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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Anzeigen
und Verändern einer Darstellung eines mehrdimensionalen
Raums und/oder Objekts in einem solchen Raum, wobei mittels mindestens
einer insbesondere in Bewegung befindlichen und in mehreren Freiheitsgraden
bewegbaren elektronischen Vorrichtung ein Ist-Zustand des Raums
und/oder des Objekts optisch erfasst wird und mit einem konstruktiv
ermittelten Soll-Zustand des Raums bzw. des Objekts verglichen wird.
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Üblicherweise
weisen Gebäude und deren Infrastruktur nach deren Fertigstellung
häufig Unterschiede zu den Konstruktionsplänen,
nach denen sie gebaut wurden, auf. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene
Verfahren und Vorrichtungen zur Identifizierung von Unterschieden
und Fehlern zwischen Konstruktionsplänen und fertig gestellten
Räumen und/oder Objekten in solchen Räumen bekannt.
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Aus
der
DE 10 2005
010 225 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zum Vergleich
eines realen Gegenstandes mit einem digitalen Modell bekannt, bei welchem
eine Abfolge von Bildern des Gegenstandes aufgenommen wird, wobei
für jedes Bild der Abfolge dessen Betrachtungsrichtung
und Betrachtungsposition relativ zum Konstruktionsmodell ermittelt
wird. Eine Darstellung des Gegenstandes, die den Gegenstand aus
der Betrachtungsrichtung und der Betrachtungsposition des Bildes
zeigt, wird erzeugt und in das Bild eingefügt. Die Abfolge
von Bildern mit eingefügten Darstellungen liefert den Vergleich.
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Aus
der
DE 10 2005
004 448 A1 ist eine elektronische Konstruktionsvorrichtung,
insbesondere eine Vorrichtung zum Anzeigen und Verändern
einer Darstellung eines Gegenstandes bekannt. Dabei umfasst die
Vorrichtung ein Anzeigegerät, eine Haltevorrichtung, eine
Recheneinheit und mindestens einen Sensor. Die Haltevorrichtung
ist zum Halten des Anzeigegeräts ausgestaltet und umfasst
ein Fahrwerk. Dieses Fahrwerk ist so ausgestaltet, dass die Vorrichtung
mittels des Fahrwerks auf einem Fußboden steht und sich über
den Fußboden verschieben lässt. Der Sensor ist
zum Messen von Bewegungen der Haltevorrichtung relativ zum Fußboden
ausgestaltet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Anzeigen und Verändern einer Darstellung eines mehrdimensionalen
Raums und/oder Objekts in einem solchen Raum anzugeben, welche in
einfacher Art und Weise eine interaktive und genaue sowie aktuelle
Darstellung ermöglichen.
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Hinsichtlich
des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch
die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich
der Vorrichtung wird die Aufgabe durch die im Anspruch 6 angegebenen
Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Beim
Verfahren zum Anzeigen und Verändern einer Darstellung
eines mehrdimensionalen Raums und/oder Objekts in einem solchen
Raum wird mittels mindestens einer insbesondere in Bewegung befindlichen
und in mehreren, insbesondere zwei, drei oder sechs Freiheitsgraden
bewegbaren elektronischen Vorrichtung ein Ist-Zustand des Raums
und/oder des Objekts optisch erfasst und mit einem konstruktiv ermittelten
Soll-Zustand des Raums bzw. des Objekts verglichen. Im Zusammenhang
mit der elektronischen Vorrichtung sind vorzugsweise insgesamt 6
Freiheitsgrade vorgesehen, drei Translations- und drei Rotationsfreiheitsgrade. Erfindungsgemäß wird
mittels eines optischen Systems eine Bildabfolge der Bewegung der
elektronischen Vorrichtung erfasst, wobei anhand der erfassten Bildabfolge
der mittels der elektronischen Vorrichtung optisch erfasste Ist-Zustand
des Raums und/oder des Objekts zum Vergleich mit dem konstruktiv
ermittelten Soll-Zustand des Raums bzw. des Objekts und/oder Einstellungen
der elektronischen Vorrichtung in Echtzeit angepasst werden bzw.
wird.
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Unter
Ist-Zustand des Raums und/oder des Objekts wird insbesondere die
Ist-Geometrie, d. h. z. B. die Abmessungen einer Fabrikhalle als
Raum und darin angeordneter Objekte, wie Rohre, Leitungen, Raumeinrichtungen,
verstanden. Unter Soll-Zustand des Raums und/oder des Objekts wird
insbesondere die Soll-Geometrie, d. h. insbesondere die beispielsweise
mittels eines Konstruktionsmodells ermittelten Abmessungen oder
geometrischen Spezifikationen der Fabrikhalle und der darin angeordneten
Objekte verstanden. Abweichungen zwischen dem Soll- und dem Ist-Zustand
können z. B. aus Abstimmungs- und Kommunikationsfehlern
zwischen am Bau beteiligten Unternehmen oder durch Fehler bei der
Erzeugung von Bauzeichnungen aus dem Konstruktionsmodell resultieren.
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Bei
der genannten elektronischen Vorrichtung handelt es sich insbesondere
um die in der
DE 10
2005 004 448 A1 beschriebenen elektronischen Konstruktionsvorrichtung,
welche hiermit durch Verweis aufgenommen ist.
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Das
Verfahren zum Vergleich des Raums bzw. Objekts mit einem digitalen
Modell, insbesondere einem Konstruktionsmodell des Raums bzw. des Objekts
anhand von Ist-Zustandsdaten mit Soll-Zustandsdaten basiert insbesondere
auf dem in der
DE 10
2005 010 225 A1 beschriebenen Verfahren, welches hiermit
durch Verweis aufgenommen ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren stellt eine Weiterentwicklung
der bekannten elektronischen Vorrichtung und des bekannten Verfahrens
dar, wobei das erfindungsgemäße Verfahren befähigt
wird, durch Integration eines so genannten Trackingsystems zur echtzeitnahen Überwachung
und Verfolgung der Bewegung, Orientierung und/oder Position der
elektronischen Vorrichtung und somit der Art und Weise der Erfassung
des Ist-Zustands des Raums bzw. des Objekts zum einen der erfasste
Ist-Zustand und zum anderen der Vergleich von Ist-Zustand mit Soll-Zustand,
insbesondere die zugehörige Darstellung und/oder Einstellungen
der elektronischen Vorrichtung in Echtzeit angepasst und präzisiert
werden können. Bei dem Trackingsystem handelt es sich hierbei
vorzugsweise um ein optisches System, es sind aber auch Hybridsysteme
und nicht auf optischen Mitteln basierende Systeme möglich.
Im Zusammenhang mit dieser Erfindung sind die aus dem Stand der
Technik allgemein bekannten Trackingsysteme, vorzugsweise solche
die für sechs Freiheitsgrade ausgelegt sind, einsetzbar.
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Dabei
kann das erfindungsgemäße Verfahren direkt und
somit am Erfassungsort interaktiv eingesetzt werden. Hierdurch können
insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nacherfassungsschritte
zum manuellen oder automatisierten Erfassen, Vergleichen und Anpassen,
wenn beispielsweise bestimmte Bereiche nicht erfasst wurden, vermieden
werden. Durch die direkte Erfassung und interaktive Steuerung sowie
eine daraus resultierende echtzeitnahe Anpassung der erfassten Daten, des
Vergleichs, der Darstellung und/oder der Bewegung zur Erfassung
der Daten ist ein einfaches, effektives und präzises erweitertes
Bildverarbeitungssystem gegeben, wobei das Bildverarbeitungssystem
um die so genannte Tracking-Funktion, d. h. der Funktion der Erfassung
und Nachverfolgung der Bewegungsabläufe der elektronischen Vorrichtung
und Berücksichtung der erfassten Bewegungsabläufe
bei der Bildverarbeitung, erweitert ist.
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Gegenüber
einem herkömmlichen Laserscanner entfällt somit
die Konvertierung von erfassten Punktwolken in Geometriedaten. Im
Vergleich zu einer herkömmlichen kopfgebundenen Erfassungs- und
Anzeigeeinheit und somit einer der Anzahl von Benutzern entsprechenden
Anzahl von Erfassungs- und Anzeigeeinheiten bei mehreren Benutzern
ist mittels der elektronischen Vorrichtung mit einer Anzeigeeinheit
eine freie Bewegung im Raum und somit eine Erfassung des Raums und/oder
der Objekte für mehrere Benutzer gleichzeitig möglich.
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Kern
der Vorrichtung ist dabei die mobile elektronische Vorrichtung zur
Anzeige und Veränderung einer Darstellung des Raums und/oder
des Objekts, welche das in der
DE 10 2005 004 448 A1 beschriebene Anzeigegerät
umfasst, die in mindestens zwei, insbesondere drei oder sechs Freiheitsgraden beweglich
ausgebildet ist und somit navigatorisch beliebige Blickpositionen
und/oder Blickwinkel eines Benutzers in den Raum bzw. auf das Objekt
anfährt und anzeigt.
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In
einer möglichen Ausführungsform ist als Trackingsystem
ein optisches System vorgesehen, welches sowohl zur Erfassung der
Bildabfolge der Bewegung der elektronischen Vorrichtung als auch zur
Erfassung des optischen Ist-Zustands des Raums und/oder Objekts
verwendet wird. Dazu umfasst das optische System mehrere Bildaufnahmeeinheiten,
von denen zumindest eine die Bildabfolge der Bewegung der elektronischen
Vorrichtung und die anderen die Erfassung des optischen Ist-Zustands
aufnehmen. Alternativ oder zusätzlich kann die elektronische
Vorrichtung selbst mit einer optischen Aufnahmeeinheit, z. B. einer
separat und unabhängig von der zugehörigen Vorrichtung
bewegbaren Kamera, versehen sein. Die Bildaufnahmeeinheiten des
optischen Trackingsystem, welche im Raum und nicht an der elektronischen
Vorrichtung angeordnet sind, dienen hauptsächlich zur Erfassung
der elektronischen Vorrichtung und/oder der optischen Aufnahmeeinheit
der elektronischen Vorrichtung. Dabei werden vorzugsweise sechs
Freiheitsgrade dieser optischen Aufnahmeeinheit erfasst. Darüber
hinaus sind mittels der Bildaufnahmeeinheit weitere Informationen
aus der Umgebung der elektronischen Vorrichtung erfassbar.
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Zweckmäßigerweise
werden bzw. wird mittels des optischen Systems die Bewegung der
elektronischen Vorrichtung und/oder die Bewegung eines die elektronische
Vorrichtung bedienenden Benutzers erfasst, wobei anhand der erfassten
Bewegung das optische System selbst und/oder die elektronische Vorrichtung
und/oder eine der elektronischen Vorrichtung zugeordnete optische
Aufnahmeeinheit neu ausgerichtet werden bzw. wird und/oder die Darstellung
des Ist-Zustandes und/oder der erfasste Ist-Zustand und/oder der
Vergleich von Ist-Zustand und Soll-Zustand angepasst, insbesondere
entsprechend geändert werden. So kann z. B. die ortsgebundene
Dokumentation per Stiftbewegung im Raum durch die Darstellung des
durch die Stiftbewegung erfassten Ist-Zustands auf der Anzeigeeinheit
der elektronischen Vorrichtung ausgegeben werden.
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Bei
der Darstellung und somit bei der Ausgabe, wird dem ermittelten
und/oder angepassten Ist-Zustand der zugehörige Soll-Zustand überlagert. Dies
stellt einen besonders einfachen Vergleich dar, wobei durch die überlagerte
Ausgabe von Soll- und Ist-Zustand fehlende Objekte und/oder falsche
Abmessungen des Raums schnell und sicher identifiziert werden können.
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Auch
kann die Erfindung zur Überwachung und Verfolgung, insbesondere
Positions- und Bewegungsverfolgung der insbesondere in Bewegung
befindlichen und in mindestens zwei Freiheitsgraden bewegbaren elektronischen
Vorrichtung zum Anzeigen und Verändern einer Darstellung
eines mehrdimensionalen Raums und/oder Objekts in einem solchen
Raum verwendet werden. Dabei wird mittels des optischen Systems
die Bildabfolge der Bewegung der elektronischen Vorrichtung erfasst,
wobei anhand der erfassten Bildabfolge der Bewegungsablauf der elektronischen
Vorrichtung in Echtzeit angepasst wird.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
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1 schematisch
eine Vorrichtung zum Anzeigen und Verändern einer Darstellung
eines Raums und/oder eines Objekts, umfassend eine in Bewegung befindliche
elektronische Vorrichtung, deren Bewegung mittels eines optischen
Systems nachverfolgt wird,
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2 schematisch
einen konstruktiv ermittelten Soll-Zustand des Raums und darin befindlicher Objekte,
einen mit diesen korrespondierenden und mittels der elektronischen
Vorrichtung erfassten Ist-Zustand des Raums und der Objekte und
eine überlagerte Darstellung des konstruktiv ermittelten Soll-Zustands
und des optisch erfassten Ist-Zustands mit hervorgehoben dargestellten
Abweichungen, und
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3 schematisch
ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Einander
entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen
versehen.
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1 zeigt
eine Vorrichtung 1 zum Anzeigen und Verändern
einer Darstellung D eines mehrdimensionalen Raums, z. B. einer Fabrikhalle.
Dazu umfasst die Vorrichtung 1 eine elektronische Vorrichtung 2,
die sich im Raum in mindestens zwei, bevorzugt in den Freiheitsgraden
F1, F2 und F3 frei bewegen kann.
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Die
elektronische Vorrichtung
2 ist in der
DE 10 2005 004 448 A1 ausführlich
beschrieben. Die elektronische Vorrichtung
2 umfasst insbesondere ein
Anzeigegerät
2.1, das z. B. ein berührungssensitives
Flüssigkeitskristall-Bildschirmgerät ist. Das
Anzeigegerät
2.1 ist auf einem Ständer
2.2 mit
einem Teleskopmechanismus in einem ersten Freiheitsgrad F1 höhenverstellbar
angeordnet. Darüber hinaus kann das Anzeigegerät
2.1 in
einem zweiten Freiheitsgrad F2 um eine seine Längsachse
drehbar sein. Der Ständer
2.2 ist in einem Gestell
2.3 gehalten,
welches in einem dritten Freiheitsgrad F3 eine horizontale Bewegung
ermöglicht. Hierzu umfasst das Gestell
2.3 drei
Räder
2.3.1,
3.1.3 bzw.
3.3.3 und zugehörige
Radaufhängungen. Die Räder
2.3.1,
3.1.3 bzw.
3.3.3,
die Radaufhängungen und das Gestell
2.3 bilden
ein Fahrwerk, das beispielsweise elektromotorisch angetrieben werden
kann.
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Für
eine autarke Bewegung der elektronischen Vorrichtung 2 in
Art eines Roboters umfasst die elektronische Vorrichtung 2 eine
Recheneinheit 2.4 und eine autarke Stromversorgung 2.5 zur
Versorgung der Recheneinheit 2.4 und eines nicht näher dargestellten
elektromotorischen Antriebs für das Fahrwerk.
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In
der
DE 10 2005
010 225 A1 wird in den Absätzen [0015 bis 0094]
ausführlich beschrieben, wie mittels eines als elektronische
Vorrichtung
2 ausgebildeten Aufnahmegeräts ein
Ist-Zustand I des Raums und/oder Objekte in diesem Raum erfasst und
mit einem konstruktiv ermittelten Soll-Zustand S verglichen und
deren Vergleich als Darstellung D ausgegeben werden.
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Dabei
umfasst die elektronische Vorrichtung 2 in nicht näher
dargestellter Art und Weise einen Datenspeicher, in welchem der
konstruktiv ermittelte Soll-Zustand S in Form eines Konstruktionsmodells und/oder
zugehörigen Beschreibungen des Raums und/oder der Objekte
hinterlegt ist. Beispielsweise kann es sich um einen zentralen Datenspeicher und/oder
um einen mobilen Datenspeicher, z. B. eine DVD, eine CD-ROM, ein
USB-Stick, handeln, deren Daten von einem entsprechenden Lesegerät
gelesen und der Recheneinheit 2.4 zur Verarbeitung zugeführt
werden.
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Für
eine präzisere Erfassung des Ist-Zustands I umfasst die
Vorrichtung 1 ein optisches System 3. Das optische
System 3 dient als so genanntes Trackingsystem der Überwachung
und Verfolgung der Bewegung der elektronischen Vorrichtung 2 im Raum.
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Dazu
umfasst das optische System 3 mehrere, insbesondere mindestens
zwei, bevorzugt drei Bildaufnahmeeinheiten 3.1 bis 3.3,
insbesondere optische Kameras. Die Bildaufnahmeeinheiten 3.1 bis 3.3 sind
gegenüber mechanischen Beanspruchungen stoßsicher
auf einem zugehörigen Kameraständer 3.1.1 bis 3.3.1 mit
Fußgestell 3.1.2 bis 3.3.2 angeordnet.
Dabei kann das Fußgestell 3.1.2 bis 3.3.2 zur
Nachverfolgung der Bewegung der elektronischen Vorrichtung 2 ebenfalls
beweglich ausgeführt sein. Hierzu umfasst das Fußgestell 3.1.2 bis 3.3.2 drei
Räder 3.1.3 bis 3.3.3. Bevorzugt stehen
die Bildaufnahmeeinheiten 3.1. bis 3.3 jeweils
auf einem aus mindestens drei Rädern 3.1.3 bis 3.3.3 gebildeten Fußgestell 3.1.2 bis 3.3.2,
um ein Kippeln und Wackeln zu vermeiden.
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Für
eine hinreichend gute Erfassung und Nachverfolgung der Bewegung
der elektronischen Vorrichtung 2 mittels des optischen
Systems 3 sind die Bildaufnahmeeinheiten 3.1 bis 3.3 derart
angeordnet, dass sich in deren Erfassungsbereich die elektronische
Vorrichtung 2 befindet. Dabei kann das optische System 3 je
nach Raumgröße und Raumgestaltung stationär
oder beweglich, insbesondere in mindestens zwei, bevorzugt drei
Freiheitsgraden beweglich ausgebildet sein. Bei einer stationären
Anordnung des optischen Systems 3 sind die Bildaufnahmeeinheiten 3 fest
an geeigneten Positionen im Raum angeordnet und so ausgerichtet,
dass jede Bewegung der elektronischen Vorrichtung 2 erfasst
werden kann.
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Bei
einer beweglichen, aber stoßsicheren Anordnung des optischen
Systems 3 sind die Bewegungen der elektronischen Vorrichtung 2 und
die Bewegung des optischen Systems 3 bevorzugt synchronisiert,
um so eine echtzeitnahe Überwachung und Verfolgung zu ermöglichen.
Hierzu ist das optische System 3 in die Vorrichtung 1 integriert,
insbesondere sind die elektronische Vorrichtung 2 und das optische
System 3 datentechnisch gekoppelt. Beispielsweise können
die mittels des optischen Systems 3 erfassten Bilddaten
drahtlos, z. B. über WLAN, Bluetooth, Funkverbindung, an
die elektronische Vorrichtung 2 übertragen werden.
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Das
optische System 3 kann darüber hinaus für
eine freie und autarke Bewegung eine zugehörige, nicht
näher dargestellte autarke Stromversorgung und eine zugehörige,
nicht näher dargestellte Recheneinheit zur Datenaufbereitung
der erfassten Bilddaten aufweisen.
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Im
Betrieb der Vorrichtung 1 wird mittels des optischen Systems 3 eine
Bildabfolge der Bewegung der elektronischen Vorrichtung 2 erfasst.
Anhand der erfassten Bildabfolge, die insbesondere an die Recheneinheit 2.4 der
elektronischen Vorrichtung 2 mit minimaler Zeitverzögerung übertragen
wird, wird dann anschließend der mittels der elektronischen Vorrichtung 2 optisch
erfasste Ist-Zustand I des Raums und/oder des Objekts zum Vergleich
mit dem konstruktiv ermittelten Soll-Zustand S des Raums bzw. des
Objekts in Echtzeit angepasst. Alternativ oder zusätzlich
kann direkt die Darstellung D des Ist-Zustands I und/oder des Vergleichs
von Ist-Zustand I und Soll-Zustand S entsprechend angepasst, insbesondere
geändert werden.
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Bevorzugt
werden mittels des optischen Systems 3 beispielsweise 25
Bilder pro Sekunde aufgenommen. Jedes Bild zeigt die elektronische
Vorrichtung 2 aus einer bestimmten Betrachtungsrichtung und
von einer bestimmten Betrachtungsposition. Zur Bildabfolge gehören
Bilder, die die Bewegung, d. h. die Position und Orientierung der
elektronischen Vorrichtung 2 im Raum, zeigen.
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Auch
kann mittels des optischen Systems 3 der optische Ist-Zustand
I des Raums und/oder Objekts erfasst werden. Dies hängt
insbesondere von der Größe des zu überprüfenden
Raums und/oder der Objekte ab. Zweckmäßigerweise
erfolgt die Erfassung des Ist-Zustands I mittels einer der elektronischen
Vorrichtung 2 zugeordneten optischen Aufnahmeeinheit 4,
die ebenfalls in mehreren, insbesondere in mindestens zwei Freiheitsgraden
F1 bis F3 beweglich ist.
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Im
Detail wird im Betrieb der Vorrichtung 1 mittels des optischen
Systems 3 die Bewegung der elektronischen Vorrichtung 2 und/oder
die Bewegung eines die elektronische Vorrichtung 2 bedienenden Benutzers 5 erfasst.
Anschließend werden die erfassten Bilddaten an die Recheneinheit 2.4 übertragen,
wobei anhand der erfassten Bewegung das optische System 3 selbst
und/oder die elektronische Vorrichtung 2 und/oder die der
elektronischen Vorrichtung 2 zugeordnete optischen Aufnahmeeinheit 4 neu
ausgerichtet und/oder die Darstellung D, d. h. die Ausgabe des Ist-Zustands
I, des Soll-Zustands S und/oder des Vergleichs, angepasst werden.
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Mit
anderen Worten: Es können insbesondere intrinsische sowie
extrinsische Parameter der elektronischen Vorrichtung 2,
insbesondere der Aufnahmeeinheit 4 und/oder des Anzeigegeräts 2.1 und/oder
des optischen Systems 3 geändert und gegebenenfalls
kompensiert werden.
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Mittels
der erfassten Bildabfolge von beispielsweise 25 Bildern pro Sekunde
mit beispielsweise einer Bildauflösung von 1920 × 1080
Bildpunkten je Bildaufnahmeeinheit
3.1 bis
3.3 und
optischer Aufnahmeeinheit
4 kann das in
DE 10 2005 010 225 A1 beschriebene
Vergleichsverfahren um folgende Interaktionen erweitert werden:
- – Beeinflussung der Darstellungsqualität
auf dem Anzeigegerät 2.1, insbesondere eines Mischbildes,
eines Realbildes, eines Renderbildes, getrennt oder gekoppelt interaktiv
in Echtzeit;
- – Beeinflussung der Darstellungsmodalität
auf dem Anzeigegerät 2.1, insbesondere eines Mischbildes,
eines Realbildes, eines Renderbildes, getrennt oder gekoppelt interaktiv
in Echtzeit;
- – Beeinflussung, insbesondere Anpassung oder Änderung
des dem Renderbild zugrunde liegenden 3D-Datenmodell (= konstruktiv
ermittelter Soll-Zustand S),
- – Kommentierung und/oder Dokumentation, insbesondere
Speicherung der erfassten Bildabfolge der Bewegung der elektronischen
Vorrichtung 2 in Echtzeit unter Einbeziehung aller der
Vorrichtung 1 zur Verfügung stehender Daten, d.
h. der Daten der elektronischen Vorrichtung 2, z. B. der Soll-Zustandsdaten
S, und der erfassten Ist-Zustandsdaten I und der erfassten Bildabfolgedaten der
Bewegung sowie daraus resultierend Erweiterung von Interaktionsmöglichkeiten,
z. B. im 3D-Raum ortsgebundene Dokumentation per Stift auf dem Anzeigegerät 2.1 durch
einen der Benutzer 5;
- – Vermessung von Abständen und/oder Rotationen
zwischen Objektdarstellungen und/oder Raumdarstellungen D (real/real,
real/virtuell, virtuell/virtuell) aufgrund aller vorliegender Daten
in Echtzeit.
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Dabei
kann mittels der vom optischen System 3 und/oder von der
elektronischen Vorrichtung 2 erfassten Daten, insbesondere
der Bilddaten und Bewegungsdaten sowohl das optische System 3 bzw. die
elektronische Vorrichtung 2 entsprechend gesteuert, insbesondere
interaktiv, beispielsweise anhand von identifizierten Bewegungen
einer oder mehrerer Benutzer 5, hinsichtlich dem Anfahren
beliebiger Blickpositionen und -winkel bewegt werden, so dass schnell
und weitgehend in Echtzeit eine Erfassung des Raums und der Objekte
im Raum ermöglicht wird, wodurch eventuelle, nach einer
Bildauswertung sonst übliche Nacherfassungsschritte von
nicht erfassten Raum- oder Objektbereichen sicher vermieden sind.
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2 zeigt
beispielhaft verschiedene Darstellungen D1 bis D3, welche auf dem
Anzeigegerät 2.1 der elektronischen Vorrichtung 2 ausgebbar
sind.
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Dabei
zeigt die Darstellung D1 einen Ausschnitt eines konstruktiv ermittelten
Soll-Zustands S eines Raums insbesondere einer Fabrikhalle mit an der
Decke verlaufenden Rohrleitungen. Die zugrunde liegenden Konstruktionsdaten
sind beispielsweise in einem Datenspeicher der elektronischen Vorrichtung 2 hinterlegt.
Alternativ oder zusätzlich können diese Daten
von einem externen Datenspeicher oder über eine insbesondere
drahtlose Verbindung von einer externen Datenverarbeitungseinheit,
insbesondere einem Projektierungswerkzeug an die elektronische Vorrichtung 2,
insbesondere deren Recheneinheit 2.4 übertragen
werden.
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Die
Darstellung D2 zeigt ein zu dem Ausschnitt der Darstellung D1 und
somit dem Soll-Zustand S korrespondierenden Ausschnitt mit dem zugehörigen,
optisch erfassten Ist-Zustand I. Dabei wird der Ist-Zustand I mittels
der elektronischen Vorrichtung 2 im Raum in der Form von
Bildern einer Abfolge aufgenommen, wobei die Bilder einzeln oder
als Abfolge mit dem Soll-Zustand S verglichen werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel für das Ergebnis des Vergleichs
ist in der Darstellung D3 gezeigt, in welcher dem Ist-Zustand I,
d. h. einem Bild des Raums, der Soll-Zustand S überlagert
wird, wobei Abweichungen zwischen Soll-Zustand S und Ist-Zustand
I insbesondere grafisch hervorgehoben ausgegeben werden. Beispielsweise
können so fehlende Objekte, wie beispielsweise eine fehlende
Rohrleitung (hier als weiße Leitung hervorgehoben dargestellt)
ausgegeben werden. Somit ist einfach und schnell eine Fehlererkennung
ermöglicht.
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Alternativ
können die verschiedenen Zustände I, S auch getrennt
voneinander, insbesondere nebeneinander oder in einer vorgebbaren
und geeigneten Anordnung auf dem Anzeigegerät 2.1 ausgegeben
werden.
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Auch
ist das Verfahren und die Vorrichtung 1 derart ausgebildet,
dass diese für eine Überwachung und Verfolgung,
insbesondere Positions- und Bewegungsverfolgung der in Bewegung
befindlichen elektronischen Vorrichtung 2 geeignet ist,
wobei mittels des optischen Systems 3 eine Bildabfolge
der Bewegung der elektronischen Vorrichtung 2 erfasst wird, wobei
anhand der mittels des optischen Systems 3 erfassten Bildabfolge
der Bewegung der elektronischen Vorrichtung 2 deren zukünftige
Bewegungen korrigiert, angepasst und verändert werden.
Auch können vorangegangene Bewegungen und die daraus resultierenden
Bewegungsdaten korrigiert und bei der Bildanalyse entsprechend korrigiert
berücksichtigt werden.
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3 zeigt
ein mögliches Ausführungsbeispiel für
einen Ablaufplan des Verfahrens, wobei in einem ersten Schritt S1
Konstruktionsdaten K einer Projektierung und/oder Konstruktion eines
Gebäudes, insbesondere einer Fabrikhalle erfasst werden. Anhand
der beispielsweise in Form von Bauplänen vorliegenden Konstruktionsdaten
K wird die Fabrikhalle in einem zweiten Schritt S2 gebaut und in
einem dritten Schritt S3 fertig gestellt.
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In
einem vierten Schritt S4 werden die Konstruktionsdaten K anhand
von Informationen zu der fertig gestellten Fabrikhalle zu Soll-Zustandsdaten
S, insbesondere Soll-Geometriedaten, wie hergestellte Raumgröße,
Leitungslängen, Leitungsverläufe, etc. verarbeitet
und der elektronischen Vorrichtung 2 zugeführt.
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Mittels
der elektronischen Vorrichtung 2 werden in einem fünften
Schritt S5 die betreffenden Soll-Zustandsdaten S im Schritt S6 optisch
erfassten Ist-Zustandsdaten I einzelner Bilder zugeordnet, wobei
ein dreidimensionales Koordinatensystem sowie ein Maßstab
für das Konstruktionsmodell der Soll-Zustandsdaten S vorgegeben
sind, so dass bei real aufgenommenen Bildern der Fabrikhalle und
somit den aktuelle optisch erfassten Ist-Zustandsdaten I die Position,
Bewegung und Ausrichtung der elektronischen Vorrichtung 2 und/oder
die Position, Bewegung und Blickrichtung der Benutzer 5 bestimmt
werden kann und diese den hinterlegten Soll-Zustandsdaten S zugeordnet
und mit diesen verglichen werden können.
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Im
Schritt S6 werden Abweichungen zwischen Soll-Zustand S und Ist-Zustand
I dann zur Anpassung und Revision R der Konstruktionsdaten K, insbesondere
zur Revision R von beispielsweise Bauplänen und Gebäudeplanen
verwendet.
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Zusätzlich
oder alternativ können die mittels der elektronischen Vorrichtung 2 erfassten
Ist-Zustandsdaten I in einem weiteren Schritt S7 mittels der vom
optischen System 3 erfassten Bildabfolge der Bewegung der
elektronischen Vorrichtung 2 entsprechend angepasst bzw.
die Bewegung der elektronischen Vorrichtung 2 selbst, d.
h. deren Position und/oder Ausrichtung, entsprechend verändert
werden. Hierzu wird die erfasst Bildabfolge der Bewegung der elektronischen
Vorrichtung 2 bei der Bildverarbeitung, insbesondere beim
Vergleich von Soll-Zustandsdaten S und Ist-Zustandsdaten I berücksichtigt
und zur Erzeugung von operativen Steuersignalen O verwendet, welche
beispielsweise Parameter des optischen Systems 3 und/oder
der elektronischen Vorrichtung 2 einstellt, insbesondere
anpasst oder ändert.
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- 1
- Vorrichtung
zum Anzeigen und Verändern einer Darstellung
- 2
- elektronische
Vorrichtung
- 2.1
- Anzeigegerät
- 2.2
- Ständer
- 2.3
- Gestell
- 2.3.1.
- Räder
- 2.4
- Recheneinheit
- 2.5
- Stromversorgung
- 3
- optisches
System
- 3.1
bis 3.3
- Bildaufnahmeeinheiten
- 3.1.1
bis 3.3.1
- Kameraständer
- 3.1.2
bis 3.3.2
- Fußgestell
- 3.1.3
bis 3.3.3
- Räder
- 4
- optische
Aufnahmeeinheit
- 5
- Benutzer
- D,
D1 bis D3
- Darstellungen
- F1
bis F3
- Freiheitsgrade
- I
- Ist-Zustand
- K
- Konstruktionsdaten
- O
- Operative
Steuersignale
- R
- Revision
- S1
bis S8
- Schritte
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005010225
A1 [0003, 0011, 0028, 0040]
- - DE 102005004448 A1 [0004, 0010, 0015, 0026]