[发明专利]基于均匀镶嵌加铰接面的平面可展开结构的系统性生成方法

说明书

本发明公开了一种基于均匀镶嵌加铰接面的平面可展开结构的系统性生成方法，包括：建立平面均匀镶嵌图形数据库；选取其中一种镶嵌模式，输入所需任意大小的图形范围，命名为图形A；作所述图形A的对偶镶嵌，提取对偶镶嵌的基本单元B；调整所述基本单元B的各边长，得到环B’；依次将所述图形A中的原正多边形添加至所述环B’对应的角点上；在所述环B’内部依次连接各正多边形的顶点，构成新的多边形C，并在顶点与周围的正多边形铰接，获得可展结构单元；将所述可展结构单元通过平移复制铺满所需范围，输出整体结构。广泛应用于建筑与装饰设计、机械设计、工业产品设计、动态标识设计以及材料微观结构设计等领域。

技术领域

本申请涉及平面可展开结构生成技术领域，尤其涉及一种基于均匀镶嵌加铰接面的平面可展开结构的系统性生成方法。

背景技术

可动结构在建筑与装饰设计、机械设计、舞台设计、产品设计等领域有广泛的应用。目前国内外常见的可动结构多采用三维折叠或者三维旋转的方式，通过每个构件在空间中的折叠或旋转形成动态变化。例如在可动建筑幕墙或吊顶中，采用分布式驱动机构使大量小型部件独立旋转，获得幕墙的整体开合效果。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

三维可动方式通常占用空间大、结构比较复杂，所需驱动机构多，消耗能源较大，建造和运营成本高，而稳定性相对较低的问题，以及设计仅局限于少数类型，不具有普适性和系统性等问题。

发明内容

鉴于此，本申请实施例的目的是提供一种基于均匀镶嵌加铰接面的平面可展开结构的系统性生成方法，以解决相关技术中存在的不足。

根据本申请实施例，提供一种基于均匀镶嵌加铰接面的平面可展开结构的系统性生成方法，该方法包括如下步骤：

建立平面均匀镶嵌图形数据库，所述平面均匀镶嵌图形数据库中包含多种镶嵌模式；

选取其中一种镶嵌模式，输入所需任意大小的图形范围，命名为图形A；

作所述图形A的对偶镶嵌，提取对偶镶嵌的基本单元B；

调整所述基本单元B的各边长，得到环B’；

依次将所述图形A中的原正多边形添加至所述环B’对应的角点上；

在所述环B’内部依次连接各正多边形的顶点，构成新的多边形C，并在顶点与周围的正多边形铰接，获得可展结构单元；

将所述可展结构单元通过平移复制铺满所需范围，输出整体结构。

进一步地，选取其中一种镶嵌模式，输入所需任意大小的图形范围，命名为图形A，包括：

选取一种镶嵌模式；

根据设计展开的范围和需要的单元数量，输入相应的参数；

如设计所需范围近似圆形，则定义半径覆盖范围内的单元数量；

如设计所需范围近似矩形，则定义水平和垂直方向的单元数量。

进一步地，作所述图形A的对偶镶嵌，提取对偶镶嵌的基本单元B，包括：

将相邻图形单元的形心连起来，一个形心只与它相邻的两个图形单元的形心相连，所形成的图形即图形A的对偶镶嵌，取对偶镶嵌中最小的重复单元，记为基本单元B。

进一步地，调整所述基本单元B的各边长，得到环B’，包括：

将所述基本单元B的每条边的方向保持不变，采用比例大于1的等比放大，长度调整后形成一个闭合的环B’。

进一步地，依次将所述图形A中的原正多边形添加至所述环B’对应的角点上，包括：