JP2017058142A - Projection device and projection system - Google Patents

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JP2017058142A JP2015180639A JP2015180639A JP2017058142A JP 2017058142 A JP2017058142 A JP 2017058142A JP 2015180639 A JP2015180639 A JP 2015180639A JP 2015180639 A JP2015180639 A JP 2015180639A JP 2017058142 A JP2017058142 A JP 2017058142A
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輝一 永嶋
Terukazu Nagashima
輝一 永嶋
忠之 伊藤
Tadayuki Ito
忠之 伊藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection device and a projection system that make alignment to a projection plane easy and improve workability.SOLUTION: A projection device comprises: a ranging light emitting unit for emitting ranging light 8; a ranging unit for measuring the position of a reference point target 4 and obtaining point group data on a projection plane 7 by using the ranging light 8 for scan; a projection image projection unit for projecting a projection image 11 on the projection plane 7; and a control arithmetic unit 3 including a storage unit storing design data on the projection plane. The control arithmetic unit 3 modifies the design data on the basis of the point group data, and projects the projection image 11 on the projection plane 7 on the basis of the modified design data.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、建設中の壁面、床面等の投影面に対して設計データの投影を行う投影装置及び投影システムに関するものである。   The present invention relates to a projection apparatus and a projection system that project design data onto a projection surface such as a wall surface or a floor surface under construction.

建設現場に於いて、壁の構築や、壁に戸枠等各種構造物を取付ける際には、投影装置により床面や壁面等の投影面に対して各種構造物の取付け位置等を示す設計データを投影し、投影された投影像に基づいて壁の構築や各種構造物の取付けが行われる。   Design data that indicates the mounting position of various structures on the projection surface such as the floor or wall surface by the projection device when building a wall or installing various structures such as a door frame on the wall at a construction site. Are constructed and walls are constructed and various structures are attached based on the projected image.

設計データを投影する際に、投影面が一律な平面ではない場合、投影面に投影された投影像に歪み等が生じる。この為、投影面の3次元形状を予め取得し、投影面の形状に応じた設計データを投影する必要がある。   When projecting design data, if the projection plane is not a uniform plane, the projection image projected on the projection plane is distorted. For this reason, it is necessary to obtain a three-dimensional shape of the projection surface in advance and project design data corresponding to the shape of the projection surface.

この場合、投影装置の設置位置と、投影面との位置合せが必要であり、投影装置の設置に時間が掛り、作業性が悪かった。   In this case, it is necessary to align the installation position of the projection apparatus with the projection plane, and it takes time to install the projection apparatus, and the workability is poor.

本発明は、投影面に対する位置合せを容易とし、作業性の向上を図る投影装置及び投影システムを提供するものである。   The present invention provides a projection apparatus and a projection system that facilitate alignment with a projection plane and improve workability.

本発明は、測距光を発する測距発光部と、基準点用ターゲットの位置を測定すると共に、前記測距光を走査させ投影面の点群データを取得する測距部と、前記投影面に投影像を投影する投影像投影部と、投影面の設計データが格納された記憶部を有する制御演算部とを具備し、該制御演算部は、前記点群データに基づき前記設計データを修正し、修正した設計データに基づく前記投影像を前記投影面に投影させる様構成された投影装置に係るものである。   The present invention relates to a distance measuring light emitting unit that emits distance measuring light, a distance measuring unit that measures the position of a reference point target, scans the distance measuring light, and acquires point group data of a projection surface, and the projection surface. A projection image projection unit that projects a projection image on the screen, and a control calculation unit having a storage unit that stores design data of the projection plane. The control calculation unit modifies the design data based on the point cloud data. The projection apparatus is configured to project the projection image based on the modified design data onto the projection plane.

又本発明は、前記投影像投影部は、ポイント光を照射するポイント光光源であり、前記ポイント光で前記投影面を走査して前記投影像を投影する投影装置に係るものである。   The projection image projection unit may be a point light source that emits point light, and the projection apparatus projects the projection image by scanning the projection surface with the point light.

又本発明は、前記投影像投影部は、投影画像を投影するプロジェクタであり、前記制御演算部は前記修正した設計データに基づき前記投影画像を作成し、前記プロジェクタに前記投影面に前記投影画像を投影させる投影装置に係るものである。   According to the present invention, the projection image projection unit is a projector that projects a projection image, and the control calculation unit creates the projection image based on the modified design data, and the projection image is projected onto the projection surface of the projector. The present invention relates to a projection device for projecting.

又本発明は、前記測距光は可視光であり、前記測距発光部は前記投影像投影部を兼用する投影装置に係るものである。   According to the invention, the distance measuring light is visible light, and the distance measuring light emitting unit relates to a projection apparatus that also serves as the projection image projection unit.

又本発明は、測距光を走査させ、点群データを取得するレーザスキャナと、投影面の設計データを有する演算処理装置と、少なくとも2の基準点用ターゲットとを具備する投影システムであって、前記基準点用ターゲットは前記投影面に対して所定の位置に少なくとも2つ設置され、前記レーザスキャナは前記基準点用ターゲット及び前記投影面を走査して前記点群データを取得し、前記演算処理装置は、前記基準点用ターゲットに対するレーザスキャナの設置位置を演算すると共に、得られた該レーザスキャナの設置位置と前記点群データに基づき前記設計データを修正し、修正した設計データに基づく投影像を前記投影面に投影させる様構成された投影システムに係るものである。   According to another aspect of the present invention, there is provided a projection system comprising: a laser scanner that scans distance measuring light to acquire point cloud data; an arithmetic processing unit that has design data of a projection plane; and at least two reference point targets. And at least two reference point targets at predetermined positions with respect to the projection plane, and the laser scanner scans the reference point target and the projection plane to acquire the point cloud data, and performs the calculation. The processing apparatus calculates an installation position of the laser scanner with respect to the reference point target, corrects the design data based on the obtained installation position of the laser scanner and the point group data, and projects based on the corrected design data The present invention relates to a projection system configured to project an image onto the projection plane.

又本発明は、前記レーザスキャナは、前記測距光と同一光軸を介してポイント光を射出するポイント光光源を有し、前記ポイント光で前記投影面を走査し、該投影面に前記投影像を投影させる投影システムに係るものである。   The laser scanner may further include a point light source that emits point light via the same optical axis as the distance measuring light, scans the projection surface with the point light, and projects the projection onto the projection surface. The present invention relates to a projection system that projects an image.

又本発明は、前記レーザスキャナは、前記測距光と同一光軸を介して投影画像を投影するプロジェクタを有し、該プロジェクタに前記投影面に投影画像を投影させる投影システムに係るものである。   The present invention also relates to a projection system in which the laser scanner has a projector that projects a projection image through the same optical axis as the distance measuring light, and causes the projector to project the projection image onto the projection surface. .

又本発明は、投影画像を投影するプロジェクタを更に具備し、前記レーザスキャナは前記プロジェクタの設置位置と投影方向を測定し、前記演算処理装置は、前記点群データと、前記プロジェクタの設置位置と投影方向に基づき前記設計データを修正し、前記修正した設計データを基に投影画像を作成し、前記プロジェクタに投影面に投影画像を投影させる投影システムに係るものである。   The present invention further includes a projector that projects a projection image, the laser scanner measures an installation position and a projection direction of the projector, and the arithmetic processing unit includes the point cloud data, the installation position of the projector, and the like. The present invention relates to a projection system that modifies the design data based on a projection direction, creates a projection image based on the modified design data, and causes the projector to project the projection image onto a projection plane.

更に又本発明は、前記測距光は可視光であり、前記修正した設計データを基に前記測距光で前記投影面を走査し、投影像を投影させる投影システムに係るものである。   Furthermore, the present invention relates to a projection system in which the distance measuring light is visible light, the projection surface is scanned with the distance measuring light based on the modified design data, and a projection image is projected.

本発明によれば、測距光を発する測距発光部と、基準点用ターゲットの位置を測定すると共に、前記測距光を走査させ投影面の点群データを取得する測距部と、前記投影面に投影像を投影する投影像投影部と、投影面の設計データが格納された記憶部を有する制御演算部とを具備し、該制御演算部は、前記点群データに基づき前記設計データを修正し、修正した設計データに基づく前記投影像を前記投影面に投影させる様構成されたので、該投影面の表面形状に拘わらず歪みのない前記投影像を投影できると共に、前記投影面に対して前記レーザスキャナを任意な位置に設置可能であり、前記投影面に対する位置合せが容易となると共に、設置時間が短縮され、作業性を向上させることができる。   According to the present invention, a ranging light emitting unit that emits ranging light, a position measuring unit that measures a position of a reference point target, scans the ranging light, and acquires point cloud data on a projection plane; A projection image projection unit that projects a projection image on the projection plane; and a control calculation unit having a storage unit that stores design data of the projection plane, the control calculation unit based on the point cloud data And the projection image based on the corrected design data is projected onto the projection plane, so that the projection image without distortion can be projected regardless of the surface shape of the projection plane, and the projection plane can be projected onto the projection plane. On the other hand, the laser scanner can be installed at an arbitrary position, and the alignment with respect to the projection surface is facilitated, the installation time is shortened, and the workability can be improved.

又本発明によれば、測距光を走査させ、点群データを取得するレーザスキャナと、投影面の設計データを有する演算処理装置と、少なくとも2の基準点用ターゲットとを具備する投影システムであって、前記基準点用ターゲットは前記投影面に対して所定の位置に少なくとも2つ設置され、前記レーザスキャナは前記基準点用ターゲット及び前記投影面を走査して前記点群データを取得し、前記演算処理装置は、前記基準点用ターゲットに対するレーザスキャナの設置位置を演算すると共に、得られた該レーザスキャナの設置位置と前記点群データに基づき前記設計データを修正し、修正した設計データに基づく投影像を前記投影面に投影させる様構成されたので、該投影面の表面形状に拘わらず歪みのない前記投影像を投影できると共に、前記投影面に対して前記レーザスキャナを任意な位置に設置可能であり、前記投影面に対する位置合せが容易となると共に、設置時間が短縮され、作業性を向上させることができるという優れた効果を発揮する。   According to the invention, there is provided a projection system comprising a laser scanner that scans distance measuring light and acquires point cloud data, an arithmetic processing unit having design data of a projection plane, and at least two reference point targets. And at least two reference point targets are installed at predetermined positions with respect to the projection surface, and the laser scanner scans the reference point target and the projection surface to obtain the point cloud data, The arithmetic processing unit calculates an installation position of the laser scanner with respect to the reference point target, corrects the design data based on the obtained installation position of the laser scanner and the point group data, and converts the design data into the corrected design data. The projection image based on the projection plane is configured to be projected onto the projection plane, so that the projection image without distortion can be projected regardless of the surface shape of the projection plane. The laser scanner can be installed at an arbitrary position with respect to the projection surface, and the positioning with respect to the projection surface is easy, the installation time is shortened, and the workability can be improved. Demonstrate.

第1の実施例に係る投影システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the projection system which concerns on a 1st Example. 該第1の実施例に係る投影像の投影を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the projection of the projection image which concerns on this 1st Example. 該第1の実施例に使用されるレーザスキャナの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser scanner used for this 1st Example. 該レーザスキャナの制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control system of this laser scanner. 第2の実施例に使用されるレーザスキャナの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the laser scanner used for a 2nd Example. 第3の実施例に係る投影像の投影を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining projection of the projection image which concerns on a 3rd Example.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、第1の実施例に係る投影システムの概略構成図を示すものである。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a projection system according to the first embodiment.

投影システム1は、主に投影装置であるレーザスキャナ2、PCに代表される演算処理装置3(以下、PC3)、基準点用ターゲット4から構成される。前記PC3は、一体となった表示部、或は分離した表示部を有する。又、図1中、5は事前に設定された設計データを投影する為の投影面である床面を示している。   The projection system 1 mainly includes a laser scanner 2 which is a projection apparatus, an arithmetic processing unit 3 represented by a PC (hereinafter referred to as PC3), and a reference point target 4. The PC 3 has an integrated display unit or a separate display unit. In FIG. 1, reference numeral 5 denotes a floor surface as a projection surface for projecting preset design data.

次に、図2を参照して、本実施例に於ける投影像の投影の概略について説明する。   Next, with reference to FIG. 2, the outline of the projection of the projection image in a present Example is demonstrated.

前記レーザスキャナ2が、三脚6を介して前記床面5の投影面7の近傍に設置される。
前記レーザスキャナ2の設置位置は、予定した測定範囲(投影面7)をレーザスキャン可能な任意の位置となっている。
The laser scanner 2 is installed in the vicinity of the projection surface 7 of the floor surface 5 via a tripod 6.
The installation position of the laser scanner 2 is an arbitrary position capable of laser scanning the planned measurement range (projection surface 7).

前記基準点用ターゲット4は、絶対座標上の複数の既知点、少なくとも2の既知点に設置される。既知点は、予め設定された設計データから得られる前記投影面7の位置データ等から求められ、該投影面7に対して所定距離離反している。   The reference point target 4 is installed at a plurality of known points on absolute coordinates, at least two known points. The known point is obtained from position data of the projection plane 7 obtained from preset design data, and is separated from the projection plane 7 by a predetermined distance.

前記基準点用ターゲット4は、再帰反射性を有する反射面を有し、又該反射面は既知の形状を有している。該反射面の形状は例えば円であり、図形の中心、即ち円の中心が前記基準点用ターゲット4の基準点となっている。該基準点用ターゲット4は、前記基準点が既知点に合致する様に設置される。   The reference point target 4 has a reflective surface having retroreflectivity, and the reflective surface has a known shape. The shape of the reflecting surface is, for example, a circle, and the center of the figure, that is, the center of the circle is the reference point of the reference point target 4. The reference point target 4 is installed so that the reference point matches a known point.

前記レーザスキャナ2は、後述する様に、パルス状の測距光8を照射しつつ測定範囲を走査(レーザスキャン)し、各パルス光毎に測距、測角(水平角測定、鉛直角測定)を行い、測定範囲の点群データを取得するものである。又、前記レーザスキャナ2は、前記測定範囲に後述する投影光であるポイント光9を前記投影面7を走査しつつ照射し、設計データを投影する。更に、前記レーザスキャナ2は、撮像機能を有し、測定範囲の画像を取得可能となっている。   As will be described later, the laser scanner 2 scans the measurement range while irradiating the pulsed ranging light 8 (laser scanning), and performs ranging, angle measurement (horizontal angle measurement, vertical angle measurement) for each pulsed light. ) To obtain point cloud data of the measurement range. The laser scanner 2 irradiates the measurement range with point light 9 which is projection light described later while scanning the projection surface 7 to project design data. Further, the laser scanner 2 has an imaging function and can acquire an image of the measurement range.

前記レーザスキャナ2により、2つの前記基準点用ターゲット4をレーザスキャンし、前記レーザスキャナ2を基準とした前記基準点用ターゲット4の位置(3次元座標)が測定される。前記レーザスキャナ2で取得された測定データ、画像データは前記PC3に送信される。   The laser scanner 2 performs laser scanning of the two reference point targets 4 and measures the position (three-dimensional coordinates) of the reference point target 4 with respect to the laser scanner 2. Measurement data and image data acquired by the laser scanner 2 are transmitted to the PC 3.

該PC3は、2つの前記基準点用ターゲット4の測定結果に基づき、既知点に設置された前記基準点用ターゲット4に対する前記レーザスキャナ2の位置(3次元座標)を演算する。尚、前記PC3には、絶対座標系で表された図面データである設計データ等、測定や施工に必要なデータが格納されている。   The PC 3 calculates the position (three-dimensional coordinates) of the laser scanner 2 with respect to the reference point target 4 installed at a known point based on the measurement results of the two reference point targets 4. The PC 3 stores data necessary for measurement and construction, such as design data that is drawing data expressed in an absolute coordinate system.

次に、前記レーザスキャナ2は、前記投影面7をレーザスキャンして該投影面7全面の点群データ(凹凸)を取得する。点群データの各測定点について、測距が行われると共に前記測距光8の射出方向(水平角、鉛直角)が測定される。点群データの各測定点は、前記投影面7内で前記レーザスキャナ2の設置点を原点とする3次元座標を有する。点群データは前記PC3に送信される。   Next, the laser scanner 2 scans the projection surface 7 to acquire point cloud data (unevenness) on the entire projection surface 7. For each measurement point of the point cloud data, distance measurement is performed and the emission direction (horizontal angle, vertical angle) of the distance measuring light 8 is measured. Each measurement point of the point cloud data has three-dimensional coordinates with the installation point of the laser scanner 2 as the origin in the projection plane 7. Point cloud data is transmitted to the PC 3.

点群データの各測定点は、それぞれ水平角、鉛直角を有し、各測定点の前記投影面7内の位置も既知となる。従って、各測定点毎の3次元座標が測定されることで、前記投影面7の凹凸が検出される。   Each measurement point of the point cloud data has a horizontal angle and a vertical angle, respectively, and the position of each measurement point in the projection plane 7 is also known. Therefore, the unevenness of the projection plane 7 is detected by measuring the three-dimensional coordinates for each measurement point.

前記PC3は、検出された前記投影面7の凹凸に基づき、設計データを修正し、前記投影面7の表面形状(凹凸)に応じた投影データを作成する。前記レーザスキャナ2により、作成された投影データが前記投影面7に投影され、該投影面7には歪みが修正された投影像11が投影される。尚、前記レーザスキャナ2による前記投影面7のスキャンサイクルは、前記ポイント光9の残像時間以内となる様に設定する。該ポイント光9の残像時間以内にスキャンサイクルを設定することで、視覚により前記投影像11を確認できる。   The PC 3 corrects the design data based on the detected unevenness of the projection surface 7 and creates projection data according to the surface shape (unevenness) of the projection surface 7. The created projection data is projected onto the projection plane 7 by the laser scanner 2, and a projection image 11 with corrected distortion is projected onto the projection plane 7. The scanning cycle of the projection surface 7 by the laser scanner 2 is set so as to be within the afterimage time of the point light 9. By setting a scan cycle within the afterimage time of the point light 9, the projected image 11 can be confirmed visually.

次に、図3を参照して、前記レーザスキャナ2の一例について説明する。   Next, an example of the laser scanner 2 will be described with reference to FIG.

図3に示される様に、該レーザスキャナ2は、前記三脚6(図1参照)に取付けられる整準部12、該整準部12に設けられた基盤部13、該基盤部13に水平回転部14を介して水平方向に回転可能に設けられた托架部15、該托架部15に鉛直回転軸16を中心に鉛直方向(高低方向)に回転可能に設けられた走査ミラー17を有している。   As shown in FIG. 3, the laser scanner 2 includes a leveling part 12 attached to the tripod 6 (see FIG. 1), a base part 13 provided in the leveling part 12, and a horizontal rotation on the base part 13. There is a rack part 15 provided rotatably through the part 14, and a scanning mirror 17 provided on the rack part 15 so as to be rotatable in the vertical direction (the height direction) about the vertical rotation shaft 16. doing.

前記整準部12は、例えば3つの調整螺子18を有し、前記托架部15に設けられた傾斜センサ(図示せず)が水平を検出する様前記調整螺子18を調整することにより、前記整準部12の整準がなされる。   The leveling unit 12 includes, for example, three adjustment screws 18, and the adjustment screw 18 is adjusted so that an inclination sensor (not shown) provided in the rack unit 15 detects the horizontal direction. Leveling of the leveling unit 12 is performed.

前記水平回転部14は、前記基盤部13に軸受19を介して回転自在に、且つ鉛直に支持された水平回転軸21を有する。該水平回転軸21に前記托架部15が支持され、該托架部15が前記水平回転軸21と一体に回転する様になっている。   The horizontal rotating portion 14 has a horizontal rotating shaft 21 that is rotatably supported by the base portion 13 via a bearing 19 and is vertically supported. The frame 15 is supported on the horizontal rotation shaft 21, and the frame 15 rotates integrally with the horizontal rotation shaft 21.

前記水平回転部14には、水平駆動モータ22を含む水平駆動部23、前記水平回転軸21の回転角を検出する水平角検出器(例えばエンコーダ)24が収納されている。前記水平駆動モータ22によって、前記水平回転軸21を中心にして前記托架部15が回転され、前記水平回転軸21の前記基盤部13に対する回転角、即ち前記托架部15の回転角が前記水平角検出器24によって検出される。   The horizontal rotation unit 14 houses a horizontal drive unit 23 including a horizontal drive motor 22 and a horizontal angle detector (for example, an encoder) 24 that detects the rotation angle of the horizontal rotation shaft 21. The horizontal drive motor 22 rotates the rack portion 15 about the horizontal rotation shaft 21, and the rotation angle of the horizontal rotation shaft 21 with respect to the base portion 13, that is, the rotation angle of the rack portion 15 is It is detected by the horizontal angle detector 24.

又、該水平角検出器24の検出結果(水平角)は、制御演算部25(後述)に入力され、前記検出結果に基づき該制御演算部25により前記水平駆動モータ22の駆動が制御される様になっている。   The detection result (horizontal angle) of the horizontal angle detector 24 is input to a control calculation unit 25 (described later), and the drive of the horizontal drive motor 22 is controlled by the control calculation unit 25 based on the detection result. It is like.

前記托架部15は、中央部に凹部26が形成され、該凹部26を挾み左右に室が形成されている。一方の室(図示では左室)には、鉛直駆動部27、鉛直角検出器28が収納され、他方の室(図示では右室)には、測距発光部29、共通光路部31、測距部32、ポイント光発光部33、撮像部34等が収納されている。又、前記托架部15の内部の所要位置には、前記制御演算部25等が収納されている。更に、前記托架部15の所要部分には、表示部35、操作部36が設けられている。   The rack portion 15 has a recess 26 formed at the center, and chambers are formed on the left and right sides of the recess 26. One chamber (the left chamber in the figure) houses the vertical drive unit 27 and the vertical angle detector 28, and the other chamber (the right chamber in the diagram) houses the distance measuring light emitting unit 29, the common optical path unit 31, the measurement unit. The distance part 32, the point light emission part 33, the imaging part 34, etc. are accommodated. Further, the control calculation unit 25 and the like are accommodated at a required position inside the rack unit 15. Further, a display unit 35 and an operation unit 36 are provided at a required portion of the rack unit 15.

尚、該操作部36は、前記レーザスキャナ2とは分離し、携帯可能であり、前記操作部36によって前記レーザスキャナ2が遠隔操作可能であってもよい。   The operation unit 36 may be separated from the laser scanner 2 and portable, and the laser scanner 2 may be remotely operated by the operation unit 36.

前記鉛直回転軸16は、前記托架部15に軸受37を介して回転自在に支持されている。前記鉛直回転軸16の一端部は前記凹部26に突出しており、前記鉛直回転軸16の突出端に前記走査ミラー17が前記鉛直回転軸16の軸心に対して45°傾いた状態で設けられている。前記走査ミラー17は、前記鉛直回転軸16によって前記凹部26内に支持され、前記鉛直回転軸16を中心に鉛直方向に回転自在となっている。   The vertical rotation shaft 16 is rotatably supported by the rack portion 15 via a bearing 37. One end of the vertical rotation shaft 16 protrudes into the recess 26, and the scanning mirror 17 is provided at a protruding end of the vertical rotation shaft 16 in a state inclined by 45 ° with respect to the axis of the vertical rotation shaft 16. ing. The scanning mirror 17 is supported in the recess 26 by the vertical rotation shaft 16 and is rotatable in the vertical direction around the vertical rotation shaft 16.

前記鉛直駆動部27は、鉛直駆動モータ38を有し、該鉛直駆動モータ38により前記鉛直回転軸16を介して前記走査ミラー17が回転される。尚、前記鉛直回転軸16、前記走査ミラー17、前記鉛直駆動モータ38等により、操作部39が構成される。   The vertical drive unit 27 includes a vertical drive motor 38, and the scanning mirror 17 is rotated by the vertical drive motor 38 via the vertical rotation shaft 16. The vertical rotation shaft 16, the scanning mirror 17, the vertical drive motor 38, and the like constitute an operation unit 39.

前記鉛直回転軸16には前記鉛直角検出器28、例えばエンコーダが設けられ、該鉛直角検出器28により、前記托架部15に対する前記鉛直回転軸16の回転角が検出される。検出結果(鉛直角)は前記制御演算部25に入力され、前記検出結果に基づき前記制御演算部25により前記鉛直駆動モータ38の駆動が制御される様になっている。   The vertical rotation shaft 16 is provided with the vertical angle detector 28, for example, an encoder, and the vertical angle detector 28 detects the rotation angle of the vertical rotation shaft 16 with respect to the rack portion 15. The detection result (vertical angle) is input to the control calculation unit 25, and the drive of the vertical drive motor 38 is controlled by the control calculation unit 25 based on the detection result.

前記測距発光部29は、発光部41と、ハーフミラーやビームスプリッタ等の光路分割部材42と、対物レンズ等から構成される投光光学部43と、ミラー44とを有している。前記発光部41は、例えば半導体レーザ等であり、前記測距光8として測距光軸45上に不可視光である赤外光のパルスレーザ光線を発する。又、前記測距発光部29は、所要の光強度、所要のパルス間隔等、所要の状態でパルス光が発光される様、前記制御演算部25に制御される。   The distance measuring light emitting unit 29 includes a light emitting unit 41, an optical path dividing member 42 such as a half mirror or a beam splitter, a light projecting optical unit 43 including an objective lens, and a mirror 44. The light emitting unit 41 is, for example, a semiconductor laser, and emits a pulse laser beam of infrared light that is invisible light on the distance measuring optical axis 45 as the distance measuring light 8. The distance measuring light emitting unit 29 is controlled by the control calculation unit 25 so that pulse light is emitted in a required state such as a required light intensity and a required pulse interval.

前記測距光軸45の方向は、前記水平角検出器24及び前記鉛直角検出器28により検出され、前記水平角検出器24及び前記鉛直角検出器28によって前記測距光軸45の方向を検出する角度検出部が構成される。   The direction of the distance measuring optical axis 45 is detected by the horizontal angle detector 24 and the vertical angle detector 28, and the direction of the distance measuring optical axis 45 is determined by the horizontal angle detector 24 and the vertical angle detector 28. An angle detection unit for detection is configured.

前記発光部41より出力された前記測距光8の一部は、前記光路分割部材42を透過し、前記投光光学部43を介して前記ミラー44に入射され、該ミラー44に反射されて前記共通光路部31へと導かれる。又、残りの前記測距光8は、内部参照光として前記光路分割部材42により反射され、前記内部参照光は後述する内部参照光路46を介して前記測距部32へと導かれる。   Part of the distance measuring light 8 output from the light emitting unit 41 is transmitted through the optical path dividing member 42, is incident on the mirror 44 through the light projecting optical unit 43, and is reflected by the mirror 44. The light is guided to the common optical path unit 31. The remaining ranging light 8 is reflected by the optical path dividing member 42 as internal reference light, and the internal reference light is guided to the ranging unit 32 via an internal reference optical path 46 described later.

前記共通光路部31は、第1ビームスプリッタ47と第2ビームスプリッタ48とを有している。前記ミラー44に反射された前記測距光8は、前記第1ビームスプリッタ47に入射し、該第1ビームスプリッタ47、前記第2ビームスプリッタ48により順次反射され、前記走査ミラー17へと導かれる。尚、前記第1ビームスプリッタ47、前記第2ビームスプリッタ48を通過した前記測距光8は、図示しない反射防止部材により吸収される。   The common optical path unit 31 includes a first beam splitter 47 and a second beam splitter 48. The distance measuring light 8 reflected by the mirror 44 enters the first beam splitter 47, is sequentially reflected by the first beam splitter 47 and the second beam splitter 48, and is guided to the scanning mirror 17. . The distance measuring light 8 that has passed through the first beam splitter 47 and the second beam splitter 48 is absorbed by an antireflection member (not shown).

前記走査ミラー17は偏向光学部材であり、該走査ミラー17は水平方向から入射する前記測距光8を直角に偏向し、又前記走査ミラー17に入射した反射測距光を前記第2ビームスプリッタ48に向って水平方向に偏向する。   The scanning mirror 17 is a deflecting optical member. The scanning mirror 17 deflects the distance measuring light 8 incident from the horizontal direction at a right angle, and reflects the reflected distance measuring light incident on the scanning mirror 17 to the second beam splitter. It is deflected horizontally toward 48.

前記測距光8は、前記共通光路部31から前記走査ミラー17に導かれ、該走査ミラー17により反射され、図示しない測定対象物へと照射される。又、該走査ミラー17が前記鉛直回転軸16を中心に回転されることで、前記測距光8は鉛直面内に回転照射される。又、前記水平回転部14が前記托架部15を水平方向に回転させることで、前記測距光8は前記水平回転軸21を中心に水平方向に回転照射される。従って、前記走査ミラー17の鉛直方向の回転と、前記托架部15の水平方向の回転の協働により、測定範囲の全域を前記測距光8により走査できる。   The distance measuring light 8 is guided from the common optical path portion 31 to the scanning mirror 17, reflected by the scanning mirror 17, and irradiated to a measurement object (not shown). Further, the scanning light 17 is rotated about the vertical rotation shaft 16 so that the distance measuring light 8 is rotated and irradiated in the vertical plane. Further, the distance measuring light 8 is rotated and irradiated in the horizontal direction around the horizontal rotation shaft 21 by the horizontal rotation unit 14 rotating the frame unit 15 in the horizontal direction. Therefore, the entire measuring range can be scanned with the distance measuring light 8 by the cooperation of the rotation of the scanning mirror 17 in the vertical direction and the rotation of the rack portion 15 in the horizontal direction.

該測距光8は前記測定範囲内に走査され、該測定範囲内に存在する測定対象物(図1中では床面5)により反射される。反射測距光は、前記走査ミラー17に入射し、該走査ミラー17によって反射され、前記共通光路部31に入射する。前記反射測距光は、前記第2ビームスプリッタ48にて反射され、更に第1ビームスプリッタ47を透過し、前記測距部32へと導かれる。   The distance measuring light 8 is scanned within the measurement range and reflected by a measurement object (floor surface 5 in FIG. 1) existing in the measurement range. The reflected distance measuring light enters the scanning mirror 17, is reflected by the scanning mirror 17, and enters the common optical path portion 31. The reflected distance measuring light is reflected by the second beam splitter 48, further passes through the first beam splitter 47, and is guided to the distance measuring unit 32.

該測距部32は、集光レンズ等から構成される受光光学部49と、光路延長部51と、光路結合部52と、受光素子53とを有する。   The distance measuring unit 32 includes a light receiving optical unit 49 including a condenser lens, an optical path extending unit 51, an optical path coupling unit 52, and a light receiving element 53.

前記第1ビームスプリッタ47を透過した前記反射測距光は、前記受光光学部49に入射し、該受光光学部49にて集光され、前記光路延長部51へと入射する。該光路延長部51を透過した前記反射測距光は、前記光路結合部52を介して前記受光素子53に受光される。又、前記内部参照光路46を経た内部参照光が、前記光路結合部52を介して前記受光素子53で受光される。   The reflected distance measuring light transmitted through the first beam splitter 47 enters the light receiving optical unit 49, is collected by the light receiving optical unit 49, and enters the optical path extension unit 51. The reflected distance measuring light transmitted through the optical path extension 51 is received by the light receiving element 53 through the optical path coupling unit 52. The internal reference light that has passed through the internal reference optical path 46 is received by the light receiving element 53 via the optical path coupling unit 52.

該受光素子53は、受光した前記反射測距光と、前記内部参照光とを、反射測距光電気信号と内部参照光電気信号へと変換し、前記制御演算部25へと送出する様になっている。該制御演算部25は、パルス光毎に反射測距光電気信号と内部参照光電気信号との受光時間差を求め、受光時間差に基づきパルス光照射点(測定点)迄の距離を測定する様になっている。   The light receiving element 53 converts the received reflected distance measurement light and the internal reference light into a reflected distance measurement photoelectric signal and an internal reference photoelectric signal, and sends them to the control calculation unit 25. It has become. The control calculation unit 25 obtains a light reception time difference between the reflected distance measurement photoelectric signal and the internal reference photoelectric signal for each pulse light, and measures the distance to the pulse light irradiation point (measurement point) based on the light reception time difference. It has become.

測定点迄の測定距離と、前記鉛直角検出器28により検出された鉛直角と、前記水平角検出器24により検出された水平角とに基づき測定点の座標が算出される。パルス光毎に測定点の座標値が記録されることで、測定範囲の全域に関する、或は測定対象物に対する点群データを得ることができる。   Based on the measurement distance to the measurement point, the vertical angle detected by the vertical angle detector 28, and the horizontal angle detected by the horizontal angle detector 24, the coordinates of the measurement point are calculated. By recording the coordinate value of the measurement point for each pulsed light, it is possible to obtain point cloud data for the entire measurement range or for the measurement object.

前記ポイント光発光部33は、投影像投影部であるポイント光光源54と該ポイント光光源54の光軸上に配置された第3ビームスプリッタ55とを有し、前記ポイント光光源54から発せられた前記ポイント光9は前記第3ビームスプリッタ55によって偏向され、撮像光軸上に照射される様になっている。   The point light emitting unit 33 includes a point light source 54 that is a projection image projection unit and a third beam splitter 55 disposed on the optical axis of the point light source 54, and is emitted from the point light source 54. The point light 9 is deflected by the third beam splitter 55 and irradiated on the imaging optical axis.

前記ポイント光光源54は、例えば発光ダイオード(LED)であり、可視光の前記ポイント光9を発する。前記制御演算部25は、前記ポイント光9の発光タイミングを制御する。   The point light source 54 is, for example, a light emitting diode (LED), and emits the point light 9 of visible light. The control calculation unit 25 controls the light emission timing of the point light 9.

前記撮像部34の撮像光軸上には、前記第3ビームスプリッタ55及び撮像素子56が設けられている。前記撮像部34の撮像光軸は前記第3ビームスプリッタ55を透過した後、前記ポイント光光源54の光軸と合致し、更に前記第2ビームスプリッタ48を透過後、前記測距光軸45と合致する様になっている。即ち、前記撮像光軸、前記測距光軸45、前記ポイント光光源54の光軸は合致する様構成されている。   The third beam splitter 55 and the imaging element 56 are provided on the imaging optical axis of the imaging unit 34. The imaging optical axis of the imaging unit 34 passes through the third beam splitter 55, then matches the optical axis of the point light source 54, and further passes through the second beam splitter 48, and then with the distance measuring optical axis 45. It matches. That is, the optical axis of the imaging optical axis, the distance measuring optical axis 45, and the point light source 54 are configured to match.

前記撮像素子56は、デジタル画像信号を出力するものである。例えば、CCDやCMOSセンサ等、画素(ピクセル)の集合体で構成されたものであり、各画素は、前記撮像素子56内での位置が特定できる様になっている。   The image sensor 56 outputs a digital image signal. For example, it is configured by an aggregate of pixels (pixels) such as a CCD or a CMOS sensor, and the position of each pixel in the image sensor 56 can be specified.

前記ポイント光発光部33から発せされた前記ポイント光9は、前記走査ミラー17に反射されることで、前記測距光軸45上に照射される。更に、前記ポイント光9は、前記走査ミラー17の鉛直方向の回転、前記托架部15の水平回転の協働により、前記測定範囲の全域に照射される。   The point light 9 emitted from the point light emitting unit 33 is reflected on the scanning mirror 17 and is irradiated onto the distance measuring optical axis 45. Further, the point light 9 is applied to the entire measurement range by the cooperation of the vertical rotation of the scanning mirror 17 and the horizontal rotation of the rack portion 15.

又、該測定範囲の背景光及び該測定範囲で反射された前記ポイント光9は、前記走査ミラー17に入射する。該走査ミラー17で反射された背景光及び前記ポイント光9は、前記第2ビームスプリッタ48、前記第3ビームスプリッタ55を透過し、前記撮像素子56に受光される。該撮像素子56から出力される画像信号により、2次元の画像が取得される様になっている。   The background light of the measurement range and the point light 9 reflected by the measurement range are incident on the scanning mirror 17. The background light and the point light 9 reflected by the scanning mirror 17 pass through the second beam splitter 48 and the third beam splitter 55 and are received by the image sensor 56. A two-dimensional image is acquired by the image signal output from the image sensor 56.

前記測距光8と前記ポイント光9は同一光軸上に照射されるので、前記測距光8と前記ポイント光9とを同時に照射することで、或は交互に照射することで、測定点の位置を認識できる。   Since the distance measuring light 8 and the point light 9 are irradiated on the same optical axis, the distance measuring light 8 and the point light 9 are irradiated simultaneously, or alternatively, the measurement point Can be recognized.

次に、図4を参照して前記レーザスキャナ2の制御系について説明する。   Next, the control system of the laser scanner 2 will be described with reference to FIG.

前記制御演算部25には前記操作部36、前記鉛直角検出器28、前記水平角検出器24が電気的に接続され、前記鉛直角検出器28、前記水平角検出器24からの角度検出信号が入力されると共に、作業者の操作により前記操作部36からの信号が入力される。   The operation unit 36, the vertical angle detector 28, and the horizontal angle detector 24 are electrically connected to the control calculation unit 25, and angle detection signals from the vertical angle detector 28 and the horizontal angle detector 24 are connected. And a signal from the operation unit 36 are input by the operator's operation.

作業者は、該操作部36から前記レーザスキャナ2の測定を開始するのに必要な条件設定、例えば測定範囲の設定、点群データの密度の設定、或は撮影時の撮像条件の設定等を行う。又、前記操作部36から測定開始の指令等の入力ができ、前記表示部35により確認できる様になっている。   The operator sets the conditions necessary for starting the measurement of the laser scanner 2 from the operation unit 36, for example, setting the measurement range, setting the density of point cloud data, or setting the imaging conditions at the time of photographing. Do. Further, a measurement start command or the like can be input from the operation unit 36 and can be confirmed by the display unit 35.

尚、上記した様に、前記操作部36又は前記表示部35は、前記托架部15に設けられてもよく、或は別途独立して設けられ、無線、赤外線等の信号伝達媒体により遠隔操作可能としてもよい。   As described above, the operation unit 36 or the display unit 35 may be provided on the rack unit 15 or separately provided, and remotely operated by a signal transmission medium such as wireless or infrared. It may be possible.

前記制御演算部25は、前記発光部41、前記水平駆動モータ22、前記鉛直駆動モータ38、前記ポイント光光源54を駆動すると共に、作業状況、測定結果等を表示する前記表示部35を駆動する。又、前記制御演算部25には、メモリーカード、HDD等の外部記憶装置57が設けられる。該外部記憶装置57は、前記制御演算部25に固定的に設けられていてもよく、或は着脱可能に設けられていてもよい。   The control calculation unit 25 drives the light emitting unit 41, the horizontal drive motor 22, the vertical drive motor 38, and the point light source 54, and drives the display unit 35 that displays work status, measurement results, and the like. . The control calculation unit 25 is provided with an external storage device 57 such as a memory card or HDD. The external storage device 57 may be fixedly provided in the control calculation unit 25 or may be detachably provided.

次に、前記制御演算部25の概略を説明する。   Next, an outline of the control calculation unit 25 will be described.

該制御演算部25は、CPUに代表される演算部58と、記憶部59と、前記発光部41の発光を制御する為の測距光駆動部61と、前記ポイント光光源54の発光を制御する為のポイント光駆動部62と、前記水平駆動モータ22を駆動制御する為の前記水平駆動部23と、前記鉛直駆動モータ38を駆動制御する為の前記鉛直駆動部27、及び前記測距部32により得られた距離データを処理する為の距離データ処理部63と、前記撮像部34により得られた画像データを処理する画像データ処理部64、測定結果を基に設計データを修正し投影データを作成する投影データ作成部65、及び前記PC3との間でデータを送受信する為の通信部66を具備している。   The control calculation unit 25 controls the calculation unit 58 represented by the CPU, the storage unit 59, the distance measuring light driving unit 61 for controlling the light emission of the light emitting unit 41, and the light emission of the point light source 54. A point light driving unit 62 for driving, the horizontal driving unit 23 for driving and controlling the horizontal driving motor 22, the vertical driving unit 27 for driving and controlling the vertical driving motor 38, and the distance measuring unit. 32, a distance data processing unit 63 for processing the distance data obtained by 32, an image data processing unit 64 for processing the image data obtained by the imaging unit 34, the design data is corrected based on the measurement result, and the projection data Is provided with a projection data creating unit 65 for creating the data and a communication unit 66 for transmitting and receiving data to and from the PC 3.

前記記憶部59は、測距、鉛直角の測定、水平角の測定を実行させる為のシーケンスプログラム、測距の演算等の演算を行う演算プログラム、測定データの処理を実行する測定データ処理プログラム、前記撮像部34の撮像状態を制御する為の撮像プログラム、画像処理を実行する画像処理プログラム、測定データを基に設計データを修正し投影データを作成する投影データ作成プログラム、データを前記表示部35に表示させる為の画像表示プログラム、通信プログラム等のプログラム、或はこれらのプログラムを統合管理するプログラム等を格納し、更に測定データ、画像データ、設計データや作成された投影データ等のデータを格納する。   The storage unit 59 includes a distance measurement, a vertical angle measurement, a sequence program for executing a horizontal angle measurement, an operation program for performing an operation such as a distance measurement operation, a measurement data processing program for executing measurement data processing, An imaging program for controlling the imaging state of the imaging unit 34, an image processing program for executing image processing, a projection data creation program for modifying design data based on measurement data and creating projection data, and data for the display unit 35 Stores programs such as image display programs, communication programs, etc. to be displayed on the monitor, or programs that integrate and manage these programs, as well as data such as measurement data, image data, design data, and created projection data To do.

前記記憶部59が充分な容量を有し、測定データ、画像データ、設計データ、投影データ等を保存可能である場合、或は前記通信部66により前記PC3との間でデータ通信可能とし、該PC3で測定データ、画像データ、設計データ、投影データ等を保存する様にすれば、前記外部記憶装置57は省略することができる。   When the storage unit 59 has a sufficient capacity and can store measurement data, image data, design data, projection data, or the like, or the communication unit 66 enables data communication with the PC 3, If the PC 3 stores measurement data, image data, design data, projection data, etc., the external storage device 57 can be omitted.

尚、図示では前記距離データ処理部63、前記画像データ処理部64、前記投影データ作成部65を、前記演算部58と分離して示したが、前記距離データ処理部63、前記画像データ処理部64、前記投影データ作成部65は、前記演算部58の一部であってもよい。   In the drawing, the distance data processing unit 63, the image data processing unit 64, and the projection data creation unit 65 are shown separately from the calculation unit 58, but the distance data processing unit 63, the image data processing unit, and the like. 64, the projection data creation unit 65 may be a part of the calculation unit 58.

又、前記距離データ処理部63と前記画像データ処理部64と前記投影データ作成部65とを、前記制御演算部25とは別に設けてもよい。例えば、前記PC3に前記距離データ処理部63と前記画像データ処理部64と前記投影データ作成部65の機能を実行させる様にしてもよい。この場合、前記PC3に通信手段を設け、距離データ、画像データ、設計データ、投影データを前記PC3に送信し、該PC3で距離データ処理、画像データ処理、投影データ作成処理を実行する様にしてもよい。尚、通信手段としては、光通信、無線通信、LAN等所要の通信手段を採用することが可能である。   Further, the distance data processing unit 63, the image data processing unit 64, and the projection data creation unit 65 may be provided separately from the control calculation unit 25. For example, the PC 3 may be caused to execute the functions of the distance data processing unit 63, the image data processing unit 64, and the projection data creation unit 65. In this case, a communication means is provided in the PC 3 to transmit distance data, image data, design data, and projection data to the PC 3, and the PC 3 executes distance data processing, image data processing, and projection data creation processing. Also good. As communication means, required communication means such as optical communication, wireless communication, and LAN can be adopted.

尚、上記説明では、演算処理装置を前記PC3として説明したが、演算処理装置として、スマートフォン、タブレットの様な携帯可能な端末装置を用いてもよい。この場合、演算処理装置は、演算処理装置であると共に遠隔操作装置(リモートコントローラ)を兼ねることができる。   In the above description, the arithmetic processing device has been described as the PC 3, but a portable terminal device such as a smartphone or a tablet may be used as the arithmetic processing device. In this case, the arithmetic processing device can be used as the arithmetic processing device as well as a remote operation device (remote controller).

又、前記制御演算部25のみにより、前記レーザスキャナ2の前記基準点用ターゲット4に対する位置の演算や、点群データから得られた前記投影面7の凹凸に基づく設計データの修正等が可能である場合には、前記PC3を省略してもよい。   Further, only the control calculation unit 25 can calculate the position of the laser scanner 2 with respect to the reference point target 4 and correct design data based on the projections and depressions of the projection plane 7 obtained from point cloud data. In some cases, the PC 3 may be omitted.

以下、本実施例の前記投影システム1を用いて、前記投影面7に前記投影像11を投影する方法について説明する。尚、以下の説明では、前記記憶部59が充分な容量を有し、前記制御演算部25が単独で3次元位置を演算可能であり、前記投影面7の点群データを測定可能であり、投影データを作成可能となっている。   Hereinafter, a method for projecting the projection image 11 onto the projection plane 7 using the projection system 1 of the present embodiment will be described. In the following description, the storage unit 59 has a sufficient capacity, the control calculation unit 25 can calculate a three-dimensional position alone, and can measure point cloud data on the projection plane 7. Projection data can be created.

先ず、前記制御演算部25が、前記測距部32に前記基準点用ターゲット4を測距させ、該基準点用ターゲット4に対する前記レーザスキャナ2の位置を演算する。   First, the control calculation unit 25 causes the distance measurement unit 32 to measure the reference point target 4 and calculates the position of the laser scanner 2 with respect to the reference point target 4.

該レーザスキャナ2の位置が演算されると、前記設計データに基づき前記床面5に対して前記投影面7が設定される。次に、設定された該投影面7の全面に対して、前記制御演算部25が前記測距光8を走査させ、前記測距部32に前記投影面7の全面の点群データを取得させ、更に点群データの各測定点毎の3次元座標を演算する。   When the position of the laser scanner 2 is calculated, the projection surface 7 is set with respect to the floor surface 5 based on the design data. Next, the control calculation unit 25 scans the distance measuring light 8 over the set entire projection surface 7 and causes the distance measurement unit 32 to acquire point cloud data of the entire projection surface 7. Further, the three-dimensional coordinates for each measurement point of the point cloud data are calculated.

前記制御演算部25は、点群データの各測定点毎の3次元座標を基に前記投影面7の凹凸或は傾斜を検出する。又、前記制御演算部25は、前記記憶部59に予め格納された設計データを、検出した前記投影面7の凹凸或は傾斜に基づいて修正する。即ち、各測定点毎に凹凸、傾斜に対して投影位置(水平角、鉛直角)を修正し、前記投影面7に投影した際に歪みが生じない投影データを作成する。該投影データは、前記ポイント光9の照射位置及び線を描画する為に前記ポイント光9の点滅を制御させるものであり、各測定点毎の水平角、鉛直角や前記ポイント光9の点灯、消灯の制御情報を有している。   The control calculation unit 25 detects unevenness or inclination of the projection plane 7 based on the three-dimensional coordinates for each measurement point of the point cloud data. In addition, the control calculation unit 25 corrects the design data stored in advance in the storage unit 59 based on the detected unevenness or inclination of the projection surface 7. That is, the projection position (horizontal angle, vertical angle) is corrected with respect to the unevenness and inclination at each measurement point, and projection data that does not cause distortion when projected onto the projection plane 7 is created. The projection data controls the blinking of the point light 9 in order to draw the irradiation position and line of the point light 9, and the horizontal angle and the vertical angle for each measurement point, the lighting of the point light 9, It has control information for turning off.

前記操作部36を介して投影位置を指示することで、前記制御演算部25は、前記投影面7の全面に対して前記ポイント光9を走査させ、更に作成した投影データに基づき各パルス光毎に点滅、照射位置を制御する。これにより、前記投影面7の凹凸に対応した歪みのない前記投影像11が前記投影面7に投影される。   By instructing the projection position via the operation unit 36, the control calculation unit 25 scans the point light 9 over the entire projection surface 7, and further, for each pulse light based on the created projection data. Blinks and controls the irradiation position. Thereby, the projection image 11 having no distortion corresponding to the unevenness of the projection surface 7 is projected onto the projection surface 7.

上記した前記投影面7に対する前記測距光8の走査、前記投影面7への前記投影像11の投影は、繰返し行われる。従って、前記記憶部59に予め格納された設計データが前記投影面7の凹凸に対応してリアルタイムで修正され、投影されるので、作業により前記投影面7の凹凸状態が変化した場合であっても、常に歪みのない前記投影像11を投影させることができる。   The scanning of the distance measuring light 8 on the projection surface 7 and the projection of the projection image 11 onto the projection surface 7 are repeatedly performed. Therefore, since the design data stored in advance in the storage unit 59 is corrected and projected in real time corresponding to the projections and depressions on the projection surface 7, the projections and depressions on the projection surface 7 are changed by the work. However, it is possible to always project the projection image 11 without distortion.

尚、作業中に前記投影面7の凹凸状態が変化しない場合には、最初の1回のみ前記投影面7に前記測距光8を走査し、前記投影面7の凹凸に対応して設計データを修正して投影データを作成する様にしてもよい。この場合には、前記ポイント光9による前記投影像11の投影のみが繰返される。   If the uneven state of the projection surface 7 does not change during the operation, the distance measuring light 8 is scanned on the projection surface 7 only once, and design data corresponding to the unevenness of the projection surface 7 is obtained. May be modified to create projection data. In this case, only the projection of the projection image 11 by the point light 9 is repeated.

上述の様に、本実施例では、前記レーザスキャナ2により前記投影面7の凹凸を検出し、該凹凸に基づいて設計データを修正して投影データを作成し、該投影データを前記投影面7に投影する様にしている。従って、前記投影面7全面の測定と投影データの作成がリアルタイムで、且つ並行して行われるので、該投影面7の凹凸状態(表面形状)に拘わらず、又該投影面7の3次元形状を予め取得することなく、常に歪みのない前記投影像11を投影することができる。   As described above, in this embodiment, the laser scanner 2 detects the projections and depressions on the projection surface 7, modifies the design data based on the projections and depressions, creates projection data, and uses the projection data as the projection plane 7. To project. Accordingly, since the measurement of the entire projection surface 7 and the creation of projection data are performed in real time and in parallel, the three-dimensional shape of the projection surface 7 can be obtained regardless of the uneven state (surface shape) of the projection surface 7. Can be projected without any distortion in advance.

又、既知点に設置した前記基準点用ターゲット4を測定し、該基準点用ターゲット4に対する前記レーザスキャナ2の位置を測定しているので、該レーザスキャナ2は前記基準点用ターゲット4を測定可能であれば任意な位置に設置可能となっている。従って、前記投影面7に対する前記レーザスキャナ2の位置合せが容易となり、該レーザスキャナ2の設置時間が短縮され、作業性を向上させることができる。   Further, since the reference point target 4 installed at a known point is measured and the position of the laser scanner 2 with respect to the reference point target 4 is measured, the laser scanner 2 measures the reference point target 4. If possible, it can be installed at any position. Therefore, the laser scanner 2 can be easily aligned with the projection surface 7, the installation time of the laser scanner 2 can be shortened, and workability can be improved.

次に、図5に於いて、本発明の第2の実施例について説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第2の実施例に用いられるレーザスキャナは、図3、図4で示したレーザスキャナ2と略同様な構成を有する。尚、図5中、図3中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。   The laser scanner used in the second embodiment has substantially the same configuration as the laser scanner 2 shown in FIGS. 5 that are the same as those in FIG. 3 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

図5中、68は托架部15の右室に設けられる投影像投影部としてのプロジェクタを示している。該プロジェクタ68は、測距光8の光軸と合致する光軸を有し、投影画像を測距光軸45上に射出し、投影面7(図2参照)に投影する様になっている。   In FIG. 5, reference numeral 68 denotes a projector as a projection image projection unit provided in the right chamber of the rack unit 15. The projector 68 has an optical axis that coincides with the optical axis of the distance measuring light 8, emits a projected image onto the distance measuring optical axis 45, and projects it onto the projection surface 7 (see FIG. 2). .

第2の実施例では、前記測距光8により前記投影面7を走査し、点群データを取得する。制御演算部25は、点群データの各測定点の3次元座標に基づき、前記投影面7の凹凸を検出し、該凹凸を基に記憶部59(図4参照)に格納されている設計データを修正して投影データを作成し、投影データを基に投影画像を作成する。尚、前記記憶部59に設計データを画像として格納し、設計データを修正して直接投影画像を作成してもよい。   In the second embodiment, the projection surface 7 is scanned with the distance measuring light 8 to acquire point cloud data. The control calculation unit 25 detects the unevenness of the projection surface 7 based on the three-dimensional coordinates of each measurement point of the point cloud data, and the design data stored in the storage unit 59 (see FIG. 4) based on the unevenness. To create projection data and create a projection image based on the projection data. The design data may be stored in the storage unit 59 as an image, and the projection data may be directly created by correcting the design data.

前記投影データは、前記プロジェクタ68に送信され、該プロジェクタ68により投影画像が投影されることで、第3ビームスプリッタ55、走査ミラー17を介して前記投影面7に投影画像が投影される。   The projection data is transmitted to the projector 68, and the projection image is projected by the projector 68, so that the projection image is projected onto the projection plane 7 via the third beam splitter 55 and the scanning mirror 17.

投影画像が投影される時は、前記測距光8による走査は停止されており、又前記測距光軸45の光軸は測定範囲の中心に合致する様、即ち前記投影面7と投影画像が一致する様、前記托架部15の水平回転位置、前記走査ミラー17の鉛直回転位置が調整される。又、投影画像の大きさは、前記投影面7と同じとなっており、投影画像と前記投影面7の倍率は、1:1となっている。   When the projection image is projected, the scanning by the distance measuring light 8 is stopped, and the optical axis of the distance measuring optical axis 45 coincides with the center of the measurement range, that is, the projection surface 7 and the projection image. Are adjusted so that the horizontal rotation position of the frame 15 and the vertical rotation position of the scanning mirror 17 are adjusted. Further, the size of the projection image is the same as that of the projection surface 7, and the magnification of the projection image and the projection surface 7 is 1: 1.

投影画像中で表示される床面の点(又は部分)は、実際の床面5の点(又は部分)と合致している。従って、作業者は投影された画像に従って、壁面の構築、各種構造物の取付け等を、勘に頼ることなく正確に行うことができ、作業性を向上させることができる。   The point (or part) of the floor surface displayed in the projection image matches the point (or part) of the actual floor surface 5. Therefore, according to the projected image, the operator can accurately perform the construction of the wall surface and the attachment of various structures without depending on intuition, and the workability can be improved.

第2の実施例に於いて、前記レーザスキャナ2により所定時間間隔で前記投影面7の測定を行い、測定結果に基づき逐次投影画像の更新を行うことで、略リアルタイムで前記投影面7の状態を把握でき、より作業性を向上させることができる。   In the second embodiment, the projection surface 7 is measured at predetermined time intervals by the laser scanner 2 and the projection image is updated on the basis of the measurement result, so that the state of the projection surface 7 is substantially real-time. Can be grasped and workability can be further improved.

尚、前記第3ビームスプリッタ55を液晶画面とし、又撮像部34に代えて投影用光源とし、画像データに基づき前記液晶画面に投影用の画像を表示し、液晶画面を通して投影光を照射することで、前記投影面7に投影画像を投影してもよい。   The third beam splitter 55 is a liquid crystal screen, and a projection light source is used in place of the imaging unit 34. A projection image is displayed on the liquid crystal screen based on image data, and projection light is irradiated through the liquid crystal screen. Thus, a projection image may be projected onto the projection plane 7.

又、前記プロジェクタ68とポイント光光源54(図3参照)との両方を設け、光学的に光路を切替える様にしてもよい。更に、前記プロジェクタ68による投影画像の投影と、ポイント光9による測定点の指示とを択一的に行う様にしてもよい。   Further, both the projector 68 and the point light source 54 (see FIG. 3) may be provided to optically switch the optical path. Further, the projection of the projection image by the projector 68 and the indication of the measurement point by the point light 9 may be alternatively performed.

次に、図6に於いて、本発明の第3の実施例に係る投影システム1について説明する。
尚、図6中、図2中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
Next, with reference to FIG. 6, a projection system 1 according to a third embodiment of the present invention will be described.
In FIG. 6, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

第3の実施例に於いては、レーザスキャナ2とプロジェクタ69とを別途設置している。   In the third embodiment, the laser scanner 2 and the projector 69 are separately installed.

第3の実施例では、先ず図示しない操作部を介して前記プロジェクタ69の投影位置(投影面7)を設定する。次に、前記レーザスキャナ2は、基準点用ターゲット4の位置に基づく前記レーザスキャナ2の設置位置を測定し、更に該レーザスキャナ2により前記プロジェクタ69の設置位置を測定する。次に、該プロジェクタ69の投影方向を該プロジェクタ69の前記投影位置と合致させる。又、前記レーザスキャナ2は前記投影面7を走査し、点群データを取得する。   In the third embodiment, first, the projection position (projection plane 7) of the projector 69 is set via an operation unit (not shown). Next, the laser scanner 2 measures the installation position of the laser scanner 2 based on the position of the reference point target 4, and further measures the installation position of the projector 69 by the laser scanner 2. Next, the projection direction of the projector 69 is matched with the projection position of the projector 69. The laser scanner 2 scans the projection surface 7 and acquires point cloud data.

その後、前記レーザスキャナ2、前記プロジェクタ69、或はPC3(図1参照)の制御演算部のいずれかにより、前記基準点用ターゲット4に対する前記プロジェクタ69の設置位置を演算すると共に、前記投影面7の凹凸及び前記プロジェクタ69の設置位置及び投影方向に基づき全体の設計データを修正し、投影データを作成する。即ち、前記制御演算部は、前記プロジェクタ69の設置位置と投影方向に基づき、全体の投影データから投影画像を作成し、前記プロジェクタ69により前記投影面7に投影像11を投影させる。   Thereafter, the installation position of the projector 69 relative to the reference point target 4 is calculated by any one of the laser scanner 2, the projector 69, or a control calculation unit of the PC 3 (see FIG. 1), and the projection plane 7. The entire design data is corrected based on the projections and depressions and the installation position and projection direction of the projector 69 to create projection data. That is, the control calculation unit creates a projection image from the entire projection data based on the installation position and projection direction of the projector 69, and causes the projector 69 to project the projection image 11 on the projection plane 7.

第3の実施例では、前記レーザスキャナ2と前記プロジェクタ69とが別途設置されるので、該プロジェクタ69を前記レーザスキャナ2に対して任意な位置に設置することができ、又前記プロジェクタ69の設置位置が変更可能であり、該プロジェクタ69の設置が容易となる。   In the third embodiment, since the laser scanner 2 and the projector 69 are separately installed, the projector 69 can be installed at an arbitrary position with respect to the laser scanner 2, and the projector 69 is installed. The position can be changed, and the projector 69 can be easily installed.

次に、本発明の第4の実施例について説明する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

第4の実施例では、第1の実施例のレーザスキャナ2(図3参照)からポイント光光源54等を取除くと共に、測距光8として可視光を用い、該測距光8により投影像11(図2参照)を投影している。   In the fourth embodiment, the point light source 54 and the like are removed from the laser scanner 2 (see FIG. 3) of the first embodiment, and visible light is used as the distance measuring light 8, and a projected image is generated by the distance measuring light 8. 11 (see FIG. 2) is projected.

先ず、操作部36(図4参照)を介して投影面7(図2参照)を設定し、設計データより前記投影面7に対応する部分を選択し、設計データに基づき前記測距光8で前記投影面7を走査する。   First, the projection plane 7 (see FIG. 2) is set via the operation unit 36 (see FIG. 4), a portion corresponding to the projection plane 7 is selected from the design data, and the distance measuring light 8 is used based on the design data. The projection plane 7 is scanned.

線を描画する為の制御として、前記測距光8を点滅させる必要があり、設計データには各測定点毎の水平角、鉛直角と共に、前記測距光8を点滅させる為の点灯、消灯の制御情報が含まれている。前記投影面7には設計データに基づく投影像11(図2参照)が投影される。この時、設計データは前記投影面7の凹凸に基づき修正されていないので、前記投影像11は前記投影面7の凹凸により歪んだ形状となっている。   As the control for drawing a line, it is necessary to blink the distance measuring light 8, and the design data includes a horizontal angle and a vertical angle for each measurement point, as well as lighting for turning the distance measuring light 8 on and off. Control information is included. A projection image 11 (see FIG. 2) based on the design data is projected onto the projection plane 7. At this time, since the design data is not corrected based on the unevenness of the projection surface 7, the projection image 11 has a shape distorted by the unevenness of the projection surface 7.

又、前記投影像11の投影と並行して、前記レーザスキャナ2により前記投影面7の点群データ、即ち前記投影像11に該当する部分の点群データが取得され、点群データの各測定点について3次元座標が測定される。   In parallel with the projection of the projection image 11, point cloud data on the projection plane 7, that is, point cloud data corresponding to the projection image 11, is acquired by the laser scanner 2, and each point cloud data is measured. Three-dimensional coordinates are measured for the points.

前記レーザスキャナ2は、測定された3次元座標に基づき、前記投影像11の凹凸を検出し、凹凸に基づき設計データを修正し、投影データを作成する。   The laser scanner 2 detects unevenness of the projection image 11 based on the measured three-dimensional coordinates, corrects design data based on the unevenness, and creates projection data.

投影データ作成後、投影データに基づき前記測距光8で前記投影面7を走査することで、該投影面7に対して歪みのない前記投影像11が投影される。   After the projection data is created, the projection surface 7 is scanned with the distance measuring light 8 based on the projection data, whereby the projection image 11 without distortion is projected onto the projection surface 7.

上記処理を繰返すことで、作業中に前記投影面7の凹凸(表面形状)が変化した場合であっても、設計データがリアルタイムで修正され、常に歪みのない前記投影像11を投影することができる。   By repeating the above process, even if the projections and depressions (surface shape) of the projection surface 7 change during the work, the design data is corrected in real time, and the projection image 11 without distortion is always projected. it can.

尚、第4の実施例では、可視光の前記測距光8を照射する測距発光部29(図3参照)が投影像投影部を兼用している。   In the fourth embodiment, the distance measuring light emitting unit 29 (see FIG. 3) that irradiates the distance measuring light 8 of visible light also serves as the projection image projecting unit.

又、第4の実施例では、前記測距光8を可視光とし、前記ポイント光光源54等を取除く構成としているので、装置構成を簡略化することができる。   In the fourth embodiment, since the distance measuring light 8 is visible light and the point light source 54 is removed, the apparatus configuration can be simplified.

尚、第1の実施例〜第4の実施例では、前記レーザスキャナ2の前記制御演算部25により設計データの修正等の処理を行っているが、設計データ等の修正は前記PC3で行ってもよいのは言う迄もない。   In the first to fourth embodiments, design data is corrected by the control calculation unit 25 of the laser scanner 2, but the design data is corrected by the PC 3. Needless to say, it is good.

1 投影システム
2 レーザスキャナ
3 PC
4 基準点用ターゲット
5 床面
7 投影面
8 測距光
9 ポイント光
11 投影像
23 水平駆動部
24 水平角検出器
25 制御演算部
27 鉛直駆動部
28 鉛直角検出器
29 測距発光部
32 測距部
33 ポイント光発光部
39 操作部
41 発光部
43 投光光学部
49 受光光学部
54 ポイント光光源
59 記憶部
63 距離データ処理部
65 投影データ作成部
66 通信部
68 プロジェクタ
69 プロジェクタ
1 Projection System 2 Laser Scanner 3 PC
4 Reference Point Target 5 Floor 7 Projection Surface 8 Ranging Light 9 Point Light 11 Projected Image 23 Horizontal Driving Unit 24 Horizontal Angle Detector 25 Control Calculation Unit 27 Vertical Driving Unit 28 Vertical Angle Detector 29 Ranging Light Emitting Unit 32 Measuring Distance unit 33 Point light emitting unit 39 Operation unit 41 Light emitting unit 43 Light projecting optical unit 49 Light receiving optical unit 54 Point light source 59 Storage unit 63 Distance data processing unit 65 Projection data creating unit 66 Communication unit 68 Projector 69 Projector

Claims (9)

測距光を発する測距発光部と、基準点用ターゲットの位置を測定すると共に、前記測距光を走査させ投影面の点群データを取得する測距部と、前記投影面に投影像を投影する投影像投影部と、投影面の設計データが格納された記憶部を有する制御演算部とを具備し、該制御演算部は、前記点群データに基づき前記設計データを修正し、修正した設計データに基づく前記投影像を前記投影面に投影させる様構成された投影装置。   A ranging light emitting unit that emits ranging light, a position of a reference point target, a distance measuring unit that scans the ranging light to acquire point cloud data of the projection surface, and a projected image on the projection surface A projection calculation unit for projecting, and a control calculation unit having a storage unit storing design data of the projection plane, the control calculation unit corrects the design data based on the point cloud data A projection apparatus configured to project the projection image based on design data onto the projection plane. 前記投影像投影部は、ポイント光を照射するポイント光光源であり、前記ポイント光で前記投影面を走査して前記投影像を投影する請求項1に記載の投影装置。   The projection apparatus according to claim 1, wherein the projection image projection unit is a point light source that emits point light, and projects the projection image by scanning the projection surface with the point light. 前記投影像投影部は、投影画像を投影するプロジェクタであり、前記制御演算部は前記修正した設計データに基づき前記投影画像を作成し、前記プロジェクタに前記投影面に前記投影画像を投影させる請求項1に記載の投影装置。   The projection image projection unit is a projector that projects a projection image, and the control calculation unit creates the projection image based on the modified design data, and causes the projector to project the projection image onto the projection plane. The projection apparatus according to 1. 前記測距光は可視光であり、前記測距発光部は前記投影像投影部を兼用する請求項1に記載の投影装置。   The projection apparatus according to claim 1, wherein the ranging light is visible light, and the ranging light emitting unit also serves as the projection image projecting unit. 測距光を走査させ、点群データを取得するレーザスキャナと、投影面の設計データを有する演算処理装置と、少なくとも2の基準点用ターゲットとを具備する投影システムであって、前記基準点用ターゲットは前記投影面に対して所定の位置に少なくとも2つ設置され、前記レーザスキャナは前記基準点用ターゲット及び前記投影面を走査して前記点群データを取得し、前記演算処理装置は、前記基準点用ターゲットに対するレーザスキャナの設置位置を演算すると共に、得られた該レーザスキャナの設置位置と前記点群データに基づき前記設計データを修正し、修正した設計データに基づく投影像を前記投影面に投影させる様構成された投影システム。   A projection system comprising: a laser scanner that scans distance measuring light to obtain point cloud data; an arithmetic processing unit that has design data of a projection plane; and at least two reference point targets. At least two targets are installed at predetermined positions with respect to the projection plane, the laser scanner scans the reference point target and the projection plane to acquire the point cloud data, and the arithmetic processing unit The installation position of the laser scanner with respect to the reference point target is calculated, the design data is corrected based on the obtained installation position of the laser scanner and the point group data, and a projection image based on the corrected design data is displayed on the projection surface. Projection system configured to project on the screen. 前記レーザスキャナは、前記測距光と同一光軸を介してポイント光を射出するポイント光光源を有し、前記ポイント光で前記投影面を走査し、該投影面に前記投影像を投影させる請求項5に記載の投影システム。   The laser scanner has a point light source that emits point light through the same optical axis as the distance measuring light, scans the projection surface with the point light, and projects the projection image on the projection surface. Item 6. The projection system according to Item 5. 前記レーザスキャナは、前記測距光と同一光軸を介して投影画像を投影するプロジェクタを有し、該プロジェクタに前記投影面に投影画像を投影させる請求項5に記載の投影システム。   The projection system according to claim 5, wherein the laser scanner includes a projector that projects a projection image through the same optical axis as the distance measuring light, and causes the projector to project the projection image onto the projection surface. 投影画像を投影するプロジェクタを更に具備し、前記レーザスキャナは前記プロジェクタの設置位置と投影方向を測定し、前記演算処理装置は、前記点群データと、前記プロジェクタの設置位置と投影方向に基づき前記設計データを修正し、前記修正した設計データを基に投影画像を作成し、前記プロジェクタに投影面に投影画像を投影させる請求項5に記載の投影システム。   A projector for projecting a projection image, wherein the laser scanner measures an installation position and a projection direction of the projector, and the arithmetic processing unit is configured to perform the calculation based on the point cloud data, the installation position of the projector, and the projection direction. The projection system according to claim 5, wherein design data is modified, a projection image is created based on the modified design data, and the projection image is projected onto the projection plane by the projector. 前記測距光は可視光であり、前記修正した設計データを基に前記測距光で前記投影面を走査し、投影像を投影させる請求項5に記載の投影システム。   The projection system according to claim 5, wherein the ranging light is visible light, and the projection surface is scanned with the ranging light based on the modified design data to project a projection image.
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