JP2021524632A - ３ｄモデルを表示する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

初期位置に配置されている複数の部品（４）を有する物体（３）の３Ｄモデル（１）を表示する方法が提案される。本方法は、３Ｄモデル（１）の選択領域（５）を選択するために、制御装置（１０）がユーザ（７）により操作されるステップ（Ｓ１）を含み、選択領域（５）に存在する物体（３）の部品（４）は選択部品（１４）を構成しており、また、本方法は、選択部品（１４）間の距離が拡大するように選択部品（１４）がそれらの初期位置から離れるように移動されている最終位置に選択部品（１４）が表示されるように３Ｄモデル（１）を表示するステップ（Ｓ２）を備える。ユーザが選択部品をより良好に観察できるように選択部品は表示される。

Description

本発明は、物体の３Ｄモデルを表示する方法及びそのような物体の３Ｄモデルを表示するシステムに関する。

仮想現実環境及び／又は拡張現実環境では、物体を例えば３Ｄモデルとして表示することができる。例えば、どのように部品が組み立てられているか、を理解するために、ユーザが３Ｄモデルにおける物体の個々の部品を観察することが望まれ得る。また、表示される物体の個々の部品の視覚化が簡略化されるように、３Ｄモデルを表示することが望ましい。

このことを背景として、本発明の課題は、物体の３Ｄモデルの改善された表示を作成することである。

第１態様によれば、初期位置に配置された複数の部品を有する物体の３Ｄモデルを表示する方法が提案される。本方法は、
３Ｄモデルの選択領域を選択するための、ユーザによる制御装置の操作ステップを有し、選択領域に存在する物体の部品が選択部品を構成しており、また、
選択部品間の距離が拡大するように選択部品がその初期位置から離れるように移動された最終位置に、選択部品が表示されるような、３Ｄモデルの表示ステップを有する。

最終位置に選択部品を表示することにより、選択部品の視覚化を簡略化することができる。選択部品間の距離が拡大されるので、選択部品を特により良好に見ることができる。３Ｄモデルの表示は、ユーザによる制御装置の操作によって、動的そして相互作用的に変更することができる。このようにして、３Ｄモデルの表示を改善することができる。

３Ｄモデルのこの改善された表示は、ユーザにとっての、物体の特定の部品の、例えば特定のねじの、より良好な位置特定が可能とする。また、ユーザは、表示に基づいて、複雑な工業プラントの３Ｄモデル内で装置をより良好に位置特定することもできる。このようにして、特に、ユーザは物体の中を「覗き込む」ことができる。さらに、ユーザは、どのように選択部品が組み立てられているか、より良好に認識できる。これにより、ユーザは、例えば、どのように物体が機能するか、より良好に理解できるようになる。

物体は、工業プラントの装置、例えば電動機を含んでよい。物体は、電子装置であっても、機械的物体であってもよい。また、物体は、複数の装置を有する工業プラントであってもよい。

特に、３Ｄモデルは、物体の３Ｄ表示である。３Ｄモデルは、物体の実際の表示を構成することができる。３Ｄモデルは、ＣＡＤモデルであってもよい。

複数の部品は、特にはそれらが物体又は物体の一部を構成するように、組み立てられている。部品は、例えば、ねじ、シリンダ、ハウジング部、バルブ又はピストン等である。また、部品は、装置全体、例えば、モータ又は工業プラントの装置であってもよい。

部品の初期位置は、物体又はその一部を構成するために、部品が組み立てられている位置であってよい。特に、初期位置にその部品を有する物体の表示は、物体の正確且つ／又は実際の表示に相当する。

制御装置は、例えば、ユーザが制御装置を動かすことによって及び／又は制御装置のボタンを操作することによって、操作される。また、複数の実施形態で、制御装置は、ユーザの動きを検出することが可能で、これにより操作され得る。このために、制御装置は、モーションセンサとして構成されていてもよい。

３Ｄモデルの選択領域は、例えば、３Ｄモデルの３Ｄ領域である。選択領域は、特には、ユーザが詳細に視覚化したい物体の領域、である。選択領域は、例えば、球状又は直方体状である。選択領域に位置する物体の部品は、特には、選択部品を構成する。

選択領域の選択は、特には、選択部品がその初期位置にではなく最終位置に表示されること、をもたらす。選択部品の最終位置は、特にその初期位置とは、異なる。最終位置には、選択部品間の距離が拡大するように、選択部品を表示することができる。特に、選択部品間の距離は、部品が初期位置にあるときよりも、部品が最終位置にあるときにより大きい。特に、選択部品は、３Ｄ分解図により表示される。

１つの実施形態によれば、３Ｄモデルは、選択領域外に位置する物体の部品がその初期位置に表示されるように、表示される。

特に、選択部品のみがその初期位置に表示される。このようにして、選択部品を、選択領域外の選択されていない部品に対して強調して表示することができる。これにより、３Ｄモデルの表示をさらに改善することができる。

さらなる実施形態によれば、選択部品は、３Ｄモデルを表示する際には、この場合に選択領域内の基準点に対する選択部品の距離が拡大するように、その初期位置から離れるように移動される。基準点は、特には選択領域の中央に位置する。

基準点に対する選択部品の距離が拡大される分の量は、特には基準点とその初期位置における選択部品との間の距離に比例する。従って、特に、その初期位置において基準点近傍に位置する選択部品は、その初期位置において基準点からさらに離れて位置する選択部品よりもより僅かに動かされる。

さらなる実施形態によれば、３Ｄモデルは、仮想現実環境（ＶＲ環境）及び／又は拡張現実環境（ＡＲ環境）で表示される。

特に、３Ｄモデルは、例えば所定のテキスト又は所定の画像など、付加的な情報と共に表示される環境で、表示される。また、３Ｄモデルは、３Ｄスクリーン上に表示することもできる。この場合、ヘッドセット、特にＶＲヘッドセット又はＡＲヘッドセットの３Ｄスクリーンであってよい。

さらなる実施形態によれば、仮想光線が、ＶＲ環境及び／又はＡＲ環境に限り可視であり、制御装置の移動時には選択領域を選択するために用いられるように、制御装置は仮想光線を照射する。

特に、仮想光線は、ＶＲ環境及び／又はＡＲ環境に限り可視である光線である。それらは、例えば、対応するヘッドセットを有するユーザに限り可視である。ＶＲ環境及び／又はＡＲ環境では、仮想光線は、懐中電灯の光線と同様であってよい。

選択領域を選択する際、ユーザは、仮想光線を、例えば、ユーザが選択したい物体の領域の方向に向ける。選択領域を選択する際、ユーザは、特には物体の３Ｄモデル表示上に、仮想光線を向ける。

さらなる実施形態によれば、仮想光線は、ＶＲ環境及び／又はＡＲ環境において円錐台形状で制御装置により照射され、仮想光線により切り分けられる物体の領域は、選択領域を構成する。

さらなる実施形態によれば、基準点は、円錐台形状の光線によって形成される円錐台の中心軸上に配置される。

さらなる実施形態によれば、制御装置は、
基準点の位置が選択されるように、
基準点に対する制御装置の距離が選択されるように、
選択部品間の距離の拡大量が選択されるように、及び／又は、
選択領域のサイズが決定されるように、
操作される。

基準点の位置は、制御装置を移動させることによって、選択することができる。基準点に対する制御装置の距離は、特には制御装置の調節ユニットが操作させることによって、選択される。選択部品間の距離が拡大する量は、制御装置のさらなる調節ユニットを用いて選択することができる。また、選択領域のサイズは、例えば円錐台の開口角度を決定することによって、変更することができる。

さらなる実施形態によれば、本方法は、
選択領域の選択が取り消されるような、ユーザによる制御装置の操動作ステップと、
その前に選択された領域の部品がその初期位置に表示されるような３Ｄモデルの表示ステップと、
をさらに備える。

特に、選択領域の選択は、ユーザが制御装置を新たに操作することによって、例えば、ユーザが制御装置を選択領域から離れるように移動させることによって、取り消される。複数の実施形態において、ユーザは、制御装置を操作及び／又は移動させる際、新たな選択領域を選択する。この場合、新たな選択領域の新たに選択された部品を、新たに選択された部品間の距離が拡大するように、それらがそれらの初期位置から離れるように移動された最終位置に、表示することができる。

さらなる実施形態によれば、本方法はさらに、
制御装置及び／又はさらなる制御装置を用いて、選択部品の所定の部品を選択するステップを、
備える。

ユーザは、特には選択部品のうちの１つを選択し、これを例えばさらに詳細に観察することができる。また、ユーザは、所定の部品に関する特性も取得することができる。有利には、ユーザが部品の名前又はその階層を知らなくても、所定の部品の選択は行われ得る。

さらなる実施形態によれば、物体の少なくとも数個の部品の、特に選択されていない部品の、透明度が増加するように、３Ｄモデルは表示される。

物体の数個の部品の透明度を増加させることにより、それ以外の部品をより良好に視覚化することができる。選択されていない部品の透明度を向上させる場合、選択されていない部品は選択部品を隠さず、選択部品をより良好に観察することができる。

また、プログラム制御された装置上で上記方法を実行させるコンピュータプログラム製品が提案される。

例えば、コンピュータプログラム製品、例えばコンピュータプログラム手段などは、記録媒体として、例えばメモリカード、ＵＳＢスティック、ＣＤ‐ＲＯＭ、ＤＶＤなどとして、又はネットワークのサーバからダウンロード可能なファイルの形態でも、提供又は配信され得る。これは、例えば、無線通信ネットワークにおいて、コンピュータプログラム製品又はコンピュータプログラム手段を含む対応するファイルを送信することによって実行してよい。

第２態様によれば、初期位置に配置されている複数の部品からなる物体の３Ｄモデルを表示するシステムが提案される。本システムは、
３Ｄモデルの選択領域が選択されるように、ユーザによって操作されるように設定されている制御装置を備え、選択領域に存在する物体の部品は、選択部品を構成しており、
選択部品間の距離が拡大するように複数の選択部品がそれらの初期位置から離れるように移動されている最終位置に選択部品が表示されるように、３Ｄモデルを表示する表示装置を備える。

各装置、例えば制御装置又は表示装置は、ハードウェア的に及び／又はソフトウェア的に実装されていてもよい。ハードウェア実装の場合、各装置は、デバイスとして、又はデバイスの一部として、例えば、コンピュータとして、又はマイクロプロセッサとして、又は車両の制御コンピュータとして設計されていてもよい。ソフトウェア実装の場合、各装置は、コンピュータプログラム製品として、機能として、ルーチンとして、プログラムコードの一部として、又は実行可能なオブジェクトとして設計されていてもよい。

提案される本方法に関して記載される実施形態及び特徴は、提案されるシステムに好適に適用される。

第３態様によれば、第２態様によるか又は第２態様の実施形態によるシステム用制御装置は、ユーザによる操作時に物体の３Ｄモデルの選択領域を選択するために、提案される。本制御装置は、懐中電灯形状であり、且つ、
制御装置をオン及びオフに切り換えるための操作ユニットと、
選択部品間の距離の拡大量を選択するための量ユニットと、
選択部品の所定の部品を選択するための選択ユニットと、及び／又は
選択領域の位置及び／又はサイズを決定するための決定ユニットと、
を備える。

制御装置を懐中電灯の形状に構成することは、これによってそれをユーザが把持可能であり、片手で操作され得ることから、特に有利である。また、特に、制御装置の操作は、懐中電灯の操作と同様に行われるため、直観的である。

量ユニットは、特にはスライドボタンである。決定ユニットは、制御装置の回転可能なリングとして構成することができる。しかし、量ユニットと決定ユニットは、例えば、ボタンとして構成することもできる。また、選択領域の位置及び／又はサイズは、音声コントロール及び／又はテキスト入力を用いて、決定ユニットを介して実現されてもよい。

本発明のさらなる可能な実装は、上記または以下に実施形態例に関して記載される特徴又は実施形態の明示的に言及されていない組み合わせも含む。また、この場合、当業者は、改良又は追加として、個々の態様を本発明の各基本形態に付け加えるだろう。

本発明のさらなる有利な実施形態及び態様は、従属請求項と、以下に記載される本発明の実施形態例の対象である。以下、本発明を好ましい実施形態に基づき添付の図面を参照してさらに詳細に説明する。

図１は、３Ｄモデルを表示するためのシステムの第１形態を示す。 図２は、３Ｄモデルを表示するためのシステムの第２形態を示す。 図３は、表示される物体の一例を示す。 図４は、第１実施形態による３Ｄモデルを表示するための方法を示す。 図５は、第２実施形態による３Ｄモデルを表示するための方法を示す。 図６は、１つの実施形態例による制御装置を示す。

以下、別段の記載がない限り、同一又は同様の機能を有する要素には同一の参照符号が付されている。

図１は、３Ｄモデル１を表示するためのシステム２０を示す。システム２０は、制御装置１０と表示装置２を有する。表示装置２は、３Ｄ画像を表示可能なＶＲヘッドセット（不図示）のスクリーン２である。

図１において、スクリーン２には、物体３の３Ｄモデル１が表示されている。３Ｄモデル１は、物体３の表示である。本例において、物体３は、工業プラントのモータである。物体３は、複数の部品４、例えばねじ、シリンダ及びピストンを含む。図１において、部品４は、図面を見やすくするために、概略的にブロックとして示されている。また、図１において、図面を見やすくするために、数個の部品４にのみ参照符号が付されている。実際には、物体３は２８個の部品４を含む。図１において、部品４はその初期位置に表示されている。

制御装置１０は、懐中電灯形状であり、ユーザがそれを手に取りそして動かすことによって、操作される。制御装置１０の操作は、以下において図６を参照してさらに詳細に説明される。

システム２０は、３Ｄモデル１を表示する方法を実行するのに好適である。そのような方法は、例えば図４に示されており、図４は第１実施形態による３Ｄモデル１を表示する方法を示す。以下、この方法を、図１、図２、図３及び図４を参照して説明する。

ステップＳ１において、制御装置１０は、３Ｄモデル１の選択領域５を選択するために、ユーザ７によって操作される。ここで、ユーザ７は、制御装置１０を手１３に取り、制御装置１０によって照射される仮想光線１１が３Ｄモデル１の方向に照射されるように、それを移動させる。ここで、仮想光線１１は、ＶＲ環境に限り、言い換えればＶＲヘッドセットを用いる場合に限り可視である。

ユーザ１０は、円錐台形状で照射される仮想光線１１が物体３を切り分けるように、その手１３中にある制御装置１０を移動させる。円錐台形状の光線１１内の物体３の領域は、選択領域５を構成する。この場合、ユーザ７がさらに詳細に視覚化したい領域に関する。

選択領域５内に位置する物体３の複数の部品４が、選択部品１４を構成する。図１では、選択部品１４の側面はドット模様を付されて表示される。図１の例では、選択領域は８個の選択部品１４を含む。

ステップＳ２において、選択部品１４が最終位置に表示されるように、３Ｄモデル１は表示される。図２は、どのように選択部品１４が最終位置に表示されているかを示している。選択部品１４は、個々の選択部品１４間の距離が拡大するように、その初期位置（図１）から離れるように移動されている。ここで、選択部品は、選択領域５の中央に位置する基準点６から離れるように移動される。選択されていない部品４は、引き続きその初期位置に表示される。

ユーザ７は、ユーザ７のＶＲヘッドセット１２内で、どのように選択部品１４が「互いに飛び離れる」か、を認識する。これにより、ユーザ７は、選択部品１４をより良好に見ることができる。特にまた、ユーザ７は、他の部品４によってその前には覆い隠されていた選択部品１４も認識する。

図３は、どのように選択部品１４が移動されるかを概略的に示す。図３において、参照符号１４ｕは、その初期位置にある選択部品１４を示す。参照符号１４ｅは、その最終位置にある選択部品１４を示す。

また、代替的に、システム２０は、第２実施形態による３Ｄモデル１を表示する方法を実行することもできる。そのような方法を、以下、図５を参照して説明する。

第２実施形態による方法（図５）において、方法ステップＳ１及びＳ２は、第１実施形態による方法（図４）のそれと同一である。ステップＳ３において、ユーザ７は、制御装置１０を用いて、選択部品１４から所定の部品を選択する。所定の部品の特性がスクリーン２に表示される結果、ユーザ７は、所定の部品についての情報を得る。

ステップＳ４において、制御装置１０がユーザ７によって新たに操作される結果、選択領域５の選択が取り消される。また、ユーザ７が制御装置１０を選択領域５から離れるように移動させる結果、仮想光線１１は物体３を選択領域５において、もはや切り分けない。特に、選択部品１４は、ユーザ７が制御装置１０を用いて選択領域５を指し示している場合に限り、その終了位置に表示される。

ステップＳ５において、３Ｄモデル１は、その前に選択された部品１４がその初期位置に再び表示されるように、新たに表示される。その前に選択された部品１４が再びまとめて移動される結果、その前に選択された各部品１４と基準点６との間の距離は、再び縮小する。

ステップＳ１〜Ｓ５は、任意の回数繰り返すことができる。これにより、ユーザ７は、物体３の個々の領域を順次選択し、調べることができる。

図６は、制御装置１０を示す。制御装置１０は、懐中電灯形状であるため、特に直観的に操作させることができる。

制御装置１０によって照射される光線１１は、開口角度αを有する円錐台形状で照射される。開口角度αは、ユーザ７が調節リング１６を回転させることによって、調節可能である。開口角度αを変化させることにより、選択領域５のサイズを変化させることができる。

円錐台形状の光線１１は、中心軸ＭＡに沿って照射される。基準点６は、この中心軸ＭＡ上に位置する。

基準点６と制御装置１０との間の距離ｄを、ユーザは、制御装置１０のスライドボタン１５を用いて調節することができる。スライドボタン１５と調節リング１６は、特には決定ユニットを構成する。

選択領域５の奥行ｈを、ユーザ７は、音声コマンドによって決定することができる。従って、制御装置１０は、片手１３で操作され得る。また、奥行ｈを調節するための触覚入力装置、例えばスライドボタンを設けることができる。さらに、距離ｄと奥行ｈの両方を調節するために、２次元タッチパッドを用いることもできる。また、いくつかの実施形態では、奥行ｈを、制御装置１０をその長手方向軸の周りに回転させることによって調節することもできる。

実施形態では、制御装置１０は、制御装置１０をオン及びオフに切り替えるための操作ユニット及び／又は選択部品１４間の距離の拡大量を選択するための量ユニット、をさらに備える。

本発明は、実施形態例に基づいて記載されてきたが、多様に変更可能である。上記モータの代わりに、物体３は、例えば、工業プラントの任意の機械又は工業プラント全体であってもよい。物体３の部品４は、物体３内に、図１の記載とは異なるように配置されてもよい。また、代替的に、３Ｄモデル１を、通常の３Ｄスクリーン上に、又はＡＲ環境で表示することもできる。また、数個の部品４を、例えば選択されていない部品４を、透明度を向上させて表示することも考えられる。

また、制御装置１０は、複数のボタンを有するリモートコントロールの形態で構成されてもよい。また、代替的に、制御装置１０は、ユーザ７の動作を検出する動作検出装置であってもよい。また、上記の懐中電灯形状の制御装置１０は変更可能である。それは、例えば、距離ｄ及び／又は開口角度αを調節するための多様なボタンを有してよい。

Claims (15)

1. 初期位置に配置されている複数の部品（４）を有する物体（３）の３Ｄモデル（１）を表示する方法であって、
   前記３Ｄモデル（１）の選択領域（５）を選択するための、ユーザ（７）による制御装置（１０）の操作ステップ（Ｓ１）を備え、前記選択領域（５）に存在する前記物体（３）の前記部品（４）は、選択部品（１４）を構成しており、また、
   前記選択部品（１４）間の距離が拡大するように前記選択部品（１４）がそれらの初期位置から離れるように移動した最終位置に前記選択部品（１４）が表示されるような、前記３Ｄモデル（１）の表示ステップ（Ｓ２）を備える、
   方法。
2. 前記選択領域（５）外に位置する前記物体（３）の前記部品（４）がそれらの初期位置に表示されるように、前記３Ｄモデル（１）は表示されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記３Ｄモデル（１）を表示する際、この場合、前記選択領域（５）内の基準点（６）に対する前記選択部品（１４）の距離が拡大するように、前記選択部品（１４）がそれらの初期位置から離れるように移動されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記３Ｄモデル（１）は、仮想現実環境及び／又は拡張現実環境で表示されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
5. 仮想光線（１１）が前記ＶＲ環境及び／又は前記ＡＲ環境に限り可視でありまた前記制御装置（１０）の移動時に前記選択領域（５）を選択するために用いられるように、前記制御装置（１０）は前記仮想光線（１１）を照射することを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の方法。
6. 前記仮想光線（１１）は、前記ＶＲ環境及び／又は前記ＡＲ環境において円錐台形状で前記制御装置（１０）により照射され、また、前記仮想光線（１１）により切り分けられる前記物体（３）の領域は、前記選択領域（５）を構成することを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 前記基準点（６）は、円錐台形状の前記光線（１１）によって形成される円錐台の中心軸（ＭＡ）上に配置されていることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記制御装置（１０）は、
   前記基準点（６）の位置が選択されるように、
   前記基準点（６）に対する前記制御装置（１０）の距離が選択されるように、
   前記選択部品（１４）間の距離の拡大量が選択されるように、及び／又は
   前記選択領域（５）のサイズが決定されるように、
   動作されることを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の方法。
9. 前記選択領域（５）の選択が取り消されるような、前記ユーザ（７）による前記制御装置（１０）の操作ステップ（Ｓ４）、及び、
   その前に選択された前記領域（５）の前記部品（４）がそれらの初期位置に表示されるような、前記３Ｄモデル（１）の表示ステップ（Ｓ５）、を特徴とする、請求項１〜８の何れか１項に記載の方法。
10. 前記制御装置（１０）及び／又はさらなる制御装置を用いて、前記選択部品（１４）の所定の部品（４）を選択するステップ（Ｓ３）を特徴とする、請求項１〜９の何れか１項に記載の方法。
11. 前記物体（３）の少なくとも数個の前記部品（４）の、特には選択されていない前記部品（４）の、透明度が向上するように、前記３Ｄモデル（１）は表示されることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか１項に記載の方法。
12. 請求項１〜１１の何れか１項に記載の方法をプログラム制御された装置上で実行させるコンピュータプログラム製品。
13. 初期位置に配置されている複数の部品（４）から構成されている物体（３）の３Ｄモデル（１）を表示するシステム（２０）であって、
    前記システム（２０）が制御装置（１０）を備え、前記制御装置（１０）は、前記３Ｄモデル（１）の選択領域（５）が選択されるようにユーザ（７）によって操作されるように設定されており、前記選択領域（５）に存在する前記物体（３）の前記部品（４）は、選択部品（１４）を構成しており、また、
    前記システム（２０）が、前記選択部品（１４）間の距離が拡大するように前記選択部品（１４）がそれらの初期位置から離れるように移動された最終位置に前記選択部品（１４）が表示されるように前記３Ｄモデル（１）を表示する表示装置（２）を備える、
    システム（２０）。
14. 請求項１〜１１の何れか１項に記載の方法を実行するように設定されている、請求項１３に記載のシステム。
15. ユーザ（７）による操作時に物体（３）の３Ｄモデル（１）の選択領域（５）を選択するための、請求項１３又は１４に記載の前記システム（２０）用制御装置（１０）であって、前記制御装置（１０）は、懐中電灯形状であり、また、
    前記制御装置（１０）をオン及びオフに切り換えるための操作ユニット、
    前記選択部品（１４）間の距離の拡大量を選択するための量ユニット、
    前記選択部品（１４）の所定の部品（４）を選択するための選択ユニット、及び／又は、
    前記選択領域（５）の位置及び／又はサイズを決定するための決定ユニット（１５、１６）、
    を備える
    制御装置（１０）。
    
    

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