PenCon

PenCon steht für „pen constructor“ und ist ein alternatives Konzept zur Bedienung einer CAD Applikation. Es wurde versucht das Gefühl des Zeichnens im CAD wieder aufleben zu lassen.

PenCon steht für „pen constructor“ und ist ein alternatives Konzept zur Bedienung einer CAD Applikation. Es wurde versucht das Gefühl des Zeichnens im CAD wieder aufleben zu lassen.


Problemstellung

Problemstellung

CAD Programme sind komplexe Applikationen, welche zu der Erstellung von 2-dimensionalen und 3-dimensionalen Konstruktionen und Modellen verwendet werden.
Wie können solche Programme einfacher und intuitiver gestaltet werden?
Die Problematik wurde sowohl von Hardware- als auch von Softwareseite bearbeitet.

Zielgruppe

Die Zielgruppe beinhaltet Ingenieure, die hauptsächlich in der Konstruktion tätig sind.

 

Analyse

SolidWorks

 Für die Analyse wurde das Programm „SolidWorks“ gewählt, da es ein gängiges und bekanntes CAD Programm ist.

Was macht CAD Programme aus?

Im Vordergrund bei der Arbeit mit CAD Programmen steht die Genauigkeit Maße festzulegen und wieder zu bearbeiten. Maße sind die Grundlage für funktionierende Konstruktionen und somit von hohem Stellenwert bei Ingenieuren.
Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Erstellung von Objekten und Teilen. Es werden 2-dimensionale Zeichnungen angefertigt, welche dann 3-dimensional im Raum extrudiert werden.
Zudem gibt es eine große Bibliothek an vordefinierten Normen für Schrauben, Bohrungen etc.
CAD ist zudem dafür bekannt Konstruktionen in Simulationsumgebungen physikalisch zu testen und so auf Statik oder Beständigkeit zu prüfen.

 

Konzeption

Zeichnen.jpg

Vor der Arbeit mit CAD Programmen konstruierten Ingenieure am Reißbrett. Es wurden Lineale, Geodreiecke, Zirkel, Schablonen und im Vordergrund der Stift verwendet. Die Anzahl der Werkzeuge war hierbei überschaubar und leicht verständlich. Die Bedienung deswegen auch intuitiv und eingängig.

Heute haben wir mit CAD Programmen viel mehr Möglichkeiten und können schneller Ergebnisse erzielen. Jedoch ist das Hardware und Softwareinterface  komplexer geworden und die Bedienung erfolgt durch Tastatur und Maus.

 

Genau an dieser Stelle haben wir angeknüpft und versucht ein Interface zu gestalten, welches das Gefühl des Zeichnens im digitalen Raum wieder aufleben lässt.

 

Deshalb haben wir uns für die Eingabe mit einem Wacom Tablet entschieden. Das Wacom wird mit einem Stift gesteuert und man hat die Möglichkeit bei diversen Modellen direkt auf dem Screen zu zeichnen. Zudem hat der Stift mehrere Funktionen und das Bildschirmgehäuse einige weitere Buttons und Slider zur Auslagerung von Steuerelementen des CAD Programms.

 

Bedienung

Um dem Gefühl des Zeichnens gerecht zu werden haben wir versucht Konzepte zu entwickeln, die es Möglich machen, Tastatur und Maus durch den Stift und das Tablet zu ersetzen.

Der Stift

Stift

Der Wacom Stift hat unterschiedliche, integrierte Funktionen. Der Kopf des Stifts selbst ist für das zeichnen und aktivieren von Funktionen zuständig. In Kombination mit dem ersten Button kann man die Kamera navigieren. Die Rückseite des Stifts wurde für das löschen von Elementen verwendet. Auf alle Hardwareelemente des Stifts sind zusätzliche Gesten konzipiert worden, welche in verschiednen Usecases relevant werden.

Gesten

Schrifterkennung

Das wahrscheinlich wichtigste Feature um das Gefühl des Zeichnens beizubehalten ist die Schrifterkennung. Wir müssen Zahlen und Buchstaben nicht mit der Tastatur eingeben, sondern können direkt in definierte Feder schreiben, die Schriftzeichen werden beim bestätigen digital übersetzt und an die Funktionen weitergegeben.

Die Schrifterkennung ist unseres Erachtens heutzutage so weit entwickelt, dass dieses Teilkonzept kein Zukunftsszenario ist, sondern auch schon bald in unterschiedlichen Applikationen zu finden sein wird.

 

 

Bestätigen und Abbrechen

 

Um Vorgänge zu bestätigen oder abzubrechen haben wir 2 gängige Gesten verwendet. Ein Häkchen um zu bestätigen und ein Kreuz um den jeweiligen Vorgang abzubrechen.

 

Objekt auswählen

 

Ein Objekt kann auf unterschiedliche Weise selektiert werden. Entweder tippen wir das Objekt an oder markieren bestimmte Bereiche des Objekt, indem wir einen Kreis um diese ziehen.

VorZurück.jpg

 

Die Shortcuts Command+Z und command+shift +Z (Rückgängig und wiederherstellen) wurden durch eine Geste in die jeweilige Richtung mit der Rückseite des Stifts ersetzt.

Um etwas zu löschen verwendet man ebenfalls die Rückseite des Stifts und tippt das jeweilige Objekt an.

 

Kompaktes Interface

Um dem Zeichnen an sich wiederum Platz zu verschaffen, haben wir versucht das komplexe GUI von CAD Programmen neu zu strukturieren und kompakter zu gestalten.

Spaces

Spaces

Die Überfunktionen, wie Simulation, Zeichnung, Rendern, Teile konstruieren und Baugruppen kombinieren, wurden in Spaces untergebracht. Die Spaces können jederzeit über den rechten Slider am Hardwareinterface aufgerufen werden. Wenn wir das Programm zu Anfang starten sind die Spaces das erste was der Benutzer zu sehen bekommt, um auszuwählen was er tun will.

Komponenten Ansicht

Komponenten Ansicht

 Hier im Beispiel des Komponenten GUI‘s kann man sehen, dass viele Funktionen stark reduziert dargestellt wurden. Auf der linken Seite finden wir die Haupfunktionen (Shading/ Ansicht, Protokoll, Datei und Zeichnung ), welche im neutralen Zustand noch eingefahren sind. In diesem Schaubild ist gerade Zeichnung ausgewählt. Wir können das Fenster beliebig verschieben und somit für unsere Zeichnung Platz schaffen. Das Zeichenfenster beinhaltet Konstruktion, gegliedert in 2D und 3D Werkzeuge und noch ein Menü für die Anfertigung von Skizzen.

Skizzenlayer

Skizzenlayer

Bevor man ein Teil konstruiert, bringt man meistens seine Vorstellungen vorerst zu Papier. Während dem Skizzieren festigen sich Ideen und schon erste Probleme und Schwachstellen können erkannt werden. Wir haben großes Potential darin gesehen genau dieses Skizzieren direkt im GUI anzubieten und die Möglichkeit zu schaffen vor und während der eigentlichen Konstruktion Skizzen und Notizen festzuhalten.

Hierfür haben wir den Skizzenlayer entwickelt. Dieser lässt sich im Menü „Zeichnen“ aktivieren und kann auch während der Konstruktion über einen Alpha-Regler eingeblendet werden.

Kamera

Kameranavigation

Die Kamera kann, wenn wir uns im 3-dimensionalen Raum befinden, über den ersten Button auf dem Stift aktiviert werden. Bewegen wir nun den Stift können wir das Objekt von allen Seiten betrachten.
Der linke Slider am Hardwareinterface des Wacoms ist für den Zoom der Kamera zusatändig.
Bleiben wir länger auf einem Punkt stehen, wenn die Kamera aktiviert wurde, blenden sich die vorgefertigten Kameraansichten ein und wir können zwischen den gängigen Ansichten, wie Vorne, Hinten, Links, Rechts... wechseln.

Umsetzung

Um die Detailkonzepte testen zu können wurden mehrere kleine Prototypen für unterschiedliche Uscases in VVVV entwickelt. Die unterschiedliche Prototypen wurden danach gefilmt und zu einem Video zusammengeschnitten.