PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACIÓN DE SUPERFICIES ESTRUCTURADAS TRIDIMENSIONALES.

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

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”... [Seguir leyendo]

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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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.