JP2020098481A - Display system - Google Patents
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Abstract
Description
ここに開示する技術は、表示システムに関する。 The technology disclosed herein relates to a display system.
ユーザが装着して用いる表示装置として、いわゆる頭部装着式表示装置(ヘッドマウントディスプレイ:HMD)が広く知られている。このHMDは、外光を透過させずに情報のみをユーザに視認させる非透過型のHMDと、外光を透過させつつ、情報を重畳表示する透過型のHMDと、に大別される。 A so-called head-mounted display device (head mounted display: HMD) is widely known as a display device worn by a user. This HMD is roughly classified into a non-transmissive HMD that allows a user to visually recognize only information without transmitting external light, and a transmissive HMD that allows information to be superimposed and displayed while transmitting external light.
上記のように分類されるHMDのうち、特に透過型のHMDは、ユーザの視界を損なわないという利点を活かすべく、作業支援用の表示システムに用いられる場合がある。この場合、ユーザによる作業を妨げることなく、その作業を支援するための情報をユーザに視認させることができる。 Among the HMDs classified as described above, a transmissive HMD may be used in a display system for work support in order to take advantage of the advantage of not impairing the user's visual field. In this case, the information for supporting the work can be visually recognized by the user without hindering the work by the user.
このような観点から創作された技術として、例えば特許文献1には、例えば道路を掘削する際に、ガス管や水道管の破損防止に資する表示システムが開示されている。具体的に、前記特許文献1に係る表示システムは、GPSやARマーカを用いてHMDの現在位置を取得するとともに、ガス管や水道管の配管構造を示す画像データを格納したデータベースから、取得された現在位置に対応する配管の画像を読み出す。そうして読み出した配管の画像を透過型のHMDに表示させることにより、作業者に配管の位置等を把握させることができる。
As a technique created from such a point of view, for example,
ところで、建造物の壁内に埋め込まれた配管など、壁裏の敷設物を保守点検する場合には、敷設物が設けられた壁のうち、点検対象とされた敷設物周辺の部位を施工したり、点検対象ではない敷設物を避けつつ施工したりすることが求められる。 By the way, when performing maintenance inspections on the laying behind the wall, such as piping embedded in the wall of the building, construct a part of the wall around the laying that is to be inspected. Or, it is required to construct while avoiding the laying object that is not subject to inspection.
このような要求に応えるためには、予め、敷設物の位置関係を作業者に把握させることが考えられる。そのための方策としては、保守点検に先立って設計図面を用意することが挙げられるものの、この方法は手間がかかり不都合である。 In order to meet such a demand, it is conceivable to let an operator grasp the positional relationship of the laid object in advance. Although a measure for that purpose is to prepare a design drawing prior to maintenance and inspection, this method is troublesome and inconvenient.
そこで、設計図面を用意する代わりに、前記特許文献1に係る表示システムを用いることが考えられる。ところが、この表示システムを機能させるためには、配管構造を示す画像データが不可欠である。
Therefore, it is conceivable to use the display system according to
前記特許文献1に係る表示システムは、設計図面を示す電子データ(いわゆる設計データ)が現存しており、これを画像データとして利用可能な場合には有用であるものの、比較的古い建造物を工事する場合のように、そうした設計データが存在しない場合には機能せず、作業支援に何ら寄与しない、ということに本願発明者らは気付いた。
The display system according to
ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、設計データが存在しない場合においても、敷設物の位置関係を作業者に把握させることにある。 The technique disclosed here is made in view of such a point, and the purpose thereof is to make an operator grasp the positional relationship of a laid object even when there is no design data.
本開示は表示システムに係る。この表示システムは、壁裏の敷設物を検出する敷設物検出装置と、前記敷設物検出装置による検出箇所の位置情報を検出する位置情報検出装置と、前記敷設物検出装置により検出された敷設物と、前記位置情報検出装置により検出された位置情報とが関連付いた敷設物情報を記憶する記憶装置と、前記記憶装置により記憶された敷設物情報を重畳表示する透過型の頭部装着式表示装置と、前記記憶装置により記憶された敷設物情報のうち、前記頭部装着式表示装置を通じた視界に対応した敷設物情報を前記頭部装着式表示装置に表示させる制御装置と、を備える。 The present disclosure relates to display systems. This display system includes a laying object detecting device for detecting a laying object on the back of a wall, a position information detecting device for detecting positional information of a detection location by the laying object detecting device, and a laying object detected by the laying object detecting device. And a storage device for storing the installation information associated with the position information detected by the position information detecting device, and a transmissive head-mounted display for superimposing and displaying the installation information stored by the storage device. An apparatus and a control device for displaying, on the head-mounted display device, laid-object information corresponding to a field of view through the head-mounted display device, out of the laid-object information stored by the storage device.
ここで、「頭部装着式表示装置を通じた視界」とは、例えば頭部装着式表示装置におけるディスプレイ越しの視界をいう。 Here, the “field of view through the head-mounted display device” refers to the field of view through the display of the head-mounted display device, for example.
前記の構成によれば、制御装置は、記憶装置に記憶された敷設物情報のうち、頭部装着式表示装置を通じた視界に対応した敷設物情報を表示させる。よって、作業者の視界が変動したとしても、そうした変動を反映した敷設物情報を作業者に視認させることができる。そのため、作業者は、広い範囲を見渡しながら作業を行うことができる。このことは、作業効率を確保する上で有効である。 According to the above configuration, the control device displays the laying object information corresponding to the field of view through the head-mounted display device among the laying object information stored in the storage device. Therefore, even if the field of view of the worker changes, it is possible to allow the worker to visually recognize the installation information that reflects such a change. Therefore, the worker can work while looking over a wide range. This is effective in ensuring work efficiency.
また、前記の構成は、設計図面等を示す電子データを必要としない。したがって、設計データが存在しない場合においても、敷設物の位置関係を作業者に把握させることが可能になる。 Further, the above configuration does not require electronic data indicating a design drawing or the like. Therefore, even when there is no design data, it becomes possible for the operator to grasp the positional relationship of the laid object.
さらに、前記の構成によれば、敷設物情報を記憶装置に記憶させることで、作業対象のチェック結果を記録として残すことができる。記録の手間が省けるため、作業効率を確保する上で有利になる。 Further, according to the above configuration, by storing the laying object information in the storage device, the check result of the work target can be recorded. This saves time and effort for recording, which is advantageous in ensuring work efficiency.
また、前記敷設物検出装置には、超広帯域無線を用いたレーダセンサが含まれる、としてもよい。 Further, the laid object detecting device may include a radar sensor using ultra-wideband wireless.
一般に、超広帯域無線は透過性に優れる。よって、超広帯域無線を用いることで、壁裏の敷設物を精度よく検出することが可能になる。 In general, ultra-wideband wireless has excellent transparency. Therefore, by using the ultra wideband wireless, it becomes possible to detect the laying object behind the wall with high accuracy.
また、前記敷設物検出装置は、前記頭部装着式表示装置の向きに対応した敷設物情報を前記頭部装着式表示装置に表示させる、としてもよい。 Further, the laid object detection device may display laid object information corresponding to the orientation of the head-mounted display device on the head-mounted display device.
前記の構成によれば、制御装置は、記憶装置に記憶された敷設物情報のうち、頭部装着式表示装置の向きに対応した敷設物情報を表示させる。例えば作業者が周囲を見渡したとき等、作業者の視界が変動したときには、その変動に応じて頭部装着式表示装置の向きが変わることになる。よって、頭部装着式表示装置の向きに対応した敷設物情報を頭部装着式表示装置に表示させることで、作業者の視界に対応した敷設物情報を作業者に視認させることが可能になる。 According to the above configuration, the control device displays the laying object information corresponding to the orientation of the head-mounted display device among the laying object information stored in the storage device. For example, when the field of view of the worker changes, such as when the worker looks around, the orientation of the head-mounted display device changes according to the change. Therefore, by displaying the laying object information corresponding to the orientation of the head-mounted display device on the head-mounted display device, the worker can visually recognize the laying object information corresponding to the field of view of the worker. ..
また、前記頭部装着式表示装置は、スマートグラスとして構成されている、としてもよい。 The head-mounted display device may be configured as smart glasses.
一般的なスマートグラスは、工事用のヘルメットに装着することができる。よって、前記の構成によれば、工事に際して利便性が向上する。 A general smart glass can be attached to a construction helmet. Therefore, according to the said structure, the convenience improves at the time of construction.
以上説明したように、前記表示システムによれば、設計データが存在しない場合においても、敷設物の位置関係を作業者に把握させることが可能になる。 As described above, according to the display system, it becomes possible for the operator to grasp the positional relationship of the laid object even when there is no design data.
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The following description is an example.
<表示システムの概略>
図1は、表示システムSの概略を例示する図であり、図2は、表示システムSの構成を例示するブロック図である。図1〜図2に示すように、表示システムSは、敷設物センサ1、スマートグラス2及びコントローラ3を備えており、敷設物センサ1による検出結果をコントローラ3に記憶させるとともに、その記憶内容をスマートグラス2に表示させることができる。スマートグラス2における表示内容は、このスマートグラス2を装着した作業者によって視認される。
<Outline of display system>
FIG. 1 is a diagram illustrating an overview of the display system S, and FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the display system S. As shown in FIGS. 1 and 2, the display system S includes a
以下、表示システムSを成す各要素について順番に説明をする。 Hereinafter, each element which comprises the display system S is demonstrated in order.
−敷設物センサ−
敷設物センサ1は、超広帯域無線を用いたレーダセンサとして構成されており、建築物の壁に押し当てることで、壁裏の敷設物を検出することができる。ここで、敷設物センサ1による検出箇所(いわゆる「センサ位置」)は、後述のスマートグラス2によって特定される。
-Layers sensor-
The
この敷設物センサ1は、本実施形態における「敷設物検出装置」に相当する。敷設物検出装置としての敷設物センサ1による検出結果は、適宜、コントローラ3の記憶装置32に無線又は有線で送信される。
The
−スマートグラス−
スマートグラス2は、透過型の頭部装着式表示装置を例示しており、種々の情報を重畳表示するためのディスプレイ21と、距離を計測するためのステレオカメラ22と、ディスプレイ21の姿勢を検出するための9軸センサ23と、を有している。
-Smart glasses-
The
具体的に、ディスプレイ21は、左右一対の表示装置として構成されており、コントローラ3からの信号に基づいて拡張現実(Augmented Reality:AR)コンテンツを表示させることができる。ディスプレイ21上に表示されるARコンテンツは、ディスプレイ21越しに視覚される実空間に重畳されることになる。
Specifically, the
ステレオカメラ22は、左右一対のレンズを備えた構成とされており、各レンズを通じて結像する光学像に基づいて、被写体との距離を計測することができる。ここでの被写体には、少なくとも、前述の敷設物センサ1、ひいては敷設物センサ1による検出箇所と、後述のARマーカ4と、が含まれる。
The
9軸センサ23は、いわゆるジャイロスコープを備えた構成とされており、スマートグラス2の姿勢を検出することができる。ステレオカメラ22による検出結果と、9軸センサ23による検出結果とを組み合わせることで、敷設物センサ1による検出箇所の位置情報を三次元的に検出することが可能になる。
The 9-
ステレオカメラ22及び9軸センサ23は、本実施形態における「位置情報検出装置」に相当する。ステレオカメラ22及び9軸センサ23による検出結果は、適宜、コントローラ3に送信される。
The
−コントローラ−
コントローラ3は、種々の処理を行うプロセッサ31と、前述の記憶装置32と、を有しており、敷設物センサ1及びスマートグラス2のそれぞれに対して電気的に接続されている。コントローラ3は、本開示における「制御装置」に相当する。
-Controller-
The
プロセッサ31は、敷設物センサ1により検出された敷設物と、ステレオカメラ22及び9軸センサ23により検出された位置情報(具体的には、敷設物センサ1による検出箇所の位置情報)と、が関連付いた敷設物情報を生成し、そうして生成した敷設物情報を記憶装置32に記憶させる。すなわち、本実施形態に係る敷設物情報は、3次元空間における座標毎に与えられる情報であり、いわゆる「センシング空間」において定めることができる。
The
このセンシング空間と、ディスプレイ21越しに視覚される現実の空間(以下、「実空間」ともいう)との相対的な位置関係は、例えば、実空間上にARマーカ4を配置することで決定することができる。この場合、前述のステレオカメラ22がARマーカ4を検出することで、実空間におけるARマーカ4の位置が検出されるとともに、そのARマーカ4に対する相対座標として、センシング空間における座標を定めることができる。
The relative positional relationship between this sensing space and the actual space viewed through the display 21 (hereinafter, also referred to as “real space”) is determined by, for example, disposing the
記憶装置32は、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、又は、揮発性若しくは不揮発性のメモリから成り、プロセッサ31によって生成された敷設物情報を記憶することができる。記憶装置32における記憶内容は、プロセッサ31によって適宜、読み込まれるようになっている。
The
前述のスマートグラス2は、記憶装置32により記憶された敷設物情報を景色に重ねて重畳表示することが出来る。すなわち、スマートグラス2は、ARコンテンツとして敷設物情報を選択し、これを実空間に重畳することができる。ここで、スマートグラス2における敷設物情報の表示態様は、コントローラ3によって制御される。
The
具体的に、コントローラ3は、記憶装置32により記憶された敷設物情報のうち、スマートグラス2を通じた視界(具体的には、スマートグラス2のディスプレイ21越しの視界)に対応した敷設物情報をスマートグラス2に表示させる。
Specifically, the
さらに詳しくは、コントローラ3は、9軸センサ23による検出結果に基づいてスマートグラス2の向きを検出するとともに、そうして検出されたスマートグラス2の向きに基づいて、ディスプレイ21越しの視界を推定する。そして、コントローラ3は、記憶装置32により記憶された敷設物情報のうち、そうして推定された視界内に収まる敷設物情報を選択し、それをディスプレイ21に表示させる。
More specifically, the
このように、本実施形態に係るスマートグラス2は、ディスプレイ21越しに視覚される実空間に対し、敷設物情報が定められたセンシング空間を重ね合わせて表示することができる。実空間とセンシング空間とを重ね合わせた複合現実(Mixed Reality:MR)空間を作業者に提供することで、敷設物の保守点検に際して、種々の作業支援を実現することが可能になる。
As described above, the
<敷設物情報の取得手順>
図3は、敷設物情報の取得手順を例示する図である。図3の鎖線に示すように、壁裏には配管状の敷設物が設けられているものとする。
<Procedures for obtaining laying object information>
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a procedure for acquiring the installation information. As shown by the chain line in FIG. 3, it is assumed that a pipe-like laid object is provided behind the wall.
図3の上段に示すように、作業者は、点検対象となる壁Wの表面にARマーカ4を取り付けるとともに、壁Wの表面に敷設物センサ1を近づける。
As shown in the upper part of FIG. 3, the worker attaches the
そして、図3の中段及び下段に示すように、作業者は、壁Wの表面全体を沿わせるように敷設物センサ1を移動させる。これにより、壁裏の敷設物Pが検出される。敷設物の検出と並行して、スマートグラス2のステレオカメラ22が敷設物センサ1を追跡することで、敷設物センサ1による検出箇所の位置情報が三次元的に検出される。コントローラ3は、敷設物センサ1により検出された敷設物と、スマートグラス2により検出された位置情報とが関連付いた敷設物情報Iを記憶装置32に記憶させる。
Then, as shown in the middle and lower parts of FIG. 3, the worker moves the laid
<敷設物情報の表示態様>
図4は、敷設物情報Iの表示態様を例示する図である。図4において例示される敷設物情報Iは、図3に例示した敷設物情報Iに等しい。
<Display mode of laid object information>
FIG. 4 is a diagram illustrating a display mode of the laid object information I. The installation information I illustrated in FIG. 4 is equal to the installation information I illustrated in FIG.
図4の上段に示すように、作業者Mの視線が紙面右側を指向しているときには、紙面右側の壁Wが視界V1に収まることになる。この場合、コントローラ3は、記憶装置32に記憶された敷設物情報Iのうち、視界V1に対応した敷設物情報I1をディスプレイ21に表示させる。
As shown in the upper part of FIG. 4, when the line of sight of the worker M is directed to the right side of the drawing, the wall W on the right side of the drawing falls within the field of view V1. In this case, the
一方、図4の下段に示すように、作業者Mが首を振って周囲を見渡した結果、その視線が紙面左側を指向したときには、紙面左側の壁Wが視界V2に収まることになる。この場合、コントローラ3は、記憶装置32に記憶された敷設物情報Iのうち、視界V2に対応した敷設物情報I2をディスプレイ21に表示させる。
On the other hand, as shown in the lower part of FIG. 4, when the worker M shakes his/her head and looks around the surroundings, when the line of sight is directed to the left side of the paper, the wall W on the left side of the paper falls within the field of view V2. In this case, the
このように、コントローラ3は、記憶装置32に記憶された敷設物情報Iのうち、スマートグラス2を通じた視界V1,V2に対応した敷設物情報I1,I2を表示させる。よって、作業者Mの視界が変動したとしても、そうした変動を反映した敷設物情報I1,I2を作業者Mに視認させることができる。そのため、作業者Mは、広い範囲を見渡しながら作業を行うことができる。このことは、作業効率を確保する上で有効である。
In this way, the
また、本実施形態に係る表示システムSは、設計図面等を示す電子データを必要としない。したがって、設計データが存在しない場合においても、敷設物の位置関係を作業者Mに把握させることが可能になる。 Further, the display system S according to the present embodiment does not require electronic data indicating a design drawing or the like. Therefore, even when the design data does not exist, it becomes possible for the operator M to grasp the positional relationship of the laid object.
一方、3D−CADデータ等の設計データが仮に存在した場合には、その設計データと、敷設物情報Iとを比較することで、設計図面と実際の敷設物との相違点を把握することが可能になる。 On the other hand, if design data such as 3D-CAD data is present, by comparing the design data with the installation information I, the difference between the design drawing and the actual installation can be grasped. It will be possible.
さらに、本実施形態に係る表示システムSによれば、敷設物情報Iを記憶装置32に記憶させることで、敷設物のチェック結果を記録として残すことができる。記録の手間が省けるため、作業効率を確保する上で有利になる。
Furthermore, according to the display system S according to the present embodiment, by storing the laying object information I in the
また一般に、超広帯域無線は透過性に優れる。よって、超広帯域無線を用いたレーダセンサとして敷設物センサ1を構成することで、壁裏の敷設物を精度よく検出することが可能になる。
In addition, ultra wideband radio is generally excellent in transparency. Therefore, by constructing the laid
また、図4に示すように、コントローラ3は、記憶装置32に記憶された敷設物情報Iのうち、スマートグラス2の向きに対応した敷設物情報I1,I2を表示させる。例えば作業者Mが周囲を見渡したとき等、その作業者Mの視界が変動したときには、視界の変動に応じてスマートグラス2の向きが変わることになる。よって、スマートグラス2の向きに対応した敷設物情報I1,I2をスマートグラス2に表示させることで、作業者Mの視界V1,V2に対応した敷設物情報I1,I2を作業者Mに視認させることが可能になる。
Further, as shown in FIG. 4, the
また、頭部装着式表示装置としてのスマートグラス2は、工事用のヘルメットに装着することができる。よって、工事に際して利便性が向上する。
Further, the
《他の実施形態》
前記実施形態では、ステレオカメラ22及び9軸センサ23により検出される位置情報は、3次元的な位置情報として検出されるように構成されていたが、この構成には限定されない。例えば、2次元的な位置情報として検出されるように構成してもよい。
<<Other Embodiments>>
In the above embodiment, the position information detected by the
また前記実施形態は、ARマーカ4を用いた構成とされていたが、この構成には限定されない。例えば、ステレオカメラ22によって撮像可能な物体を特徴点とし、それをARマーカの代わりに用いてもよい。
Moreover, although the said embodiment was set as the structure which used
1 敷設物センサ(敷設物検出装置)
2 スマートグラス(頭部装着式表示装置)
22 ステレオカメラ(位置情報検出装置)
23 9軸センサ(位置情報検出装置)
3 コントローラ(制御装置)
32 記憶装置
I 敷設物情報
I1 敷設物情報
I2 敷設物情報
S 表示システム
V1 視界
V2 視界
W 壁
1 Laying object sensor (Laying object detection device)
2 smart glasses (head mounted display)
22 Stereo camera (positional information detection device)
23 9-axis sensor (position information detection device)
3 controller (control device)
32 Storage device I Laying object information I1 Laying object information I2 Laying object information S Display system V1 Field of view V2 Field of view W Wall
Claims (4)
前記敷設物検出装置による検出箇所の位置情報を検出する位置情報検出装置と、
前記敷設物検出装置により検出された敷設物と、前記位置情報検出装置により検出された位置情報とが関連付いた敷設物情報を記憶する記憶装置と、
前記記憶装置により記憶された敷設物情報を重畳表示する透過型の頭部装着式表示装置と、
前記記憶装置により記憶された敷設物情報のうち、前記頭部装着式表示装置を通じた視界に対応した敷設物情報を前記頭部装着式表示装置に表示させる制御装置と、を備える
ことを特徴とする表示システム。 A laying object detection device that detects laying objects behind the wall,
A position information detection device for detecting position information of a detection location by the laid object detection device,
A laying object detected by the laying object detection device, and a storage device that stores laying object information in which the position information detected by the position information detecting device is associated.
A transmissive head-mounted display device that superimposes and displays the installation information stored by the storage device,
A control device that causes the head-mounted display device to display the laid-object information corresponding to the field of view through the head-mounted display device among the laid-object information stored by the storage device. Display system.
前記敷設物検出装置には、超広帯域無線を用いたレーダセンサが含まれる
ことを特徴とする表示システム。 The display system according to claim 1,
The display system, wherein the laid object detecting device includes a radar sensor using ultra-wideband wireless.
前記敷設物検出装置は、前記頭部装着式表示装置の向きに対応した敷設物情報を前記頭部装着式表示装置に表示させる
ことを特徴とする表示システム。 The display system according to claim 1 or 2,
The display system, wherein the laid object detecting device causes the head mounted display device to display laid object information corresponding to the orientation of the head mounted display device.
前記頭部装着式表示装置は、スマートグラスとして構成されている
ことを特徴とする表示システム。 The display system according to any one of claims 1 to 3,
The display system, wherein the head-mounted display device is configured as a smart glass.
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