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Dokumentenidentifikation DE3532409A1 19.03.1987
Titel Zeichengerät der perspektivischen Darstellung
Anmelder Grossgarten, Rainer;
Kuhn, Wolfgang, 5483 Ahrweiler, DE
Erfinder Grossgarten, Rainer;
Kuhn, Wolfgang, 5483 Ahrweiler, DE
DE-Anmeldedatum 11.09.1985
DE-Aktenzeichen 3532409
Offenlegungstag 19.03.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.03.1987
IPC-Hauptklasse B43L 13/14

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Zeichengerät zur perspektivischen Darstellung eines räumlichen Objektes mit zwei Fluchtpunkten, die außerhalb der Zeichenfläche liegen.

Aus der Zeitschrift Zeichnen, 3, 1983 Seite 141 ist ein Zeichengerät der eingangs genannten Art bekannt, bei dem ein Lineal mit seinem Anschlag auf festgelegten Bahnen läuft, die radial ausgebildet sind, deren Radius durch die Entfernung der Fluchtpunkte und deren Mittelpunkte der Lage der Fluchtpunkte entsprechen.

Sowohl hinsichtlich des Standpunktes des Betrachters als auch hinsichtlich der Lage des Objektes in der Bildebene ist nur eine einzige Darstellungsart möglich.

Eine andere Ausführung eines Zeichengerätes ist der gleichen, oben angeführten Zeitschrift zu entnehmen. Bei dieser Ausführung wird in Fällen außerhalb der Zeichenfläche liegender Fluchtpunkte jeweils ein Parallelogramm mit einem entsprechend geführten Lineal verwendet. Das Parallelogramm ist seitlich an der Vorderseite des Zeichenbrettes befestigt und das Schenkellängenverhältnis ist entsprechend der Entfernung des Fluchtpunktes von der Zeichenfläche ausgestaltet.

Bei diesem zweiten Gerät ist jedoch - soweit aus der Fundstelle erkennbar - keine perspektivische Darstellung eines Objektes unter Zugrundelegung einer technischen Zeichnung möglich.

Für die Praxis ist es jedoch wünschenswert, ein Objekt in verschiedenen Perspektiven sowie in unterschiedlichen Lagen des Objektes zu der Bildebene in Perspektiven mit zwei Fluchtpunkten zeichnen zu können, ohne daß es dazu jeweils verschiedener Zeichengeräte bedarf.

Aufgabe der Erfindung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ist es demnach, ein Zeichengerät anzugeben, bei dem sowohl die Perspektive, d.h. der Standpunkt des Betrachters,als auch die Lage des Objektes in der Bildebene veränderbar sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß in Abhängigkeit vom Standpunkt des Betrachters sowie der Lage des Objektes zur Projektionslinie der Bildebene

  • - das Schenkellängenverhältnis jedes der beiden, je einem Fluchtpunkt zugeordneten Linealparallelogramme veränderbar ist,
  • - die Basen beider Linealparallelogramme jeweils auf Geraden liegen, die sich in einem Schnittpunkt schneiden und
  • - die Basen der Linealparallelogramme um den Schnittpunkt der beiden Geraden schwenkbar gelagert und in dem jeweils gewählten Schwenkwinkel fixierbar sind.


Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Linealparallelogramme an der Rückseite eines Zeichenbrettes angebracht sind und daß das - die jeweils einem Fluchtpunkt zugeordnete Strahlenschar erzeugende - Lineal mittels eines Umlenkhebels um die Seitenkante des Zeichenbrettes herum auf der Vorderseite des Zeichenbrettes geführt ist.

Dies hat den Vorteil, daß in der Zeichenfläche nur das notwendige Lineal geführt werden muß und der Benutzer nicht durch die Führungsmechanik des/der Lineal(s/e) gestört wird.

Die Genauigkeit der Linealführung ist dadurch gewährleistet, daß die Basis jedes der beiden Linealparallelogramme durch ein spielfreies Getriebe verwirklicht ist.

Eine besonders einfache Einstellung der Linealparallelogramme auf unterschiedliche Perspektivverhältnisse wird dadurch erreicht, daß die Länge des jeweils dem Fluchtpunkt zugewandten Schenkels der Linealparallelogramme veränderbar ist.

Eine weitere Erleichterung des Zeichenvorganges, bei dem der Standpunkt des Betrachters außerhalb der Fläche des Zeichenbrettes liegt, wird dadurch erzielt, daß bei einem außerhalb der Fläche des Zeichenbrettes angenommenen Standpunkt des Betrachters die Festlegung des vom Standpunkt ausgehenden Sichtstrahlenganges mittels eines veränderlichen zweischenkligen Winkellineals erfolgt, dessen Schenkel mittels eines Drehgelenkes miteinander verbunden sind, daß das Drehgelenk in der Projektionslinie der Bildebene verschiebbar geführt ist, daß der dem Standpunkt des Betrachters abgewandte Schenkel des Winkellineals stets senkrecht zur Projektionslinie der Bildebene steht, daß der dem Standpunkt des Betrachters zugewandte Schenkel so geführt ist, daß bei einer Verschiebung des Winkellineals entlang der Projektionslinie der Bildebene dieser Schenkel eine Strahlenschar erzeugt, die vom Standpunkt des Betrachters ausgehend die Projektionslinie der Bildebene schneidet.

Dazu wird als mechanische Führung für das Winkellineal eine Vorrichtung angegeben, bei der die Führung des dem Standpunkt des Betrachters zugewandten Schenkels des Winkellineals mittels eines Parallelogramms erfolgt, dessen Basis auf dem senkrecht vom Standpunkt des Betrachters zur Projektionslinie verlaufenden Sichtstrahl liegt, dessen beide Schenkel einerseits drehbar an den Basisenden und andererseits dreh- und verschiebbar an einer der Basis gegenüberliegenden Schiene befestigt sind, dessen beide Schenkel stets parallel zueinander verlaufend geführt sind und bei der der dem Standpunkt des Betrachters zugewandte Schenkel des Winkellineals entsprechend der der Basis des Parallelogramms gegenüberliegenden Schiene verläuft.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen nachstehend beschrieben und erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Skizze der für die perspektivische Darstellung (Zweipunktperspektive) maßgeblichen Grundlinien.

Fig. 2 zeigt eine Skizze des Linealparallelogramms.

Fig. 3 zeigt schematisch die Anbringung der beiden Linealparallelogramme für zwei Fluchtpunkte auf der Rückseite des Zeichenbrettes.

Fig. 4 zeigt die schematische Übertragung der Bewegung der Linealparallelogramme in die Zeichenebene, d.h. auf die Vorderseite des Zeichenbrettes.

Fig. 5 zeigt ein Winkellineal zur Zeichnung von Sichtstrahlen bei außerhalb der Zeichenfläche liegendem Standpunkt des Betrachters.

Fig. 6 zeigt eine Führungsmechanik für das Winkellineal in Fig. 5.

In Fig. 1 ist mit OB das darzustellende Objekt in der Draufsicht gezeigt. Die Lage des Objektes OB ist so gewählt, daß der Betrachter das Objekt vom Standpunkt des Betrachters S aus sieht. Dem Betrachter sind die beiden Kanten (Flächen) 1 und 2 zugewandt. Das Objekt liegt mit mindestens einem Punkt BP an der Projektionslinie BE der Bildebene an, wobei die hinteren Kanten des in der Draufsicht rechteckigen Objektes die Winkel α und β mit der Projektionslinie BE der Bildebene bilden.

Die Kanten 1 und 2 des Objektes OB haben je einen Fluchtpunkt F1 und F2. Deren Ermittlung geschieht wie folgt. Vom Standpunkt S werden jeweils Hilfslinien 1&min; und 2&min; so gezogen, daß sie jeweils parallel zu den Kanten 1 und 2 verlaufen. Die Schnittpunkte dieser Hilfslinien 1&min; und 2&min; mit der Projektionslinie BE ergeben die Punkte f1 und f2.

Die Fluchtpunkte F1 und F2 ergeben sich in den Schnittpunkten von senkrecht zur Projektionslinie BE verlaufenden Linien durch die Punkte f1 und f2 mit der sogenannten Horizontlinie H. Die Horizontlinie repräsentiert die Augenhöhe des Betrachters am Standpunkt S, bezogen auf das Objekt OB.

Als Bezugs- oder Nullhöhe wird angenommen, daß die Augenhöhe (senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 1) in der Mitte der Objekthöhe liegt. Aus der in Fig. 1 erkennbaren perspektivischen Darstellung des Objektes OBp und dem Verlauf der Horizontlinie H ist erkennbar, daß bei diesem Beispiel die Augenhöhe des Betrachters von der Null-Linie (s.o.) nach oben, d.h. oberhalb des Objektes OB, verschoben wurde. Auf der vom Berührungspunkt BP senkrecht zur Projektionslinie BE ausgehenden Geraden wird die wahre Höhe a des Objektes OB abgetragen.

Es sind jetzt alle notwendigen Punkte und Grundlinien bestimmt, man ermittelt jetzt die perspektivische Verkürzung. Dazu zeichnet man die Sehstrahlen, sie beginnen bei S, berühren die Eckpunkte sowie alle anderen markanten Punkte der Draufsicht und treffen die Bildebene BE. Die Schnittpunkte der Sehstrahlen mit der Bildebene werden senkrecht nach oben verlängert.

Nun zeichnet man die Sehstrahlen, beginnend bei F1 durch die Endpunkte von a bis sie die Senkrechte schneiden. Jetzt sind drei Körperkanten bestimmt, man braucht nur noch von F1 sowie F2 die Sehstrahlen durch die neuen Schnittpunkte zu legen und erhält somit das perspektivische Bild.

Das ist das Grundprinzip, nach dem alle Zweifluchtpunktperspektiven aufgebaut werden. An Hand dieser kleinen Zeichnung ist schon gut ersichtlich, wie aufwendig das Verfahren ist und wie groß die benötigte Konstruktionsfläche sein muß, um eine einigermaßen brauchbare perspektivische Darstellung eines Gegenstandes zu erhalten.

Die Größe der Konstruktionsfläche ist davon abhängig, wie weit die Fluchtpunkte F1 und F2 auseinander liegen und in welchem Abstand zur Draufsicht der Standpunkt festgelegt wird. Die beiden Fluchtpunkte F1 und F2, sowie der Standpunkt S sind wichtige Konstruktionspunkte, die während der Zeichenarbeit nicht verändert werden dürfen, d.h. daß man diese drei Punkte unbedingt auf der Konstruktionsfläche markieren muß. Denn es ist für jeden weiteren Zeichenvorgang unumgänglich, das Lineal in einem der Fluchtpunkte F1 und F2 sowie im Standpunkt S immer wieder anlegen zu können.

Bei Darstellungen kleiner Objekte, bei denen man mit einer kleinen Konstruktionsfläche auskommt, ist es möglich, seinen Schreibtisch freizuräumen und sich mit langen Linealen, Bindfäden oder ähnlichem zu behelfen. Doch bei weiter auseinander liegenden Fluchtpunkten, sowie entfernt liegendem Standpunkt haben solche provisorischen Hilfen schnell ein Ende. Es entstehen zu leicht Ungenauigkeiten, die das perspektivische Bild verzerren und unrealistisch erscheinen lassen.

In Fig. 2 sind die wesentlichen Konstruktionsmerkmale der Linealparallelogramme, die jeweils einem der beiden Fluchtpunkte F1 und F2 zugeordnet sind, gezeigt. Da das Parallelogrammprinzip grundsätzlich zum Stand der Technik gehört, sind hier nur die erfindungswesentlichen Merkmale erläutert.

Die Basis des Parallelogramms bildet die Verbindungsgerade der beiden Drehpunkte M1 und M2 des Zahnradgetriebes ZG. An den Drehpunkten M1 und M2 sind die Schenkel A und B des Linealparallelogramms angelenkt. Das aus vier Zahnrädern bestehende Zahnradgetriebe ZG bewirkt eine synchrone Drehung der beiden Schenkel A und B um die Drehpunkte M1 und M2. An den beiden anderen Enden der Schenkel A und B ist der Linealschenkel LS drehbar und über das am kürzeren Schenkel A angebrachte Schiebegelenk SGL verschiebbar befestigt.

Der Fluchtpunkt F1 ist der Schnittpunkt der durch die Basis einerseits sowie durch die Längsachse des Linealschenkels LS andererseits verlaufenden Geraden. Zur Einstellung des Fluchtpunktes F1, dessen Lage durch die eingangs beschriebenen Gesetzmäßigkeiten der Perspektivdarstellung bestimmt ist, ist bei dem Linealparallelogramm das Längenverhältnis der beiden Schenkel A und B veränderbar. Diese Änderung geschieht durch Verlängerung oder Verkürzung des Schenkels A, der dem Fluchtpunkt zugewandt ist, mittels eines einrastbaren Schiebegelenkes SGA, mit der Raste SGR.

Da das Linealparallelogramm an der Rückseite des Zeichenbrettes befestigt ist, ist der Linealschenkel LS mit einem Linealhebel LH versehen, der als Umlenkhebel ausgebildet ist und die Lage des Linealschenkels LS, z.B. um die Seitenkante des Zeichenbrettes herum, auf die Vorderseite des Zeichenbrettes in die Zeichenfläche auf das Lineal überträgt.

Das spielfreie Zahnradgetriebe ZG besitzt ein Zahnrad, das am Gegenlager GL federnd aufgehängt ist. Da solche spielfreien Getriebe an sich bekannt sind, braucht dessen Wirkungsweise bzw. genaue Ausführung hier nicht näher beschrieben zu werden.

Das gesamte Linealparallelogramm ist an einem Schwenkhebel, in Fig. 2 schematisch mit SHP eingezeichnet, befestigt und um den Schwenkpunkt SP senkrecht zur Zeichenebene schwenkbar.

Durch beide oben beschriebenen Maßnahmen, nämlich durch Änderung des Schenkellängenverhältnisses der Linealparallelogramme und durch die Schwenkbarkeit des bzw. der beiden Linealparallelogramme um den Schwenkpunkt SP läßt sich die Lage der Fluchtpunkte F1 und F2 einstellen.

Unter Beachtung der für die Zweipunktperspektive geltenden mathematischen Gesetzmäßigkeiten kann durch entsprechende Wahl der vorstehend genannten Verstellmöglichkeiten das Zeichengerät entsprechend der Erfindung auf die maßgeblichen Randbedingungen

  • - Standpunkt des Betrachters
  • - Augenhöhe des Betrachters
  • - Lage des Objektes zur Projektionslinie der Bildebene


eingerichtet werden. Die gegenseitige Abhängigkeit der vorgesehenen Einstellmöglichkeiten des Zeichengerätes kann in tabellarischer Form festgelegt werden; da dies eine rein rechnerisch ermittelte Skala ergibt und nicht Gegenstand der Erfindung ist, kann auf deren Darstellung hier verzichtet werden.

Für den, dem in Fig. 1 angedeuteten Fluchtpunkt F1, gegenüberliegenden Fluchtpunkt F2 ist an der Rückseite des Zeichenbrettes spiegelbildlich an dem Schwenkpunkt SP ein gleiches Linealparallelogramm vorgesehen.

Eine schematische Darstellung ist in Fig. 3 gezeigt, wobei das Zeichenbrett ZB angedeutet ist und zwar die Rückseite des Zeichenbrettes. In Fig. 4 ist eine Seitenansicht gezeigt, aus der ersichtlich ist, daß der Umlenkhebel LH an der Vorderseite ZBV des Zeichenbrettes ZB das zum Zeichnen verwendete Lineal LL trägt.

In Fig. 5 ist in der Zeichenfläche des Zeichenbrettes ZB das Winkellineal W mit seinen beiden Schenkeln WS1 und WS2 eingezeichnet. Wie erkennbar liegt der Schenkel WS2 auf dem vom Standpunkt des Betrachters S zu der Projektionslinie der Bildebene BE verlaufenden Sichtstrahl. Der zweite Schenkel WS1 steht senkrecht auf der Projektionslinie BE und zwar im Schnittpunkt des Sichtstrahles mit der Projektionslinie BE.

Dieser Darstellung ist weiterhin zu entnehmen, daß der Standpunkt des Betrachters S außerhalb des Zeichenbrettes ZB liegt. Um nun zu einer stets korrekten Festlegung der vorerwähnten Schnittpunkte der Sichtstrahlen mit der Projektionslinie BE zu gelangen, ist es notwendig, den Schenkel stets in Übereinstimmung mit dem Verlauf der Sichtstrahlen zu bringen, wobei es aus praktischen Gründen nicht möglich ist, den Schenkel WS2 mechanisch an dem angenommenen Standpunkt des Betrachters S zu fixieren, da dieser, wie gesagt, außerhalb der Zeichenfläche liegt.

Außerdem muß dafür gesorgt werden, daß der Schenkel WS1 stets senkrecht auf der Projektionslinie BE in den jeweiligen Schnittpunkten steht.

Dazu besteht das Winkellineal aus zwei Schenkeln WS1 und WS2, die gelenkig miteinander verbunden sind. Der Drehpunkt der beiden Schenkel WS1 und WS2 ist als Drehgelenk DGL ausgeführt, das einerseits in einer Führungsschiene FBE gleitet, die genau dem Verlauf der Projektionslinie der Bildebene BE folgt und andererseits den Schenkel WS1 in der gezeigten, vorbeschriebenen Lage zur Projektionslinie BE hält.

Zur Führung des Schenkels WS2, der dem Verlauf der Sichtstrahlen vom angenommenen Standpunkt S folgt, wird erfindungsgemäß ebenfalls von dem an sich bekannten Parallelogrammprinzip Gebrauch gemacht. Das benutzte Parallelogramm ist in Fig. 5 nicht zu sehen, da es ebenso wie die anderen Linealparallelogramme, die den Fluchtpunkten F1 und F2 zugeordnet sind, auf der Rückseite des Zeichenbrettes ZB angeordnet ist. Zur Übertragung der Führungsbewegung auf den Linealschenkel WS2 dient hier der schematisch in Fig. 5 erkennbare Umlenkhebel WH.

In Fig. 6 ist mit FBE der Verlauf der Führungsschiene in der Projektionslinie BE angedeutet.

Auf der senkrechten Verbindung zwischen der Projektionslinie BE und dem angedeuteten Standpunkt des Betrachters liegt die Basis des Parallelogramms zwischen den Punkten M3 und M4, an denen die Schenkel C und D des Parallelogramms drehbar gelagert sind. Der kürzere Schenkel D ist dem Standpunkt S zugewandt und zur Wahl unterschiedlicher Standpunkte S in seiner Länge veränderbar.

Die der Basis gegenüberliegende Schiene WSL ist einerseits an dem Drehgelenk DGL ebenfalls gelenkig angebracht und andererseits in Dreh- und Schiebegelenken SSL1 und SSL2 mit den Schenkeln C und D verbunden.

Die stets gleichzeitig parallele Führung der beiden Schenkel C und D ist mittels eines Führungskreuzes FK sichergestellt und zwar in der Weise, daß die Schenkel C und D übereinander gleiten können. Dies ist deshalb erforderlich, damit das Parallelogramm über die Basis M3M4 nach beiden Seiten schwenkbar ist. Außerdem bedeutet das Führungskreuz eine mechanische Versteifung des Parallelogramms.

Der Schenkel D gleitet in zwei Gleitlagern KSL2 und KSL3 des Führungskreuzes. Der Schenkel C ist rechtwinklig und starr mit der Führungsstange KHL verbunden, die ihrerseits in ebenfalls zwei Gleitlagern KSL1 und KSL4 gleitend befestigt ist.

Am unteren Ende der Schiene WSL ist der Linealumlenkhebel WH angebracht, der die Bewegung der Schiene WSL um den unteren Rand des Zeichenbrettes ZB herum auf den Schenkel WS2 des Winkellineals W überträgt (Fig. 5).


Anspruch[de]
  1. 1. Zeichengerät zur perspektivischen Darstellung eines räumlichen Objektes mit zwei Fluchtpunkten, die außerhalb der Zeichenfläche liegen, von einem angenommenen Standpunkt des Betrachters und bei vorbestimmter Lage des Objektes, unter Verwendung je eines, einem Fluchtpunkt zugeordneten Linealparallelogramms, dessen Schenkellängenverhältnis durch die Entfernung des Fluchtpunktes vom Objekt bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit vom Standpunkt des Betrachters sowie der Lage des Objektes zur Projektionslinie der Bildebene

    1. - das Schenkellängenverhältnis jedes der beiden, je einem Fluchtpunkt zugeordneten Linealparallelogramme veränderbar ist,
    2. - die Basen beider Linealparallelogramme jeweils auf Geraden liegen, die sich in einem Schnittpunkt schneiden und
    3. - die Basen der Linealparallelogramme um den Schnittpunkt der beiden Geraden schwenkbar gelagert und in dem jeweils gewählten Schwenkwinkel fixierbar sind.


  2. 2. Zeichengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linealparallelogramme an der Rückseite eines Zeichenbrettes angebracht sind und daß das - die jeweils einem Fluchtpunkt zugeordnete Strahlenschar erzeugende - Lineal mittels eines Umlenkhebels um die Seitenkante des Zeichenbrettes herum auf der Vorderseite des Zeichenbrettes geführt ist.
  3. 3. Zeichengerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis jedes der beiden Linealparallelogramme durch ein spielfreies Getriebe verwirklicht ist.
  4. 4. Zeichengerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des jeweils dem Fluchtpunkt zugewandten Schenkels der Linealparallelogramme veränderbar ist.
  5. 5. Zeichengerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem außerhalb der Fläche des Zeichenbrettes angenommenen Standpunkt des Betrachters die Festlegung des vom Standpunkt ausgehenden Sichtstrahlenganges mittels eines veränderlichen zweischenkligen Winkellineals erfolgt, dessen Schenkel mittels eines Drehgelenkes miteinander verbunden sind, daß das Drehgelenk in der Projektionslinie der Bildebene verschiebbar geführt ist, daß der dem Standpunkt des Betrachters abgewandte Schenkel des Winkellineals stets senkrecht zur Projektionslinie der Bildebene steht, daß der dem Standpunkt des Betrachters zugewandte Schenkel so geführt ist, daß bei einer Verschiebung des Winkellineals entlang der Projektionslinie der Bildebene dieser Schenkel eine Strahlenschar erzeugt, die vom Standpunkt des Betrachters ausgehend die Projektionslinie der Bildebene schneidet.
  6. 6. Zeichengerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung des dem Standpunkt des Betrachters zugewandten Schenkels des Winkellineals mittels eines Parallelogramms erfolgt, dessen Basis auf dem senkrecht vom Standpunkt des Betrachters zur Projektionslinie verlaufenden Sichtstrahl liegt, dessen beide Schenkel einerseits drehbar an den Basisenden und andererseits dreh- und verschiebbar an einer der Basis gegenüberliegenden Schiene befestigt sind, dessen beide Schenkel stets parallel zueinander verlaufend geführt sind und daß der dem Standpunkt des Betrachters zugewandte Schenkel des Winkellineals entsprechend der der Basis des Parallelogramms gegenüberliegenden Schiene verläuft.






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