способ построения трехмерных фигур из магнитных элементов и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ построения трехмерных фигур из магнитных элементов, заключающийся в воздействии электромагнитными полями на магнитные элементы для подачи их в позиции построения фигуры с последующим перемещением ее на сцену для отображения фигуры из магнитных элементов, отличающийся тем, что магнитные элементы кодируют обозначениями или по цвету и группируют в зависимости от размера, после этого магнитные элементы из разных групп перемещают по кольцевым траекториям и во время перемещения определяют местоположение перемещаемых одинаковых магнитных элементов, расстояния между ними, их скорость и количество, электромагнитными полями воздействуют на магнитные элементы для регулирования расстояний между ними и поддержания равными расстояний между магнитными элементами, а также постоянных значений их скорости и количества, после этого из сформированных групп выбирают магнитные элементы и направляют их в заданной последовательности по одному друг за другом в позиции построения фигуры с дальнейшей возможностью формирования составляющих ее рядов из магнитных элементов, после окончания или в процессе формирования фигуры, образованной рядами из магнитных элементов, определяют расстояния между образующими фигуру магнитными элементами или группами магнитных элементов и по их кодовым обозначениям или цветовым оттенкам в позициях построения фигуры контролируют при формировании составляющих ее рядов полученные комбинации из перемещающихся по кольцевым траекториям магнитных элементов и в случае несовпадения заданной кодовой комбинации или цвета с комбинацией кодовых обозначений или цветовых оттенков магнитных элементов электромагнитным воздействием на магнитные элементы устанавливают и поддерживают заданные расстояния между магнитными элементами и группами магнитных элементов с возможностью изменения количества магнитных элементов, перемещающихся по кольцевым траекториям в позиции построения фигуры, после чего в заданный момент времени составляющие фигуру ряды из магнитных элементов перемещают в позицию отображения фигуры из магнитных элементов с возможностью сохранения рядов из магнитных элементов и достижения входящими в них магнитными элементами и группами магнитных элементов заданных координат в позиции отображения фигуры и для демонстрации полученной фигуры с помощью электромагнитных полей тормозят перемещающиеся магнитные элементы, а после демонстрации фигуры ее разделяют на магнитные элементы, которые группируют для последующего перемещения по кольцевым траекториям.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что путем поддерживания заданных расстояний между магнитными элементами и группами магнитных элементов обеспечивают формирование полых геометрических фигур.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве кодовых обозначений магнитных элементов используют три основных цвета, соотношениями которых между собой подбирают цветовые оттенки демонстрируемой фигуры из магнитных элементов, и полученные магнитные элементы скрепляют для получения многоцветных элементов.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во время демонстрации фигуры магнитные элементы склеивают.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что во время демонстрации фигуры из магнитных элементов на нее подают снизу вверх воздух с возможностью создания воздушной подушки.

6. Способ по пп. 3 5, отличающийся тем, что под опускаемыми и образующими фигуру магнитными элементами устанавливают мягкую прокладку, например прокладку из ваты, пуха, крошки поролона.

7. Способ по пп. 1 6, отличающийся тем, что измеряют размеры перемещающихся магнитных элементов и по результатам измерения изменяют количество магнитных элементов в группах.

8. Устройство построения трехмерных фигур из магнитных элементов, содержащее накопитель магнитных элементов, соленоидные воронку и трубопроводы и сцену для отображения фигур из магнитных элементов, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными накопителями магнитных элементов и соленоидными воронками, кольцевыми питателями магнитных элементов и кольцевыми питателями построения рядов из магнитных элементов, имеющими каналы из прозрачного материала для визуального просмотра входящих в ряд магнитных элементов, вычислительным блоком определения скорости перемещения магнитных элементов, расстояний между магнитными элементами и их количества, имеющим в памяти эталонные данные о минимальных расстояниях между соседними магнитными элементами и программу формирования электромагнитных полей для перемещения магнитных элементов, выполненную с возможностью получения одинаковых расстояний между магнитными элементами, подключения элементов управления формированием электромагнитных полей вдоль соленоидных трубопроводов и выравнивания рядов из магнитных элементов в кольцевых питателях построения рядов, блоком считывания кода и определения цвета магнитных элементов, кольцевыми питателями разделения фигур из магнитных элементов по их кодовой маркировке, цвету, связанными с блоком считывания кода и определения цвета магнитных элементов, электромагнитами поворотов магнитных элементов в пространстве, датчиками регистрации поворотов магнитных элементов и датчиками регистрации положения магнитных элементов, размещенными вдоль траектории кольцевых питателей, блоком сравнения кода и цвета магнитных элементов с эталонными значениями, блоком определения времени регистрации местоположения магнитных элементов, связанным с вычислительным блоком, накопители выполнены в виде вертикально расположенных труб, сцена выполнена цилиндрической из прозрачного материала, меняющего прозрачность под воздействием электрического тока, или с возможностью расположения перед ней экрана с переменной прозрачностью, под сценой расположен сквозной канал с выполненной в стенке его нижней части дверцей выдачи фигур из магнитных элементов, соленоидные воронки своими широкими частями размещены вокруг верхней части сквозного канала, ниже соленоидных воронок последовательно размещены расположенные по периметру сквозного канала электромагнитные катушки для поддерживания фигур из магнитных элементов, расположенные по длине сквозного канала трубки с насосами подачи и вытяжки из него воздуха и расположенные внутри сквозного канала и связанное с приводом перемещения вниз вдоль его нижней части стенки основание с мягкой прокладкой для удержания на ней фигур из магнитных элементов, при этом накопители магнитных элементов соединены первыми соленоидными трубопроводами с распределенными по группам в зависимости от размера магнитными элементами и с размещенными вдоль их длины датчиками регистрации положения магнитных элементов кольцевыми питателями, которые через вторые соленоидные трубопроводы с установленными на них электромагнитами поворотов в пространстве магнитных элементов и датчиками регистрации поворотов магнитных элементов связаны с кольцевыми питателями построения рядов из магнитных элементов, соединенными вертикально в направлении сверху вниз третьими соленоидными трубопроводами, вдоль которых расположены датчики определения местонахождения магнитных элементов со сценой, причем блок считывания кода и определения цвета магнитных элементов через блок сравнения кода и цвета магнитных элементов с эталонными значениями связан с вычислительным блоком, который соединен с датчиками регистрации положения магнитных элементов, датчиками определения местонахождения магнитных элементов, датчиками поворотов магнитных элементов в пространстве, электромагнитами поворотов магнитных элементов в пространстве и подключен к приводу перемещения основания.

9. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что сквозной канал выполнен съемным.

10. Устройство по п. 8, отличающееся тем, что магнитные элементы содержат катушки индуктивности, печатные схемы.

11. Устройство по пп. 8 и 9, отличающееся тем, что сцена выполнена сменной, взаимозаменяемой в виде сферы, эллипсоида, а третьи соленоидные трубопроводы расположены в радиальных направлениях относительно сцены.

12. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что соленоидные трубопроводы выполнены гибкими, а сцена сменной с возможностью формирования замкнутого пространства.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для получения специальных эффектов на сценах. Известны способ и устройство построения трехмерных фигур, сущность которых заключается в том, что из цветных одинаковых элементов складывают трехмерные фигуры с помощью воздействия на каждый элемент электромагнитных полей соленоидов. При этом получаемые фигуры сменяют друг друга, как кадры кино, с многократным использованием элементов с последующим формированием новых фигур.

Недостатком известного изобретения является невысокая надежность сборки фигур из магнитных элементов. Целью настоящего изобретения является устранение данного недостатка.

На фиг. 1 показано схематичное изображение устройства для осуществления способа; на фиг. 2 сцена в аксонометрии, предназначенная для сохранения сформированных фигур; на фиг. 3 фрагмент устройства, обеспечивающий электромагнитные поля, воздействующие на элемент; на фиг. 4 вариант устройства для кубиков, брусков; на фиг. 5 вариант устройства для элементов шестигранной формы сечения; на фиг. 6 складывание магнитных элементов в виде кирпичной кладки; на фиг. 7 пример складывания с помощью кубиков-оправок цепи; на фиг. 8 схема электроники групповых кольцевых питателей с одинаковыми в каждом питателе магнитными элементами; на фиг. 9 то же для кольцевых питателей сборки строк трехмерного изображения; на фиг. 10 поворот элемента.

Устройство, реализующее способ, содержит воронкообразные питатели 1,2,3, приспособленные под магнитные сферические или брускообразные элементы, дополненные трубчатыми транспортирующими деталями (элементами) с соленоидными ускорителями 4 передачи набора магнитных элементов из накопителей 1,2, число которых равно числу вариантов магнитных элементов, в кольцевые питатели 5,6,7, число которых также равно числу вариантов магнитных элементов, но может быть большим или меньшим. Кольцевые питатели 5,6,7 в свою очередь соленоидными трубопроводами 8 соединены с одним кольцевым питателем 9 предварительной сборки ряда построения изображения фигуры. Питатель 9 трубопроводами 10,11,12 соответственно соединен раздельно с каждым кольцевым питателем 5,6,7. Указанные соединения описаны в соответствии с направлениями перемещения магнитных элементов от накопителей и питателей между ними. Питатель 9 соленоидным трубопроводом 13 соединен с цилиндрообразной сценой 14, причем число накопителей 1-3, питателей 5-7 и 9 совпадает с числом вертикальных рядов построения изображения 15 на сцене 14, что соответствует емкости размещения рядов на сцене. Экран 16 с быстроменяющейся прозрачностью, соленоидные трубопроводы 17 радиально закреплены снизу вокруг сцены 14 для втягивания в них и транспортировки магнитных элементов. Соленоидный цилиндр 18 расположен ниже транспортирующих трубопроводов 17 магнитных элементов и необходим для удерживания склеиваемых из магнитных элементов сложенных на сцене 14 трехмерных фигур, где размещены радиальные и направленные вверх трубки 19 для создания воздушной смазки с трубками 20 отсоса этого воздуха в вертикальном канале 21 заторможенного падения в нем склеиваемых фигур 22. Канал оканчивается мягкой подушкой 23 на приводном опускаемом основании 24 и имеющем дверцу 25 выемки из канала 21 готовых изделий 22. На пути соленоидных трубопроводов расположено несколько кольцевых трубопроводов 26, аналогичных кольцевым питателям 9 предварительного построения рядов. От кольцевого устройства 26 расходятся соленоидные трубопроводы 27 ко всем накопителям 1-3, а трубопроводы 28 ко всем кольцевым накопителям 5-7, узлы 29 содержат накопители 1-3, питатели 5-7, 9 и соленоидные трубопроводы 13. На фиг. 2 показан вариант расположения трубок 17, где воронкообразные входные отверстия 30 расположены в горизонтальной плоскости вокруг канала 21, что возможно и в объединенном варианте. Трубопроводы 17 оканчиваются на горизонтальной плоскости 30 и на воронкообразном участке канала 21 (фиг. 1). На фиг. 3 показан отрезок кольцевых питателей 5,6,7, 9, соленоидных трубопроводов 13 для магнитных элементов в форме шарика 31, имеющих круглое отверстие 32, где имеются емкостной датчик 33 или денситометр с цветным светофильтром, или считывающее устройство магнитной записи кода магнитного элемента 31, или иное приспособление считывания кода магнитного элемента. Также здесь расположен электромагнит 34 перевода магнитного элемента 30 и кольцевого канала 5,6,7,9, трубопровода 13 в боковое ответвление 35, которым может быть соленоидный трубопровод 13. Для магнитных элементов квадратного и прямоугольного сечения 35 (фиг. 4) соленоидный трубопровод имеет квадратное (прямоугольное) сечение 37. Аналогично это бывает и для других форм сечения 38,39 (фиг. 5). Кроме кубиков 36, магнитные элементы в наборе имеют бруски 40, составленные из двух кубиков 36 для складывания брусков 40 в виде кирпичной кладки (фиг. 6) для достижения большей прочности склеиваемых из магнитных элементов изделий 22. В качестве примера на фиг. 7 изображен ряд кубиков 36, в каждом из которых запрессовано кольцо 41 звена цепи и с противоположных сторон его две половинки 42 такого же кольца 41, которые на участках стыковки 43,44 их друг с другом расплющены в виде дисков с покрытием из припоя (возможен легкоплавкий припой) для изготовления отрезка цепи в изделии. Кроме опускаемой подушки 23, удобен изогнутый из вертикального положения в горизонтальное положение транспортер с мягкими ячейками, подобными подушкам 23 для приема потока изделий одинаковых и покадровых. В устройстве осуществляется наложение электромагнитных полей друг на друга с неограниченным числом вариантов. Поэтому для расчетов суммарных электромагнитных полей для каждого из вариантов и необходимых поправок имеется компьютер, а также наборы программ включения наиболее часто встречающихся сочетаний электромагнитных полей. Устройство также содержит датчики 45 положения магнитных элементов, узел 46 эталона интервала скорости и числа магнитных элементов, вычислительные узлы 47,48, выключатель 49 соленоидного трубопровода выключатель 50 включения электромагнита 34, узел 51 считывания кода, светофильтр 52, блок 53 сравнения, узел 54 считывания кода, узлы 55 перевода магнитных элементов, узлы 56,57 переключения состояния трубопроводов, электромагниты 58, образующие плоскости для поворачивания магнитных элементов вокруг пространственных осей.

Устройство функционирует следующим образом.

По многоканальной программе, в которой числу каналов соответствует число рядов, располагаемых вертикально на сцене демонстрационного устройства, ряды представляют собой следующие друг за другом, в том числе, или ином порядке магнитные элементы из шариков, кубиков и других конфигураций наборов частей различных деталей или участки их взаимных расположений. Одновременно складывают все ряды фигур изображения сцены 14. Предварительно из накопителей 1,2,3 с разными магнитными элементами с помощью соленоидных ускорителей и трубчатых транспортирующих соленоидов 4 выводят магнитные элементов 31, или 36, или 38 и вводят в замкнутые (кольцевые, овальные) питатели 5,6,7, где одинаковые для каждого из этих питателей вращают неизображенными на фигурах соленоидами. С помощью емкостных датчиков или денситометров со светофильтрами регистрируют местоположения каждого магнитного элемента 31,36 или 38 и определяют интервалы между ними (расстояния), скорость движения магнитных элементов и их число. Потом с помощью вычислительного узла вычисляют поправки электромагнитных полей вращения магнитных элементов и электромагнитными полями устанавливают одинаковые интервалы между одинаковыми магнитными элементами, их скорость и число. При этом лишние магнитные элементы по соленоидным каналам 44 возвращают в накопители 1-3, а недостающее число магнитных элементов из накопителей 1-3 вводят по соленоидным каналам 4 в питатели 5-7. В соответствии с программой для каждого ряда для сцены 14 из питателей 5,6,7 и др. число которых равно числу рядов 29. С помощью емкостного датчика 33 и электромагнита 24 выводят по порядку для их программ необходимые магнитные элементы 31,36, в соответствии с формой сечения каналов 5-7,32,37 (возможны варианты сечения форм магнитных элементов) и по каналам 8 вводят их по заданному порядку в кольцевой питатель 9 предварительного набора строк из питателя 6, потом из питателя 5, три магнитных элемента (для другого питателя 9 иной порядок или такой же). Такое заполнение продолжают до полного набора строк во всех питателях 9. При этом контролируют интервалы между всеми магнитными элементами и аналогично действиям в питателях 5-7 устанавливают и непрерывно поддерживают требуемые по длине интервалы по программе или по компьютерному построению отдельных рядов их изменению. Кроме этого, контролируют соответствие кодовых обозначений на магнитных элементах кодовым данным программы каждого ряда. В частном случае контролируют цвет магнитного элемента с помощью денситометра со светофильтром. Если код или иной используемый признак данного магнитного элемента не совпадает с программным, то лишний магнитный элемент из ряда удаляют в соответствующий ему питатель 5-7 электромагнитными полями электромагнита 34. Недостающий магнитный элемент или несколько следящих друг за другом элементов добавляют из соответствующих питателей 5-7. Также осуществляют замену одного магнитного элемента другим, потом все строки во всех питателях предварительного набора строк 9 электромагнитными полями ускоряют или тормозят до достижения синхронного, одновременного вращения с выравниванием рядов по их началу и концу, а также синхронизации с отсчетом времени. В одном питателе 9 набирают несколько следующих друг за другом рядов в сменяемых кадрах изображения 15 сцены 14. Или для этого увеличивают число питателей 9, а также для страховки в запасных питателях 9 дублируют построение одинаковых рядов. Для творческого ручного создания различных фигур 22 магнитные элементы поштучно собирают в ряды, а так как в память компьютера этот набор может не записываться, ряды в питателях 9 или в их боковых дугообразных ответвлениях 45 (фиг. 1) останавливают и визуально просматривают для ручной коррекции, изменения. Потом все синхронно вращаемые ряды в кольцевых питателях 9,29 одновременно в определенный момент времени с помощью электромагнитных полей вводят в соленоидные трубопроводы 13, в которых во время перемещения к сцене 14 со слиянием всех рядов в поперечных направлениях с достижением трехмерных фигур 15 (одна и более).

Во время смены кадров изображения экран 16 делают непрозрачным, воздействуя на него электричеством, и на короткие отрезки времени экран 14,16 делают прозрачным. Потом воронкообразными соленоидами 17 (фиг. 1) внутри канала 21 и на горизонтальной шайбообразной пластинке 30 (фиг. 2) магнитные элементы 31,36 или иные втягивают беспорядочно в соленоидные трубопроводы 17 и распределяют в кольцевых устройствах 26, которые одинаковы с кольцевыми питателями 9 предварительного складывания рядов, где с помощью считывающих код магнитных элементов устройств или денситометров со светофильтрами электромагнитными полями отклоняющих электромагнитов 34 по коду магнитного элемента или по его иным признакам цвету и соленоидными каналами 28 магнитные элементы направляют в соответствующие их кодам кольцевые питатели 5-7, а при избытке в них магнитных элементов в накопители 1-3. Если необходимо какой-то кадр сохранить, то есть зафиксировать его в виде изделия, то, во-первых, вручную или с помощью компьютера отдельные фигуры кадра (кинокадра) соединяют друг с другом с помощью перемычек, подобно проволочкам, сеткам и т.п. Магнитные элементы берут из других аналогичных накопителей, питателей с растворимыми оправками в элементах, вместо магнитных элементов для просмотра. При этом при составлении рядов и фигур между элементами и строками наносят (напыляют) клей. Фигура 22 падает вдоль канала 21, при этом поддувают вверх из трубок 19 вдоль стенок канала 21 и отсасывают "воздушную смазку" через трубки 20, то есть устраняют касание стенок канала фигурами 22, снижают скорость падения и достигают торможение электромагнитным полем соленоида 18 вокруг канала 21. Основным торможением с сочетанием с некоторыми другими способами является опускание основания 24 с мягкой подушкой 23. При реализации способа чередуют короткие бруски (кубики) 36 с удлиненными, которые укладывают подобно кирпичной кладке (с перекрытием) 40 для повышения прочности изделия. Магнитные элементы складывают с кольцевыми звеньями 41 цепи и двумя половинками 42 кольцевых звеньев с выходом утолщенных срезов с припоем на грани магнитных элементов 36 для спаивания их друг с другом в печах нагрева, сжатия. Аналогично делают пазообразно сдвигаемые крышки каналов и т.п. Применимы также стоп-кадры для просмотра и изготовления неограниченного числа одинаковых изделий, изображений сцены, обратный ход кадров изделия в разрезах и в разных масштабах. Для увеличения времени нахождения склеиваемой фигуры в условиях невесомости ряда элементов собирают в фигуру движением их снизу вверх с зависанием над каналом 21.

Датчик положения магнитного элемента на схеме обозначен цифрой 45 (фиг. 8), в аксонометрии изображен под цифрой 33 на фиг. 3. В соленоидных трубопроводах 5,6,7 происходит регистрация времени прохождения магнитного элемента 31,36 около датчика 45. Вычислительный узел 47 определяют по получаемым данным из узлов 45,46 местоположения каждого магнитного элемента и времени регистрации, скорость движения каждого элемента после повторной регистрации, вычисляют интервалы между следующими друг за другом элементами, число магнитных элементов в кольцевом питателе 5,6,7, следующие вычисления делают по полученным вычислениям тем же или другим вычислительным устройством 48. При этом подсчитывают, какие электромагнитные поля необходимы на каждый магнитный элемент во время перемещения его между соседними соленоидами кольца 5-7 для достижения равных интервалов между всеми магнитными элементами 31,36 и достижения всеми магнитными элементами одинаковой скорости вращения в кольцевом питателе 5-7. Для добавления в питатель 5-7 магнитных элементов 31,36 из накопителя 1-3 используют выключатель 49 соленоидного трубопровода от накопителя 1-3 к питателю 5-7, а для удаления из питателя 5-7 лишних магнитных элементов имеется выключатель 50 включения электромагнита 34 (фиг. 3) отклонения магнитных элементов 31,36 в соленоидное ответвление 35 транспортировки магнитных элементов в накопитель 1-3.

Схема для накопителя-кольца 9 (фиг. 9) имеет датчик 51 считывания кода каждого магнитного элемента 31,36. В качестве датчиков цвета для данного питателя или для питателя 5-7 без устройства считывания кода 51 использованы денситометры со светофильтрами 52 трех основных цветов. Также используются блоки сравнения 53 данных датчиков 51 и 52 с данными программы набора ряда из магнитных элементов.

Блоки 53 предназначены для сравнения цветов магнитных элементов 31,36 в питателе 9 с цветами по программе ряда с соответствующим переключением 56 электромагнитом 34 в трубопровод 35 в соответствующий цвету питатель 5-7 и наоборот из питателей 5-7 в питатель 9 сборки строки.

Вдоль соленоидных трубопроводов 13, в основном, имеется схема (фиг. 8) для поддержки заданных интервалов и разных ускорений, обеспечивающих подъем каждого магнитного элемента 31,36 снизу вверх до требуемых координат сцены 14.

Схема кольца 26 за сценой 14 соответствует схеме на фиг. 9 разделения магнитных элементов 31, 36 по коду, цвету и направления разделенных элементов 31,36 в кольцевые питатели 5-7 или в накопителе 1-3.

На фиг. 10 показано, каким образом магнитный элемент 40 поворачивают вокруг осей X, Y, Z с помощью двух плоскостей из электромагнитов 58.

Магнитные элементы с деталями (частями) соленоидных катушек позволяют собирать соленоидные трубопроводы и питатели, как и другие узлы устройства, возможны печатные схемы для соленоидных катушек.

Сменные сцены 14 могут быть плоскими, сферическими, эллиптическими, позволяя "напылять" изделия в радиальных направлениях.

Использование изобретения повышает надежность сборки фигур из магнитных элементов.