DE1611562A1 - Geraet zum Zeichnen perspektivischer oder senkrechter Projektionen - Google Patents

Description

Für die Offenlegung bestimmte Unterlagen

Bernard M. Taylor Jr. Wilmington 3, Delaware Clearview 2303
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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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·

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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 a_E 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 c_ß 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; c_g 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 =}

l^s|max^>i/2}

max ⁼ 2(1-|s|_max) ' l^s|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 a_Q, a^ und a_E 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 a_Q - (a₂~c₂) sin a_Q,

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

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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 c_g für die Strichlänge verdeckter Linien dem Schreiber eingespeist wird. Das Relais 75 trifft also eine Auswahl zwischen den Signalen c_ö 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 c_Q\ 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 a_e sin c_Q - sin a^· cos a_Q 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 C_n, cos C_n so ausgelegt sein, daß nur drei Variablen geliefert werden, und zwar sin c^ sin C_n, 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 C_n und c,/.
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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 a_Q, 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 a_ß 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)

PATENTANSPRÜCHE

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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