DE10154794A1

DE10154794A1 - Synchronisierte Visualisierung von Teilszenen

Info

Publication number: DE10154794A1
Application number: DE10154794A
Authority: DE
Inventors: Christof Sinn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2001-11-08
Publication date: 2003-07-17
Also published as: US6961056B2; US20030128206A1

Abstract

Ein Benutzer öffnet mehrere Teilszenen und wählt diejenigen Teilszenen aus, welche synchronisiert werden sollen. In diesen drückt er auf einen "Share-Camera"-Knopf der Menü-Leiste. Die Teilszenen werden synchronisiert, indem alle synchronisierten Teilszenen einer Hauptkamera zugeordnet werden. D. h. Manipulationen des Szeneninhalts eines Fensters wirken sich auf die (alle) synchronisierten Teilszenen der anderen Fenster aus. Die Synchronisation ist dabei unabhängig von der Visualisierungsart des einzelnen Fensters. Damit können mehrere Teilszenen gleichzeitig innerhalb einer Anwendung visualisiert werden. Der wesentliche Vorteil liegt in der Tatsache, dass diese abhängig voneinander manipuliert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur synchronisierten Visualisierung von zwei Teilszenen, insbesondere zur dreidimensionalen Darstellung von Konturoberflächen zweier Werkstücke, sowie eine dazu korrespondierende Vorrichtung, insbesondere einen Simulationsrechner.
Bei industriellen Bearbeitungsmaschinen wie z. B. CNC-gesteuerten Werkzeugmaschinen oder Robotern wird ein Werkstück in der Regel entweder direkt codiert oder das Werkstück wird zuerst mittels eines CAD-Systems modelliert und dann in ein äquivalentes CNC-Teileprogramm umgewandelt. Das resultierende CNC-Teileprogramm bzw. das CAD-Modell entsprechen dabei idealisierten Bearbeitungsanweisungen für die Bearbeitungsmaschine. Das CNC-Programm wird dann in eine CNC-Steuerung geladen und die Bearbeitungsmaschine entsprechend dem CNC-Programm gesteuert.
Wenn das entsprechend diesem CNC-Programm gefertigte Werkstück innerhalb der gewünschten Fertigungstoleranzen eines idealen Werkstücks liegt, stellen sich bei dieser Vorgehensweise keine Probleme. Entspricht das gefertigte Werkstück hingegen nicht den an es gestellten Anforderungen, so ergibt sich ein Optimierungsbedarf dahingehend, herauszufinden mit welchen Veränderungen z. B. im CNC-Programm ein ordnungsgemäßes Werkstück gefertigt werden kann.
Es ist zwar möglich, nacheinander einzelne Bearbeitungsanweisungen und/oder einzelne Betriebsparameter der Bearbeitungsmaschine zu ändern, ein neues Werkstück zu fertigen und dann dieses erneut gefertigte Werkstück zu überprüfen. Diese Vorgehensweise ist aber sehr mühsam und darüber hinaus kosten-, material- und zeitintensiv. Dies gilt ganz besonders auch deshalb, weil oftmals nicht bekannt ist, wo die Ursache für die Abweichungen des tatsächlich gefertigten Werkstücks vom gewünschten Werkstück zu suchen sind.
Aus diesem Grund geht man heute verstärkt den Weg, solche mechatronischen Systeme wie industrielle Bearbeitungsmaschinen zu simulieren. Um jedoch das Ergebnis einer solchen Simulation analysieren zu können, bedarf es einer Visualisierungsumgebung zur realistischen Nachbildung der Oberfläche eines durch Simulation erhaltenen Werkstücks. Innerhalb der Prozesssimulation spielt die Visualisierungskomponente eine große Bedeutung.
Einer solchen Visualisierungskomponente kommt vor allem deshalb eine große Bedeutung zu, weil unter anderem anhand der Visualisierung eine Beurteilung mehrerer unterschiedlicher vom Simulationssystem berechneter Werkstückkonturen oder aber von Abweichungen des tatsächlich gefertigten Werkstücks vom gewünschten Werkstück erfolgt. Bei einer simulierten Fräsbearbeitung müssen z. B. Fräspunkte und Fräsbahn sowie evtl. eine zurückgeführte flächige Werkstückkontur dargestellt werden. Zur Beurteilung solcher virtuell gefertigten Werkstückoberflächen oder anderer Oberflächen ist es erforderlich, Teileprogramme mit gefrästen Konturen einzelner Steuerungskomponenten (Monitoring prinzip) differenziert zu vergleichen.
Visualisierungskomponenten zeichnen sich heutzutage üblicherweise durch Dreidimensionalität und die Möglichkeit zur Interaktion aus. Dementsprechend handelt es sich bei den dargestellten Inhalten um orthographische bzw. perspektivische 3D- Projektionen, welche vom Benutzer aktiv verändert werden können. Dieser ist dabei meist in der Lage, die dargestellten Inhalte zu drehen, zu verschieben und deren Größe zu verändern (sog. zoomen). Bei komfortablen Visualisierungskomponenten kann er darüber hinaus durch Selektion bestimmter Teilinhalte zugeordnete Informationen wie beispielsweise deren Abmessung, räumliche Lage oder Beziehung zu anderen Teilinhalten der Szene erhalten.
Insgesamt führt dies zu einem besseren Verständnis des Produktionsprozesses. Ferner kann die Oberflächenqualität des zu fertigenden Werkstücks bereits im Vorfeld bestimmt und analysiert werden, um eventuell die bestehende Parametrierung von Steuerung und Antrieb der Werkzeugmaschine zu optimieren.
Denn dadurch ist es möglich ein "virtuelles Werkstück" zu fertigen bzw. die Bearbeitung virtuell durchzuführen. Es ist also nicht erforderlich, tatsächlich ein Werkstück herzustellen. Prinzipiell muss die Bearbeitungsmaschine als solche nicht einmal vorhanden sein. Durch eine Simulation bzw. virtuelle Fertigung kann die Anzahl von Prototypen entscheidend verringert und somit Kosten gespart werden.
Dies gilt sowohl für den Vergleich ein und desselben Werkstücks, das auf zwei verschiedene Arten (z. B. mit unterschiedlich parametrisierten Werkzeugmaschinen) gefertigt wird oder eines Werkstücks, welches mit unterschiedlichen Technologien (z. B. Schruppen, Vorschlichten, Schlichten) bearbeitet wird.
Bisher bekannte Verfahren zur Visualisierung mehrerer Werkstückoberflächen beschränken sich lediglich darauf, die Oberflächen verschiedener Werkstücke einzeln graphisch darzustellen. Herkömmlich werden jeweilige Teilszenen dazu nacheinander einzeln visualisiert und bewertet.
Es besteht somit ein Bedarf nach einer verbesserten und komfortableren Möglichkeit zur Visualisierung zweier oder mehrerer dreidimensionaler Konturoberflächen beispielsweise von Werkstücken, die es einem Benutzer ermöglicht, auf effektive Weise auch geringe Unterschiede zwischen solchen Oberflächen so gut zu vergleichen, dass eine gute Beurteilung von Oberflächenqualitäten und Unterschieden solcher Oberflächenqualitäten möglich wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur synchronisierten Visualisierung von zwei Teilszenen, insbesondere zur dreidimensionalen Darstellung von Konturoberflächen zweier Werkstücke, mit den folgenden Verfahrensschritten gelöst:

- Darstellung einer ersten Teilszene in einem ersten Fenster einer Visualisierungsumgebung in einer zugeordneten ersten Ansicht,
- gleichzeitige Darstellung einer zweiten Teilszene in einem zweiten Fenster der Visualisierungsumgebung in einer zugeordneten zweiten Ansicht,
vorsehen einer zunächst neutralen Hauptansicht,
Koppeln der beiden Teilszenen durch
Auswahl einer Teilszene und
Übernahme der Parameter der zur ausgewählten Teilszene zugehörigen Ansicht in die Hauptansicht und
Zuordnung der Hauptansicht zu beiden Teilszenen durch Darstellung beider Teilszenen im jeweiligen Fenster gemäß der Hauptansicht,
- Übernahme einer Manipulation einer Teilszene in einem Fenster in die Hauptansicht und Darstellung beider Teilszenen im jeweiligen Fenster gemäß der Hauptansicht.

Alternativ dazu kann ein Koppeln der beiden Teilszenen auch erfolgen durch:
Auswahl einer Teilszene und
Übernahme der Parameter der zur ausgewählten Teilszene zugehörigen Ansicht in die Hauptansicht und
Zuordnung der Hauptansicht zur ausgewählten Teilszene und
Kopieren der Parameter der Hauptansicht in die Ansicht der anderen Teilszene in dem anderen Fenster,

- Übernahme einer Manipulation der ausgewählten Teilszene in die Hauptansicht und Kopieren der Parameter der Hauptansicht in die Ansicht der anderen Teilszene in dem anderen Fenster oder
- Übernahme einer Manipulation der anderen Teilszene in die zugehörige Ansicht und Kopieren der Parameter dieser Ansicht in die Hauptansicht und
- jeweils Darstellung der ausgewählten Teilszene gemäß der Hauptansicht und der anderen Teilszene gemäß der dieser zugeordneten Teilansicht.

In beiden Fällen hat es sich als günstig erwiesen, wenn

- der ersten Ansicht eine erste Datenstruktur zugeordnet ist,
- der zweiten Ansicht eine zweite Datenstruktur zugeordnet ist,
- der Hauptansicht eine dritte Datenstruktur zugeordnet ist,

- jede Datenstruktur über Speicherplätze zur Aufnahme aller zur vollständigen Beschreibung einer Ansicht benötigten Parameter verfügt und
- eine Übernahme einer ausgewählten Ansicht in eine andere Ansicht durch Kopieren der Parameter der zur ausgewählten Ansicht zugehörigen Datenstruktur in die zur anderen Ansicht zugehörige Datenstruktur erfolgt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung lässt sich auch eine Aufhebung der Synchronisation erreichen durch:

- Entkoppeln der beiden Teilszenen durch
Übernahme der Parameter der Hauptansicht in die beiden Ansichten der beiden Teilszenen und
Zuordnung der jeweiligen Teilszene im jeweiligen Fenster zu der zugehörigen Ansicht,
- Übernahme einer Manipulation einer Teilszene in einem der Fenster in die jeweils zugeordnete Ansicht und Darstellung dieser Teilszene im jeweiligen Fenster gemäß der zugeordneten Ansicht.

Das beschriebene Verfahren der vorliegenden Erfindung eignet sich besonders für eine Manipulation der Ansicht einer Teilszene durch Bewegungen des Teilszeneninhalts eines Fensters durch Zoomen und/oder Rotieren und/oder Translatieren und kann besonders effektiv zur Beurteilung von Oberflächenqualitäten von Werkstücken eingesetzt werden, insbesondere im Zuge einer virtuellen Fertigung eines solchen Werkstückes mit unterschiedlichen Bearbeitungsanweisungen.
Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere ein geeignet programmierter Simulationsrechner, der über Softwareabschnitte verfügt, die die einzelnen Verfahrensschritte auf dem Rechner durchführen, wenn diese Softwareabschnitte auf dem Rechner ausgeführt werden.
Ferner wird die Aufgabe der Erfindung durch eine vorteilhafte Vorrichtung zur synchronisierten Visualisierung von zwei Teilszenen mit den folgenden Merkmalen gelöst:

- einer Visualisierungsumgebung, insbesondere einem Display mit
- einem ersten Fenster zur Darstellung einer ersten Teilszene in einer zugeordneten ersten Ansicht und mit
- einem zweiten Fenster zur gleichzeitigen Darstellung einer zweiten Teilszene in einer zugeordneten zweiten Ansicht,
- einem ersten Speichermittel zur Aufnahme von Parametern der ersten Ansicht der ersten Teilszene,
- einem zweiten Speichermittel zur Aufnahme von Parametern der zweiten Ansicht der zweiten Teilszene,
- einem dritten Speichermittel zur Aufnahme von Parametern einer Hauptansicht,
- einem Mittel zum Koppeln der beiden Teilszenen, insbesondere einem Softwareschaltelement (Button), mit
einem Mittel zur Auswahl einer Teilszene und
einem Mittel zum Kopieren der Parameter des Speichermittels der zur ausgewählten Teilszene zugehörigen Ansicht in das dritte der Hauptansicht zugeordnete Speichermittel und mit
einem Mittel zur Verknüpfung der beiden Fenster mit dem Inhalt des dritten der Hauptansicht zugeordneten Speichermittels und
einem Mittel zur Darstellung beider Teilszenen im jeweiligen Fenster gemäß den Parametern des dritten Speichermittels,
- einem Mittel zur Übernahme der durch eine Manipulation einer Teilszene in einem der Fenster verursachten Parameteränderungen in das dritte Speichermittel.

Eine weitere vorteilhafte Vorrichtung zur synchronisierten Visualisierung von zwei Teilszenen gemäß dem aufgezeigten alternativen Verfahren der Erfindung umfasst die folgenden Merkmale:

- ein Visualisierungsumgebung, insbesondere ein Display mit
- einem ersten Fenster zur Darstellung einer ersten Teilszene in einer zugeordneten ersten Ansicht und mit
- einem zweiten Fenster zur gleichzeitigen Darstellung einer zweiten Teilszene in einer zugeordneten zweiten Ansicht,
- einem ersten Speichermittel zur Aufnahme von Parametern der ersten Ansicht der ersten Teilszene,
- einem zweiten Speichermittel zur Aufnahme von Parametern der zweiten Ansicht der zweiten Teilszene,
- einem dritten Speichermittel zur Aufnahme von Parametern einer Hauptansicht,
- einem Mittel zum Koppeln der beiden Teilszenen, insbesondere einem Softwareschaltelement (Button), mit
einem Mittel zur Auswahl einer Teilszene und
einem Mittel zum Kopieren der Parameter des Speichermittels der zur ausgewählten Teilszene zugehörigen Ansicht in das dritte der Hauptansicht zugeordnete Speichermittel und mit
einem Mittel zur Verknüpfung des Fensters mit der ausgewählten Teilszene mit dem Inhalt des dritten der Hauptansicht zugeordneten Speichermittels und mit
einem Mittel zum Kopieren der Parameter des dritten Speichermittels in das der anderen Teilszene in dem anderen Fenster zugeordnete Speichermittel,
einem Mittel zur Darstellung beider Teilszenen im jeweiligen Fenster gemäß den Parametern des jeweils zugeordneten Speichermittels,
- einem Mittel zur Übernahme der durch eine Manipulation der ausgewählten Teilszene in einem der Fenster verursachten Parameteränderungen in das dritte Speichermittel und
- einem Mittel zur Übernahme der durch eine Manipulation der anderen Teilszene in einem der Fenster verursachten Parameteränderungen in das eigene zugeordnete Speichermittel.

Analog dazu kann die Erfindung besonders vorteilhaft in Form eines Computerprogrammproduktes realisiert werden, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann und Softwareabschnitte umfasst, mit denen die Verfahrensschritte gemäß der voranstehend beschriebenen Ausführungen durchgeführt werden, wenn das Programmprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur synchronisierten Visualisierung von zwei Teilszenen, wie vorangehend beschrieben, kann besonders vorteilhaft zur Beurteilung von Oberflächenqualitäten von Werkstücken eingesetzt werden, insbesondere im Zuge einer virtuellen Fertigung eines solchen Werkstückes mit unterschiedlichen Bearbeitungsanweisungen.
Weitere Vorteile und Details der vorliegenden Erfindung ergeben sich anhand des im Folgenden beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispiels und in Verbindung mit den Figuren. Es zeigen jeweils in Prinzipdarstellung:
Fig. 1 eine Teilszenensynchronisation anhand von Szenengraphen der einzelnen Teilsvisualisierungsszenen,
Fig. 2 mögliche Bestandteile eines Szenengraphen und
Fig. 3 bis Fig. 5 einen Aufbau einer beispielhaften Teilvisualisierungsszene mit einem Szenengraphen anhand der Symbole gemäß Fig. 2.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Hilfe sogenannter Szenengraphen anhand der oben genannten Figuren beschrieben, die sich besonders gut zur Darstellung der Funktionsweise eignen.
Eine mögliche Implementierung kann in Form einer Softwareumgebung erfolgen, die auf einem Grafikrechner eine geeignete Visualisierungsumgebung schafft.
Dazu werden mehrere Fenster zur Darstellung von Teil- Visualisierungsszenen erzeugt (z. B. durch die Windows MDI, Multiple Document Interface-Technik). Jedes Fenster beinhaltet eine Visualisierungsszene. Aus Sicht der Gesamtapplikation beinhaltet jedes Fenster daher eine Teil-Visualisierungsszene bzw. Teilszene. Jede Teil-Visualisierungsszene besteht aus verschiedenen geometrischen Objekten (Punkte, Linien, Flächennetze in Liniendarstellung, Flächennetze in filled-Darstellung, etc.) zur Nachbildung eines virtuellen Prozesses wie beispielsweise einem Fräsprozess und dient vor allem einer Visualisierung von Werkstück-Konturen.
Zur Visualisierung der Szene (der jeweiligen Szenenobjekte) wird eine Visualisierungsumgebung verwendet, für die auf bekannte Grafikbibliotheken zurückgegriffen werden kann. Die Applikation verwendet dazu z. B. die objektorientierte Graphikbibliothek "OpenInventor" (Fa. TGS). Auch vorstellbar wäre eine Realisierung mit Hilfe der frei verfügbaren Graphikbibliothek "OpenGL". Um speziell die Szenenobjekte anzeigen (sog. rendern) zu können, benötigt jede Teilszene eine "Kamera", die die Ansicht der Teilszene bzw. den Betrachtungswinkel des Anwenders vor dem Bildschirm der Visualisierungsumgebung repräsentiert.
Nimmt man eine Realisierung mit der oben erwähnten Visualisierungsumgebung "OpenInventor" an, so wird dazu ein Karmeraobjekt instanziiert und zu einem oben erwähnten sogenannten Szenengraphen hinzugefügt.
Im folgenden seien zunächst einzelne Bestandteile von Szenengraphen aufgeführt, wobei mit den Ziffern 1 bis 10 die in Fig. 2 gezeigten Grafiksymbole zugeordnet sind: 1 Separatorknoten (SoSeparator) - Dieser unterteilt den Graphen in Teilgraphen. Eigenschaftsknoten sind nur im jeweiligen Teilgraphen gültig.
2 Selektionsknoten (SoSelection) - Kinder dieses Knotens sind selektierbar. Die Art der Selektion ist angebbar. Der Selektionsknoten ist gleichzeitig Separator.
3 Schalterknoten (SoSwitch) - Bietet die Möglichkeit, einzelne Kinder (Teilgraphen) auszublenden. Mögliche Einstellungen sind ALL, NONE, CHILD(i).
4 Eigenschaftsknoten - Spezifiziert eine modal gültige Eigenschaft.
5 Metrik- bzw. Topologieknoten.
6 Lichtknoten - Spezifiziert das jeweilige Lichtmodell.
7 Geometrieknoten - Spezifiziert die Gestalt des jeweiligen Objektes.
8 Kameraknoten - Spezifiziert Art und Einstellung der Kamera
9 Callback-Knoten - Bietet die Möglichkeit, auf Ereignisse funktional zu reagieren.
10 Untergraph - Unterteilt den Szenengraphen in Teilgraphen
Die Darstellungen gemäß Fig. 3 bis Fig. 5 zeigen den Aufbau einer typischen Teilvisualisierungsszene bestehend aus solchen Elementen. Gezeigt ist in Fig. 3 eine Baumstruktur eines Szenengraphen mit einem Separatorknoten m_root als Stammknoten, von dem ein Callback-Knoten m_keybevent, ein Eigenschaftsknoten m_Umgebung und ein Topologieknoten m_vertex abzweigen. Außerdem sind zwei Untergraphen SELECT und 2D_SZENE abgezweigt.
Die beiden anderen Szenengraphen sind anhand der oben stehenden Tabelle mit den Grafiksymbolen aus der Fig. 2 ohne weiteres nachvollziehbar und stellen weitere Beispiele dar. Die Bezeichnungen geben einen Anhaltspunkt für eine jeweilige Funktion.
Interessant für die vorliegende Erfindung sind dabei vor allem das Kameraobjekt m_Kamera3D in Fig. 4 und die beiden Lichtquellen m_dirlight_blue und m_dirlight_red in Fig. 5, die konkrete Auswirkungen auf die Darstellung einer Teilszene in einem Fenster der Visualisierungsumgebung haben. Jede Teilvisualisierungsszene besitzt im zugehörigen Szenengraphen eine eignes solche Kameraobjekt. Die übrigen Elemente betreffen die Auswahl von Optionen, die zu solchen Knoten-Elementen der Szenengraphen führen.
Wichtig für die vorliegende Erfindung ist vor allem das Kameraobjekt. Dieses besitzt eine Vielzahl von Objektdaten und Objektmethoden, von denen im Folgenden einige Beispiele angeführt sind. Beispiele Objektdaten viewportMapping
position
orientation
aspectRatio
nearDistance, farDistance, focalDistance
pointAt Beispiele Objektmethoden GetViewVolume
ViewAll
getViewportBounds
Bei Starten der Applikation wird dieser nun eine Hauptkamera zugefügt. Diese wird, wie in der Darstellung gemäß Fig. 1 gezeigt, in den Szenengraphen der einzelnen Teilvisualisierungsszenen zugefügt. Über einen jeweiligen Schalterknoten Kamera_Switch für jede Teilszene n wird eine Auswahlmöglichkeit zwischen der individuellen Kamera einer Teilszene "Kamera" und der Hauptkamera "Haupt_Kamera" geschaffen.
Drückt der Benutzer nun einen sogenannten Share-Camera-Knopf (z. B. ein Softwarebedienelement, sog. Button) einer beliebigen Teilvisualisierungsszene, wobei jede Teilszene einen solchen besitzt, so geschieht folgendes:
Verwendet die jeweilige Teilszene zum Synchronisationszeitpunkt ihre eigene Kamera (linke Kamera in Fig. 1), so wird die Hauptfenster-Kamera mit den Werten der jeweiligen Teilszenen-Kamera überschrieben und dieser Teilszene die Hauptfenster-Kamera zugeordnet (z. B. mittels der OpenInventor- Funktion "IvfSetActiveCamera"; vgl. nachfolgendes Programmbeispiel).
Verwendet die jeweilige Teilszene zum Synchronisationszeitpunkt jedoch die Hauptkamera (rechte Kamera in Fig. 1), so wird die Teilszenen-Kamera mit den Werten der jeweiligen Hauptfenster-Kamera überschrieben und dieser Teilszene wieder ihre (eigene) Teilszenen-Kamera zugeordnet.
Hierzu im Folgenden ein Code-Ausschnitt einer möglichen Softwarerealisierung in der Programmiersprache C++ mit OpenInventor-Funktionalität:
Die Deklaration der Variablen und Funktionen ist dabei eng an die in den Figuren verwendete Semantik angelehnt, so dass die vorangehende Funktionalität gut nachvollzogen werden kann.
Der Vorgang einer solchen Szenen-Synchronisation kann für jede Teilszene beliebig oft ausgeführt werden.
Öffnet ein Benutzer mehrere Teilszenen (z. B. Darstellung des Teileprogramms, einzelner Steuerungskomponentenergebnisse), kann er diese mittels eines Menü-Eintrags wahlweise vertikal oder horizontal anordnen. Dann wählt der Benutzer diejenigen Teilszenen aus, welche synchronisiert werden sollen. In diesen drückt er auf den "Share-Camera"-Knopf der Menü-Leiste.
Die Teilszenen sind nun synchronisiert (siehe oben beschriebene Funktionalität), d. h. Bewegungen wie Zoomen, Rotieren bzw. Translatieren des Szeneninhalts eines Fensters wirkt sich auf die (alle) synchronisierten Teilszenen der anderen Fenster aus. Die Synchronisation ist dabei unabhängig von der Visualisierungsart des einzelnen Fensters, d. h. die jeweils gewählte Einstellung "Punkte-, Linien- bzw. Flächendarstellung" des Fensters bleibt erhalten.
Der wesentliche Vorteil liegt in der Tatsache, dass mehrere Teilszenen gleichzeitig innerhalb einer Anwendung visualisiert werden können. Zum anderen können diese abhängig voneinander manipuliert werden.
So sind in den ausgewählten Teilszenen immer dieselben Einstellungen wie Kameralokation, Beobachterlokation, Lichteinfall, etc. vorhanden. Zoomt der Benutzer - etwa um Ungenauigkeiten etwa im µm-Bereich erkennen zu können - an die Oberfläche einer Teilszene, ist es ihm möglich, beispielsweise die Oberflächenergebnisse anderer Steuerungs-Komponenten bzw. abweichender Darstellungen (Fräsbahn) parallel und unter exakt gleichen Rahmenbedingungen bewerten zu können.
Dies wird ermöglicht, indem die Anwendung fähig ist, mehrere Fenster (Teilszenen) zu generieren (z. B. MDI-Anwendungen). Sind mehrere Teilszenen geöffnet und zugreifbar, besteht mit der Erfindung die Möglichkeit, die Szeneninhalte zu synchronisieren. Sind mehrere Szeneninhalte synchronisiert, werden Szenen-(Fenster) übergreifend die Kameras der einzelnen Szenen gekoppelt. Die Kopplung der Szenenkameras schließlich führt zum gewünschten Ergebnis.
Mit Hilfe einer solchen synchronisierten graphischen Darstellung gemäß der Erfindung fällt es einem Benutzer viel leichter, Oberflächenqualitäten von Konturen zu beurteilen, die räumlich getrennt voneinander vorliegen. Mittels der Teilszenensynchronisation und deren graphischer Darstellung ist nämlich ein direkter Bezug der beiden virtuell gefertigten Werkstückkonturen innerhalb einer Szene am Bildschirm möglich.

Claims

1. Verfahren zur synchronisierten Visualisierung von zwei Teilszenen, insbesondere zur dreidimensionalen Darstellung von Konturoberflächen zweier Werkstücke, mit den folgenden Verfahrensschritten:

- Darstellung einer ersten Teilszene in einem ersten Fenster einer Visualisierungsumgebung in einer zugeordneten ersten Ansicht,

- gleichzeitige Darstellung einer zweiten Teilszene in einem zweiten Fenster der Visualisierungsumgebung in einer zugeordneten zweiten Ansicht,

- vorsehen einer zunächst neutralen Hauptansicht,

- Koppeln der beiden Teilszenen durch
Auswahl einer Teilszene und
Übernahme der Parameter der zur ausgewählten Teilszene zugehörigen Ansicht in die Hauptansicht und
Zuordnung der Hauptansicht zu beiden Teilszenen durch Darstellung beider Teilszenen im jeweiligen Fenster gemäß der Hauptansicht,

- Übernahme einer Manipulation einer Teilszene in einem Fenster in die Hauptansicht und Darstellung beider Teilszenen im jeweiligen Fenster gemäß der Hauptansicht.

2. Verfahren zur synchronisierten Visualisierung von zwei Teilszenen, insbesondere zur dreidimensionalen Darstellung von Konturoberflächen zweier Werkstücke, mit den folgenden Verfahrensschritten:

- vorsehen einer zunächst neutralen Hauptansicht,

- Koppeln der beiden Teilszenen durch
Auswahl einer Teilszene und
Übernahme der Parameter der zur ausgewählten Teilszene zugehörigen Ansicht in die Hauptansicht und
Zuordnung der Hauptansicht zur ausgewählten Teilszene und
Kopieren der Parameter der Hauptansicht in die Ansicht der anderen Teilszene in dem anderen Fenster,

- Übernahme einer Manipulation der ausgewählten Teilszene in die Hauptansicht und Kopieren der Parameter der Hauptansicht in die Ansicht der anderen Teilszene in dem anderen Fenster oder

- Übernahme einer Manipulation der anderen Teilszene in die zugehörige Ansicht und Kopieren der Parameter dieser Ansicht in die Hauptansicht und

- jeweils Darstellung der ausgewählten Teilszene gemäß der Hauptansicht und der anderen Teilszene gemäß der dieser zugeordneten Teilansicht.

3. Verfahren zur synchronisierten Visualisierung von zwei Teilszenen nach Anspruch 1 oder 2, wobei
der ersten Ansicht eine erste Datenstruktur zugeordnet ist,
der zweiten Ansicht eine zweite Datenstruktur zugeordnet ist,
der Hauptansicht eine dritte Datenstruktur zugeordnet ist, wobei
jede Datenstruktur über Speicherplätze zur Aufnahme aller zur vollständigen Beschreibung einer Ansicht benötigten Parameter verfügt und
eine Übernahme einer ausgewählten Ansicht in eine andere Ansicht durch Kopieren der Parameter der zur ausgewählten Ansicht zugehörigen Datenstruktur in die zur anderen Ansicht zugehörige Datenstruktur erfolgt.

4. Verfahren zur synchronisierten Visualisierung von zwei Teilszenen nach Anspruch 1, mit den folgenden weiteren Verfahrensschritten:

- Entkoppeln der beiden Teilszenen durch
Übernahme der Parameter der Hauptansicht in die beiden Ansichten der beiden Teilszenen und
Zuordnung der jeweiligen Teilszene im jeweiligen Fenster zu der zugehörigen Ansicht,

- Übernahme einer Manipulation einer Teilszene in einem der Fenster in die jeweils zugeordnete Ansicht und Darstellung dieser Teilszene im jeweiligen Fenster gemäß der zugeordneten Ansicht.

5. Verfahren zur synchronisierten Visualisierung von zwei Teilszenen nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Manipulation der Ansicht einer Teilszene Bewegungen des Teilszeneninhalts eines Fensters durch Zoomen und/oder Rotieren und/oder Translatieren umfasst.

6. Verwendung eines Verfahrens zur synchronisierten Visualisierung von zwei Teilszenen nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Beurteilung von Oberflächenqualitäten von Werkstücken, insbesondere im Zuge einer virtuellen Fertigung eines solchen Werkstückes mit unterschiedlichen Bearbeitungsanweisungen.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5, insbesondere geeignet programmierter Simulationsrechner.

8. Vorrichtung zur synchronisierten Visualisierung von zwei Teilszenen, insbesondere zur dreidimensionalen Darstellung von Konturoberflächen zweier Werkstücke, mit den folgenden Merkmalen:

- einer Visualisierungsumgebung, insbesondere einem Display mit

- einem ersten Fenster zur Darstellung einer ersten Teilszene in einer zugeordneten ersten Ansicht und mit

- einem zweiten Fenster zur gleichzeitigen Darstellung einer zweiten Teilszene in einer zugeordneten zweiten Ansicht,

- einem ersten Speichermittel zur Aufnahme von Parametern der ersten Ansicht der ersten Teilszene,

- einem zweiten Speichermittel zur Aufnahme von Parametern der zweiten Ansicht der zweiten Teilszene,

- einem dritten Speichermittel zur Aufnahme von Parametern einer Hauptansicht,

- einem Mittel zum Koppeln der beiden Teilszenen, insbesondere einem Softwareschaltelement (Button), mit
einem Mittel zur Auswahl einer Teilszene und
einem Mittel zum Kopieren der Parameter des Speichermittels der zur ausgewählten Teilszene zugehörigen Ansicht in das dritte der Hauptansicht zugeordnete Speichermittel und mit
einem Mittel zur Verknüpfung der beiden Fenster mit dem Inhalt des dritten der Hauptansicht zugeordneten Speichermittels und
einem Mittel zur Darstellung beider Teilszenen im jeweiligen Fenster gemäß den Parametern des dritten Speichermittels,

- einem Mittel zur Übernahme der durch eine Manipulation einer Teilszene in einem der Fenster verursachten Parameteränderungen in das dritte Speichermittel.

9. Vorrichtung zur synchronisierten Visualisierung von zwei Teilszenen, insbesondere zur dreidimensionalen Darstellung von Konturoberflächen zweier Werkstücke, mit den folgenden Merkmalen:

- einer Visualisierungsumgebung, insbesondere einem Display mit

- einem dritten Speichermittel zur Aufnahme von Parametern einer Hauptansicht,

- einem Mittel zum Koppeln der beiden Teilszenen, insbesondere einem Softwareschaltelement (Button), mit
einem Mittel zur Auswahl einer Teilszene und
einem Mittel zum Kopieren der Parameter des Speichermittels der zur ausgewählten Teilszene zugehörigen Ansicht in das dritte der Hauptansicht zugeordnete Speichermittel und mit
einem Mittel zur Verknüpfung des Fensters mit der ausgewählten Teilszene mit dem Inhalt des dritten der Hauptansicht zugeordneten Speichermittels und mit
einem Mittel zum Kopieren der Parameter des dritten Speichermittels in das der anderen Teilszene in dem anderen Fenster zugeordnete Speichermittel,
einem Mittel zur Darstellung beider Teilszenen im jeweiligen Fenster gemäß den Parametern des jeweils zugeordneten Speichermittels,

- einem Mittel zur Übernahme der durch eine Manipulation der ausgewählten Teilszene in einem der Fenster verursachten Parameteränderungen in das dritte Speichermittel und

- einem Mittel zur Übernahme der durch eine Manipulation der anderen Teilszene in einem der Fenster verursachten Parameteränderungen in das eigene zugeordnete Speichermittel.

10. Computerprogrammprodukt, das direkt in den internen Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann und Softwareabschnitte umfasst, mit denen die Verfahrensschritte nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 5 durchgeführt werden, wenn das Programmprodukt auf einem Computer ausgeführt wird.