JP2009186974A - 乗物の外面上でのレーザ投影マーキングのための装置および大型の物体上でのレーザマーキングのための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大型の物体上でのレーザ投影マーキングのためのシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】このシステムは、複数のレーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂを含む。複数のレーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂによって、マーキングの画像１１６が同期された形態で投影される。コンピュータネットワーク１１８は、レーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂとの通信を提供する。コンピュータネットワーク１１８を介して、中央ワークステーション２０はレーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂと通信する。中央ワークステーション２０は、レーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂによって投影された画像１１６を調整する。
【選択図】図１

Description

技術分野
この開示は概してレーザ投影に関し、より詳細には、大規模な乗物の表面上に企業の統一デザイン（liveries）をマーキングするためのレーザプロジェクタシステムに関する。この発明は航空機とともに用いるための特別な効用を有し、このような効用に関連して記載されるが、他の効用が企図される。

背景
航空機などの大規模な乗物には、製造プロセス中に顧客の統一デザインが与えられる場合がある。統一デザインは、乗物の１つ以上のロゴおよび乗物のための識別印を含んでもよい。統一デザインは、１色以上の色を用いて形成されてもよい。

現在、統一デザインを大規模な乗物に施すことができるように特注のマイラー（Mylar）ツールが構築されている。マイラーツールは、作製および維持するのに費用がかかる。典型的には、これらのマイラーツールは、塗装デザインごとに手作りされる。設計の変更により、新しい手作りのツールのセットが概して必要になる。一旦マイラーツールのセットが作られると、適切な嵌合いおよび機能を確実にするために試験がなされる。作製および試験は、乗物の構築が実質的に完了した後、最終的な組立時に乗物上で行なわれる。したがって、作製および試験は、乗物へのアクセスを必要とし、据付け人員の危険な位置決めを必要とする可能性がある（なぜなら、統一デザインは、足場またはアクセスのための他の構造もしくは支持体を必要とする場所にいつも位置決めされるためである）。装飾レイアウトのためのマイラーツールセットが３０日スケジュールにわたって構築されることは、珍しいことではない。試験で発見された傷は、改訂されたマイラーツールセットを完成させるためにさらなる３０日スケジュールを必要とし得る。また、マイラーツールセットは乗物の仕様に合わせて作られてもよく、完成時に乗物の表面にむらがあると、マイラーツールセットを再構築する必要があり得る。

したがって、上述の問題を克服する方法および装置を有することが有利であろう。

概要
この開示の実施例は、大型の物体上でのレーザ投影マーキングのためのシステムおよび方法を提供する。簡潔に説明すると、構成の点で、このシステムの一実施例は特に以下のとおりに実現されることができる。このシステムは、複数のレーザプロジェクタを含む。複数のレーザプロジェクタによって、マーキングの画像が同期された形態で投影される。コンピュータネットワークは、レーザプロジェクタとの通信を提供する。コンピュータネットワークを介して、中央ワークステーションはレーザプロジェクタと通信する。中央ワークステーションは、レーザプロジェクタによって投影された画像を調整する。

この開示は、大型の物体上でのレーザ投影マーキングのための方法を提供するものとしても見ることができる。この点で、このような方法の一実施例は特に以下のステップによって広く要約されることができる。それらのステップとは、複数のレーザプロジェクタを物体に関して較正するステップと、コンピュータネットワークを介して中央ワークステー
ションから複数のレーザプロジェクタに画像を通信するステップと、複数のレーザプロジェクタで物体上に画像を投影するステップとである。

この開示の他のシステム、方法、特徴および利点は、以下の図面および詳細な説明を考察すると当業者に明らかであるか、または明らかになる。記載した特徴、機能および利点は、この開示の種々の実施例では独立して達成することができ、またはさらに他の実施例では組合せられてもよく、そのさらなる詳細は以下の説明および図面を参照して分かる。

この発明の多くの局面は、以下の図面を参照してよりよく理解することができる。図面中の構成要素は必ずしも一定の比例に応じて描かれているわけではなく、その代わりにこの発明の原理を明白に説明することに重点が置かれている。さらに、図面では、それぞれの図全体を通じて同様の参照数字は対応する部分を示す。

図面の詳細な説明
図１は、この開示の第１の例示的な実施例に従う大型の物体１２上でのレーザ投影マーキングのためのシステム１０の図である。システム１０は、複数のレーザプロジェクタ１４を含む。複数のレーザプロジェクタ１４によって、マーキングの画像１６が同期された形態で投影される。コンピュータネットワーク１８は、レーザプロジェクタ１４との通信を提供する。コンピュータネットワーク１８を介して、中央ワークステーション２０はレーザプロジェクタ１４と通信する。中央ワークステーション２０は、レーザプロジェクタ１４によって投影された画像１６を調整する。

大型の物体１２は、図１に示されるように、航空機であってもよいが、他の類似の大きさの物体が本明細書に開示される実施例を利用してもよい。レーザプロジェクタ１４は、適切に調整されると、単一のレーザプロジェクタでは実現可能ではないであろう態様で同時に多くの異なる場所で大型の物体１２をマーキングすることができる。したがって、大型の物体１２を塗装するおよび／またはそうでなければマーキングするために、大型の物体１２全体に沿って同時に作業を行なうことができる。

画像１６は、大型の物体１２に施されるべきマーキングを含んでいるが、窓１３などの大型の物体１２上に見られる物理的な特徴も含んでいてもよい。画像１６の中に大型の物体１２の特徴を与えることは、大型の物体１２に沿った画像の変形を助けることができる。変形を助けることにより、大型の物体１２の適切なマーキングが改善されることになる。

図１に示されるように、レーザプロジェクタ１４は、コンピュータネットワーク１８を介して中央ワークステーション２０と無線通信してもよい。中央ワークステーション２０は、コンピュータネットワーク１８の一部である送信機と通信してもよい。中央ワークステーション２０は、送信機を介して無線信号をレーザプロジェクタ１４に送り、大型の物体１２上の画像１６の表示を調整する。コンピュータネットワーク１８および中央ワークステーション２０は、信号の生成およびレーザプロジェクタ１４などの出力装置への信号の通信のための、当業者に公知の装置を含んでいてもよい。中央ワークステーション２０はさらに、各レーザプロジェクタ１４が画像１６の一部を投影し、画像１６の投影された部分の合計が全体画像１６であるように、画像１６を画像１６の複数の部分に分割してもよい。さらに、投影された画像１６の部分は、画像１６の適切な投影を確実にするために重なってもよく、場合によっては大幅に重なってもよい。

図２は、この開示に従う大型の物体１２上にマーキングする個々のレーザプロジェクタ１４の斜視図である。プロジェクタ１４は、共通の譲受人に譲渡された、２００８年２月
１日に出願された同時係属中の米国出願連続番号第１２／０２４，８２５号（代理人明細書ボーイング０７−１２３１）に記載されるようなパージチャンバ１１２を含むカートシステム１１０内に含まれている。パージチャンバ１１２に沿って実質的に光透過性の壁１１４が形成される。パージチャンバ１１２内にレーザプロジェクタ１４が据付けられる。レーザプロジェクタ１４（図５に図示）は、実質的に光透過性の壁１１４を通してレーザビームを投影するように位置決めされる。

パージチャンバ１１２は、レーザプロジェクタ１４の安全な動作を可能にするパージチャンバ１１２内の環境を維持する。パージチャンバ１１２は、パージチャンバ１１２の中へおよびパージチャンバ１１２の中から１つ以上の気体を送る１つ以上の導管に接続されていてもよい。パージチャンバ１１２は、危険なまたは爆発性の気体の存在についてパージチャンバ１１２内の環境を監視する１つ以上のモニタを中に収容していてもよい。パージチャンバ１１２は、パージチャンバ１１２内の環境に危険なもしくは爆発性の気体が存在することをユーザに伝える、および／または危険なもしくは爆発性の気体が存在することが表示されるとレーザプロジェクタ１４の動作を自動的に終了させるための装置を含んでいてもよい。

実質的に光透過性の壁１１４は、レーザプロジェクタ１４がパージチャンバ１１２の中から線、画像または他の投影像を投影できる窓を形成する。実質的に光透過性の壁１１４は、レーザプロジェクタ１４から発せられた放射線を少なくとも部分的に通すことができる材料で設計されてもよい。したがって、たとえば、レーザプロジェクタが放射線の非可視波長を投影する場合、実質的に光透過性の壁１１４は、放射線のその非可視波長を伝えることができるだけで十分であるが、広帯域の放射線波長を伝えることができてもよい。

レーザプロジェクタ１４は、１つ以上の放射線ビームを伝えるための、業界において公知の任意の装置であってもよい。レーザプロジェクタ１４は、平坦でない三次元の物体上に画像を正確に投影するためのハードウェアおよびソフトウェアを含んでいてもよい。

図３は、この開示に従う、図１に示された大型の物体１２上でのレーザ投影マーキングのためのシステム１１０の正面図である。システム１１０は、第１の位置（図３に図示）と第２の位置（図２に図示）との間を移動可能な保護壁１１８を含み、第１の位置は実質的に光透過性の壁１１４と実質的に重なり、第２の位置は実質的に光透過性の壁１１４を実質的に露出させる。システム１１０が、実質的に光透過性の壁１１４の目的を損なうかまたは阻む可能性がある重量のある機械および／または塗装を有する危険な箇所での動作を目的としているので、保護壁１１８は、実際には実質的に光透過性の壁１１４を保護するために利用されてもよい。

システム１１０は、複数の車輪１２４を有するカート１２２（図２に図示）を含み、パージチャンバ１１２はカート１２２に据付けられる。カート１２２によって、レーザプロジェクタ１４が用いられる種々の場所にパージチャンバ１１２を動かすことができる。

システム１１０は、パージチャンバ１１２の外面に据付けられた少なくとも１つの回動ピン１２６を含む。図３に示されるように、パージチャンバ１１２は、パージチャンバ１１２の対向する側面に回動ピン１２６を有していてもよい。パージチャンバ１１２は、回動ピン１２６を中心に据付けられると、たとえば回動ピン１２６を中心に９０°回転されてもよい。パージチャンバ１１２を回転させる機会を与えることによって、レーザプロジェクタ１４を回転させて種々の角度で画像を投影する機会が与えられる。回動ピン１２６は、フォークリフトでパージチャンバ１１２を拾い上げるためにも用いられてもよい。図示されないが、少なくとも１つのフォークポケットがパージチャンバ１１２に形成されてもよい。フォークポケットはフォークリフトのフォークを受けるように大きさを決められ
てもよく、これによって、フォークリフトでパージチャンバ１１２を持上げることができる。

システム１１０は、パージチャンバ１１２内に据付けられ、かつ、レーザプロジェクタ１４に接続された無線通信装置１３６を含む。無線通信装置１３６は、パージチャンバ１１２を介するレーザプロジェクタ１４への通信を可能にする。図３に示されるように、システム１１０は、パージチャンバ１１２の少なくとも部分的に外側に、パージチャンバ１１２に据付けられたアンテナ１３８を含んでいてもよい。アンテナ１３８は、無線通信装置１３６と通信し、無線通信装置１３６からの信号の向上した伝送を行なうことができる。無線通信装置１３６およびアンテナ１３８は、市販の無線通信製品であってもよい。無線通信装置１３６は、アンテナ１３８と一体的であってもよい。無線通信装置１３６は、たとえば、投影を目的としてレーザプロジェクタ１４に画像を送るために用いられてもよい。

図４は、この開示に従う、図１に示された大型の物体１２上でのレーザ投影マーキングのためのシステム１１０の側面図である。導管１４０は、気体を送るためにパージチャンバ１１２に接続されている。パージチャンバ１１２に据付けられたパージコントローラ１４２を介してパージチャンバ１１２に接続された導管１４０が示される。パージコントローラ１４２は、導管１４０を通した気体の送りを制御する。パージコントローラ１４２は、パージコントローラ１４２に据付けられた放出弁１４４（図５）も有していてもよい。放出弁１４４は、パージチャンバ１１２内の過剰な気体圧力を放出するように動作し得る。

図５は、この開示に従う、図１に示された大型の物体１２上でのレーザ投影マーキングのためのシステム１１０の内部図である。図５に示されるように、レーザプロジェクタ１４に接続するために電源ストリップ１３２がパージチャンバ１１２内に据付けられてもよい。記載される実施例はレーザプロジェクタ１４への無線通信のための装置も示し、両方の装置が設けられてもよいが、レーザプロジェクタ１４への有線通信または無線通信のいずれかが提供される可能性が高いであろう。

図６は、この開示の第２の例示的な実施例に従う大型の物体１２上でのレーザ投影マーキングのためのシステム１１０の図である。システム１１０は、複数のレーザプロジェクタ１４Ａ、１４Ｂを含む。複数のレーザプロジェクタ１４Ａ、１４Ｂによって、マーキングの画像１１６が同期された形態で投影される。コンピュータネットワーク１１８は、レーザプロジェクタ１４Ａ、１４Ｂとの通信を提供する。コンピュータネットワーク１１８を介して、中央ワークステーション２０はレーザプロジェクタ１４Ａ、１４Ｂと通信する。中央ワークステーション２０は、レーザプロジェクタ１４Ａ、１４Ｂによって投影された画像１１６を調整する。

図６に示されるように、レーザプロジェクタは、可動レーザプロジェクタ１４Ａと固定レーザプロジェクタ１４Ｂとを両方含む。類似の大型の物体１２を繰返しマーキング／製造するために、画像１１６の変形がより容易でありかつより信頼性があり得るという点で、固定レーザプロジェクタ１４Ｂが便利であろう。しかしながら、固定レーザプロジェクタ１４Ｂにとって都合がよくない場所に必要とされ得るマーキングもあり、それらのマーキングには、可動レーザプロジェクタ１４Ａが有用であろう。システム１１０は、３個から約３０個の間、またはそれ以上のレーザプロジェクタ１４Ａ、１４Ｂとともに便利に採り入れられてもよく、そこではある割合、たとえばレーザプロジェクタのうちの約２０％が可動レーザプロジェクタ１４Ａであり、残り、すなわちレーザプロジェクタのうちの約８０％が固定レーザプロジェクタ１４Ｂである。さらに、レーザプロジェクタの数が多くなる場合には、２つ以上の中央ワークステーション２０を採り入れることが有用であろう
。

図７は、固定レーザプロジェクタ１４Ｂによって投影された画像の位置合わせを示す図である。画像１８２、１８３、１８４、１８５は、大型の物体上の予め定められたポイントで重なっている。これらのポイントは、すべての固定レーザプロジェクタが単一のシステムとして確実に機能するように小さな逆反射面１７０を用いてマーキングされてもよい。

図８は、上述の例示的な実施例に従う大型の物体１２上でのレーザ投影マーキングのための上述のシステム１０を提供する方法を示すフローチャート２００である。なお、フローチャートにおけるプロセスの説明またはブロックはいずれも、プロセスにおける具体的な論理機能を実現するための１つ以上の命令を含むモジュール、セグメント、コードの一部、またはステップを表わすものとして理解されるべきであり、代替の実現例はこの開示の範囲内に含まれ、代替の実現例においては、関係のある機能性に応じて、実質的に同時または逆の順序を含む、示されるまたは説明されるものとは異なる順序で機能が実行されてもよい。

ブロック２０２によって示されるように、複数のレーザプロジェクタ１４が物体１２に関して較正される。画像１６が、コンピュータネットワーク１８を介して中央ワークステーション２０から複数のレーザプロジェクタ１４に通信される（ブロック２０４）。複数のレーザプロジェクタ１４で画像１６が物体１２上に投影される（ブロック２０６）。

この開示の上述の実施例、特に任意の「好ましい」実施例が実現例の単なる可能な例であり、この開示の原理を明確に理解するために単に説明されていることを強調すべきである。開示の精神および原理から実質的に逸脱することなく、上述の実施例に対して多くの変形および修正がなされ得る。すべてのこのような修正および変形は、この開示の範囲内で本明細書に含まれるように意図され、特許請求の範囲によって保護されるように意図される。

この開示の一実施例に従う大型の物体上でのレーザ投影マーキングのためのシステムの図である。 この開示に従う大型の物体上でのレーザ投影マーキングのための個々のシステムの斜視図である。 図２に示されたシステムの正面図である。 図２に示されたシステムの側面図である。 図２に示されたシステムの内部図である。 この開示の第２の例示的な実施例に従う大型の物体上でのレーザ投影マーキングのためのシステムの図である。 この開示の第２の例示的な実施例に従う大型の物体上でのレーザ投影マーキングのためのシステムによって投射された画像の位置合わせを示す図である。 この開示に従う大型の物体上でのレーザ投影マーキングのための上述のシステムを提供する方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１４，１４Ａ，１４Ｂ レーザプロジェクタ，１６ 画像，１８ コンピュータネットワーク，２０ 中央ワークステーション

Claims (15)

1. 乗物の外面上でのレーザ投影マーキングのための装置であって、
   複数のレーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂと、
   前記複数のレーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂによって同期された形態で投影された前記乗物の外面上の画像１６，１１６と、
   前記レーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂと通信するコンピュータネットワーク１８，１１８と、
   前記コンピュータネットワーク１８，１１８を介して前記レーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂと通信し、それによって、前記レーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂによって投影された前記画像を調整する中央ワークステーション２０とを備えることを特徴とする、装置。
2. 複数のパージチャンバ１１２をさらに備え、各パージチャンバ１１２は、前記パージチャンバ１１２に沿って形成された実質的に光透過性の壁１１４を有し、各レーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂは、前記パージチャンバ１１２のうちの１つの中に据付けられ、前記実質的に光透過性の壁を通してレーザビームを投影するように位置決めされることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 複数の車輪１２４を有する少なくとも１つのカート１２２をさらに備え、前記パージチャンバ１１２のうちの１つは、前記カート１２２に据付けられる、請求項２に記載の装置。
4. 前記コンピュータネットワーク１８，１１８と前記レーザプロジェクタとの間の通信は無線であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. 前記複数のレーザプロジェクタは、複数の固定レーザプロジェクタ１４Ｂと複数の可動レーザプロジェクタ１４Ａとをさらに備え、前記可動レーザプロジェクタの各々はカート１２２に据付けられることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
6. 前記複数のレーザプロジェクタは、３個から３０個の間のレーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
7. 前記コンピュータネットワーク１８，１１８を介して前記レーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂと通信し、それによって、前記レーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂによって投影された前記画像１１６を調整する複数の中央ワークステーション２０をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
8. 前記レーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂは、前記画像１１６の複数の部分を投影することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
9. 前記画像１１６の前記部分は、前記レーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂによって投影されるときに重なることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
10. 前記画像の前記部分は結合して前記画像１１６を形成することを特徴とする、請求項８に記載の装置。
11. 大型の物体上でのレーザマーキングのための方法であって、
    複数のレーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂを前記物体に関して較正するステップと、
    コンピュータネットワーク１８，１１８を介して中央ワークステーション２０から前記複数のレーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂに画像を通信するステップと、
    前記複数のレーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂで前記物体上に前記画像１１６を投影するステップとを備えることを特徴とする、方法。
12. 前記レーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂのうちの少なくとも１つをパージチャンバ１１２内に据付けるステップと、
    前記パージチャンバ１１２の実質的に光透過性の壁１１４を通してレーザビームを投影するように前記レーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂを位置決めするステップとをさらに備えることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 前記複数のレーザプロジェクタ１４Ｂの少なくとも一部を固定位置に据付けるステップをさらに備えることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
14. 前記大型の物体１２の特徴を前記画像の中に含め、それによって、前記大型の物体に沿った前記画像の変形を助けるステップをさらに備えることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
15. 前記画像１１６を投影する前記ステップは、前記画像の複数の部分のうちの１つを投影する各レーザプロジェクタ１４，１４Ａ，１４Ｂをさらに備え、それによって、前記画像の前記部分は結合して前記画像１１６を形成することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。

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