DE2755693A1

DE2755693A1 - Projektionsvorrichtung zum darstellen von objekten auf einer zylindrischen bildwand

Info

Publication number: DE2755693A1
Application number: DE19772755693
Authority: DE
Inventors: Benjamin Prinz; Wolfgang Schmidt
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1977-12-14
Filing date: 1977-12-14
Publication date: 1979-06-21
Also published as: US4235535A; NL7810697A; FR2412129B1; GB2010525B; FR2412129A1; DE2755693C2; GB2010525A

Description

- 3 - Bremen, den 12. Dez. 1977

7723-58 Sra/bw

Vereinigte Flugtechnische Werke-Fokker Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Projektionsvorrichtung zum Darstellen von Objekten auf einer zylindrischen Bildwand

Die Erfindung bezieht sich auf eine Projektionsvorrichtung zum Darstellen von Objekten auf einer zylindrischen Bildwand eines Schiffssimulators mit einer Spiegelanordnung, deren Lage im Strahlengang zur Positionierung, der Objekte auf der Bildwand verstellbar ist.

Bei Schiffssimulatoren ist es bekannt, die Sicht auf einer konzentrisch zu einem Brückenhaus angeordneten zylindrischen Bildwand zu simulieren. Hierfür eignen sich Sichtsimulatoren, wie zum Beispiel aus der DT-OS 2 554 972 bekannt oder in der Patentanmeldung P 27 48 328 vorgeschlagen. Solche, die Umgebungssicht darstellenden Sichtsimulatoren werden üblicherweise von einem für alle Steueraufgaben im Schiffssimulator vorgesehenen Rechner gesteuert, so daß sich ein entsprechend kontinuierlicher Ablauf für die jeweiligen Simulationsaufgaben erzielen läßt.

Neben der Umgebungssicht, die aus offener See, Hafengebieten, Kanälen oder KUstenzonen bestehen kann, ist es aber auch notwendig, feste Seezeichen, wie Bojen, Feuerschiffe oder Lechttürrae und sich in Bezug auf das jeweils zu simulierende Eigenschiff bewegende Fremdschiffe auf der Bildwand zu simulieren. Hierzu ist es bekannt,

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zusätzliche Projektionsvorrichtungcn zu benutzen, welche es je nach Vorlage gestatten, die gewünschten Objekte einzublenden.

Ein Schiffssimulator, bei dem zum Einblenden eine zusätzliche Projektionsvorrichtung vorgesehen ist, geht zum Beispiel aus der DT-OS 2 319 5^5 hervor. Bei der Projektionsvorrichtung nach dieser Druckschrift wird oin jeweils darzustellendes Objekt, zum Beispiel ein Frerndschiff, aus einer Vielzahl von auf einer drehbaren Scheibe angeordneten Diapositiven ausgesucht und für die gewünschte Abbildung eingestellt. Eine Positionierung des dargestellten Objektes läßt sich jedoch nur durch Drehen einer die Projektionsvorrichtung tragenden Tragplatte in horizontaler Richtung erzielen, was aber zur Erzielung realistischer Verkehrsabläufe unzureichend ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Projektionsvorrichtung zur Darstellung von Objekten auf einer zylindrischen Bildwand eines Schiffssimulators vorzusehen, die es mit Hilfe einer im Strahlengang angeordneten Spiegelvorrichtung gestattet, bestimmte Objekte, zum Beispiel Fremdschiffe, auf der Bildwand beliebig zu positionieren. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Spiegelanordnung aus einem um zwei zueinander senkrechte Achsen drehbar gelagerten Planspiegel besteht, dem für jeweils eine Achse eine von einem Rechner des Schiffssimulators steuerbare Antriebsvorrichtung zugeordnet ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist es zweckmäßig, den Planspiegel auf einer Schwenkplatte anzuordnen, die an zwei Lagerlaschen einer durch die zugeordnete Antriebsvorrichtung antreibbaren Drehscheibe gelagert ist, wobei der Antrieb für die Schwenkplatte von der zugeordneten Antriebsvorrichtung auf eine in der Achse der Drehscheibe angeordnete Spindel übertragen ist, die über ein aufgestecktes Kegelzahnrad mit einem Kegelzahnradsegment der Schwenkplatte in Verbindung steht.

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Der zuvor erläuterte Aufbau gestattet es, die zum Schwenken des Planspiegels vorgesehene Antriebsvorrichtung auf der Drehscheibe anzuordnen und deren Abtriebsglied direkt mit der Spindel zu koppeln. Bei einer zweiten, zur Erfüllung besonderer Raumerfordernisse vorgesehenen Ausführungsform ist die Drehscheibe mit einer koaxial angeordneten, von der Spindel zum Antrieb der Schwenkplatte durchsetzten Hohlwelle versehen, wobei die Spindel und die Hohlwelle je ein verspanntes Zahnradpaar tragen, welche jeweils an einem Schneckenrad einer mit der zugeordneten Antriebsvorrichtung verbundenen und durch ein Differentialgetriebe untereinander gekoppelten Welle kämmen. Das Differentialgetriebe ist hierbei zur Unterdrückung der bei einer Verstellung der Drehscheibe sich auf die Spindel zum Schwenken des Planspiegels auswirkenden ungewünschten Koppelung vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Projektionsvorrichtung enthält darüberhinaus im Strahlengang für die Abbildung des Bildpunktes auf der zylindrischen Bildwand ein in Bezug auf die Drehscheibe mit halber Drehzahl von der zugeordneten Antriebsvorrichtung angetriebenes Prisma und ein nachgeordnetes Projektionsobjektiv, von welchen der Strahl über ein unter 45° geneigten ersten Umlenkspiegel auf den ebenfalls geneigten Planspiegel der um zwei Achsen verstellbaren Spiegelanordnung zur Ausrichtung auf die zylindrische Bildwand gelangt.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Projektionsvorrichtung, Fig. 2 eine Draufsicht der Projektionsvorrichtung nach Fig. l, Fig. 3 einen Schnitt III-III gemäß Fig. 1 und Fig. 4 einen Schnitt IV-IV gemäß Fig. 1.

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Bei der in der Zeichnung dargestellten Projektionsvorrichtung wird das Licht von nicht näher dargestellten Bildvorlagen, wie durch einen Pfeil 12 angedeutet, in ein im unteren Teil eines Gehäuses 10 angeordnetes Lichtführungsrohr 11 geleitet. Das Lichtführungsrohr 11 enthält ein einem Doveprisma entsprechendes Prisma 13 mit einem zur entsprechenden Verstellung dienenden Z_annrad i4, wobei durch eine Lagerung mit Hilfe von Kugel 1 afiem aine Verdrehung des Lichtführungsrohres 11 ermöglicht wird. Nach dem Durchlauf durch das Prisma 13 gelangt das Licht über ein Projektionsobjektiv 15 auf einen unter 45 geneigten, am Gehäuse 10 befestigten Umlenkspiegel l6. Der Umlenkspiegel l6 lenkt das Licht auf einen an einer Schwenkplatte l8 angebrachten Planspiegel 17, welcher das Licht auf die zylindrische Bildwand eines Schiffssimulators richtet.

Die Schwenkplatte 18 ist, wie Fig. 1 und Fig. 2 zeigen, mit zwei seitlichen Achsbolzen 22, 23 an je einer Lagerlasche 20, 21 einer Drehscheibe 19 derart gelagert, daß die Schwenkachse mit der Spiegelebene des Planspiegels 17 zusammenfällt. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist die Drehscheibe 19 mit Kugellagern 24, 25 im Gehäuse IO drehbar gelagert. Durch Drehen der Drehscheibe 19 um eine vertikale Achse 26 ist es möglich, die gewünschte Abbildung auf der Bildwand eines Schiffssimulators horizontal zu positionieren. Ein Schwenken der Schwenkplatte l8 und damit des Planspiegels 17 um eine horizontale Achse 27 ermöglicht dagegen eine vertikale Positionierung der Abbildung auf der Bildwand.

An der Drehscheibe 19 ist eine koaxiale, nach oben hervorstehende Hohlwelle 30 vorgesehen, auf welcher ein verspanntes Zahnradpaar 31 sitzt. Durch die Hohlwelle 30 ist eine Spindel 32 gesteckt und mit entsprechenden Kugellagern gelagert. Die Spindel 32 trägt ebenfalls ein verspanntes Zahnradpaar 33. Jedes der Zahnradpaare 31» steht mit einem Schneckenrad 35, 3& je einer Antriebswelle 37, 38

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in Verbindung. Die im Gehäuse 10 in bekannter Weise mit Hilfe von Kugellagern gelagerten Antriebswellen 37, 38 stehen einerseits über ein Differentialgetriebe 40 miteinander in Verbindung und sind andererseits über entsprechende Koppelelemente 4l, 42 mit zugeordneten Schrittmotoren 431 44 verbunden.

Die in der Hohlwelle 30 der Drehscheibe 19 gelagerte Spindel 32 trägt an ihrem unteren Ende ein Kegelzahnrad 28, das mit einem Kegelzahnradsegment 29, welches auf der Rückseite der Schwenkplatte l8 angebracht ist, im Eingriff steht. Der Antrieb zum Schwenken der den Planspiegel 17 tragenden Schwenkplatte l8 wird somit von dem Schrittmotor 44 über die Koppelelemente 42 auf die Antriebswelle 38 und von dort über das Schneckenrad 36 und das Zahnradpaar 33 auf die über das Kegelzahnrad 28 mit dem Kegelzahnradsegment 29 der Schwenkplatte 18 in Verbindung stehende Spindel 32 übertragen. Der Antrieb zum Verstellen der Drehscheibe 19 läuft vom Schrittmotor 43 über die Koppelelemente 4l, die Antriebswelle 37, das Schneckenrad 35 auf das auf der Hohlwelle 30 der Drehscheibe 19 sitzende Zahnradpaar 31. Von diesem Übertragungsweg wird auch, und zwar durch ein auf der Antriebswelle 37 sitzendes Kegelzahnrad 45, der Antrieb zum Verstellen des im Lichtführungsrohr 11 sitzenden Prismas 13 abgezweigt. Das Kegelzahnrad 45 kämmt zu diesem Zweck an einem Kegelzahnrad 46, das auf einer im Gehäuse 10 senkrecht stehenden und mit Hilfe von Kugellagern entsprechend gelagerten Welle 47 sitzt. Die Welle 47 trägt darüberhinaus eine Schnecke 48, welche mit dem Zahnrad 14 des Lichtführungsrohres 11 im Eingriff steht. Das Übersetzungsverhältnis ist dabei so gewählt, daß das Prisma 13 mit halber Drehzahl jLm Vergleich zur Drehscheibe 19 angetrieben wird.

Die erfindungsgemäße Projektionsvorrichtung gestattet die Positionierung von Objekten bei entsprechender Bildvorlage auf entsprechenden

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Bildwänden. Bei einem Schiffssimulator können somit mehrere solcher Projektionsvorrichtungen, zum Beispiel auf drehbaren Plattformen, oberhalb eines Drückenhauses angeordnet werden und die zur Erzielung realistischer Verkehrsabläufe notwendigen Objekte auf der Bildwand abbilden. Mit Hilfe des verstellbaren Planspiegels 17 können

dabei die Abbildungen durch Drehen der Drehscheibe 19 um ♦ 120 horizontal und durch Schwenken der Schwenkplatte l8 von ca. +20 bis -30 vertikal abgelenkt werden. Eine horizontale Ablenkung von + 180 kann somit durch Drehen der gesamten Projektionsvorrichtung auf der Plattform erzielt werden. Meistens reicht aber ein Ablenkwinkel von + 120 aus, da im toten Winkel normalerweise bei Schiffen die Schornsteine stehen und somit eine vollkommene Rundsicht verhindern. Für die vertikale Ablenkung ist ein Bereich von +20 bis -30 vollkommen ausreichend, da über diese Ablenkung einerseits nur direkte Annäherungen von Fremdschiffen oder anderer Objekte realisiert werden und andererseits die vertikalen Blickwinkel durch die Raumhöhe der Bildwand begrenzt sind.

Die zur Verstellung des Planspiegels 17 vorgesehenen Schrittmotore 431 44 werden zweckmäßigerweise über ein Interface direkt von einen den Schiffssimulator steuernden Rechner angesteuert, so daß sich kontinuierliche Simulationsabläufe erzielen lassen. Dabei dient das zwischen den Antriebswellen 37» 38 angeordnete Differentialgetriebe 40, welches beide Wellen mit einer Übersetzung von -1 koppelt, zur Unterdrückung der beim Drehen der Drehscheibe 19 auf die Spinde^ 32 sich auswirkenden ungewünschten Kopplung. Diese Kopplung kann auch unterdrückt werden, wenn der Schrittmotor zum Antrieb der Spindel 32 direkt an die Drehscheibe 19 angeflanscht wird. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die Energiezuführung für den Schrittmotor mit Hilfe flexibler Übertragungsmittel, zum Beispiel Spiralen oder mit Hilfe von Schleifringen zu übertragen. In einem solchen Fall kann auf den

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Einsatz des Differentialgetriebes 40 verzichtet werden. Mit dem Prisma 13, das mit halber Drehzahl an den Antrieb für die Drehscheibe 19 gekoppelt ist, wird die Bilddrehung, die aufgrund der Verdrehung der Drehscheibe sonst auftreten würde, wieder ausgeglichen.

Die erfindungsgemäße Projektionsvorrichtung erlaubt eine völlig getrennte horizontale und vertikale Positionierung dos auf der Schwenkplatte 18 angebrachten Planspiegels 17 und somit eine gewünschte Positionierung von Objekten auf der Bildwand eines Schiffssimulators.

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Claims

Bremen, den 12. Dez. 1977 7723-58 Sm /Bw Patentansprüche

1. Projektionsvorrichtung zum Darstellen von

Objekten auf einer zylindrischen Bildwand eines Schiffssimulators mit einer Spiegelanordnung, deren Lage im Strahlengang zur Positionierung der Objekte auf der Bildwand verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelanordnung aus einem um zwei zueinander senkrechte Achsen (26, 27) drehbar gelagerten Planspiegel (17) besteht, dem für jeweils eine Achse (26, 27) eine von einem Rechner des Schiffssimulators steuerbare Antriebsvorrichtung (43, 44) zugeordnet ist.

2. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß der Planspiegel (17) auf einer Schwenkplatte (l8) angeordnet ist, die an zwei Lagerlaschen (20, 2l) einer durch die zugeordnete Antriebsvorrichtung (43) antreibbaren Drehscheibe (l9) gelagert ist, und daß der Antrieb für die Schwenkplatte (l8) von der zugeordneten Antriebsvorrichtung (44) auf eine in der Achse (26) der Drehscheibe (l9) angeordnete Spindel (32) übertragen ist, die über ein aufgestecktes Kegelzahnrad (28) mit einem Kegelzahnradsegment (29) der Schwenkplatte (l8) in Verbindung steht.

3. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehscheibe (l9) eine koaxial angeordnete, von der Spindel (32) zum Antrieb der Schwenkplatte (l8) durchsetzte Hohlwelle (30) aufweist, und daß auf der Hohlwelle (30) und der Spindel (32) je ein verspanntes

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Zahnradpaar (31, 33) sitzen, welche jeweils an einem Schneckenrad (35t 36) einer mit der zugeordneten Antriebsvorrichtung (43, 44) verbundenen und durch ein Differentialgetriebe (4o) untereinander gekoppelten Antriebswelle (37« 38) kämmen.

4. Projektionsvorrichtung nach Anspruch 1.oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Drehscheibe (19) die zum Schwenken des Planspiegels (17) vorgesehene Antriebsvorrichtung angeordnet ist, deren Abtriebsglied direkt mit der Spindel (32) gekoppelt ist.

5. Projektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennze i chnet, daß der Strahlengang für die Abbildung des Bildpunktes auf der zylindrischen Bildwand ein in Bezug auf die Drehscheibe (19) mit halber Drehzahl von der zugeordneten Antriebsvorrichtung (43) angetriebenes Prisma (13) und ein nachgeordnetes Projektionsobjektiv (15) enthält, und daß anschließend ein unter 45. geneigter Umlenkspiegel (l6) den Strahl auf den ebenfalls geneigten Planspiegel (17)1 der um zwei Achsen (26, 27) verstellbaren Spiegelanordnung zur Ausrichtung auf die zylindrische Bildwand lenkt.

6. Projektionsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Antriebsvorrichtungen elektrische Schrittmotore (43, 44) eingesetzt sind, die über Interfacestufen direkt vom Rechner des Schiffssimulators ansteuerbar sind.

Beschreibung

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