DE3146490A1

DE3146490A1 - Stereoskop vor zwei graphischen bildschirmen zum interaktiven bearbeiten raeumlicher objekte in einem rechnersystem

Info

Publication number: DE3146490A1
Application number: DE19813146490
Authority: DE
Inventors: Frieder Prof. Dipl.-Ing. 4600 Dortmund Haferkorn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-11-24
Filing date: 1981-11-24
Publication date: 1983-06-01

Description

Beschreibung:
Stereoskop und Steuereinrichtung vor graphischen Bildschirmen zum interaktiven Bearbeiten eines räumlichen Objekts in einem Rechnersystem.
Die Erfindung betrifft eine Zusammenstellung von Stereoskop, Steuereinrichtung, graphischen Bildschirmen und Rechnersystem mit Programm und ihre Anwendung auf die Bearbeitung räumlicher Objekte etwa im Anlagenbau oder in der Architektur.
Räumliche Objekte etwa im Anlagenbau oder in der Architektur sollen mit Hilfe eines Programms in einem Rechnersystem erfaßt, geprüft oder verändert werden Dabei sind Alternativen oder Varianten, Details oder Übersichten zu entwickeln, aus Vorlagen abzuleiten oder als Vorlagen zu speichern. Kollisionen der Teilobjekte sind zu vermeiden, Passungen sind sicherzustellen und verschiedene ebene Darstellungen wie Ansichten oder Schnitte vom räumlichen Objekt sind anzufertigen.
Im Kopf des Bearbeiters muß sich dazu eine räumliche Vorstellung des Objekts und seiner Veränderungen bilden, am besten durch ihre einheitlich räumliche Darstellung vor den Augen des- Bearbeiters, unterstützt durch ein Programm in einem Rechnersystem und eine Steuereinrichtung mit einer räumlichen Cursormarke.
Es ist bekannt, daß als Steuereinrichtungen etwa Steuerknüppel, Tasten, Lichtstifte oder graphische Tabletts eingesetzt werden, daß räumliche Objekte ebenso wie ebene aus Punkten, Verbindungslinien oder Richtungspfeilen sowie Flächen zusammengesetzt sind und durch Farben, Symbole oder Texte gekennzeichnet sein können, Stereoskope gelegentlich zum Betrachten fertiger Objekte, nicht aber bei ihrer Erfassung oder Veränderung eingesetzt werden, als Cursormarken beliebige Symbole wie Rechtecke oder Pfeile verwendet und mit Hilfe von Rechenprogrammen und Steuereinrichtungen auf Bildschirmen verschoben werden.
(Integrated Computer Systems Inc. 1978, "365: Computer Graphics, State of the Art Techniques and Applications", bes. SS 2-7-29ff, 4-1-1 4ff, 6-4-lff, Grabowski und Technische Akademie Wuppertal (Hrsg.) 1980, "10260: Rechnerunterstütztes Konstruieren CAD, Einführung und Einsatz im Unternehmen", bes. SS 2.24ff, 4.2ff, 6.4ff, "Konstruktion, Elemente, Methoden KEM" 4/1982, S. 79ff) Es ist ferner bekannt, daß bei photogrammetrischen Auswertungen räumliche Cursormarken eingesetzt werden, allerdings nur zum Abtasten fertiger Objekte.
(Kurt Schwidefsky und Friedrich Ackermann 1976, "I'hotogrammetric: Grundlagen, Verfahren, Anwendungen") In den gebräuchlichen Verfahren mit Programmen in Rechnersystemen werden dem Bearbeiter seine räumlichen Objekte bislang lediglich in Form ebener Darstellungen am Bildschirm und nur ausnahrnsweise über Stcreoskopien angezeigt. Erfa,3t und verändert werden räumliche Objekte bislang durch Zahlentabellen, Tastaturbefehle in Textform oder über Cursormarken, die mit Steuereinrichtungen über ebene Darstellungen verschoben werden können. Daraus muß sich der Bearbeiter die räumliche Vorstellung ohne weitere Hilfe selbst bilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Bearbeiter ein Werkzeug zu geben, mit dem er räumliche Objekte unmittelbar räumlich sehen und interaktiv räumlich bearbeiten kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Bearbeiter über die Zusammenstellung Stereoskop-Steuereinrichtung-Bildschirme-Rechnersystem ein räumliches Abbild seines Arbeitsgegenstands und auch einer räumlichen Cursormarke angezeigt wird, so daß er seinen Gegenstand erfassen, prüfen und verändern kann.
Das Stereoskop kann etwa aus Spiegeln oder Prismen aufgebaut sein und hat die Sehstrahlen des Bearbeiters so abzulenken, daß jeder auf einen der Bildschirme trifft und es dem Bearbeiter so scheint; als sei nur ein Bildschirm vorhanden.
Geeignete ebene perspektivische Abbilder des räumlichen Objekts und der räumlichen Cursormarke erscheinen auf diesem gedachten Bildschirm räumlich.
Die graphischen Bildschirme können nach dem Bildspeicher- oder dem Bildwiederholungsprinzip arbeiten; die Cursormarke muß aber nach der Bildwiederholungsprinzip angezeigt werden, damit sie innerhalb der räumlichen Objekte verschoben werden kann, ohne auf den Bildschirmen Spuren zu hinterlassen.
Das Programm im Rechnersystem ermöglicht es dem Bearbeiter, mit Hilfe der Steuereinrichtung und der räumlichen Cursormarke räumliche Objekte neu zu erfassen oder vorhandene räumliche Objekte zu verändern, etwa durch Verschieben, Drehen, Verändern der Maße, Zerlegen oder Zusammerifügen verschiedener vorhandener Objekte.
Die räumliche Cursormarke muß vom Bearbeiter über die Steuereinrichtung nur annähernd auf Teile des räumlichen Objekts, etwa Punkte, Linien oder Flächen, gesteuert werden. Vom l'rogramm im Rechnersystem wird das jeweils gesuchte Teil daran erkannt, daß es zur Cursormarke den kleinsten räumlichen Abstand aufweist, Dabei sind dx, iIy, z die Abstände des räumlichen Objektteils zur Cursormarke in drei unabhängigen Richtungen x, y, z. Das Programm markiert das erkannte Teil dem Bearbeiter gegenüber dadurch, daß es die räumliche Cursormarke genau auf dieses Teil verschiebt.
Der Bearbeiter braucht Veränderungen des räumlichen Objekts mit Hilfe der Cursormarke und der Steuereinrichtung dem Programm gegenüber nur vorwegnehmend anzudeuten, bevor das Objekt nach seinem Willen vom Programm tatsächlich verändert wird.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Bearbeiter das räumliche Modell seines Apbeitsgegenstandes unmittelbar sieht, zweckdienliche Veränderungen über Cursormarke und Steuereinrichtung unmittelbar am Gegenstand vornehmen und prüfen kann. Damit kann er Ergebnisse sehr viel rascher und sicherer erzielen als mit den gebräuchlichen Arbeitsweisen und Werkzeugen, da etwa unerwünschte Zustände oder Veränderungen sogleich erkannt, ausgesondert oder rückgängig gemacht werden können, soweit sie räumlich erkennbar sind.
Fig. 1 zeigt eine mögliche Zusammenstellung mit einem Stereoskop (2) aus vier Spiegeln. (4) ist das Rechnersystem mit dem Programm, dem räumlichen Objekt (6) und der räumlichen Cursormarke (7). Vom Programm im Rechnersystem (4) werden die beiden graphischen Bildschirme (3) und die Steuereinrichtung (5) bedient, so daß vom Bearbeiter (1) über die Steuereinrichtung (5) veranlaßte Veränderungen des Objekts (-6) oder Verschiebungen der räumlichen Cursormarke (7) über die Bildschirme (3) und das Stereoskop (2) dem Bearbeiter (1) unmittelbar räumlich angezeigt werden. Das Stereoskop (2) erzeugt von den ebenen perspektivischen Abbildern des räumlichen Objekts (6') und der räumlichen Cursormarke (7') auf den Bildschirmen (3) im Kopf des Bearbeiters (1) wieder einen räumlichen Eindruck (6),(7).
Fig. 2 bis 4 zeigen die Prinzipbilder von Zusammenstellungen in der Draufsicht: Fig. 2 enthält wieder das Stereoskop (2) mit vier Spiegeln, Fig. 3 ein Stereoskop (2) mit zwei Spiegeln und Fig. 4 ein Stereoskop (2) mit zwei Prismen.
(1) ist jeweils der Kopf des Bearbeiters, (3) sind die beiden graphischen Bildschirme.

Claims

Patentansprüche: 1. Stereoskop und Steuereinrichtung vor graphischen Bildschirmen zum interaktiven Bearbeiten eines räumlichen Objekts in einem Rechnersystem, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bearbeiter (1) mit Hilfe eines Programms im Rechnersystem (4) das räumliche Objekt (6) unmittelbar räumlich dargestellt wird, so daß er dieses betrachten, prüfen und mit Hilfe der Steuereinrichtung (5) und einer räumlichen Cursormarke (7) unmittelbar erfassen oder verändern kann.
2. Zusammenstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stereoskop (2) dem Bearbeiter (1) für jedes seiner Augen den Blick auf einen der graphischen Bildschirme (3) freigibt derart, daß für den Bearbeiter (1) scheinbar nur ein Bildschirm vorhanden ist, auf dem geeignete perspektivische Abbilder (6'),(7') des räumlichen Objekts (6) und der Cursormarke (7) für ihn räumlich erscheinen.
3. Zusammenstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (5) und ein geeignetes Programm im Rechnersystem (4) dem Bearbeiter (1) das Verschieben der im Bild mit angezeigten räumlichen Cursormarke (7) und damit das Erfassen oder Verändern des räumlichen Objekts (6) unmittelbar und interaktiv mit dem Programm im Rechnersystem (4) ermöglichen.
4. Zusammenstellung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die räumliche Cursormarke (7) vom Bearbeiter (1) über die Steuereinrichtung (5) nur annähernd auf Teile des räumlichen Objekts (6), etwa Punkte, Linien oder Flächen, gesteuert werden muß und das gesuchte Teil vom Programm im Rechnersystem (4) daran erkannt wird, daß es von allen den geringsten räumlichen Abstand zur Cursormarke (7) aufweist.
5. Zusammenstellung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeiter (1) mit der räumlichen Cursormarke (7) Veränderungen des räumlichen Objekts (6) nur vorwegnehmend andeuten muß, bevor das Objekt (6) nach seinem Willen tatsächlich verändert wird.