en forma de un taladrado regular. Sin embargo, después no existe ya, en general, la impresión de una “superficie de cuero auténtico”.
Por lo tanto, la invención tiene el cometido de preparar un procedimiento, con el que se pueden fabricar superficies estructuradas tridimensionales de objeto (superficies de objetos), cuyas propiedades de reflexión se pueden determinar objetivamente y pueden ser influenciadas, también con relación a un patrón o bien a una superficie original, que permite, además, proporcionar propiedades de reflexión calculadas o deseadas como parámetros de control para herramientas para la mecanización de superficies y que tanto permite una transmisión muy parecida al natural de las propiedades de reflexión como también está en condiciones de adaptar las propiedades de reflexión de superficies sintéticas a aplicaciones especiales.
Este cometido se soluciona a través de las características de la reivindicación principal. Otras configuraciones ventajosas se publican en las reivindicaciones dependientes. De la misma manera, se publica una lámina de plástico con superficie graneada.
En este caso, la solución de acuerdo con la invención consiste en que:
b) el primer conjunto de datos es sometido a una evaluación de los valores de la profundidad con respecto a
su influencia sobre las propiedades de reflexión de los elementos de la superficie,
c) en función de la evaluación se asocia a cada elemento de la superficie un valor de reflexión como
parámetro y se registra en un segundo conjunto de datos,
d) los valores de la profundidad del primer conjunto de datos son reelaborados o bien modificados en función
de los valores de reflexión del segundo conjunto de datos,
e) los valores de la profundidad reelaborados o bien modificados del primer conjunto de datos son registrados
como datos topológicos en un tercer conjunto de datos y son utilizados para el control electrónico de una
herramienta de procesamiento para el procesamiento de la superficie estructurada tridimensional del objeto.
El primer conjunto de datos topológicos es procesado o bien corregido, por lo tanto, con la ayuda de los valores de reflexión del segundo conjunto de datos, por lo tanto se mide y en cierto modo en sí mismo o bien en sus propiedades evaluadas desde otro punto de vista y se modifica. Como valor de reflexión se entiende aquí un valor o parámetro, que puede identificar las propiedades de reflexión de una superficie, es decir, por ejemplo, un valor que, como se describe en detalle todavía a continuación, representa la frecuencia de aparición de cantos microscópicamente pequeños.
Mientras que los procedimientos de fabricación conocidos hasta ahora observan poco las propiedades de reflexión y contienen al máximo una evaluación subjetiva de la superficie total por medio de fotos o procesamiento de imágenes, la etapa esencial en la solución de acuerdo con la invención consiste en el acoplamiento de las propiedades de reflexión de una superficie a la estructura profunda macroscópica, presente realmente en la superficie tridimensional, en elementos superficiales diferencialmente pequeños. El procedimiento de acuerdo con la invención genera, por lo tanto, una correlación de estructura profunda, es decir, el mapa topológico de la superficie, y comportamiento de reflexión local y pone a disposición este comportamiento de reflexión calculado en forma de parámetros como base para un procesamiento posterior de la superficie del objeto.
Un desarrollo ventajoso consiste en que las etapas b) y c) del procedimiento están diseñadas de tal forma que
b) el primer conjunto de datos es sometido con respecto a los valores de la profundidad a una detección de los cantos y a continuación a un promedio,
c) a cada elemento de la superficie se asocia el valor obtenido a través del promedio y que describe la frecuencia y/o la altura de los cantos como valor / parámetro de reflexión y es registrado en un segundo conjunto de datos.
Partiendo del efecto físico de la dispersión de la luz en cantos y de la capacidad de reflexión influenciada de esta manera de un número de cantos dispuestos de forma aleatoria, la solución desarrollada aquí consiste en aprovechar el procedimiento, conocido a partir del procesamiento de imágenes, de la detección de los cantos por medio de determinados operadores matemáticos, por lo tanto, por ejemplo, por medio de operadores de Sobel o de Laplace, para el análisis de reflexión de superficies tridimensionales, preparando en primer lugar informaciones de profundidad reales y presentes físicamente o bien diferencias de profundidad, es decir, cantos reales, como datos para el cálculo.
En el procesamiento de imágenes se realizaba, en efecto, hasta ahora solamente una consideración bidimensional, el reconocimiento y el procesamiento de “límites” dentro de una imagen, que fueron provocados por diferencias de claridad. Estos límites son designados como “cantos” y su reconocimiento como “detección de los cantos”. Tal detección de los cantos se utiliza, por ejemplo, para el reconocimiento o recuento de objetos a procesar en una cinta continua, que son fotografiados o filmados con una cámara. Una observación bidimensional de este tipo es suficiente, en efecto, para el reconocimiento de asociaciones locales bidimensionales, pero no para la estructura complicada de una superficie tridimensional y para el modelado de una propiedad de reflexión que debe derivarse de ella.
Un desarrollo consiste en que el promedio se realiza de acuerdo con la detección de los cantos de tal forma que los elementos de la superficie se reúnen en grupos y se asocian a los grupos en cada caso dentro de los grupos las frecuencias y/o alturas de los cantos calculadas a través de operaciones de proximidad y se registran en el segundo conjunto de datos. Por ejemplo, tal promedio se realiza a través de un filtro de gauss como operador. De esta manera, se obtiene una caracterización o globalización, a través de la cual se atribuyen el número, dado el caso, muy variable y el espesor / altura de los cantos a valores de reflexión adaptados homogeneizados, que puede ser ventajosa en la utilización posterior de los datos para el control de máquinas de procesamiento con respecto a cantidades de datos y tiempos de cálculo.
Un desarrollo ventajoso consiste en que se lleva a cabo una filtración en función de la dirección antes de la detección de los cantos. A través de tal filtración en función de la dirección, que se puede realizar con diferentes operadores matemáticos, se afina en una medida esencial la manifestación sobre la capacidad de reflexión, orientada solamente a la altura y la frecuencia de los cantos, a través de la detección normal de los cantos, y con el propósito de que las propiedades de reflexión se puedan representar igualmente de manera objetiva y medible en el caso de diferentes relaciones de iluminación o ángulos de observación.
Otro desarrollo ventajoso consiste en que la filtración se realiza durante la detección de los cantos a través de una filtración de Gauss dirigida. En este caso, se trata de un operador sencillo y que trabaja rápidamente, que posibilita representar un número suficiente de direcciones dentro de tiempos tolerables con respecto a sus propiedades de reflexión.
Otro desarrollo ventajoso consiste en que la etapa d) del procedimiento está configurada de tal forma que los valores de la profundidad del primer conjunto de datos, que están asociados a los elementos de la superficie o bien a los elementos del retículo en las zonas con valor de reflexión fuertemente variable, son retirados con la ayuda de criterios de exclusión fuera del primer conjunto de datos y son sustituidos por valores de la profundidad del primer conjunto de datos, que proceden a partir de zonas de la superficie original sin valores de reflexión fuertemente variables. De esta manera, se pueden reducir eventuales oscilaciones de la reflexión que se producen, por secciones, en la superficie original, durante la reproducción, es decir, en la superficie del objeto.
De esta manera, eventuales puntos individuales muy brillantes en la superficie de cuero auténtico pueden ser excluidos durante el procesamiento de la superficie del objeto, por decirlo así, pueden ser “enmascarados” y a continuación se pueden producir / recubrir con estructuras de las zonas restantes de la superficie original, que aparecen menos “brillantes”.
Otro desarrollo ventajoso consiste en que los valores / parámetros de reflexión fuertemente variables son clasificados y excluidos con la ayuda de valores umbrales. De esta manera, se puede ajustar fácilmente un grado de reflexión más bajo, por ejemplo uniforme, sobre toda la superficie del objeto y, por lo tanto, se puede ajustar una apariencia “aterciopelada”.
Otro desarrollo ventajoso consiste en que la etapa d) del procedimiento está configurada de tal forma que en función de las propiedades de reflexión que aparecen por secciones sobre la superficie original, se modifica la disposición de las zonas divididas en elementos de la superficie o bien en elementos del retículo correspondientes sobre la superficie original a través de la modificación de su posición sobre la superficie del objeto dentro de la disposición de elementos del retículo o de elementos de la superficie en el tercer conjunto de datos, de tal forma que se reducen al mínimo las inconsistencias en las propiedades de reflexión de zonas adyacentes.
De este modo –partiendo de una superficie original (patrón) fuertemente inhomogénea y diferente de diversas maneras en lo que se refiere a las propiedades de reflexión. Se puede constituir / producir una superficie homogénea del objeto, disponiendo y ensamblando, en efecto, partes seleccionadas del patrón, de manera similar al documento DE 43 26 874 A1, pero aquí teniendo en cuenta las propiedades de reflexión de los bordes y solapes. Tal adaptación de los bordes y solapes se puede realizar de múltiples maneras, comenzando por procedimientos manuales y cincelando de forma “casi manual” programas de procesamiento de imágenes o programas de caracteres asistidos por ordenador hasta métodos de síntesis de la estructura publicados a través de las características de la reivindicación 9 y relacionados con estructuras de profundidad.
Otro desarrollo ventajoso consiste en que la etapa d) del procedimiento está diseñada de tal forma que
i) se registra un cuarto conjunto de datos, que está constituido por valores de reflexión generados de forma aleatoria para elementos del patrón y de la superficie, respectivamente, de una superficie ficticia del objeto a reproducir,
ii) porque a continuación alrededor de un primer valor de reflexión aleatorio de la superficie del objeto se agrupan varios valores de reflexión aleatorios adyacentes para formar una primera cantidad parcial y se registran en un quinto conjunto de datos, de manera que se registran del mismo modo la posición y la disposición de los valores de reflexión adyacentes a través de las coordenadas de los elementos correspondientes, respectivamente, de la superficie del objeto,
iii) porque a continuación se compara el quinto conjunto de datos varias veces con un sexto conjunto de datos ocupado en cada nueva comparación con datos nuevos, de manera que
(1)
en el sexto conjunto de datos están registradas una segunda cantidad parcial de valores de reflexión medidos adyacentes de la superficie original (es decir, valores de reflexión del segundo conjunto de datos) así como a través de las coordenadas de los elementos de la superficie correspondiente, respectivamente, se registran también la posición y la disposición de los valores de reflexión adyacentes de la superficie original,
(2)
de manera que la posición relativa y la disposición de los valores de reflexión adyacentes de la primera y de la segunda cantidad parcial son similares, con preferencia idénticas.
iv) de tal forma que cuando se alcanza una similitud establecida entre los valores de reflexión de las primeras cantidades parciales y los valores de reflexión de las segundas cantidades parciales, el primer valor de reflexión aleatorio de la superficie ficticia del objeto se sustituye por un segundo valor de reflexión de la superficie original (es decir, del segundo conjunto de datos), que corresponde en su posición y disposición con respecto a la segunda cantidad parcial a la posición y disposición del primer valor de reflexión con respecto a la primera cantidad parcial,
v) de tal manera que las etapas ii) a iv) del procedimiento se repiten con diferentes primeras y segundas cantidades parciales y para todos los valores de reflexión de la superficie del objeto con tal frecuencia hasta que todos los valores de reflexión de la superficie del objeto son sustituidos de manera sucesiva por valores de reflexión de la superficie original (es decir, del segundo conjunto de datos), siendo recibidos para la comparación de las cantidades parciales en la etapa iii) del procedimiento los valores de reflexión ya sustituidos con la ayuda de una o varias de las etapas iv) precedentes del procedimiento en la superficie del objeto al mismo tiempo en la primera cantidad parcial para la realización de la etapa ii) del procedimiento,
vi) de tal manera que después de una sustitución de todos los valores de reflexión de la superficie del objeto por valores de reflexión de la superficie original, se ejecutan las etapas i) a v) del procedimiento una o varias veces más, de manera que los elementos del retículo o de la superficie, que pertenecen, respectivamente, a los valores de reflexión, son reducido, en particular divididos por dos, en cada ejecución siguiente, y de manera que en la etapa v) del procedimiento se verifica como otro criterio simultáneo la consecución de una similitud establecida entre la primera cantidad parcial nueva y os valores de reflexión adyacentes ya registrados en la ejecución precedente de las etapas i) a v) del procedimiento,
vii) de tal manera que después de la consecución de una similitud establecida entre la superficie del objeto y la superficie original se reelaboran o bien se modifican los valores de profundidad del primer conjunto de datos en función de los valores de reflexión de la superficie del objeto.
De esta manera, a través de una “comparación aleatoria” con la superficie original se pueden utilizar valores de reflexión o propiedades de reflexión, que están presentes ya como tales en algún lugar en el original, pero que se agrupan “nuevos” en una disposición nueva sobre una superficie “infinitamente” grande. Por lo tanto, por una parte, se genera una superficie ilimitada del objeto con la ayuda de una herramienta de procesamiento como reproducción de una superficie original (patrón) finita estructurada tridimensional y delimitada por bordes. Por otra parte, no se lleva a cabo una copia idéntica del patrón u original presente materialmente, sino que se crea una superficie “nueva” del objeto, que presenta, sin embargo, las propiedades inherentes del original, aquí las propiedades inherentes de reflexión.
En este caso, se seleccionan de forma aleatoria zonas individuales de la superficie “nueva” del objeto, se someten a una comparación con zonas similares del original y se adaptan de forma correspondiente. En este caso, se utilizan, en principio, todos los lugares del original para la comparación.
La superficie del objeto es aquí, por lo tanto, por decirlo así una especie de original intermedio ficticio o sintético de una superficie, a partir del cual resulta ya después de las etapas de procesamiento de acuerdo con el procedimiento, en efecto, la superficie “acabada” del objeto.
A este respecto es más esencial el tipo / la naturaleza de la comparación realizada en este caso. En efecto, se lleva a cabo una consideración de la “proximidad” de partes o puntos individuales de la superficie, es decir, una llamada “comparación de proximidad”. En tal “comparación de proximidad” solamente se comparan entre sí las proximidades de partes o puntos individuales de la superficie, no los puntos propiamente dichos. Con la ayuda de este criterio se supone entonces una identidad más o menos grande de los propios puntos de la superficie –no considerados-.
Para que se pueda establecer para el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9 un valor de partida o inicial, a partir del cual se inicia la comparación de proximidad, se ocupa el “cuarto” conjunto de datos al comienzo del procedimiento con datos discrecionales, calculados de forma aleatoria.
Esta ocupación de los datos contiene –solamente para no partir de cero por razones del cálculo- exclusivamente en cada caso una propiedad de reflexión aleatoria, sencilla e individual, por ejemplo una frecuencia relativa de los cantos supuesta de forma discrecional. La aleatoriedad de estos valores de reflexión se genera porque estos últimos son tomados a partir de la posición aleatoria del primer conjunto de datos, pero “de hecho” están presentes en algún lugar sobre la superficie del original.
La comparación ya mencionada anteriormente de los entornos, de las proximidades como tales tiene lugar entre la superficie “ficticia” del objeto y la superficie original, donde la estructura de las proximidades debe ser lo más similar posible o igual. Las “proximidades”, que deben establecerse, están constituidas por valores de reflexión adyacentes, respectivamente, alrededor de un punto de observación –igualmente un valor de reflexión- registrado como conjunto de datos en la primera y en la segunda cantidad parcial.
Cuando se alcanza una similitud establecida entre los valores de reflexión de las primeras y los valores de reflexión de las segundas cantidades parciales, se sustituye a continuación el primer valor de reflexión aleatorio de la superficie del objeto, es decir, el valor de reflexión para el primer “punto” observado de la superficie del objeto por un valor de reflexión de la superficie original, es decir, el llamado “segundo” valor de reflexión, que corresponde en su posición y disposición con respecto a la segunda cantidad parcial a la posición y disposición del primer valor de reflexión con respecto a la primera cantidad parcial.
Por lo tanto, de esta manera un valor de reflexión para un primer “punto” de la superficie del objeto se sustituye por un valor de reflexión de otro, es decir, de un segundo “punto” sobre la superficie original. El criterio para la selección del “valor de sustitución” son en este caso proximidades “ajustadas” de la superficie del objeto y de la superficie original, que se ajustan, en efecto, con relación a su posición con respecto al primero y al segundo punto en la superficie del objeto y en la superficie original. La “cantidad parcial del entorno” (conjunto de datos 5) de la superficie del objeto se compara, por lo tanto, con la “cantidad parcial del entorno” de la superficie original (conjunto de datos 6). Si están presentes ya valores de reflexión a partir de la etapa de procesamiento precedente, éstos son incluidos al mismo tempo en el criterio para la selección del “valor de sustitución”.
De esta manera se puede configurar el procedimiento de fabricación de tal forma que partiendo de las propiedades estructurales / propiedades de reflexión de un “modelo original pequeño”, estas propiedades de reflexión crecen de nuevo / aparecen de nuevo sobre una superficie “infinita”, sin ser copiadas, sin embargo, o sin generar repeticiones gráficas.
Tal síntesis de un “mapa de reflexión” que está constituido por valores de reflexión estructura superficial y la estructura de la superficie constituida a partir de ellos se comparan naturalmente de nuevo y se optimizan teniendo en cuenta una estructura de la superficie generada a partir de puros datos de profundidad de una síntesis de la estructura, por ejemplo de una síntesis de la estructura según la solicitud de patente DE 10 2005 022 969.5-32. En este caso, se calcula entonces, por ejemplo, para un elemento de la superficie como óptimo la mejor colaboración de los resultados del análisis de la estructura y del análisis de la reflexión. En este caso, se pueden utilizar de nuevo de manera similar métodos de comparación polidimensionales correspondientes (comparaciones de proximidad), como se ha descrito anteriormente.
Otro desarrollo ventajoso consiste en que la etapa d) del procedimiento está diseñada de tal forma que en el caso de propiedades de reflexión invariantes en traslación de la superficie original, se asocian a los elementos de la superficie o bien a los elementos del retículo del primer conjunto de datos, respectivamente, valores de reflexión diferentes y se registran en el segundo conjunto de datos, después de lo cual se modifican los valores de la profundidad del primer conjunto de datos en función de los valores de reflexión del segundo conjunto de datos. Por el concepto “superficies con propiedades de reflexión invariantes en traslación“ se entienden superficies que en el caso extremo presentan las mismas propiedades de reflexión en cada zona, en cada punto del retículo de la superficie. A tales superficies pertenecen las llamadas “superficies técnicas”, es decir, por ejemplo pavimentos graneados o provistos con estructura de panal de abejas para instalaciones industriales o también láminas de plástico como revestimiento para el interior e autobuses o trenes. Aquí se puede generar una “naturalidad” más elevada a través de la modificación en función de los valores de reflexión “asociados” posteriormente a través de la modificación de la reflexión.
Otro desarrollo ventajoso de la invención consiste en que los valores de la profundidad del primer conjunto de datos se superponen con los valores de la profundidad de otro conjunto de datos, que representa los valores de reflexión de elementos de la estructura dispuestos de forma aleatoria. Con la ayuda de esta superposición se pueden modificar las propiedades de reflexión del primer conjunto de datos. De forma especialmente clara actúa en este caso la superposición con los datos topológicos / datos de profundidad de poros de cabellos distribuidos de forma aleatoria. Para la manipulación de las propiedades de reflexión se puede variar entonces, por ejemplo, la profundidad y el número de los poros de los cabellos.
De la misma manera es posible con facilidad superponer la topología y, por lo tanto, los valores de reflexión de elementos de la estructura correspondientes más planos o más profundos, como por ejemplo surcos de la piel, con ángulos de los flancos más o menos empinados, para modificar las propiedades de reflexión.
Otro desarrollo ventajoso consiste en que los valores de reflexión o bien los datos topológicos correspondientes a ellos contienen una modificación local de la micro-rugosidad, es decir, esencialmente una superposición de microestructuras / microcavidades. También de esta manera se puede influir con efecto agravante sobre las propiedades de reflexión.
Un desarrollo ventajoso consiste en el que el llamado “Procedimiento Ray Tracing” se utiliza para la determinación de las propiedades de reflexión / valores de reflexión de todas las estructuras tridimensionales reales, estando configuradas las etapas b) y c) del procedimiento de tal forma que
b) con un modelo de simulación se describe una radiación luminosa que actúa sobre el contorno de la superficie original caracterizado por el primer conjunto de datos, así como
c) su reflexión es calculada en función de los saltos de profundidad de los elementos irradiados de la superficie, es asociada a un valor de reflexión y es registrada en un segundo conjunto de datos.
Este desarrollo del procedimiento proporciona, en virtud de la alineación física estricta –de acuerdo con el modelo de simulación- resultados muy buenos en la descripción objetiva de la capacidad de reflexión, pero requiere un gasto de cálculo considerable, especialmente en la consideración en función de la dirección.
El procedimiento de acuerdo con la invención se puede utilizar para cualquier tipo de procedimiento de fabricación de superficies artificiales. Las estructuras de profundidad modificadas y, por lo tanto, optimizadas con respecto a la propiedad de reflexión de una superficie se pueden superponer, por lo tanto, como parámetros sencillos sobre cualquier esquema de profundidades / esquema estructural básico como también generado siempre con anterioridad y de esta manera están disponibles directamente como magnitudes de control.
El procedimiento de acuerdo con la invención es especialmente adecuado para fabricar, como superficies de objetos una lámina de plástico con superficie graneada, como se utiliza, por ejemplo, en automóviles como revestimiento y como imitación de cuero para un cuadro de instrumentos. Los cuadros de instrumentos están sometidos a las más diferentes relaciones de luz y de reflexión y no deben generar, a ser posible, ningún deslumbramiento para el conductor. De acuerdo con el procedimiento según la invención, tal lámina de plástico se puede fabricar de la mejor manera posible.
El procedimiento de acuerdo con la invención posibilita, por ejemplo, fabricar un cuero seleccionado en virtud de su forma y estampación para un interior realzado de automóvil, por ejemplo cuero de búfalo, que posee, en efecto, una “impresión robusta” deseada por el usuario, pero que se refleja de forma desagradable sobre un cuadro de instrumentos con determinada incidencia de la luz, como piel moldeada de plástico con una estructura de profundidad optimizada en la reflexión, sin influir sobre la impresión general deseada.

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la fabricación de superficies estructuradas tridimensionales de objetos, en el que la superficie del objeto es generada con la ayuda de una herramienta de mecanización como reproducción de una superficie original estructurada tridimensional, y en el que
    a) se calcula en primer lugar la topología de la superficie original con la ayuda de un procedimiento de exploración tridimensional y los datos topológicos calculados de esta manera y que están constituidos esencialmente por los valores de la altura y los valores de la profundidad, respectivamente, que pertenecen a cada elemento superficial de un retículo extendido sobre la superficie original, son registrados en un primer conjunto de datos, de manera que a cada elemento de la superficial o bien elemento del retículo está asociado un valor medido de la profundidad, caracterizado porque
    b) el primer conjunto de datos es sometido a una evaluación de los valores de la profundidad con respecto a su influencia sobre las propiedades de reflexión de los elementos de la superficie,
    c) en función de la evaluación se asocia a cada elemento de la superficie un valor de reflexión como parámetro y se registra en un segundo conjunto de datos,
    d) los valores de la profundidad del primer conjunto de datos son reelaborados o bien modificados en función de los valores de reflexión del segundo conjunto de datos,
    e) los valores de la profundidad reelaborados o bien modificados del primer conjunto de datos son registrados como datos topológicos en un tercer conjunto de datos y son utilizados para el control electrónico de una herramienta de procesamiento para el procesamiento de la superficie estructurada tridimensional del objeto.
  2. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las etapas b) y c) del procedimiento están configuradas de tal forma que
    b) el primer conjunto de datos es sometido con respecto a los valores de la profundidad a una detección de los cantos y a continuación a un promedio,
    c) a cada elemento de la superficie se asocia el valor obtenido a través del promedio y que describe la frecuencia y/o la altura de los cantos como valor / parámetro de reflexión y es registrado en un segundo conjunto de datos.
  3. 3.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el promedio se realiza de acuerdo con la detección de los cantos de tal forma que los elementos de la superficie se reúnen en grupos y se asocian a los grupos en cada caso dentro de los grupos las frecuencias y/o alturas de los cantos calculadas a través de operaciones de proximidad y se registran en el segundo conjunto de datos.
  4. 4.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque se lleva a cabo una filtración en función de la dirección antes de la detección de los cantos.
  5. 5.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la filtración en función de la dirección se realiza a través de una filtración de Gauss dirigida.
  6. 6.
    Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en la etapa d) del procedimiento, los valores de la profundidad del primer conjunto de datos, que están asociados a los elementos de la superficie o bien a los elementos del retículo en las zonas con valor de reflexión fuertemente variable, son retirados con la ayuda de criterios de exclusión fuera del primer conjunto de datos y son sustituidos por valores de la profundidad del primer conjunto de datos, que proceden a partir de zonas de la superficie original sin valores de reflexión fuertemente variables.
  7. 7.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque los valores / parámetros de reflexión fuertemente variables son clasificados y excluidos con la ayuda de valores umbrales.
  8. 8.
    Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en la etapa d) del procedimiento, en función de las propiedades de reflexión que aparecen por secciones sobre la superficie original, se modifica la disposición de las zonas divididas en elementos de la superficie o bien en elementos del retículo correspondientes sobre la superficie original a través de la modificación de su posición sobre la superficie del objeto dentro de la disposición de elementos del retículo o de elementos de la superficie en el tercer conjunto de datos, de tal forma que se reducen al mínimo las inconsistencias en las propiedades de reflexión de zonas adyacentes.
  9. 9. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la etapa d) del procedimiento está diseñada, además, de tal forma que,
    i) se registra un cuarto conjunto de datos, que está constituido por valores de reflexión generados de forma aleatoria para elementos del patrón y de la superficie, respectivamente, de una superficie ficticia del objeto a reproducir,
    ii) porque a continuación alrededor de un primer valor de reflexión aleatorio de la superficie del objeto se agrupan varios valores de reflexión aleatorios adyacentes para formar una primera cantidad parcial y se registran en un quinto conjunto de datos, de manera que se registran del mismo modo la posición y la disposición de los valores de reflexión adyacentes a través de las coordenadas de los elementos correspondientes, respectivamente, de la superficie del objeto,
    iii) porque a continuación se compara el quinto conjunto de datos varias veces con un sexto conjunto de datos ocupado en cada nueva comparación con datos nuevos, de manera que
    (1)
    en el sexto conjunto de datos están registradas una segunda cantidad parcial de valores de reflexión medidos adyacentes de la superficie original (es decir, valores de reflexión del segundo conjunto de datos) así como a través de las coordenadas de los elementos de la superficie correspondiente, respectivamente, se registran también la posición y la disposición de los valores de reflexión adyacentes de la superficie original,
    (2)
    de manera que la posición relativa y la disposición de los valores de reflexión adyacentes de la primera y de la segunda cantidad parcial son similares, con preferencia idénticas.
    iv) de tal forma que cuando se alcanza una similitud establecida entre los valores de reflexión de las primeras cantidades parciales y los valores de reflexión de las segundas cantidades parciales, el primer valor de reflexión aleatorio de la superficie ficticia del objeto se sustituye por un segundo valor de reflexión de la superficie original (es decir, del segundo conjunto de datos), que corresponde en su posición y disposición con respecto a la segunda cantidad parcial a la posición y disposición del primer valor de reflexión con respecto a la primera cantidad parcial,
    v) de tal manera que las etapas ii) a iv) del procedimiento se repiten con diferentes primeras y segundas cantidades parciales y para todos los valores de reflexión de la superficie del objeto con tal frecuencia hasta que todos los valores de reflexión de la superficie del objeto son sustituidos de manera sucesiva por valores de reflexión de la superficie original (es decir, del segundo conjunto de datos), siendo recibidos para la comparación de las cantidades parciales en la etapa iii) del procedimiento los valores de reflexión ya sustituidos con la ayuda de una o varias de las etapas iv) precedentes del procedimiento en la superficie del objeto al mismo tiempo en la primera cantidad parcial para la realización de la etapa ii) del procedimiento,
    vi) de tal manera que después de una sustitución de todos los valores de reflexión de la superficie del objeto por valores de reflexión de la superficie original, se ejecutan las etapas i) a v) del procedimiento una o varias veces más, de manera que los elementos del retículo o de la superficie, que pertenecen, respectivamente, a los valores de reflexión, son reducido, en particular divididos por dos, en cada ejecución siguiente, y de manera que en la etapa v) del procedimiento se verifica como otro criterio simultáneo la consecución de una similitud establecida entre la primera cantidad parcial nueva y os valores de reflexión adyacentes ya registrados en la ejecución precedente de las etapas i) a v) del procedimiento,
    vii) de tal manera que después de la consecución de una similitud establecida entre la superficie del objeto y la superficie original se reelaboran o bien se modifican los valores de profundidad del primer conjunto de datos en función de los valores de reflexión de la superficie del objeto.
  10. 10.
    Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en el caso de propiedades de reflexión invariantes en traslación de la superficie original, se asocian a los elementos de la superficie o bien a los elementos del retículo del primer conjunto de datos, respectivamente, valores de reflexión diferentes y se registran en el segundo conjunto de datos, después de lo cual se modifican los valores de la profundidad del primer conjunto de datos en función de los valores de reflexión del segundo conjunto de datos.
  11. 11.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque los valores de la profundidad del primer conjunto de datos se superponen con los valores de la profundidad de otro conjunto de datos, que representa los valores de reflexión de elementos de la estructura dispuestos de forma aleatoria.
  12. 12.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque los valores de la profundidad del primer conjunto de datos se superponen con los valores de la profundidad / valores topológicos obtenidos a partir de los valores de reflexión de poros de cabellos distribuidos de forma aleatoria.
  13. 13.
    Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque los valores de la profundidad / datos topológicos del otro conjunto de datos se obtienen a partir de los valores de reflexión de una modificación local de la micro-rugosidad.
  14. 14.
    Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque las etapas b) y c) del procedimiento están configuradas de tal forma que
    b) con un modelo de simulación se describe una radiación luminosa que actúa sobre el contorno de la superficie original caracterizado por el primer conjunto de datos, así como
    c) su reflexión es calculada en función de los saltos de profundidad de los elementos irradiados de la superficie, es asociada a un valor de reflexión y es registrada en un segundo conjunto de datos.
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