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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024123039
(43)【公開日】2024-09-10
(54)【発明の名称】施工計画を表示するための投影装置
(51)【国際特許分類】
G09G 5/00 20060101AFI20240903BHJP
E04G 21/18 20060101ALI20240903BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20240903BHJP
G09G 5/10 20060101ALI20240903BHJP
G09G 5/38 20060101ALI20240903BHJP
G09G 5/37 20060101ALI20240903BHJP
【ＦＩ】
G09G5/00 550C
E04G21/18 B
G03B21/00 D
G09G5/00 510B
G09G5/00 510H
G09G5/10 B
G09G5/00 X
G09G5/00 555G
G09G5/00 530H
G09G5/38 100
G09G5/37 310
【審査請求】有
【請求項の数】44
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024091414
(22)【出願日】2024-06-05
(62)【分割の表示】P 2021531382の分割
【原出願日】2019-11-29
(31)【優先権主張番号】62/772,917
(32)【優先日】2018-11-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＪＡＶＡＳＣＲＩＰＴ
２．ＡＮＤＲＯＩＤ
３．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
４．ｉＯＳ
(71)【出願人】
【識別番号】521234973
【氏名又は名称】ハ，ヒエウ トゥアン チャールズ
(71)【出願人】
【識別番号】521234984
【氏名又は名称】ナロエイ，メヘラーン
(71)【出願人】
【識別番号】521234995
【氏名又は名称】ルフェーヴル，ジョナサン
(74)【代理人】
【識別番号】100114775
【弁理士】
【氏名又は名称】高岡 亮一
(74)【代理人】
【識別番号】100121511
【弁理士】
【氏名又は名称】小田 直
(74)【代理人】
【識別番号】100202751
【弁理士】
【氏名又は名称】岩堀 明代
(74)【代理人】
【識別番号】100208580
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 玲奈
(74)【代理人】
【識別番号】100191086
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 香元
(72)【発明者】
【氏名】ハ，ヒエウ トゥアン チャールズ
(72)【発明者】
【氏名】ナロエイ，メヘラーン
(72)【発明者】
【氏名】ルフェーヴル，ジョナサン
(57)【要約】 （修正有）
【課題】建設現場での不正確さ、時間及び労力の無駄に関連した問題を補償する施工計画を表示する投影装置を提供する。
【解決手段】投影装置１００は、投影光学系と、レーザモジュール１６０と、第１の鏡検流計と、第２の鏡検流計と、を有するプロジェクタヘッドを備え、メモリデバイス１８４は１つ以上の施工計画を記憶し、コントローラ１１６は、レーザモジュール１６０、２つの鏡検流計、及びメモリデバイス１８４に作動的に接続され、メモリデバイス１８４から表示するべき施工計画を選択し、レーザモジュール１６０を選択的にアクティブ化し、レーザモジュール１６０の選択的アクティブ化と同時に、投影光学系に向かって方向転換させた入射光が建設現場に施工計画の投影を選択的に形成するように、第１及び第２の鏡検流計を、選択された施工計画によって定義される経路に選択的に従わせ、建設現場の基準点は、投影装置を配置するために用いる。
【選択図】図５
【解決手段】投影装置１００は、投影光学系と、レーザモジュール１６０と、第１の鏡検流計と、第２の鏡検流計と、を有するプロジェクタヘッドを備え、メモリデバイス１８４は１つ以上の施工計画を記憶し、コントローラ１１６は、レーザモジュール１６０、２つの鏡検流計、及びメモリデバイス１８４に作動的に接続され、メモリデバイス１８４から表示するべき施工計画を選択し、レーザモジュール１６０を選択的にアクティブ化し、レーザモジュール１６０の選択的アクティブ化と同時に、投影光学系に向かって方向転換させた入射光が建設現場に施工計画の投影を選択的に形成するように、第１及び第２の鏡検流計を、選択された施工計画によって定義される経路に選択的に従わせ、建設現場の基準点は、投影装置を配置するために用いる。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
施工計画を表示するための投影装置であって、
プロジェクタヘッドと、
レーザ安全モジュールと、
メモリデバイスと、
コントローラと、
を備え、
前記プロジェクタヘッドは、
投影光学系のセットと、
レーザモジュールと、
２つの鏡検流計であって、前記レーザモジュールからの入射光を第２の鏡検流計に向かって方向転換させるように構成された第１の鏡検流計、及び前記第１の鏡検流計からの入射光を前記投影光学系のセットに向かって方向転換させるように構成された前記第２の鏡検流計を含む、２つの鏡検流計と、
を備え、
前記レーザ安全モジュールは、前記レーザモジュールと作動的に接続され、
前記メモリデバイスは、１つ又は複数の施工計画を記憶するように適合され、
前記コントローラは、前記レーザモジュール、前記２つの鏡検流計、前記レーザ安全モジュール、及び前記メモリデバイスと作動的に接続され、且つ、前記コントローラは、以下の操作：
前記メモリデバイスから表示するべき施工計画を選択する；
前記レーザモジュールを選択的にアクティブ化する；
前記第１及び前記第２の鏡検流計を、前記レーザモジュールの選択的アクティブ化と同時に前記選択された施工計画によって定義される経路に従わせることにより、前記投影光学系に向かって方向転換された前記入射光が、建設現場に前記施工計画の投影を選択的に形成する
を実行するように適合され、
前記レーザ安全モジュールは、以下の操作：
レーザ光に曝される網膜の安全レベルを計算する；
前記施工計画の前記投影上のラインの数、前記ラインの長さ、前記ラインの合計の長さ、前記ラインの交差、前記建設現場の環境輝度、及び前記建設現場の前記投影におけるジャンプの数のうちの１つ又は複数を考慮することにより、前記施工計画の前記投影の明るさを推定する；
前記施工計画の前記投影の明るさが網膜の曝露の前記安全レベルを下回るまで、その強度を減衰させることによって、前記レーザモジュールの操作を動的に制御する
を実行するように構成される
投影装置。
プロジェクタヘッドと、
レーザ安全モジュールと、
メモリデバイスと、
コントローラと、
を備え、
前記プロジェクタヘッドは、
投影光学系のセットと、
レーザモジュールと、
２つの鏡検流計であって、前記レーザモジュールからの入射光を第２の鏡検流計に向かって方向転換させるように構成された第１の鏡検流計、及び前記第１の鏡検流計からの入射光を前記投影光学系のセットに向かって方向転換させるように構成された前記第２の鏡検流計を含む、２つの鏡検流計と、
を備え、
前記レーザ安全モジュールは、前記レーザモジュールと作動的に接続され、
前記メモリデバイスは、１つ又は複数の施工計画を記憶するように適合され、
前記コントローラは、前記レーザモジュール、前記２つの鏡検流計、前記レーザ安全モジュール、及び前記メモリデバイスと作動的に接続され、且つ、前記コントローラは、以下の操作：
前記メモリデバイスから表示するべき施工計画を選択する；
前記レーザモジュールを選択的にアクティブ化する；
前記第１及び前記第２の鏡検流計を、前記レーザモジュールの選択的アクティブ化と同時に前記選択された施工計画によって定義される経路に従わせることにより、前記投影光学系に向かって方向転換された前記入射光が、建設現場に前記施工計画の投影を選択的に形成する
を実行するように適合され、
前記レーザ安全モジュールは、以下の操作：
レーザ光に曝される網膜の安全レベルを計算する；
前記施工計画の前記投影上のラインの数、前記ラインの長さ、前記ラインの合計の長さ、前記ラインの交差、前記建設現場の環境輝度、及び前記建設現場の前記投影におけるジャンプの数のうちの１つ又は複数を考慮することにより、前記施工計画の前記投影の明るさを推定する；
前記施工計画の前記投影の明るさが網膜の曝露の前記安全レベルを下回るまで、その強度を減衰させることによって、前記レーザモジュールの操作を動的に制御する
を実行するように構成される
投影装置。
【請求項2】
支持構造体をさらに備え、前記プロジェクタヘッドが前記支持構造体に選択的に接続される、請求項１に記載の投影装置。
【請求項3】
前記投影装置は距離計を更に備え、
前記距離計は、前記コントローラに作動的に接続され、かつ前記投影装置と前記建設現場に配置された基準点との間の距離を測定するように適合され、
前記コントローラは以下の操作：
前記投影装置と前記基準点との間の測定された距離を受信し；
前記投影装置と前記基準点との間の測定された距離に基づいて、前記建設現場内の前記投影装置の位置及び向きを計算する
を実行するように更に構成される、請求項１又は請求項２に記載の投影装置。
前記距離計は、前記コントローラに作動的に接続され、かつ前記投影装置と前記建設現場に配置された基準点との間の距離を測定するように適合され、
前記コントローラは以下の操作：
前記投影装置と前記基準点との間の測定された距離を受信し；
前記投影装置と前記基準点との間の測定された距離に基づいて、前記建設現場内の前記投影装置の位置及び向きを計算する
を実行するように更に構成される、請求項１又は請求項２に記載の投影装置。
【請求項4】
前記コントローラがさらに、前記建設現場内の前記投影装置の位置及び向きを考慮して決定された投影ゾーンに前記選択された施工計画の投影を適合させるように構成される、請求項３に記載の投影装置。
【請求項5】
前記コントローラに作動的に接続され、移動する基準点の変化する位置を追跡するように適合された第１のカメラをさらに備え、
前記コントローラがさらに、前記移動する基準点の変化する位置を考慮して、前記選択された施工計画の投影を適合させるように構成される、請求項４に記載の投影装置。
前記コントローラがさらに、前記移動する基準点の変化する位置を考慮して、前記選択された施工計画の投影を適合させるように構成される、請求項４に記載の投影装置。
【請求項6】
前記コントローラに作動的に接続される第２のカメラをさらに備え、前記コントローラがさらに、
前記カメラによって提供された画像に基づいて前記建設現場の輝度を検出し、
前記建設現場の輝度に応じて前記レーザモジュールの出力レベルを調節する、
ように構成される、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の投影装置。
前記カメラによって提供された画像に基づいて前記建設現場の輝度を検出し、
前記建設現場の輝度に応じて前記レーザモジュールの出力レベルを調節する、
ように構成される、請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項7】
前記コントローラに作動的に接続され、前記建設現場の床の画像を取り込むように適合された２つ以上のカメラをさらに備え、前記コントローラがさらに、前記２つ以上のカメラによって提供された床の画像に基づいて、前記建設現場の床の平坦度及び高度のうちの少なくとも１つを計算するように構成される、請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項8】
前記コントローラが、システムオンチップである、請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項9】
前記プロジェクタヘッドを支持する水平調整システムをさらに備え、
前記コントローラがさらに、前記水平調整システムに、前記プロジェクタヘッドのピッチ軸又はヨー軸、或いはピッチ軸とヨー軸の両方を修正させるように構成される、請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の投影装置。
前記コントローラがさらに、前記水平調整システムに、前記プロジェクタヘッドのピッチ軸又はヨー軸、或いはピッチ軸とヨー軸の両方を修正させるように構成される、請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項10】
前記水平調整システムが、
前記プロジェクタヘッドのピッチを測定するように適合されたピッチエンコーダと、
前記プロジェクタヘッドのピッチを調節するように適合されたピッチモータと、
前記プロジェクタヘッドのヨーを測定するように適合されたヨーエンコーダと、
前記プロジェクタヘッドのヨーを調節するように適合されたヨーモータと、
を備え、前記コントローラがさらに、それぞれ、前記ピッチモータ及び前記ヨーモータを制御するべく前記ピッチエンコーダ及び前記ヨーエンコーダから測定値を受信するように構成される、請求項９に記載の投影装置。
前記プロジェクタヘッドのピッチを測定するように適合されたピッチエンコーダと、
前記プロジェクタヘッドのピッチを調節するように適合されたピッチモータと、
前記プロジェクタヘッドのヨーを測定するように適合されたヨーエンコーダと、
前記プロジェクタヘッドのヨーを調節するように適合されたヨーモータと、
を備え、前記コントローラがさらに、それぞれ、前記ピッチモータ及び前記ヨーモータを制御するべく前記ピッチエンコーダ及び前記ヨーエンコーダから測定値を受信するように構成される、請求項９に記載の投影装置。
【請求項11】
前記コントローラがさらに、前記プロジェクタヘッドのピッチ又はヨー或いはピッチとヨーの両方の変化を考慮して、前記選択された施工計画の投影を適合させるように構成される、請求項１０に記載の投影装置。
【請求項12】
前記プロジェクタヘッドのピッチを測定するように適合されたピッチエンコーダと、
前記プロジェクタヘッドのヨーを測定するように適合されたヨーエンコーダと、
をさらに備え、
前記コントローラがさらに、前記プロジェクタヘッドのピッチ、ヨー、又はピッチとヨーの両方の変化を考慮して、前記選択された施工計画の投影を適合させるように構成される、請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の投影装置。
前記プロジェクタヘッドのヨーを測定するように適合されたヨーエンコーダと、
をさらに備え、
前記コントローラがさらに、前記プロジェクタヘッドのピッチ、ヨー、又はピッチとヨーの両方の変化を考慮して、前記選択された施工計画の投影を適合させるように構成される、請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項13】
前記コントローラに通信可能に接続されたヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）をさらに備え、前記ＨＭＩは、
前記投影装置の校正を行わせるコマンド、
前記投影装置の向きを制御するコマンド、
前記プロジェクタヘッドの自己水平調整を行わせるコマンド、
前記建設現場に配置された基準点の検索を開始するコマンド、
前記施工計画を選択するコマンド、
前記建設現場での前記施工計画の投影を開始するコマンド、
投影の明るさを増加させるコマンド、
投影の明るさを減少させるコマンド、
前記建設現場での前記施工計画の投影を停止するコマンド、
前記選択された施工計画を修正するコマンド、
から選択された１つ又は複数のコマンドを前記投影装置に転送するように構成される、請求項１～請求項１２のいずれか一項に記載の投影装置。
前記投影装置の校正を行わせるコマンド、
前記投影装置の向きを制御するコマンド、
前記プロジェクタヘッドの自己水平調整を行わせるコマンド、
前記建設現場に配置された基準点の検索を開始するコマンド、
前記施工計画を選択するコマンド、
前記建設現場での前記施工計画の投影を開始するコマンド、
投影の明るさを増加させるコマンド、
投影の明るさを減少させるコマンド、
前記建設現場での前記施工計画の投影を停止するコマンド、
前記選択された施工計画を修正するコマンド、
から選択された１つ又は複数のコマンドを前記投影装置に転送するように構成される、請求項１～請求項１２のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項14】
前記ＨＭＩが、無線接続を介して前記コントローラに通信可能に接続される、請求項１３に記載の投影装置。
【請求項15】
前記ＨＭＩが、有線接続を介して前記コントローラに通信可能に接続される、請求項１３に記載の投影装置。
【請求項16】
前記ＨＭＩが、前記投影装置に一体化される、請求項１３に記載の投影装置。
【請求項17】
前記コントローラがさらに、
前記選択された施工計画のフォーマットを検証し、
前記選択された施工計画が所定のフォーマットに従っていない場合、前記ＨＭＩにエラーメッセージを表示させる、
ように構成される、請求項１３～請求項１６のいずれか一項に記載の投影装置。
前記選択された施工計画のフォーマットを検証し、
前記選択された施工計画が所定のフォーマットに従っていない場合、前記ＨＭＩにエラーメッセージを表示させる、
ように構成される、請求項１３～請求項１６のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項18】
前記コントローラがさらに、
前記選択された施工計画のフォーマットを検証し、
前記選択された施工計画が所定のフォーマットに従っていない場合、前記建設現場での前記施工計画の投影を防止する、
ように構成される、請求項１～請求項１６のいずれか一項に記載の投影装置。
前記選択された施工計画のフォーマットを検証し、
前記選択された施工計画が所定のフォーマットに従っていない場合、前記建設現場での前記施工計画の投影を防止する、
ように構成される、請求項１～請求項１６のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項19】
前記コントローラに通信可能に接続されたヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）をさらに備え、前記ＨＭＩは、前記建設現場内の前記投影装置の計算された位置及び向きをコントローラから受信し、前記建設現場内の前記投影装置の計算された位置及び向きを表示するように構成される、請求項３に記載の投影装置。
【請求項20】
前記レーザ安全モジュールが、前記投影装置の構成要素から障害表示を受信し、前記障害表示に応答して前記レーザモジュールを中断させるように適合される、請求項１に記載の投影装置。
【請求項21】
前記障害表示は、前記２つの鏡検流計の一方又は両方の障害に関連する、請求項２０に記載の投影装置。
【請求項22】
前記障害表示は、前記投影光学系の破損又は前記プロジェクタヘッドを収容するケーシングの破損に関連する、請求項２０に記載の投影装置。
【請求項23】
前記障害表示は、前記コントローラによって報告されるソフトウェア障害又は通信障害に関連する、請求項２０に記載の投影装置。
【請求項24】
前記レーザ安全モジュールに作動的に接続された近接センサをさらに備え、前記レーザ安全モジュールは、
前記近接センサから、前記投影装置の近傍の人の存在を示す信号を受信し、
前記レーザ安全モジュールが前記投影装置の近傍の人の存在を示す信号をその人の安全上の問題として解釈するとき、前記レーザモジュールを中断させる、
ように構成される、請求項１に記載の投影装置。
前記近接センサから、前記投影装置の近傍の人の存在を示す信号を受信し、
前記レーザ安全モジュールが前記投影装置の近傍の人の存在を示す信号をその人の安全上の問題として解釈するとき、前記レーザモジュールを中断させる、
ように構成される、請求項１に記載の投影装置。
【請求項25】
前記投影装置の近傍の人の存在を示す信号が、前記人と前記投影装置との距離を含み、
前記レーザ安全モジュールは、前記レーザモジュールの出力レベル、及び前記人と前記投影装置との前記距離を考慮して、その人に安全上の問題があるかどうかを判定する、
請求項２４に記載の投影装置。
前記レーザ安全モジュールは、前記レーザモジュールの出力レベル、及び前記人と前記投影装置との前記距離を考慮して、その人に安全上の問題があるかどうかを判定する、
請求項２４に記載の投影装置。
【請求項26】
前記レーザ安全モジュールが、
前記施工計画を投影した任意の所与の区域における投影の明るさの密度を網膜の暴露の安全レベルよりも低く動的に維持するべく、前記施工計画の投影上の各ラインの明るさを制御する、請求項１に記載の投影装置。
前記施工計画を投影した任意の所与の区域における投影の明るさの密度を網膜の暴露の安全レベルよりも低く動的に維持するべく、前記施工計画の投影上の各ラインの明るさを制御する、請求項１に記載の投影装置。
【請求項27】
施工計画を表示するための投影装置において、
プロジェクタヘッドであって、
投影光学系のセットと、
レーザモジュールと、
前記レーザモジュールに作動的に接続されたレーザ安全モジュールと、
前記レーザモジュールからの入射光を前記投影光学系のセットに向けるように適合された検流計システムと、
前記プロジェクタヘッドのヨーをリアルタイムで検出するように適合されたヨーエンコーダと、
前記プロジェクタヘッドのピッチをリアルタイムで検出するように適合されたピッチエンコーダと、
を備えるプロジェクタヘッドと、
１つ以上の施工計画を記憶するように適合されたメモリデバイスと、
前記レーザモジュール、前記検流計システム、前記ヨーエンコーダ、前記ピッチエンコーダ、前記レーザ安全モジュール、及び前記メモリデバイスに作動的に接続される、コントローラであって、
前記メモリデバイスから表示するべき施工計画を選択し、
前記レーザモジュールを選択的にアクティブ化し、
前記レーザモジュールの選択的アクティブ化と同時に、前記投影光学系に向けられた入射光が建設現場に前記施工計画の投影を選択的に形成するように、前記検流計システムを、前記選択された施工計画によって定義される経路に選択的に従わせる、
ように適合され、前記施工計画の投影は、前記プロジェクタヘッドのヨー、ピッチ、又はヨーとピッチの両方の変化に応じてリアルタイムで適応される、コントローラと、
を含み、
前記レーザ安全モジュールは、以下の操作：
レーザ光に曝される網膜の安全レベルを計算する；
前記施工計画の前記投影上のラインの数、前記ラインの長さ、前記ラインの合計の長さ、前記ラインの交差、前記建設現場の環境輝度、及び前記建設現場の前記投影におけるジャンプの数のうちの１つ又は複数を考慮することにより、前記施工計画の前記投影の明るさを推定する；
前記施工計画の前記投影の明るさが網膜の曝露の前記安全レベルを下回るまで、その強度を減衰させることによって、前記レーザモジュールの操作を動的に制御する
を実行するように構成される
投影装置。
プロジェクタヘッドであって、
投影光学系のセットと、
レーザモジュールと、
前記レーザモジュールに作動的に接続されたレーザ安全モジュールと、
前記レーザモジュールからの入射光を前記投影光学系のセットに向けるように適合された検流計システムと、
前記プロジェクタヘッドのヨーをリアルタイムで検出するように適合されたヨーエンコーダと、
前記プロジェクタヘッドのピッチをリアルタイムで検出するように適合されたピッチエンコーダと、
を備えるプロジェクタヘッドと、
１つ以上の施工計画を記憶するように適合されたメモリデバイスと、
前記レーザモジュール、前記検流計システム、前記ヨーエンコーダ、前記ピッチエンコーダ、前記レーザ安全モジュール、及び前記メモリデバイスに作動的に接続される、コントローラであって、
前記メモリデバイスから表示するべき施工計画を選択し、
前記レーザモジュールを選択的にアクティブ化し、
前記レーザモジュールの選択的アクティブ化と同時に、前記投影光学系に向けられた入射光が建設現場に前記施工計画の投影を選択的に形成するように、前記検流計システムを、前記選択された施工計画によって定義される経路に選択的に従わせる、
ように適合され、前記施工計画の投影は、前記プロジェクタヘッドのヨー、ピッチ、又はヨーとピッチの両方の変化に応じてリアルタイムで適応される、コントローラと、
を含み、
前記レーザ安全モジュールは、以下の操作：
レーザ光に曝される網膜の安全レベルを計算する；
前記施工計画の前記投影上のラインの数、前記ラインの長さ、前記ラインの合計の長さ、前記ラインの交差、前記建設現場の環境輝度、及び前記建設現場の前記投影におけるジャンプの数のうちの１つ又は複数を考慮することにより、前記施工計画の前記投影の明るさを推定する；
前記施工計画の前記投影の明るさが網膜の曝露の前記安全レベルを下回るまで、その強度を減衰させることによって、前記レーザモジュールの操作を動的に制御する
を実行するように構成される
投影装置。
【請求項28】
前記コントローラに作動的に接続され、前記投影装置と前記建設現場に配置された基準点との間の距離を測定するように適合された距離計をさらに備え、
前記メモリデバイスが、前記建設現場の既知の基準点の位置を記憶するようにさらに適合され、
前記コントローラがさらに、
前記投影装置と前記基準点との間の前記測定された距離を受信し、
前記基準点の既知の位置、及び前記投影装置と基準点との間の測定された距離に基づいて、前記建設現場内の前記投影装置の位置及び向きを計算し、
前記建設現場内の前記投影装置の位置及び向きを考慮して決定された投影ゾーンに前記選択された施工計画の投影を適合させる、
ように構成される、請求項２７に記載の投影装置。
前記メモリデバイスが、前記建設現場の既知の基準点の位置を記憶するようにさらに適合され、
前記コントローラがさらに、
前記投影装置と前記基準点との間の前記測定された距離を受信し、
前記基準点の既知の位置、及び前記投影装置と基準点との間の測定された距離に基づいて、前記建設現場内の前記投影装置の位置及び向きを計算し、
前記建設現場内の前記投影装置の位置及び向きを考慮して決定された投影ゾーンに前記選択された施工計画の投影を適合させる、
ように構成される、請求項２７に記載の投影装置。
【請求項29】
前記コントローラに作動的に接続され、移動する基準点の変化する位置を追跡するように適合されたカメラをさらに備え、前記コントローラがさらに、前記移動する基準点の変化する位置を考慮して、前記選択された施工計画の投影を適合させるように構成される、請求項２８に記載の投影装置。
【請求項30】
施工計画を表示するための投影装置において、
プロジェクタヘッドであって、
投影光学系のセットと、
レーザモジュールと、
前記レーザモジュールからの入射光を前記投影光学系のセットに向けるように適合された検流計システムと、
を備えるプロジェクタヘッドと、
１つ以上の施工計画を記憶するように適合されたメモリデバイスと、
前記レーザモジュール、前記検流計システム、及び前記メモリデバイスに作動的に接続される、コントローラであって、
前記メモリデバイスから表示するべき施工計画を選択し、
前記レーザモジュールを選択的にアクティブ化し、
前記レーザモジュールの選択的アクティブ化と同時に、前記投影光学系に向かって方向転換させた入射光が建設現場に施工計画の投影を選択的に形成するように、前記検流計システムを、選択された施工計画によって定義される経路に選択的に従わせる、
ように適合されるコントローラと、
前記レーザモジュールに作動的に接続される、レーザ安全モジュールであって、
前記レーザ安全モジュールは、以下の操作：
レーザ光に曝される網膜の安全レベルを計算する；
前記施工計画の前記投影上のラインの数、前記ラインの長さ、前記ラインの合計の長さ、前記ラインの交差、前記建設現場の環境輝度、及び前記建設現場の前記投影におけるジャンプの数のうちの１つ又は複数を考慮することにより、前記施工計画の前記投影の明るさを推定する；
前記施工計画の前記投影の明るさが網膜の曝露の前記安全レベルを下回るまで、その強度を減衰させることによって、前記レーザモジュールの操作を動的に制御する
を実行するように適合される
レーザ安全モジュールと、
を備える、投影装置。
プロジェクタヘッドであって、
投影光学系のセットと、
レーザモジュールと、
前記レーザモジュールからの入射光を前記投影光学系のセットに向けるように適合された検流計システムと、
を備えるプロジェクタヘッドと、
１つ以上の施工計画を記憶するように適合されたメモリデバイスと、
前記レーザモジュール、前記検流計システム、及び前記メモリデバイスに作動的に接続される、コントローラであって、
前記メモリデバイスから表示するべき施工計画を選択し、
前記レーザモジュールを選択的にアクティブ化し、
前記レーザモジュールの選択的アクティブ化と同時に、前記投影光学系に向かって方向転換させた入射光が建設現場に施工計画の投影を選択的に形成するように、前記検流計システムを、選択された施工計画によって定義される経路に選択的に従わせる、
ように適合されるコントローラと、
前記レーザモジュールに作動的に接続される、レーザ安全モジュールであって、
前記レーザ安全モジュールは、以下の操作：
レーザ光に曝される網膜の安全レベルを計算する；
前記施工計画の前記投影上のラインの数、前記ラインの長さ、前記ラインの合計の長さ、前記ラインの交差、前記建設現場の環境輝度、及び前記建設現場の前記投影におけるジャンプの数のうちの１つ又は複数を考慮することにより、前記施工計画の前記投影の明るさを推定する；
前記施工計画の前記投影の明るさが網膜の曝露の前記安全レベルを下回るまで、その強度を減衰させることによって、前記レーザモジュールの操作を動的に制御する
を実行するように適合される
レーザ安全モジュールと、
を備える、投影装置。
【請求項31】
前記レーザ安全モジュールが、前記投影された施工計画の任意の所与の区域における投影の明るさの密度を網膜の暴露の安全レベルより低く動的に維持するべく、前記建設現場の前記施工計画の投影上の各ラインの明るさを制御するように適合される、請求項３０に記載の投影装置。
【請求項32】
前記レーザ安全モジュールが、前記投影装置の構成要素から障害表示を受信し、前記障害表示に応答して前記レーザモジュールを中断させるように適合される、請求項３０又は請求項３１に記載の投影装置。
【請求項33】
前記レーザ安全モジュールに作動的に接続された近接センサをさらに備え、前記レーザ安全モジュールは、
前記近接センサから、前記投影装置の近傍の人の存在を示す信号を受信し、
前記レーザ安全モジュールが前記投影装置の近傍の人の存在を示す信号をその人の安全上の問題として解釈するとき、前記レーザモジュールを中断させる、
ように構成される、請求項３０～請求項３２のいずれか一項に記載の投影装置。
前記近接センサから、前記投影装置の近傍の人の存在を示す信号を受信し、
前記レーザ安全モジュールが前記投影装置の近傍の人の存在を示す信号をその人の安全上の問題として解釈するとき、前記レーザモジュールを中断させる、
ように構成される、請求項３０～請求項３２のいずれか一項に記載の投影装置。
【請求項34】
請求項１～請求項３３のいずれか一項に記載の投影装置の操作方法であって、
前記投影装置に施工計画をロードすることと、
前記投影装置を建設現場に配置することと、
前記建設現場で前記施工計画の投影を開始することと、
を含む方法。
前記投影装置に施工計画をロードすることと、
前記投影装置を建設現場に配置することと、
前記建設現場で前記施工計画の投影を開始することと、
を含む方法。
【請求項35】
前記建設現場に位置及び向き情報を提供することをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項36】
前記建設現場で少なくとも３つの基準点を設定することと、
前記投影装置に前記建設現場での自己位置及び向きを計算させることと、
をさらに含む、請求項３４に記載の方法。
前記投影装置に前記建設現場での自己位置及び向きを計算させることと、
をさらに含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項37】
前記投影装置の向きを制御するコマンドを前記投影装置に提供することをさらに含む、請求項３５又は請求項３６に記載の方法。
【請求項38】
移動する基準デバイスの位置を前記投影装置に追跡させるためのコマンドを前記投影装置に提供することをさらに含む、請求項３５又は請求項３６に記載の方法。
【請求項39】
前記建設現場での前記投影装置の位置及び向きを計算することが、前記投影装置の三辺測量を行うことを含む、請求項３６～請求項３８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項40】
前記投影装置に前記プロジェクタヘッドのピッチ角、前記プロジェクタヘッドのヨー角、又は前記プロジェクタヘッドのピッチ角とヨー角を一度に調節させるためのコマンドを前記投影装置に提供することをさらに含む、請求項３４～請求項３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項41】
前記建設現場での前記施工計画の投影のためにキーストン効果の補償を計算することをさらに含む、請求項３４～請求項４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項42】
前記施工計画を第１のフォーマットから第２のフォーマットに変換することをさらに含む、請求項３４～請求項４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項43】
前記第１のフォーマットが標準フォーマットであり、前記第２のフォーマットが独自仕様のフォーマットである、請求項４２に記載の方法。
【請求項44】
前記第１のフォーマットから前記第２のフォーマットに変換する前記施工計画は、前記施工計画の内容を操作することを含む、請求項４２又は４３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
相互参照
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる２０１８年１１月２９日に出願された米国特許仮出願第６２／７７２，９１７号に基づく優先権を主張するものである。
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる２０１８年１１月２９日に出願された米国特許仮出願第６２／７７２，９１７号に基づく優先権を主張するものである。
【0002】
本開示は、投影装置の分野に関する。より詳細には、本開示は、施工計画を表示するための投影装置に関する。
【背景技術】
【0003】
建設及び改修中に、行われる作業を説明するために施工計画が作成される。一般に、建設現場に施工計画のレイアウトを描くために最も多く用いられる方法は、巻尺及びチョークライン又はペンを使って周囲領域に施工計画を手作業で描くことである。
【0004】
この方策は、不正確で時間がかかることがある。多くの場合、この作業は熟練の作業員のみが行うことができる。かかる時間と必要な経験との両方が、建設作業のコストを増加させることがある。加えて、実際と施工計画には、レイアウトを描くまで気づかない可能性がある差異がある。場合によっては、施工計画及び／又は製図作業全体のやり直しが必要になることもある。
【0005】
施工計画を提示するためのいくつかの代替的な方策が提案されている。例えば、一部の方策では、作業員は、上記のような物理的図面を作成することができるが、特定の基準点（壁の隅など）を表す点の投影によって支援される。しかしながら、このような方策の設定及び設置は複雑になることがあり、未熟な作業員又はオペレータには適していない場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
したがって、建設現場での不正確さ、時間の無駄、及び労力の無駄に関連した問題を補償する施工計画を提示するために改善が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示によれば、施工計画を表示するための投影装置が提供される。投影装置は、プロジェクタヘッドと、メモリデバイスと、コントローラを備える。プロジェクタヘッドは、投影光学系のセットと、レーザモジュールと、レーザモジュールからの入射光を第２の鏡検流計に向かって方向転換させるように構成された第１の鏡検流計、及び第１の鏡検流計からの入射光を投影光学系のセットに向かって方向転換させるように構成された第２の鏡検流計を含む２つの鏡検流計を備える。メモリデバイスは、１つ以上の施工計画を記憶する。コントローラは、レーザモジュール、２つの鏡検流計、及びメモリデバイスに作動的に接続される。コントローラは、メモリデバイスから表示するべき施工計画を選択し、レーザモジュールを選択的にアクティブ化し、レーザモジュールの選択的アクティブ化と同時に、投影光学系に向かって方向転換させた入射光が建設現場に施工計画の投影を選択的に形成するように、第１及び第２の鏡検流計を、選択された施工計画によって定義される経路に選択的に従わせる。
【0008】
本開示によれば、施工計画を表示するための投影装置も提供される。投影装置は、プロジェクタヘッドと、メモリデバイスと、コントローラを備える。プロジェクタヘッドは、投影光学系のセットと、レーザモジュールと、レーザモジュールからの入射光を投影光学系のセットに向かって方向転換させるように適合された検流計システムと、プロジェクタヘッドのヨーをリアルタイムで検出するように適合されたヨーエンコーダと、プロジェクタヘッドのピッチをリアルタイムで検出するように適合されたピッチエンコーダを備える。メモリデバイスは、１つ以上の施工計画を記憶する。コントローラは、レーザモジュール、検流計システム、ヨーエンコーダ、ピッチエンコーダ、及びメモリデバイスに作動的に接続される。コントローラは、メモリデバイスから表示するべき施工計画を選択し、レーザモジュールを選択的にアクティブ化し、レーザモジュールの選択的アクティブ化と同時に、投影光学系に向けられた入射光が建設現場に施工計画の投影を選択的に形成するように、検流計システムを、選択された施工計画によって定義される経路に選択的に従わせ、施工計画の投影は、プロジェクタヘッドのヨー、ピッチ、又はヨーとピッチの両方の変化に応じてリアルタイムで適応される。
【0009】
本開示はさらに、施工計画を表示するための投影装置に関する。投影装置は、プロジェクタヘッドと、メモリデバイスと、コントローラと、レーザ安全モジュールを備える。プロジェクタヘッドは、投影光学系のセットと、レーザモジュールと、レーザモジュールからの入射光を投影光学系のセットに向けるように適合された検流計システムを備える。メモリデバイスは、１つ以上の施工計画を記憶する。コントローラは、レーザモジュール、２つの鏡検流計、及びメモリデバイスに作動的に接続される。コントローラは、メモリデバイスから表示するべき施工計画を選択し、レーザモジュールを選択的にアクティブ化し、レーザモジュールの選択的アクティブ化と同時に、投影光学系に向かって方向転換させた入射光が建設現場に施工計画の投影を選択的に形成するように、第１及び第２の鏡検流計を、選択された施工計画によって定義される経路に選択的に従わせる。レーザ安全モジュールは、レーザモジュールに作動的に接続され、レーザモジュールの動作を動的に制御するように適合される。
【0010】
本開示によれば、投影装置の操作方法も提供される。投影装置が建設現場に配置される。施工計画が投影装置にロードされる。次いで、建設現場での施工計画の投影が開始される。
【0011】
上記の及び他の特徴は、添付の図面を参照しながら、単なる例として与えられるその例示的な実施形態の以下の限定ではない説明を読むことでより明らかとなるであろう。
【0012】
本開示の実施形態を、添付の図面を参照しながら単なる例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本技術の一実施形態に係る、使用中の投影装置の例示的な図である。
【図8】本技術の別の実施形態に係る、プロジェクタヘッドを支持するケーシングの変形例の斜視図である。
【図9】本技術の別の実施形態に係る、プロジェクタヘッドを支持するケーシングの別の変形例の斜視図である。
【図10】本技術の別の実施形態に係る、投影装置とその環境のブロック図である。
【図11】本技術の一実施形態に係る、動的レーザ投影の動作を示すフローチャートである。
【図12】本技術の別の実施形態に係る、投影装置のハードウェアアーキテクチャの論理図である。
【図13】投影装置を使用して得られるレーザ投影サイズの側面図である。
【図14】投影装置を使用して得られるレーザ投影サイズの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
種々の図面上で同様の数字は同様の特徴を表す。図は必ずしも縮尺通りに描かれていないことに留意されたい。
【0015】
本開示の種々の態様は、概して、建設現場での不正確さ、時間の無駄、及び労力の無駄に関連した問題のうちの１つ以上に対処する。
【0016】
本開示は、建設現場の既知の基準点に対する建設現場での自己位置を求める、したがって、プロジェクタヘッドの空間位置（例えば、軸ｘ及び軸ｘに垂直な軸ｙに沿った）及び角度位置（すなわち、ピッチ及びヨーに関する向き）に応じて、建築計画、フロアプラン、建設レイアウトなど（一般に「施工計画」と呼ばれる）の一部又は全部を投影する、投影装置を紹介する。基準点は、投影装置のオペレータによって、投影装置が使用される局所領域に設けられ得る。基準点は、建設現場で専門の測量技師又はエンティティによって、局所領域に既に存在する要素に、例えば、壁の隅などの床につけられたマークとすることもできることが企図される。代替的に、投影装置のオペレータ又はアシスタントが、投影装置を設置するときに建設現場に基準点を設けてもよい。投影装置の測位を支援するために３つ以上の基準点が用いられ得る。投影装置の外部の手段によって定義される投影装置の測位情報を建設現場で手動入力することも企図される。
【0017】
投影装置は、オペレータによって手動で制御されるか、或いは有線又は無線接続で投影装置に接続されるヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）によって制御される。ＨＭＩは、例えば、組み込みの対話型画面、或いはコンピュータ又は任意の汎用コントローラ上で動作するアプリケーションを備えることができる。投影装置は、垂直軸と水平軸を含む２軸で３６０度回転し、レーザ投影を使用して、床、壁、及び天井を含む周囲の表面上に関連情報を投影することができる。投影装置は、１つ又は複数のバッテリを使用することで電力を供給され、バッテリを交換するときに途切れのない投影を維持するためにバッテリのホットスワップに対応することができる。代替的に、投影装置は、壁コンセントに接続されたケーブルを通じて電力を供給されてもよい。投影装置のいくつかの実施形態は、投影装置にもたらされる移動を検出するように適合された高精度センサを装備し得る。投影装置は、そのような検出された移動に応じてその投影を適応させることができ、したがって、投影装置が移動されるたびに投影を再校正する必要性を排除する。オペレータは、ＨＭＩを使用して、投影される施工計画を修正し、望むなら、実施形態に応じて、例えば、壁、穴、ドア、柱などの画像エンティティを追加、削除、又は移動することができる。エンティティが追加、削除、又は移動された後で、投影装置は、これらの変化を反映するように投影を適応させる。したがって、投影装置は、オペレータが施工計画と建設現場の現実との違いを調整し、必要に応じて施工計画を適応させることを可能にする。
【0018】
ここで図１～図３を参照して本技術に係る投影装置１００の一実施形態を説明する。投影装置１００は、外部ソースから施工計画を受信し、これらの施工計画に基づいて、建設現場の周囲に投影されるガイドラインを定義する。投影されるガイドラインは、壁、ドア、食器棚などの様々な要素を位置決めする際に建設作業員を支援するのに役立つ。投影装置１００は、建設現場で施工計画のレイアウトを物理的に描く作業と置き換えられることにより、建設作業員の作業負荷の低減と生産性の向上を支援する。作業員は、実際の建設作業を行う前に、現実と施工計画との間に生じる可能性がある違いを確認することができる。したがって、建設作業が行われて無駄になる前に、施工計画の補正を用意して投影装置１００に入力することができる。投影装置１００のオペレータ及び他の建設作業員は、作業を始める前に、建設現場の表面上に、投影をなぞって描くことを決定してもよい。代替的に、建設作業員は、レーザ投影の上で直接作業することを決定してもよい。投影装置１００のいくつかの実施形態は、建設現場上を移動するオブジェクトを認識及び追跡し、基準点に自動的に照準を合わせ、オブジェクト間の及び／又は基準点間の距離を測定し、複数の目的で用いられ得る三次元（３Ｄ）仮想環境マップを生成して、例えば、後述する技術を使用して表面の平坦度を測定又は評価する、或いは生成された３Ｄ仮想環境マップを参照として使用することが可能であり得る。基準点の検出精度を向上させるために、プリズム反射器又は反射面を有するカスタムメイドの標的を基準点上に配置することができる。カスタムメイドの標的の特徴は、投影装置１００に実装されたコンピュータビジョン追跡特徴をサポートすることができる。
【0019】
図２及び図３に示された投影装置１００の実施形態は、ケーシング１１０を含む。ケーシング１１０は、機械要素、光学要素、及び限定されないが、ドライバボード、マイクロコントローラ、及び端末などの計算要素を含む、投影装置１００の多くの構成要素を収容する。ケーシング１１０内に配置された構成要素を以下でより詳細に説明する。ケーシング１１０は、投影装置１００の構成要素を収容及び保護し、これについても以下でより詳細に説明する。
【0020】
投影装置１００は、投影装置１００の構成要素を支持するための三脚１０２を含む。ケーシング１１０は、三脚１０２に選択的に固定される。ケーシング１１０は、異なる支持構造体で支持することもできることが企図される。ケーシング１１０は、付加的な構造体なしに提供することもでき、動作領域の表面上に配置することもできることも企図される。
【0021】
ケーシング１１０は、投影装置１００に電力を供給するためにバッテリパック１２０を受け入れる。バッテリパック１２０は、複数のバッテリセルを含むが、異なるバッテリ構造を使用することもできることが企図される。投影装置１００は、バッテリパック１２０とは異なる電源によって、例えば壁のコンセントに差し込むことができる電気コードを使用することによって、電力を供給することもできることも企図される。
【0022】
ケーシング１１０はまた、その内部にコントローラを収容する。コントローラは、汎用プロセッサとして又は汎用プロセッサのグループとして実装することができ、メモリデバイスに又はメモリデバイスのグループに、及びコントローラがケーシング１１０の他の構成要素と通信することを可能にする１つ又は複数のインターフェースに、作動的に接続される。一実施形態では、コントローラは、システムオンチップ（ＳｏＣ）１１６、例えば、ＮＶｉｄｉａのＪｅｔｓｏｎ ＴＸ２又はＩｎｔｅｌのＮＵＣとして実装される。ＳｏＣ１１６は、単一のボード上に収まるように設計及び圧縮されたコンピュータデバイスである。ＳｏＣ１１６は、投影装置１００の計算及び決定のほとんどを担当する。限定されないが、ＳｏＣ１１６上で動作するソフトウェアは、オブジェクト指向アーキテクチャを備えたＣ＋＋で、又はクロスプラットフォームのランタイム環境ｎｏｄｅ．ｊｓを使用してＪａｖａＳｃｒｉｐｔで書かれていてもよい。ＳｏＣ１１６は、投影装置１００の他の構成要素に通信可能に接続され、それらから入力を受信し、適切な出力を送達する。ＳｏＣ１１６によって行われる計算は、オペレータによって入力された施工計画の、投影角への変換を含み得る（以下でより詳細に説明する）。ＳｏＣ１１６は、３Ｄ処理のために、及びヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）１９０と相互作用するために、別個に図示されていないグラフィカル処理ユニット（ＧＰＵ）を装備し得る。ＳｏＣ１１６は、ケーシング１１０に収容された無線通信ハードウェアに作動的に接続され得る。無線通信ハードウェアを通じて、投影装置１００は、そのファームウェアを自動的に更新し、安全なリモートサーバから施工計画をダウンロードすることができる。これはまた、投影装置１００の監視を支援し、投影装置１００の最終的なハードウェア又はソフトウェア問題の遠隔トラブルシューティングを支援することができる。
【0023】
ＨＭＩ１９０は、人間のオペレータが投影装置１００を制御することを可能にする。一実施形態では、ＨＭＩ１９０は、ｉＯＳ又はＡｎｄｒｏｉｄオペレーティングシステムを実行し、無線接続を介してＳｏＣ１１６に通信可能に接続される、タブレットであり得る。いくつかの実施形態では、ＨＭＩ１９０は、ハードワイヤード接続を介してＳｏＣ１１６に接続することもできることが企図される。ＨＭＩ１９０は、オペレータの個人用電話、コンピュータから実行されるアプリケーション、投影装置１００に組み込まれた対話型画面、及びゲームパッドと類似したカスタムコントローラを含むがこれらに限定されない様々な形態とすることもできることも企図される。ＨＭＩ１９０は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）画面として、投影装置１００に一体化することもできることがさらに企図される。
【0024】
ケーシング１１０は、ケーシング１１０に固定された２つの人間工学的に設計されたハンドル１２２を含む。ハンドル１２２は、投影装置１００を便利に運ぶために設けられる。いくつかの実施形態では、ハンドル１２２を省略することもできることが企図される。
【0025】
ケーシング１１０はまた、プロジェクタヘッド１５０を収容する。ケーシング１１０はまた、回転モータ１４０（図４参照）を収容する。モータ１４０は、プロジェクタヘッド１５０の垂直角度位置（ピッチ）を制御及び決定するべく、プロジェクタヘッド１５０に作動的に接続される。
【0026】
ここで図４を参照して、プロジェクタヘッド１５０の構成要素を説明する。プロジェクタヘッド１５０は、プロジェクタヘッド１５０の種々の構成要素を収容するためのハウジング１５２を含む。ハウジング１５２に取り付けられているのは、プロジェクタヘッド１５０をモータ１４０に接続するマウント装置１５４である。マウント装置１５４は、種々の異なる機械要素で構築され得る。
【0027】
プロジェクタヘッド１５０は、投影装置１００と建設現場の標的領域との間の距離を測定するための距離計１５８を含む。距離計１５８は、投影装置１００と基準点との間の距離を求めるために用いることができる。一実施形態では、距離計１５８は、レーザベースの距離計を含み得るが、他の実施形態では異なるタイプの距離計を用いることもできる。一実施形態では、距離計の精度は±１ｍｍである。
【0028】
プロジェクタヘッド１５０はまた、環境の３Ｄマップを生成し、オブジェクトを検出し、移動するオブジェクトを追跡し、建設現場の床、壁、及び天井などの表面の環境輝度を測定するために、２つのカメラ１７２を含む。ＳｏＣ１１６は、投影装置１００によって投影された施工計画の明るさが環境輝度と一致するように、レーザモジュール１６０の出力レベルを測定輝度の関数として制御することができる。したがって、レーザモジュール１６０の出力レベルを、日中は増加させ、夕方は又は建設現場が一般に暗い環境であるときに減少させることができる。一実施形態では、投影装置１００と基準点との間の距離を求めるために２つのカメラ１７２からの立体視を用いることができる。同じ又は別の実施形態において、一方のカメラ１７２は、移動するオブジェクトを追跡するのに用いることができ、他方のカメラは、３Ｄマップを生成する及び／又は表面の輝度を測定するのに用いることができる。
【0029】
投影装置１００のいくつかの実施形態は、建設現場の床、壁、及び天井などの表面の平坦度を測定又は評価するように適合される。一実施形態では、２つのカメラ１７２（及び随意的に追加のカメラ）が、建設現場の同じ場所の床の画像を取り込み、ＳｏＣ１１６が、これらの画像に基づいて床の平坦度及び／又は高度を計算するべくホモグラフィ計算を実施する。別の実施形態では、距離計１５８が、プロジェクタヘッド１５０から建設現場の床上の位置までの３つ以上の距離測定を行い、これらの測定に関連する角度位置を記録する。ＳｏＣ１１６は、これらの測定値に基づいて、床の平均高度を計算する。さらなる実施形態では、ＬｉＤＡＲセンサ（図示せず）が投影装置１００に一体化される。ＬｉＤＡＲセンサは、建設現場をスキャンして、床を含む建設現場を表す３Ｄ点群を生成する。ＳｏＣ１１６は、３Ｄ点群に基づいて、床の平坦度及び高度を計算する。
【0030】
プロジェクタヘッド１５０はまた、レーザモジュール１６０と、検流計システム１６４と、一組の投影光学系１６６とを含む、光学系を含む。レーザモジュール１６０は、例えば、連続固体レーザであり得るが、パルスレーザ、ＨｅＮｅレーザ、及びＣＯ２レーザを含むがこれらに限定されない様々なレーザシステムを実装することもできることが企図される。例えば、限定されないが、レーザモジュール１６０は、５３２ｎｍの波長で発光する４０ｍＷレーザであり得る。
【0031】
ガルボ１６４とも呼ばれる検流計システム１６４は、一体化されたアクチュエータを有する２つの鏡検流計１７４を含む電気機械機構、例えば、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．の６２２０Ｈデバイスである。検流計システム１６４は、ＳｏＣ１１６から命令を受信するべくＳｏＣ１１６に通信可能に接続される。検流計システム１６４は、レーザモジュール１６０によって生成され、検流計システム１６４に入射する光ビームを、入射ビーム角に対するミラーの角度を変化させることにより、建設現場の所望の標的に送達する。検流計システム１６４の代わりに、プロジェクタヘッド１５０は、代わりに又は加えて、音響光学スキャナ、電気光学スキャナ、レゾナント及びポリゴンスキャナを含むこともできる。加えて、検流計システム１６４は、検流計スキャナの１つよりも多いセットを含むこともできる。
【0032】
図示した実施形態の投影光学系１６６は、レンズ１６８及び開口１６９を含む。特定の実施形態に応じて、より多くのレンズ及びフィルタなどの光学素子を投影光学系１６６に含めることもできる。いくつかの実施形態では、プロジェクタヘッド１５０は、実施形態の詳細に応じて、レンズを省略することもできる。
【0033】
光学系は、一般に以下のように動作する。ＳｏＣ１１６は、投影装置１００にロードされた施工計画の種々の点を表すベクトルセットを計算する。これらのベクトルセットに基づいて、ＳｏＣ１１６は、レーザモジュール１６０に、コリメートされたレーザビームを検流計システム１６４上に選択的に放出させる。また、これらのベクトルセットに基づいて、ＳｏＣ１１６は、検流計システム１６４に、ベクトルセットで定義され施工計画に基づいて計算された投影角に基づいて、ＳｏＣ１１６からの命令に従って制御される可変角度にレーザビームを選択的に向ける。このように向けられたレーザビームは、次いで、光学系１６６を透過し、光学系１６６によって投影される。検流計システム１６４は、施工計画の周囲環境でもたらされるべき視覚化に対応する角度に沿って、レーザビームを迅速にスイープする。投影装置１００のいくつかの実施形態は、投影装置から最高１０メートル又はそれ以上、幅１０メートル以上の施工計画を投影するように適合される。同じ又は他の実施形態は、投影が平坦な表面上で行われるときの理想的な環境において、投影される施工計画上の点の±３ｍｍの精度を維持することができる。投影される施工計画上の点の精度は、建設現場での様々な凹凸及び／又は人為ミスによる影響を受ける場合がある。レーザの発散（エッジからエッジまで）は、ほとんどの状況で１２ｍｍ以内である。
【0034】
機械要素と計算要素の両方のうちのいくつかを含む、投影装置１００の全体的な概略図が図５に示されている。これは単なる１つの非限定的な実施形態であり、場合によっては、より少ない、付加的な、及び／又は代替的な構成要素を含めることもできることに留意されたい。図５の実施形態は、ＳｏＣ１１６、ＳｏＣ１１６にリレー１８０を介して接続されたレーザモジュール１６０、距離計１５８、カメラ１７２、リモートコントローラ、例えばＳｏＣ１１６に無線で接続されるＨＭＩ１９０、鏡検流計１７４用のガルボドライバ１８２、ＳｏＣ１１６に作動的に接続されたメモリデバイス、例えばフラッシュメモリ１８４、サーボモータであり得るモータ１４０を含む投影装置１００を示し、モータ１４０は、プロジェクタヘッド１５０のピッチ軸を調節するべくＳｏＣ１１６により制御される。例えば、限定されないが、ガルボドライバ１８２は、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙの６７３ Ｓｅｒｉｅｓサーボドライバであり得る。モータ１８７（ＤＣモータ又はステッピングモータのいずれか）に接続されたドライバ１８６を含むモジュールは、アナログ信号を介してＳｏＣ１１６に作動的に接続される。エンコーダ１８８が、プロジェクタヘッド１５０のヨー軸のリアルタイム表示を提供し、それに応答して、ＳｏＣ１１６は、プロジェクタヘッド１５０のヨー軸を調節するべく、スイッチング回路１８６及びステッピングモータ１８７を制御する。プロジェクタヘッド１５０のピッチ又はヨーが時間とともに変化する場合、ＳｏＣ１１６は、それに応じて施工計画の投影を調節するべく、ベクトルセットをリアルタイムで再計算することができる。
【0035】
一実施形態では、投影装置１００、具体的にはその中のＳｏＣ１１６及び他の計算システムは、ファイル変換を行うことができる。慣例的に、ほとんどの施工計画は、ＡｕｔｏＣＡＤ（商標）、Ｒｅｖｉｔ（商標）、又はＴｅｋｌａ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ（商標）などの一般的な市販のソフトウェア製品で描かれる。これらのソフトウェア製品の出力ファイルフォーマットは、「．ｄｗｇ」、「．ｒｖｔ」、「．ｄｘｆ」、又は「．ｄｗｆ」ファイルなどの標準フォーマットである。この実施形態では、施工計画は、最初に、投影装置１００と通信することができる所定の独自仕様のフォーマット（本開示では、．ｍｓｙｓ又は．ｍｅｃファイルフォーマットと呼ばれる）に変換される。これは主に、オリジナルの施工計画ファイルは、オペレータにとって有用ではない情報要素が多く、投影される画像を混乱させるという事実に起因する。このような情報要素の例としては、施工計画に表示される寸法が挙げられ、施工計画が建設現場で実際のサイズで投影されるときには、それらの投影はあまり有用ではない。このため、ファイルは、投影装置１００にアップロードする前に、オペレータによって重要でないとみなされる情報要素を削除するために「クリーンアップ」又は簡略化される。この「クリーンアップ」は、一実施形態では自動化することができる。特に、投影装置１００の１つの特徴は、オペレータがＨＭＩ１９０のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）上で施工計画上の構成要素を個々に選択し、オペレータが望むとおりにそれらを移動することを可能にし、それに応じて、投影装置１００は施工計画の投影を修正することができる。施工計画の独自仕様のフォーマットへの変換は、施工計画のファイル構造の制御を容易にし、したがって、オペレータの要望に応じた施工計画の変更が容易になる。施工計画の独自仕様のフォーマットへの変換は、その操作を容易にし、投影装置１００のオペレータが、施工計画の要素を修正する、例えば、平行移動、回転、サイズ変更、追加、又は削除することを可能にする。施工計画の種々の点を表し、レーザモジュール１６０及び検流計システム１６４を制御するのに用いられるベクトルセットのＳｏＣ１１６による計算も、この変換によって容易になる。サイバーセキュリティも、この独自仕様のフォーマットへの変換によって強化される。施工計画は、普通は、顧客の企業秘密及び資産である。投影装置１００による施工計画の独自仕様のフォーマットへの変換は、施工計画の不正な持ち出しを防止するのに有用である。
【0036】
ここで、図６を参照して、投影装置１００の操作方法を説明する。図６では、シーケンス２００は複数の動作を含み、そのうちのいくつかは可変の順序で実行することができ、動作のうちのいくつかはおそらく同時に実行され、動作のうちのいくつかは随意的である。シーケンス２００は、動作２１０で建設現場に投影装置１００を設置することで始まる。オペレータは、投影装置１００の構成要素をキャリングケースから取り出す。次いで、オペレータは、ケーシング１１０を三脚１０２に固定することによって投影装置１００を組み立てる。次いで、オペレータは、三脚１０２を調節することによって投影装置１００を手作業で水平にすることができる。いくつかの実施形態では、オペレータは、ＨＭＩ１９０を介して、投影装置１００に自己を自動的に水平にするように指示することもできる。これらの実施形態では、エンコーダ（その例は図１２に示される）を投影装置１００に一体化することができ、それらの測定値をＳｏＣ１１６に提供することができる。ＳｏＣ１１６は、これらの測定値を使用して、モータ１４０及び１８７に、プロジェクタヘッド１５０のピッチ及びヨーを調節するように命令することができる。
【0037】
シーケンス２００は、動作２２０で、所望の施工計画、例えばフロアプランを選択することに進む。オペレータは、ＨＭＩ１９０を通じて、投影するフロアプランを選択する。使用前に、ＵＳＢキー、又はＷｉＦｉ、４Ｇなどの無線通信のいずれかを通じて、１つ又は複数のフロアプランが投影装置１００のメモリデバイスにアップロードされる。
【0038】
シーケンス２００は、動作２３０で、建設現場に存在する基準点を測定することに進む。オペレータは、投影装置１００に、基準点を自動的に見つけて測定させ、建設現場内の空間での自己位置を突き止め、その位置及び向きを計算させることができる。代替的に、オペレータは、ＨＭＩ１９０を使用して投影装置１００を操作し、建設現場内の投影装置１００の位置を突き止めることができる。いずれにしても、投影装置１００は、結果として得られた位置及び向きを、ＧＵＩ上に表示するべくＨＭＩ１９０に転送することができる。
【0039】
一実施形態では、投影装置１００は、固定された位置及び向きで動作することができる。別の実施形態では、投影装置１００は、その向きを変えて、施工計画の別個の部分を建設現場の別個の領域に連続的に投影するように構成されてもよい。したがって、シーケンス２００は、動作２４２で、例えば、ジョイスティック又はＨＭＩ１９０の方向パッド部分を使用することによって、投影装置１００の向きを手動で制御することに進むことができる。代替的に、動作２４４で、カメラ１７２の一方又は両方が、オペレータが装着している基準デバイスの変化する位置を自動的に追跡することができ、投影装置１００は、それに応じて自己を方向付けることができる。動作２４２での投影装置１００の手動制御のために、オペレータは、投影装置１００を所望の向きに操作する前に、モータ１４０（図４）のすべての巻線をオフにする選択肢を有することができる。デバイスは、測量技師が使用するトータルステーション機器のように、オペレータが正確に測定を行うために使用できる、その光路（投影及び距離計１５８の光路）と位置合わせされたスコープを有することもできることが企図される。一実施形態では、オペレータは、２つの利用可能な制御モードのうちの１つを選択する。オペレータは、ＨＭＩ１９０からコマンドが受信されるまで、投影装置１００を固定された向きのままであるように制御することができる。代替的に、オペレータは、投影装置１００を、オペレータが装着している基準オブジェクトの変化する位置を連続的に追跡するように構成することができる。後者のケースでは、オペレータの角度位置が建設現場で変化すると、投影装置１００は、それに応じて、投影されるフロアプランの部分と一致するようにその投影を調節する。
【0040】
シーケンス２００は、動作２５０で投影を開始することに進む。投影装置１００は、建設現場での自己位置を突き止め、建設現場での投影装置１００の空間位置及び角度位置に応じて、また、投影される計画に応じて、選択されたフロアプランの全部又は一部を投影する。オペレータは、ＨＭＩ１９０と対話して、投影装置１００による投影を開始又は停止することができる。オペレータは、ＨＭＩ１９０と対話し、ＨＭＩ１９０を通じてフロアプランを変更することができる。特に、オペレータは、エンティティを平行移動、回転、サイズ変更、追加、又は削除することができる。これは、施工計画と建設現場の建設時の環境が互いに異なるときに特に有用であり得る。フロアプランに加えられた変更は、オリジナルのフロアプランに影響を及ぼすことなく、新しいフロアプランに保存することができる。いずれにしても、変更は、レーザ投影にすぐに反映させることができる。ＨＭＩ１９０はまた、レーザ投影の明るさを増加又は減少させるコマンドを提供することができる。しかしながら、レーザ投影の明るさを増加させるコマンドは、安全上の考慮事項が優先され得ることに注意されたい。一実施形態では、様々な状況でレーザ投影によって引き起こされる可能性がある目の損傷を防ぐことを意図されたレーザ安全モジュール１９６（図１０）を設けることができる。このレーザ安全モジュール１９６は、ＨＭＩ１９０からのコマンドに関係なく、レーザ投影の明るさを制限することができる。レーザ安全モジュール１９６は、以下でより詳細に説明される。
【0041】
図７を参照すると、投影装置１００の操作方法がここで説明される。図７では、シーケンス３００は複数の動作を含み、そのうちのいくつかは可変の順序で実行することができ、動作のうちのいくつかはおそらく同時に実行され、動作のうちのいくつかは随意的である。シーケンス３００は、動作３１０でのモータ１４０の自動又は手動校正及び投影装置１００の水平調整で始まる。投影装置１００の水平調整は、例えば、建設現場の特殊性及び当面のタスクに応じて、プロジェクタ１５０のピッチ及びヨーの一方又は両方を調節することを含み得る。これに関連して、「水平調整」という用語は、必ずしもプロジェクタヘッド１５０を水平の向きに配置することを意味するわけではないことに留意されたい。校正プロトコルは、ＨＭＩ１９０上のＧＵＩを通じてオペレータによって開始され得る。校正プロトコルによれば、投影装置１００は、そのすべての構成要素が確実に適正に校正されるように、命令セットに従う。これは、ステッピングモータ、カメラの組、距離計、及び水平調整ツールの使用を含み得るがこれらに限定されない。
【0042】
シーケンス３００は、動作３２０で建設現場の基準点を検出し、動作３３０で基準点から投影装置１００までの距離測定を行うことに進む。次いで、シーケンス３００は、動作３４０で投影装置１００の座標を決定することに進む。
【0043】
オペレータは、ＨＭＩ１９０上のＧＵＩを使用して、投影装置１００に建設現場での自己位置を自動的に突き止めさせることができる。代替的に、投影装置１００の測位プロセスは、手動で行うことができる。自動的に行われるとき、投影装置１００は、コンピュータビジョン又は他の技術の助けにより、建設現場に存在する既知の基準点を検索する。投影装置１００は、距離計１５８を使用して、例えば三辺測量又は他の数学的計算を使用して基準点に対する自己位置を求めることで、基準点までの距離を測定する。
【0044】
投影装置１００は、基準点までの距離を測定するために他の技術を組み込むことができる。例えば、投影装置１００の一実施形態は、前述のＬｉＤＡＲセンサによって生成された３Ｄ点群を用いることができる。この実施形態では、ＬｉＤＡＲは、建設現場の領域をスイープして３Ｄ点群を生成する。ＳｏＣ１１６は、３Ｄ点群の内容を操作及び変換して建設現場のアウトラインを生成する。次いで、アウトラインがＳｏＣ１１６によってベクトル及び座標に変換され、これらは投影装置１００の位置を求めるために施工計画と数学的に比較される。この実施形態は、オペレータによってＨＭＩ１９０に入力される、施工計画の領域を指す情報をさらに使用して、投影装置の位置を広いレベルで定義することができる。
【0045】
次いで、シーケンス３００は、動作３５０で建設図面ファイルが適正なフォーマットであるかどうかを判定することに進むことができる。一実施形態では、施工計画を投影する前に、投影装置１００は、ファイルフォーマットを読み取り、それが独自仕様のフォーマット（．ｍｅｃ又は．ｍｓｙｓファイルなど）であるかどうかを判定することができる。この実施形態では、ファイルが独自仕様のフォーマットではない場合、投影装置１００は、動作３５５でＨＭＩ１９０上のＧＵＩ上にエラーメッセージを表示することができる。シーケンス３００は動作３５５の後に終了することが企図される。代替的に、シーケンス３００は動作３５５の後で動作３６０に進むことも企図される。一実施形態では動作３５０及び３５５は省略されることがさらに企図される。
【0046】
次いで、シーケンス３００は、動作３６０で投影ゾーンを決定することにより建設現場の投影を適応させ、動作３７０で決定された投影ゾーンに施工計画を投影することに進む。投影装置１００の位置及び向きに応じて、完全な施工計画又はその一部を投影することができる。動作３６０及び３７０の過程で、投影装置１００は、固定された向きのままで、施工計画をその最初の向きで継続的に投影することができる。プロジェクタヘッド１５０は、施工計画の投影中に移動することができる。これらの移動は、プロジェクタヘッド１５０のピッチ及び／又はヨーを変更するべく、オペレータによって手作業で又はＨＭＩ１９０からのコマンドを通じて行うことができる。ピッチエンコーダ４０６及びヨーエンコーダ４１０（図８）が、ＳｏＣ１１６に対するプロジェクタヘッド１５０の向きのリアルタイム測定を提供することができる。代替的に又は加えて、投影装置１００は、オペレータ（場合によっては現場監督）が装着している基準デバイスの変化する位置を継続的に追跡及び追従し、それに応じてプロジェクタヘッド１５０の向きを修正することができる。２つのカメラ１７２又は他の追跡技術からの立体視が、オペレータが装着している基準デバイスの移動を検出することができる。いずれにしても、投影装置１００は、施工計画、建設現場、及び投影ヘッド１５０の変化する向きに応じて、投影を動的にリアルタイムで調節することができる。一実施形態では、投影装置１００は、基準デバイスの小さな動き又は投影装置の小さな動きのために投影を調節することは差し控えることができる。
【0047】
本明細書で開示されるように、施工計画を表示するための投影装置及びその操作方法の種々の実施形態が想定され得る。このような実施形態は、図８に示されたケーシング４００又は図９に示されたケーシング５００を有する投影装置の変形例を含み得る。
【0048】
図８に示すように、ケーシング４００は、レーザモジュール１６０を支持する。レーザモジュール１６０を支持する水平調整システムは、ピッチエンコーダ４０６、ピッチモータ４０８、ヨーエンコーダ４１０、及びヨーモータ４１２を備える。プロジェクタヘッド１５０のピッチは、ピッチエンコーダ４０６からリアルタイム信号を受信し、ピッチモータ４０８に制御信号を提供する、ＳｏＣ１１６の制御下で調節することができる。プロジェクタヘッド１５０のヨーは、ヨーエンコーダ４１０からリアルタイム信号を受信し、ヨーモータ４１２に制御信号を提供する、ＳｏＣ１１６の制御下で調節することができる。限定されないが、ピッチモータ４０８及びヨーモータ４１２は、ステッピングモータであり得る。プロジェクタヘッド１５０のピッチ及びヨーが調節されると、鏡検流計１７４によって導かれた光が、建設エリア内の選択されたゾーンに向けられる。一実施形態では、プロジェクタヘッド１５０のピッチ及びヨーは、連続的に調節することができる。カメラ１７２及び距離計１５８は、カメラ１７２及び距離計１５８が鏡検流計１７４の向きを直接追跡するように、それ自体がレーザモジュール１６０にマウントされているカメラモジュール４１４上にマウントされる。カメラ１７２は、５０メートル以上の距離にある基準デバイスを追跡することが可能であり得る。カメラ１７２は、例えば最高１５０メートル離れた遠距離の標的に自動合焦するための電動レンズを含み得る。一実施形態では、投影装置１００は、カメラ１７２によって取り込まれた画像を、ＨＭＩ１９０上に表示するために転送することができる。
【0049】
図９に示されるケーシング５００は、本開示で先に紹介したものと同様の構成要素を支持する別の変形例である。ケーシング５００は、レーザモジュール１６０上にマウントされ、距離計１５８及びカメラ１７２を支持する、支持体５０２を備える。ケーシング５００は、ＳｏＣ１１６によって制御されるレーザ位置合わせ装置５０４も支持し、少なくともレーザモジュール１６０及び支持体５０２のピッチを調節するように動作可能である。
【0050】
図１０は、本技術の別の実施形態に係る投影装置及びその環境のブロック図である。図示された実施形態では、ＳｏＣ１１６は、投影装置１００の中心部分である。これは、例えば、ＷｉＦｉ、４Ｇ、又は５Ｇプロトコルを用いる無線通信を介してＨＭＩ１９０に、シリアル通信プロトコルを介して周辺機器１９２に、データベース１９４に、及びレーザ安全モジュール１９６に接続される。
【0051】
周辺機器１９２は、モータ１４０及び１８７、レーザモジュール１６０、鏡検流計１７４、距離計１５８、及びカメラ１７２を含み得る。
【0052】
ＳｏＣ１９２は、構造化照会言語（ＳＱＬ）プロトコルを使用して、データベース１９４から施工計画を取得し、データベース１９４に格納された顧客アカウントを検証し、投影装置１００の使用中に施工計画にもたらされた変化のログをデータベース１９４に格納させることができる。
【0053】
ＨＭＩ１９０は、施工計画の表示、オペレータと表示された施工計画との相互作用、及び一般に投影装置１００の制御のためのパラメータを定義する、ユーザインターフェースアプリケーションエンティティ１９８に接続され得る。
【0054】
図１１は、本技術の一実施形態に係る、動的レーザ投影の動作を示すフローチャートである。図１１では、シーケンス７００は複数の動作を含み、そのうちのいくつかは可変の順序で実行することができ、動作のうちのいくつかはおそらく同時に実行され、動作のうちのいくつかは随意的である。シーケンス７００は、動作７１０で関心ある施工計画を投影装置１００にロードすることで始まる。独自仕様のフォーマット（．ｍｓｙｓ又は．ｍｅｃ）であり得る施工計画が、データベース１９４から照会され、投影装置１００のメモリデバイスに格納される。
【0055】
動作７２０で投影装置１００の空間位置情報が求められる。この動作７２０は、投影装置１００と基準点との間の距離の測定に基づいて、建設現場での３つ（以上の）基準点と投影装置１００の相対位置を求めることを可能にする。一実施形態では、動作７２０で三辺測量が用いられる。より詳細には、距離測定は、距離計１５８によって３つ以上の基準点に対して行われる。各距離測定について、ピッチ軸エンコーダ４０６から角度位置が読み取られる。測定された距離は、投影装置１００と基準点との間の二次元（２Ｄ）距離を求めるために地表面に数学的に投影される。２つの水平軸（Ｘ，Ｙ）に沿って投影装置１００の位置を計算するために３つ（以上の）２Ｄ距離値が用いられる。投影装置１００の位置は、基準点のうちの１つ以上が地表面上にない場合に第３の垂直軸（Ｚ）に沿ってさらに評価することができる。距離計１５８によって行われる距離測定に基づく三辺測量の代わりに、ＬｉＤＡＲによって生成される３Ｄ点群が、投影装置１００の空間位置を測位するためにＳｏＣ１１６によって用いられ得ることが企図される。
【0056】
動作７３０で、潜在的なキーストン効果が補償され得る。この目的のために、ＳｏＣ１１６によって、ピッチ軸エンコーダ４０６及びヨー軸エンコーダ４１０から、プロジェクタヘッド１５０の現在のピッチ及びヨー角度位置がリアルタイムで読み取られ得る。次いで、ＳｏＣ１１６は、プロジェクタヘッド１５０のピッチ及びヨー角度位置を用いて、施工計画に基づいて最初に計算されたベクトルセットから修正されている同等のベクトルセットを生成することができる。同等のベクトルセットは、潜在的なキーストン効果に関して施工計画の投影を補償するのに用いられる。
【0057】
動作７４０は、建設現場の投影ゾーン上に表示するべき施工計画の部分の選択を含み得る。投影ゾーンを定義するために、基準点の位置に少なくとも部分的に基づいて、投影装置１００の視野の境界がＳｏＣ１１６によって評価される。ＳｏＣ１１６は、これらの境界と交差する施工計画のラインを決定する。施工計画は、投影ゾーンの外側に位置することになる施工計画の要素を削除することによってクリッピングされる。次いで、ＳｏＣ１１６は、レーザモジュール１６０及び鏡検流計１７４を制御して、投影ゾーン内の施工計画のクリッピングされていない部分を表示する。状況によっては、施工計画が投影装置の視野を超える要素を含まないときに、完全な施工計画が一度に表示され得ることが理解される。
【0058】
動作７５０で、建設現場での施工計画の投影、又は施工計画が投影装置１００の視野内に収まるようにクリッピングされるときの施工計画の一部の投影が開始される。ＳｏＣ１１６は、ベクトルセットに基づいて定義され鏡検流計１７４のためのガルボドライバ１８２に通信される制御信号と、レーザモジュール１６０に通信される他の制御信号を同時に生成する。これらの制御信号は、図１２の説明に示されるように、ＳｏＣ１１６によって送り出されるデジタルフォーマットからアナログフォーマットに変換することができる。一実施形態では、ＳｏＣ１１６は、ベクトルセットを再計算し、鏡検流計１７４の回転度ごとに数百のそのような信号を生成することができる。
【0059】
投影装置１００は、基準点が利用できない建設現場で随意的に使用することができる。一実施形態では、ＨＭＩ１９０を使用してオペレータによって投影装置１００の位置情報が手動で入力され得る。代替的に、投影装置１００の位置が得られない場合に、オペレータは、施工計画が建設現場に投影されるように、少なくとも動作７２０及び７５０を投影装置に実行させることができ、この投影はほとんどの状況で非常に不正確である。次いで、オペレータは、建設現場の所望の領域に照射するべく投影装置１００を移動させ、ＨＭＩ１９０を使用して投影装置１００によって照射される建設現場の領域と一致する施工計画の一部を選択し、投影される画像を投影領域に収まるように平行移動、回転、及び／又はスケール変更し、投影の焦点を調節することができる。オペレータが満足するようにこれらの調節が行われると、ＨＭＩ１９０は、現在の設定をメモリデバイスに格納するべく投影装置１００にコマンドを提供することができる。
【0060】
図１２は、本技術の別の実施形態に係る、投影装置のハードウェアアーキテクチャの論理図である。この実施形態では、ＳｏＣ１１６は、別のマイクロコントローラ４２０、例えば、限定されないがＡｒｄｕｉｎｏ Ｄｕｅによって、及び、専用のコントローラカード４３０、例えば、限定されないがＣａｍｂｒｉｄｇｅ ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙのＳｃａｎＭａｓｔｅｒコントローラによって補完される。マイクロコントローラ４２０及び専用のコントローラカード４３０は、主に、ＳｏＣ１１６からいくつかの処理をオフロードするのに用いられ、いくつかの実装では省略され得る。
【0061】
マイクロコントローラ４２０は、ＳｏＣ１１６と、ピッチ軸エンコーダ４０６、ピッチ軸モータ４０８を制御するステッピングモータドライバ４２２、ヨー軸エンコーダ４１０、及びヨー軸モータ４１２を制御するステッピングモータドライバ４２４との間でデジタル信号をリアルタイムで交換するためのインターフェースとして作用する。専用のコントローラカード４３０は、ＳｏＣ１１６のＴＣＰ／ＩＰソケットに接続され、レーザモジュール１６０のためのＳｏＣ１１６の制御信号を、レーザモジュール１６０に適用されるアナログ制御信号に変換する。専用のコントローラカード４３０はまた、鏡検流計１７４を制御することを意図されたＳｏＣ１１６のデジタル制御信号を、高精度デジタル－アナログ変換器（ＤＡＣ）４３２、例えば１６ビットＤＡＣに転送する。ＤＡＣ４３２は、これらの制御信号を、同等の１６ビット精度を有するアナログ信号に変換する。アナログ信号は、鏡検流計１７４を作動させるガルボドライバ１８２に適用される。一実施形態では、図示したガルボドライバ１８２は、デジタルフォーマットの制御信号を受信することができる別のガルボドライバ、例えば、Ｎｅｗｓｏｎ ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇのＸＹ２－１００に置き換えることができる。この実施形態では、ＤＡＣ４３２を省略してもよい。
【0062】
投影装置１００に組み込まれ、ＳｏＣ１１６に通信可能に結合される、通信モジュール４４０は、ＳｏＣ１１６が、４Ｇ又は５Ｇ接続を使用して、ウェブサイトに実装された外部データベース４４２と無線通信することを可能にする。ＳｏＣ１１６は、データベース４４２に問い合わせて、投影装置１００の動作のためのソフトウェアアップグレードを取得し、施工計画及びクライアントアカウントなどにアクセスすることができる。ＳｏＣ１１６とＨＭＩ１９０との通信は、ＲＥＳＴアプリケーション・プログラミング・インターフェース（ＡＰＩ）を使用してＷｉＦｉ接続で行うことができる。他の通信プロトコル、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈの使用、又は有線接続の使用も企図される。
【0063】
レーザ安全モジュール１９６は、建設現場の人員の目の安全のために設けられ得る。レーザ安全モジュール１９６は、レーザモジュール１６０に接続され、その動作を動的に制御するように適合される。例えば、レーザ安全モジュール１９６は、投影装置１００の近くに人の存在が検出されるとき又は投影装置１００に障害が検出されるときに、レーザモジュール１６０を中断させることができる。レーザ安全モジュール１９６はまた、投影される施工計画の明るさを安全レベル内に維持するべく、レーザモジュール１６０の強度を動的に減衰させることができる。
【0064】
より詳細には、レーザ安全モジュール１９６は、投影装置１００の光路内にいる人及び投影装置１００から近距離にいる人を検出するときに近接検出器によって提供される信号のリアルタイム監視機能を含む。レーザ安全モジュール１９６は、近接検出器からの信号がその人の安全上の問題として解釈されるときにレーザモジュール１６０の動作を中断させる緊急レーザシャットダウン機能を実装する。カメラ１７２のうちの１つは、近接検出器として作用し、投影装置１００の近くの人の存在を検出するのに用いられる画像を提供することができる。一実施形態では、レーザ安全モジュール１９６は、ＳｏＣ１１６による介入を必要とせずに、レーザ放出が迅速に中断され得るように、レーザモジュール１６０に直接接続され得る。一実施形態では、近接検出器からの信号は、人と投影装置１００との距離を示すことができ、レーザ安全モジュール１９６は、その人に安全上の問題があるかどうかを判定するために、レーザモジュール１６０の出力レベル、及び人と投影装置１００との距離を考慮することができる。近接検出器が、投影装置１００の近くにいるが投影装置１００の光路外にいる人の存在を検出するとき、例えば、人が投影装置１００の後ろに立っているときのレーザモジュール１６０の制御も企図される。
【0065】
レーザ安全モジュール１９６はまた、投影装置の種々の構成要素から障害表示を受信することができる。例として、障害表示は、鏡検流計１７４がそれらの正常動作を停止したときにガルボドライバ１８２から受信することができ、これにより、投影装置１００は、鏡検流計の固定された位置に従ってレーザビームを一点に導く。例えば、レーザビームを様々な方向に漏出させる可能性があるケーシング１１０又は投影光学系１６６の破損に関連する他の障害表示をＳｏＣ１１６から受信することができる。障害表示の別の例は、ＳｏＣ１１６のソフトウェア障害、又はＳｏＣ１１６と投影装置１００の他の構成要素との間の通信エラーに関連し得る。レーザ安全モジュール１９６は、任意の障害表示に応答してレーザモジュール１６０の動作を中断させることができる。
【0066】
レーザ安全モジュール１９６は、投影装置１００によって建設現場にいる人に放出される光により引き起こされる目の損傷のリスクを評価するように構成される。このリスクは、施工計画の投影の明るさの観点から、及び、レーザ光源に曝される網膜の安全レベルに関連した科学的データに基づく安全閾値の観点から評価される。施工計画の投影の明るさは、その波長を含むレーザのタイプを考慮して、開口１６９のサイズを考慮して、レーザモジュール１６０の出力強度（ｍＷ）に基づいて計算される。レーザ安全モジュール１９６は、施工計画の投影上のラインの数、ラインの長さ、ラインの合計の長さ、ラインの交差、環境輝度、及び施工計画の投影におけるジャンプの数のうちの１つ又は複数を考慮することによって、建設現場での投影の明るさをさらに推定することができる。これらのパラメータは、レーザ安全モジュール１９６が、投影された施工計画の任意の所与の区域におけるレーザ投影の明るさを評価することを可能にする。レーザモジュール１６０の最大出力レベル及び他の特徴に関する情報は、ＳｏＣ１１６に接続されたメモリデバイスに格納することができる。レーザ光源に曝される網膜の安全レベルに関連した科学的データに基づく参照テーブルをメモリデバイスに格納することも企図される。このメモリデバイスに格納された情報は、投影装置１００が最初に電力投入されたときにレーザ安全モジュール１９６にプリロードすることができる。レーザ安全モジュール１９６は、施工計画の投影の明るさが網膜の暴露の安全レベルを下回るまでその強度を減衰させることによりレーザモジュール１６０を動的に制御する。一実施形態では、レーザ安全モジュール１９６は、投影された施工計画の任意の所与の区域における投影の明るさの密度を網膜の暴露の安全レベルよりも低く動的に維持するべく、施工計画の投影上の各ラインの明るさを制御する。
【0067】
図１０を再び参照すると、レーザビームの放出強度が、投影された施工計画の任意の領域において安全レベルに維持されるように、レーザ安全モジュールと、ＳｏＣ１１６と、レーザモジュール１６０を収容する周辺機器１９２との間にフィードバックループが実装され得る。
【0068】
投影装置１００のいくつかの実施形態は、関連する規格及び動作基準に準拠するようにされる。特に、投影装置１００は、偶発的な衝撃、時折の雨、高温又は氷点下での長時間の使用、及び日光への長時間の露出を含む、建設現場の環境上の問題に耐えるように適合される。例えば、投影装置１００は、耐衝撃性、防水性、防塵性、及び／又は耐水性であり得る。特に、投影装置１００は、米国電機工業会（ＮＥＭＡ）のＩＰ５５仕様に準拠する、及び／又は欧州規格ＥＮ６２２６２で定義されるＩＫ０８定格を満たすことができる。投影装置１００は、様々なＤＦＭＡ（Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）ガイドラインにさらに準拠することができる。
【0069】
図１３及び図１４は、それぞれ、投影装置１００を使用して得られるレーザ投影サイズの側面図及び上面図を示す。図１３及び図１４に示された数値は典型的なものであり、本開示を限定するものではない。度単位の角度を除いて、寸法はｍｍ単位である。
【0070】
典型的な使用例では、投影モジュール１００は、その三脚１０２にマウントされ、床面高さから１７００ｍｍ上に立っており、この投影モジュール１００の床上の高さ及び位置は、投影基準点の原点を定義する。プロジェクタヘッド１５０のピッチ角は、施工計画を床に投影することが望ましいので、水平より２９度下に設定されている。鏡検流計１７４は、水平方向と垂直方向の両方で８０度の光学範囲を有する。図１４では、この範囲は、投影モジュール１００からのダイレクトラインの左右４０度に分割され、投影ゾーンを定義する。このプロジェクタヘッド１５０のピッチ角のとき、投影ゾーンの最大深さは約２３．８メートルであり、投影ゾーンの最大深さでの幅は、投影モジュール１００からのダイレクトラインの両側で約１８．５メートルである。図１３では、鏡検流計１７４が両方ともそれらの中心位置にあるときに投影装置１００によって放出されるレーザドットは、投影装置１００から約２．４３メートルに配置されている。鏡検流計１７４が、プロジェクタヘッド１５０のピッチ角より４０度低いそれらの最低角度に向けられるとき、レーザ光は、投影装置１００から６９１ｍｍの近さになる。したがって、投影装置１００の位置から深さ６９１ｍｍのデッドゾーンが定義される。鏡検流計１７４は、プロジェクタヘッド１５０のピッチ角よりも４０度上に向けることができるが、鏡検流計１７４の角度を過度に大きくすると、投影装置１００がそのレーザビームを水平方向に無限の距離に放出することになる。実際には、鏡検流計１７４は、プロジェクタヘッド１５０のピッチ角を考慮に入れるときに、レーザビームの照準が水平より４度下になるように中心から最高２５度上に上昇するコントローラであり得る。鏡検流計１７４が２５度まで上昇すると、レーザビームは、約２３．８メートルで床上の点に到達することができる（図１４に示す）。
【0071】
投影装置１００は、図１４に三角形として例示される投影ゾーン上に施工計画を投影することが可能であり得るが、投影装置１００は、投影の精度がより容易に制御される、より小さいサイズに投影ゾーンを制限するように操作され得る。
【0072】
施工計画を表示するための投影装置及びその操作方法の説明は、単なる例示であり、多少なりとも限定することを意図するものではないことに当業者は気づくであろう。他の実施形態は、本開示の利益を有する当業者には自ずと容易に示唆されるであろう。さらに、開示された投影装置及び操作方法は、建設現場での不正確さ、時間の無駄、及び労力の無駄に関連した既存のニーズ及び問題に対する価値ある解決策を提供するようにカスタマイズされ得る。明確にするために、投影装置及び操作方法の実装の慣例的特徴のすべてが示され説明されているわけではない。特に、付属の請求項に列挙された要素の組み合わせが本開示の不可欠な部分を形成するので、特徴の組み合わせは、上記の説明で提示されたものに限定されない。もちろん、投影装置及び操作方法のそのような実際の実装の開発では、開発者固有の目標を達成するために、アプリケーション関連、システム関連、ネットワーク関連、及びビジネス関連の制約への準拠などの多数の実装固有の決定を行う必要があることと、これらの固有の目標は、実装ごとに、また、開発者ごとに異なることが分かるであろう。さらに、開発努力は複雑で時間がかかる可能性があるが、それにもかかわらず、本開示の利益を有する投影装置の分野の当業者にとってはエンジニアリングの日常的な作業であることが理解されるであろう。
【0073】
本開示によれば、本明細書に記載の構成要素、プロセス動作、及び／又はデータ構造は、種々のタイプのオペレーティングシステム、コンピューティングプラットフォーム、ネットワークデバイス、コンピュータプログラム、及び／又は汎用マシンを使用して実装され得る。加えて、当該技術分野の当業者は、ハードワイヤードデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などのあまり汎用でない性質のデバイスも使用され得ることを認識するであろう。一連の動作を含む方法がコンピュータによって実装される場合、プロセッサは、メモリデバイス又はマシンに作動的に接続され、これらの動作は、マシン、プロセッサ、又はコンピュータによって読み出し可能な一連の命令として格納され、一時的でない有形の媒体上に格納され得る。
【0074】
本明細書に記載のシステム及びモジュールは、本明細書に記載の目的に適したソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア、或いはソフトウェア、ファームウェア、又はハードウェアの任意の組み合わせを含み得る。ソフトウェア及び他のモジュールは、プロセッサによって実行され、本明細書に記載の目的に適したサーバ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ、コンピュータ化されたタブレット、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、及び他のデバイスのメモリデバイス上に存在し得る。ソフトウェア及び他のモジュールは、本明細書に記載の目的に適したローカルメモリデバイスを介して、ネットワークを介して、ブラウザ又は他のアプリケーション介して、或いは他の手段を介してアクセス可能であり得る。本明細書に記載のデータ構造は、本明細書に記載の目的に適したコンピュータファイル、変数、プログラミングアレイ、プログラミング構造、又は任意の電子情報格納スキーム又は方法、又はそれらの任意の組み合わせを含み得る。
【0075】
本開示は、例として提供される非限定的な例示的な実施形態によって本明細書の上記に説明されている。これらの例示的な実施形態は、自由に修正され得る。請求項の範囲は、実施例に記載された実施形態によって限定されるべきではなく、全体としての説明と一致する最も広い解釈を与えられるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】