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Verfahren zur Nachbildung der plasHMhen Formen eine Cegenstandes unter Benutzung der relativen Abweichungen entsprechender Bilder.
Vorliegendes Verfahren bezweckt die mechanische Wiedergabe der plastischen Formen eines beliebigen Modells, indem es die Tatsache benutzt, dass die einzelnen perspektivischen Ansichten eines Körpers im Verhältnis zur Raumlage, zur Plastik des Modells voneinander abweichen, falls sie von verschiedenen Standpunkten aus gewonnen wurden.
Die einzelnen Standpunkte können dabei jede beliebige Lage im Raum innehaben, auch längs derselben Achse. Wenn nur die Bedingung erfüllt wird, dass jedes Bild aus einem verschiedenen Standpunkte gewonnen wird, so sind die Bilder nicht kongruent und enthalten die für das vorliegende Verfahren nötigen Abweichungen, auch wenn man sie nötigenfalls nachträglich auf dieselbe Grösse zurückführt, da nur die Punkte einer bestimmten Ebene im Raume koinzidieren können.
Es sind bereits verschiedene Verfahren zur Nachbildung der plastischen Formen eines Gegenstandes unter Zuhilfenahme photographischer Aufnahmen vorgeschlagen worden. Diese Verfahren können zweckmässig in zwei besondere Gruppen vereinigt werden : jene Verfahren, bei welchen nur eine einzige photographische Aufnahme verwendet wird, und jene, bei denen mindestens ein Paar photographischer Aufnahmen zur Anwendung gelangt.
Bekanntlich ist eine einzige photographische Aufnahme nicht ausreichend, um die Formen eines Raumgebildes zu ermitteln, es sei denn, dass ganz besondere Umstände vorbilden hind.
Bei jenen Verfahren, bei welchen nur eine einzige photographische Aufnahme zur Anv endun gelangt, ist daher nötig, dass auf dem Bild ein Netzwerk von Linien zum Vorschein kommt, deren geometrischen BeschaSenheiten bekannt und die allgemein aus den Linien bestehen,'. ängs welcher die Oberfläche des Gegenstandes durch ein System zweckentsprechend gewählter Oberflächen durchschnitten wird. Bei diesen Verfahren ermöglicht die Kenntnis der Natur der Hilfsoberflächen das Netzwerk der Durehschnittslinien nachzubilden, ohne dass dazu eine zweite Aufnahme erforderlich sei.
Bei der zweiten Klasse der Verfahren haben die beiden phutographischen Bilder entweder nur die Zahlenwerte der Koordinaten zu liefern, welche die Lage des Punktes im Raum bestimmen, oder sie dienen dazu, die beiden die Lage des Punktes im Raume bestimmenden geometrischen Orte zu liefern, von welchen aus durch ihre Durchschneidung die wirkliche Lage des Punktes selbst im Raum ermittelt wird.
Bei der pratischen Ausführung werden als geometrische Orte am besten Lichtstrahlen oder bewegliche Stifte verwendet, die durch entsprechende Punkte der beiden Bilder führen und durch ihre Durchschneidung die Lage des Punktes angeben Die Werte der Koordination werden bei jenen Verfahren, bei welchen Koordinaten zur Anwendung gelangen, entweder unmittelbar von den photographischen Bildern abgemessen, oder durch die stereoskopische Beobachtung eines wirklichen. durch die beiden photographischen Aufnahmen ge- lieferten Bildes ermittelt.
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung weicht jedoch von den obengenannten, bisher zur Anwendung gebrachten Verfahren dadurch ab, dass, anstatt ein Netzwerk von Durchschnittslinien nachzubilden oder die Lage eines Punktes als Durchschnitt zweier geometrischen Orter zu ermitteln, zwei von verschiedenen Standpunkten aufgenommene photographische Bilder als Führung für eine Vorrichtung dienen, die zwei Stifte besitzt, welche derart verstellt werden können, dass deren Spitzen mit den Paaren entsprechender Punkte in den beiden Bildern zusammenfallen und mit einem Schneidwerkzeug in Verbindung gebracht werden, derart, dass letzterer sich längs eines Weges bewegt, der demjenigen geometrisch ähnlich ist, welcher durch die beiden Stifte verfolgt wird, wenn dieselben auf der Grundebene liegenden Punktbilder gebracht werden,
und ausserdem dasselbe in senkrechter Richtung mit Bezug auf die genannte Ebene je nach der wirklichen Höhe des abgebildeten Punktes verschoben wird.
Der Klarheit halber soll von dem Spezialfall ausgegangen werden, dass zwei solcher verschiedener Bilder vorhanden sind, welche gleich gross und auf getrennten Unterlagen aufgezeichnet sind. wie solche von jeder stereoskopis < n Kamera geliefert werden.
Fig. 1 sei beispielsweise ein Querschnitt abc rl a, eines als Objekt benutzten Körpers, der von zwei beliebigen Standpunkten al und aus photographiert werden möge. Dadurch erhält man zwei Bilder, wie sie in pl und/ (Fig. 2) abgebildet sind, die geometrisch als zwei ZentralProjektionen (oder Parallel-Projektionen, falls die Entfernung unendlich gross ist) des Objektes 7 u betrachten sind.
Wenn diese zwei Bilder zum Vergleich aufeinander gelegt werden, so ergibt sich, dass die Punkte ei und c2, welche den höchsten Stellen des Modelles entsprechen, aura dise grösste relative Entfernung in wagerechter Richtung voneinander aufweisen, dass dl und näher aneinander stehen und dass schliesslich a1 mit a2, b1 mit b2 sich in dem vorliegenden Beispiel decken.
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Da sich also beide Bilder voneinander nach Massgabe der Reliefhöbe Jer entsprechenden Punkte unterscheiden, kann man die Entfernung der korrespondierenden Punkte als Mass für deren Reliefhöhe benutzen, und diese auf den Aufriss übertragen, der durch die eine der beiden Aufnahmen gegeben ist.
Bekanntlich gibt es in der Mechanik vielerlei Vorrichtungen, welche ermöglichen, eine beliebige Entfernung zweier Punkte auf eine andere Richtung zu übertragen, als diejenige ist, in welcher die Abmessung erfolgte. Solche Vorrichtungen können hydraulische, pneumatische oder auch elektrische Vorrichtungen sein ; kurzum Vorrichtungen irgend welcher Art, welche man schlechthin mechanisch nennt.
In Fig. 3 ist ein Schema einer solchen Vorrichtung perspektivisch dargestellt. e und f sind zwei Stifte, welche die Entfernung der zwei entsprechenden Punkte abmessen. Dieser Abstand wird mittels einer gezahnten Walze g auf den Stift h in beliebigem Verhältnis senkrecht zu dieser Abmessung übertragen. Die Lage der Punkte pl und p2 bestimmt also die Höhe der Stiftes h, d. h. auf das obige Beispiel übertragen das ,,Relief" des betreffenden Punktes.
Man hätte also in der Weise zu verfahren, dass man erst die zwei Bilder in derselben Lage nebeneinander legt, wie sie in der Kamera entstanden, oder wie sie für die stereoskopische Betrachtung gewöhnlich aufgeklebt werden, und nun mit einem Stift e, der als Hauptstift bezeichnet werden soll, einen Punkt des einen Bildes festzuhalten, während mit einem Stift/'. dem Messstift, der korrespondierende Punkt auf dem anderen Bilde abgegriffen wird.
Durch diese gegenseitige Lage der beiden Stifte ist eine bestimmte Stellung der Spitze des Werkzeuges h bedingt, welche in einem passenden Material durch Eingraben oder Aufgraben festgelegt wird. Nun wird ein anderer Punkt mit dem Hauptstift festgehalten und mit dem Messstift der korrespondierende Punkt des anderen Bildes abgegriffen, wodurch sich eine neue Lage des Werkzeuges A für diese neue Stelle ergibt, welche ebenso wie die erste in dem Arbe.'smaterial festgehalten wird. Für die übrigen Punkte wird in derselben Weise fortgefahren, bis die Plastik vollendet ist.
Durch dieses einfache, wenn auch nicht praktische Beispiel des Verfahrens wird a ! so das Wesen der Erfindung verständlich gemacht, welches darin besteht, dass man die relativer. Al)- weichungen korrespondierender ähnlicher perspektivischer Bilder zur plastischen Nachbildung des dargestellten Objektes dadurch benutzt, dass man die verschiedene gegenseitige Abweichung. korrespondierender Punkte mechanisch in eine Höhenveränderung eines Werkzeuges überträgt,
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Es sollen nun einige. mdere, für die Praxis besser geeignete Mittel beschrieben werden, um solche Bilder zu erhalten, wie sie für das vortieende Verfahren erforderlich sind und gleichfalls einige Methoden betrachtet werden, um die erwähnte Abmessung und mechanische Obertragung zu vereinfachen. Die erwähnten Aufnahmen können z. B. mit einer gewöhnlichen
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Erweiterung des Objektivastandes bezwecken bzw. die Aufnahme sehr naher, oder mikroskopischer Objekte ermöglichen.
In den meisten Fällen genügen solche Vorrichtungen für vorliegenden Zweck vollkommen : sollten jedoch mehr als zwei Bilder erwünscht sein, 80 können die geeigneten Modifikationen vorgenommen werden, welche zur Erzeugung beliebig bzw. un- endlich vieter solcher Bilder rühren.
EinebesonderszweckdienlicheVorrichtungzeigtdasFallowfield'scheStereoduplieon (Ders Jahrbuch für 1900, Seite 4030. Für den Fall, dass die Öffnung des Objektives der Ent- fernung des Objektes gegenüber genügend gross ist, so können unter Fortlassung der ganzen Vorrichtung die verschiedenen Bilder durch je eine Hälfte des Objektives (bzw. ein Drittel, ein
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derselben Stelle der Platte zu vereinigen.
Da es für Durchführung des Verfahrens offensichtlich von Wert ist, möglichst viele charakteristische Punkte zu haben, welche auf den verschiedenen Bildern leicht erkennbar sind, su kann man solche gewünschtenfalls dadurch erzeugen, dass man das Modell mittels einer Projektionslaterne beleuchtet, welche auf das Objekt beliebige Zeichen, wie Buchstaben, Spiralen,
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Punkte oder sonstwie gestaltete Linien von einem beliebigen Standpunkte aus (z. B. k, Fig. 1) wirft. In die Falle kann man die Bilder mit Leichtigkeit voneinander unterscheiden, wenn sie auch, wie oben angegeben, in beliebiger Anzahl auf derselben Platte aufgenommen werden.
Bewirft man das Modell mit einem regelmässig linierten oder punktierten Bilde, z. B. mittels eines Autotypierasters, so wird, wie im Anschluss an die Fig. 4 und 9 erläutert ist, die Messung und die mechanische Reliefübertragung bedeutend erleichtert.
Dieser ersten Art entsprechende perspektivische Ansichten für das Verfahren zu erhalten, kann durch das Schema Fig. 5 dargestellt werden.
Die perspektivischen Ansichten sind photographische Aufnahmen aus beliebigen Richtungen q und ql aus einer beliebigen Entfernung vom Objekt ; 1 bedeutet eine beliebige Richtung der Strahlen einer Projektionslaterne. Die Projektionslaterne kann, für den Fall, dass das Modell an und für sich genügend zahlreiche charakteristische Punkte aufweist, fortgelassen werden. Die Richtung der Pfeile lässt sowohl in diesem Bilde, wie in dem nächsten erkennen, ob es sich um eine photographische Aufnahme oder um eine Projektion mittels Laterne handelt.
Wenn man die eine der Aufnahmen von einem Standpunkte aus machen würde, der ganz nahe dem Projektionsapparate liegt, so wäre diese vom Projektionsbild, welches in der Laterne steckt, kaum zu unterscheiden. Es wäre mit diesem identisch, falls man genau von demselben Punkte aus photographieren würde, von welchem aus projiziert wird.
Es ist deshalb klar, dass das Bild im Projektionsapparat selbst die eine der zu vergleichenden perspektivischen Ansichten geben kann. wonach dieses Aufnahmeverfahren durch das Schema Fig. 6 darzustellen wäre, indem r1 die eine beliebige Richtung des photographischen Apparates darstellt und r diejenige des Projektionsapparates.
Man kann also, falls man auf das Modell ein Projektionabitd z. B-von A- (in Fig 1) aus wirft, nicht nur die Aufnahmen von 01 und (} aus untereinander vergleichen, sondern auch eine jede von diesen mit dem Projektionsbilde selbst. Wünscht man das Projektionsbild auf der, elbe Platte zu haben. auf welcher die Aufnahme erfolgte. so kann man es auf einer Ebene, t-iic-z. B. in a-b liegt, in Abwesenheit des Modells auffängt. oder sonstwie auf diese komprt, oder gleich
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Eine dritte Art derartige Bilder zu erhalten. ist die, dass man von verschiedenen leiten her dasselbe Projek-tionsbild auf das Modell projiziert.
Diese Bilder, welche in einer bestimmten Ebene a-b (Fig. 7) zur Deckung kommen würden, decken sich nicht, sobald sie vom Modell ausserhalb dieser Ebene aufgefangen werden, sondern weichen in der für das vorliegende Verfahren bedingten Weise mehr oder weniger voneinander ab. Die zu vergleichenden Bilder werden also durch photographische Aufnahmen aus einem beliebigen Punktes s gegeben sein. aus welchem
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aufgenommen werden. Der Standpunkt s braucht nicht für jedes Bild beibehalten zu werden. und ist theoretisch auch nicht beizubehalten. falls man die Aufnahmen von 11 aus mit einem Objektiv statt mit einer unendlich kleinen Öffnung macht.
Die Randstrahlen des Objektives erzeugen ein anderes Bild als die Zentral strahlen. Bel der Einstellung wäre allso Sorge zu tragen, dass sich diejenigen Punkte, welche sich hei der Projektion vollkommen decken (im Beispiel der Fig. 7 diejenigen, welche sich auf der Ebene a-b befinden) auch auf den Aufnahmen vollkommen übereinstimmen- Kommen dann die anderen Punkte, welche anderen Ebenen entsprechen, in den Aufnahmen nebeneinander bzw. unscharf, so ist dies für das Verfahren nur förderlich, da die Abweichungen dadurch gesteigert werden.
Das Schema eines solchen Aufnahmeverfahrens ist in Fig. 8 gegeben.
Ein ähnliches Verfahren wird auch nach der deutschen Patentschrift Nr. 138388 vor wendet, die Aufnahmen werden jedoch in einer gänzlich verschiedenen Weise für die Nachbildung benutzt.
In derselben Weise, wie durch das Einschalten im Objektiv vcn Blenden, mit 2, 3 und mehr (Innungen die Bilder gesondert aufgenommen werden. können diese bei einer Projektionslaterne gesondert projiziert werden, so dass bei genügender () ffnung des Projektionsobjektives die Projektion der 2. 3 usw. oder unendlich vieler Bilder von einer einzigen Laterne aas erfolgen kann.
Falls das Projektionsbild ein System von Punkten war, werden diese für eine scharf eingestellte Ebene alle auf dieselbe Stet) dien ; hinter und vor dieser Ebene dagegen fallen sie entsprechend mehr oder weniger nebeneinander, so dass sie sich zu derart verschiedenen Punkten
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Anzahl der Bilder. so dass sie sich in den verschiedenen Aufnahmen, wenn diese aufeinander gelegt werden, berühren, so entsteht durch deren Kombination ein einziger, dem Relief gemäss bretter Punkt oder Strich. wie z. B. in Fig. 9 abgebildet, für den Fall, dass drei Bilder t, Pl, 12
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grossen Punkte.
Da die Aufnahmen rein geometrischer Natur sind, ist es prinzipiell gleichgiltig, ob die angewandten Bilder positive, negative oder eines positiv und das andere negativ sind, obwohl durch passende Wahl praktische Vorteile entstehen können.
Was die weitere Ausgestaltung der Apparate zur Messung der Abweichung entsprechender Bilder betrifft, so ist diese eine nebensächliche. Zur Messung gewisser Entfernungen und zur Übertragung dieses Masses senkrecht zur Richtung der Messung selbst, gibt es in der Mechanik die verschiedenartigsten Vorrichtungen, von welchen eine in Fig. 3 dargestellt wurde.
Es ist jedoch selbstverständlich, dass die Abmessung der Entfernung der korrespondierenden Punkte nicht nur durch Bewegung des Stiftes dem Bilde gegenüber, sondern auch durch Verschiebung des Bildes dem Stift gegenüber erfolgen kann ; sowie auch, dass unter Abmessung die Bestimmung der verschiedenen Abweichungen in der Lage der korrespondierenden Punkte zu verstehen ist, unbekümmert urn die Lage der Bilder zueinander und selbst mit parallelen Bildebenen befestigt werden, wenn es die Art der Abmessung verlangen sollte.
Eine jede der bereits konstruierten Reliefkopiermaschinen kann mit Leichtigkeit zu den besonderen Zwecken dieses Verfahrens herangezogen werden, da die Bewegung des Stiftes h (Fig. 3) genau derjenigen entspricht, welche der sogenannte "Taster" bei den Reliefkopiermaschinen ausführt, indem er das zu kopierende Originalmodell abtastet und die Höhenlage auf das bearbeitende Werkzeug (Fräser usw.) überträgt-Danach kann man bei den Reliefkopier- maschinen den Taster jederzeit durch den Stift h ersetzen. Durch Einätzen der Bilder in eine Metallunterlage wird eine bequemere und genauere
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lichen Stereoskop oder anaglyphischen Apparat betrachtet.
Dabei markiert man den Punkt, auf dem einen Bild und verschiebt eine entsprechende Marke auf dem anderen, bis sie in der gleichen Lage im Raum zu sein scheint, wie der markierte Punkt, wodurch die Stellung des zweiten Punktes bestimmt ist.
Falls man über Bilder verfügt, in welchen die Grösse der Punkte oder Breite der Striche usw. im Verhältnis zum Relief des betreffenden Punktes steht, wie dies bezüglich der Fig. 4 und 9 bereits erläutert wurde, so wird die Auffindung des korrespondierenden Punktes dadurch vereinfacht, dass ste in dieaem Fall soviel bedeutet, wie die Dicke der Punkte usw. abzumessen und als Relief
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der Masse derselben geschieht durch Abtasten dieser Löcher mittels eines konischen Stiftes (kalibrieren.
Fig. iU und 11), welcher, wie aus Fig. 12 ersichtlich, der Breite des Loches entsprechend mehr oder weniger tief eindringt. Unter diese Platte kann man eine beliebige plastische Masse legen (Fig. 12), in welche das Relief direkt eingegraben wird.
Durch Wiederholung sämtlicher Vorgänge, eventuell unter verschiedenen Winkeln, wird eine feinere Modellierung herbeigeführt.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Nachbildung der plastischen Formen eines Gegenstandes unter Benutzung mehrerer Bilder dieses Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenseitigen Abweichungen zweier oder mehrerer korrespondierender Punkte verschiedener Zentral- oder Parallelprojektionen
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