專利名稱：具有非圓形凹坑的高爾夫球的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的無定形圖樣的非圓形凹坑的高爾夫球，所述高爾夫球具有改善的性能。本發(fā)明還描述了一種使用受限的Voronoi圖案鑲嵌法在球體表面形成這種凹坑圖樣的方法。
背景技術(shù)：
在高爾夫球表面提供凹坑，以改善球體的空氣動力學(xué)特性和增加飛行距離。采用凹坑的主要目的是為了減少高爾夫球在飛行中的阻力，由此增加高爾夫球可行進(jìn)的距離。更具體地講，該阻力是指以與球體飛行相反的方向作用于高爾夫球的空氣阻力。就本質(zhì)而言，由于球體行進(jìn)穿越空氣，凹坑在球體的前方產(chǎn)生湍流，這種湍流減小球體前方和后方的壓力差。因此，由于產(chǎn)生增加的湍流，較高的凹坑覆蓋度是可取的，由此可減少球體的阻力并增加球體可行進(jìn)的距離。
盡管如此，只有當(dāng)凹坑具有適當(dāng)?shù)暮拖鄬鶆虻拇笮〔⑶野伎娱g的間距或球面部分基本上均勻的時候，高凹坑覆蓋度才會對飛行距離有益。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，較小的凹坑不如較大的凹坑更能有效地產(chǎn)生湍流，但較大尺寸的凹坑不能有效地使固定的湍流產(chǎn)生的空間(即高爾夫球的表面)最大化。同樣，凹坑間具有基本均勻的球面部分也是可取的，因為球面部分過窄制造起來可能比較困難，而球面部分過大則可能無法有效地使球體上凹坑的表面積最大化。此外，如果凹坑尺寸或球面部分的變化較大，可對球體的空氣動力學(xué)特性產(chǎn)生負(fù)面影響。所以，使具有適當(dāng)?shù)南鄬鶆虼笮〉陌伎拥母郀柗蚯蛏系陌伎拥谋砻娣e最大化是可取的。
此外，還應(yīng)注意到，表面上具有隨機(jī)排列的凹坑圖樣的高爾夫球與具有非隨機(jī)排列的凹坑圖樣的高爾夫球相比，產(chǎn)生的阻力較小。例如，(如Aoyama的美國專利第4,960,281號)已經(jīng)顯示出，通過消除高爾夫球表面上任何三個凹坑的側(cè)邊的線性排列可減少高爾夫球的阻力。換句話講，高爾夫球的任何三個凹坑的側(cè)邊的線性排列可減少球體前方產(chǎn)生的空氣湍流，這將導(dǎo)致球體飛行時的阻力增加。因此，如果高爾夫球上的凹坑圖樣是隨機(jī)排列的，或者至少高爾夫球表面上的任何三個相鄰凹坑的側(cè)邊不是線性排列的，將是有益的。
如Tavares(美國專利第5,997,418號)、Machin(美國專利第5,377,989號)和Lu(美國專利第5,503,398號)的專利所示，具有非圓形凹坑的高爾夫球也是已知的。這些實例中凹坑的典型缺點是凹坑的圖樣不符合美國高爾夫協(xié)會規(guī)定的球形對稱標(biāo)準(zhǔn)。球形對稱性規(guī)定無論擊球前高爾夫球的位置如何，當(dāng)以類似方式擊球時，其性能不應(yīng)改變。同樣，當(dāng)在將高爾夫球輕擊入洞的情況下，球形對稱性的改變也會影響高爾夫球的軌道或滾動。因此，提供一種符合美國高爾夫協(xié)會制定的球形對稱標(biāo)準(zhǔn)的非圓形凹坑圖樣是可取的。
總之，由于凹坑圖樣產(chǎn)生增強(qiáng)的湍流，因此提供一種具有高凹坑覆蓋度的高爾夫球及其制造方法是有益的。再者，使具有適當(dāng)?shù)暮拖鄬鶆虼笮〉陌伎雍颓蛎娌糠值母郀柗蚯虻谋砻娣e最大化，以及提供其中任何三個相鄰凹坑的側(cè)邊不是線性排列的凹坑圖樣都將是有益的。最后，提供這樣一種符合美國高爾夫協(xié)會制定的球形對稱標(biāo)準(zhǔn)的非圓形凹坑圖樣將是有益的。
發(fā)明概述在本發(fā)明的非限制性的示例的實施方案中，高爾夫球具有包括多個以無定形圖樣方式排列的凹坑的表面。在本發(fā)明的另一個實施方案中，高爾夫球具有包括多個間隔的凹坑的表面，其中每個凹坑包括非圓形的形狀并且由具有基本等寬的球面部分相間隔。在本發(fā)明的另一個實施方案中，高爾夫球具有由多個非圓形的、多邊形的凹坑以及相鄰凹坑間具有基本均勻?qū)挾鹊拇┎迩蛎嫘纬傻谋砻?。在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供了具有凹坑化表面的高爾夫球的示范制造方法。該方法包括在高爾夫球的表面生成無定形圖樣的非圓形凹坑。
本發(fā)明的某些實施方案的一個優(yōu)點是提供具有高凹坑覆蓋度的高爾夫球，高凹坑覆蓋度增加了球體的飛行距離。同樣，高爾夫球表面的無定形圖樣可使球體的表面積最大化，并使該球體具有適當(dāng)?shù)暮拖鄬鶆虼笮〉陌伎雍颓蛎娌糠帧４送?，球體表面上的無定形凹坑圖樣應(yīng)避免任何三個相鄰凹坑的側(cè)邊成線性排列，這也將增加高爾夫球的飛行距離。最后，高爾夫球的非圓形凹坑圖樣還應(yīng)符合美國高爾夫協(xié)會制定的球形對稱標(biāo)準(zhǔn)。
對于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員來說，下面的詳細(xì)描述將使本發(fā)明的其它優(yōu)點和新的特征更加清晰，這些描述簡單地舉例說明了實施本發(fā)明的各種方式。應(yīng)認(rèn)識到，在不背離本發(fā)明的各種情況下，本發(fā)明包括其它不同的顯而易見的方面。因此，附圖和描述是舉例說明性質(zhì)，而非限制性的。
附圖簡要說明雖然本說明書以特別指出和清楚地要求保護(hù)本發(fā)明的權(quán)利要求書結(jié)束，但相信通過下列結(jié)合附圖的說明將可更好地理解本發(fā)明，其中附

圖1描繪了依據(jù)本發(fā)明制造的示例性實施方案的高爾夫球凹坑圖樣；附圖1a和1b是附圖1的部件分解圖；附圖2描繪了應(yīng)用于高爾夫球外表面的本發(fā)明另一種凹坑圖樣；附圖3描繪了一種現(xiàn)有技術(shù)的具有圓形凹坑的高爾夫球；附圖4描繪了球形坐標(biāo)體系；并且附圖5和6描繪了本發(fā)明的另一種示例性實施方案的凹坑圖樣。
示例性實施方案的詳細(xì)描述下面詳細(xì)提到本發(fā)明的各種示例性實施方案，其中數(shù)個方案結(jié)合附圖進(jìn)行說明，其中相同的數(shù)字在所有視圖中標(biāo)示相同元件。
圖1和1a(附圖1的部件分解圖)描繪了根據(jù)本發(fā)明的示例高爾夫球凹坑圖樣10的一個具體實施方案。高爾夫球表面的凹坑圖樣10包括被穿插的球面部分30分隔的凹坑20，球面部分30限定了相鄰凹坑20間的寬度“W”?？梢杂^察到，在無定形凹坑圖樣中，一個凹坑20相對于相鄰凹坑20的排列和形狀是隨機(jī)的。換句話講，一個凹坑20相對于相鄰凹坑20的排列和形狀與相鄰的或更遠(yuǎn)處的續(xù)接的凹坑的排列和形狀具有不可預(yù)測的關(guān)系。此外，在無定形凹坑圖樣內(nèi)，一個凹坑20相對于相鄰凹坑20的方向、大小、間距和/或其它特性也優(yōu)選是隨機(jī)的。
在示例的無定形凹坑圖樣10中，各凹坑20的物理幾何特征優(yōu)選是隨機(jī)的，例如凹坑的形狀、凹坑間球面部分30的寬度、各凹坑的排列等。此外，中心40至中心40凹坑間距優(yōu)選是隨機(jī)的，至少在設(shè)計者指定的邊界范圍內(nèi)，這樣最接近給定凹坑20的凹坑同等可能地存在于球體60的表面上任何給定的角位置處。其中各凹坑的中心由與側(cè)邊上各點等距離的或者具有平均距離的點限定。換句話講，如附圖1a所示，S1、S2和S3指示的任何兩個相鄰凹坑間的距離優(yōu)選是隨機(jī)的。
另外如附圖1a所示，每個凹坑20可以是淺凹22或隆起24，凹坑圖樣10可包括它們的任意組合。凹陷的凹坑相對于高爾夫球的表面是凹面的，相反，隆起的凹坑相對于球體的表面是凸面的。凹坑20的實例包括但不限于阿米巴形狀；曲線形，如圓形或半圓形；或者多角形，如三角形、四角形、五角形、六角形等。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，每個凹坑還包括三個或更多個可識別的側(cè)邊50，通過改變外周的方向限定。線性性質(zhì)的側(cè)邊可以識別。如附圖2所示，在高爾夫球60的表面上，使用具有側(cè)邊50的非圓形凹坑20構(gòu)成了使凹坑覆蓋度最大化的基礎(chǔ)。尤其是，以無定形圖樣排列的非圓形凹坑20可呈相互交叉的關(guān)系，這種關(guān)系增大了凹坑20可占據(jù)的表面積的量。換句話講，與傳統(tǒng)采用圓形或接近圓形的凹坑圖樣的高爾夫球凹坑排列占據(jù)的表面積相比，相互交叉的凹坑20可占據(jù)更大的球體表面積。
例如，如附圖3所示，現(xiàn)有技術(shù)中，采用緊密排滿的圓形凹坑70的凹坑圖樣在相對于圓形凹坑70之間的非凹坑化的球面部分30的圓形凹坑70可占據(jù)的面積量上受到限制。更具體地說，甚至在其中相鄰的圓形凹坑70幾乎在切點80相接觸的圖樣中，仍存在一定寬度的球面30，該球面部分分隔各凹坑并“局限于”連續(xù)的切點80之間。因此，甚至圓形凹坑70的無定形圖樣也局限于可將無論多小的球面部分30設(shè)計到高爾夫球凹坑圖樣中的問題。
相反，可設(shè)計出相互交叉的的非圓形凹坑20，以使它們更緊密地排列在一起來減小與每個凹坑20相鄰的球面部分30的寬度。從本質(zhì)上講，非圓形凹坑20允許設(shè)計者通過減少位于相鄰凹坑之間的球面部分30來使高爾夫球表面的凹坑覆蓋度達(dá)到最大。在理論上，相鄰凹坑20幾乎可沿著各側(cè)邊50的全長相接觸，這樣在各凹坑20之間事實上不存在球面部分30。這種圖樣使非圓形凹坑覆蓋度的選擇性應(yīng)用范圍為約0％至約100％，這種覆蓋度相對于通常占據(jù)約50％至約80％高爾夫球表面的傳統(tǒng)圓形圖樣而言，具有明顯的改善。因此，本發(fā)明可提供高凹坑覆蓋度，這對于減小高爾夫球飛行時的阻力是尤其可取的。
在本發(fā)明的具有無定形凹坑圖樣10的球體中，任何選定的相鄰多個凹坑20的子集在凹坑圖樣10的范圍內(nèi)具有獨特性。此外，高爾夫球表面上任何選定的相鄰凹坑的子集相對于任何其它的相鄰凹坑的相鄰子集具有獨特性。凹坑的獨特性通過選定范圍內(nèi)的凹坑的排列和形狀限定。此外，選定范圍內(nèi)的凹坑的大小、間距、方向和/或其它特征也優(yōu)選是獨特的。
另外，應(yīng)注意到，與具有非隨機(jī)的凹坑圖樣的高爾夫球相比，無定形凹坑的獨特性質(zhì)將使高爾夫球具有更低的阻力，或者至少應(yīng)實質(zhì)上消除任何三個相鄰凹坑20的側(cè)邊50呈線性排列的可能性。換句話講，如附圖1b所示，在實例A、B和C的給定的任何三個相鄰凹坑20中，可識別的側(cè)邊50是錯位的，這樣三個凹坑不會具有由于凹坑形狀、凹坑排列和其它相關(guān)因素的改變而排成一列的側(cè)邊50。從這些實例可以看出，任何三個凹坑都不是線性排列的，因為各凹坑的側(cè)邊50沒有限定在一條直線上。所以，具有無定形凹坑圖樣的高爾夫球的阻力應(yīng)小于具有定形圖樣的高爾夫球的阻力。
與將非圓形凹坑應(yīng)用于高爾夫球20有關(guān)的典型問題之一是凹坑圖樣不具有美國高爾夫協(xié)會(U.S.G.A.)要求的球形對稱性。這種差異是目前的美國高爾夫協(xié)會規(guī)則所不允許的，因此這種差異存在于任何市售高爾夫球產(chǎn)品上也是不受歡迎的。換句話講，根據(jù)擊球前高爾夫球60的位置，當(dāng)以類似方式擊打球體60時，球的性能存在差異。此外，當(dāng)輕擊擊打表面時，球形對稱性的差異還影響球體的軌道或滾動。這類偏差不存在于本發(fā)明的情況中，因為據(jù)信，基本是無定形性質(zhì)的凹坑圖樣表現(xiàn)出“同形性”。
術(shù)語“同形性”是指選定的凹坑圖樣10內(nèi)的凹坑的子集的幾何特性是基本一致的。例如，對于整個無定形圖樣10的具有統(tǒng)計學(xué)顯著意義的選定的凹坑20的子集的特性應(yīng)得出基本相同的值，所述特性是例如凹坑數(shù)量、凹坑的平均面積、凹坑的平均大小、凹坑間的平均間距等。據(jù)信，這種相互關(guān)系對于球體的物理性質(zhì)是可取的，因為一致的統(tǒng)計學(xué)特性將傾向于確保一致的空氣動力學(xué)特性。因此，在本發(fā)明的實施方案中，高爾夫球呈現(xiàn)出美國高爾夫協(xié)會規(guī)定的球形對稱性，并且在理論上，無定形凹坑圖樣10還將對球體60提供最一致的空氣動力學(xué)特性。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，可對任何非圓形的凹坑20或非圓形凹坑的任何區(qū)域的大小、形狀、方向或間距進(jìn)行定制?？蛇M(jìn)一步用于按定制方法的凹坑形狀的實施例包括但不限于阿米巴形狀；多角形；曲線形；或其組合。定制方法的實例可以類似的方式包括用于有效表達(dá)品牌名稱、制造商名稱或簡單的裝飾性設(shè)計的凹坑的嵌入圖樣和/或球面部分。例如，組合的凹坑可排列在高爾夫球的表面以精妙呈現(xiàn)徽記等。
但更重要的是，本發(fā)明還允許各個凹坑20以圖樣方式重復(fù)，或允許部分凹坑覆蓋在高爾夫球表面重復(fù)。這在某些情況下尤其有用，例如在用于模制高爾夫球的制造約束性可能要求相鄰凹坑20之間具有某些最小的球面部分30，或者可能要求在球體上設(shè)計一個或多個大的循環(huán)路徑的情況下。大的循環(huán)路徑定義為圍繞高爾夫球60的一個圓周，該圓周不橫穿任何凹坑20，并且定制的方法允許制造商通過設(shè)計高爾夫球的一個半球并在相對一側(cè)進(jìn)行重復(fù)設(shè)計來引入大循環(huán)路徑。雖然制造商可以制造沒有大循環(huán)路徑的高爾夫球60，但由于與制造方法有關(guān)的復(fù)雜性增高，通常導(dǎo)致更高的成本。因此，雖然在理論上覆蓋球體的整個表面的完全無定形凹坑圖樣是可取的，但在某些情況下，這可能不太實際或者達(dá)不到。因此，本發(fā)明的實施方案允許在選定的凹坑圖樣的子集內(nèi)精確定制凹坑大小、形狀、方向和間距，或者允許凹坑圖樣重復(fù)。
最后，應(yīng)注意到，任何圖樣的重復(fù)或隨機(jī)偏差都可能會改變飛行軌道或增加球體60的阻力。但當(dāng)如本發(fā)明允許的那樣，非定形圖樣包括定形圖樣時，這種可能性降到最小。例如，如本發(fā)明所述，為引入大循環(huán)路徑之目的，定制方法可能要求對選出的少數(shù)凹坑進(jìn)行修訂。從包括所述修訂的無定形圖樣的角度考慮，將這些少數(shù)凹坑20修訂為定形設(shè)計不會明顯影響球體的空氣動力學(xué)特性。再者，與任何其它選定的凹坑子集相比，對于整個凹坑圖樣10具有統(tǒng)計學(xué)重要意義的選定的凹坑20的子集應(yīng)獲得統(tǒng)計學(xué)意義上基本相同的結(jié)果。
如前所述，通過采用人工設(shè)計和制造技術(shù)，或者通過個別定制形成凹坑20可獲得高爾夫球60的示例性實施方案的特性，其中凹坑20的精確大小、性質(zhì)和方向是不均勻的和不重復(fù)的，或者本質(zhì)上是隨機(jī)的。但是，要完成這樣一項任務(wù)不僅非常復(fù)雜而且非常費(fèi)時。所以，在本發(fā)明的實施方案中，開發(fā)了一種更便捷的方法。
具體地講，系統(tǒng)地生成無定形凹坑圖樣10的示例性方法是如McGuire的美國專利第5,965,235號中詳細(xì)描述的稱為2-間隔受限的Voronoi圖案鑲嵌法，該專利引入本發(fā)明以供參考(在本文中稱之為′235號專利)?！?35號專利在二維坐標(biāo)中對膜材料使用受限的圖案鑲嵌法，但本發(fā)明采用球形坐標(biāo)體系，對高爾夫球表面使用受限的圖案鑲嵌法。該方法不僅系統(tǒng)地生成了無定形凹坑圖樣10，而且允許精確定制適合于球體的凹坑大小、形狀、方向和間距。圖表1舉例說明了有關(guān)生成無定形凹坑圖樣的步驟。
曼徹斯特大學(xué)的G.A.Davies教授一直在從事多孔單元的陶瓷膜的研究，特別是制成了可使用數(shù)學(xué)模型來模擬實際性能的這類膜的分析模型。該項研究非常詳細(xì)地描述在題為“多孔單元的陶瓷膜一種描述陽極氧化物膜結(jié)構(gòu)的隨機(jī)模型”的出版物中，該出版物的作者為J.Broughton和G.A.Davies，發(fā)表于Journal of Membrane Science，Vol.106(1995)，pp.89-101，該出版物的公開內(nèi)容引入本發(fā)明以供參考。其它有關(guān)的數(shù)學(xué)模型技術(shù)更詳盡地描述在“應(yīng)用Voronoipolytopes計算n維Delaunay圖案鑲嵌其作者是D.E Watson，該文章發(fā)表于The Computer Journal，Vol.24，No.2(1981)，pp.167-172；以及“描述多孔陶瓷膜結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計學(xué)模型”其作者為J.F.F.Lim，X.Jia，R.Jafferali，和G.A.Davies，該文章發(fā)表于Separation Scienceand Technology，28(1-3)(1993)，pp.821-854，這兩篇文章的公開內(nèi)容均引入本發(fā)明以供參考。作為該項研究的一部分，Davies教授根據(jù)2-間隔的受限的Voronoi圖案鑲嵌法開發(fā)了一種二維多角形圖樣。在該方法中(再次參考上面的出版物)，使成核點位于有邊界的(預(yù)先確定的)表面內(nèi)的隨機(jī)位置上，這些點的數(shù)量等于最終圖樣中需要的多角形凹坑20的數(shù)量。計算機(jī)程序以圓圈方式使各點同時“生長”，并且由各成核點以等速率沿半徑“生長”。隨著相鄰的成核點的生長前沿相遇，生長將停止并形成邊界線。這些邊界線各自形成多角形凹坑的側(cè)邊，其中邊界線的交叉點形成頂點。雖然該理論背景對理解如何這類圖樣的形成方式和這類圖樣的性質(zhì)有幫助，但實施上面的以數(shù)字表示的循環(huán)步驟使成核點向外傳播完成遍及有關(guān)的目標(biāo)領(lǐng)域的方法仍存在問題。因此，為加速實施該方法，優(yōu)選編寫一個計算機(jī)程序在給出適合的邊界條件的前提下進(jìn)行這些計算，并輸入?yún)?shù)，得出所需要的輸出。根據(jù)本發(fā)明生成無定形凹坑圖樣(例如用于高爾夫球的示例性圖樣10)的第一步與McGuire的′235號專利中描述的略有不同。在′235號專利中，根據(jù)X-Y Cartesian坐標(biāo)體系，第一步確立最大的X尺度和最大的Y尺度.然而，對于如附圖4所示的本發(fā)明的高爾夫球?qū)嵗?，由于高爾夫球的球狀性質(zhì)，可采用球形坐標(biāo)體系(r，φ，θ)，其中定義φ的范圍為0-π，θ和范圍為0-2π。半徑r至少為0.84英寸，因為美國高爾夫協(xié)會要求高爾夫球的直徑應(yīng)不小于1.68英寸。結(jié)果，由于球體的半徑是不變的，球形坐標(biāo)體系僅需要2-變量輸入；(φ，θ)。
下一步是確定“成核點N”的數(shù)量，該成核點在高爾夫球的表面上將形成多角形凹坑20。該數(shù)量是0-無限大的整數(shù)，并且應(yīng)根據(jù)最終凹坑圖樣10中所需的多角形凹坑20的平均大小和間距進(jìn)行選擇。N的更大值與最小的多角形凹坑20相對應(yīng)，反之亦然。實際上，設(shè)計者有權(quán)選擇N值或選擇所需的凹坑20的平均直徑。一旦進(jìn)行了選擇，其他數(shù)目就可以計算了。
例如，由于高爾夫球的表面積固定為最大約8.87平方英寸(即4πr2，其中r＝0.84英寸)，因此高爾夫球60上所需的多角形凹坑20的數(shù)量與凹坑20的平均直徑有關(guān)，反之亦然。如表1所示，如果設(shè)計者選擇N值為約500個凹坑，高爾夫球上凹坑20的理論最大平均直徑為約0.15英寸。相反，如果設(shè)計者選擇凹坑的理論最大平均直徑為約0.13英寸，則高爾夫球60將具有約670個凹坑。凹坑20的平均直徑是理論最大值，因為假設(shè)凹坑20之間的球面部分30的寬度小到可以忽略不計。換句話講，表1假定多角形凹坑20以使相鄰的多角形凹坑20沿著各側(cè)邊50的全長近似接觸的方式排列，這樣相鄰側(cè)邊50之間的球面部分30的寬度接近零。然而實際上，假定制造約束性要求相鄰凹坑20之間存在一些球面30，那么為適應(yīng)球面部分30寬度的增大，凹坑的平均直徑將減小。
表1
雖然N或凹坑的平均直徑可選擇任意的數(shù)值，但對于高爾夫球，N的選擇范圍通常應(yīng)在約250個凹坑至約1100個凹坑的范圍，大部分為約350個凹坑至約600個凹坑。假定凹坑20之間的球面部分30的寬度小到可以忽略不計，則與平均凹坑直徑相關(guān)的這些范圍為約0.20英寸至約0.10英寸，更優(yōu)選約0.18英寸至約0.14英寸。
下一步要求通過本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員已知的任何適合的隨機(jī)數(shù)值生成器，例如一個程序或算法，生成隨機(jī)數(shù)值，包括要求一個“種子數(shù)值”或利用客觀確定的起始值，如按照年月順序的時間的那些。許多隨機(jī)數(shù)值生成器運(yùn)行得到零和一
之間的數(shù)值，下文的討論假設(shè)使用這種一種生成器。如果結(jié)果可被轉(zhuǎn)化為零與一之間的某個數(shù)值或者如果利用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換因數(shù)，也可使用具有不同輸出值的生成器。在一種實施方案中，可編寫一個計算機(jī)程序、算法或常規(guī)程序以運(yùn)行隨機(jī)數(shù)值生成器，重復(fù)代入期望的數(shù)值，以生成兩倍于上面計算的期望的“成核點”數(shù)量所需的隨機(jī)數(shù)值。隨著數(shù)值的生成，將輪流的數(shù)值乘以π(最大φ坐標(biāo))，或乘以2π(最大θ坐標(biāo))，以生成φ和θ坐標(biāo)的隨機(jī)數(shù)值對，所以具有φ的數(shù)值在零與π之間，所以具有θ的數(shù)值在零與2π之間。這些數(shù)值提供了數(shù)量與“成核點”數(shù)量相同的(φ，θ)坐標(biāo)對。
如果前段中描述的方法是用以生成得到的圖樣，該圖樣將是真正隨機(jī)的。該真正隨機(jī)的圖樣本性上具有廣泛分布的多角形凹坑20的大小和形狀，在某些情況下這些凹坑20的大小和形狀并不可取。例如，廣泛分布的多角形凹坑的大小可導(dǎo)致凹坑大小的較大差異，這可能對高爾夫球的球形對稱或阻力產(chǎn)生不良影響。特別是，較小的凹坑不如較大的凹坑能產(chǎn)生更有效的湍流，但較大尺寸的凹坑不能有效地使固定的湍流產(chǎn)生間距(即，高爾夫球的表面)最大化。同樣，球面部分30具有基本等寬也是可取的，因為過窄的球面部分30可能帶來制造難題，但過大的球面部分30無法有效地使高爾夫球的表面積最大化。特別是，位于相鄰凹坑的側(cè)邊50之間的球面部分30可具有不同的寬度，但每個球面部分30應(yīng)具有基本均勻或一致的如同兩個相鄰凹坑的相對側(cè)邊之間的寬度。在這些情況下，高爾夫球的阻力將被減到最小。
為了對與生成的“成核點”位置有關(guān)的隨機(jī)程度進(jìn)行一定程度的控制，并因此控制凹坑的大小，設(shè)計者可選擇下文稱之為β的控制因子或“約束因子”。約束因子通過引入排它距離E來限制相鄰成核點位置的接近程度，E代表任何兩個相鄰成核點之間的最小距離。如下計算排它距離EE=4βrN]]>其中N是“成核點”的數(shù)量，r是球體半徑并且β范圍為0-1。為實施對“隨機(jī)程度”的控制，如上所述放置第一個成核點。然后選擇β，并由上面的方程式計算E。注意對于一種給定的圖樣設(shè)計，在放置成核點的整個過程中，β和E都將保持不變。對于生成的每個之后的成核點(φ，θ)坐標(biāo)，計算已經(jīng)放置的每個其它成核點與該點的距離。對于任何一點，如果該距離小于E，則刪除新生成的(φ，θ)坐標(biāo)，并生成一個新的集合。重復(fù)該方法，直至成功地放置了所有的N點。
如果β＝0，則排它距離是零，因此圖樣將是真正隨機(jī)的。對于六角形的緊密排列來說，如果β＝1，則排它距離等于最近的相鄰距離。選擇0-1的β，將“隨機(jī)程度”控制在兩個端值之間。例如，附圖1、5和6顯示了生成的其中分別β＝0.75、β＝0.50和β＝0.25的無定形凹坑圖樣10。如附圖6所示，其中設(shè)計者選擇β＝0.25，無定形凹坑圖樣10中相鄰凹坑的凹坑大小20具有較大差異。附圖5中，其中β＝0.50，凹坑大小、方向和其它因素的變化更為均勻。在本發(fā)明的另一個示例性實施方案中，其中β＝0.75的附圖1的無定形圖樣舉例說明了具有凹坑20的圖樣，這些凹坑20具有適當(dāng)?shù)暮拖鄬σ恢碌某叽?，因此是更為?yōu)化的。此外，相鄰凹坑之間的球面部分30的寬度也是基本上均勻或者一致的，這是高爾夫球凹坑圖樣的一個可取特性。最后，舉例說明了具有β＝0.70的凹坑圖樣，因為該圖樣可應(yīng)用于實際的高爾夫球。因此，β應(yīng)選擇在約0.50至約1，更優(yōu)選為約0.75至約1。
一旦完成所有成核點集合的計算并進(jìn)行保存，按照前面生成最終的多角形凹坑圖樣10的步驟，進(jìn)行Delaunay三角形劃分。在該方法中，Delaunay三角形劃分法的使用構(gòu)成了一種更為簡單的、但數(shù)學(xué)上等同的另一種方法，如上面的理論模型中所述，以重復(fù)代入以圓圈形式由成核點同時“生長的”多角形。該三角形劃分產(chǎn)生多個形成三角形的三個成核點組，這樣經(jīng)由這三個點的構(gòu)成的圓圈在該圓圈內(nèi)不包括任何其它的成核點。為進(jìn)行Delaunay三角形劃分，可編寫計算機(jī)程序、算法或常規(guī)程序以匯集每個可能的三個成核點的組合，其中僅為便于識別之目的，為每個成核點分派一個唯一的號碼(整數(shù))。然后計算經(jīng)由每組三角形排列的點的圓圈的半徑和中心點坐標(biāo)。然后，比較不是用于限定特定三角形的各成核點的坐標(biāo)位置與圓圈(半徑和中心點)的坐標(biāo)，以確定任何其它的成核點是否在有關(guān)的三個點的圓圈內(nèi)。如果這三個點構(gòu)成的圓圈通過測試(即，沒有其它成核點落入該圓圈范圍內(nèi))，則保存這三個點的號碼、它們的(φ，θ)坐標(biāo)、圓圈的半徑和圓圈中心的(φ，θ)坐標(biāo)。如果這三個點構(gòu)成的圓圈沒有通過測試(即，有一個或多個點落入該圓圈范圍內(nèi))，不保存任何結(jié)果，并計算下一組的三個點。一旦完成Delaunay三角形劃分，接著進(jìn)行Voronoi圖案鑲嵌以生成最終的多角形凹坑20。為實現(xiàn)圖案鑲嵌，保存作為Delaunay三角形頂點的各成核點形成多角形凹坑20的中心。然后通過順時針方向順序連接各包括頂點的Delaunay三角形限定的圓圈的中心點，構(gòu)成多角形凹坑的輪廓。以例如順時針方向的順序重復(fù)保存這些圓圈的中心點，可使得能夠順序保存整個成核點區(qū)域的各多角形凹坑20的頂點的坐標(biāo)。
一旦完成圖案鑲嵌，可將多角形凹坑20的各頂點作為數(shù)據(jù)文件中的坐標(biāo)保存(例如用儲存裝置)。因此，一旦生成并保存根據(jù)本發(fā)明的最終的無定形凹坑圖樣10，可加入多角形凹坑20之間的球面部分30的寬度，或者設(shè)計者可定制任何一個凹坑或一組凹坑的大小、形狀、方向或間距。例如，為增加多角形凹坑20之間的球面部分30的寬度，可編寫一個計算機(jī)程序、常規(guī)程序或算法以加入一條或多條與多角形凹坑20的每個側(cè)邊平行的線，以增加其寬度(并由此使多角形凹坑的尺寸減小了相應(yīng)的量)。另外，雖然上述方法局限于生成多角形凹坑圖樣，但通過運(yùn)行計算機(jī)程序、常規(guī)程序或算法可生成本發(fā)明的組合曲線形、阿米巴形和多角形或其任意組合的圖樣。
最后，在保存了無定形凹坑圖樣10及其任何變型后，將該圖樣輸出到用于機(jī)制高爾夫球模具的設(shè)備，例如計算機(jī)輔助設(shè)計/計算機(jī)輔助制造系統(tǒng)。
在顯示和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案之后，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不背離本發(fā)明范圍的情況下，通過進(jìn)一步適當(dāng)修改可實施對具有無定形凹坑圖樣的高爾夫球或生成這類凹坑圖樣的方法的改變。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)根據(jù)下列權(quán)利要求進(jìn)行考慮，并且對本發(fā)明的理解不應(yīng)限于本說明書和附圖中所示和所述的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和計算。
權(quán)利要求
1.一種高爾夫球，其具有帶如下特征的表面，即所述表面上有多個以無定形圖樣方式排列的凹坑。
2.如權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其特征還在于高爾夫球表面上的任何選定的相鄰凹坑的子集在無定形凹坑圖樣的范圍內(nèi)具有獨特性。
3.如前述任一項權(quán)利要求所述的高爾夫球，其特征還在于高爾夫球表面上的任何選定的相鄰凹坑的子集相對于任何其它的相鄰凹坑的相鄰子集具有獨特性。
4.如前述任一項權(quán)利要求所述的高爾夫球，其特征還在于所述高爾夫球圖樣是同形的。
5.一種高爾夫球，其具有帶如下特征的表面，即該表面有多個間隔開的凹坑，其特征還在于所述各個凹坑的特征是非圓形的，并且由具有基本等寬的球面相間隔。
6.如前述任一項權(quán)利要求所述的高爾夫球，其特征還在于所述凹坑具有多個至少下列特征之一所述表面上的淺凹和隆起，其中每個凹坑的特征還在于其具有一個中心和至少三個可識別的側(cè)邊。
7.如前述任一項權(quán)利要求所述的高爾夫球，其特征還在于相鄰凹坑的中心至中心間距是隨機(jī)的。
8.一種高爾夫球，其特征在于具有這樣的表面，即該表面形成有多個非圓形的、多側(cè)邊形的凹坑和相鄰凹坑之間的基本等寬的穿插球面。
9.一種制造具有凹坑表面的高爾夫球的方法，特征在于包括下列步驟形成非圓形凹坑的無定形圖樣；和將所述圖樣轉(zhuǎn)移到所述球體上。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征還在于所述形成步驟包括通過受限的Voronio圖案鑲嵌法得到所述無定形圖樣。
全文摘要
在本發(fā)明的非限制性的示例性實施方案中，高爾夫球具有包括多個以無定形圖樣方式排列的凹坑的表面。在本發(fā)明的另一個實施方案中，高爾夫球具有包括多個間隔的凹坑的表面，其中每個凹坑包括一個非圓形的形狀并且由具有基本等寬的球面部分相間隔。在本發(fā)明的另一個實施方案中，高爾夫球具有由多個非圓形的、多側(cè)邊形的凹坑以及相鄰凹坑間具有基本等寬的穿插球面形成的表面。在本發(fā)明的又一個實施方案中，提供了具有凹坑化表面的高爾夫球的示范制造方法。該方法包括生成非圓形凹坑的無定形圖樣，以及之后將所述無定形圖樣轉(zhuǎn)移到高爾夫球的表面上。
文檔編號A63B45/00GK1655850SQ01814200
公開日2005年8月17日 申請日期2001年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月15日
發(fā)明者肯尼思·S·麥圭爾, 理查德·特威德爾三世, 彼得·W·漢米爾頓 申請人:寶潔公司