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Die 3D-Maus für CAD-Anwendungen

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Bei der 3D-Maus* handelt es sich um ein spezielles Computer-Eingabegerät. Am häufigsten finden die verschiedenen 3D-Maus-Typen im virtuellen 3D-Raum Anwendung. Mithilfe einer 3D-Maus lassen sich verschiedenste Objekte durch den virtuellen Raum bewegen. Oft manövriert der Nutzer mithilfe der Spezialmaus jedoch auch sich selbst durch eine virtuelle 3D-Umgebung oder Landschaft. Zusätzlich bietet sich die Nutzung einer 3D-Maus für beinahe alle modernen CAD-Anwendungen hervorragend an. Im Laufe der technischen Entwicklung hat sich für das Eingabegerät mit den zahlreichen Freiheitsgraden vielfach auch der Begriff "Spacemouse" durchgesetzt.

Geräteklassen unter den 3D-Mäusen

- Spacemouse als tischgebundenes Gerät: Der Steuerkörper ist eine Kugel oder ein Puck. Dieser befindet sich auf einem stationären Unterteil, ist jedoch in alle Richtungen frei beweglich. Es können sowohl Schub- als auch Drehkräfte umgesetzt werden, wobei es drei rotatorische und drei translatorische Freiheitsgrade gibt. Sobald der Nutzer die Kugel oder den Puck bewegt, sendet er einen bestimmten Befehl an das Computersystem. So können die entsprechenden rotatorischen und translatorischen Bewegungen von der CAD-Maus direkt auf das Objekt im CAD-Programm übertragen werden.

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- Spacemouse als Handgerät: Die Maus befindet sich direkt in der Hand des Nutzers. Es sind völlig freie Bewegungen im Raum möglich. Sowohl integrierte als auch externe Sensoren ermitteln permanent die exakte Position. Bei reiner externer Sensorik sprechen Fachleute auch von Tracking.

Geschichte der 3D-Maus

Die Entwicklung der Spacemouse begann bereits in den 1970er Jahren. Mit der Erfindung und dem beginnenden industriellen Einsatz von Robotern wurde nun auch ein entsprechendes Eingabegerät benötigt, welches die Steuerung aller sechs Freiheitsgrade ermöglichte. Beinahe zeitgleich beschrieben Anfang der 1980er Jahre in den USA und in Europa verschiedene Patente ein neuartiges Steuerungssystem, das über die Bewegung einer Hohlkugel funktionierte. Im Laufe der Entwicklung etablierte sich dieses neuartige und universell einsetzbare Eingabegerät als Navigationshilfe in virtuellen Welten, im Bereich von CAD-Anwendungen und in der 3D-Gafik.

Vorreiter auf dem Gebiet der 3D-Technologie war in Europa das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Eine Entwicklergruppe dieses Institutes begründete 1985 das internationale Patent für universelle 6D-Eingabegeräte.

Anwendungsbereiche

3D-Konstruktion: Inzwischen unterstützen die meisten 3D-Zeichenprogramme, wie etwa CATIA, Autodesk Inventor oder Pro-Engineer die Verwendung einer 3D-Maus. CAD mit einer 3D-Maus ist sehr komfortabel und der Konstruktionsprozess lässt sich mit ihrem Einsatz erheblich vereinfachen und beschleunigen. Der Konstrukteur kann bequem zwischen einzelnen räumlichen Ansichten wechseln oder sich problemlos durch Bauteile und Komponenten navigieren. Hochwertige 3D-Eingabegeräte verfügen über zusätzliche Funktionstasten, die vom Bediener mit den gewünschten Funktionen frei belegt werden können.

Robotik: KUKA-Roboter verfügen seit 1995 über Programmier-Handgeräte mit 3D-Maus. Hiermit lässt sich der Roboter durch eine leichte Kraftausübung des Bedieners intuitiv in jede gewünschte Richtung steuern.

Privater Bereich: Infolge der immer preiswerteren Technik besitzen heute bereits zahlreiche Privathaushalte eine Spacemouse. Hier dient sie vorwiegend zur Navigation, wie etwa durch Google Earth oder zur Spielesteuerung.

Der Spacecontroller

Hierbei handelt es sich um eine Weiterentwicklung der Spacemouse mit einigen zusätzlichen Komponenten und Funktionen. Der Steuerkörper ist auf einem Untersatz befestigt und lässt sich in alle Freiheitsgrade drehen, kippen, ziehen und drücken – wie auch bei der normalen 3D-Maus. Nach dem Loslassen springt der Steuerkörper in seine Ausgangsposition zurück. Reibungs- und somit verschleißfreie optische Sensoren sorgen für die permanente Messung der sechs Freiheitsgrade. Am Untersatz befinden sich mehrere Tasten, die vom Nutzer frei belegt werden können. Mit diesen Funktionstasten können verschiedene Befehle per Knopfdruck aufgerufen werden, was das Arbeiten leichter und schneller macht.

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