非欧几里得三维物体及形成该物体的方法技术

公开了一种形成具有基底区域和多个弯曲侧壁的三维物体的方法（图５－８）。该物体是从二维材料片段形成的，这些二维材料片段已被刻划有几何信息以形成模板。该模板包括基底区域和一个或多个侧壁区域。利用多种方法处理侧壁区域以允许模板被折叠成三维物体（图２１－２５）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及产生三维物体的领域。本专利技术还涉及利用非欧几里得几何学产生具有富有美感的外观的实用物体。
技术介绍
现有技术公开了许多用于从二维材料片段形成三维物体的方法，这些方法在多种应用中都是有用的。一般而言，这些物体是通过以下方式来形成的最初从二维材料片段产生坯料(blank)或元素(element)，然后对该坯料或元素进行折叠、弯曲或其他方式的处理(manipulate)，以符合三维物体的形状。大部分现有技术就这一点而言表现出了具有基本上笔直的线条的元素，在这些线条上折叠出三维物体的边缘。换言之，大部分现有技术是利用欧几里得几何形式和原理来形成的。欧几里得几何学的特征在于利用直线来连接空间中的点。然而，常常希望产生和利用具有弯曲或弧形表面、线条或边缘而不是直线的物体。这也被称为非欧几里得几何学，与欧几里得形式中使用的直线相反，它依赖于曲线来连接空间中的点。与严格的欧几里得形式相比，非欧几里得几何学的使用产生了富有美感并且受欢迎的外观。物体的这种弯曲侧面的富有美感的外观的示例可以在美国专利No.5,364,017中找到。该专利教导了如下方法的使用从可形成为三维容器的平坦材料片段中产生坯料，所述三维容器被由于材料中形成的弯曲折叠而在材料中产生的张力保持在一起。然而，该专利仅教导了使用均具有相同的曲率半径的向内弯曲圆弧来界定材料可以沿其折叠的线条。这限制了可以以不同尺寸、比例和元素来形成的新物体的类型。此外，这种设计限于从仅由向内弯曲弧的组合形成的封闭形状。本领域的技术人员可以通过在二维材料上随机绘出线条来从二维材料产生坯料，该坯料可被用弧和曲线折叠成三维物体。但是，这种非结构化的方法不能使产生的型式被容易地再现，尤其是对于那些接受有限的艺术训练和/或艺术能力者或者未经过艺术训练和/或无艺术能力者。此外，根据结构化且系统的原理形成的物体也会产生固有的美学性质。因此，需要一种结构化且可重复的方法，这种方法通过利用多个向外弯曲的弧作为边缘或侧面来从二维平坦材料片段产生开放三维物体的新的不同的形式，以形成富有美感的物体，这种物体包括向外弯曲的边缘和表面。
技术实现思路
本专利技术针对一种用于从二维材料形成或产生三维物体的方法以及制备用于产生这种物体的二维模板的方法，这种物体包括向外弯曲的边缘和表面。优选地，该材料可以是任何基本平坦的材料片段。本专利技术允许用户以易于再现的系统方式从二维材料产生具有非欧几里得元素的三维物体。欧几里得或“直线”概念也可被结合到这种物体中。在一个优选实施例中，一种制备模板的方法，所述模板能够从二维材料形成三维物体，所述方法包括以下步骤(1)在材料的表面上刻划第一外弧，该第一外弧具有第一曲率半径和第一端点；(2)刻划第二外弧，该第二外弧具有等于第一曲率半径的曲率半径，其中第二外弧的圆心在第一端点处，第二外弧与第一外弧相交以形成第一外顶点；(3)刻划第三外弧，该第三外弧具有等于第一曲率半径的第三曲率半径并且其圆心在第一顶点处，其中第三外弧与第一外弧和第二外弧相交以形成第二外顶点和第三外顶点；(4)刻划三个内弧，内弧各自具有互相相等但小于第一半径的曲率半径，其中三个内弧中的每个互相相交，以形成第一、第二和第三内顶点；以及(5)分离由第一、第二和第三外弧刻划的材料以形成模板。内弧中的每个与第一、第二或第三外弧中的至少一个平行。外弧和内弧之间的材料界定了侧壁区域和角部区域，这些区域随后可以被处理和折叠以形成三维物体。在另一个优选实施例中，一种从二维材料片段形成三维物体的方法包括以下步骤(1)在材料的表面上刻划包括至少三个相交的外弧的外周界，外弧界定了内部，所述至少三个外弧从所述内部向外弯曲；(2)在外周界内刻划内周界，内周界在其中界定基底区域，并且外周界和内周界在其间界定至少三个侧壁区域；(3)将附加几何信息添加到侧壁区域；以及(4)处理侧壁区域以形成具有多个侧壁的三维物体。附加几何信息可通过以下步骤来添加向材料的表面添加参考指示物，然后利用参考指示物来界定多个参考点，这些参考点可用于将附加线刻划到材料中。在另一个优选实施例中，一种包括基底和多个侧壁的三维物体是通过包括以下步骤的方法形成的(1)在二维材料的表面上刻划第一弧，该第一弧具有第一曲率半径和第一端点；(2)刻划第二弧，该第二弧具有等于第一曲率半径的曲率半径，其中第二弧的圆心在第一端点处，第二外弧与第一弧相交以形成第一外顶点；(3)刻划第三弧，该第三弧具有等于第一曲率半径的第三曲率半径并且其圆心在第一顶点处，其中第三弧与第一弧和第二弧相交以形成第二外顶点和第三外顶点；(4)刻划三个内弧，内弧各自具有互相相等但小于第一半径的曲率半径，其中三个内弧中的每个互相相交，以形成第一、第二和第三内顶点；(5)分离由第一、第二和第三外弧刻划的材料以形成模板；以及(6)处理模板的在侧壁区域内的材料，并且沿着第一、第二或第三内弧中的至少一个折叠材料以形成三维物体。在另一个优选实施例中，一种适于用作碟或碗的非欧几里得三维物体包括界定基底平面并包括三个向外弯曲的基底弧的基本平坦的基底，基底弧互相相交以形成三个基底顶点。三个基本平坦的侧壁被附接到基底，每个侧壁与基底平面成某个角度地向上突出，每个侧壁包括至少一个向外弯曲的侧壁弧以形成顶部侧壁边缘，且每个侧壁弧与基底弧中至少一个间隔开来并且平行。三个角部边缘将侧壁连接，每个角部边缘源自基底顶点处并且与基底平面成某个角度地向上突出，并且侧壁在角部边缘处互相接合在一起，从而基底和侧壁形成能够容纳食物的三维碟或碗。附图说明图1是由本专利技术实施例形成的用于产生三维物体的弧的图示。图2是由本专利技术实施例形成的两个弧。图3是由本专利技术实施例形成的外凸式(exploded)非欧几里得三角形的图示。图4是根据本专利技术的第一初步模板的图示。图5是根据本专利技术的第二初步模板的图示。图6是根据本专利技术的第三初步模板的图示。图7是根据本专利技术的初步模板的图示，其中以虚线示出参考线。图8是根据本专利技术的示出边缘线的初步模板的图示。图9是根据本专利技术的去除了角部材料的成品模板的图示。图10是从图9的成品模板形成的三维物体的俯视图。图11是图10的三维物体的侧视图。图12是第四初步模板。图13是从图12的模板形成的物体的侧截面图。图14是第五初步模板。图15是从图14的模板形成的物体的侧截面图。图16是根据本专利技术形成的另一个模板的俯视图。图17是从图16的模板形成的物体的俯视图。图18是图17的物体的侧视图。图19是根据本专利技术形成的另一个模板的俯视图。图20示出可用于本专利技术的由数学函数定义的若干线条。图21是根据本专利技术形成的另一个模板的俯视图。图22是从图21的模板形成的物体的俯视图。图23是图10的物体的立体图。图24是图14的物体的立体图。图25是根据本专利技术形成的另一个模板的俯视图。图26是从图25的模板形成的物体的俯视图。图27是图27的物体的侧视图。图28是根据本专利技术形成的另一个模板的俯视图。图29是根据本专利技术形成的另一个模板的俯视图。具体实施例方式本专利技术提供了一种制备模板的方法，该模板能够以优选地提供物体的“折叠”外观的方式从二维材料形成三维物体。本领域的技术人员可以认识到，本专利技术的新型三维物体可由多种材料形成。用于形成物体的材料优选地在某个温度(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备模板的方法，所述模板能够从二维材料形成三维物体，所述方法包括以下步骤：在所述材料的表面上刻划第一外弧，所述第一外弧具有第一曲率半径和第一端点；刻划第二外弧，所述第二外弧具有等于所述第一曲率半径的曲率半径，其中所述第二 外弧的圆心在所述第一端点处，所述第二外弧与所述第一外弧相交以形成第一外顶点；刻划第三外弧，所述第三外弧具有等于所述第一曲率半径的第三曲率半径并且其圆心在所述第一顶点处，其中所述第三外弧与所述第一外弧和所述第二外弧相交以形成第二外顶点 和第三外顶点；刻划三个内弧，所述内弧各自具有互相相等但小于所述第一半径的曲率半径，其中所述三个内弧中的每个互相相交，以形成第一、第二和第三内顶点；以及分离出由所述第一、第二和第三外弧刻划出的所述材料以形成模板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赫伯特G班尼特，
申请(专利权)人：赫伯特G班尼特，
类型：发明
国别省市：US[美国]