CN1008833B - 操作人员对控制系统的三维全息显示 - Google Patents
操作人员对控制系统的三维全息显示Info
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Abstract
公开一种产生可以实时修改的三维全息显示的装置。一个旋转透镜装置接收投影电视接收机上的两维显示，将其变换成自由空间中的三维全息显示。该全息显示可以由控制室的操作人员修改，工艺过程控制变量可以很容易炝迭加于其上。
Description
本发明一般涉及控制室操作人员显示，具体涉及利用全息技术在操作人员前面的自由空间提供一种显示的控制室操作人员显示。
工艺过程控制室设备一般有几个操作人员控制台，每个控制台有许多单个的显示（诸如CRT显示）来反映各种工艺过程参数的状况或者监视工艺过程控制系统的工作。控制室的操作人员必须非常熟悉整个控制系统的工作，以便能够正确地理解显示器上给出的各种读数和图示。
近来，使用全息技术提供一种三维CRT显示，以便帮助操作人员用肉眼观察并理解表示正在监视的工艺过程参数的图示。但是一般地，这些全息显示不能实时地快速修改，工艺过程变量的信息不能迭加在其上，并且操作人员不能快速地与显示配合来修改这些工艺过程参数。迭加在全息显示上的工艺过程控制信息的可利用性和操作人员与全息显示配合的能力，对于操作人员抓住正在控制的工艺过程的状况和采取措施纠正或修改工艺过程控制系统的工作，是非常有帮助的。
因为上面所述，就需要研究一种控制室全息显示，其中该显示是可以实时修改的，工艺过程控制信息可以迭加到其上，并且操作人员可以快速地与全息显示配合。
本发明通过提供一种可以实时快速修改的三维全息显示，解决与现有技术相联系的上述问题以及其他问题。借助一个旋转透镜装置在操作人员前面的自由空间产生该全息显示，该旋转透镜装置接收投影电视接收机上的两维图象，并且将其变换成三维全息显示。显示在投影电视接收机上的图象是由计算机控制的，并且可以包括计算机将做出的图示的图象数据，与正在监视的工艺过程相联系的具体的实际区域的视频图象，与工艺过程控制变量有关的数据。以这种方式，工艺过程控制变量信息可以实时地迭加到全息显示上。操作人员可以通过一个键盘、一个声音识别装置或者一支光笔与全息显示相配合，该光笔可以位于全息显示中的所需点处，并且与该声音识别装置结合起来操作。这样，操作人员可以快速地与全息显示配合，很快地抓住正在监视的工艺过程的状况，并且起动纠正该状况可能，需要的任何动作。
仅有的一张附图是表示本发明的装置的简图。
现在参考附图，该附图用来描述本发明的较佳实施例，而不是使本发明仅限于此。附图是产生三维全息显示的控制系统10的简图，该三维全息显示例如可以用来取代一般在工艺过程控制设备的控制室中采用的两维显示。
图中的控制系统10中，一个计算机12用来产生传送给投影电视接收机14的图示，该电视接收机与计算机相连，并且产生具有高帧速和高亮度的图象。与计算机12相连的输入装置包括（但是并不限于）一个光盘系统16，一个电视摄象系统18和一个工艺过程控制系统20。把计算机12产生的图示的图象数据存贮在光盘系统16中。一般地，存贮在该光盘系统16中的图象数据已经预先计算或者确定了，并且由计算机12从这个光盘系统16中检索，以便修改和/或传送给电视接收机14。电视摄象系统可以用来获得诸如控制系统10正在监视的工厂或实验室的实际状况的具体参数的图象信息。如果涉及的是发电厂，这种图象信息可以包括工厂中原料堆的高度，再生锅炉中底料床的深度等。上述的图象信息被传送给计算机12，在传送给电视接收机14之前可以进行修改。应该注意到，电视摄象机的输出可以数字化，并且可以用作电视接收机14上的显示的部分。另外，由双（实体幻灯机型）摄象机系统可以产生为显示目的而传送给计算机12的宽角度摄象视野。工艺过程控制系统20产生关于正在控制的系统的工艺过程变量和状况的信息，并且这些数据被传送给计算机12，以便它们能够在投影电视接收机上实时显示。以这种方式，工艺过程变量信息可以实时地迭加到电视接收机图象上，并且这种工艺过程变量信息可以作为一种数字显示给出，或者由彩色的涂复层显示。应该注意到，尽管光盘系统16、电视摄象系统18和工艺过程控制系统20是作为计算机12的输入装置讨论的，但是这些系统中的每一个也都可以由计算机12控制，即，图示的图象数据在由计算机12修改后，可以被传送给光盘系统16存贮;电视摄象系统18的工作可以由计算机12控制;工艺过程控制变量可以由计算机12改变。
除了上述的输入装置之外，还提供一个键盘22和一个包括话筒24和声音识别装置26的声音识别系统，并且作为输入连接到计算机12上。以这种方式，操作人员通过键盘22和/或声音识别系统可以使数据进入控制系统10。使用声音识别系统使操作人员免去其它操作，并且允许在一个中央位置选择几种显示，而操作人员不必移到各个具体的控制台处。
如前面所述，计算机12用来产生传送给投影电视接收机14的图示。一个旋转透镜装置28放置在电视接收机14前面，将接收机14上显示的两维图象变换成三维全息图象，并且将该三维图象投射到旋转透镜装置28前面的自由空间。一个透镜控制装置30联接在计算机12和旋转透镜装置28之间，调节旋转透镜装置28的旋转，使其与计算机12传送给投影电视接收机14的图象同步。一个包括光笔34的三维观察输入装置32用来“联接”得到的三维全息显示和计算机12。把光笔34的尖端置于三维全息显示中的一个具体的所需点处，并且对话筒24给出一个声音命令或者按压光笔34上一个按钮，就在光笔34的尖端产生一束光。三维观察输入装置32通过“观察”光笔尖端发出的光束来确定光笔34的位置，并将其位置传送给计算机12，计算机将这个点与计算出的图象比较，采取与所述的点有关的所需要的动作。
从操作上说，在旋转透镜装置28前面产生的全息显示可以选择正在监视和/或正在调整的工艺过程控制系统的部分或设备的不同区域。由计算机12产生并传送给投影电视接收机14的图象结果是显示在接收机14上的一个高亮度、高帧速的两维图象，这个两维图象又由旋转透镜装置28变换成一个在自由空间中的三维的完全可修改的全息显示图象。操作人员可以通过键盘22、声音识别装置26（通过话筒24）或者光笔34与这个显示相配合。以这种方式，操作人员可以改变或者修改该三维全息显示，例如旋转该图象、缩小或放大其尺寸以显示细部等等。另外，工艺过程变量信息可以在所实时监视的实际的工艺过程变量测量的位置迭加到该显示上。这种迭加的工艺过程变量信息可能是一个数字显示或者可以是一种彩色编码涂复层的形式，诸如对于容器的液面等等。另一方面，可以用代表不同温度范围的不同颜色显示温度。以这种方式，操作人员可以快速容易地获得正在控制的整个系统的概况，并且采取可能需要采取的行动。
本技术领域中的那些技术人员阅读了上述内容
之后将会做出某些修改和改进。应该理解，本文为了简明易读的缘故删去了所有这种修改和改进，但是它们当然都在下面提出的权利要求的范围之内。
Claims (8)
1、一种在自由空间产生三维显示的装置，其特征在于包括：
一台投影电视接收机，用于在其上显示高亮度、高帧速、可实时修改的二维图案；
用于提供表示正在被控制的系统状态的实时数据的装置；
一台连接到该投影电视接收机的计算机，用于处理图示的图象数据和所述实时数据，并将这些数据传送给该投影电视接收机；
一个位于该投影电视接收机前的旋转透镜装置。用于将其上的二维图象变换成三维显示，并将其投射到自由空间；
一个连接到该计算机和该旋转透镜装置的透镜控制装置，用于调整该旋转透镜装置的旋转，使其与该计算机正在传送给该投影电视接收机的数据保持同步；以及
用于修改所述显示的装置。
2、权利要求1中所定义的装置，进一步包括一个连接到一支光笔和该计算机的三维观察输入装置，用于观察该三维显示，并使操作人员与该显示相互联系配合。
3、权利要求2中所定义的装置，进一步包括一个连接到该计算机的光盘系统，用于存贮可以被计算机检索修改的图示的图象数据。
4、权利要求2中所定义的装置，进一步包括一个装置，用于确定由该光笔在所述显示中所产生的光束的具体位置，并将光束的该位置与显示相比较。
5、权利要求1中所定义的装置，进一步包括一个连接到该计算机的电视摄象系统，用于获得正在被控制的系统的具体参数的图象信息。
6、权利要求1中所定义的装置，其中所述修改装置的动作允许改变所述显示的尺寸。
7、权利要求1中所定义的装置，其中所述修改装置的动作允许改变所述显示的方位。
8、权利要求1中所定义的装置，进一步包括一个键盘和一个连接到声音识别装置的话筒，用于将数据输入该计算机。
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