A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

25
A Study of the CAD Interface: Past, Present and Future Independent Study Module Submitted to Dr J. Findlay Stuart Coutts B00189664

description

The title says it all. This was an independant study on how CAD has changed over the year specifically in relation to its interface.

Transcript of A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

Page 1: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

  

   

A Study of the CAD Interface:Past, Present and Future 

Independent Study ModuleSubmitted to Dr J. Findlay 

Stuart Coutts ‐ B00189664

Page 2: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

iiA Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

Table of Contents 

Table of Figures ............................................................................................................................................. iii 

Abstract ......................................................................................................................................................... iv 

Introduction ................................................................................................................................................... 1 

Scope of the Study ..................................................................................................................................... 1 

Goals of the Study ...................................................................................................................................... 1 

The Past ......................................................................................................................................................... 2 

The First CAD Systems ................................................................................................................................ 2 

Microprocessor Computers ....................................................................................................................... 4 

The Present .................................................................................................................................................... 5 

The Current Human Computer Interface ................................................................................................... 5 

Autodesk’s AutoCAD .............................................................................................................................. 5 

The Interface Hardware Peripherals .......................................................................................................... 8 

The Keyboard .......................................................................................................................................... 8 

The Alternative Keyboard ....................................................................................................................... 8 

The Mouse .............................................................................................................................................. 9 

Making Use of the Left Hand ................................................................................................................ 10 

Future ........................................................................................................................................................... 12 

Science FACT ............................................................................................................................................ 12 

Speech‐driven Commands .................................................................................................................... 12 

Virtual Reality ....................................................................................................................................... 13 

Neural Interfacing ................................................................................................................................. 15 

The Ultimate CAD Human Computer Interface ....................................................................................... 17 

The hardware layout ............................................................................................................................ 17 

How the system will be used ................................................................................................................ 17 

Advantages over the current human computer interfaces ................................................................. 18 

Conclusion .................................................................................................................................................... 19 

References ................................................................................................................................................... 20 

Web Based Research ................................................................................................................................ 20 

Software ............................................................................................................................................... 20 

Hardware .............................................................................................................................................. 20 

Reports ................................................................................................................................................. 20 

Additional Images ................................................................................................................................. 20 

Book Based Research ............................................................................................................................... 21 

Experimental Based Research .................................................................................................................. 21 

      

Page 3: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

iiiA Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

Table of Figures 

Figure 1 ‐ An Early Computer System [14] ................................................................................................ 2 Figure 2 ‐ The light pen [11] ...................................................................................................................... 3 Figure 3 ‐ The construction of the light pen [11] ...................................................................................... 3 Figure 4 ‐ The Sketchpad system [11] ....................................................................................................... 3 Figure 5 ‐ The Xerox Star [15] ................................................................................................................... 4 Figure 6 ‐ The Xerox Star OS [16] .............................................................................................................. 4 Figure 7 ‐ AutoCAD on IBM computer (1982) [18] ................................................................................... 4 Figure 8 ‐ Microsoft Windows v1.01 (1982) [17] ...................................................................................... 4 Figure 9 ‐ AutoCAD 1990 [23] ................................................................................................................... 5 Figure 10 ‐ AutoCAD 2000 [24] ................................................................................................................. 5 Figure 11 ‐ AutoCAD 2010 [25] ................................................................................................................. 6 Figure 12 ‐ AutoCAD 2010 Ribbon [25] ..................................................................................................... 6 Figure 13 ‐ Dassault's Solidworks 2010 (with Ribbon tabs) [26]............................................................... 7 Figure 14 ‐ PRO Engineer v5 (2010) [27] ................................................................................................... 7 Figure 15 ‐ DVORAK layout option in Windows ........................................................................................ 9 Figure 16 ‐ DVORAK keyboard layout [19] ................................................................................................ 9 Figure 17 ‐ MALT keyboard layout [20] .................................................................................................... 9 Figure 18 ‐ MALT contoured keyboard [21] .............................................................................................. 9 Figure 19 ‐ The first trackball (1952) [22] ............................................................................................... 10 Figure 20 ‐ The first mouse (1963) [22] .................................................................................................. 10 Figure 21 ‐ OptoMechanical Mouse [22] ................................................................................................ 10 Figure 22 ‐ One button [22] .................................................................................................................... 10 Figure 23 ‐ Three button [22] .................................................................................................................. 10 Figure 24 ‐ Ergonomic [22] ...................................................................................................................... 10 Figure 25 ‐ Advanced [22] ....................................................................................................................... 10 Figure 26 ‐ The Belkin n52te [7] .............................................................................................................. 11 Figure 27 ‐ The Belkin n52te in use [7] ................................................................................................... 11 Figure 28 ‐ The 3Dconnexion Space Pilot (6 degrees of movement) [8] ................................................ 11 Figure 29 ‐ The Space Pilot in use [8] ...................................................................................................... 11 Figure 30 ‐ An image of a standard headset [28] .................................................................................... 13 Figure 31 ‐ The VR head mounted display unit [29] ............................................................................... 14 Figure 32 ‐ The VR HMD in use [30] ........................................................................................................ 14 Figure 33 ‐ 3D surround sound [31] ........................................................................................................ 14 Figure 34 ‐ Cyber equipment [32] ........................................................................................................... 14 Figure 35 ‐ A single brain wave pattern [33] ........................................................................................... 15 Figure 36 ‐ A non‐invasive system, controlling lights and sound [34] .................................................... 16 Figure 37 ‐ OCZ Technology’s Neural Interface Actuator [9] .................................................................. 16 Figure 38 ‐ The interface seating layout [35] .......................................................................................... 17     

Page 4: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

ivA Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

Abstract 

The human computer  interface  is a medium used by a human  for communication with a computer system  and  its  software.  This  study  specifically  looks  at  the  human  computer  interfaces  used  for computer aided design  software and how  it has evolved  from  its  initial  conception  to  the  current human computer interfaces. A possible future interface system will also be looked at. 

The Past and The Present The  first  version  of  the  CAD  human  computer  interface  was  made  up  of  a  pre‐microprocessor computer, a light‐pen and a button box which controlled the functions of the CAD software. The later versions  used  a microprocessor  computer  along with  a  form  of mouse/button  box  combo  and  a keyboard  for  text based command entry. The  latest versions use  the  latest computer  systems,  the latest mouse technology, an advanced graphical user interface with object orientated programming, a keyboard and CAD specific peripherals to obtain the highest  level of user  friendliness so that the CAD software can be used in the most effective, efficient, productive and easiest way possible.  

The Future The future of the CAD human computer interface is uncertain however it is possible to assume that in the  future  the human computer  interface will not need devices such as  the mouse or keyboard or even the computer screen as we know it. The future systems will include technologies such as virtual reality  and  neural  technology  for  a  fully  immersive  design  and  communication  environment experience. These new and future technologies will be explored and a concept description of how the new system will work will be put forward and evaluated.               

   

Page 5: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

1A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

Introduction 

Interaction  takes  up  a  large  portion  of  our  lives.  Without  the  process  of  communication  and understanding society as a whole would cease to function.  This statement would then imply that; the easier it is to interact with one another, a better quality of communication and understanding can be achieved.  To this end, software used on computers is designed so that they can be easily learned, understood and then used to produce high quality work at a faster and more productive rate than the job could be done without the aid of computers. Even though ease of use  is the designers aim, the way one person performs a task compared to another, can be very different; which makes  it very difficult to achieve  a  balance  between  everyone’s  ‘most  efficient way  of  using  software’.  This  is why,  even though  computers  have  been  in  the  public  domain  for  around  half  a  century, we  are  only  now starting to see the pinnacle of balanced, easy to use software. 

Scope of the Study 

The scope of this study is to focus on CAD software and the tools used for human computer interface. The study will initially look at the history of CAD and its human computer interfaces, then move on to the  advances  made  since  CAD’s  initial  conception  in  1958.  A  view  of  the  future  CAD  interface possibilities will then be put forward as well as an array of technologies available today which could be used to create the ultimate CAD human computer interface. 

Goals of the Study 

The  goal  of  this  study  is  to  firstly  give  an  overview  of  the  origins  of  the  CAD  human  computer interface. The next  step  is  to  show how  the CAD human  computer  interface has evolved  from  its initial conception into the current systems available today. And lastly show that with some research and development into some advanced technologies, CAD can become a fully interactive, easy to use, immersive experience. 

Page 6: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

2A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

The Past 

To gain an understanding of why the current user interfaces are, the way they are, it is necessary to have some knowledge of where the CAD human computer interface originated. This section will give an overview of where the user interface came from and how it has progressed. 

The First CAD Systems 

Sketchpad  is a  system  created by  Ivan Sutherland  in his 1963 dissertation;  Sketchpad:  A  man‐machine  graphical communication  system  [11].  It  was  designed  around  a condensed  version  of  a  transistor  based  computer  system, Figure  1,  as  a  direct  replacement  for  the  pencil  and  paper draughtsman.  In 1957, using a similar computer system, Dr. Patrick J. Hanratty developed a system known as PRONTO. This was a numerically controlled  programming  system  which  allowed  complex calculations to be carried out, allowing a fast way of improving design efficiency. It is for this reason some  people  consider  PRONTO  as  the  first  step  towards  a  CAD  system.  However  since  it  was designed as an aid  to  the draughtsman  rather  than a  replacement  then  it  is  the evaluation of  this report that it is no more than a glorified, but at the same time, extremely advanced calculator. 

PRONTO vs Sketchpad Since, at the time, these were the only two computer systems related to CAD, a comparison has been made between Sketchpad’s user interface and the PRONTO user interface. 

PRONTO o Text based command input 

Using keyboard o Text based output 

On screen  On printout 

Sketchpad o Text and button based command input 

Using keyboard  Using button box peripheral (see Figure 4) 

o Graphical and text based output  On screen  On printout 

o Direct manipulation of the graphics on screen  Using the light pen (see Figure 2 and Figure 3) 

The main advantage of Sketchpad over PRONTO was the ability to directly manipulate the graphics shown on screen by pointing the light pen and pressing the buttons on the button box.  Standard operations such as drawing a line are easy. 

a) Point the light pen at the start point b) Press the line button on the button box c) Point the light pen at the end point d) Press the line button again 

Figure 1 ‐ An Early Computer System [14] 

Page 7: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

3A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

The process took seconds to complete, where as programming this function would have taken many minutes,  depending  on  the  programmers  ability.  This  process  of  pointing  and  selecting  not  only bypassed  the need  for  intensive programming  input,  it also  removed  the need  for  sorting  through massive amounts of code  to make changes;  this massively  increased production  time and  reduced the amount of errors made.   This simple and logical idea changed the way anyone thought about interacting with computers. For the  first  time,  it  was  possible  to  focus  on  the  design  of  the  object,  rather  than  the  process  of programming it into the computer. Ideas were generated from perspectives never considered before, which led to a mass of commercial research into direct manipulation systems and their peripherals. For instance: 

The light pen, key to Sketchpad’s success, became the mouse  

The button box became program embedded icons (graphically based commands selectable by the mouse) 

o This led to graphical user interfaces such as the Windows Operating system 

Because of this sudden increase in research, corporate interest and most importantly computer and interface advancement, the invention of Sketchpad was a defining point in computer history.  

 

Figure 4 ‐ The Sketchpad system [11] 

 

In Figure 4 Ivan Sutherland can be seen operating the Sketchpad system. Using the light pen in his right hand he picks points on the screen and then using the button box shown next to his left hand he presses a button for the desired operation. 

 Figure 2 ‐ The light pen [11]  Figure 3 ‐ The construction of the light pen [11] 

Page 8: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

4A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

Microprocessor Computers 

With  the  invention  and  development  of  the microchip,  in  1969, CAD was  taken  from  the massive  transistor based computers and placed  inside  the  compact  desktop  computer.  The  first  of which was the Xerox Star, Figure 5.  The  reduction  in  computer  size meant  that  the  systems  could be used  at  home  or  in  an  office.  This  realisation  created  a  focus towards  a  system  that  was  easy  to  use  and  had  very  little programming involved in its operation i.e. user friendly. This along with extra processing power and evolution  in visual display units, allowed the CAD interface to progress in its development.  

To satisfy this new pursuit for a user friendly interface, icons and windows were  used  extensively  throughout  the  software.  This removed  the  need  for  entering  in  lines  of  code  in  the  main operation  system,  Figure  6,  however  the  CAD  user  interface advancement was merely  a  cosmetic  change  of  the  Sketchpad system.  The  real  advancement  came much  later  on  after  the creation of one of the most well known pieces of CAD software; Autodesk’s AutoCAD. Created  in 1982, Figure 7, this system ran using  the  first  version  of windows,  Figure  8.  It was  during  the development of  this software  that  the CAD  interface started  to become really advanced. (see Autodesk’s AutoCAD, page5) 

 

 Figure 7 ‐ AutoCAD on IBM computer (1982) [18]  Figure 8 ‐ Microsoft Windows v1.01 (1982) [17] 

 On  evaluation  the  CAD  user  interface  had  not  yet  advanced much  beyond  the  Sketchpad’s  base example. The  software had  rapidly  increased, moving  from 2D  to 3D  to  solid modelling  to  surface modelling, but the modelling environment was still very similar although cosmetically different.  The direct manipulation  and object orientated programming  idea’s  generated by  Sutherland were really only discussed and  researched. The mentioned user  friendly  focus of  these  systems was not considered the most  important  feature. The attitudes of  the  time wanted better design ability and shape  generation;  user  friendliness  was  a  side  note.  Therefore  the major  advances  to  the  CAD interface took a long time to become an important characteristic in the use of these systems.  

   

Figure 5 ‐ The Xerox Star [15] 

 Figure 6 ‐ The Xerox Star OS [16] 

Page 9: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

5A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

The Present 

This section gives an overview description of  the CAD  interface  from  the point at which  it became recognisable as a similar system to the applications available today. It also gives a condensed history and description of the main peripherals used alongside the software based interface. 

The Current Human Computer Interface 

Today’s CAD systems use an advanced graphical user interface with selectable icons, representing the functions of  the CAD  system.  The  icon;  a  virtual button,  selectable with  a mouse, was  created  to replace the array of buttons on a button box peripheral shown in use by Sutherland in Figure 4. Books such  as  Shneiderman’s  ‘Direct  Manipulation’  [36]  and  Smith’s  ‘Pygmalion’  [37]  foresaw  the development of this kind of interaction and made a concrete argument to its cognitive benefits.  On evaluation of these books and their view of the future of the CAD interface it is understood that the point being made  is that since the majority of thought  is taken away  from the command entry process, more energy can be used on the design process and hence better possible design results can be achieved. A very logical analysis of the way the mind works.  On personal experimentation, it is also found that the more used to the command entry someone is or the better one is at CAD, the least likely text based command entry has any effect. However from watching other people, who are not as proficient at CAD, try to use text based command entry it can be  seen  that  the  ability  to  create  an  interesting  design with  unusual  or  complicated  features  is hampered.  They  become  weighed  down  with  the  commands,  thus  proving  the  points made  by Shneiderman and Smith. 

Autodesk’s AutoCAD When AutoCAD was released in 1982 the user interface development had stalled. However with the release of the second version of AutoCAD the user interface began to advance once more.  Each version Autodesk released started to  include more and more  icon based macro commands so that entering text commands could be minimized. AutoCAD versions 1990, 2000 and 2010, Figure 9 to Figure 12, show key stages in interface development; stages which can be easily compared. 

 

Figure 9 ‐ AutoCAD 1990 [23]  Figure 10 ‐ AutoCAD 2000 [24] 

  

Page 10: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

6A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

AutoCAD’s Key Stage Comparison There are some software features which standout as being simple additions to the program but allow for a more user friendly and easier drawing experience. They might not be described as main features of the software however when it comes to the user interface, they are very important. So, in order to show  the  progression  of  the  software  based  user  interface,  the  following  comparison  between  a selection of AutoCAD versions and their main features has been made.  

Main Features  1982  1990 (Figure 9)  2000 (Figure 10)  2010 (Figure 11) 

Text based command entry 

Yes  Yes  Yes  Yes 

Icon based command entry 

No Only some commands 

Yes  Yes 

Drop down menus 

No  Yes  Yes  Yes 

Customisable buttons 

No  No  Yes  Yes 

Customisable bars 

No  No  Yes  Yes 

Customisable menus 

No  No  Yes  Yes 

Floating or Fixed bars 

None  Floating  Both  Both 

Multiple working sheets 

No  No  Yes  Yes 

The Ribbon System 

No  No  No  Yes 

 It might be assumed,  from  this  table,  that once AutoCAD reached 2000  the advancement stopped, this  is not the case. Although seemingly cosmetic, all these minor changes had a huge effect on the way  the  user  communicated  with  the  system.  AutoCAD  2000  was  a  strong  and  stable  piece  of software, not because  it had the main CAD user  interface features expected of a good CAD system, but because it was fully customisable. Every user could have their own set up for the way they used the system. This made everything very user friendly but only after you had learned to set it up.  After  the  customisable  interface,  came  the  biggest  change  to  the  way  the  user  interface  was operated. This was when ‘The Ribbon System’ was introduced, Figure 11 and Figure 12. The Ribbon, designed by Microsoft for their office software has been adapted to the Autodesk software so that a more universal layout can be achieved.  

Figure 11 ‐ AutoCAD 2010 [25]  Figure 12 ‐ AutoCAD 2010 Ribbon [25] 

Page 11: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

7A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

The Ribbon System Instead of multiple bars locked around the screen, an area at the top of the graphics window contains the icons. At the top of this area are multiple tabs, Figure 12, when a tab is selected it shows a group of icons. When another tab is selected it shows another group of icons and so on.  

Figure 13 ‐ Dassault's Solidworks 2010 (with Ribbon tabs) [26]  Figure 14 ‐ PRO Engineer v5 (2010) [27] 

 Other  software  from  Autodesk  [1]  and  some  from Dassault  [2],  Figure  13,  have  begun  using  the Ribbon layout with great effect. They have also completely removed the text based command entry so that the only time the keyboard needs to be used for data entry is when objects are being named and dimensions are being entered.  On evaluation of the progress or the CAD interface, it has come a long way since its conception. The hardware has  improved allowing the software to  improve. And since computers are used by almost everyone these days, most of the focus has been placed on creating a user friendly system. This in the opinion of this report is the most important aspect of a human computer interface.  Even though the CAD interface has reached the peak of user friendliness, with the current hardware, CAD software such as PRO Engineer [3], Figure 14, still refuses to update. They still use an antiquated icon and menu  system which  feels old,  clunky and out‐of‐date. Unfortunately  the attitudes of  the creators of PRO Engineer still think that, since they market to the ‘serious engineer’, they don’t need to take user friendliness into account. A very large close minded mistake which may need rectifying in the  near  future,  as  even  though  PRO  Engineer  is  considered  an  advanced  system  with  lots  of analytical tools Dassault’s Premium release of Solidworks 2010  is just as advanced as PRO Engineer. Therefore this advanced ability along with  its  inherent ease of use and user friendliness, Solidworks will surpass PRO Engineer on  it next release and may even cause some of the ‘serious engineers’ to open their eyes and convert to Dassault’s way of thinking.   

   

Page 12: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

8A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

The Interface Hardware Peripherals 

Hardware peripherals used to communicate with the computer system are  just as  important as the software based interface. In this section a history and description of each peripheral is given. 

The Keyboard The roots of the keyboard can be traced back to the first typewriter created in 1873 by Christopher Latham Sholes. Unlike today’s QWERTY  layout the keys were arranged alphabetically so that typing was kept as simple as possible.  Unfortunately due to the technology of the time, users became so adept and so fast at using these machines,  the  keys would  jam.  To  solve  the  problem  Sholes  decided  to  forcefully  slow  down  the operators by rearranging the keys into the most inefficient arrangement possible while maintaining a minimal level of organisation. The QWERTY keyboard was born. The most frequently used keys were placed as far apart as possible and the rest were scattered  in such a way which confuses the brain. This led to an extremely high error rate but the typewriters no longer jammed.  On  evaluation  it  would  have  been more  appropriate  for  Sholes  to  fix  the  jamming  problem  by redesigning the technology. However it is possible that he was unable to or didn’t have enough time to solve the technological reason for the jamming issue. Therefore to save face with the people and companies  who  bought  his  product,  he  decided  to  take  the  quick  and  easy  route.  There  is  no evidence to prove or disprove this theory, but it does seem to be a logical reason for his actions.  So now, due to Sholes’s inability to solve his designs problem, 137 years later we are still stuck with an appallingly  inefficient keyboard  layout, designed by a man who didn’t want  to  lose money and admit that his typewriter wasn’t up to the user’s ability.  There are alternatives available but because of several reasons QWERTY  is the  layout which  is mass produced. Some of these reasons include: 

The country has become comfortable with the current system. 

The country has become too acceptant of the status quo. 

People do not like change, even when it should be done. 

It is the accepted standard. 

It is the layout taught in schools. 

QWERTY has large corporate financial backing. 

Very few people know that there are alternatives. 

In short people have become complacent with what they are told and what they are given. Very few people nowadays stand apart from the crowd and question, is there something better? 

The Alternative Keyboard The  DVORAK  keyboard  layout  [10],  Figure  16,  was  designed  by  August  Dvorak  in  1932.  This alternative layout put the nine most commonly used letters into the middle of the keyboard thereby reducing the distanced travelled by the users fingers. If an operator using the QWERTY system moved around  20  miles  in  a  day,  the  DVORAK  operator  would  only  have  to  move  about  1  mile.  This reduction  in  effort  clearly makes  the  system more  user‐friendly  and  would  reduce  the  cases  of repetitive strain injury common in the computer operator working environment. 

 Since  the DVORAK  and QWERTY  keyboards  are  similar  in  design,  there  is  an  option  in Windows, Figure 15, for switching to this alternative layout. Before doing this, it is recommended that a picture of the original keyboard layout be taken before the physical keys are reorganised, just in case. 

Page 13: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

9A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

Figure 15 ‐ DVORAK layout option in Windows 

 

 Figure 16 ‐ DVORAK keyboard layout [19]  Figure 17 ‐ MALT keyboard layout [20] 

 The MALT keyboard layout, Figure 17, is another alternative which  needs  to  be  considered.  This  keyboard  is  not  the same shape as the QWERTY or DVORAK keyboards as it has been completely redesigned from scratch for maximum user friendliest and comfort.  Created  recently  by  Lillian  Malt  the  system  replaces  the staggered  row  configuration  with  a  contoured  format, Figure 18, which removes any physical drawbacks of the old 

style  keyboard.  The  system  also  sets  the  keys  out  in  a  fashion which  seriously  improves  on  the DVORAK system. The main advantage to the layout apart from the obvious key reconfiguration is the way the keyboard makes use of the thumbs. On a QWERTY keyboard the thumb, on both hands,  is limited to the spacebar; using two thumbs for one button just doesn’t make sense. The MALT system allows 8 buttons to be operated by each thumb. It is a marvellous design but it does need time to get used to it, however the time spent deprogramming the QWERTY mindset is well worth the effort.  This system does require the purchase of a new keyboard and  it does cost quite a bit more than a standard QWERTY system. So if someone wasn’t sure about a change then the best option would be to  try  out  the  DVORAK  key  arrangement  first  until  he  or  she  realised  the  potential  of  the  non QWERTY systems. After which the MALT keyboard is the best option that one should go for. 

The Mouse Being able to directly select objects on a computer screen has been the main focus of the computer interface since the beginning of CAD. Many devices have been invented to allow this operation, some of which evolved and others died out. Unusual devices include, a trackball which used a bowling ball, Figure 19, and  strange balance controlled devices which attached  to  the head, chin or nose. After much  toiling,  the most  suitable device  for human  computer  interaction was  considered  to be  the mouse. Invented by Douglas Engelbart, Figure 20, the first mouse was designed to be held constantly in the right hand while the operator used a five button pad in the left hand for selecting objects. 

 Figure 18 ‐ MALT contoured keyboard [21] 

Page 14: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

10A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

  

Figure 19 ‐ The first trackball (1952) [22]  Figure 20 ‐ The first mouse (1963) [22]  Figure 21 ‐ OptoMechanical Mouse [22] 

 This mouse used two perpendicular gear wheels to translate X and Y movement to the computer. The system worked well but if a diagonal movement was required one would have to move the mouse in a zigzag motion. A ball was later added so that a diagonal movement could be achieved without the gear wheels catching on the operating surface. This resembled an upturned trackball device.  In 1972, the design was modified for a more accurate movement. The wheels which originally drove electrical  pickups  by  a  shaft  were  replaced  by  unconnected  wheels  which  incorporated  gaps  at incremental angles. Light was then passed through these gaps to a pickup on the opposite side of the wheel. The direction and speed at which the light was broken translated into the X and Y movement, Figure 21. This mouse also had two buttons placed on the top so that the left hand could be freed up for other command entry. A third button was later added and then replaced by a scroll wheel button.  Optical  sensors  are now used  instead of  the ball driven device  as well multiple buttons with  fully programmable functions. For instance the Razor Lachesis has nine buttons and a scroll wheel button. Multiple button profiles can also be set up depending on the software being used. It is also possible to add weights  to  the mouse depending on  the user’s preference as well as being able  to  increase and decrease mouse sensitivity and the touch of a button.  

 Figure 22 ‐ One button [22]  Figure 23 ‐ Three button [22]  Figure 24 ‐ Ergonomic [22]  Figure 25 ‐ Advanced [22] 

 On evaluation the mouse has reached  its maximum potential. There are new designs being created regularly  but  the main  idea  is  the  same.  It  is  a  comfortable,  easy  to  use  and  important  piece  of equipment, but it is time for a change.  These devices are  limited by their two dimensional function and will, one day, become superfluous when we are able to physically reach out and manipulate the computer objects with our hands. This idea may seem like disrespect, as the mouse has become well established, but to move forward it is necessary  to  look  beyond  the  current  benchmark  even  if  some  people  believe  the  idea  to  be  an impossibility or just plain wrong. 

Making Use of the Left Hand Since the mouse was designed for single hand operation, it seems inefficient that the other hand has to use a device designed for two i.e. the keyboard.  Companies such as 3Dconnexion and Belkin have come up with peripherals designed solely  for  left hand operation.  These  devices  allow  the  left hand  to  operate  the maximum  amount of  functions without the need to remove the right hand from the mouse or look away from the screen. 

Page 15: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

11A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

The Belkin n52te [7], Figure 26 and Figure 27, is primarily targeted at the gaming market however it can be successfully utilised for CAD purposes. The design incorporates the following; 

Sixteen keys 

Scroll wheel button 

D‐pad with joystick attachment 

Three hardware accessible profiles 

This means  that  the  left  hand  has  comfortable  access  to  fifty  one  customisable  buttons  and  the joystick can be used as a second mouse thereby taking some of the strain off the first mouse.  

 An alternative to the n52te is more of a CAD specific peripheral; 3Dconnexion’s Space Pilot [8], Figure 28 and Figure 29. There are less buttons on the Space pilot compared to the n52te however the focus of  this device  is  the 3D mouse.  The  large  knob  for  instance does more  than  a  joystick, mouse or trackball; it uses 6 degrees of motion, Figure 28, to increase the ability to move around a 3D object in the model space and as a result, increasing productivity.  

Figure 28 ‐ The 3Dconnexion Space Pilot (6 degrees of movement) [8]  Figure 29 ‐ The Space Pilot in use [8] 

 On evaluation both of these products can be used successfully as an aid to the CAD user, however it seems  that  the  current  solution  to  the  interface  problems  is  to  increase  the  number  of  buttons available on the user’s peripherals. This has a negative effect; with more buttons comes a higher level of  complexity  and  thus  a  decrease  in  user  friendliness.  The  development  of  the  user  interface  is therefore beginning to move in reverse; another sign that a change is necessary. 

 Figure 26 ‐ The Belkin n52te [7]  Figure 27 ‐ The Belkin n52te in use [7] 

Page 16: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

12A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

Future 

When  looking at  the  future of  the CAD  interface  there are many points and views  that need to be considered before hypothesizing on what might happen and what one wants  to happen. From  the CAD  interface past  it  is possible to see many areas where technologies were touched on or wanted but were unattainable due to the technological ability at the time. 

One of  the earliest of  these  technologies was  the virtual reality head unit envisioned by  Ivan Sutherland; see Virtual Reality on page 13. This also made use of a similar  technology as  the discard balance based mice spoken about in The Mouse on page 9. 

Another problem  that occurred was  the complex and  indirect methods of  information entry. The keyboard issues made note of on page 8, the need for a new mouse and way that function have  become  so  many  that  there  cannot  be  enough  physical  buttons  available  on  the peripherals as one would need and too many icons make for a complex user interface. 

What direction is there left for the CAD interface to go? 

Why is it necessary the CAD systems are just fine the way they are? 

The main  issue described by all the problems  is that a more  interactive,  immersive user  interface  is needed but people are too comfortable with the current system, but then again at one time people were comfortable walking from town to town but now we take other, easier means. Progression is a fact of life and it needs to be explored.  So  can we  finally  create  this  ‘Ultimate’  interface?  Is  the  technology  available or  in  the process of becoming available for the interface to be more than just a cosmetic upgrade?  It  is  the  opinion  of  this  report  that  the  technology  is  available  and  the  system  is  required  as  the current method of human  computer  interaction has  reached  the maximum possible development stage. There  is no denying  that  their use and design have been  critical  to  the CAD user  interface; however  under  some  circumstances  the  ability  to move  forward  requires  the  capacity  to  discard current technology and standards so that a fresh, out of the box perspective can be achieved. 

Science FACT 

This section gives descriptions of technology which could be used to take direct computer interaction to  the next  level.  Even  though  these  systems might not be  currently  commercially  viable or even compatible with the current CAD software and user interfaces, they are the next step and should be considered,  researched and  focused upon  if we are going  to  take computers  from  the  information age into the age of understanding. 

Speech‐driven Commands Giving a computer commands without the use of a keyboard has been a reality since the middle of the 1980’s. The designers and purveyors of this software claim that the computer has the ability to understand what  is being  said, however  the process  is a  simple piece of voice pattern  recognition software with a large database of words, phrases and commands which are pre‐programmed.  To be able to hear these commands the recognition software uses a microphone headset, Figure 30, to send the voice wave patterns to the computers soundcard which then converts the patterns into a series of binary codes. These codes are then compared to the binary codes in the database. When a suitable match is found the words are then displayed as text or the commands are carried out.  

Page 17: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

13A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

However  being  able  to  simply  hear  a  person’s  voice  isn’t going  to be able  to give a 100% accuracy;  the problem with this technology  is that people do not speak  in the same way or with  the  same accent. The voice  is  like a  finger print, no two are exactly alike.  It is possible to imitate another’s voice; however a computer can always spot the variations.  It  is  for this  reason  the  sound  of  a  person’s  voice  can  be  used  as evidence in court.  It  is  this  problem  which  caused  the  database  driven  voice 

recognition  software  to  be  used  by  only  a minority  of  people.  These  systems  are  just  too  user unfriendly to be used on a large scale, however every single automated phone service which make a person want to tear their hair out for not being able to understand a word you say  is thanks to the voice pattern recognition software.  Can this problem be solved? How can we control a computer when it can’t understand the voice? To answer  this,  scientists  from many  fields  have  been  for many  years  experimenting with  the most advanced computer known to man; the human brain.  It  is an amazing piece of biological computer evolution which actually understands what is being spoken most of the time, but also successfully fills in what  it doesn’t.  It does not  just  ignore the differences  in  imitations of voices,  it compensates for different accents. However this  is not the most amazing ability that the brain has to offer;  it  is the ability to hear a word spoken in someone else’s slang terminology or language and translate it, in real time, into their own and even someone else’s proper or slang terminology, or language.  Computers nowadays appear  to be able  to do  this,  thanks  to advanced programming and  trickery; however  that’s  all  it  is,  programming.  There  haven’t  been  any  computers which  truly  understand what is being said, in the full sense of the word, until very recently. Neural networks, brain imitation learning  computers,  have  been  implemented  and  advanced  to  the  point where  voice  recognition specialists  have  been  able  to  understand  how  a  brain makes  sense  of  the  billions  of  differences necessary  to  understand  a  simple word  like  ‘hello’  for  example.  This  has  culminated  in  a  system which actually understands the spoken word and its meaning. It won’t be long before this technology will have advanced to the point of a system which is commercially available and user friendly enough to be implemented as a tool which can be used successfully as either an aid to the mobility impaired or just as a tool to gain greater production efficiency and an easier way of life. 

Virtual Reality The virtual reality technology  is not only a fancy visual display system;  it  is a doorway which can be stepped through into a world where the mind isn’t limited by the human body.  First envisioned by the father of CAD, Ivan Sutherland, virtual reality was described as the definitive user  interface. Unfortunately, Sutherland’s paper  ‘The Ultimate Display’ published  in 1965 [12] was created in a time where the equipment couldn’t keep up with his ideas. However not being deterred by  these  technological  short  comings,  in  1968, he  created  a head mounted display unit with  two screens. These screens displayed a stereoscopic left and right view of an object which, thanks to the way the brain perceives objects, created an image of a 3D object. This was hardly a virtual world but it did create the basis to all virtual reality systems. It also generated two different forms of head unit; the  fully  immersive  and  the  non  immersive.  Sutherlands  head  unit  was  of  the  non  immersive classification due to the user being able to see the real world as well as the virtual world. The fully immersive head units were developed soon after Sutherland’s invention. These actually isolated the users view so that the real world was blocked out. This was a simple and yet highly effective idea as it 

 Figure 30 ‐ An image of a standard headset [28] 

Page 18: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

14A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

allowed  the mind  to get drawn  into  the  images and even  if  they don’t appear  to be  realistic,  the environment feels real.  

 

Figure 31 ‐ The VR head mounted display unit [29]  Figure 32 ‐ The VR HMD in use [30] 

Current Technology Today’s  virtual  reality  systems  are  no  longer  restricted  to  visual  sensory  input;  they  draw  on  the ocular, auditory and somatic senses to create a very convincing representation of the real world. The head mounted display units, Figure 31 and Figure 32, have positioning sensors which communicate with a static sensor on a fix object like the nearest wall or desk. These sensors track where the head is in 3D space and where the user is looking to allow for movement in the virtual world.  These units also contain auditory input, however the system are no longer just a set of headphones. They are a multi channel 3D surround sound emulation device, Figure 33, which creates the illusion of the environment which is being seen through the head mounted display. The system makes you feel like you are walking through an echoing cave, swimming through the ocean or flying through the air.  The  vision  and  sound  created  by  these  devices  are  spectacular  but what makes  the  system  fully immersive, turning the illusions into reality are the somatic devices which give the user the ability to actually feel the environment. Force feedback systems, Cyber gloves and even suits are worn to allow the computer to sense the user’s body and place it in the virtual environment. The cyber equipment, Figure 34, contains a network of feedback sensors which give the  illusion of tactile contact, making interaction with the object being seen and heard that  little bit more real.  It also allows for a highly advanced user interface which hasn’t yet been fully taken advantage of. An interface that allows us to physically manipulate the objects we see, thereby bypassing the keyboard and mouse altogether.  

   Figure 33 ‐ 3D surround sound [31]  Figure 34 ‐ Cyber equipment [32] 

 It  would  be  great  to  physically  grab  objects  and manipulate  them  using  ones  hands  inside  the computer but since these systems create the world in a computer, then communicate this world back to us by means of analogue devices,  the  systems will always be  limited by  the digital  to analogue translation technology. For the time being this virtual reality analogue  interface will have to suffice and should be researched further to at least move past the current indirect communication systems, but we are on the verge of change. A change which could combine the brain, with the computer. 

Page 19: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

15A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

Neural Interfacing The brain computer  interface  [38]  falls under the realm of the human computer  interface however even though the operator is in fact human, the system bypasses the body entirely. It is like being able to fly without the need for wings. The brain computer  interface removes the need for a mouse and keyboard, it may even remove the need for the visual display unit altogether. To describe this type of interface it is necessary to break it down into groups. There are three specific groups which all have differing  levels  of  ability,  risk  and  desirability.  The  names  of  these  groups  are  invasive,  partially invasive and non‐invasive. 

Non‐Invasive The  non‐invasive  system  uses  a  technology  called  electroencephalography  to monitor  the  brain through sensors mounted on the scalp. This system measures the electrochemical changes in specific areas of  the brain and has been around  for many years, being mainly used  to monitor patients  in comas or with brain damage. When a person thinks about different things, like images, the changes in  brain  electrochemistry  are  plotted  using  a  simple  computer  system  causing  them  to  appear  as wave patterns, Figure 35. However these brain waves provide more than just information about what the  person  is  doing  or  thinking  they  also  include  subconscious  acts  like  emotions  and  expressive movement.  The brain wave pattern  is  therefore decoded by  a piece of  software with  three main sections with very different tasks. 

The Affective suite measures the user’s emotional state.  

The Cognitive suite allows the user to control objects and movement.  

The Expressive suite measures and interprets a user’s expression. This suite doesn’t really play a part in controlling a computer system; however it is used for a more realistic avatar. 

Even though the system of reading and understanding the brain waves  is a relative simple task, the training required to use this system  is extensive as the sensors pick up on noise echoes from other neural areas of the brain. Since the brain is not in direct contact with the inner part of the skull, but is encased in a layer of fluid, electrochemical signals from nearby neurons get transmitted through the fluid and  interact with  the desired neural signals. Think of  it  like an old cathode  ray  tube monitor; when a fan, hairdryer or something which creates a magnetic field is placed near the CRT monitor the signal becomes distorted, creating a sort of static. Even with this major problem advances have been made  and  the  system  has  become more  useable  with  increased  sensitivity  and  focus.  This  has dramatically reduced the training time and it has allowed people to develop easy to use systems.   

Figure 35 ‐ A single brain wave pattern [33] 

 For  instance,  OCZ  Technology  [9]  has  recently  released  a  commercially  viable  non‐invasive  brain computer interface called the NIA, Figure 37. The main market for this device is for gaming however the system works by converting the electroencephalography signals  into specific keystrokes thereby allowing  the  NIA  to  be  used  with  any  piece  of  computer  software.  The  keys  are  also  fully customisable by the user for a more user specific, natural feeling.  

Page 20: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

16A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

  Figure 36 ‐ A non‐invasive system, controlling lights and sound [34]  Figure 37 ‐ OCZ Technology’s Neural Interface Actuator [9] 

 The NIA is the first of its kind but even so, it’s not a gimmick; on evaluation the system actually works and works well. The system allows the player to become the avatar, not just control it. The avatar will walk, run, jump, crouch, prone and fire without the need to press a single button. It does take a while to  get  used  to  but  with  practise  the  movement  of  the  avatar  will  come  without  the  need  for conscious thought; it will be second nature, like the way the brain controls a limb or an appendage. There  is however an  issue over directional control; the system can’t pick up on where to make the avatar run or where to make  it shoot so there  is minimal mouse control.  If this system were to be used  in  a  fully  immersive user  interface,  the  combined  immediate  keystrokes with head mounted display with 3D space sensor would make for a powerful tool. 

Partially Invasive Electrocorticography is another form of brain computer interface but this time it is partially invasive. The  system uses  the exact  same process as  the non‐invasive electroencephalography however  the sensors are placed between the bone of the scull and the grey matter of the brain. Because the skull has been bypassed the resolution of the sensor results is increased due to the reduction of noise. The sensors can also be focused on a narrower area of the brain for a more neuron specific pickup. This increased accuracy means that the user doesn’t have to control their brain wave patterns as much as the non‐invasive system which in turn allows for a faster learning time. 

Invasive The most effective form of brain computer interface is the invasive variety. Electrodes, placed directly into the grey matter of the brain pick up of the electrochemical changes with near no signal loss. This direct connection  to  the brain allows  for a  two way  transmission of signals, not only can  the brain control objects  such as  robotic hands and computer cursers but  it has also proven  itself when  the flow of information is reversed. In 1978 a system of direct neural input was used to partially restore the sight of a person who  lost  it due  to an optical disease.  If  this  idea was  research and advanced enough  it could replace the visual display unit altogether as the computer would have a direct feed into our brains; a daunting proposition. There is one drawback to this type of interface; brain surgery. The risks are unbelievably high and there are no guarantees that  it will work or work for  long. Scar tissue sometimes builds up around  the sensors due to the brain rejecting the  foreign body causing the signal to be lost. But even so, this technology should not be casually dismissed as it could one day allow us to evolve the computer from a simple tool into a symbiotic entity used in all aspects of daily life. It may also allow the human brain to unlock the other 90% of its currently untapped potential.  On evaluation of these brain computer interfaces it is possible to see potential in all of them however since the NIA system works so well it will be a long time before a method of direct brain connection is created that has more positive aspects than the non invasive system. 

Page 21: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

17A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

The Ultimate CAD Human Computer Interface 

The hardware layout The user will sit on a posturepedic kneeling chair, Figure 38, with a possible front support. The chair will be modified in such a way that it feels as if there is no chair but at the same time being perfectly secure  in  the  fact  that  there  is  no way  of  possibly  falling  off.  The  chair will  also  be  placed  in  a soundproof  cubicle with  its  own  environmental  system  controlled  by  the  user  and  the  computer. Inside  the  cubicle will  be  a  small  desk  in  front  of  the  chair with  a MALT  keyboard,  a  left  hand peripheral such as the 3D Space Pilot, an advanced optical mouse and a monitor mounted above the desk. These input and display devices will only be a secondary input until the other technologies have advanced enough to be able to get rid of these antiquated systems. The user dressed  in a full body cyber  suit or  just  cyber  gloves will be wearing  a head mounted display unit  containing  additional systems  like  the  3D  environmental  headphones,  voice  command microphone  and  a  non‐invasive neural interactive actuator.  

Figure 38 ‐ The interface seating layout [35] 

How the system will be used The CAD user will not need to  leave the house  instead the user will put on the cyber suit and enter the virtual reality cubicle. The user will then press the ‘on’ button on the computer and wait for the computer to load.  The computer screen will display the computer  loading and then  it will request the user to turn on the  cyber  suit  and  head  unit  since  these  devices will  both  be wireless.  The  computer  screen will display the connection process and whether it was successful in connecting to the devices. Statistics such  as  remaining  power  and  connection  signal  will  be  displayed  along  with  current  light  and environmental settings. The head unit will be placed on the users head and the mounted screen will switch off.  The 3D operating system will load when the head unit senses the head. Immediately the user will feel immersed  in an entirely virtual 3D desktop similar  to a 2D desktop. The user will be able  to move around the virtual environment with a combination of head turning for direction and neural interface for movement.  Selection  of  programs  and  folders,  rotation  and  dragging  of  objects  etc  will  be  done  using customisable hand movements. Commands such as copy and paste will be carried out by a process of selecting the object to copy and speaking the words  [COPY OBJECT]. The user will then navigate to where the object is to be pasted and then the user will speak the words [PASTE OBJECT]. 

Page 22: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

18A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

 Typing will be a case of opening up a new word document as usual but this time the word interface will appear on a virtual screen inside the virtual environment. Words can be either spoken using the speech driven command system, typed using the virtual keyboard or the words will appear through thought impulses from the neural impulse actuator.  The CAD  system will be  the main  focus. When  the CAD  system  loads  it will be  like walking  into a virtual workshop. There will be a choice of different forms of CAD  inside the one  interface. Systems such as structural, architectural, part modelling and polygon sculpting will be a  few of the possible functions.  The part modelling system will work saying commands such as [SKETCH OBJECT] and [LOFT OBJECT] while using the hands as point and select tools. There won’t be many buttons in view since this is an environment and not a desktop. There will be pop up dialogue boxes when  the system needs  text input. Commands, such as [COMMAND LIST] will cause a pop up dialogue box to appear with a list of command names so that commands don’t have to be learned immediately.  The polygon sculpting tool will be the real masterpiece of the CAD system. Like sculpting clay the user will be able to physically sculpt the object using their hands directly. Again most tool commands will be speech or neural driven and the feeling of touching the object will be created by the cyber suits force feedback systems.  The most intriguing aspect of this system is being able to have CAD users from around the world work in the same virtual office even if they’re in different countries. The users will walk around as avatars and may even be able to work in the same virtual workshop and work on the same model as you. 

Advantages over the current human computer interfaces The main  advantage  to  this ultimate  system  is  freedom.  The  ability  to  go beyond  the  restrictions caused by the old mouse and keyboard input systems. A new definition of ‘workplace’ would have to be coined as well as a new definition of ‘going to work’.  The biggest advantage would be showing off the  final product to the client. They wouldn’t have to travel  to  see you or you  to  see  them  they would  simply  step  into  the virtual world and you could speak to them  face to  face. Show them around the house you built  for them or  let them drive the new car design.  It will free our minds and let us move forward into a new age of interaction. We will finally be able to experience things we have never dreamed of or were unable to afford to do.   

   

Page 23: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

19A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

Conclusion

From the research, descriptions, evaluations and theories carried out throughout this study it is clear that the CAD human computer interface is a highly complex piece of design with many features and possibilities. It has also played a major role  in the advancement of not only CAD software but every piece of computer software and hardware that could ever be connected with a computer system. For instance without CAD and Ivan Sutherlands quest for a user friendly computer we would never have had a graphical user  interface  like the  latest Windows 7, we would still be typing our commands or worse, not bothering at all.  The CAD human computer  interface has  therefore  improved everyone’s  life with new  technologies and new sciences but the evolution of these systems is not yet over. We will one day be able to walk into a room and call up virtual environments without the need of wearable equipment or a mouse and keyboard as we know  it. The  software will not have  to be  learned  in  the usual  fashion as we won’t need  the skills  to build anything virtually. We would  simply  imagine what we wanted and  it would be created by the computer. The systems will be for the most sense automated with the user as just a mere passenger who gives course suggestions from time to time.  For  now  the  current  systems  work  just  fine,  but  it  would  be  good  to  see  some  of  the  future possibilities come into existence.        

   

Page 24: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

20A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

References 

When  creating  this  report  it  was  necessary  to  research  some  areas  to  build  on  the  personal knowledge and experience already acquired on this subject. All  images and additional research was carried out using the sources mentioned below. To aid the search for information the main site used was an internet search called Google ‐ http://www.google.com 

Web Based Research 

Software 

[1] Autodesk ‐ http://www.autodesk.com [2] Dassault ‐ http://www.3ds.com [3] PTC ‐ http://www.ptc.com 

Hardware 

[4] Saitek ‐ http://www.saitek.com [5] Logitech ‐ http://www.logitech.com [6] Microsoft ‐ http://www.microsoft.com [7] Belkin n52te ‐ http://www.belkin.com [8] 3Dconnexion Space Pilot ‐ http://www.3Dconnexion.com [9] OCZ Technology’s NIA ‐ http://www.ocztechnology.com [10] Maltron Keyboard ‐ http://en.wikipedia.org/wiki/Maltron_keyboard 

Reports 

[11] A  dissertation,  ’Sketchpad: A man‐machine  graphical  communication  system’,  submitted  in January 1963 by Ivan Sutherland for the degree of Doctor of Philosophy at the Massachusetts Institute of Technology. http://theses.mit.edu/ 

[12] A  published  paper,  ’The Ultimate Display’,  submitted  in  {month}  1965  by  Ivan  Sutherland. http://theses.mit.edu/ 

[13] A  technical  report,  ‘Sketchpad:  A  man‐machine  graphical  communication  system.  A  new preface  and  electronic  edition’,  submitted  in  September  2003  by Alan Blackwell  and  Kerry Rodden, at the University of Cambridge. http://www.cl.cam.ac.uk/TechReports/ 

Additional Images 

[14]  [15] http://www.digibarn.com/collections/systems/xerox‐8010/index.html [16] http://www.aresluna.org/attached/usability/articles/biurkonaekranie/pics/xerox [17] http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/4/4e/Windows1.0.png [18] http://cadit.typepad.com/my_weblog/WindowsLiveWriter/AutoCAD_PC_AT.jpg [19] http://www.klippert.com/tcc/blog/pics/Dvorak.jpg [20] http://mindprod.com/image/keyboard/maltronlayout.png [21] http://www.kinesis‐ergo.com/images/contour.jpg [22] http://en.wikipedia.org/wiki/Mouse_(computing) [23] http://farm4.static.flickr.com/3426/3746396253_2d36af26f4.jpg [24] http://img.brothersoft.com/screenshots/softimage/a/autoxlstable_for_autocad_2000‐

62990‐1.jpeg [25] http://farm4.static.flickr.com/3482/3255814221_92af9e4cc3.jpg [26] http://www.develop3d.com/uploaded_images/solidworks‐710985.jpg 

Page 25: A Study of the CAD Interface; Past Present and Future

 

 

21A Study of the CAD Interface:   Past, Present and FutureStuart Coutts ‐ B00189664 

[27] http://www.ptc.com/community/proewf/newtools/images/eng_am_063_static.gif [28] http://www.ishopinseconds.com/store/images/headphone_microphone_headset.jpg [29] http://gearmedia.ign.com/gear/image/article/778/778513/trimersion‐virtual‐reality‐

hmd‐20070404052805106‐000.jpg [30] http://static.howstuffworks.com/gif/virtual‐reality‐8.jpg [31] http://img32.imageshack.us/img32/1584/speakerplacement61.gif [32] http://www.thinkartificial.org/wp‐content/uploads/2007/11/vr‐system‐components.jpg [33] http://en.wikipedia.org/wiki/File:ElectroEncephalogram.png [34] http://www.thinkartificial.org/wp‐content/uploads/2008/02/regen‐brainwave‐music.gif [35] http://stevedamien.files.wordpress.com/2009/06/angle_chair_kneeling_high.jpg 

Book Based Research 

[36] Direct manipulation: A step beyond programming languages by B. Shneiderman (1983). [37] Pygmalion: A  Computer  Program  to Model  and  Stimulate  Creative  Thought  by D.  C.  Smith 

(1977). [38] Toward Brain‐Computer Interfacing by Dornhege, Millán, Hinterberger, McFarland and Müller 

(2007). 

Experimental Based Research 

All software evaluated was either procured from the software company directly as a student copy or is currently available to students of the CAD class on the UWS computer network. 

[39] Autodesk 

o AutoCAD 1998 to 2010 o Inventor 2009 to 2010 

[40] PTC 

o Pro Engineer v2 to v4 

[41] Dassault 

o Solidworks 2007 to 2010