DE252995C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMTS

Vorliegendes Verfahren bezweckt die mechanische Wiedergabe der plastischen Formen eines beliebigen Modells, indem es die Tatsache benutzt, daß die einzelnen perspektivischen Ansichten eines Körpers im Verhältnis zur Raumlage, zur Plastik des Modells, voneinander abweichen, falls sie von verschiedenen Standpunkten aus gewonnen wurden.

ίο Die einzelnen Standpunkte können dabei jede beliebige Lage im Raum innehaben, auch längs derselben Achse. Wenn nur die Bedingung erfüllt wird, daß jedes Bild aus einem anderen Standpunkt gewonnen wird, so sind die Bilder nicht kongruent und enthalten die für das vorliegende Verfahren nötigen Abweichungen, auch wenn man sie nötigenfalls nachträglich auf dieselbe Größe zurückführt, da nur die Punkte einer bestimmten Ebene im Räume koinzidieren können. Es ist bekannt, nach mehreren, photographischen Aufnahmen Skulpturen anzufertigen. Das Verfahren gemäß der Erfindung unterscheidet sich von den bekannten Verfahren dadurch, daß bei diesen entweder aus einem ebenen Bilde zwei Koordinaten eines Punktes zahlenmäßig entnommen werden und mit den aus dem anderen Bilde ebenso entnommenen Koordinaten desselben Punktes zur Festlegung der drei Raumkoordinaten dieses Punktes vereinigt werden, oder daß aus zwei Teilbildern zwei geometrische Orte des gesuchten Raumpunktes und aus diesen der betreffende Punkt selbst ermittelt wird (vgl. die Patentschriften 114821, 122909, 135471, französische Patentschrift 370820 und die britische Patentschrift 9197 vom Jahre 1909).

Der Klarheit halber soll von dem Spezialfall ausgegangen werden, daß zwei solcher verschiedenen Bilder existieren, welche gleich groß und auf getrennten Unterlagen aufgezeichnet sind, wie solche von jeder stereoskopischen Kamera geliefert werden.

TFig. ι sei beispielsweise ein Querschnitt A-B-C-D-A eines als Objekt benutzten Körpers, der von zwei beliebigen. Standpunkten P und P¹ aus photographiert werden möge. Dadurch erhält man zwei Bilder, wie sie in p und p¹ (Fig. 2) abgebildet sind, die geometrisch als zwei Zentralprojektionen (oder Par- allelprojektionen, falls die Entfernung 00 ist) des Objektes zu betrachten sind. Wenn diese zwei Bilder zum Vergleich aufeinandergelegt werden, so ergibt sich, daß die Punkte c und c¹, welche den höchsten Stellen des Modelies entsprechen, auch die größte relative Entfernung in wagerechter Richtung voneinander aufweisen, daß d und d¹ näher aneinander stehen und daß schließlich α mit a¹, b mit b¹ sich in dem vorliegenden Beispiel decken. Da sich also beide Bilder voneinander nach Maßgabe der Reliefhöhe der entsprechenden Punkte unterscheiden, kann man die Entfernung der korrespondierenden Punkte als Maß für deren Reliefhöhe benutzen und diese auf den Aufriß übertragen,

der durch die eine der beiden Aufnahmen gegeben ist.

Bekanntlich gibt es in der Mechanik vielerlei Vorrichtungen, welche bezwecken, eine beliebige Entfernung zweier Punkte auf eine andere Richtung zu übertragen, als diejenige ist, in welcher die Abmessung erfolgte.

In Fig. 3 ist ein Schema einer solchen Vorrichtung perspektivisch dargestellt. E und F

ίο sind zwei Stifte, welche die Entfernung der zwei entsprechenden Punkte abmessen. Dieser Abstand wird mittels des gezahnten Rades oder der Achse G auf den Stift H in beliebigem Verhältnis senkrecht zu dieser Abmessung übertragen. Die Lage der Punkte p und p¹ bestimmt also die Höhe des Stiftes H₁ d. h. auf das obige Beispiel übertragen das »Relief« des betreffenden Punktes.

Man hätte also in der Weise zu verfahren, daß man erst die zwei Bilder in derselben Lage nebeneinanderlegt, wie sie in der Kamera entstanden, oder wie sie für die stereoskopiscbe Betrachtung" gewöhnlich aufgeklebt werden, und nun mit einem Stift E, der als Hauptstift bezeichnet werden soll, einen Punkt des einen Bildes festzuhalten, während mit einem Stift F, dem Meßstift, der korrespondierende Punkt auf dem anderen Bilde abgegriffen wird.

,,Durch diese gegenseitige Lage der beiden Stifte ist eine bestimmte Stellung der Spitze des Werkzeuges H bedingt, welche in einem passenden Material durch Eingraben oder Auftragen festgelegt wird. Nun wird ein anderer Punkt mit dem Hauptstift festgehalten und mit dem Meßstift der korrespondierende Punkt des anderen Bildes abgegriffen, wodurch sich eine neue Lage des AVerkzeuges H für diese neue Stelle ergibt, welche ebenso wie die erste in dem Arbeitsmaterial festgehalten wird. Für die übrigen Punkte wird in derselben Weise fortgefahren, bis die Plastik vollendet ist.

Durch dieses einfache, wenn auch nicht praktische Beispiel des \^erfahrens wird also das Wesen der Erfindung demonstriert, welches darin besteht, daß man die relativen Abweichungen korrespondierender ähnlicher perspektivischer Bilder zur plastischen Nachbildung des dargestellten Objekts dadurch benutzt, daß man die verschiedene gegenseitige Abweichung korrespondierender Punkte mechanisch in eine Höhenveränderung eines Werkzeuges überträgt, welches die Höhe der betreffenden Stelle der Nachbildung bestimmt.

Es sollen nun einige andere, für die Praxis besser geeignete Mittel beschrieben werden, um solche Bilder zu erhalten, wie sie für das vorliegende Verfahren erforderlich sind, und gleichfalls einige Methoden betrachtet werden, um die erwähnte Abmessung und mechanische Übertragung zu vereinfachen. Die erwähnten Aufnahmen können z. B. mit einer gewöhnlichen Stereoskopkamera erfolgen, gegebenenfalls unter Benutzung all jener Vorrichtungen, welche bereits zur Verwendung für die stereoskopische Photographic empfohlen wurden, so z. B. diejenigen, welche die Benutzung eines einzigen Objektivs gestatten, das Modell verschieben oder die Erweiterung des Objektivabstandes bezwecken bzw. die Aufnahme sehr naher oder mikroskopischer Objekte ermöglichen. In den meisten Fällen genügen solche Vorrichtungen für vorliegenden Zweck vollkommen; sollten jedoch mehr als zwei Bilder erwünscht sein, so können die geeigneten Modifikationen vorgenommen werden, welche zur Erzeugung beliebig bzw. unendlich vieler solcher Bilder '80 führen.

Eine besonders zweckdienliche Vorrichtung zeigt das F a 11 ο w f i e 1 d sehe Stereoduplicon ( E d e r s Jahrbuch für 1900, Seite/i.03).· Für den Fall, daß die Öffnung des Objektivs der Entfernung des Objektes gegenüber genügend groß ist, so können unter Fortlassung der ganzen Vorrichtung die verschiedenen Bilder durch je eine Hälfte des Objektivs (bzw. V₃, V₄ usw., falls man 3, 4 usw. Aufnahmen wünscht) gemacht werden. Besser ist es, die einzelnen Bilder mittels einer am Objektiv angebrachten Blende mit 2, 3 usw. Öffnungen zu sondern, wie dies auch bereits empfohlen wurde.

Für das vorliegende Verfahren ist es gleichgültig, ob diese oder die späterhin beschriebenen Aufnahmen gleichzeitig oder nacheinander aufgenommen werden, oder ob sie neben- oder aufeinander liegen, da nur die relative Entfernung der entsprechenden Punkte von Interesse ist. So können die Aufnahmen auch von vornherein auf derselben Platte hergestellt werden, was bei den bekannten Vorrichtungen zur Aufnahme der Bilder nacheinander so viel bedeutet, als die Platte zwischen den einzelnen Aufnahmen nicht zu wechseln,· und bei denjenigen Vorrichtungen zur gleichzeitigen Aufnahme der Bilder so viel, als die Bilder durch Ablenkung der Strahlen auf derselben Stelle der Platte zu vereinigen.

Da es für Durchführung des Verfahrens offensichtlich von Wert ist, möglichst viele charakteristische Punkte zu haben, welche auf den verschiedenen Bildern leicht erkennbar sind, so kann man solche gewünschtenfalls dadurch erzeugen, daß man das Modell mittels einer Projektionslaterne beleuchtet, welche auf das Objekt beliebige Zeichen, wie Buch-

stäben, Spiralen, Punkte oder sonstwie ge- | staltete Linien von einem beliebigen Standpunkte aus (z. B. K, Fig. i) wirft. In diesem Falle kann man die Bilder mit Leichtigkeit voneinander unterscheiden, wenn sie auch, \vie oben angegeben, in beliebiger Anzahl auf derselben Platte aufgenommen werden.

Bewirft man das Modell mit einem regelmäßig linierten oder punktierten Bilde, z. B.

ίο mittels eines Autotypierasters, so wird, wie im Anschluß an die Fig. 4 und 9 erläutert ist, die Messung und die mechanische Reliefübertragung bedeutend erleichtert. Dieses Verfahren der Projektion von bestimmten Linien und Zeichen auf dem nachzubildenden Gegenstand ist an sich bekannt; es hat aber bis jetzt nur Verwendung gefunden bei photographischen Skulpturverfahren, bei denen die Tiefenkoordinaten nicht durch die Beobachlung von Differenzen festgestellt wurden (vgl. die amerikanische Paten tschrift8o,ioi3). Dieser ersten Art entsprechende perspektivische Ansichten für das Verfahren zu erhalten, kann durch das Schema Fig. 5 dargestellt -werden.

Die perspektivischen Ansichten sind photographische Aufnahmen aus beliebigen Richtungen p und p¹ aus einer beliebigen Entfernung vom Objekt. L bedeutet eine beliebige Richtung der Strahlen einer Projektionslaterne. Die Projektionslaterne kann, für den Fall, daß das Modell an und für sich genügend zahlreiche charakteristische Punkte aufweist, fortgelassen werden. Die Richtung der Pfeile läßt sowohl in diesem Bilde wie in dem nächsten erkennen, ob es sich um eine photographische Aufnahme oder um eine Projektion mittels Laterne handelt.

Wenn man die eine der Aufnahmen von einem Standpunkt aus machen würde, der ganz nahe dem Projektionsapparate liegt, so \väre diese vom Projektionsbild, welches in der Laterne steckt, kaum zu unterscheiden. Es wäre mit diesem identisch, falls man genau von demselben Punkte aus photographieren würde, von welchem aus projiziert wird.

Es ist deshalb klar, daß das Bild im Projektionsapparat selbst, die eine der zu vergleichenden perspektivischen Ansichten geben kann, wonach dieses Aufnahmeverfahren durch das Schema Fig. 6 darzustellen wäre, indem p¹ die eine beliebige Richtung des photographischen Apparates darstellt und p diejenige des Projektionsapparates.

Man kann also, falls man auf das Modell ein Projektionsbild, z. B. von K (in Fig. 1) auswirft, nicht nur die Aufnahmen von P und P¹ aus untereinander vergleichen, sondern auch eine jede von diesen mit dem Pro-Gojektionsbilde selbst, Wünscht man das Projektionsbild auf derselben - Platte zu haben, auf welcher die Aufnahme erfolgte, so kann man es auf diese mitphotographieren, indem man es auf einer Ebene, die z. B. in A-B liegt, in Abwesenheit des Modelles auffängt oder sonstwie auf diese kopiert, oder gleich dem Raster bei einer Autotypieaufnahme vor der Platte einschaltet.

Eine dritte Art derartiger Bilder zu erhalten, ist die, daß man von verschiedenen Seiten her dasselbe Projektionsbild auf das Modell projiziert. Diese Bilder, welche in einer bestimmten Ebene a-b (Fig. 7) zur Deckung kommen würden, decken sich nicht, sobald sie vom Modell außerhalb dieser Ebene aufgefangen werden, sondern weichen in der für das vorliegende Verfahren bedingten Weise mehr oder weniger voneinander ab. Die zu vergleichenden Bilder werden also durch photographische Aufnahmen aus einem beliebigen Punkte S gegeben sein, aus welchem die verschiedenen Projektionen von p, p¹ usw. aus einzeln oder am besten alle auf derselben Platte aufgenommen werden. Der Standpunkt S braucht nicht für jedes Bild beibe- halten zu werden und ist theoretisch auch nicht beizubehalten, falls man die Aufnahmen von 6" aus mit einem Objektiv statt mit einer unendlich kleinen Öffnung macht.

Die Randstrahlen des Objektivs erzeugen ein anderes Bild als die Zentralstrahlen. Bei der Einstellung wäre also Sorge zu tragen, daß sich diejenigen Punkte, welche sich bei der Projektion vollkommen decken (im Beispiel der Fig. 7 diejenigen, welche sich auf der Ebene a-b befinden), auch auf den Aufnahmen vollkommen koinzidieren. Kommen dann die anderen Punkte, welche anderen Ebenen entsprechen, in den Aufnahmen nebeneinander bzw. unscharf, so ist dies für das Verfahren nur förderlich, da die Abweichungen dadurch gesteigert werden. Das Schema eines solchen Aufnahmeverfahrens ist' in Fig. 8 gegeben.

Ein ähnliches Verfahren wird auch nach der Patentschrift 138388 verwendet, die Aufnahmen werden jedoch in einer gänzlich verschiedenen Weise für die Nachbildung benutzt.

In derselben Weise, wie durch das Einschalten im Objektiv von Blenden mit 2, 3 und mehr öffnungen die Bilder gesondert aufgenommen werden, können diese bei einer Projektionslaterne gesondert projiziert werden, so daß bei genügender Öffnung des Projektionsobjektives die Projektion der 2, 3 usf. oder unendlich vieler Bilder von einer einzigen Laterne aus erfolgen kann. Falls das Projektionsbild ein System von Punkten war, werden diese für eine scharf eingestellte 12g

Ebene alle auf dieselbe Stelle fallen; hinter und vor dieser Ebene dagegen fallen sie entsprechend mehr oder weniger nebeneinander, so daß sie sich zu derart verschiedenen Punkten kombinieren, daß ihre Abmessung auf der photographischen Aufnahme in das Plastische übertragen werden kann.

Wählt man die Dicke der projezierten Punkte, Striche usw. im richtigen Verhältnis

ίο zur Anzahl der Bilder, so daß sie sich in den verschiedenen Aufnahmen, wenn diese aufeinandergelegt werden, berühren, so entsteht durch deren Kombination ein einziger, dem Relief gemäß breiter Punkt oder Strich, wie dies z. B. in Fig. 9 abgebildet, für den Fall, daß drei Bilder p, p¹, p- gemacht worden wären. Wären es statt drei sieben gewesen und wären die Aufnahmen von der richtigen Lage aus erfolgt, so würden die resultierenden Punkte wie in der Aufsicht Fig. 4 aussehen. Ist die Anzahl der Punkte eine unendliche, so verschmelzen sich dieselben völlig zu einem entsprechend großen Punkte.

Da die Aufnahmen rein geometrischer Natur sind, ist es prinzipiell gleichgültig, ob die angewandten Bilder positive, negative oder eines positiv und das andere negativ sind, obwohl durch passende Wahl praktische Vorteile entstehen können.

Was die weitere Ausgestaltung der Apparate zur Messung der Abweichung entsprechender Bilder betrifft, so ist diese eine nebensächliche. Zur Messung gewisser Entfernungen und zur Übertragung dieses Maßes senkrecht zur Richtung der Messung selbst gibt es in der Mechanik die verschiedenartigsten Vorrichtungen, von welchen eine in Fig. 3 dargestellt wurde. Es ist jedoch selbstverständlich, daß die Abmessung der Entfernung der korrespondierenden Punkte nicht nur durch Bewegung des Stiftes dem Bilde gegenüber, sondern auch durch Verschiebung des Bildes dem Stift gegenüber erfolgen kann, sowie auch, daß unter Abmessung die Bestimmung der verschiedenen Abweichungen in der Lage der korrespondierenden Punkte zu verstehen ist, unbekümmert um die Lage der Bilder zueinander. Die Bilder können im beliebigen Winkel zueinander und selbst mit par- allelen Bildebenen befestigt werden, wenn es die Art der Abmessung verlangen sollte.

Eine jede der bereits konstruierten Reliefkopiermaschinen kann mit Leichtigkeit zu den besonderen Zwecken dieses Verfahrens herangezogen werden, da die Bewegung des Stiftes H (Fig. 3) genau derjenigen entspricht, welche der sog. »Taster« bei den Reliefkopiermaschinen ausführt, indem er das zu kopierende Originalmodell abtastet und die Höhenlage auf das bearbeitende Werkzeug (Fräser usw.) überträgt. Danach kann man bei den Reliefkopiermaschinen den Taster jederzeit durch den Stift H ersetzen.

Durch Einätzen der Bilder in eine Metallunterlage wird eine bequemere und genauere Führung der Stifte E und F bewirkt. Die Auffindung der korrespondierenden Punkte kann dadurch erleichtert oder die Richtigkeit kontrolliert werden, daß man die Bilder zwei zu zwei in einem gewöhnlichen Stereoskop betrachtet. Dabei markiert man den Punkt auf dem einen Bild und verschiebt eine entsprechende Marke auf dem anderen, bis sie in der gleichen Lage im Raum zu sein scheint wie der markierte Punkt, wodurch die Stellung des zweiten Punktes bestimmt ist.

Falls man über Bilder verfügt, in welchen die Größe der Punkte oder Breite der Striche usw. im Verhältnis zum Relief des betreffenden Punktes steht, wie dies bezüglich der Fig. 4 und 9 bereits erläutert wurde, so wird die Auffindung des korrespondierenden Punktes dadurch vereinfacht, daß sie in diesem Fall so viel bedeutet, wie die Dicke der Punkte usw. abzumessen und als Relief zu übertragen. Dies kann entweder wie bereits beschrieben erfolgen, oder auch z. B. dadurch, daß bei einem auf einer Metallplatte angebrachten Bild die Punkte usw. durchgeätzt werden, so daß entsprechend große Löcher oder Furchen entstehen. Die Abmessung und Übertragung der Masse derselben geschieht durch Abtasten dieser Löcher mittels eines konischen Stiftes (kalibrieren, Fig. 10 und 11), welcher, wie aus Fig. 12 ersichtlich, der Breite des Loches entsprechend mehr oder weniger tief eindringt. Unter diese Platte kann man eine beliebige plastische Masse legen (M, Fig. 12), in welche das Relief direkt eingegraben wird.

Durch Wiederholung sämtlicher Vorgänge, eventuell unter verschiedenen Winkeln, wird eine feinere Modellierung herbeigeführt.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Nachbildung der plastischen Formen eines Gegenstandes unter Benutzung mehrerer Bilder dieses Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitigen Abweichungen zweier oder mehrerer korrespondierender Punkte verschiedener Zentral- oder Parallelprojektionen als dritte Dimension auf den betreffenden Punkt mechanisch übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bilder photographische Aufnahmen desselben Objektes von verschiedenen Standpunkten aus benutzt werden, 1³Q

3· Verfahren nach Anspruch ι, dadurch gekennzeichnet, daß als Bilder ein auf das Modell geworfenes Pröjektionsbild und die Aufnahme des mit dem Projektionsbilde beworfenen Objektes benutzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bilder Aufnahmen des Modells, welches von mehreren verschiedenen Seiten aus mit einem und demselben Projektionsbild beworfen ist, benutzt werden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.