УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ФИКСАЦИИ ВИДИМЫХ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИСКАЖЕНИЙ ЛИНИЙ ПРЕДМЕТА В ТРЕХМЕРНОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПРИ ПЕРЕНОСЕ ИХ НА ДВУХМЕРНУЮ ПЛОСКОСТЬ

Настоящая полезная модель относится к устройствам, предназначенным для обучения рисунка или живописи, в частности, к чертежным измерителям, используемым для определения основных осей координат предмета в пространстве. Помогает правильно передать в рисунке видимые перспективные искажения форм окружающих предметов и объектов, измеряет углы их наклона в пространстве. Это приспособление используется и для выбора наиболее выразительного ракурса наблюдаемого предмета (объекта), и для более точного расчета пропорций рисунка. Тем самым он упрощает задачу размещения рисуемых предметов и объектов в прямоугольной области формата холста или же бумаги.
Известен отвес (шнуровой отвес) - приспособление, состоящее из тонкой нити и грузика на конце ее, позволяющее судить о правильном вертикальном положении, служащее для вертикальной юстировки поверхностей (стен, простенков, кладки и т.д.) и стоек (столбов и т.д.). (Техническая энциклопедия 1927 года, том 15 (1931 г.), столбцы 324-325.) Оконечность грузика должна точно находиться на продолжении натянутой нити, для этой цели грузику придают вид опрокинутого конуса, поставленного на цилиндр; в основание цилиндра ввинчивается маленький цилиндрик так, чтобы центры их совпадали; в центральное отверстие последнего пропускается нить с узлом на конце. Отвес применяется для установки реек в вертикальное положение для вертикальной юстировки при нивелировании неровного положения, в конструкциях мензулы, ватерпаса и в угломерных инструментах для установки центра лимба над точкой местности. Недостаток отвеса в том, что им нельзя пользоваться при сильном ветре. Отчасти это компенсируется увеличением массы грузика и утончением НИТИ. (,  отвес) Известен инструмент для построения и измерения углов - транспортир (фр. transporteur, от лат.transporto «переношу»), состоящий из линейки (прямолинейной шкалы) и полукруга (угломерной шкалы), разделенного на градусы от 0 до 180°. В некоторых моделях - от 0 до 360°.Транспортиры изготавливаются из стали, пластмассы, дерева и других материалов. Точность транспортира прямо пропорциональна его размеру (чем больше транспортир, тем меньше цена одного деления). Недостатком данного устройства можно считать то, что транспортир применим только на двухмерной плоскости. (ГОСТ 13494-80. Транспортиры геодезические. Технические условия (с Изменениями N 1-4), Брязгунова Е.А., Арифулина Г.Ш. Урок по теме «Угол. Измерение углов» // «Открытый урок» - Фестиваль педагогических идей. - М., 2006., Транспртир).
Известен угломерный прибор (угломер), предназначенный для измерения геометрических углов в различных конструкциях, в деталях и между поверхностями (в основном контактным методом) и между удаленными объектами (оптическим методом). Измерение производится в градусах, на основе линейчатой шкалы, линейчато-круговой шкалы (с механическим указателем или стрелкой), нониуса или в электронном виде, в зависимости от типа прибора. Угломер в самом простом виде состоит из двух пластин (линеек), закрепленных вместе на одной оси, остающихся подвижными на этой оси (образуют подвижный наугольник), с нанесенной шкалой, выраженной в градусах. Шкала может быть линейчатой или линейчато-круговой (нанесенной по окружности вокруг оси, на одной из линеек). В некоторых практических приложениях, например столярных, не требуется регулировка всех углов наугольника, и обычно работают с несколькими фиксированными углами, один из таких столярных наугольников носит специальное название - ярунок (столярный наугольник, у которого линейки закреплены под углом 45° или в треугольном виде 45°/45°). Недостатком является то, что каждый угломер имеет конкретную функцию, как правило, только одну это определение угла в градусах или процентах, При использовании этих приборов их либо непосредственно вводят в соприкосновение с образующими измеряемого угла (затем определяют степень прилегания «на просвет» или «по краске»), либо по ним настраивают на нуль отсчетное устройство какого-либо контрольного приспособления. (Угломер, 13516.html угломер).
Задачей настоящей полезной модели является разработка оптико-измерительного прибора с целью определения и измерения трехмерного пространства и переноса в двухмерную плоскость.
Поставленная задача решается тем, что оптико-измерительный прибор для определения и измерения трехмерного пространства и переноса в двухмерную плоскость, состоит из двух взаимоподвижных частей, содержащий прозрачный вращающийся диск диаметром 143 мм со смещенным центром тяжести за счет отсеченных с трех сторон сфер по квадрату, шириной квадрата 120 мм с нанесенными на вертикальную и горизонтальную ось вращающего диска делениями через 1 см, два прямоугольника, вертикальный и горизонтальный, нанесенные на диск при пересечении создающим квадрат, другой частью, прозрачного диска с удобной ручкой, диаметром 145 мм вертикальной и горизонтальной осевыми линиями, относительно ручки, нанесенными на поверхность диска.
За основу взят принцип работы вестибулярного аппарата человека. Восприятие человеком пространства окружающей среды происходит адекватно, при любом положении тела мы правильно воспринимаем и вертикаль и горизонталь, то есть, они остаются не измененными. Так же и при работе с прибором, какие бы вращательные движения мы не совершали в параллельной глазу плоскости, вертикаль прибора всегда остается перпендикулярной линии горизонта (одна из сторон вращающегося диска прибора тяжелее по сравнению с другими, таким образом, роль привычного для нас отвеса выполняет вертикаль прибора).
Методика использования оптико-измерительного прибора основывается на принципе построения рисунка через систему координат. Все окружающее нас трехмерное пространство состоит из форм объектов и расстояний между ними. Каждая форма имеет осевые, контурные и внутренние линии (прямые или кривые). Любую кривую линию можно разбить на комплекс прямых линий, существует множество точек в пространстве, через которые можно провести эти прямые. Рисунок это синтез линий нарисованных под разным наклоном на плоскости. Главная проблема заключается в том, что их тяжело точно определить в пространстве и перенести на плоскость рисунка. Данные прямые можно легко распознать с помощью оптико-измерительного прибора, определить их наклон относительно осей X и Y (горизонталь и вертикаль прибора), и перенести на двухмерную плоскость рисунка. Достаточно навести оптико-измерительный прибор на искомую линию, и посмотреть ее наклон относительно вертикальных, диагональных и горизонтальных насечек осей.
Оптико-измерительный прибор состоит из двух взаимоподвижных частей, скрепленных между собой шарнирной втулкой.
Одна из частей - прозрачный вращающийся диск диаметром 143 мм (Рис.1.), со смещенным центром тяжести за счет отсеченных с трех сторон сфер (по квадрату), ширина квадрата 120 мм. На вертикальную и горизонтальную ось вращающегося диска прибора нанесены деления, размер деления равен 1 см, что соответствует размеру наиболее привычного для нас модуля. Два прямоугольника, вертикальный и горизонтальный, нанесенные на диск прибора при пересечении создают квадрат.
Другая часть оптико-измерительного прибора - прозрачный диск с удобной ручкой, диаметром 145 мм (Рис.2.). Вертикальная и горизонтальная (относительно ручки видомера) осевые линии, нанесенные на поверхность диска, необходимы для измерения углов. Составные части:
Прозрачный вращающийся диск диаметром 143 мм (Рис.1.), имеет насечки: Вертикальная ось с делением 1 см., Горизонтальная ось с делением 1 см. Вертикальный прямоугольник 120×80 мм. Горизонтальный прямоугольник 80×120 мм. Квадрат 80×80 мм. Диск с ручкой (Рис.2.), имеет насечки: Вертикальная ось. Горизонтальная ось.
Размер дисков оптико-измерительного прибора не случайный, он был выведен по правилу ясного зрения, где угол ясного зрения ровняется 36 градусам. На рисунках 3, 4, 5, 6, 7 представлено несколько вариантов видов оптико-измерительного прибора.
На рисунке (8.) приведена схема пропорций построения угла ясного зрения. Где видно, каким образом человек фокусирует свой взгляд на окружающий мир, через систему градусов углов. Построение угла ясного зрения или угол 36-37 градусов рассчитывается следующим образом, на расстоянии трех высот человека (вертикаль) в две высоты человека. Наиболее оптимальный угол для четкой фокусировки взгляда ровняется 12 градусам. На расстоянии вытянутой руки оптимальный размер видимой плоскости равен 12 см. Приближая, или отдаляя, оптико-измерительный прибор от глаза меняется угол восприятия, так на расстоянии вытянутой руки (50-60 см.) угол равен 12 градусам, на расстоянии согнутой в локте руки (34-40 см.) угол равен 18 градусам, а на расстоянии ближайшем к лицу (17-20 см.) равен 36 градусам. (Рис.9.). Оптико-измерительный прибор имеет удобную ручку для удерживания его в руке и наведения его на искомый объект. Он легок и прост в эксплуатации, даже для детей первых классов художественных школ. Основное предназначение оптико-измерительного прибора это измерительный прибор для рисования. Он актуален для начинающих художников, рисовальщиков с натуры предметов, объектов, перспектив, пропорций. Это искусственная картинная плоскость между глазом зрителя и окружающей средой. Прибор поможет поставить глаз художнику, выработать привычку правильно определять пропорции, перспективу объектов в пространстве. Он необходим на первых этапах обучения, в дальнейшим к нему будут прибегать реже, только для самопроверки. Наибольшую актуальность он приобретет в художественных школах, а также в колледжах, лицеях, вузах с архитектурно дизайнерским уклоном, для наиболее точного построения рисунка интерьера, экстерьера архитектурной среды и предметов в них.
Пример осуществления полезной модели.
Пример конструктивного построения рисунка куба с использованием оптико-измерительного прибора. Куб характеризуется восемью точками на углах и двенадцатью линиями ребер. Соотношения сторон куба составляют пропорцию 1:1:1. Работа над рисунком начинается с композиционного размещения изображения на листе бумаги. Для того чтобы куб выглядел достоверно в трехмерном изображении, студентам следует определить такую точку зрения, при которой предмет выглядит достаточно убедительным в объеме. Изображение каркаса куба производится с учетом его пропорций, по законам перспективы. Куб является одним из самых простых геометрических тел. Чтобы лучше понять геометрическую форму куба, его пространственную конструктивную схему (структуру), рассмотрим каркас куба. Это дает возможность ясно представить объемно-пространственную характеристику его формы, позволяет видеть его конструктивные узлы точки, невидимые на обычных телах. Предварительное наблюдение натуры служит ступенью к детальному анализу объекта. На первых порах большую трудность для студента представляет определение границ изображаемого объекта. Для этого необходимо пользоваться оптико-измерительным прибором. Студент, глядя через прибор, должен видеть рамку будущей картины. Удерживая прибор за ручку, расположить его на уровне глаз таким образом, чтобы прибор находился между глазами и искомым объектом, перпендикулярно к главному лучу зрения. Закрыв один глаз, рассмотреть через прибор композицию объекта в формате (в прямоугольнике вертикальном или горизонтальном нанесенных на вращающейся диск). Приближая или отдаляя от себя прибор, установить масштаб композиции (масштаб композиции, соответственно, будет либо увеличиваться, либо уменьшаться); На листе бумаги отметить карандашом крайние точки или доминанты выбранной композиции так, как они были определены через прибор (Рис 10). При обычном взгляде сверху (в ракурсе) основание каркаса куба (квадрат) выглядит ромбом. Перспективное построение куба в соответствии с его поворотом следует начинать с квадрата основания, т.е. с его плана, лежащего в горизонтальной плоскости, уходящей в глубину до линии горизонта (Рис 12). Чтобы получить нижнее основание (ромб), необходимо обозначить четыре точки и соединить их четырьмя линиями. Из точек основания проводят вертикальные линии ребра. Для завершения построения, обозначают четыре точки и, соединив их четырьмя линиями, получают верхнее основание куба (ромб). Необходимо отметить одну немаловажную деталь, касающуюся характера линий при построении изображения на плоскости. Кроме соблюдения пропорции и перспективы, линии, определяющие пространственную глубину, должны быть проведены в различной степени контрастности. Линии близлежащих ребер следует проводить более контрастно, чем тех, что находятся в перспективном удалении. Причем разница линий должна быть предельно различимой в соответствии с пространственной глубиной. Перспективный рисунок куба может быть сравнительно легко построен и проверен различными способами. Одним из таких способов являются прием применения оптико-измерительного прибора. Для определения основных больших размеров предмета в рисунке важны видимые, перспективно измененные их соотношения, а не реальные размеры объекта и его частей. Так, например, отношение ширины какой-либо грани к высоте переднего ребра вымеряют (Рис 11). Навести оптико-измерительный прибор на искомый объект, совместить центр вращающегося диска и ближний угол рассматриваемого куба, измерить грани куба с помощью размерных насечек, и перенести полученные после измерения данные на лист бумаги, с учетом их пропорционального увеличения согласно выбранного ранее масштаба. Работая над конструктивным построением куба, нужно внимательно следить за его перспективным сокращением. Для этого необходимо мысленно представить форму с данной точки зрения в плане, т.е. увидеть ее сверху. Такое представление дает возможность лучше разобраться, как согласуются плоскости между собой и в целом. В рисовании с натуры важно правильно передать не только видимые соотношения величин, но и величины углов между основаниями двух видимых граней, т.е. перспективные ракурсы. Для точного определения угла наклона линий куба в пространстве необходимо рассматривать каждую линию индивидуально и пересечение, примыкание линий между собой. Необходимо навести центр диска оптико-измерительного прибора на пересечение, примыкание линий в пространстве, на кубе и рассмотреть поведение угла наклона линий, используя насечки, нанесенные на стекле с ручкой оптико-измерительного прибора. Можно точно определить угол отклонения относительно вертикали и горизонтали, в процентном или градусном соотношении используя его как транспортир. Перенести линии с соответствующим наклоном на лист бумаги. Необходимо повторить измерение со всеми пересечениями линий на предмете. Для их правильного определения следует сделать проверку провести вспомогательную горизонтальную линию. Сравнивая величину наклона (угла) правой и левой сторон модели, уточните рисунок. При необходимости дополнительного уточнения следует повторить проверку. На рис.12 наглядно, показаны способы измерения размеров и проверки перспективного наклона горизонтальных ребер куба. Также можно рассматривать наклонные линии в окружающей среде, на предметах, объектах. Не беря во внимание пересечение или примыкание линий, а рассматривать любой наклон, любой линии. И точно переносить их на бумагу, холст.