CN105074383A - 用于显示结构设计图的对象和对象数据的装置和方法 - Google Patents

Abstract

用于在房间(11)的界面(16)上显示结构设计图的对象(21)和对象数据的方法，其中在第一步骤中选择房间(11)的结构设计图并且下载到控制设备中，在第二步骤中确定显示设备(18)的当前显示区域(25)，在第三步骤中比较显示设备(18)在界面(16)上的当前显示区域(25)与结构设计图并且确定结构设计图的位于当前显示区域(25)中的对象(21)，在第四步骤中为位于当前显示区域(25)中的对象(21)确定合适的投影参数并且传输给显示设备(18)，并且在第五步骤中借助显示设备(18)将位于当前显示区域(25)中的对象(21)投射到界面(16)上。

Description

用于显示结构设计图的对象和对象数据的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于在房间的界面上显示结构设计图的对象和对象数据的方法以及一种根据权利要求6的前序部分所述的用于显示结构设计图的对象和对象数据的装置。

背景技术

在建筑工程中，很多从事建筑规划、建筑施工和建筑物验收的工作种类。在建筑工程的规划中，建筑师或建筑工程师可能在其他技术人员的启示下建立建筑工程的结构设计图。在结构设计图中的对象的表示通过与建筑工程的尺寸和复杂程度相匹配的比例尺完成。在建筑过程中接在建筑规划之后的是在施工现场进行的建筑施工。建筑施工由建筑工人和手工工人借助工具和建筑机械进行并且由建筑工程管理或工头领导和协调。各种手工工人被系统化成工种，其中一个工种通常包括归于一个封闭区域的建筑工程管理领域的工作。对于在结构工程中的工种另外包括：木匠木工、安装工人、干墙工作、铺瓷砖工人和电工。

在建筑施工中手工工人必须将在结构设计图中绘出的对象以很费时的方式转移到施工现场，其中可能出现转移错误。此外不利的是，传统的结构设计图没有显示对象在建筑施工中必须被建造的时间顺序。

发明内容

本发明的目的是改进用于将结构设计图(Konstruktionsplan)的对象和对象数据显示在房间的界面上的方法和装置，其辅助操作员并且在将对象从结构设计图中转移到施工现场时降低错误发生。

根据本发明，针对在开头所述的方法该目的通过独立权利要求1的特征实现并且根据本发明针对开头所述的装置该目的通过独立权利要求6的特征实现。有利的改进方案在从属权利要求中给出。

根据本发明，用于将结构设计图的对象和对象数据显示在房间的界面上的方法具有以下特征，即：

-在第一步骤中选择房间的结构设计图并且下载到控制设备中，

-在第二步骤中确定投影设备在界面上的当前显示区域，

-在第三步骤中比较在界面上的当前显示区域与结构设计图并且确定结构设计图的位于当前显示区域中的对象，

-在第四步骤中为位于当前显示区域中的对象确定合适的投影参数并且传输给投影设备，并且

-在第五步骤中借助投影设备将位于当前显示区域中的对象投射到界面上。

结构设计图的对象和对象数据在房间的界面上的显示具有以下优点：对象显示在其应构建在建筑施工的范围中的位置处。取消了对象从结构设计图中转移到房间的界面上，从而免去了在将对象转移到待加工的基底上时发生的错误。此外，根据本发明的方法提供了为结构设计图的对象分配时间顺序的可能性。

在一个改进方案中，从当前位置和当前方位中确定投影设备的当前显示区域。为了将对象在结构设计图中设置的位置投射到界面上，必须相互协调结构设计图与投影设备的坐标系。投影设备是具有至少一个目标对象的显示设备的一部分，目标对象确定显示设备在房间中的位置坐标。目标对象对此适合借助参考设备确定显示设备的位置坐标。

在第一变型方案中，投影设备在房间中的方位由至少两个目标对象的位置坐标确定并且在第二变型方案中，投影设备在房间中的方位借助照相设备确定。

在一个优选的改进方案中，以重复频率重复根据本发明的方法的第二至第五步骤。在显示设备运动并且显示设备的位置和方位变化时第二至第五步骤的重复是重要的。投影设备将对象投射到位于投影设备的当前显示区域中的界面上。由此确保显示操作员希望看见的对象。

特别是为了实施根据本发明的方法，用于在房间的界面上显示结构设计图的对象和对象数据的装置包括：

-具有操纵元件和控制设备的操纵设备，以及

-具有投影设备和用于控制投影设备的控制设备的显示设备。

根据本发明的装置能够在需要在建筑施工的范围中建立结构设计图的对象的位置处显示结构设计图的对象。取消了将对象从结构设计图传输到房间的界面上，由此免去在将对象传输到待加工的基底上时的错误。此外可显示关于对象和基底的信息。

为了将对象投射到界面上的—在结构设计图中设置的—位置，必须相互协调结构设计图与投影设备的坐标系。通常借助已知的用于确定二维或三维的位置坐标的装置进行协调，该位置坐标称为参考设备并且可构造成全站仪。对此通常首先相互协调结构设计图和参考设备的坐标系并且然后相互协调参考设备和投影设备的坐标系。

优选地，显示设备具有至少一个目标对象，其确定显示设备在房间中的位置坐标。对此，至少一个目标对象适合借助参考设备确定显示设备在室内的位置坐标。

特别优选地，显示设备具有多个目标对象，其确定显示设备在房间中的多个位置坐标。在显示设备上的目标对象对此可用于通过差量(Differenzbildung)确定显示设备在房间中的当前方位或者用于在确定在房间中的当前位置时提高精确性。

可替代地，显示设备具有照相设备，其确定显示设备在房间中的方位。照相设备与参考设备一起适合确定显示设备在房间中的当前方位。

在第一优选实施方式中，显示设备结合(integriert)到具有手柄的手持器械中。作为手持器械的实施方式适合希望对需要在房间中建造的对象获得快速总览的操作者。操作者握住手柄并且将具有投影设备的手持器械指向房间的界面，操作员希望在该界面上显示结构设计图的对象。

在第二优选实施方式中，显示设备结合到具有固定转接器的器械中。该实施方案可实现显示设备在三脚架、高台等处的固定并且其中在建筑施工期间适合手工工人。为了用钻机在界面例如墙壁上建立钻孔，必须将钻孔恒定地并且尽可能精确地投影到界面上。

对此特别优选地，器械构造成可围绕旋转轴线或支点调节。操作员在房间中如此定向显示设备，使得显示设备将对于操作者重要的对象投射到界面上。显示设备的定向可由操作者手动地进行或者借助远程操控来控制。

在第三优选实施方式中，显示设备固定在作业安全帽上或结合在作业安全帽中。显示设备固定或结合在作业安全帽中的优点是，显示设备的当前显示区域始终位于操作者看向的位置。结构设计图的对象和对象数据显示给操作员，对象和对象数据位于操作员的视野中。如果操作员首先看向房间的左侧壁，旋转180°并且看向相对的右侧壁，那么布置在相对的右侧壁上的对象和对象数据显示给操作员。

附图说明

下面根据附图描述本发明的实施例。该附图不是一定按尺寸比例显示实施例，而是附图在为了用于解释的位置通过示意性的和/或稍微变形的形状表示。关于可从附图中直接看出的教导的补充请参考相关的现有技术。对此需要注意，可针对实施方式的形状和细节进行多样化的修改和变化，而不会离开本发明的一般思想。本发明的在说明书、附图以及权利要求中公开的特征本质上可单独存在也可以为了扩展本发明而任意结合。此外，由至少两个在说明书、附图和/或权利要求中公开的特征的所有结合都落入本发明的范围中。本发明的一般思想不局限于下面所示和所述的优选实施方式的精确形状或细节或者不局限于与在权利要求中请求保护的对象相比而限定的对象。在给定的测量范围中，位于所述界限中的数值也应作为极限值公开并且可任意使用和请求保护。为了简单，下面为相同的或相似的零件或具有相同的或相似的功能的零件使用相同的附图标记。

其中：

图1示出了根据本发明的用于在室内显示结构设计图的对象和对象数据的装置的应用，装置具有操纵设备、显示设备和参考设备；

图2以方块图示出了在图1中所示的根据本发明的装置的操纵设备、显示设备和参考设备的共同作用；

图3示出了根据本发明的用于借助根据本发明的图1的装置在待加工的基底上显示结构设计图的对象和对象数据的方法；

图4A、B在图1所示的应用示例上示出了显示设备的具有结构设计图的第一平面(图4A)和第二平面(图4B)的显示区域；以及

图5A-C示出了显示设备的三个不同的实施例，显示设备构造为手持器械(图5A)、显示设备结合到作业安全帽中(图5B)以及构造为具有固定转接器(安装适配器)的器械(图5C)。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的用于显示结构设计图的对象和对象数据的装置10在室内中11的应用。室内11由地板12、天花板13、两个侧壁14、15和后壁16构成。室内11的界限12-16概述为术语“界面”(边界面，)。

图1以示意图示出了装置10的主要部件。装置10包括操纵设备17、显示设备18和参考设备19。代替图1所示的、操纵设备17和显示设备18的分开布置，可将操纵设备结合到显示设备中。装置10显示在基底上的结构设计图的对象和对象数据。结构设计图是建筑工程的技术图纸，在该技术图纸中以绘图的方式示出用于制造构件或组件所需的所有信息。术语“对象”概括为包含在结构设计图中的构件、组件等。对象的对象数据例如是对象的几何尺寸(长度、宽度或直径)。

根据典型的加工任务阐述装置10的工作方式：在后壁16上应固定有安装轨道21。安装轨道21的固定通过两个固定板进行。对此必须根据预先给定样品在后壁16中制造一个钻孔，然后将合适的销钉引入该钻孔。销钉的种类和销钉的尺寸(直径)一方面取决于后壁16的基底以及另一方面取决于安装轨道21的负荷。后壁16的基底还影响对合适的钻孔工具的选择和钻机的钻孔参数。

装置10应辅助各种手工工人进行其工作。装置10的辅助工作包括在后壁16上显示钻孔。为了将钻孔投射到在后壁16上的—设置在结构设计图中的—位置，借助参考设备19使得结构设计图的坐标系和显示设备18的坐标系相互协调。对此，首先相互协调结构设计图和参考设备19的坐标系，并且然后相互协调参考设备19的坐标系和显示设备18的坐标系。

借助已知的参考对象协调参考设备19与结构设计图。在结构设计图中限定多个参考对象，其位于室内11中的显著位置处并因此适合相互协调结构设计图和参考设备19的坐标系。图1示出了在室内11的四个角落中的四个参考对象22.1、22.2、22.3、22.4，其毗邻后壁16。作为参考对象例如使用反射的目标对象。

显示设备18相对于参考设备19的位置和方位借助目标对象确定。显示设备18显示多个目标对象，图1示出三个目标对象23.1、23.2、23.3。可替代地，显示设备18相对于参考设备19的方位可借助固定在显示设备18上的照相设备24确定。显示设备18根据其位置和方位投射显示区域25到与显示设备18相对的界面上。在图1中显示设备18的显示区域25投射到后壁16上。图1示出安装在作业安全帽26上的显示设备18。

图2以方块图的形式示出了根据本发明的在图1中所示装置10的操纵设备17、显示设备18和参考设备19的共同作用。

操纵设备17和显示设备18为独立件构造并且通过通讯连接31相互连接或可连接。操纵设备17和参考设备19同样通过通讯连接32相互连接或可连接。通讯连接31、32可构造为无线的通讯连接、例如作为红外线连接、蓝牙连接、WLAN连接或WiFi连接，或者作为有线的通讯连接。除了提及的无线连接技术以外，所有已知的和未来的用于数据和图像传输的无线连接技术都适合。

移动的操纵设备17包括壳体33，操纵元件34和显示元件35集成在该壳体中。操纵元件34和显示元件35可构造为如图2所示的独立件或整体地例如集成到触摸屏中。操纵设备17还具有控制设备36、存储元件37和第一发送和接收元件38。

显示设备18包括投影设备41、用于控制投影设备41的控制设备42和第二发送和接收元件43。通讯连接31从操纵设备17的第一发送和接收元件38开始到显示设备18的第二发送和接收元件43构建。用于使投影设备41偏转的控制命令可由操纵设备17的控制设备36通过通讯连接31传输给显示设备18的控制设备42。

参考设备19包括激光测量设备44、用于控制激光测量设备44的控制设备45和第三发送和接收元件46。参考设备19例如构造成全站仪并且激光测量设备44构造为间隔测量和角度测量设备。从操纵设备17的第一发送和接收元件38开始到参考设备19的第三发送和接收元件46构建通讯连接32。通过操纵元件34，操作员开始确定参考位置和参考方位。用于参考确定的控制命令由操纵设备17的控制设备36通过通讯连接32发送到参考设备19的控制设备45。

结构设计图存储在操纵设备17的存储元件37中。操纵设备17可通过另一通讯连接47与中央存储器48连接。术语“中央存储器”概括为所有的用于数据归档的电子器件。对此例如有服务器、笔记本电脑、计算机、外置硬盘和PDA。结构设计图可通过通讯连接47从中央存储器48传输到操纵设备17并且存储在存储单元37中或经处理的结构设计图和从属文档从操纵设备17传输到中央存储器48并在此归档。

中央存储器48包括存储设备51和第四发送和接收元件52。从操纵设备17的第一发送和接收元件38开始到中央存储器48的第四发送和接收元件52构建通讯连接47。数据以结构设计图、图片和视频文档等形式从操纵设备17的控制设备36通过通讯连接47传输到存储设备51或者控制设备36将数据从存储设备51传输到操纵设备17。

图3根据流程图示出了根据本发明的用于通过根据本发明的、图1的装置10在室内11的界面16上显示结构设计图的对象和对象数据的方法。

操作员在步骤S01中在操纵设备17上选择适合其处理工作的、室内11的结构设计图。结构设计图存储在操纵设备17的存储元件37中并且由操作员通过操纵元件34选择合适的结构设计图。结构设计图被下载到控制设备36中。可替代地，操作员可通过操纵元件34与中央存储器48建立通讯连接47并且将结构设计图从存储设备51通过通讯连接47传输到操纵设备17的控制设备36中。

结构设计图可作为总体设计图包括室内11的所有对象或作为部分设计图仅包含一些对象。对于不同手工工人、如电工、泥瓦匠、安装工人来说，在结构设计图中重要的对象和对象数据不同。为了使结构设计图能够符合相应的手工工人的要求，可单独地或以至少两个部分设计图的各种结合方式选择部分设计图并且在步骤S01中将部分设计图下载到控制设备36中。

在步骤S02中，操作员在操纵设备17上通过操纵元件34从包含在结构设计图中的参考对象22.1-22.4中选择用于参考确定(参考位置和参考方位)的第一和第二参考对象。参考确定用于校正参考设备19的坐标系和结构设计图的坐标系。为了参考确定需要至少两个位置在结构设计图中给出的参考对象。通过使用其他的参考对象可提高参考确定的精确性。此外，在步骤S03中操作员从目标对象23.1-23.3中选择第一和第二目标对象。借助目标对象确定显示设备18相对于参考设备19的当前位置和方位；对此需要至少两个目标对象。可替代地，显示设备18相对于参考设备19的方位可借助照相设备24确定。对于确定显示设备18的当前位置仅需一个目标对象，通过使用其他的目标对象可提高位置确定的精确性。

在步骤S04中，参考设备19的激光测量设备44由操作员手动地或自动地朝向第一参考对象定向并且在步骤S05中激光测量设备44对第一参考对象执行间隔测量和角度测量。在步骤S06中，测量的间隔值和角度值通过通讯连接32传输给操纵设备17的控制设备36并且存储在控制设备36中。在测量第一参考对象之后，类似于第一参考对象地测量第二参考对象。在步骤S07中，激光测量设备44朝向第二参考对象定向并且在步骤S08中对第二参考对象执行间隔测量和角度测量。在步骤S09中，测量的间隔值和角度值通过通讯连接32传输到操纵设备17的控制设备36并且存储在控制设备36中。

在参考确定之后，确定显示设备18相对于参考设备19的当前位置和方位。在步骤S10中，激光测量设备44由操作员手动地或自动地朝向第一目标对象定向并且在步骤S11中对第一目标对象执行间隔测量和角度测量。在步骤S12中，测量的间隔值和角度值通过通讯连接32传输到操纵设备17的控制设备36并且存储在控制设备36中。在测量第一目标对象之后，类似于第一目标对象地测量第二目标对象。在步骤S13中，激光测量设备44朝向第二目标对象定向并且在步骤S14中对第二目标对象执行间隔测量和角度测量。在步骤S15中，测量的间隔值和角度值通过通讯连接32传输到操纵设备17的控制设备36并且存储在控制设备36中。在步骤S16中，控制设备36从测量的目标对象的间隔值和角度值中计算显示设备17相对于参考设备19的当前位置和当前方位。可替代地，显示设备18相对于参考设备19的当前方位可借助照相设备24确定。

在步骤S17中，控制设备36从显示设备18的当前位置和当前方位中确定显示设备18的当前显示区域25。然后在步骤S18中控制设备36确定布置在当前显示区域25中的结构设计图的对象的合适的投影参数并且在步骤S19中将投影参数传输给投影设备41。室内11的界面12-16可能具有凹凸处，其损害投影对象的质量和精确性。借助照相机可获取界面12-16的表面，借助图像处理可求出界面12-16的凹凸处并且在步骤S18可在投影参数中顾及。在步骤S20中，投影设备41将布置在当前显示区域25中的对象和对应的对象数据投射到后壁16上。在步骤S20之后，通过步骤S10继续该方法。以重复频率重复步骤S10至S20。

图4A、B在图1所示的加工任务的示例上示出了显示设备18的具有第一平面(图4A)和第二平面(图4B)的显示区域25。应借助两个固定板将安装轨道21固定在后壁16上。

图4A示出了具有四个相同的钻孔54.1-54.4的钻孔样品，这些钻孔建造在后壁16中。在后壁16上的钻孔54.1-54.4的位置旁边，对钻孔54.1-54.4重要的对象数据55被投射到后壁16上。操作员可通过操纵元件34确定出现的对象数据55的数量和类型。对于钻孔，重要的对象数据例如包括钻孔的直径(直径8mm)，钻孔的深度(深度30mm)和后壁16的基底的说明(混凝土)。

图4B示出了投射到基底上的第一和第二固定板56.1、56.2。安装轨道10借助固定板56.1、56.2固定在后壁16上。在固定板56.1、56.2旁边，显示区域25显示与固定板56.1、56.2对应的对象数据57.1、57.2。

图5A-C示出了显示设备18的三个不同的实施例：显示设备构造为手持器械(图5A)、显示设备结合到作业安全帽中(图5B)以及构造为具有固定转接器的器械(图5C)。

图5A示出手持器械61，其中结合有装置10的显示设备18和操纵设备17。手持器械61包括器械壳体62，其与手柄63连接。操作员握住手柄63并且使手持器械61，以其布置有投影设备41的前侧64对准房间的操作员希望能够显示结构设计图的对象的界面。操纵元件34和操纵设备17的显示元件35布置在器械壳体62的上侧65上。在器械壳体62的内部中有操纵设备17的控制设备36和用于控制投影设备41的控制设备42。

手持器械61或显示设备18的当前位置借助固定在器械壳体62的上侧65上的目标对象66确定。手持器械61或显示设备18的当前方位借助布置在器械壳体62的前侧64上的照相设备24确定。

图5B示出了装置10的具有结合在作业安全帽72中或固定在作业安全帽72上的投影设备41、照相设备24和目标对象71的显示设备18。将投影设备41结合到作业安全帽72中提供了以下优点：显示设备18的当前显示区域25始终位于操作员看向的位置。结构设计图的对象和对象数据恰好显示给操作员，对象和对象数据位于操作员的视野中。

作业安全帽是一种安全帽，其在许多的工业城市中规定作为配件，以用于在施工现场或其他的危险区域处进行作业保护。在已知的作业安全帽上可固定各种附件、例如听力保护装置、电池驱动的照明装置或用于用电锯作业的脸部保护装置。

图5C示出了装置10在第三实施方式中作为具有固定转接器82的器械81的显示设备18。器械81包括器械壳体83，其与调节设备84连接。器械81借助调节设备84可围绕旋转轴线或支点调节。操作员在房间中对显示设备18进行定向，使得显示设备18的显示区域将对于操作员重要的对象投射到界面上。显示设备18的定向可通过操作员手动地进行或者通过远程操控来控制。器械81通过固定转接器82固定在例如三脚架85或高台上。

Claims (13)

1.一种用于在房间(11)的界面(16)上显示结构设计图的对象(21；54.1-54.4；56.1、56.2)和对象数据(55；57.1、57.2)的方法，其中：

-在第一步骤中选择所述房间(11)的结构设计图并且下载到控制设备(36)中，

-在第二步骤中确定投影设备(41)的当前显示区域(25)，

-在第三步骤中比较所述界面(16)上的所述投影设备(41)的当前显示区域(25)与所述结构设计图并且确定所述结构设计图的位于当前显示区域(25)中的对象(21；54.1-54.4；56.1、56.2)，

-在第四步骤中为位于所述当前显示区域(25)中的对象(21；54.1-54.4；56.1、56.2)确定合适的投影参数并且传输给所述投影设备(41)，并且

-在第五步骤中借助所述投影设备(41)将位于当前显示区域(25)中的对象(21；54.1-54.4；56.1、56.2)投射到所述界面(16)上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述投影设备(41)的当前显示区域(25)由当前位置和当前方位确定。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述投影设备(41)在所述房间(11)中的方位由至少两个目标对象(23.1、23.2、23.3)的位置坐标确定。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述投影设备(41)在所述房间(11)中的方位借助照相设备(24)确定。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以重复频率重复第二至第五步骤。

6.一种用于在房间(11)的界面(16)上显示结构设计图的对象(21；54.1-54.4；56.1、56.2)和对象数据(55；57.1、57.2)的装置，所述装置用于实施根据权利要求1至6中任一项所述的方法，所述装置具有：

-具有操纵元件(34)和控制设备(36)的操纵设备(17)，以及

-具有投影设备(41)和用于控制所述投影设备(41)的控制设备(42)的显示设备(18)。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述显示设备(18)具有至少一个目标对象(23.1、23.2、23.3、66、71)，该目标对象确定所述显示设备(18)在房间(11)中的位置坐标。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述显示设备(18)具有多个目标对象(23.1、23.2、23.3)，该多个目标对象确定所述显示设备(18)在房间(11)中的多个位置坐标。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述显示设备(18)具有照相设备(24)，该照相设备确定所述显示设备(18)在房间(11)中的方位。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述显示设备(18)结合到具有手柄(63)的手持器械(61)中。

11.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述显示设备(18)结合到具有固定转接器(82)的器械(81)中。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述器械(81)构造成能够围绕旋转轴线或支点调节。

13.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述显示设备(18)固定在作业安全帽(26)上或结合在作业安全帽(72)中。