WO2010028694A1 - Mehrdimensionales bildverarbeitungs- und produkteentwicklungsgerät und entsprechendes verfahren - Google Patents

Mehrdimensionales bildverarbeitungs- und produkteentwicklungsgerät und entsprechendes verfahren Download PDF

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WO2010028694A1
WO2010028694A1 PCT/EP2008/062254 EP2008062254W WO2010028694A1 WO 2010028694 A1 WO2010028694 A1 WO 2010028694A1 EP 2008062254 W EP2008062254 W EP 2008062254W WO 2010028694 A1 WO2010028694 A1 WO 2010028694A1
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WO
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data
material property
image
user
image processing
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/062254
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English (en)
French (fr)
Inventor
Simon Felix
Lukas Kunz
Original Assignee
Prolim Engineering Gmbh
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Publication date
Application filed by Prolim Engineering Gmbh filed Critical Prolim Engineering Gmbh
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Priority to CH00434/11A priority patent/CH701969B1/de
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/10—Geometric effects
    • G06T15/20—Perspective computation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/20—Editing of 3D images, e.g. changing shapes or colours, aligning objects or positioning parts
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2219/00—Indexing scheme for manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T2219/20—Indexing scheme for editing of 3D models
    • G06T2219/2012—Colour editing, changing, or manipulating; Use of colour codes
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2219/00—Indexing scheme for manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T2219/20—Indexing scheme for editing of 3D models
    • G06T2219/2016—Rotation, translation, scaling

Definitions

  • the present invention relates to an image processing apparatus and corresponding method for performing a graphic image display in device constructions in engineering, electrical engineering, construction and
  • Image data of a three-dimensionally shaped object are generated by the image processing apparatus by linking a plurality of device elements with device element image data of a CAD database and perspectively displayed by means of a graphic interface as a graphical image representation for the user.
  • the invention relates to an image processing apparatus which perspectively displays the three-dimensional object from different pages and views by means of a navigation tool.
  • Two and three dimensional image processing systems and devices are known in the art. Such systems find use in various technical fields, e.g. in Computer Aided Design (CAD) systems, in graphical guidance systems such as in aircraft or in GPS systems (Global Positioning Systems) or in the scientific field for the presentation of scientific data or topologies, e.g. in microbiology or nanophysics.
  • CAD Computer Aided Design
  • GUI Planar graphical user interface
  • product and production management systems and methods are known. Typically, linear methods such as the top-down function approach are used. In this process, for example, with an image processing system or by means of a technical drawing with the construction and design of the desired device, tool or machine, etc.
  • materials and designs of the individual parts are defined in the product and product management system and appropriate Information such as cost data, delivery conditions parameters, etc. collected over a network such as the Internet at providers.
  • cost data e.g., delivery conditions parameters, etc.
  • the product management system thus allows an accurate estimation of the costs at any time after completion of the technical design and material and execution determination. Such cost estimates are particularly valuable because they allow the feasibility of the proposed device to be estimated.
  • the method simply allows the individual parts of the planned device to be listed, their material properties and execution characteristics to be recorded and / or billed.
  • the product and production management systems are usually not or only rudimentarily coupled to the image processing system with which the technical design was developed and built.
  • the manufacture and development of a technical device usually requires the following isolated steps in the prior art: (i) design and construction, (ii) technical implementation and realization, (iii) material and processing selection, (iv) manufacturing process design, (v) cost determination ( vi) production and billing.
  • a dynamic determination of costs, and control of costs is difficult to complete the manufacturing process.
  • the user or technician must work with different systems that operate detached from each other. Often, the data is thus difficult to link or only transferable from one system to another with a correspondingly great amount of time and effort.
  • the image processing system and product management system for the engineer should be implemented in such a way that it allows a comprehensive and easy handling.
  • a new level of automation in the design of machines or devices is to be achieved.
  • a dynamic cost monitoring by means of the system should be possible.
  • these objects are achieved by the invention by generating image data of a three-dimensionally shaped object by linking a plurality of device elements with device element image data of a CAD database to generate a multi-dimensional graphic image representation in device constructions in mechanical engineering and by means of a graphical interface as graphical Image representation are displayed in perspective for the user, wherein each device element in the CAD database dynamically variable material property data and / or cost data are assigned, the image data of the three-dimensionally shaped object based on the device element image data depending on the associated material property data and / or cost data generated , and wherein the graphical image representation when changing the associated material property data and / or cost data, in particular for navigation , is shown in perspective and / or graphically corrected for the user.
  • the graphic image representation may be displayed by the image processing apparatus e.g. be corrected according to the dynamically changed material property data and / or cost data at least in perspective and / or color.
  • the invention has i.a. the advantage that integrated for the development of technical designs image processing device and product management system integrated in a single device for the user bar.
  • material properties and cost parameters will be experienced directly by the perspective and / or graphically corrected representation and thus can already have an effect during the development process. Due to the fact that material and cost parameters can be taken over and displayed dynamically by means of the inventive image processing device, errors or errors can be detected early on
  • the image processing apparatus makes possible a new type of automation in the development process of technical devices.
  • the cost data of the device elements include threshold parameters for actual and target costs, wherein the device elements of the three-dimensionally shaped object are displayed in perspective and / or graphically corrected by means of a deviation analysis module corresponding to the threshold parameters for actual and target cost data.
  • This embodiment variant has the advantage, inter alia, that information from the CAD data or the CAD database can be used and cost relationships can be determined by analyzing key features and manufacturing / material properties of the selected device elements.
  • outliers can also be detected automatically, ie device elements that are unusually expensive compared to the other device elements or in comparison to the market, for example. These parts can then be further analyzed and / or corrected by the system, for example.
  • a topological navigation map is generated for navigation with respect to the device elements according to the assigned material property data and / or cost data, corrected when changing the perspective material property data and / or cost data and displayed accessible to the user as a graphical image representation.
  • This variant has u.a. the advantage that for the navigation or changing the view of the three-dimensional object, the representation can be easily and automatically perspective and / or graphically corrected the user displayed.
  • the topological navigation map is generated for navigation with respect to the device elements according to the assigned material property data and / or cost data, corrected when changing the perspective material property data and / or cost data and displayed accessible to the user as a graphical image representation.
  • Material property data and / or cost data can be made accessible to the user.
  • the device element of the CAD database selects one of several embodiments regarding material property data and / or cost data from the user, wherein upon selection the graphical image representation is corrected for the user in perspective or graphically.
  • This embodiment variant has the advantage, inter alia, that the user can select from a selection of embodiments for a device element, wherein the representation is corrected automatically, in perspective and / or graphically for the user.
  • the different, selectable Embodiments may be generated automatically by the image processing device or, for example, transmitted to the image processing device via a network.
  • material property data and / or cost data can be extracted periodically and / or on request by means of an extraction module of the image processing device via a network, wherein the graphical image representation dynamically based on the extracted material property data and / or cost data for the user is corrected in perspective or graphically.
  • This variant has u.a. the advantage of being able to dynamically access databases from suppliers of materials or device elements. So can during the
  • a graphic image representation optimized with regard to the extracted material property data and / or cost data can be generated by means of an optimization module.
  • This variant has u.a. the advantage that the optimization for each device element can be automated by means of the optimization module, the optimization module e.g. as an expert system, the different embodiments are analyzed and / or updated.
  • the optimization module selects the different combination options and optimizes with regard to material property and / or cost parameters.
  • FIG. 1 shows a block diagram which schematically illustrates the architecture of a
  • Device element image data 31 1 of a CAD database 30 are generated and by means of a graphical interface 50 of the image processing device 10, the generated image data 22 as a graphical image representation 21 for navigation to the user 51 are shown in perspective.
  • Figure 2 illustrates the course of the known costs to the development stage of the object to be developed / device according to a
  • the effective cost parameters and / or material property parameters can only be determined and optimized after the design and procurement department has submitted the corresponding data.
  • the effective cost parameters can not be practically determined. Only e.g. in the prototype phase can be reacted to costs and optimizations are carried out.
  • FIG. 3 illustrates the course of the known costs relating to the development stage of the object / device to be developed according to an inventive image processing device 10.
  • the effective costs can be analyzed according to the development stage.
  • the first e.g. Estimated cost 33 and material property data 32 are continually automated and replaced by offers by the image processing device 10.
  • costs can be reduced by means of
  • Image processing device 10 finely subdivided, analyzed and automated offers are obtained.
  • Figures 4 and 5 show different views, as they can be generated by means of the CAD module 20.
  • Figure 1 illustrates an architecture that may be used to implement the invention.
  • image data 22 of a three-dimensionally shaped object is communicated by CAD module 20 of the image processing apparatus 10 by linking a plurality of apparatus elements 31
  • a three-dimensionally shaped object can be a technical installation, device, machine or other construction, such as non-movable constructions in construction or architecture, which is composed of different device parts or elements. These elements are referred to herein as device elements 31.
  • Device elements 31 can have a functional effect on or in the three-dimensional object to be produced. But they can also include purely constructive elements or elements with design effect.
  • Mechanical engineering for example, includes mechanical engineering, in particular product development, production engineering, piston engine and automotive engineering, general mechanical engineering, etc. This also includes the entire field of research, planning, development, construction, production of machinery and technical aggregates as well as entire production facilities. More generally, it concerns all areas where technical elements are developed, designed and manufactured.
  • the generated image data 22 is displayed as a graphical image representation 21 for the user 51 in perspective.
  • the user 51 can change the representation view perspectively via the graphic interface 50, eg via one, two or more dimensional input elements (keyboard, mouse pad, etc.) of the image processing device 10. That is to say the user has the option to change or navigate the perspective or the view / cut / projection of the graphical image representation.
  • the graphical interface 50 also GUI (Graphical User Interface) can not only the display on a two-dimensional screen surface, such as in the usual flat or tube screens or image projectors (projectors) include.
  • the three-dimensional graphic image representation 21 can also be shown to the user 51 by means of the graphical interface 50, for example by providing an azimuth-difference object image to both eyes of the user 51.
  • three-dimensional images can be shown to the user 51.
  • the user 51 can be provided with a red image for the right eye and a blue image for the left eye through the graphic interface 50 by means of the analglyph method.
  • the user 51 additionally wears glasses with blue and red foils, so that only the red image reaches the right eye and only the blue image reaches the left eye.
  • the individual eyes of the user 51 can only one of the two to the respective eyes received corresponding pictures.
  • the graphic interface 50 comprises a right eye image display device and a left eye image display device, and polarization plates whose polarization planes are orthogonal to each other. Also in this method, the user 51 wears glasses, but now with polarizing plates, which are also orthogonal to each other, so that only the corresponding images reach the corresponding eyes of the user 51.
  • Further possible methods for the technical realization of the graphical interface 50 may include, for example, the so-called time-share closure method, the parallel barrier method or the lenticular lens principle (see, for example, the patent US Pat. No. 6,392,690).
  • the CAD module 20 may also include, in part, known computer-aided CAD (Computer Aided Design) program groups for electronic drawing.
  • CAD Computer Aided Design
  • three-dimensional area and volume models based on image data 22 can be displayed graphically.
  • digital descriptions and analog reproduction of geometric structures can be generated in a very general way.
  • the CAD module can, for example, generate the image data 22 in two dimensions (Cartesian XY coordinate system of the plane) or generate it in three dimensions (Cartesian XYZ coordinate system of the space).
  • the CAD module 20 may include at least partially known solutions such as AutoCAD.
  • the CAD module 20 may include all functions that are used for 2D and 3D interactive geometric modeling with description, development, manipulation, storage, and presentation components.
  • the CAD module 20 can be implemented, for example, in terms of hardware and / or software.
  • FIGS. 4 and 5 show examples of different viewing possibilities, as can be generated by means of the CAD module 20.
  • the image processing device 10 comprises a control module 40, wherein each device element 31 comprises material property data 33 and / or cost data 33 assigned in the CAD database 30 and dynamically changeable by the control module 40.
  • Material property data 32 may include, for example, mechanical properties such as density, elasticity, strength, hardness, compliance (ductility), brittleness; physical properties such as electrical conductivity, dielectric constant, magnetic peculiarities, optical properties, eg Refractive index, thermal behavior (melting point, thermal conductivity, heat capacity ...), nuclear properties (radioactivity, cross sections, ..); chemical properties (surface properties) such as corrosion, oxidation, abrasion, wear, cleanliness / cleanliness; Manufacturing and processing properties such as extraction, processing, processing, disposal, bonding, thin-film technology, etc .; economic characteristics such as availability, transport, value added, image, market position; or ecological characteristics such as recyclability, techniques, potential hazards, environmental impact, disposal.
  • the cost data 33 may include, for example, cost data and cost parameters at all levels. Of course, it is also possible that, for example, the value added parameters are assigned to the cost data 33.
  • the CAD database 30 may, for example, comprise selectable embodiments 321-323, 331-333 relating to material property data 32 and / or cost data 33 for at least one device element 31, wherein upon selection of a specific embodiment, the graphical image representation 21 for the user 51 is perspectively or graphically corrected. Corrected perspective means that, for example, the view / supervision / section is changed according to the material property data 32 and / or cost data 33 for the user for navigation. This may, for example, relate to the illustrated angle of view or proximity / magnification to the three-dimensionally shaped object. Excellent by their material property data 32 and / or cost data 33
  • Device element 31 may be e.g. enlarged and / or centered. chosen so that the navigation to such excellent device element 31 is changed or completely unnecessary.
  • the image processing device 10 comprises a control client module 41, wherein the image data 22 of the three-dimensionally shaped object are generated in perspective and / or graphically corrected by means of the control client module 41 and the CAD module 20 according to the assigned material property data 32 and / or cost data 33 and by means of the interface 50 for be presented to the user.
  • the correction of the graphical image representation 21 may at least be made in perspective and color changes according to the changed
  • Material property data 32 and / or cost data 33 include.
  • the graphical image representation 21 is displayed by the control client module 41 and the CAD module 40) when the associated material property data 32 and / or cost data 33 are corrected in a perspective and / or graphical manner for the user 52.
  • the cost elements 33 of the device elements 31 may include threshold values for actual and target cost amounts, the device elements 31 of the three-dimensionally shaped object being represented in perspective and / or graphically corrected by means of a deviation analysis module 42 in accordance with the actual and target cost data.
  • a topological navigation map with respect to the device elements 31 corresponding to the assigned material property data 32 and / or cost data 33 can be generated, wherein for navigation when changing the material property data 32 and / or cost data 33, the image data 22 is corrected in perspective and / or graphically and accessible to the user as a graphical image representation 21.
  • the total costs are distributed to different sub-functions by means of the image processing device 10, from which the image processing device 10 automatically creates placeholders in the CAD database 30 or the CAD module 20.
  • Material property and cost information eg by means of a suitable interface to an ERP (Enterprise Resource Planning) or PLM (Product Lifecycle Management) System to be passed.
  • ERP Enterprise Resource Planning
  • PLM Product Lifecycle Management
  • the database generated and updated dynamically by means of the image processing device 10 in the CAD database 30 optimizes the process for subsequent projects.
  • the image processing apparatus 10 it is possible to increase not only the design competence but also the cost and material know-how in a new and inventive way.
  • Another advantage is that in the prior art the implementation of ERP or PLM systems is often organizationally complex and involves considerable costs. This is mainly related to the data to be collected. In addition to the implemented ERP implementations, a number of sometimes spectacular cases of failed ERP introductions exist in the state of the art.
  • CSF Crohn's Success Factors
  • the image processing apparatus 10 may also include a temporal module which perspectively and / or graphically permits the temporal changes in the material property data 32 and / or cost data 33 of the device elements 31 to be observed and analyzed via the interface 50 on the three-dimensionally shaped object.
  • a temporal module which perspectively and / or graphically permits the temporal changes in the material property data 32 and / or cost data 33 of the device elements 31 to be observed and analyzed via the interface 50 on the three-dimensionally shaped object.
  • material property data 32 and / or cost data 33 can be extracted periodically and / or on request via a network 70 in decentralized databases 601/61 1/621, wherein the graphic image representation 21 is dynamically based on the extracted material property data 32 and / or cost data 33 for the user 51 is shown in perspective or graphically corrected.
  • the communication network 70 may be, for example, a landline network, such as a Local Area Network (LAN) or Wide Area Network (WAN), the public switched telephone network
  • the image processing device 10 may be connected to the device element providers 60/61 or material providers 62 via a telecommunications network 70 and / or PSTN (Public Switched Telephone Network and / or Integrated Services Digital Network).
  • PSTN Public Switched Telephone Network and / or Integrated Services Digital Network
  • the communication between the image processing device 10 and the device element providers 60/61 or material providers 62 may be, for example, via a TCP / IP interface and / or CORPA interface, an ATM module, an SMS and / or USSD gateway using special short messages, such as SMS (Short Message Services), USSD (Unstructured Supplementary Services Data) messages or other techniques such as MExE (Mobile Execution Environment), via protocols such as GPRS (Generalized Packet Radio Service), WAP (Wireless Application Protocol) or via a user channel
  • the image processing device 10 and the device element providers 60/61 or material suppliers 62 for example, via software or hardware implemented transfer modules of
  • Imaging device 10 and the device element providers 60/61 or material suppliers 62 initiated and carried out.
  • an optimization module 44 of the image processing apparatus 10 e.g. a graphical image representation 21 optimized with respect to the extracted material property data 32 and / or cost data 33 is generated.
  • an offer request to device element providers 60/61 or material supplier 62 are transmitted, by means of which the material property data 32 and / or cost data 33 of the different embodiments 321 -323,331 -333 at the device element providers 60/61 or material suppliers 62 queried and updated.
  • an order request may be automatically transmitted and e.g. stored in memory 602,612,622 the device element provider 60/61 or material provider 62 assigned to the user and the order are triggered automatically.
  • the image processing apparatus 10 makes it possible, for example, for mechanical engineering companies during the entire concept and development phase a device / machine to be developed to control and optimize the costs and materials used.
  • a backbone of the device / machine is determined with associated target costs.
  • the user 51 can gradually build and develop this framework through detailed designs.
  • Each item cost data 33 can be assigned as target values and eg minimum material requirements by means of the material property data 33.
  • the image processing device 10 then dynamically calculates the cost of the three-dimensional object to be produced. All cost / material information is directly assigned to the CAD files. This eliminates the synchronization of databases, as is common in the prior art.
  • the cost structure is always verifiable and can be optimized 1: 1 of the machine structure.
  • the user can define specific cost parameters or customer-specific cost parameters for a client of the three-dimensionally shaped article to be developed.
  • views can be generated in which artificially higher costs are displayed than actually incurred.
  • the image processing apparatus 10 furthermore makes it possible, by means of the CAD database 30, for the design department, project manager and purchaser to work together with the same data.
  • a user 51 eg a designer, inserts a new component into the machine to be developed (three-dimensionally shaped object)
  • the image processing apparatus 10 changes the parts list automatically and the new part is included in the cost accounting.
  • the influence of design changes and variants on the manufacturing costs is thus apparent in real time.
  • the image processing device 10 thus allows the simultaneous development of technology and manufacturing costs without dead times. This was not possible in the prior art so far.
  • Figure 2 illustrates the course of the known costs for
  • Image processing device 10 finely subdivided, analyzed and automated quotes caught up.
  • control module 40 By means of the control module 40, the information integrated in the CAD data can be analyzed and filtered.
  • the control module 40 may also be used by the user 51 to capture information directly in the CAD.
  • the control module 40 can be realized at least partially as an embodiment of the image processing device 10 independently, whereby also third parties such as project managers and buyers can use it to perform cost analysis or capture received offers. In this sense, it is possible in the image processing apparatus 10 to integrate an authorization system in order to obtain a user-specific access control: individual user groups can be prohibited in this way to see certain areas and / or to change certain areas.
  • an authorization system in order to obtain a user-specific access control: individual user groups can be prohibited in this way to see certain areas and / or to change certain areas.
  • several users 51 can collaborate on different levels of design and manufacture and benefit from the dynamically updated and generated data of the CAD database 30.
  • third parties can access accordingly without compromising the security of the system.
  • customers in one embodiment can access the image processing device 10 via the network 70 and, for example, the cost profile depending on the development process query or follow.
  • customers in this embodiment for example, online, ie buy over the network 70 cost analyzes that determine the optimization potential or extrapolate using appropriate algorithms or estimate.

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Abstract

Bildverarbeitungsgerät (10) und entsprechendes Verfahren zur Ausführung einer graphischen Bild-Darstellung (21) bei Vorrichtungs-Konstruktionen im Maschinenbau, wobei Bilddaten (22) eines dreidimensional geformten Gegenstandes mittels eines CAD-Moduls (20) des Bildverarbeitungsgerätes (10) durch Verknüpfung einer Vielzahl von Vorrichtungselementen (31) mit Vorrichtungselementebilddaten (311) einer CAD-Datenbank (30) generiert und mittels eines graphischen Interfaces (50) als graphische Bild-Darstellung (21) für den Benutzer (51) navigierbar perspektivisch dargestellt werden. Jedem Vorrichtungselement (31) in der CAD-Datenbank (30) wird mittels eines Kontrollmoduls (40) dynamisch veränderbare Materialeigenschaftsdaten (33) und/oder Kostendaten (33) zugeordnet und mittels eines Kontrollklientmoduls (41) und des CAD-Moduls (20) werden die Bilddaten (22) des dreidimensional geformten Gegenstandes entsprechend den zugeordneten Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) zur Navigation perspektivisch und/oder graphisch korrigiert über das Interface (50) dem Benutzer (51) dargestellt. Bei Änderung der zugeordneten Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) wird die graphische Bild-Darstellung (21) mittels des Kontrollklientmoduls (41) und des CAD-Moduls (40) bei der Navigation für den Benutzer dynamisch perspektivisch und/oder graphisch korrigiert dargestellt.

Description

Mehrdimensionales Bildverarbeitungs- und Produkteentwicklungsgerät und entsprechendes Verfahren
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildverarbeitungsgerät und entsprechendes Verfahren zur Ausführung einer graphischen Bild-Darstellung bei Vorrichtungs-Konstruktionen im Maschinenbau, Elektrotechnik, Bau- und
Ingenieurarbeiten etc. Bilddaten eines dreidimensional geformten Gegenstandes werden mittels des Bildverarbeitungsgeräts durch Verknüpfung einer Vielzahl von Vorrichtungselementen mit Vorrichtungselementebilddaten einer CAD-Datenbank generiert und mittels eines graphischen Interfaces als graphische Bild-Darstellung für den Benutzer perspektivisch dargestellt. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Bildverarbeitungsgerät, welches den dreidimensionalen Gegenstand mittels Navigationstool perspektivisch von unterschiedlichen Seiten und Ansichten darstellt.
Stand der Technik
Zwei- und dreidimensionale Bildverarbeitungssysteme und -Vorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Solche Systeme finden in verschiedenen technischen Gebieten Einsatz, wie z.B. bei CAD-Systemen (Computer Aided Design), bei graphischen Leitsystemen wie in Flugzeugen oder bei GPS-Systemen (Global Positioning Systems) oder im wissenschaftlichen Bereich zur Darstellung wissenschaftlicher Daten oder Topologien z.B. im Mikrobiologie oder Nanophysik. Die dreidimensionale Bilddarstellung kann perspektivisch auf einer planaren graphischen Benutzerschnittstelle (GUI: Graphical User Interface) ausgegeben werden.
Anderseits sind Produkte- und Produktionsmanagementsysteme und - verfahren bekannt. Typischerweise werden dazu lineare Verfahren wie z.B. der Top- down Function Approach verwendet. In diesem Verfahren beginnt man z.B. mit einem Bildverarbeitungssystem oder mittels technischer Zeichnung mit der Konstruktion und Design der gewünschten Vorrichtung, Werkzeug oder Maschine etc. Ist die technische Konstruktion und Zusammensetzung klar, werden im Produkte- und Produktemanagementsystem Materialen und Ausführungen der einzelnen Teile festgelegt und entsprechende Informationen wie Kostendaten, Lieferbedingungsparameter etc. z.B. über ein Netzwerk wie dem Internet bei Anbietern gesammelt. Es ist klar, dass im freien Weltmarkt die Kosten, besonders was die Rohmaterialien betrifft, niemals längere Zeit einfach konstant bleiben. Das Produktemanagementsystem erlaubt so eine genaue Schätzung der Kosten zu jedem Zeitpunkt nach Fertigstellung der technischen Konstruktion und Material- und Ausführungsbestimmung. Solche Kostenschätzungen sind insbesondere deshalb wertvoll, da sie erlauben die Machbarkeit der geplanten Vorrichtung abzuschätzen. Das Verfahren erlaubt einfach, die einzelnen verwendeten Teile der geplanten Vorrichtung aufzulisten, ihre Materialeigenschaften und Ausführungseigenschaften festzuhalten und/oder eine Verrechung zu machen.
Die Produkte- und Produktionsmanagementsystem sind jedoch meist nicht oder nur rudimentär gekoppelt an das Bildverarbeitungssystem, mit welchem die technische Konstruktion entwickelt und aufgebaut wurde. Die Herstellung und Entwicklung einer technischen Vorrichtung verlangt im Stand der Technik normalerweise folgende isolierten Schritte: (i) Design und Konstruktion, (ii) Technische Umsetzung und Realisation, (iii) Material- und Verarbeitungsselektion, (iv) Herstellungsprozessaufbau, (v) Kostenbestimmung (vi) Herstellung und Verrechnung. Eine dynamische Bestimmung der Kosten, sowie Kontrolle der Kosten ist bis zur Fertigstellung des Herstellungsprozesses schwer möglich. Zudem muss der Benutzer oder Techniker mit unterschiedlichen Systemen arbeiten, welche losgelöst voneinander funktionieren. Häufig sind die Daten dadurch schwer verknüpft oder nur unter entsprechend grossem Zeit- und Arbeitsaufwand von einem System zum anderen übertragbar.
Technische Aufgabe
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein neues Bildverarbeitungs- und Produkteentwicklungsgerät und entsprechendes Verfahren zur Ausführung einer graphischen Bild-Darstellung bei Vorrichtungs-Konstruktionen im Maschinenbau, Elektrotechnik, Bau- und Ingenieurarbeiten vorzustellen ohne die obenerwähnten Nachteile. Dabei soll Bildverarbeitungssystem und Produktemanagementsystem für den Ingenieur derart realisiert sein, dass es eine übergreifende einfache Handhabung erlaubt. Durch die Integration der einzelnen Schritte und Systeme soll eine neue Stufe der Automatisierung bei der Konstruktion von Maschinen oder Vorrichtungen erreicht werden. Insbesondere soll eine dynamische Kostenüberwachung mittels des Systems möglich sein. Gemäss der vorliegenden Erfindung werden diese Ziele insbesondere durch die Elemente der unabhängigen Ansprüche erreicht. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen ausserdem aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung hervor.
Insbesondere werden diese Ziele durch die Erfindung dadurch erreicht, dass zur Generierung einer mehrdimensionalen graphischen Bild-Darstellung bei Vorrichtungs-Konstruktionen im Maschinenbau Bilddaten eines dreidimensional geformten Gegenstandes mittels Verknüpfung einer Vielzahl von Vorrichtungselementen mit Vorrichtungselementebilddaten einer CAD-Datenbank generiert und mittels eines graphischen Interfaces als graphische Bild-Darstellung perspektivisch für den Benutzer dargestellt werden, wobei jedem Vorrichtungselement in der CAD-Datenbank dynamisch veränderbare Materialeigenschaftsdaten und/oder Kostendaten zugeordnet werden, wobei die Bilddaten des dreidimensional geformten Gegenstandes basierend auf den Vorrichtungselementebilddaten in Abhängigkeit der zugeordneten Materialeigenschaftsdaten und/oder Kostendaten generiert werden, und wobei die graphische Bild-Darstellung bei Änderung der zugeordneten Materialeigenschaftsdaten und/oder Kostendaten, insbesondere zur Navigation, perspektivisch und/oder graphisch für den Benutzer korrigiert dargestellt wird. Die graphische Bild-Darstellung kann mittels des Bildverarbeitungsgerätes z.B. entsprechend den dynamisch veränderten Materialeigenschaftsdaten und/oder Kostendaten mindestens perspektivisch und/oder farblich korrigiert werden. Die Erfindung hat u.a. den Vorteil, dass für das Entwickeln technischer Konstruktionen Bildverarbeitungsgerät und Produktemanagementsystem in einer einzigen Vorrichtung für den Benutzer integriert zugreif bar sind. Bei der perspektivisch unterschiedlichen Darstellung eines mehrdimensionalen Gegenstandes mittels Navigation innerhalb der Bilddarstellung werden Materialeigenschaften und Kostenparameter durch die perspektivisch und/oder graphisch korrigierte Darstellung unmittelbar erfahren werden und können sich so bereits während des Entwicklungsprozesses auswirken. Dadurch, dass Material- und Kostenparameter mittels dem erfinderischen Bildverarbeitungsgerät dynamisch übernommen und dargestellt werden können, lassen sich bereits früh Fehler oder
Mängel bzw. Optimierungsmöglichkeiten bei technischen Konstruktionen erkennen und verändern. Das Bildverarbeitungsgerät macht insbesondere eine neue Art von Automatisierung im Entwicklungsprozess technischer Vorrichtungen möglich. In einer Ausführungsvαriαnte umfassen die Kostendaten der Vorrichtungselemente Schwellparameter für Ist- und Sollkosten, wobei die Vorrichtungselemente des dreidimensional geformten Gegenstands mittels eines Abweichungsanalysemoduls entsprechend den Schwellparametern für Ist- und Sollkostendaten perspektivisch und/oder graphisch korrigiert dargestellt werden. Diese Ausführungsvariante hat u.a. den Vorteil, dass Informationen der CAD-Daten bzw. der CAD-Datenbank genutzt werden können und mittels Analyse von Schlüsselmerkmalen und Herstellungs- / Materialeigenschaften der ausgewählten Vorrichtungselemente Kostenbeziehungen bestimmt werden können. Damit können auch einfach Ausreisser automatisch detektiert werden, d.h. Vorrichtungselemente die z.B. ungewöhnlich kostspielig im Vergleich zu den übrigen Vorrichtungselementen oder im Vergleich zum Markt sind. Diese Teile können durch das System z.B. dann auch näher analysiert und/oder korrigiert werden.
In einer anderen Ausführungsvariante wird zur Navigation eine topologische Navigationsmap bezüglich der Vorrichtungselemente entsprechend den zugeordneten Materialeigenschaftsdaten und/oder Kostendaten generiert, bei Änderung der perspektivischen Materialeigenschaftsdaten und/oder Kostendaten korrigiert und für den Benutzer zugreifbar als graphische Bild-Darstellung dargestellt. Diese Ausführungsvariante hat u.a. den Vorteil, dass zur Navigation bzw. dem Verändern der Ansicht des dreidimensionalen Gegenstandes die Darstellung einfach und automatisch perspektivisch und/oder graphisch korrigiert dem Benutzer dargestellt werden kann. Insbesondere können mit der topologischen Navigationsmap
Materialeigenschaftsdaten und/oder Kostendaten dem Benutzer zugreifbar dargestellt werden.
In einer weiteren Ausführungsvariante werden für mindestens ein
Vorrichtungselement der CAD-Datenbank eine von mehreren Ausführungsformen betreffend Materialeigenschaftsdaten und/oder Kostendaten vom Benutzer selektiert, wobei bei Selektion die graphische Bild-Darstellung für den Benutzer perspektivisch oder graphisch korrigiert wird. Diese Ausführungsvariante hat u.a. den Vorteil, dass der Benutzer aus einer Auswahl von Ausführungsformen für ein Vorrichtungselement auswählen kann, wobei die Darstellung für den Benutzer automatisch, perspektivisch und/oder graphisch korrigiert wird. Die unterschiedlichen, selektierbaren Ausführungsformen können automatisch durch das Bildverarbeitungsgerät generiert oder z.B. über ein Netzwerk auf das Bildverarbeitungsgerät übertragen werden.
In einer wieder anderen Ausführungsvariante können mittels eines Extraktionsmoduls des Bildverarbeitungsgeräts über ein Netzwerk bei dezentralisierten Datenbanken periodisch und/oder auf Request Materialeigenschaftsdaten und/oder Kostendaten extrahiert werden, wobei die graphische Bild-Darstellung dynamisch basierend auf den extrahierten Materialeigenschaftsdaten und/oder Kostendaten für den Benutzer perspektivisch oder graphisch korrigiert wird. Diese Ausführungsvariante hat u.a. den Vorteil, dass dynamisch auf Datenbanken von Anbietern von Materialien oder Vorrichtungselementen zugegriffen werden kann. So kann während der
Entwicklung und dem Herstellungsprozess stets die aktuell optimalste Ausführungsform für jedes Vorrichtungselement selektiert werden.
In einer Ausführungsvariante ist mittels eines Optimierungsmoduls eine betreffend den extrahierten Materialeigenschaftsdaten und/oder Kostendaten optimierte graphische Bild-Darstellung generierbar. Diese Ausführungsvariante hat u.a. den Vorteil, dass die Optimierung für jedes Vorrichtungselement mittels des Optimierungsmoduls automatisiert werden kann, wobei das Optimierungsmodul z.B. als Expertensystem die unterschiedlichen Ausführungsformen analysiert und/oder aktualisiert. Im nächsten Schritt selektiert das Optimierungsmodul die unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten und optimiert bezüglich Materialeigenschafts- und/oder Kostenparametern.
Nachfolgend werden Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung anhand von Beispielen beschrieben. Die Beispiele der Ausführungen werden durch folgende beigelegte Figuren illustriert:
Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm, welches schematisch die Architektur einer
Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Bildverarbeitungsgeräts 10 zur Ausführung einer graphischen Bild-Darstellung 21 bei Vorrichtungs-Konstruktionen im Maschinenbau illustriert, wobei Bilddaten 22 eines dreidimensional geformten Gegenstandes mittels eines CAD-Moduls 20 des Bildverarbeitungsgerätes 10 durch Verknüpfung einer Vielzahl von Vorrichtungselementen 31 mit
Vorrichtungselementebilddaten 31 1 einer CAD-Datenbank 30 generiert werden und mittels eines graphischen Interfaces 50 des Bildverarbeitungsgeräts 10 die generierten Bilddaten 22 als graphische Bild-Darstellung 21 zur Navigation dem Benutzer 51 perspektivisch dargestellt werden.
Figur 2 illustriert den Verlauf der bekannten Kosten zum Entwicklungsstadium des zu entwickelnden Gegenstandes/Vorrichtung gemäss einem
Bildverarbeitungsgerät des Standes der Technik. Die effektiven Kostenparameter und/oder Materialeigenschaftsparameter können erst bestimmt und optimiert werden, nachdem die Konstruktions- und Beschaffungsabteilung die entsprechenden Daten übergeben hat. In zwei der drei Entwicklungsphasen (Konzept, Prototyp, Serie) können die effektiven Kostenparameter praktisch nicht bestimmt werden. Erst z.B. in der Prototyp-Phase kann auf Kosten reagiert werden und Optimierungen durchgeführt werden.
Figur 3 illustriert den Verlauf der bekannten Kosten zum Entwicklungsstadium des zu entwickelnden Gegenstandes/Vorrichtung gemäss einem erfindungsgemässen Bildverarbeitungsgerät 10. Unmittelbar nach Festlegung der Zielkostenparameter und/oder Materialeigenschaftsparameter können die effektiven Kosten entsprechend dem Entwicklungsstadium analysiert werden. Die zuerst z.B. auf Schätzungen basierenden Kosten- 33 und Materialeigenschaftsdaten 32 werden laufend automatisiert und mittels des Bildverarbeitungsgeräts 10 durch Offerten ersetzt. Gleichzeitig mit der technischen Entwicklung können Kosten mittels des
Bildverarbeitungsgeräts 10 feiner unterteilt, analysiert und automatisiert Offerten eingeholt werden.
Figur 4 und 5 zeigen unterschiedliche Ansichtsmöglichkeiten, wie sie mittels des CAD-Moduls 20 generierbar sind.
Figur 1 illustriert eine Architektur, die zur Realisierung der Erfindung verwendet werden kann. In diesem Ausführungsbeispiel werden mittels eines Bildverarbeitungsgeräts l O zur Ausführung einer graphischen Bild-Darstellung 21 bei Vorrichtungs-Konstruktionen im Maschinenbau Bilddaten 22 eines dreidimensional geformten Gegenstandes mittels eines CAD-Moduls 20 des Bildverarbeitungsgerätes 10 durch Verknüpfung einer Vielzahl von Vorrichtungselementen 31 mit
Vorrichtungselementebilddaten 31 1 einer CAD-Datenbank 30 generiert. Der dreidimensional geformte Gegenstand kann eine technische Anlage, Vorrichtung, Maschine oder andere Konstruktion, wie z.B. auch nicht bewegliche Konstruktionen im Bauwesen oder der Architektur betreffen, welcher aus unterschiedlichen Vorrichtungsteilen oder Elementen zusammengesetzt wird. Diese Elemente werden hierin als Vorrichtungselemente 31 bezeichnet. Vorrichtungselemente 31 können eine funktionale Wirkung auf oder im herzustellenden dreidimensionalen Gegenstand entfalten. Sie können aber auch rein konstruktive Elemente oder Elemente mit gestalterischer Wirkung umfassen. Unter Maschinenbau fällt z.B. Maschinensystemtechnik, insbesondere Produktentwicklung, Fertigungstechnik, Kolbenmaschinen- und Kfz-Technik, allgemeiner Maschinenbau etc. Darunter wird auch der ganze Bereich der Forschung, Planung, Entwicklung, Konstruktion, Produktion von Maschinen und technischen Aggregaten sowie ganzer Produktionsanlagen verstanden. Ganz allgemein betrifft es sämtliche Gebiete, bei welchen technische Elemente entwickelt, designt und hergestellt werden.
Mittels eines graphischen Interfaces 50 werden die generierten Bilddaten 22 als graphische Bild-Darstellung 21 für den Benutzer 51 perspektivisch dargestellt. Mittels der perspektivischen Darstellung 21 der Bilddaten 22 kann der Benutzer 51 über das graphische Interface 50 die Darstellungsansicht perspektivisch verändern, z.B. über ein-, zwei- oder mehrdimensionale Eingabeelemente (Tastatur, Mousepad, etc.) des Bildverarbeitungsgerätes 10. D.h. der Benutzer hat die Möglichkeit die Perspektive oder die Ansicht/Schnitt/Projektion der graphischen Bild-Darstellung zu verändern bzw. unter ihnen zu navigieren. Das graphische Interface 50 auch GUI (Graphical User Interface) kann nicht nur die Darstellungsmöglichkeit auf einer zweidimensionalen Bildschirmfläche, wie z.B. bei den üblichen Flach- oder Röhrenbildschirmen oder Bildprojektoren (Beamer), umfassen. Die dreidimensionale graphische Bild-Darstellung 21 kann dem Benutzer 51 mittels des graphischen Interfaces 50 z.B. auch durch das Liefern eines eine Azimutdifferenz aufweisenden Objekt-Bildes an beide Augen des Benutzers 51 gezeigt werden. Mit diesem Prinzip lassen sich dreidimensionale Bilder dem Benutzer 51 zeigen. Dazu kann z.B. mittels des Analglyph-Verfahren dem Benutzer 51 ein rotes Bild für das rechte Auge und ein blaues Bild für das linke Auge durch das graphische Interface 50 bereitgestellt werden. In diesem Fall trägt der Benutzer 51 zusätzlich eine Brille mit blauen und roten Folien, so dass nur das rote Bild das rechte Auge und nur das blaue Bild das linke Auge erreicht. Dadurch können die einzelnen Augen des Benutzers 51 nur eines der zwei zu den jeweiligen Augen korrespondierenden Bilder empfangen. In einem anderen möglichen Verfahren, dem Polarisations-Brillen-Verfahren, umfasst das graphische Interface 50 ein Bild- Darstellungsgerät für das rechte Auge und ein Bild-Darstellungsgerät für das linke Auge sowie Polarisations-Platten, deren Polarisations-Ebenen orthogonal zueinander sind. Auch in diesem Verfahren trägt der Benutzer 51 eine Brille, nun aber mit Polarisations- Platten, welche ebenfalls orthogonal zueinander sind, so dass nur die entsprechenden Bilder die entsprechenden Augen des Benutzers 51 erreichen. Weiter mögliche Verfahren zur technischen Realisation des graphischen Interfaces 50 können z.B. das sog. Zeitanteil-Verschluss-Verfahren, das Parallacenbarriere-Verfahren oder das Lenticularlinsen-Prinzip (siehe z.B. die Patentschrift US 6 392 690) umfassen. Natürlich ist diese Aufzählung nicht abschliessend, sondern umfasst jegliches Verfahren, welches zur Darstellung von mehrdimensionalen Bilder geeignet ist, wie z.B. auch Retina- Projektionen. Das CAD-Modul 20 kann teilweise auch bekannte computergestützte CAD (Computer Aided Design) Programmgruppen für elektronisches Zeichnen umfassen. Mittels dem CAD-Modul 20 lassen sich u.a dreidimensionale Flächen- und Volumenmodelle basierend auf Bilddaten 22 grafisch darstellen. Mittels des CAD- Moduls 20 lassen sich ganz allgemein digitale Beschreibungen und analoge Wiedergabe geometrischer Gebilde generieren. Das CAD-Modul kann z.B. die Bilddaten 22 in zwei Dimensionen (Kartesisches X-Y-Koordinatensystem der Ebene) hinterlegt generieren oder in drei Dimensionen (Kartesisches X-Y-Z-Koordinatensystem des Raumes) hinterlegt generieren. Das CAD-Modul 20 kann insbesondere mindestens teilweise bekannte Lösungen wie AutoCAD umfassen. Somit kann das CAD-Modul 20 alle Funktionen umfassen, die dem interaktiven geometrischen Modellieren in 2D und 3D mit den Komponenten Beschreibung, Entwicklung, Bearbeitung, Speicherung und Darstellung dienen. Das CAD-Modul 20 kann z.B. hardwaremässig- und/oder softwaremässig realisiert sein. Figur 4 und 5 zeigen Beispiele von unterschiedlichen Ansichtmöglichkeiten, wie sie mittels des CAD-Moduls 20 generierbar sind.
Das Bildverarbeitungsgerät 10 umfasst ein Kontrollmodul 40, wobei jedes Vorrichtungselement 31 in der CAD-Datenbank 30 zugeordnete und mittels des Kontrollmoduls 40 dynamisch veränderbare Materialeigenschaftsdaten 33 und/oder Kostendaten 33 umfasst. Materialeigenschaftsdaten 32 können z.B. mechanische Eigenschaften wie Dichte, Elastizität, Festigkeit, Härte, Nachgiebigkeit (Duktilität), Sprödigkeit; physikalische Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit, Dielektrizitätskonstante, magnetische Besonderheiten, optische Eigenschaften, z.B. Brechungsindex, thermisches Verhalten (Schmelzpunkt, Wärmeleitfähigkeit, Wärmekapazität...), kerntechnische Eigenschaften (Radioaktivität, Wirkungsquerschnitte,..); chemische Eigenschaften (Oberflächeneigenschaften) wie Korrosion, Oxidation, Abrieb, Verschleiß, Sauberkeit/Reinheit; Herstellungs- und Verarbeitungseigenschaften wie Gewinnung, Aufbereitung, Verarbeitung, Verfügen, Verbinden, Dünnschichttechnik etc.; ökonomische Eigenschaften wie Verfügbarkeit, Transport, Wertschöpfung, Image, Marktposition; oder ökologische Eigenschaften wie Recyclingfähigkeit, -Techniken, Gefahrpotentiale, Umweltbelastung, Entsorgung sein. Die Kostendaten 33 können z.B. Kostendaten und Kostenparameter auf allen Ebenen umfassen. Natürlich ist es auch möglich, dass z.B. die Wertschöpfungsparameter den Kostendaten 33 zugeordnet werden. Die CAD-Datenbank 30 kann z.B. für mindestens ein Vorrichtungselement 31 mehrere Ausführungsformen 321 -323, 331 -333 betreffend Materialeigenschaftsdaten 32 und/oder Kostendaten 33 selektierbar umfassen, wobei bei Selektion einer spezifischen Ausführungsform die graphische Bild-Darstellung 21 für den Benutzer 51 perspektivisch oder graphisch korrigiert dargestellt wird. Perspektivisch korrigiert bedeutet, dass z.B. die Ansicht/Aufsicht/Schnitt entsprechend den Materialeigenschaftsdaten 32 und/oder Kostendaten 33 für den Benutzer zur Navigation verändert wird. Dies kann z.B. den dargestellten Blickwinkel oder Nähe/Vergrösserung zum dreidimensional geformten Gegenstand betreffen. Durch ihre Materialeigenschaftsdaten 32 und/oder Kostendaten 33 ausgezeichnete
Vorrichtungselement 31 können z.B. vergrössert und/oder zentriert dargestellt werden Die Darstellung kann z.B. so gewählt, dass die Navigation zu solche ausgezeichneten Vorrichtungselement 31 sich verändert oder ganz erübrigt.
Das Bildverarbeitungsgerät 10 umfasst ein Kontrollklientmodul 41 , wobei mittels des Kontrollklientmoduls 41 und des CAD-Moduls 20 die Bilddaten 22 des dreidimensional geformten Gegenstandes entsprechend den zugeordneten Materialeigenschaftsdaten 32 und/oder Kostendaten 33 perspektivisch und/oder graphisch korrigiert generiert werden und mittels des Interface 50 für den Benutzer dargestellt werden. Die Korrektur der graphischen Bild-Darstellung 21 kann mindestens perspektivische und farbliche Änderungen entsprechend den veränderten
Materialeigenschaftsdaten 32 und/oder Kostendaten 33 umfassen. Die graphische Bild- Darstellung 21 wird mittels des Kontrollklientmoduls 41 und des CAD-Moduls 40) bei Änderung der zugeordneten Materialeigenschaftsdaten 32 und/oder Kostendaten 33 perspektivisch und/oder graphisch für den Benutzer 52 korrigiert dargestellt. Als Ausführungsvαriαnte können die Kostendαten 33 der Vorrichtungselemente 31 Schwellpαrαmeter für Ist- und Sollkostendαten umfassen, wobei die Vorrichtungselemente 31 des dreidimensional geformten Gegenstands mittels eines Abweichungsanalysemoduls 42 entsprechend den Ist- und Sollkostendaten perspektivisch und/oder graphisch korrigiert dargestellt werden. Zur Navigation mittels dem Bildverarbeitungsgerät 10 kann z.B. eine topologische Navigationsmap bezüglich der Vorrichtungselemente 31 entsprechend den zugeordneten Materialeigenschaftsdaten 32 und/oder Kostendaten 33 generiert werden, wobei zur Navigation bei Änderung der Materialeigenschaftsdaten 32 und/oder Kostendaten 33 die Bilddaten 22 perspektivisch und/oder graphisch korrigiert und für den Benutzer zugreifbar als graphischen Bild-Darstellung 21 dargestellt werden. Der Markt diktiert massgeblich den Preis des zu entwickelnden Gegenstandes. In einem Ausführungsbeispiel werden mittels des Bildverarbeitungsgeräts 10 die Gesamtkosten auf verschiedene Teilfunktionen verteilt, woraus das Bildverarbeitungsgerät 10 automatisch Platzhalter in der CAD-Datenbank 30 bzw. dem CAD-Modul 20 erstellt.
Diese Platzhalter werden vom Benutzer 51 während der Entwicklung durch detailliertere Modelle ersetzt. Bei der Erstellung jedes Maschinenteils bzw. eines Vorrichtungselementes 31 werden Kostenparameter als Preis erfasst. Damit verfeinern sich gleichzeitig die Kosten-Informationen in der CAD-Datenbank 30. Zuerst kann z.B. der Ziel- und ein Schätzpreis eingegeben werden. Mittels Offertenrequest werden konkrete Offerten angefordert und wenn sie vorliegen werden auch diese in der CAD- Datenbank 30 bei den Kostendaten 33 zugeordnet. So kann mit dem Bildverarbeitungsgerät 10 garantiert werden, dass die vollständigen Herstellungskosten dynamisch bestimmt und aktualisiert werden können unter Berücksichtigung der Anteile und Unsicherheiten durch geschätzte Kostendaten. Dies hat den Vorteil, dass parallel zur Technologie sich auch die Kostensicherheit entwickelt. Die Kombination von Offerten und automatischen oder manuellen Schätzungen ermöglicht mittels dem Bildverarbeitungsgerät 10 das kontinuierliche Verfolgen der Kosten. Die Kosten und benutzten Materialien, insbesondere z.B. ihr Fertigungsstand etc. können über eine gesamte Maschine, Maschinen-Teile oder Warengruppen analysiert werden. Auch dies war so im Stand der Technik in keiner Weise möglich.
Wenn die Entwicklungsphase abgeschlossen ist, können alle
Materialeigenschafts- und Kosten-Informationen z.B. mittels einem geeigneten Interface an ein ERP- (Enterprise Resource Planning) oder PLM- (Product Lifecycle Management) System übergeben werden. Die mittels dem Bildverαrbeitungsgeröt 10 in der CAD- Dαtenbαnk 30 generierte und dynamisch geführte und aktualisierte Datenbasis lässt den Prozess für Folgeprojekte optimieren. Mit dem erfindungsgemässen Bildverarbeitungsgerät 10 ist es möglich neben der Konstruktionskompetenz auch das Kosten- und Material-Know-How auf neue und erfinderische Art zu steigern. Ein weiterer Vorteil ist, dass im Stand der Technik die Implementierung von ERP- oder PLM-Systemen oft organisatorisch komplex und mit erheblichen Kosten verbunden ist. Dies hängt vor allem mit den zu erfassenden Daten zusammen. Neben den realisierten ERP- Implementierungen existiert deshalb im Stand der Technik auch eine Reihe teilweise spektakulärer Fälle von misslungenen ERP-Einführungen. Angesichts der erheblichen Kosten, die mit einer ERP-Implementierung verbunden sind, und der Wichtigkeit des Gelingens der entsprechenden Projekte, ist es von grossem Interesse, jene Faktoren zu ermitteln, welche für den Erfolg einer ERP-Einführung massgeblich sind (Critical Success Factors, CSF). Die Bedeutung dieser CSF spiegelt sich übrigens auch in der zunehmenden Anzahl von Publikationen wieder, welche sich mit der Ermittlung und Analyse von CSF für ERP-Einführungen beschäftigen. Das erfinderische Bildverarbeitungsgerät 10 mit der dynamischen CAD-Datenbank 30 mit Materialeigenschaftsdaten 32 und Kostendaten 33 erlaubt erstmals im Stand der Technik eine problemlose einfache Einführung solcher ERF- oder PLM-Systeme. Als Ausführungsvariante können solche Systeme auch als integrierte Module mit entsprechenden Schnittstellen realisiert sein. Im Sinne des Optimierens kann das Bildverarbeitungsgerät 10 auch ein temporales Modul umfassen, welches perspektivisch und/oder graphisch erlaubt, die zeitlichen Veränderungen in den Materialeigenschaftsdaten 32 und/oder Kostendaten 33 der Vorrichtungselemente 31 am dreidimensional geformten Gegenstand über das Interface 50 beobachten und zu analysieren.
Mittels eines Extraktionsmoduls 43 des Bildverarbeitungsgerätes 10 können als Ausführungsvariante über ein Netzwerk 70 bei dezentralisierten Datenbanken 601 /61 1 /621 periodisch und/oder auf Request Materialeigenschaftsdaten 32 und/oder Kostendaten 33 extrahiert werden, wobei die graphische Bild-Darstellung 21 dynamisch basierend auf den extrahierten Materialeigenschaftsdaten 32 und/oder Kostendaten 33 für den Benutzer 51 perspektivisch oder graphisch korrigiert dargestellt wird. Das Kommunikationsnetz 70 kann beispielsweise ein Festnetz, wie ein LAN (Local Area Network) oder WAN (Wide Area Network), das öffentliche geschaltete Telefonnetz (PSTN, Public Switched Telephone Network und/oder ISDN (Integrαted Services Digital Network), das Internet oder ein anderes Kommunikationsnetz, insbesondere ein Mobilfunknetz umfassen. Insbesondere kann das Bildverarbeitungsgerät 10 mit den Vorrichtungselementeanbietern 60/61 oder Materialanbietern 62 über ein Telekommunikationsnetz 70 und/oder ein direktes Datenübertragungsnetz 70 verbunden sein. Die Kommunikation zwischen dem Bildverarbeitungsgerät 10 und den Vorrichtungselementeanbietern 60/61 oder Materialanbietern 62 kann z.B. über ein TCP/IP-Interface und/oder CORPA-Interface, ein ATM-Modul, ein SMS- und/oder USSD- Gateway mittels speziellen Kurzmeldungen, beispielsweise SMS- (Short Message Services), USSD- (Unstructured Supplementary Services Data) Meldungen oder andere Techniken wie MExE (Mobile Execution Environment), über Protokolle wie GPRS (Generalized Packet Radio Service), WAP (Wireless Application Protocol) oder über einen Nutzkanal erfolgen. Der Datentransfer zwischen dem Bildverarbeitungsgerät 10 und den Vorrichtungselementeanbietern 60/61 oder Materialanbietern 62 wird z.B. über Software- oder hardwaremässig implementierte Transfermodule des
Bildverarbeitungsgerätes 10 sowie der Vorrichtungselementeanbietern 60/61 oder Materialanbietern 62 eingeleitet und durchgeführt.
Mittels eines Optimierungsmoduls 44 des Bildverarbeitungsgerätes 10 kann z.B. eine betreffend den extrahierten Materialeigenschaftsdaten 32 und/oder Kostendaten 33 optimierte graphische Bild-Darstellung 21 generiert werden. Als weitere Ausführungsvariante kann z.B. auch mittels des Kontrollmoduls 40 periodisch und/oder auf Request ein Offertenrequest an Vorrichtungselementeanbietern 60/61 oder Materialanbieter 62 übermittelt werden, mittels welchem die Materialeigenschaftsdaten 32 und/oder Kostendaten 33 der unterschiedlichen Ausführungsformen 321 -323,331 -333 bei den Vorrichtungselementeanbietern 60/61 oder Materialanbieter 62 abgefragt und aktualisiert werden. Als weitere Ausführungsform kann bei Erreichen der Schwellparameter der Sollkostendaten automatisiert ein Bestellungsrequest übermittelbar und z.B. in Datenspeicher 602,612,622 der Vorrichtungselementeanbieter 60/61 oder Materialanbieter 62 dem Benutzer zugeordnet abgespeichert werden und die Bestellung so automatisch ausgelöst werden.
Das erfindungsgemässe Bildverarbeitungsgerät 10 ermöglicht es z.B. für Maschinenbau-Unternehmen während der ganzen Konzept- und Entwicklungsphase einer zu entwickelnden Vorrichtung/Maschine die Kosten und verwendeten Materialien zu kontrollieren und optimiert zu planen. In der Konzeptphase wird ein Grundgerüst der Vorrichtung/Maschine mit zugehörigen Zielkosten bestimmt. Bei Entwicklungsbeginn kann der Benutzer 51 dieses Grundgerüst durch detaillierte Konstruktionen schrittweise aufbauen und entwickeln. Jedem Einzelteil können Kostendaten 33 als Zielwerte und z.B. minimale Materialanforderungen mittels den Materialeigenschaftsdaten 33 zugeordnet werden. Das Bildverarbeitungsgerät 10 lässt dann dynamisch die Kosten für den herzustellenden dreidimensionalen Gegenstand berechnen. Alle Kosten-/Material- Informationen sind direkt den CAD-Dateien zugeordnet. Somit entfällt die Synchronisation von Datenbanken, wie es im Stand der Technik üblich ist. Die Kosten- Struktur entspricht jederzeit überprüfbar und optimierbar 1 :1 der Maschinen-Struktur. In einer spezifischen Ausführungsform können vom Benutzer für einen Auftraggeber des zu entwickelnden dreidimensional geformten Gegenstandes spezielle Kostenparameter bzw. auftraggeberspezifische Kostenparameter definiert werden. Damit können z.B. Ansichten generiert werden, bei denen künstlich höhere Kosten angezeigt werden, als tatsächlich anfallen. Das erfindungsgemässe Bildverarbeitungsgerät 10 ermöglicht es mittels der CAD-Datenbank 30 weiter, dass Konstruktionsabteilung, Projektleiter und Einkäufer gemeinsam mit denselben Daten arbeiten. Baut ein Benutzer 51 , z.B. ein Konstrukteur, ein neues Bauteil in die zu entwickelnde Maschine (dreidimensional geformter Gegenstand) ein, ändert das Bildverarbeitungsgerät 10 die Stückliste automatisch und das neue Teil wird in die Kostenrechnung mit einbezogen. Der Einfluss von konstruktiven Änderungen und Varianten auf die Herstellkosten ist damit in Echtzeit ersichtlich. Das Bildverarbeitungsgerät 10 erlaubt so die simultane Entwicklung der Technik und Herstellkosten ohne Totzeiten. Dies war im Stand der Technik bis anhin so nicht möglich. Figur 2 illustriert den Verlauf der bekannten Kosten zum
Entwicklungsstadium des zu entwickelnden Gegenstandes/Vorrichtung gemäss einem Bildverarbeitungsgerät des Standes der Technik. Die effektiven Kostenparameter und/oder Materialeigenschaftsparameter können erst bestimmt und optimiert werden, nachdem die Konstruktions- und Beschaffungsabteilung die entsprechenden Daten übergeben hat. In zwei der drei Entwicklungsphasen (Konzept, Prototyp, Serie) können die effektiven Kostenparameter praktisch nicht bestimmt werden. Erst z.B. in der Prototyp-Phase kann auf Kosten reagiert werden und Optimierungen durchgeführt werden. Dagegen zeigt Figur 3 den Verlauf der bekannten Kosten zum Entwicklungsstadium des zu entwickelnden Gegenstandes/Vorrichtung gemäss einem erfindungsgemässen Bildverarbeitungsgerät 10. Unmittelbar nach Festlegung der Zielkostenpαrαmeter und/oder Mαteriαleigenschαftspαrαmeter können die effektiven Kosten entsprechend dem Entwicklungsstαdium analysiert werden. Die zuerst z.B. auf Schätzungen basierenden Kosten- 33 und Materialeigenschaftsdaten 32 werden laufend automatisiert mittels des Bildverarbeitungsgeräts 10 durch Offerten ersetzt. Gleichzeitig mit der technischen Entwicklung können Kosten mittels des
Bildverarbeitungsgeräts 10 feiner unterteilt, analysiert und automatisiert Offerten eingeholt.
Ebenfalls ist es möglich als Ausführungsform Risikoparameterdaten den Kostendaten 33 zuzuordnen. Dies hat den Vorteil, dass mittels des Bildverarbeitungsgerätes 10 Risiken erfasst und Eintrittswahrscheinlichkeiten für effektive Kosten automatisiert generiert und dem Benutzer zur Verfügung gestellt werden können. Verfügt das Bildverarbeitungsgerät 10 z.B. über eine Anbindung an ein Finanzinstitut über das Kommunikationsnetzwerk 70 o.a., lassen sich damit automatisch Reserven für den zu entwickelnden Gegenstand erstellen und während des ganzen Entwicklungsprozesses automatisiert dynamisch anpassen. Dies ist mit keinem bekannten Stand der Technik möglich und setzt die erfindungsgemässe dynamische Struktur des Bildverarbeitungsgeräts 10 voraus.
Mittels des Kontrollmoduls 40 können die in den CAD-Daten integrierten Informationen analysiert und gefiltert werden. Das Kontrollmodul 40 kann auch vom Benutzer 51 verwendet werden, um Informationen direkt im CAD zu erfassen. Das Kontrollmodul 40 kann mindestens teilweise als Ausführungsform auch vom Bildverarbeitungsgerät 10 unabhängig realisiert sein, womit auch Dritte wie z.B. Projektleiter und die Einkäufer es verwenden können, um Kostenanalysen durchzuführen oder eingegangene Offerten zu erfassen. In diesem Sinne ist es möglich im Bildverarbeitungsgerät 10 ein Berechtigungssystem zu integrieren, um eine benutzerspezifische Zugriffskontrolle zu erhalten: Einzelnen Benutzergruppen kann auf diese Art verboten werden, gewisse Bereiche zu sehen und/oder gewisse Bereiche zu ändern. Damit können mittels des Bildverarbeitungsgerätes 10 mehrere Benutzer 51 auf unterschiedlichen Levels der Konstruktion und Herstellung zusammenarbeiten und von den dynamisch aktualisierten und generierten Daten der CAD-Datenbank 30 profitieren. Ebenso können Dritte entsprechend zugreifen, ohne dass die Sicherheit des Systems beeinträchtigt wird. So können z.B. Kunden in einer Ausführungsvariante über das Netzwerk 70 auf das Bildverarbeitungsgerät 10 zugreifen und z.B. den Kostenverlauf in Abhängigkeit vom Entwicklungsverlauf abfragen oder mitverfolgen. Ebenso können Kunden in dieser Ausführungsvariante z.B. online, d.h. übers Netzwerk 70 Kostenanalysen kaufen, die das Optimierungspotential bestimmen oder mittels entsprechender Algorithmen extrapolieren oder abschätzen.
Liste der Bezugszeichen
10 Bildverαrbeitungsgerät 20 CAD-Modul 21 graphische Bild-Darstellung
22 Bilddaten
30 CAD-Datenbank
31 Vorrichtungselemente
31 1 Vorrichtungselementebilddaten 32 Materialeigenschaftsdaten
321 -323 Ausführungsformen (Materialeigenschaftsdaten) 33 Kostendaten
331 -333 Ausführungsformen (Kostendaten) 40 Kontrollmodul 41 Kontrollklientmodul
42 Abweichungsanalysemodul
43 Extraktionsmodul
44 Optimierungsmodul
50 graphischen Interfaces 51 Benutzer
60/61 Vorrichtungselementeanbieter 62 Materialanbieter
601 /61 1 /621 dezentralisierten Datenbanken mit Materialeigenschaftsdaten und/oder Kostendaten 602,612,622 Datenspeicher für Bestellungsrequeste
70 Netzwerk

Claims

Ansprüche
1 . Bildverαrbeitungsgerät (10) zur Ausführung einer graphischen Bild- Darstellung (21 ) bei Vorrichtungs-Konstruktionen, wobei Bilddaten (22) eines dreidimensional geformten Gegenstandes mittels eines CAD-Moduls (20) des Bildverarbeitungsgerätes (10) durch Verknüpfung einer Vielzahl von
Vorrichtungselementen (31 ) mit Vorrichtungselementebilddaten (31 1 ) einer CAD- Datenbank (30) generierbar und mittels eines graphischen Interfaces (50) als graphische Bild-Darstellung (21 ) für den Benutzer (51 ) perspektivisch darstellbar sind, dadurch gekennzeichnet,
dass das Bildverarbeitungsgerät (10) ein Kontrollmodul (40) umfasst, wobei jedes Vorrichtungselement (31 ) in der CAD-Datenbank (30) zugeordnete und mittels des Kontrollmoduls (40) dynamisch veränderbare Materialeigenschaftsdaten (33) und/oder Kostendaten (33) umfasst,
dass das Bildverarbeitungsgerät (10) ein Kontrollklientmodul (41 ) umfasst, wobei mittels des Kontrollklientmoduls (41 ) und des CAD-Moduls (20) die Bilddaten (22) des dreidimensional geformten Gegenstandes entsprechend den zugeordneten Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) perspektivisch und/oder graphisch korrigiert generierbar und mittels des Interface (50) für den Benutzer darstellbar sind, und
dass die graphische Bild-Darstellung (21 ) mittels des Kontrollklientmoduls (41 ) und des CAD-Moduls (40) bei Änderung der zugeordneten Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) perspektivisch und/oder graphisch für den Benutzer (52) korrigiert darstellbar sind.
2. Bildverarbeitungsgerät nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Korrektur der graphischen Bild-Darstellung (21 ) mindestens perspektivische und farbliche Änderungen entsprechend den veränderten Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) umfasst.
3. Bildverarbeitungsgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kostendaten (33) der Vorrichtungselemente (31 ) Schwellpαrαmeter für Ist- und Sollkostendαten umfassen, wobei die Vorrichtungselemente (31 ) des dreidimensional geformten Gegenstands mittels eines Abweichungsanalysemoduls (42) entsprechend den Ist- und Sollkostendaten perspektivisch und/oder graphisch korrigiert dargestellt sind.
4. Bildverarbeitungsgerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Navigation mittels dem Bildverarbeitungsgerät (10) eine topologische Navigationsmap bezüglich der Vorrichtungselemente (31 ) entsprechend den zugeordneten Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) generiert, wobei zur Navigation bei Änderung der Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) die Bilddaten (22) perspektivisch und/oder graphisch korrigiert und für den Benutzer zugreifbar als graphischen Bild-Darstellung (21 ) dargestellt sind.
5. Bildverarbeitungsgerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die CAD-Datenbank (30) für mindestens ein Vorrichtungselement (31 ) mehrere Ausführungsformen (321 -323, 331 -333) betreffend
Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) für den Benutzer (51 ) selektierbar umfasst, wobei bei Selektion einer spezifischen Ausführungsform die graphische Bild-Darstellung (21 ) für den Benutzer (51 ) perspektivisch oder graphisch korrigiert dargestellt ist.
6. Bildverarbeitungsgerät (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Extraktionsmoduls (43) des Bildverarbeitungsgerätes (10) über ein Netzwerk (70) bei dezentralisierten Datenbanken (601 /61 1 /621 ) periodisch und/oder auf Request Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) extrahierbar sind, wobei die graphische Bild-Darstellung (21 ) dynamisch basierend auf den extrahierten Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) für den Benutzer (51 ) perspektivisch oder graphisch korrigiert dargestellt ist.
7. Bildverarbeitungsgerät (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Optimierungsmoduls (44) eine betreffend den extrahierten Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) optimierte graphische BiId- Darstellung (21 ) generiert ist.
8. Bildverαrbeitungsgerät (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels periodisch durch das Kontrollmodul (40) an Vorrichtungselementeanbieter (60/61 ) oder Materialanbieter (62) übermittelte Offertenrequest die Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) der unterschiedlichen Ausführungsformen (321 -323,331 -333) aktualisierbar sind, wobei bei Erreichen der Schwellparameter der Sollkostendaten automatisiert ein Bestellungsrequest übermittelbar und in Datenspeicher (602,612,622) der Vorrichtungselementeanbieter (60/61 ) oder Materialanbieter (62) abspeicherbar ist.
9. Verfahren zur Generierung und benutzergesteuerten Navigation einer graphischen Bild-Darstellung (21 ) bei Vorrichtungs-Konstruktionen im Maschinenbau, wobei Bilddaten (22) eines dreidimensional geformten Gegenstandes mittels Verknüpfung einer Vielzahl von Vorrichtungselementen (31 ) mit
Vorrichtungselementebilddaten (31 1 ) einer CAD-Datenbank (30) generiert und mittels eines graphischen Interfaces (50) als graphische Bild-Darstellung (21 ) perspektivisch für den Benutzer (51 ) dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet,
dass jedem Vorrichtungselement (31 ) in der CAD-Datenbank (30) dynamisch veränderbare Materialeigenschaftsdaten (31 ) und/oder Kostendaten (32) zugeordnet werden,
dass die Bilddaten (22) des dreidimensional geformten Gegenstandes basierend auf den Vorrichtungselementebilddaten (31 1 ) in Abhängigkeit der zugeordneten Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) generiert werden, und
dass die graphische Bild-Darstellung (21 ) bei Änderung der zugeordneten Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) zur Navigation perspektivisch und/oder graphisch für den Benutzer (51 ) korrigiert dargestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die graphische Bild-Darstellung (21 ) entsprechend den dynamisch veränderten Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) mindestens perspektivisch und/oder farblich korrigiert wird.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kostendaten (33) der Vorrichtungselemente (31 ) Schwellparameter für Ist- und Sollkosten umfassen, wobei die Vorrichtungselemente (31 ) des dreidimensional geformten Gegenstands mittels eines Abweichungsanalysemoduls (42) entsprechend den Schwellparameter für Ist- und Sollkostendaten perspektivisch und/oder graphisch korrigiert dargestellt werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Navigation eine topologische Navigationsmap bezüglich der Vorrichtungselemente (31 ) entsprechend den zugeordneten Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) generiert wird, wobei bei Änderung der Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) die Bilddaten (22) perspektivisch und/oder graphisch korrigiert und für den Benutzer (51 ) navigierbar als graphischen Bild-Darstellung (21 ) dargestellt werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die CAD-Datenbank (30) für mindestens ein Vorrichtungselement (31 ) eine von mehreren Ausführungsformen (321 -323,331 -333) betreffend Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) für den Benutzer (51 ) selektierbar umfasst, wobei bei Selektion die graphische Bild-Darstellung (21 ) für den Benutzer (51 ) perspektivisch oder graphisch korrigiert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Extraktionsmoduls (43) des Bildverarbeitungsgeräts (10) über ein Netzwerk (70) bei dezentralisierten Datenbanken (601 /61 1 /621 ) periodisch und/oder auf Request Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) extrahiert werden, wobei die graphische Bild-Darstellung (21 ) dynamisch basierend auf den extrahierten Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) für den Benutzer (51 ) perspektivisch oder graphisch korrigiert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Optimierungsmoduls (44) eine betreffend den extrahierten Materialeigenschaftsdaten (32) und/oder Kostendaten (33) optimierte graphische BiId- Darstellung (21 ) generiert wird.
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