JP2017058142A - Projection device and projection system - Google Patents
Projection device and projection system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017058142A 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- projection
- unit
- light
- image
- data
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
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.
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
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
The installation position of the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
次に、前記制御演算部25の概略を説明する。
Next, an outline of the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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,
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
4
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015180639A JP2017058142A (en) | 2015-09-14 | 2015-09-14 | Projection device and projection system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015180639A JP2017058142A (en) | 2015-09-14 | 2015-09-14 | Projection device and projection system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017058142A true JP2017058142A (en) | 2017-03-23 |
Family
ID=58391425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015180639A Pending JP2017058142A (en) | 2015-09-14 | 2015-09-14 | Projection device and projection system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017058142A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018173346A (en) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 株式会社トプコン | Laser scanner |
JP2020037809A (en) * | 2018-09-04 | 2020-03-12 | 清水建設株式会社 | Lining reinforcement rebar construction support method and lining reinforcement rebar construction support device |
-
2015
- 2015-09-14 JP JP2015180639A patent/JP2017058142A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018173346A (en) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | 株式会社トプコン | Laser scanner |
JP2020037809A (en) * | 2018-09-04 | 2020-03-12 | 清水建設株式会社 | Lining reinforcement rebar construction support method and lining reinforcement rebar construction support device |
JP7089993B2 (en) | 2018-09-04 | 2022-06-23 | 清水建設株式会社 | Backing reinforcement reinforcement construction support method and lining reinforcement reinforcement construction support device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10634791B2 (en) | Laser scanner system and registration method of point cloud data | |
JP6966184B2 (en) | Surveying system | |
JP6963936B2 (en) | Surveying system | |
JP6916578B2 (en) | Laser scanner | |
JP6877946B2 (en) | Laser scanner | |
US10488196B2 (en) | Laser scanner system and registration method of point cloud data | |
US9019477B2 (en) | Laser scanner and method for detecting mobile object | |
JP2017058141A (en) | Flatness measurement system and flatness measurement method | |
JP6379276B2 (en) | Tracking method | |
JP6680628B2 (en) | Laser scanner | |
US10261186B2 (en) | Three-dimensional surveying instrument and three-dimensional surveying method | |
JP2012185053A (en) | Panoramic image creation method and three-dimensional laser scanner | |
US11852777B2 (en) | Projector with three-dimensional measurement device | |
JP2017223489A (en) | Survey system | |
JP2017523425A (en) | Tracking method and tracking system | |
US20220011107A1 (en) | Surveying apparatus | |
JP2019039770A (en) | Three-dimensional surveying device | |
US10895456B1 (en) | Three-dimensional survey apparatus, three-dimensional survey method, and three-dimensional survey program | |
JP2017058142A (en) | Projection device and projection system | |
JP7314447B2 (en) | Scanner system and scanning method | |
JP2021043217A (en) | Surveying system | |
JP6913422B2 (en) | Surveying system | |
JP6423032B2 (en) | 3D surveying device |