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Die vorliegende Erfindung betrifft die Erstellung von Konstruktionsdaten für ein CAD-System. Insbesondere betrifft die Erfindung die Umwandlung einer Freihandform in Konstruktionsdaten für das CAD-System.
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Zur professionellen Konstruktion eines Gegenstands wird üblicherweise ein CAD-System verwendet. Das CAD-System erlaubt es, parametrisch zu konstruieren, das heißt, Abhängigkeiten zwischen Elementen des Objekts aufzustellen, so dass eine Änderung an einem Element automatisch oder semiautomatisch eine Änderung an einem weiteren Element bewirken kann. So kann beispielsweise eine Dimensionierung eines funktionalen Bauteils wie einer Welle gleichzeitig mit einer Dimensionierung eines angrenzenden Lagers oder Wellendichtrings erfolgen. Für das Zusammenfügen mehrerer solcher Objekte zu einer übergeordneten Struktur ist deren Parametrisierbarkeit häufig unabdingbar. So können beispielsweise unterschiedliche Arbeitsgruppen an unterschiedlichen Subsystemen eines komplexen Gegenstands wie eines Kraftfahrzeugs arbeiten und sich mittels ihrer Konstruktionsdaten austauschen.
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Das Arbeiten an einem CAD-System ist üblicherweise komplex und speziell geschultem Fachpersonal vorbehalten. Einem kreativen Prozess ist das Konzept des CAD-Systems allgemein nicht zugänglich. Beispielsweise kann eine Person, die sich mit der äußeren Gestaltung des Objekts befasst, beispielsweise ein Designer oder Strömungsmechaniker, Schwierigkeiten haben, seine Vorstellungen über die Form eines Objekts in konstruktive Daten zu überführen, die mittels eines CAD-Systems bearbeitet werden können. Die gemeinsame Arbeit mit einem Konstrukteur, der das CAD-System bedient und konstruktive Aspekte des Objekts behandelt, kann daher schwierig sein.
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Um diesem Problem zu begegnen ist es üblich, ein dreidimensionales Vollmodell anzufertigen, beispielsweise aus Ton, und anschließend optisch abzutasten, um die Konstruktionsdaten für das CAD-System bereitzustellen. Dies erfordert jedoch einerseits einen geübten Ersteller des Modells und bedingt andererseits die Verarbeitung einer großen Anzahl abgetasteter Punkte auf der Oberfläche des Modells. Auch die Untergliederung der abgetasteten Punkte in einzelne Elemente des Objekts kann häufig nicht automatisiert erfolgen.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System, ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt anzugeben, die eine vereinfachte Umsetzung einer dreidimensionalen Freihandform in Konstruktionsdaten erlauben. Die Erfindung löst diese Aufgaben mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Ein erfindungsgemäßes System umfasst ein benutzergesteuertes Werkzeug zur Bereitstellung eines Strangs rasch abbindender Masse, um eine dreidimensionale Freihandform aus dem Strang zu erzeugen, eine optische Abtasteinrichtung zur Abtastung des Strangs, eine Verarbeitungseinrichtung zur Erkennung grundlegender geometrischer Figuren in Abschnitten des abgetasteten Strangs und eine Umsetzungseinrichtung zur Bereitstellung geometrischer Konstruktionsdaten für die Freihandform auf der Basis der erkannten Figuren.
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Als Werkzeug kann beispielsweise ein stiftähnliches Gerät verwendet werden, das unter dem Namen 3 Doodler bekannt ist. Dabei wird nach Art einer Heißklebepistole benutzergesteuert ein Strang erhitzten Kunststoffs ausgegeben, der nach dem Verlassen des Werkzeugs schnell abkühlt und dadurch aushärtet. Der Strang kann, ausgehend von einer Arbeitsfläche, beliebig im Raum geformt werden, so dass dreidimensionale Strukturen dargestellt werden können. Ein derartiges Werkzeug kann auch eine ungeübte Person in die Lage versetzen, seine Vorstellungen in einer dreidimensionalen Freihandform auszudrücken. Dabei ist die Person nicht darauf beschränkt, zweidimensionale Ansichten der Freihandform zu bearbeiten, wie das üblicherweise an einem Computersystem mit einem Bildschirm erforderlich ist. Außerdem kann die Freihandform haptisch begriffen werden, so dass der Benutzer sich weiter verbessert ausdrücken kann. Eine Anlern- beziehungsweise Eingewöhnungszeit für ein solches Werkzeug kann kurz sein oder komplett entfallen. Das Werkzeug ist daher insbesondere dafür geeignet, eine Vorstellung einer kreativen Person oder einer Person, die über ein besonders ausgeprägtes räumliches Verständnis, aber begrenzter Ausdrucksmittel verfügt, in eine dreidimensionale Freihandform umzusetzen. Dabei können außer dem bezeichneten Werkzeug auch andere artverwandte Werkzeuge zur Herstellung einer dreidimensionalen Freihandform verwendet werden.
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Durch das Abtasten des Strangs kann vermieden werden, große Punktewolken zu erzeugen, die üblicherweise bei der Abtastung dreidimensionaler Oberflächen entstehen. Da das Werkzeug einen Strang bereitstellt, ist die dreidimensionale Freihandform üblicherweise als Gitterstruktur ausgebildet, die erleichtert abgetastet werden kann. Insbesondere kann ein Datenvolumen, das durch die Abtastung entsteht, relativ klein sein. Verarbeitungsressourcen können dadurch eingespart werden und die Verarbeitung kann rascher vonstatten gehen.
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Geometrische Figuren, in die Abschnitte des abgetasteten Strangs umgewandelt werden, können „schönere“ Formen beschreiben, als der Benutzer mittels des Werkzeugs auszudrücken vermag. Beispielsweise können eine perfekt gerade Linie oder ein perfekter Kreisbogen aus den abgetasteten Informationen der Gitterstruktur extrahiert werden. Die ursprüngliche Intention des Benutzers kann so auf verbesserte Weise erfasst und nachvollzogen werden. Die geometrischen Figuren können auf einfache und effiziente Weise in Konstruktionsdaten umgewandelt werden, so dass die Konstruktionsdaten in guter Näherung das ausdrücken, was der Benutzer ursprünglich auszudrücken versuchte. Dadurch kann insgesamt das Produkt eines kreativen Prozesses des Benutzers der technischen Verarbeitung, beispielsweise durch ein CAD-System, zugänglich gemacht werden.
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In einer ersten Variante umfasst die Abtasteinrichtung ein optisches Positioniersystem zur Verfolgung des Werkzeugs im Raum, während der Benutzer die Freihandform erzeugt. Dadurch kann gleichzeitig mit der Arbeit des Benutzers eine virtuellere Präsentation der Freihandform entstehen, die später weiterverarbeitet werden kann, so dass eine sofortige Rückmeldung an den Benutzer erfolgen kann. Beispielsweise kann das Werkzeug mittels Stereo-Kameras verfolgt werden, während der Benutzer die Freihandform anfertigt. In einer anderen Ausführungsform kann das Werkzeug auch mittels strukturiertem Licht beleuchtet werden und nur eine Kamera ist zur Abtastung von Reflexionen des strukturierten Lichts von dem Werkzeug vorgesehen. Das strukturierte Licht kann beispielsweise ein pseudo-zufälliges Punktemuster umfassen. Die Vorgehensweise kann der von Microsoft Kinect entsprechen. In noch einer weiteren Ausführungsform können spezielle aktive oder passive Marker an dem Werkzeug vorgesehen sein, um die Position des Werkzeugs im Raum zu bestimmen. Diese Vorgehensweise ist aus dem Bereich der Positionierung chirurgischer Geräte bekannt.
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In einer anderen Variante umfasst die Abtasteinrichtung eine Kamera zur optischen Abtastung aller Stränge der fertig gestellten Freihandform. Die Abtastung erfolgt also erst dann, wenn der Benutzer die Freihandform bereits fertig gestellt hat. Dazu kann beispielsweise ein handelsüblicher 3D-Scanner verwendet werden. Diese Variante kann besonders kostengünstig und flexibel realisiert werden.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Umsetzen einer dreidimensionalen Freihandform in Konstruktionsdaten für die Freihandform umfasst Schritte des Abtastens eines Strangs rasch abbindender Masse, die benutzergesteuert die Freihandform bildet, mittels einer optischen Abtasteinrichtung, des Erkennens grundlegender geometrischer Figuren in Abschnitten des abgetasteten Strangs und des Bereitstellens geometrischer Konstruktionsdaten für die Freihandform auf der Basis der erkannten Figuren.
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Das Verfahren kann zur vorteilhaften Erstellung von CAD-Konstruktionsdaten auf der Basis der dreidimensionalen Freihandform des Benutzers verwendet werden. So kann auf einfache, robuste und wenig aufwendige Weise eine Eingabe von technisch weiterverarbeitbaren Konstruktionsdaten durch eine ungeübte Person erfolgen.
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In einer Variante wird der Strang optisch abgetastet, während der Benutzer die Freihandform erstellt. Dadurch kann das Verfahren auch interaktiv betrieben werden, so dass der Benutzer beispielsweise eingreifen kann, wenn ein Teil des Strangs inkorrekt erkannt wird.
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In einer anderen Variante werden alle Stränge der Freihandform optisch abgetastet, nachdem die Freihandform fertig gestellt ist. Die Abtastung kann insbesondere in einem oder mehreren Durchgängen gleichzeitig für alle Stränge erfolgen. Im Fall von Unzulänglichkeiten oder Fehlern kann die Abtastung mit wenig Aufwand wiederholt werden. Außerdem können Beeinträchtigungen des Benutzers während er Erstellung des Objekts, etwa durch das Erfordernis freier Sichtlinien zur optischen Abtasteinrichtung, nicht erforderlich sein.
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Bevorzugter Weise umfassen die grundlegenden geometrischen Figuren eines oder mehrere von Strecke, Kreis, Kreissegment, Ellipse, Ellipsensegment, Dreieck oder Rechteck. Auf der Basis dieser Figuren können in guter Näherung beliebig komplexe Objekte gebildet werden. In einer Variante liegen alle grundlegenden geometrischen Figuren jeweils in einer Ebene. Die Intention des Benutzers kann dadurch verbessert erfasst werden und die Modellierung des Objekts kann verbessert sein.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden zunächst zweidimensionale geometrische Figuren erkannt und anschließend werden auf der Basis erkannter zweidimensionaler Figuren eine oder mehrere dreidimensionale Figuren erkannt beziehungsweise gebildet. Durch diese stufenweise Erkennung können Ungenauigkeiten wie beispielsweise ein nicht vollständig geschlossener Linienzug verbessert interpretiert beziehungsweise korrigiert werden, bevor ein komplexerer dreidimensionaler Körper erkannt wird. Die Erkennungsleistung des Systems bzw. Verfahrens kann dadurch verbessert sein.
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In einer weiteren Ausführungsform werden erkannte dreidimensionale Figuren mit Oberflächen versehen. Die Oberflächen können später benutzergesteuert oder parametrisch weiterverarbeitet werden, beispielsweise durch Extrudieren, Drehen oder Spannen. Die bereitgestellten Konstruktionsdaten können so realistischer oder leichter verarbeitbar sein.
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Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, wenn es auf einer Ausführungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Medium gespeichert ist.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei
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1 ein System zur Bereitstellung von geometrischen Konstruktionsdaten;
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2 ein beispielhaftes Werkzeug zur Erstellung einer dreidimensionalen Freihandform;
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3 ein beispielhaftes Werkzeug zur Erstellung einer dreidimensionalen Freihandform in einer weiteren Ansicht;
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4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Umsetzen einer dreidimensionalen Freihandform in Konstruktionsdaten für die Freihandform;
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5 ein erster Schritt einer exemplarischen Erkennung einer geometrischen Figur;
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6 ein zweiter Schritt einer exemplarischen Erkennung einer geometrischen Figur;
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7 ein dritter Schritt einer exemplarischen Erkennung einer geometrischen Figur;
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8 ein vierter Schritt einer exemplarischen Erkennung einer geometrischen Figur;
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9 eine Kantenerkennung am Beispiel eines Modells eines Kraftfahrzeugs, und
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10 Kanten des Modells eines Kraftfahrzeugs von 9 darstellt.
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1 zeigt ein System 100 zur Bereitstellung von geometrischen Konstruktionsdaten. Das System umfasst ein Werkzeug 105, eine optische Abtasteinrichtung 110, eine Verarbeitungseinrichtung 115 und eine Umsetzungseinrichtung 120.
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Das Werkzeug 105 ist dazu eingerichtet, durch einen Benutzer gesteuert zu werden, um einen Strang 125 rasch abbindender Masse bereitzustellen. In der dargestellten, exemplarischen Ausführungsform kann mittels des Werkzeugs 105 ein Kunststoff 130 erhitzt und durch eine Düse 135 ausgegeben werden. Der erhitzte Strang 125 ist bei Austritt aus der Düse 135 flexibel und erkaltet rasch, wobei der aushärtet. Das Aushärten kann beispielsweise eine Sekunde oder weniger dauern. Nach dem Aushärten kann der Strang 125 vorbestimmte federnde Eigenschaften aufweisen oder starr sein. Gesteuert durch einen Benutzer kann der Strang 125 beliebige Formen bilden. Der Benutzer kann so eine dreidimensionale Freihandform 140, die in 1 beispielhaft als Rumpf des Eiffelturms dargestellt ist, mittels des Werkzeugs 105 erstellen. Dabei ist die Freihandform 140 üblicherweise als Gitterstruktur gebildet, die sich aus Abschnitten des Strangs 125 zusammensetzt. Die Abschnitte liegen bevorzugter Weise jeweils in einer Ebene und verbinden jeweils zwei Punkte. In einer Ausführungsform sind alle Abschnitte gerade, in einer anderen Ausführungsform sind auch gebogene Abschnitte möglich.
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Die optische Abtasteinrichtung 110 ist dazu eingerichtet, den Strang 125 abzutasten, der die Freihandform 140 bildet. In einer ersten Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, umfasst die Abtasteinrichtung 110 ein optisches Positioniersystem mit zwei Kameras 145, die als Stereo-Kamera funktionieren. Während des Prozesses des Erstellens der Freihandform 140 verfolgen die Kameras 145 die Position des Werkzeugs 105 im Raum und es wird festgestellt, ob dabei ein Strang 125 ausgegeben wird. Das Werkzeug 105 kann in einer Ausführungsform einen passiven Marker in Form einer vorzugsweise optisch gut auflösbaren Reflexmarkierung oder einen aktiven Marker in Form einer vorzugsweise gut erkennbaren Lichtquelle tragen. In noch einer weiteren Ausführungsform kann eine Lichtquelle zur Bereitstellung von strukturiertem Licht vorgesehen sein, um den ausgegebenen Strang 125 zu beleuchten. Das strukturierte Licht kann beispielsweise ein Punkt- oder Linienmuster umfassen, mit dem ein Bereich beleuchtet wird, in dem das Werkzeug 105 benutzt wird, um die Freihandform 140 zu erstellen. Die Position des Werkzeugs 105 kann dann anhand von Reflexionen des strukturierten Lichts am Werkzeug 105 durch die Kameras 145 abgetastet werden. In einer Ausführungsform kann auch nur eine einzige Kamera 145 vorgesehen sein.
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In einer anderen Variante ist die optische Abtasteinrichtung 145 dazu eingerichtet, die dreidimensionale Freihandform 140 erst dann abzutasten, wenn der Benutzer die Freihandform 140 mittels des Werkzeugs 105 fertig gestellt hat. Dazu kann die Freihandform 140 mittels der Kameras 145 aus einer oder mehreren Perspektiven optisch abgetastet werden. In einer Ausführungsform ist nur eine Kamera 145 vorgesehen und die Freihandform 140 kann gegenüber der Kamera 145 bewegt werden, beispielsweise auf einem Drehteller, um unterschiedliche Perspektiven der Kamera 145 zu ermöglichen. Grundsätzlich sind die oben beschriebenen Ausführungsformen mit strukturiertem Licht auch in dieser Variante einsetzbar.
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In beiden Varianten erfolgt eine Verarbeitung der optisch abgetasteten Daten der Kameras 145 mittels einer Steuerung 150, die die Kameras 145 und gegebenenfalls eine der beschriebenen Lichtquellen oder Bewegungseinrichtungen steuert.
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Die Verarbeitungseinrichtung 115 umfasst bevorzugter Weise einen programmierbaren Mikrocomputer und ist dazu eingerichtet, grundlegende geometrische Figuren in Abschnitten des abgetasteten Strangs 125 der durch die Steuerung 150 bereitgestellten Daten zu erkennen. In einer Ausführungsform ist ein Speicher 155 vorgesehen, der beispielsweise zur Aufnahme der zu bearbeitenden Daten oder Informationen über die grundlegenden geometrischen Figuren eingerichtet sein kann. Die Arbeitsweise der Verarbeitungseinrichtung 115 ist unten mit Bezug auf 4 genauer beschrieben.
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Die Umsetzungseinrichtung 120 ist dazu eingerichtet, auf der Basis der durch die Verarbeitungseinrichtung 115 erkannten geometrischen Figuren Konstruktionsdaten für die Freihandform 140 bereitzustellen. Zur Bereitstellung kann eine Schnittstelle 160 vorgesehen sein, die konzeptionell als Software-Schnittstelle oder physikalisch als Hardware-Schnittstelle realisiert sein kann. In einer Ausführungsform sind die Umsetzungseinrichtung 120 und die Verarbeitungseinrichtung 115 miteinander integriert ausgeführt.
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2 zeigt ein beispielhaftes Werkzeug 105 zur Erstellung der dreidimensionalen Freihandform 140 aus 1. Das dargestellte Werkzeug 105 ist als 3 Doodler der gleichnamigen Firma bekannt. Diese Ausführungsform des Werkzeugs 105 kann beschrieben werden als Heißklebepistole zur Skizzierung von 3D-Objekten. Zur Bereitstellung des Strangs 125 können unterschiedliche Kunststoffe 130 vorgesehen sein, die sich beispielsweise bezüglich ihres Durchmessers, ihrer Farbe oder ihrer Rigidität unterscheiden können. Es können auch unterschiedliche Düsen 135 vorgesehen sein, die unterschiedliche Weiten oder Querschnitte aufweisen können.
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3 zeigt das Werkzeug 105 aus 2 während der Ausgabe des Strangs 125. Ein Ende des Strangs 125 ist mit einer Arbeitsfläche 205 verbunden und der Strang 125 kann in eine beliebige Form gebracht werden. Dargestellt ist die Erzeugung eines spiralförmigen Abschnitts des Strangs 125.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Umsetzen einer dreidimensionalen Freihandform 140 in Konstruktionsdaten für die Freihandform 140. Das Verfahren 300 ist insbesondere zum Ablaufen auf der Verarbeitungseinrichtung 115 und gegebenenfalls auch der Umsetzungseinrichtung 120 eingerichtet. Teile des Verfahrens 300 können im Speicher 155 vorgehalten sein.
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In einem ersten Schritt 305 wird die Freihandform 140 mittels des Werkzeugs 105 durch einen Benutzer erstellt. Dieser Schritt ist nicht notwendigerweise vom Verfahren 300 umfasst, jedoch erfordern unterschiedliche Varianten des Verfahrens 300 eine Bezugnahme auf diesen Vorgang.
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In einer ersten Variante wird in einem Schritt 310, der nebenläufig zum Schritt 305 ausgeführt wird, das Werkzeug 105 mittels der optischen Abtasteinrichtung 110 verfolgt. Dabei werden bevorzugter Weise Bewegungen ignoriert, bei denen kein Strang 125 aus dem Werkzeug 105 ausgegeben wird. In einem Schritt 315, der von der Steuerung 150 oder von der Verarbeitungseinrichtung 115 ausgeführt werden kann, wird auf die erstellte Freihandform 140 geschlossen.
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In einer zweiten Variante entfällt der Schritt 310 und stattdessen wird nach Abschluss des Schritts 305 in einem Schritt 320 die fertig gestellte Freihandform 140 mittels der optischen Abtasteinrichtung 110 abgetastet. Dieser Vorgang kann noch weitere Operationen umfassen, beispielsweise ein Ändern einer Beleuchtung oder einer Perspektive einer Kamera 145 auf die Freihandform 140 zwischen mehreren Durchgängen des Abtastens. Anschließend wird der Schritt 315 ausgeführt, wie oben beschrieben ist.
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In noch einer weiteren Ausführungsform können die Schritte 305, 310 und 320 auch ersetzt werden durch einen Schritt 325, in welchem ein dreidimensionales Volumenmodell mittels der optischen Abtasteinrichtung 110 abgetastet wird. Das Volumenmodell wird unten mit Bezug auf die 9 und 10 noch genauer beschrieben.
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Im Schritt 315 werden auf der Basis der durch die optische Abtasteinrichtung 110 bereitgestellten Daten zunächst Kanten erkannt. Die Kanten entsprechen üblicherweise Abschnitten des Strangs 125 an der Freihandform 140. In einer Ausführungsform werden nur Kanten erkannt beziehungsweise angenähert, die sich jeweils in einer Ebene im Raum erstrecken.
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In einem Schritt 330 werden grundlegende geometrische Figuren auf der Basis der Kanteninformationen aus Schritt 315 erkannt. Die geometrischen Figuren umfassen bevorzugter Weise wenigstens einige von einer Strecke, einem Kreis, einem Kreissegment, einer Ellipse, einem Ellipsensegment, einem Dreieck und einem Rechteck. Weitere geometrische Figuren können ebenfalls vorgesehen sein. Die genannten geometrischen Figuren sind zweidimensional, in anderen Ausführungsformen können auch dreidimensionale Figuren erkannt werden wie etwa ein Quader, ein Polyeder, ein Kegel, ein Zylinder, eine Kugel oder ein Rotationsellipsoid.
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In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt im Schritt 330 lediglich ein Erkennen grundlegender zweidimensionaler geometrischer Figuren. Auf der Basis der erkannten zweidimensionalen Figuren kann dann in einem Schritt 335 ein Erkennen von grundlegenden dreidimensionalen geometrischen Figuren erfolgen, die sich aus den bereits erkannten zweidimensionalen geometrischen Figuren zusammensetzen. In den Schritten 330 und 335 können jeweils Korrekturen erfolgen. Beispielsweise kann eine leicht zittrige oder gebogene Kante in eine gerade Kante umgewandelt werden. Kanten, deren Enden sich nicht genau treffen, können derart skaliert oder verschoben werden, dass sie an ihren Endpunkten genau aneinander angrenzen.
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In einem optionalen Schritt 340 können Oberflächen hinzugefügt werden. Jede Oberfläche bedeckt einen geschlossenen Linienzug aus Abschnitten des Strangs 125. Dieser Schritt kann auch integriert mit der Integration der zweidimensionalen geometrischen Figuren in dreidimensionale geometrische Figuren im Schritt 335 durchgeführt werden. Oberflächen von zweidimensionalen Figuren können jeweils als Abschnitt einer Ebene ausgeführt sein. Oberflächen dreidimensionaler Figuren können einfache oder komplexe Krümmungen umfassen.
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In einem abschließenden Schritt 345 werden auf der Basis der erkannten Figuren Konstruktionsdaten bereitgestellt, die die dreidimensionale Freihandform 140 repräsentieren. Bevorzugter Weise werden die Konstruktionsdaten in einem Format ausgegeben, die von einem bekannten CAD-Programm verarbeitet werden können. Dabei können die erkannten Figuren parametrisiert und miteinander in Beziehung gestellt sein.
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Idealerweise ist es möglich, die Freihandform 140 auf der Basis der bereitgestellten Konstruktionsdaten zu reproduzieren, beispielsweise mittels eines 3D-Druckers. Anpassungen an den Konstruktionsdaten, beispielsweise ein weiteres Verschmelzen von erkannten zweidimensionalen Figuren in dreidimensionale Figuren oder ein Auftrennen dreidimensionaler Figuren in zweidimensionale Figuren, ein Bearbeiten von Kanten oder Oberflächen, ein Löschen oder Hinzufügen von weiteren Elementen und andere Arbeitsschritte können vor dem Bereitstellen im Schritt 345 oder anschließend mittels des CAD-Programms durchgeführt werden.
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5 bis 8 zeigen Schritte einer exemplarischen Erkennung einer geometrischen Figur, wie sie beispielsweise mittels der Verarbeitungseinrichtung 115 in 1 oder mittels des Verfahrens 300 in 3 durchgeführt werden kann. 5 zeigt eine Anzahl Punkte 405, die durch die optische Abtasteinrichtung 110 beim Abtasten der Freihandform 140 abgetastet sein können. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Freihandform 140 in der ersten Variante kontinuierlich während ihrer Erstellung oder wie in der zweiten Variante zusammenfassend nach ihrer Erstellung abgetastet wird.
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6 zeigt Kanten 410, die jeweils aus Teilmengen der Punkte 405 abgeleitet sind. Die Kanten 410 folgen relativ genau den Punkten 405 und können Interpolationen zwischen den Punkten 405 oder auch Extrapolationen umfassen, um die Kanten 410 aneinander angrenzen zu lassen. Eine Bearbeitung der Kanten 410 bezüglich der Lage einzelner Punkte 405 ist hier noch nicht erfolgt.
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7 zeigt grundlegende geometrische 415, die auf der Basis der Kanten 410 erkannt wurden. Die 415 können beispielsweise einen Kreisbogen und mehrere Strecken umfassen. In einer anderen Ausführungsform können komplexere zweidimensionale Figuren erkannt worden sein, die aus mehreren Kanten 410 bestehen. Beispielsweise können in dem in den 5 bis 8 dargestellten Beispiel ein Quadrat und ein Kreissegment mit Begrenzungslinien erkannt worden sein. Die erkannten Figuren ersetzen die einzelnen Punkte 405, wobei die Datenmenge zur Beschreibung der Figur verringert werden kann.
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8 zeigt Flächen 420, die in die geometrischen Figuren 415 eingefügt wurden. Die Flächen 420 können Abschnitte einer Ebene oder gekrümmte Flächen umfassen. Wurde in 7 statt eines Kreissegments ein Kugelsegment erkannt, so kann die rechts dargestellte Fläche 420 beispielsweise ein Abschnitt einer Kugeloberfläche sein.
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9 zeigt eine Kantenerkennung am Beispiel eines Modells 505 eines Kraftfahrzeugs. Das Modell 505 ist ein Volumenmodell, das heißt, dass es geschlossene Oberflächen aufweist und üblicherweise auch innerhalb der Oberflächen Material vorgesehen ist. Das dargestellte Modell 505 ist, mit Ausnahme der Räder des Kraftfahrzeugs, exemplarisch aus Ton hergestellt. Mittels der optischen Abtasteinrichtung 110 wird, wie oben mit Bezug auf Schritt 325 von 4 beschrieben ist, das Modell 505 optisch abgetastet und Kanten 510 werden bestimmt. 10 zeigt die Kanten 510 des Modells 505 aus 9 ohne das restliche Modell 505. Dadurch kann vermieden werden, eine große Anzahl von Punkten auf der Oberfläche des Modells 510 abzutasten und aufwendig in Repräsentationen der Oberflächen umzuwandeln. Stattdessen können die bestimmten Kanten 510 weiterverarbeitet werden, wie die Kanten 410 in den 4B bis 4D beziehungsweise in den Schritten 330 bis 345 des Verfahrens 300 aus 4.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
