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Dokumentenidentifikation DE3629700C1 05.11.1987
Titel Verfahren zum Konstruieren perspektivischer Abbildungen mit Hilfe von CAD-Programmen
Anmelder Lippik, Heinz, Dipl.-Ing., 7520 Bruchsal, DE
Erfinder Lippik, Heinz, Dipl.-Ing., 7520 Bruchsal, DE
DE-Anmeldedatum 01.09.1986
DE-Aktenzeichen 3629700
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 05.11.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.11.1987
IPC-Hauptklasse B43L 13/18

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Konstruieren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 in drei Dimensionen, bei dem der konstruierenden Person durch opto-stereoskopische Geräte die Vision eines dreidimensionalen durch Meßskalen eingerahmeten Raumes mit mindestens einem darin befindlichen beweglichen Meßpunkt vermittelt wird.

Die Vision eines dreidimensionalen Raumes entsteht, indem jedem der beiden Augen der konstruierenden Person ein anderes ebenes Perspektivbild der Konturen diese Raumes vorgestellt wird.

Die beiden Perspektivbilder werden durch CAD-Programme unter Abnahme von zwei nahe nebeneinander liegenden Blickpunkten rechnerisch ermittelt und geben dem menschlichen Sehvermögen denselben Eindruck der virtuellen Raumkonturen, den es beim Betrachten der gleichen tatsächlich vorhandenen Raumkonturen haben würde.

Die einrahmenden Meßskalen dienen zur Anzeige der Längen- Breiten- und Höhenmaße der Konstruktion.

Die Lage des Meßpunktes im Raum wird auf den Meßskalen durch Markierungen laufend angezeigt.

Mit Hilfe von Steuertasten oder -hebeln kann die konstruierende Person den Meßpunkt an gewünschte Orte des Raumes bringen.

Die durch den Meßpunkt gegebene maßliche Orientierung in dem dreidimensionalen virtuellen Raum ermöglicht es, in diesem Raum zu konstruieren indem dort wahlweise sichtbare Konturen einer Konstruktion bestehend aus Punkten, Linien, Kreisen, Polygonen oder auch räumlichen Elementen wie Zylinder oder Kegel erzeugt werden.

In Abhängigkeit von der Lage des Meßpunktes zu den drei Meßskalen werden die Konturen der Konstruktion von den CAD- Programmen errechnet und auf den beiden Bildschirmen so angezeigt, daß die konstruierende Person diese Konturen im dreidimensionalen virtuellen Raum wahrnimmt, als ob es sich um ein tatsächliches Modell der Konstruktion handle. Gleichzeitig befinden sich die Maße der Konturen in den CAD-Programmen und können wahlweise abgespeichert werden.

Die für Konstruktionsarbeiten erforderlichen Operationen, nämlich das Verschieben oder Drehen der Konturen oder das Zeichnen in verschiedenen Farben, können ebenfalls im dreidimensionalen virtuellen Raum ausgeführt werden.

Die konstruierende Person kann auch die Blickrichtung für die Betrachtung des dreidimensionalen virtuellen Raumes ändern, so daß die im Raum erzeugten Konturen von beliebigen Seiten aus betrachtet werden können.

Die auf oben beschriebene Art ermittelten und abgespeicherten Maße der Konstruktion können als Zahlenwerte an Bildschirmen oder auf Druckern ausgegeben werden. Ebenso kann eine Ausgabe der Konturen als technische Zeichnung oder als Perspektivbild auf Plottern oder Druckern erfolgen.

Es ist bekannt, Konstruktionen an Bildschirmen mit Hilfe von CAD-Programmen zu erzeugen, wobei ebene zweidimensionale technische Zeichnungen oder ebene Perspektivbilder gezeichnet werden.

Insbesondere ist eine Zeicheneinrichtung bekannt (DE 33 39 420 A1), bei der eine Konstruktion mit einem elektronischen Zeichenstift auf einem Digitalisierbrett entworfen und durch eine 3D-Logik isometrisch dargestellt wird.

Es sind auch Verfahren bekannt, bei denen eine Konstruktion durch Eingabe von Zahlen, Befehlen oder ebenen Bildern in einen Computer dimensioniert wird und danach zur Betrachtung der Konstruktion stereoskopische räumliche Darstellungen erzeugt werden. (Programm DUCT der Universität Cambridge).

Weiterhin ist aus der Photogrammetrie das Verfahren bekannt, aus zwei entsprechenden Fotografien eines Objektes stereoskopisch-räumliche Ansichten zu erzeugen und darin mit Hilfe eines beweglichen Meßpunktes die Längen-Breiten- und Höhenkoordinaten von Objektpunkten auszumessen.

Bei diesen Verfahren wird jedoch immer die stereoskopisch- räumliche Betrachtung auf Objekte angewendet, die bereits anderweitig konstruiert wurden oder die bereits existieren. Die Objekte sollen mit diesen Verfahren lediglich betrachtet oder ausgemessen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Konstruktionen direkt in der stereoskopisch-räumlichen Betrachtung herzustellen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß, statt die Konstruktion in ebenen Zeichnungen oder Bildern ausarbeiten zu müssen, die konstruierende Person während ihrer Arbeit immer eine räumliche Anschauung mit Tiefenwirkung von der Konstruktion vor Augen hat und der Eindruck besteht, als würde ein tatsächliches Modell hergestellt, also unmittelbar im dreidimensionalen Raum konstruiert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die Figur zeigt die räumliche Anordnung der Elemente zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Darin ist mit V der virtuelle Konstruktionsraum bezeichnet, mit K eine darin sichtbare Konstruktion, mit P der Meßpunkt, mit L die Längenmaßskala, mit B die Breitenmaßskala, mit H die Höhenmaßskala, mit M die Markierungen auf den Maßskalen, mit A das Perspektivbild für das linke Auge der konstruierenden Person, mit C das Perspektivbild für das rechte Augen der konstruierenden Person, mit D das linke Auge der konstruierenden Person, mit E das rechte Auge der konstruierenden Person und mit T das Bedienungspult.

Mit dieser Anordnung sieht die konstruierende Person mit ihrem linken Auge D ein ebenes Bild A auf dem die Meßskalen L, B und H sowie der Meßpunkt P perspektivisch abgebildet sind und gleichzeitig mit ihrem rechten Auge E das ebene Bild C auf dem dieselben Dinge in einer Perspektive abgebildet sind, deren Blickpunkt rechts neben demjenigen des anderen Bildes liegt.

Die konstruierende Person beginnt nun mit der gewünschten Konstruktion, indem, ausgehend von P, die gewünschten Linien durch Betätigen von Steuertasten oder -hebeln des Bedienpultes T erzeugt werden. Die Darstellungen dieser Linien auf den Bildern A und C werden von Computern errechnet. Durch die gleichzeitige Betrachtung des Bildes A mit dem linken Auge D und des Bildes C mit dem rechten Auge E bekommt die konstruierende Person die Vision der räumlich verlaufenden Linien im Raum V. Sie sieht darin die Meßskalen B, L, H, die konstruierten Linien K und den Meßpunkt P, dessen Lage immer durch die Markierungen M auf den Meßskalen angezeigt wird.

Mit Hebeln oder Tasten des Bedienpultes T kann die konstruierende Person den Meßpunkt P im virtuellen Raum V bewegen und dabei wahlweise weitere Konturen K erzeugen.

Durch Betätigen anderer Tasten des Bedienpultes T können die gewonnenen Konstruktionsmaße abgespeichert werden oder es kann die Ausgabe der Maße oder Konturen auf Druckern oder Plottern eingeleitet werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Konstruieren perspektivischer Abbildungen mit Hilfe von CAD-Programmen, wobei die Erzeugung von Punkten und/oder Konturen durch Eingabe von Koordinaten oder durch Bedienung eines Steuerhebels erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der konstruierenden Person durch opto-stereoskopische Geräte aus zwei ebenen Bildschirmen mit perspektivisch angeordneten Meßskalen und mindestens einem darin beweglichen Meßpunkt, die Vision eines dreidimensionalen Raumes vermittelt wird, daß zur Erstellung einer Konstruktion in dem virtuellen Raum die konstruierende Person den oder die Meßpunkte in dem dreidimensionalen virtuellen Raum an die gewünschte Stelle verfährt, wobei ein Rechner die Position der im dreidimensionalen Raum angefahrenen Stelle auf die opto-stereoskopisch zutreffende Position in den beiden Bildschirmen umrechnet und diese Positionen wahlweise abspeicherbar sind.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dreidimensionalen virtuellen Raum Abbildungen von ebenen geometrischen Figuren, nämlich von Linien, Kegelschnitten und Polygonen erzeugt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem dreidimensionalen virtuellen Raum Abbildungen von räumlichen geometrischen Objekten erzeugt werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem dreidimensionalen virtuellen Raum sichtbaren Elemente beliebig verschoben und/oder gedreht werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den in dem dreidimensionalen virtuellen Raum sichtbaren Elementen verschiedene Farben zugeordnet werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Blickpunktes, von dem aus der dreidimensionale virtuelle Raum und die darin wahrnehmbaren Konturen gesehen werden, beliebig verändert wird.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maße der im dreidimensionalen virtuellen Raum erzeugten Konturen als Zahlenwerte an Bildschirmen und/oder Druckern ausgegeben werden.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im dreidimensionalen virtuellen Raum erzeugten Konturen als technische Zeichnungen oder als Perspektivbilder auf Plottern und/oder Druckern ausgegeben werden.






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