三维模型的互动教学装置
2020-01-12

三维模型的互动教学装置

本发明涉及一种能够对最好是三维的物体进行解释和演示的设备,该三维物体例如是解剖模型或者是博物馆和展览会上的模型和展品。根据本发明,模型(1)通过至少一个多元件的力/力矩测量装置(2)固定地与外界相联系。本发明的装置包括存储/分析电路和一个光学视频和/或声音显示装置。力/力矩测量装置(2)将触摸模型(1)时出现的力和力矩变换为电测量信号,此信号被传送给存储/分析电路。在存储/分析电路中基于触摸时检测到的力和力矩计算出触摸位置,并且此位置由光学视频和/或声音显示装置以信号的形式展示给操作者。

图le示出另一种图形显示,其中文字和图像信息直接投射在被触摸的模型上。这可以例如用商业上常用的投影仪实现,其中在此例中模型表面应是白色或浅单色的。图If示出一个实施方式,其中驱干模型用两个多元件传感器2a,2b确定。相应的

图la示出一个人造的、打开的、具有可取下的器官的上体(躯干模型)。在此实施例中本发明用于支持医学培训。模型安装在一个6元件的力-力矩传感器2上。传感器数据给到一个具有图形和声音输出的数据处理装置。在各个器官上涂上多个黄、蓝和绿色的小点。例如当一名医学专业学生触摸一个器官或某个器官区域时,则他被以声音告知此器官或区域的名称。同时在一台监视器上以彩色方式再现躯干的人造图像并显示出被触摸区域的名称。被触摸的结构可在图形动画中用彩色强调。本身非常小的解剖结构-如血管、小血管、神经、肌肉连接位置_也可变为可视的。如果操作者触摸模型人造器官上的黄色点,则在监视器上为操作者展现此器官或器官区域的照片显示。在触摸蓝色点时以图形及声音给出生理学的说明和可能的病理学说明。触摸绿色点可以起动带声音的图形动画和影片。此外可以用在躯干模型的器官或皮肤上加大压力代替向深处的针剌。并且不同的驱体层和内部视图被用图形动画显示。在查询模式(控制模式)下,一个人造声音可用来请求操作者触摸某个解剖学上的相应区域。然后被触摸的位置由数据处理装置记录,并以图形和声音告知操作者结果并进行评述。

图le示出另一种图形显示,其中文字和图像信息直接投射在被触摸的模型上。这可以例如用商业上常用的投影仪实现,其中在此例中模型表面应是白色或浅单色的。图If示出一个实施方式,其中驱干模型用两个多元件传感器2a,2b确定。相应的

图4a示出一个模型汽车,它被安装在一个6元件的力-力矩传感器2上。力-力

三维物体的几何形状的一个数字模型。所谓的"几何形状"在下面应理解为模型表面的至

个可分解的解剖模型情况下,例如取出一个器官时剩余的质量减少。如果例如可取下的器

图la示出一个人造的、打开的、具有可取下的器官的上体(躯干模型)。在此实施例中本发明用于支持医学培训。模型安装在一个6元件的力-力矩传感器2上。传感器数据给到一个具有图形和声音输出的数据处理装置。在各个器官上涂上多个黄、蓝和绿色的小点。例如当一名医学专业学生触摸一个器官或某个器官区域时,则他被以声音告知此器官或区域的名称。同时在一台监视器上以彩色方式再现躯干的人造图像并显示出被触摸区域的名称。被触摸的结构可在图形动画中用彩色强调。本身非常小的解剖结构-如血管、小血管、神经、肌肉连接位置_也可变为可视的。如果操作者触摸模型人造器官上的黄色点,则在监视器上为操作者展现此器官或器官区域的照片显示。在触摸蓝色点时以图形及声音给出生理学的说明和可能的病理学说明。触摸绿色点可以起动带声音的图形动画和影片。此外可以用在躯干模型的器官或皮肤上加大压力代替向深处的针剌。并且不同的驱体层和内部视图被用图形动画显示。在查询模式(控制模式)下,一个人造声音可用来请求操作者触摸某个解剖学上的相应区域。然后被触摸的位置由数据处理装置记录,并以图形和声音告知操作者结果并进行评述。

计算出的触摸位置借助于一个显示装置被显示或给出。显示和/或输出的方式是可以自由选择的,或者按照所要达到的目的来设计。最好利用光学可视和/或声学显示装置,这些显示装置已由现有技术已知。

模型的几何图象也可通过图形动画来表示。在触摸特定模型区域时,此区域例如可通过着色或借助一个箭头来以动画的形式标识出来。也可以通过视觉设备看到最精细的内容,这些内容出现在触摸点附近,但是由于位置原因这些内容在实际模型上是不标注的。在模型上或某些预先规定的模型区域内部,可以用各种光学形式,例如颜色、大小、形状、文字标记不同的菜单点。在触摸这些菜单点中的一个时,按照此点的类型触发某个响应或实现一个菜单功能,它以声音或图形被显示。

力和力矩信号矢量相加,并作为对应于单传感器信号的和信号在数据处理装置中被进一步处理。