DE1611562A1 - Geraet zum Zeichnen perspektivischer oder senkrechter Projektionen - Google Patents
Geraet zum Zeichnen perspektivischer oder senkrechter ProjektionenInfo
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Description
Für die Offenlegung bestimmte Unterlagen
Bernard M. Taylor Jr. Wilmington 3, Delaware
Clearview 2303
V. St. A.
V. St. A.
Gerät zum Zeichnen perspektivischer oder senkrechter Projektionen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Analogrechneranlage
und ein Gerät zur Herstellung ausgewählter, zweidimensionaler, perspektivischer oder senkrechter Projektionen.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine verbesserte Analogreehneranlage und ein Gerät zum automatischen
Zeichnen solcher Projektionen gemäß gespeicherter Eingangsinformation*
Der Erfindung liegt folgende Aufgabenstellung zugrundet
Es soll eine verbesserte, automatische Analogzeichenanlage und -Apparatur geschaffen werden, mit der
perspektivische und senkrechte Bildprojektionen dreidimensionaler
Gegenstände unter jedem beliebigen Blickwinkel
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automatisch" gezeichnet werden können. Der zu zeichnende Gegenstand
wird der erfindungsgemäßen Anlage als kontinuierliche Aufzeichnung dargeboten, in der die dreidimensionale Information
in Form mehrerer definierter, kontinuierlicher Linien enthalten ist. Aus den gespeicherten Datenwerten dieser
Linien zeichnet die erfindungsgemäße Anlage jede gewünschte perspektivische oder senkrechte Projektion des betreffenden
Gegenstands. Die erfindungsgeinäße Anlage kann auch, beispielsweise
gestrichelt, solche Linien des Gegenstands zeichnen, die normalerweise verdeckt wären. Diese gestrichelten Linien
stellen bei der senkrechten Projektion die spezielle Bildebene oder bei der perspektivischen Projektion diejenigen
Linienabschnitte des Gegenstands dar, die dem Beobachter unter seinem jeweiligen Blickwinkel nicht sichtbar sind·
Die vorliegende Erfindung umfaßt eine als Eingabe
dienende Aufzeichnung, in der die dreidimensionale Information für den zu zeichnenden Gegenstand in Form mehrerer definierter,
kontinuierlicher Linien enthalten ist. Die erfindungsgemäße Anlage enthält erste Steuervorrichtungen mit
Vorrichtungen, die dazu dienen, die erwähnten kontinuierlichen Linien abzutasten und gemäß den Umrissen dieser Linien definierte
Analogsignale zu erzeugen, sowie mit der Steuervorrichtung gekoppelte Verarbeitungsvorrichtungen, die aus den
von der Steuervorrichtung erzeugten Analogsignalen Ausgangssignale erzeugen, öie eine gewünschte zweidimensionale Projektion
des Gegenstands darstellen. *
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-Z-
Figur 1A-1D sind Diagramme, in denen die geometrischen
Möglichkeiten der vorliegenden Anlage für perspektivische Projektion dargestellt sind.
Figur 2A—2C sind weitere Diagramme, die die geometrischen
Möglichkeiten der vorliegenden Anlage.für senkrechte Projektion darstellen.
Figur 3 ist ein schematisches Diagramm der erfindungsgemäßen
Anlage und der zugehörigen elektrischen Schaltkreise gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die allgemeine Geometrie perspektivischer Projektionen, wie sie für die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist,
ergibt sich aus Figur -1D. In Figur 1D ist der Beobachtungs-,punkt
A durch drei Lagekoordinaten a*, a? und a~ angegeben,
die sich auf drei willkürlich gewählte, rechtwinklige Koordinatenachsen
1, 2 und 3 beziehen. Figur 1D zeigt außerdem die Bildebene P, die den Abstand 1 vom Beobachtungspunkt A haben
soll. Die Bildebene P stellt diejenige Ebene dar, auf die zahlreiche Punkte als perspektivische Projektion projiziert
werden, beispielsweise Punkt C mit den Iiagekoordinaten c., C2
und c^ bezüglich der Achsen 1,2 und 3- F ist die zentrale'
Projektion von Pun.tt C auf die gewählte Bildebene P und liegt
auf einer Geraden mit den Punkten A und C. Die Projektion F wird in dem ebene Koordinatensystem der Bildebene gemessen,
dessen Koordinatenursprung mit B bezeichnet ist und denjenigen Punkt der Bildebene darstellt, der dem Beobachtungspunkt A
am nächsten liegt. F hat die Planaricoordinaten f^ und f2·
209813/0011 BAD
Das Koordinatensystem, das den Punkt B als Ursprung hat, wird als Planarkoordinatensystem bezeichnet, da es nur
in der Ebene P. existiert und zweidimensional ist. Das durch die drei Achsen 1, 2 und 3 dargestellte Koordinatensystem
■ ist dagegen dreidimensional.
Ersichtlicherweise weist Punkt A eine spezielle
■ Orientierung gegenüber Punkt C auf. Diese Orientierung kann
durch drei Richtungswinkel a^, ag und a^, wiedergegeben
werden. Die Achsen 1 und 2 des dreidimensionalen Koordinatensystems sollen eine G-rundebene definieren. Die zu dieser
Grundebene senkrecht verlaufende Ebene, die die Achse 3 und den Beobachtungspunkt A enthält, soll zur Vereinfachung als
Gierebene bezeichnet werden. Die senkrecht zu dieser Gierebene verlaufende und den Beobachtungspunkt A und die Achse 1 enthaltende
Ebene sei die Nickebene. Die den Beobachtungspunkt A und die Achse 2 enthaltende Ebene sei die Rollebene. Die
P Winkel dieser Ebenen werden in Figur 1D durch die Richtungswinkel a^, a.Q und aE des Beobachtungspunktes wiedergegeben
und sollen zur Vereinfachung der Beschreibung als Gier-, Nick- und Rollwinkel bezeichnet werden.
Der Beobachtungspunkt kann beliebig im Raum gewählt werden und kann jede beliebige Lage bezüglich dem projizierten
dreidimensionalen Gegenstand einnehmen, wie die Figuren 1A, 1B und 1C zeigen.
Figur 1A zeigt beispielsweise den Beobachtungspunkt A, den zu A am nächsten gelegenen Punkt B der Bildebene P
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■und einen dreidimensionalen Punkt C jenseits der Bildebene,
der als Punkt F auf die Bildebene projiziert wird und auf
einer Geraden mit A .und C liegt, wobei alle Punkte in einem rechtwinkligen Koordinatensystem mit den willkürlichen Achsen
1, 2 und 3 dargestellt sind.
In Figur 1B liegt der Punkt' C, der auf die Bildebene
projiziert wird, zwischen dem Beobachtungspunkt A und der
Bildebene. In Figur 1C liegt der Punkt C gegenüber der Bildebene
hinter dem Beobachtungspunkt und kann deshalb nicht perspektivisch projiziert werden.
Die Richtungswinkel o^ und Cq sind in Figur 1D
ebenfalls dargestellt. Diese Winkel sind der Nickwinkel und der Peilwinkel der liorinalebene zur Tangentialebene der Oberfläche
des zu produzierenden Gegenstands, dargestellt durch
den projizierten Punkt ö, der die Koordinaten c.j, Cg und c,
besitzt.
In den Figuren 2A, 2B und 20 sind drei verschiedene
Beispiele einer senkrechten oder Aufrißprojektion dargestellt.
Figur 2A zeigt den Beobachtungspunkt A, die Bildebene B, den
zu A am nächsten gelegenen Bildpunkt B und den im Aufriß projizierbaren
Punkt C, der in der Bildebene den projizierten Punkt
Gr erzeugt.
In der Darstellung aus Figur 2A liegt Punkt 0 hinter
der Bildebene, und in Figur 2B liegt Punkt C vor der Bildebene und hinter dem Beobachtun£3punkt.
Hinter dem Beobachtung-Bpunkt A in Figur 2A, 2B und 2C
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liegende .Punkte können bei senkrechter Projektion dennoch in
die Bildebene projiziert werden, auch wenn keine perspektivische Projektion dieser Punkte möglich ist. Der allgemeine
Fall einer senkrechten Projektion ist in Figur 2C dargestellt.
Wie schon erwähnt wurde, zeigt Figur 3 die Komponenten der elektrischen Schaltung der Anlage nach der vorlie-
^ genden Erfindung. Der Aufnahmeteil der Anlage aus Figur 3
ist mit der Bezugsziffer 1 bezeichnet und besteht aus einem mehrkanaligen Tintenschreiber-Aufzeichnungsgerät. Die Eingaben
für die Anlage werden als kontinuierliche Linien auf dem
Streifenschreiber 1 aufgezeichnet. Die Eingangsparameter, die durch die Linien c.j, C2 und c, dargestellt sind, geben die
Koordinaten c., Cp und c, wieder. Die durch die kontinuierlichen
Linien Oi, Cj-, Cg und ο« dargestellten Eingangsparameter
sind die Größen sin Cq, cos Cq, sin Cw, cos Cw. Diese
Linien werden auf elektromechanischen! Wege erzeugt und bilden
" einen linearen Servoantrieb für entsprechende Potentiometer
R1, R2, R3, R7, R8, R9, R10; für diesen Zweck ist für jedes
Potentiometer ein üblicher Servomechanismus vorgesehen (nicht dargestellt).
Diese Linien müssen zu Beginn auf irgend eine Weise aufgezeichnet weraen, beispielsweise: (1) von einem Zeichner
(oder Zeichnerin); (2) als direkte analoge oder digitale Rechnerausgabe; oder (3) mit einem automatischen Schreibstift
mit Koordinatengeber. Bei Verwendung des in dem U. S. Patent
Ho. 3,145,474 beschriebenen Gerätes, beispielsweise dem
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IllTistromat 1100 der PERSPECTIVE, INC., 3600 Wilshire Boulevard,
Lob Angeles, California, und unter geeigneter Abwandlung des Geräts können die gewünschte Aufzeichnung und eine übliche
Bilddarstellung zweckmäßig und wirtschaftlich bequem zusammen aufgezeichnet werden.
Im Gegensatz zu den abgetasteten kontinuierlichen
Variablen, die oben angeführt wurden', liefern die beiden μ
unterbrochenen diskreten Linien cß und Cg auf dem Schreiber
elektrische Signale für Anfang und Ende der projezierten
Linien der Bilddarstellung. Diese letzteren Linien geben also die räumlichen Stellen an, an denen die Feder zeichnen
oder von der zweidimensionalen Projektionsdarstellung des Zeichengeräts 80 abheben soll; cg wird dabei für normale
Linien verwendet, während c„ Signale für gestrichelte, also
verdeckte Linien liefert.
Die Potentiometer R1-R6 besitzen jeweils einen
linearen und einen nicht-linearen Abschnitt. Diese Potentio- ™
meter liefern gemeinsam eine automatische Maßeinteilung und
Linearisierung des unendlichen Raums. Jedes Potentiometer R1-R6 ist an seinem unteren, geerdeten Ende bis zum Mittelabgriff
linear gewickelt. Dann ist jedes Potentiometer bis zu einem am oberen Ende befindlichen Punkt mit theoretisch
unendlich großem Widerstand reziprok gewickelt. Die Wicklung icann als "kontinuierlich" bezeichnet werden, wenn die Einschränkung
gemacht wird, daß die untere Hälfte des reziprok irewickelterj Abschnitta des Potentiometers, d. h. der Abschüitt
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vom Hittelpunkt aufwärts bis zu einem Punkt "bei 3/4 der vollen
Länge, den gleichen G-esamtwiderstand aufweist wie der untere, lineare Abschnitt. Eine solche "Einschränkung ist theoretisch
jedoch nicht notwendig, wenn der Grenzrjunkt angezapft wird.
. An diesem Abgriff liegt eine proportionale Spannung an, die einem anderen linearen Potentiometer der gleichen Gruppe
^ (z. B. R15) entnommen wird.
Die Potentiometer R1-R6 besitzen die zugehörigen Schleifer W1-W6, die mechanisch miteinander verbunden sind.
Diese Schleifer sind durch die Federkraft einer Feder L1 vorgespannt. Die Stellung der Schleifer W1-W6 wird durch die
Stellung eines der Schleifer bestimmt, .der an einem Schleifer einer zweiten Gruppe W7-W12 anliegt, wobei dieser Schleifer
der zweiten Gruppe die äußerste obere Stellung einnimmt, oder aber durch ein mechanisches Rastteil am Mittelpunkt 11
gehalten wird. Die Schleifer W7, W8 und W9 werden von den ent-
w sprechenden Linien c.j, C2 und c* des Aufnahmegeräts 1 durch
eine geeignete, nicht dargestellte Servosteuerung gesteuert, wodurch sie die den Koordinaten c.,, c« und c, entsprechenden
Stellungen einnehmen. Die Schleifer W10, W11 und W12 werden
dagegen mit Hand eingestellt und bilden die Koordinaten a^,.
a2 und a~ des gewünschten Beobachtungspunkts.
In dem in Figur 3 dargestellten Beispiel wird die Stellung sämtlicher mit der Federkraft der Feder L1 vorgespannter
Schleifer W1-W6 durch den Schleifer W 4 bestimmt, da dieser am Schleifer W10 anliegt. W10 besitzt gegenüber dem zen-
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tralen Eastteil 11 und den Schleifern W7, W8, W9, W11 und W12
die höchste Stellung.
Die Schleifer W1-W6 liefern an die zugehörigen Potentiometer
R1-R6 eine einheitliche Wechselspannung (V1 oder -71). Die Phase (Vorzeichen) der Spannung V1 wird durch die
Stellung der zugehörigen Schalter S1-S6 für jedes Potentiometer gesondert bestimmt* Der größte absolute Wert der sechs
Spannungsausgaben wird als Einheitswert oder Bezugswert bezeichnet. Die übrigen Ausgaben sind proportional und haben
das'richtige Vorzeichen.
Die ersten drei Potentiometer R1, R2 und R3 werden
durch die Eingangsparameter e.j, C2 und c, eingestellt, und
ihre Stellung wird durch die zugehörigen kontinuierlichen Linien des Schreibers 1 definiert. Diese Linien sind von
minus unendlich bis plus unendlich reichende Parameterwerte des Gegenstands im dreidimensionalen Raum. Diese Darstellung
entspricht dem rechts von den Potentiometern R8, R7, R10 und R9 in Mjrur 3 gezeigten Maßstab und ist mit dem richtigen
Vorzeichen versehen·
Die Potentiometer R7-R10 werden gemäß den Eingangsparametern
sin c«, cos Cq, sin e^, cos c^· eingestellt, die
durcn die Linien C5, c^,, c„, e^ der aufgezeichneten Eingangsinforniation
dargestellt werden. Sie werden zur Darstellung von Projektionen mit verdeckten Linien verwendet.
Die Vorzeichenstellung der Schalter S1-S3 wird durch die Bewegung des Zeichenmechanismus des Schreibers 1 geschaltet,
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wobei die Bewegung des Potentiometers in bekannter Weise umgekehrt
wird, wenn der Wert der Variablen den Nullpunkt durchläuft. Die letzten drei Potentiometer H4, Ή5 und R6 sind die
Potentiometer für die Stellung des Beobachtungspunkts und werden gemäß den ausgewählten Parametern a^, a2 und a~ mit
Hand eingestellt.
Die mathematxschen Grundlagen der Schaltung zur . automatischen Maßeinteilung sind folgende»
- 1«t «1,
- 1 <s<1,
mit a = f(s) oder c = f(s), die die wahren geometrischen Variablen darstellen. Im folgenden sind nur !Funktionen von
s und a angegeben. Die gleichen Formeln gelten dabei auch für den Parameter c, wenn a durch c ersetzt wird. Es gilt:
a = 2s, -1 < a < 1, -J/2
< s < */2; a - ' 1<ra<o°»
a =
ls|max>i/2}
max = 2(1-|s|max) ' ls|max
Dabei ist t die Signalausgabe der Schaltung} a ist die linear
abgetastete Variable.
Zwischen s und t herrscht folgende Beziehung» t-
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t = 4s(1-|s|max) ,
Es soll erwähnt werden, daß jsj wegen dem mechanischen
Pederrastteil 11 aus Figur 3 immer gleich oder größer V2 ist.
Zu jedem gegebenen Augenblick sind die Ausgaben der
Linearisierungsvorrichtungen des Raums, d. h. die Spannungen μ
der Schleifer W7, W8, W9, W1O, W1T und W12, den entsprechenden
geometrischen Werten c.j, c2f c~, a^, a2, a, direkt proportional,
und zwar unabhängig von der Größe der geometrischen Werte. In jedem gegebenen Augenblick wird außerdem der Bereich der
Spannungseingaben der Schaltung durch die Ausgaben der Raumlinearisierungsvorrichtungen
vollständig ausgenutzt.
Wenn jedoch die Mechanik der Potentiometeranordnung für eine einfache Konstruktion zu kostspielig erseheint, kann
die Schaltung so abgewandelt werden, daß die obere Schleifergruppe
bis zum Mittelabgriff erniedrigt wird, die oberen ' ™
Windungen der Potentiometer R1-R6 fortfallen und die Bezugsspannungen (positiv wie negativ) anstelle der Potentiometer
R5-R16 verwendet werden. Die Erweiterung der Anlage für unendlichen
Raum läßt sich hierdurch bequem ausschalten, während die anderen Eigenschaften der Anlage unbeeinflußt bleiben.
Zur Festlegung der auf die Bildebene bezogenen Blickrichtung des Beobachters sind die drei Winkel aQ, a^ und aE
erforderlich, die als Gier-, Kick- und Rollwinkel bezeichnet werden.
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Die Anlage aus Figur 3 liefert jedoch nur den G-ierwinkel
und den Nickwinkel auf elektromechanische Weise als Parameter. Wenn der Rollwinkel einen anderen Wert als den
Wert WuIl, der in der Anlage aus Figur 3 eingestellt ist,
haben soll, dreht man einfach das Kurvenblatt im Zeichner 80, auf dem die gewünschte Projektion in herkömmlicher Weise aufgezeichnet
wird.
Als Wählschalter für die Winkel a^ und a^ dienen
aus vier Spulen "bestehende Induktivitätsresolver T1 und T2.
Ein dritter Resolver kann leicht für den dritten Parameter a™
eingebaut werden, ist jedoch, wie schon erwähnt wurde, normalerweise nicht erforderlich.
Die Spulensysteme 14, 22 und 18 sind Transformatoren
zum Subtrahieren. Auf diese Weise werden die Subtraktionen a-j-Cj, 3ρ-°2 und a^-c^, von den entsprechenden Spulensystemen
durchgeführt. Die Ausgaben der Subtrahiertransformatoren sind die Spannungen, die an den drehbaren Spulen 34, 38 und 40
anliegen. Diese Spulen liefern Signale, die folgenden Augenblickswerten proportional sind:
V34 = Ca1-C1) cos aQ - (a2~c2) sin aQ,
V38 = (a-j-c.) sin a^ cos a^ + (a^Cp) cos a~ cos a,v
- Ca3-C5) sin &0,
V40 = Ca1-C1) sin a^ sin a^ + Ca2-C2) cos a^ sin a^
+ (a^-c,) cos a*
Die Werte werden der Divisionsschaltung 60 eingespeist, die
fol/jende Rechnung durchführt:
■;^':-·■■■■· 209813/001 1
-ρ _ 734
f2 =
£Λ\= <x>
, V40<0;
-. oo ^ , V40
< O .
Die Divisionsschaltung 60 kann ähnlich dem in dem U. S. Patent Ho. 3,145,474 vom 25. August 1964 beschriebenen
Gerät sein.
Wenn eine Darstellung in senkrechter Projektion gewählt wird, muß. der Wert V15 des Potentiometers R15 als
proportionaler Teiler anstelle von V40 verwendet werden. Die Substitution iat ein einfacher Schaltvorgang, durch den
kurzzeitige Änderungen in den reziprok gewickelten Potentiometern
kompensiert werden, wobei sich für die senkrechte Projektion folgendes ergibt:
c - IH '
g1 ~ V15
YT5
Die Schaltungsvorrichtung ist mit weiteren Sehaltern
in dem Schaltsystem S82 aus Figur 3 enthalten, wobei entweder
V15 oder V40 als Divisorspannung verwendet wird.
Die Ausgabe kann, falls erforderlich, einer weiteren Maßeinteilun/r unterworfen werden. Kontinuierliche Änderungen
in der Schal bung zur automatischen iuaß ein teilung haben für
aen Fall der perspektivischen Projektion keinen nachteiligen
Mnfluß. Der Grrund hierfür liegt darin, daß der Dividend und
eier Divisor in jedem Zeitaugenblick den gleichen Maßstab
BAD
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besitzen, so daß die Division einen Quotienten darstellt, der durch Maßstabsänderungen nicht beeinflußt wird.
Der Koordinatenschreiber oder XY-Schreiber 80 zeichnet das Ergebnis der Projektion, und zwar entweder als Aufriß
oder als perspektivische Projektion. Das Schaltsystem S82 wählt die für eine senkrechte oder perspektivische Projektion
erforderlichen Ausgaben der Divisionsschaltung 60 aus.
Zur Unterscheidung zwischen verdeckten und sichtbaren Linien in der Signalausgabe ist eine spezielle Steuerschaltung
erforderlich. Der Phasendetektor 70 liefert ein Signal, wenn der jeweils projizierte Punkt C Oberflächenparameter
aufweist, die darauf hindeuten, daß sich die Oberfläche vom Beobachtungspunkt fort erstreckt. Der Detektor kann
eine auf der Hysteresis beruhende Steuerung enthalten, die für Stabilität beim Zeichnen von Handlinien sorgt. Bei allen
Zeichnungen kann für eine verläßliche Randdarstellung eine dezentrierte Nullabgleichsmethode verwendet werden.
Das Signal des Phasendetektors 70 betätigt das einpolige Umschaltrelais 75. Das Relais 75 enthält einen normalerweise
geschlossenen Kontakt, über den das Signal Cg für die
Strichlänge dem Koordinatenschreiber 80 eingespeist wird. Das Relais enthält außerdem einen normalerweise offenen Kontakt,
über den das Signal cg für die Strichlänge verdeckter Linien
dem Schreiber eingespeist wird. Das Relais 75 trifft also eine Auswahl zwischen den Signalen cö und c^ für die Länge
der sichtbaren und verborgenen Linien.
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Soweit die Kriterien für perspektivische und senkrechte Projektion bezüglich der Orientierung der Oberfläche
verschieden sind, wird über spezielle Schalter entweder das 'Kriterium für perspektivische oder für senkrechte Projektion
ausgewählte Die Rechenoperationen zum Erkennen verborgener
Linien erfordern eine Abänderung der Schaltung; diese unbedingt erforderlichen Abänderungen können allein mit Hilfe der j
sechs Schalter S1O-S15 durchgeführt werden. Die in Figur 3
gezeigte Stellung dieser Schalter kennzeichnet eine perspektivische Projektion. Die Schalter sind selbstverständlich mit
Schalter S82 zu einer Gruppe zusammengeschlossen, der ja die
Auswahl zwischen perspektivischer und senkrechter Projektion trifft.
,Die algebraische Bedingung dafür, daß eine perspektivische
Linie durch die Lage der eigenen Oberfläche verdeckt ist, lautet:
I (a.j-c.j) sin c~ + (ag-Cg) cos cQ\ sin c-v - (β,-c,) cos cw
>0 I
Bei der Festlegung verborgener Linien ist die Stellung des Beobachters wichtig für die perspektivische Darstellung
aber unerheblich für die senkrechte Projektion. Die algebraische Bedingung für verborgene Linien in senkrechter Projektion
kann dargestellt'werden durch: - sin &0 sin ae sin cQ - sin a^· cos aQ cos Cq sin c^
- COS Bl0 COS C0
> 0.
In der Schaltung aus Figur 3 sind die zur Darstellung
der Sinus- und Kosinuswerte erforderlichen Potentiometer
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R11 und E12 mit den zugehörigen Resolver-^Transformatorsystemen
T1 und T2 gekoppelt, die zur Darstellung der Beobachtungswinkel a~ und a^ dienen. Die Potentiometer werden nur "bei der
senkrechten Projektion verwendet. Zur Festlegung der verbor-■ genen Linien in der perspektivischen Darstellung dienen die
Spannungen a^-c.., ap-Cp und a~-c^, die an den Spulen 26, 28
' und 30 abgenommen werden.
Das Transformatorsystem T3 dient zum Addieren und
das Transformatorsystem TA zum Subtrahieren zweier Variablen. Die in perspektivischer oder senkrechter Projektion gezeichnete
Linie wird letztlich sichtbar, wenn das Signal V70 positiv ist. Wenn das Signal V70 negativ ist, ist die Linie nicht
sichtbar. Das Auswahlrelais 75 bewirkt dann, daß der Koordinatenschreiber 80 eine gestrichelte Linie zeichnet, wobei
diese gestrichelte Linie in der Weise erscheint, in der sie durch die Eingangsaufzeichnung festgelegt worden war, d. h.
ν mit den gleichen Unterbrechungen und Strichlängen, wie sie
ursprünglich vom Zeichner oder von der Anlage festgelegt wurden, jedoch in verläßlicher Weise.
Die variablen Widerstände R7, R8, R9 und R10 sind Widerstandspaare, bestehen also aus zwei Potentiometern mit
entgegengesetzter Polarität, wie in Figur 3 nur für R10 ausgeführt wurde.
Es sind noch andere „löglichkeiten zum Zeichnen verdeckter
Linien in der letztlichen Projektionsdarstellung vorgesehen. Durch Öffnen des Schalters S15 wird - während Schalter
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S16 geschlossen bleibt - ein Auftreten einer verdeckten Linie verhindert; dadurch werden also vom Beobachtungspunkt abgekehrte
!lachen nicht sichtbar. Durch Öffnen des Schalters S16
wird andererseits die Arbeitsweise der Detektorschaltung für verdeckte Linien unterbrochen. In diesem Fall wird eine sonst
verdeckte Linie als kontinuierliche Linie wie jede andere gezeichnet,
und zwar ohne Störung 'der Arbeitsweise des Geräte- Λ abschnitts, der die Signale für Strichlänge liefert. Eine
weitere Möglichkeit liegt darin, Zeichenfedern verschiedener Breite zu verwenden, wobei eine breite Linie für sichtbare
und eine schmale, dünne Linie für verdeckte Linien gezeichnet wird, um letztlich Zeichnungen mit maximalem Informationsinhalt zu erzielen, wobei Relais 75 wiederum zur Steuerung
dient.
Der sich auf verdeckte Linien beziehende Geräteabschnitt ist möglichst einfach und wirtschaftlich ausgelegt.
Beispielsweise kann das Kurvenblatt für die Eingangsinformation anstelle der vier Variablen sin c-v, cos c^, sin Cn, cos Cn
so ausgelegt sein, daß nur drei Variablen geliefert werden, und zwar sin c^ sin Cn, sin c^ cos Cq, cos c^. Es handelt
sich hierbei um Werte des Richtungskosinus, die - wie die
folgende Erörterung zeigt — sich leicht der in obiger Weise ausgelegten Schaltung anpassen lassen, und zwar mit Bezug auf
das System für verdeckte Linien, wie es int vorliegenden Pail
beschrieben wurde. Es besteht sogar die Möglichkeit, nur zwei:
Variable zu verwenden, diese sind darin die Eulerschen Winkel Cn und c,/.
V ß 209813/0011
V ß 209813/0011
Bei einer Ausführungsform der Schaltung kann das Potentiometer für den Sinus und Kosinus durch zwei mit je vier
Spulen versehene Resolver ersetzt werden. Hierdurch erhält man die entsprechenden Vektorkomponenten für den Beobachtungspunkt,
nämlich cos a^, sin a^- cos aQ, sin a^ sin a~, und zwar dadurch,
daß an das Resolverpaar eine Einheitsspannung angelegt wird.
Die zum Zeichnen der Eingangskurven dienenden Servomotoren können gleichzeitig zum Betrieb der Schleifer der drei zum
Multiplizieren dienenden Potentiometer verwendet werden, deren Hultlplizierspannungen zur perspektivischen Darstellung dienen.
Die zur Verfügung stehenden Spannungen, die in den Zeichnungen die Variablen a^-c^, a2~c2, a^-c, darstellen, sind die Ausgaben
der oben §rwähnten Resolver, nämlich -sin a^ sin aß und
-sin ag/ cos a^ und coe «^j die einen gelten für die perspektivische
und die anderen für die senkrechte Projektion.
Es gibt mehrere Möglichkeiten zur Herstellung der aus den räumlichen drei Dimensionen abgeleiteten Eingangsaufzeichnungen. Als Eingabe für die Aufzeichnung können die
Parameter der verdeckten Linien Cq und c^ oder sin Cq, cos Cq,
sin C^, cos Crv, oder aber die Richtungskosinus sin c^ sin c~,
sin CjV cos Cq, cos c^ verwendet werden. Hierzu dienen zwei
zusätzliche Resolver ( oder Potentiometer), die mit leicht zu bedienenden Spurmarkierungsvorrichtungen verbunden sind, die
von einer Bedienungsperson betätigt werden und die die notwendigen Richtungswinkel für die Oberfläche des gerade zu zeichnenden
Punktes angeben. Solche markierung ti vorrichtungen oder
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Zeiger können beispielsweise als drehbarer Knopf C als Zeiger
für den Mekwinkel) oder als drehbarer Schuh (als Zeiger für
den G-ierwin&el) ausgelegt sein» Weitere Möglichkeit en werden
für Fachleute ersichtlich sein.
Aus dem vorstehenden;ist ersichtlich, daß an der Anlage Vereinfachungen und Einsparungen vorgenommen werden
können. Die für die Haßeinteilung de's unendlichen Raums vorgesehenen Abschnitte der Schaltung können fortgelassen werden,
wodurch die Anlage Ähnlichkeit mit dem Gerät aufweist, das in dem zuvor erwähnten U. S. Patent beschrieben wurde.
Die Divisionsschaltkreise können fortgelassen werden, wenn nur axonometrische Projektionen verwendet werden. Dadurch
werden die Kosten für die elektronische Schaltung erheblich verringert, möglicherweise auch die Kosten des mechanischen
Aufbaus der Anlage. Eine weitere Vereinfachung tritt bei isometrischer Projektion auf, außerdem ist eine Vereinfachung
möglich, wenn man sich auf bestimmte Fälle der isometrischefn, t
dimetrischen und trimetrischen Projektion beschränkt.
Die Anlage kann so ausgelegt sein, daß nach den jeweiligen Erfordernissen nur einzelne Teilgeräte gekauft und
weitere Zusatzgeräte später erworben werden können. Je nach den Erfordernissen oder den zur Verfugung stehenden Geldmitteln
können verschiedene Kombinationen und Permutationen von Gerätekoiflponenten
zusemmengestellt werden.
Beispielsweise sei die kaßeinteilung des unendlichen
Itsums in einer speziellen Kombination beschränkt, so daß der
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unendliche Raum nur für den Beobachtungspunkt zur Verfügung steht, die dreidimensionalen Eingangssignale für die Zeichnung
aber linear sind. Hierdurch erzielt man eine Kosteneinsparung bei den Exponentialpotentiometern. Außerdem benötigt man keine
•Bedienungsperson, die eich mit nicht-linearen Aufzeichnungen
großer Zeichenbereiche· auskennen muß.
Der Käufer mag-beispielsweise ein Interesse daran
haben, eine perspektivische Generalansicht aus verschiedenen, als Eingabe dienenden, linearen, dreidimensionalen Zeichnungen
herzustellen, die gegenüber der Generalansicht einen anderen Maßstab und eine andere Ansicht darstellen. Eines dieser
Bilder kann dabei einen erheblich anderen Maßstab aufweisen, wie beispielsweise bei dem Modell von Mond, Sternen, Sonne
und Planeten eines Planetariums, oder aber bei stark vergrößerten Teilansichten. Die verschiedenen, im einzelnen dargestellten
Räume können sehr unterschiedlichen Charakter aufweisen.
Trotzdem besitzt der Käufer die notwendigen Grundlagen
zur Durchführung seiner Arbeit. Es soll erwähnt werden, daß der Beobachtungspunkt uneingeschränkt und willkürlich
relativ zu den als Eingabe dienenden Bildern verschoben werden kann. Wenn eine Gruppe verschiedener, als Eingabe dienender
Zeichnungen verschiedene Abschnitte der Generalansicht darstellt, so können die zugehörigen Beobachtungspunkte so gewählt
werden, daß die entsprechenden Räume als unitär und kongruent betrachtet werden können, und zwar durch eine einfache
Festlegung der entsprechenden Punkte der Einzelräume gegenüber
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dem G-esamtraum. Auf diese Yifeise können nach einer einfachen
Rechnung die Yektorkomponenten des Beobachtungspunktes für jeden folgenden Einzelraum festgelegt werden, so daß die
letztlich gezeichneten Zeichnungen wirklich kongruent sind.
Es ist deshalb ersichtlich, daß die verbesserte Anlage
und Apparatur der vorliegenden Erfindung in analoger Weise auf die vom Aufzeichnungsgerät 11 erzeugte kontinuierliehe
Aufzeichnung anspricht und daraus entweder senkrechte oder perspektivische Projektionsdarstellungen des von der
Aufzeichnung dargestellten Gegenstands liefert, wobei diese Projektionen für jeden beliebigen Beobachtungspunkt und für
jeden beliebigen Beobachtungswinkel hergestellt werden können.
Apparatur und Anlage nach der vorliegenden Erfindung sind außerordentlich einfach in ihrer Herstellung und Arbeitsweise und eignen sich vorzüglich für die geforderte Aufgabe.
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Claims (6)
1. Anlage zur Darstellung zweidimensionaler Projektionen eines aus dreidimensionalen Haumlinien aufgebauten
Gegenstands, gekennzeichnet durch eine als Eingabe dienende Aufzeichnung (1), die die dreidimensionale Information für
den Gegenstand in Form mehrerer definierter, kontinuierlicher Linien enthält -(C1-Cq); erste Steuervorrichtungen
mit Vorrichtungen (R1-R3 und R7-R10), die dazu dienen, die linien (cj-Cq) abzutasten und gemäß den Umrissen dieser
linien definierte Analogsignale zu erzeugen} und mit der ersten Steuervorrichtung gekoppelte Verarbeitungsvorrichtungen,
die aus den von der Steuervorrichtung erzeugten Analogsignalen Ausgangssignale erzeugen, die eine ausgewählte
zweidimensional Projektion des betreffenden Gegenstands
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darstellen.
2. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zweite
Steuervorrichtungen (R4, R5-? BB), die so eingestellt werden
können, daß. sie Analogsignale erzeugen, die die Lage und die Winkel eines Beobachtungspunktes im Raum darstellen; wobei
die auch mit der zweiten Steuervorrichtung (R4, R5, R6) gekoppelte VerarbeitungBVorrichtung gemäß den von der zweiten
Steuervorrichtung erzeugten Analogsignalen '"usgangssignale
erzeugt, die eine ausgewählte zweidimensionale Projektion des vom Beobachtungspunkt aus gesehenen Gegenstands darstellen.
3. Anlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch dritte Steuervorrichtungen (14, 18, 22, 34, 38, 40), die so eingestellt
werden können, daß sie Analogsignale erzeugen, die die Lage und die Winkel einer Bildebene im Raum darstellen;
wobei die ebenfalls mit der dritten Steuervorrichtung gekoppelten Verarbeitungsvorrichtungen gemäß den von dieser
dritten Steuervorrichtung erzeugten Analogsignalen Ausgangssignale
erzeugen, die die in die Bildebene projizierte, zweidimensionale
Projektion darstellen.
4. Anlege nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in
der Verarbeitungsvorrichtung enthaltene Schaltungsvorrichtungen (S82), die die gewünschte Projektionsart auswählen,
so daß die Ausgangssignale der Verarbeitungsvorrichtung wahlweise senkrechte oder perspektivische Projektionen .darstellen.
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5. Anlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch in der Verarbeitungsvorrichtung enthaltene Schaltungen, die
Fnterscheidungssignale für die Projektion normalerweise verdeckter
linien des Gegenstands liefern.
6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Eingabe dienende Aufzeichnung (1) drei Umrißlinien
(c-, c2» c~),die die räumlichen Lagekoordinaten des
Gegenstands darstellen, und vier weitere Linien (c*, C1-, Cg
und c„) enthält, die die Sinus- und Kosinusfunktionen zweier
ebener Richtungswinkel des Gegenstands darstellen; wobei die erste Steuervorrichtung weitere Vorrichtungen (R7, R8, R9, R10)
enthält, die dazu dienen, die vier weiteren Linien der Eingab eauf zeichnung (1) abzutasten und weitere Analogsignale
zu erzeugen, die die Umrisse der weiteren Linien darstellen} und wobei die Verarbeitungsvorrichtung diskrete Detektorvorrichtungen
enthält, um die erwähnten Ausg&ngssignale gemäß den weiteren Analogsignalen abzuwandeln.
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US61030167A | 1967-01-19 | 1967-01-19 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family
ID=24444484
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19681611562 Pending DE1611562A1 (de) | 1967-01-19 | 1968-01-11 | Geraet zum Zeichnen perspektivischer oder senkrechter Projektionen |
Country Status (6)
Country | Link |
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CH (1) | CH484760A (de) |
DE (1) | DE1611562A1 (de) |
FR (1) | FR1551666A (de) |
GB (1) | GB1190491A (de) |
NL (1) | NL6800758A (de) |
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US2796501A (en) * | 1954-01-11 | 1957-06-18 | Chicago Telephone Supply Corp | Variable resistor with high torque adjustment |
US2992387A (en) * | 1958-06-02 | 1961-07-11 | Avco Mfg Corp | Function generator |
US3145474A (en) * | 1962-03-05 | 1964-08-25 | Jr Bernard M Taylor | Perspective or orthographic plotter |
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- 1968-01-17 NL NL6800758A patent/NL6800758A/xx unknown
- 1968-01-19 FR FR1551666D patent/FR1551666A/fr not_active Expired
Also Published As
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NL6800758A (de) | 1968-07-22 |
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