JP2018533147A - 接続方法、視覚化システムおよびコンピュータプログラム製品 - Google Patents

Abstract

測定または製造セットアップのための接続方法が提供される。方法は、‐視覚化システムに、処理装置、出力装置、および少なくとも１つのキャプチャモジュールを提供するステップであって、これにより、少なくとも１つのキャプチャモジュールは、作業空間に属する識別データを取り込むことができる、前記ステップ；‐作業空間に少なくとも１つの第１のマーカを有する第１のセットアップコンポーネントを提供するステップ；‐作業空間に少なくとも１つの第２のマーカを有する第２のセットアップコンポーネントを提供するステップであって、第２のセットアップコンポーネントは少なくとも１つの接続を介して第１のセットアップコンポーネントに接続可能である、前記ステップ；‐少なくとも１つのキャプチャモジュールによって第１のマーカおよび第２のマーカに関する識別データを取り込むステップ；‐第１および第２のマーカを識別するステップであって、それにより、処理装置は、識別された第１のマーカおよび第２のマーカに割り当てられたそれぞれのデジタル情報をデータベースから検索し、処理装置は、検索されたデジタル情報およびキャプチャされた識別データに基づいて、第１のセットアップコンポーネントと第２のセットアップコンポーネントとの少なくとも１つの接続を決定する、前記ステップ；‐決定にしたがって、第１のセットアップコンポーネントと第２のセットアップコンポーネントとの間の少なくとも１つの接続の視覚的表現を出力するステップを含む。

Description

本発明は、測定または製造セットアップを組み立てるための改良、特にセットアップの２以上のコンポーネントをリンクする接続に関する。

当技術分野では、複数のコンポーネントから手動で測定または製造セットアップを組み立てることが知られている。この目的のために、組み立てられる異なる部品の組み立ておよび正しい接続が、視覚的におよび／または手動で検査される。コンポーネントの組立てを動作させる前に、オペレータは、すべての接続をチェックしなければならず、技術データシートを参照して、所定の仕様に従ってセットアップを組み立てるために、実行可能なコンポーネントを選択する。

測定または製造セットアップの複雑さが増すにつれて、複数のコンポーネントならびにそれらの間の接続の設計および構成がますます困難になる。この問題は、例えば、使い捨て容器が、流体の入出力のための複数の接続を有し、電力を受け取り、センサまたは他の要素と通信するための複数の接続を有し、そして容器が、複数のコンポーネントおよび接続を含む他の装置にさらに接続され、単一のユニット動作を実行するように構成された複雑な構成を形成するバイオ医薬品産業内の使い捨て機器にとって特に重要である。

文献ＵＳ８７４９３９６Ｂ２は、２つのコンポーネント間の接続が正しく確立されるか否かを決定するためにセットアップコンポーネントに関連する可変マーカを使用する拡張現実システムを開示する。文献ＷＯ２０１１／１５４０７２Ａ１は、２つのコンポーネントが適合するか否かを決定するためにセットアップコンポーネントに関連するマーカを利用する拡張現実システムを開示する。

ＵＳ８７４９３９６ Ｂ２ ＷＯ２０１１／１５４０７２ Ａ１

本発明の目的は、オペレータがその接続およびコンポーネントを効率的に構成することによって測定または製造セットアップを設計および最適化することを可能にする方法、視覚化システムおよびコンピュータプログラム製品を提案することである。

概要
一態様によれば、測定または製造セットアップのための接続方法が提供される。方法は、以下のステップ：
‐視覚化システムに、処理装置、出力装置、および少なくとも１つのキャプチャモジュールを提供するステップであって、これにより、少なくとも１つのキャプチャモジュールは、作業空間に属する識別データを取り込むことができる、前記ステップ；
‐作業空間に少なくとも１つの第１のマーカを有する第１のセットアップコンポーネントを提供するステップ；
‐作業空間に少なくとも１つの第２のマーカを有する第２のセットアップコンポーネントを提供するステップであって、第２のセットアップコンポーネントは少なくとも１つの接続を介して第１のセットアップコンポーネントに接続可能である、前記ステップ；
‐少なくとも１つのキャプチャモジュールによって第１のマーカおよび第２のマーカに関する識別データを取り込むステップ；
‐第１および第２のマーカを識別するステップであって、それにより、処理装置は、識別された第１のマーカおよび第２のマーカに割り当てられたそれぞれのデジタル情報をデータベースから検索し、処理装置は、検索されたデジタル情報およびキャプチャされた識別データに基づいて、第１のセットアップコンポーネントと第２のセットアップコンポーネントとの少なくとも１つの接続を決定する、前記ステップ；
‐決定にしたがって、第１のセットアップコンポーネントと第２のセットアップコンポーネントとの間の少なくとも１つの接続の視覚的表現を出力するステップを含む。

別の態様によれば、測定または製造セットアップにおける接続用の視覚化システムが提供される。該視覚化システムは、
‐作業空間に属する識別データをキャプチャすることができる少なくとも１つのキャプチャモジュール、
‐少なくとも１つのキャプチャモジュールに通信可能に接続された処理装置であって、
−−少なくとも１つのキャプチャモジュールによってキャプチャされた識別データの第１のセットアップコンポーネントの第１のマーカおよび第２のセットアップコンポーネントの第２のマーカの存在を検出するステップであって、第２のセットアップコンポーネントは、少なくとも１つの接続を介して第１のセットアップコンポーネントに接続可能である、前記ステップと、
−−第１および第２のマーカを識別するステップと、
−−識別された第１および第２のマーカに割り当てられたデジタル情報をデータベースから検索するステップと、
−−検索されたデジタル情報およびキャプチャされた識別データに基づいて、第１のセットアップコンポーネントと第２のセットアップコンポーネントとの少なくとも１つの接続に関する決定を行うステップを実行可能な、前記処理装置、
−処理装置の決定に従って第１のセットアップコンポーネントと第２のセットアップコンポーネントとの間の少なくとも１つの接続の視覚的表現を出力するための出力装置を含む。

さらなる態様によれば、測定または製造セットアップにおけるコンピュータ支援接続のための信号および／またはデータストリームとして特にコンピュータ可読記憶媒体上に具体化されたコンピュータプログラム製品が提供され、コンピュータプログラムは、適切なシステム上で実行されると、第１の態様による方法を実行することができる。

例示的な実施形態の詳細を、例示的な図面を参照して以下に説明する。他の特徴は、説明、図面、および請求項から明らかになるであろう。

図１は、物理的なマーカ追跡を利用する複数のコンポーネント間の構成可能な接続の一例を示す。 図２は、仮想マーカ追跡を利用する複数のコンポーネント間の構成可能な接続の一例を示す。 図３は、複数の仮想コンポーネント間の流体接続を含む設定可能なセットアップの一例を示す。 図４は、図３のセットアップを構成する例を示す。 図５は、複数のコンポーネントおよびそれらの間の接続を含むセットアップの最適構成を決定するために利用される仮想シミュレーションの例を示す。

図６は、複数のコンポーネントおよびそれらの間の接続を含むセットアップの最適な価格設定を決定するために利用される仮想シミュレーションの例を示す。 図７は、マーカー装置とその使用例を示す。 図８は、図７に示すような複数のマーカ装置を利用する複数の仮想コンポーネント間の構成可能な接続の一例を示す。 図９は、距離の手動測定のための外部測定ツールの例を示す。

以下の文章では、図面を参照して実施例の詳細な説明を行う。実施例に対する様々な変更を行うことができることを理解されたい。特に、１つの例の１つまたは複数の要素を組み合わせて、新しい例を形成するために他の例で使用することができる。

本発明は、視覚化システムを介した、物理的な、拡張された、または仮想のセットアップコンポーネント間の仮想または拡張された接続の構成および表示に関する。
セットアップコンポーネントは、測定または製造セットアップの機器に属する、装置および／またはシステムなどの任意のオブジェクトであってもよい。

測定または製造のためのセットアップは、フィルタ装置の完全性および／またはフィルタ能力および／または濾過性を試験するためのセットアップ、容器および／または使い捨てバッグの漏れ気密性を試験するためのセットアップ、バイオリアクターを充電、制御および／または排出するためのセットアップ、使い捨てバイオリアクター容器、ポンプ、深層濾過装置（細胞および細胞デブリ除去用）、および使い捨て貯蔵バッグによるバイオリアクター濾過ユニット操作のためのセットアップなどのさまざまな実験室セットアップまたは工業用セットアップを含む。

例示的には、コンポーネントは、ポンプ、バルブ、フィルタ装置、ホース接続、フラスコ、リアクタ、容器、冷却器、ヒータ、電源端子、制御装置、センサ装置（例えば、温度センサ、圧力センサ、光センサ）、およびこれらの組み合わせであり得る。一例では、コンポーネントは、使い捨てのコンポーネントであってもよい。

コンポーネントは互いに接続可能であり、接続は、流体接続、電気接続および／または機械的接続を含むことができる。コンポーネント間の接続は、セットアップのすべての移動、電力、データおよび材料の入出力を行うことができる。典型的には、接続は、パイプ、チューブ、ホース、ケーブル、コンベヤベルト、およびそれらの組み合わせであってもよい。いくつかの例では、接続は、移動接続、すなわち、２つの端の少なくとも１つが固定されていない接続を含むことができる。移動接続は、例えば、それに沿ってケーブルの端部が接続を維持しながらスライドすることができるトラック（track）、および／またはそれが接続しなければならないポイントを自動的に発見する移動ロボットアームである。

接続方法は、コンピュータ支援型であってもよい。視覚化システムを使用する接続方法は、複数の接続で接続された複数の機器コンポーネントの構成および設計を支援する一方で、複雑なシステムの誤った構成の可能性を低減する。コンポーネントおよびそれらの接続の間隔およびセットアップ構成の変更により、セットアップの最適化を達成することができる。

視覚化システムは、拡張現実、仮想現実、または複合現実システムであってもよい。拡張現実は、オブジェクトおよび／または情報を含むことができるコンピュータ生成入力によって要素が拡張された、物理的な現実世界環境の改良バージョンである。バーチャルリアリティは、人間が例えば特別な電子機器を使用することによって、一見リアルにまたは物理的なやり方で相互作用することができる３次元環境のコンピュータ生成シミュレーションである。複合現実は、現実と仮想のオブジェクトと情報とを組み合わせた環境を指す。

視覚化システムによって出力された接続は、既存のセットアップ間または拡張バージョンの既存の物理的接続間の拡張現実的な接続など、仮想環境内の仮想接続または拡張された接続であってもよい。同様に、視覚化システムで視覚化されるコンポーネントは、現実世界に存在する物理コンポーネントに対応するという点で、物理コンポーネントであってもよい。あるいは、コンポーネントは、現実世界のコンポーネントに基づいて拡張されたコンポーネントであってもよく、余分な要素または重畳された情報などの補足的な機能を備えていてもよい。最後に、コンポーネントは、視覚化システム内にのみ存在する完全に仮想のコンポーネントであってもよい。

物理的な、拡張された、または仮想的なコンポーネントは、セットアップ全体またはセットアップの一部を含むことができる作業空間に配置されてもよい。作業空間には、物理および仮想コンポーネントの任意の組み合わせが含まれる場合がある。例えば、作業空間は、実験室、工場、殺菌室などであってもよい。仮想コンポーネントのみが使用される場合、作業空間は、視覚化システムにおいて生成される仮想空間であってもよい。仮想現実セットアップは、物理的作業空間内に存在し、深度カメラ、レーザレンジファインダ、ＬＩＤＡＲ、エコーロケーション、および／または他の室内走査技術システムを用いて室内を走査することによって生成することができる。

コンポーネントは、作業空間に少なくとも１つのマーカを有することができる。一例によれば、マーカは、それぞれのマーカから一意的な識別を読み取るため、および／またはそれぞれのマーカーをローカライズするために、装置、製品、部品、アイテムまたは消耗品またはそれらの組み合わせに埋め込まれたおよび／またはマウントされた物理的な種類のものであってもよい。マーカは、コンポーネント自体の形状であってもよい。マーカは、バーコード、カラーコード、絵文字、アイテムの形状、英数字などの光学マーカ、または、無線識別（ＲＦＩＤ）タグ、金属ストライプ、オーディオマーカ、磁気マーカなどの電磁マーカ、または他のマーカ種類を含むことができる。

マーカは、視覚化システムにデータを能動的に通信し、その周囲に関する情報を収集することができるマーカ装置を含むことができる。マーカ装置は、限定するものではないが、カメラ、高速カメラ、電荷結合装置（ＣＣＤ）、ＲＦＩＤ装置、近距離通信（ＮＦＣ）装置、マイク、フォトダイオード、赤外線感知装置、動き追跡装置、視標追跡装置、光感知装置、光スペクトル感知装置、および特定の作業タスクを完了するための他の特殊なセンサ装置などの感知装置；

デジタルディスプレイ、電子インクディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）、ウェアラブルディスプレイ、プロジェクションディスプレイ、超高速プロジェクションディスプレイ、蛍光ディスプレイ、メカニカルディスプレイ、触覚ディスプレイ、オーディオディスプレイ、超音波ディスプレイ、または特定の作業タスクを完了するための他の特殊ディスプレイ装置などのディスプレイ装置；

ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）接続、シリアル接続、ＲＳ−２３２接続、イーサネット（登録商標）接続、電話接続、ＤＳＬ接続、光ファイバ接続、ケーブル接続、ＢＮＣ接続、または他の有線接続ポートなどの有線接続などの通信装置、ＷｉＦｉ接続、セルラー接続、アクティブＲＦＩＤ接続、ＮＦＣ接続、無線接続、ビジュアル接続または他の無線ソースなどの無線通信装置；および、バッテリ、電源コードまたは他の有線接続、動力通信ポート（ＵＳＢ）、太陽電池、機械的電源、電気機械的電源（ハンドクランクなど）、またはワイヤレス電源などの電力装置；を含む、複数の装置を含むことができる。

別の例によれば、マーカは、視覚化システムの出力装置上に表示される仮想地理空間位置を含むシミュレートされた仮想マーカであってもよい。仮想マーカは、キャプチャモジュールから取得され、処理装置によって処理される作業空間内の位置を使用して、出力装置上に配置されてもよい。仮想マーカは、少なくとも１つの入力装置を使用して作業空間内の位置に仮想的に移動させることができる。少なくとも１つの入力装置は、タッチスクリーン装置、ハンド追跡装置、ジェスチャ追跡装置、身体追跡装置、視標追跡装置、視線追跡装置、筋電図（ＥＭＧ）追跡装置、脳または人間によって制御されるインターフェース、およびキーボード、マウス、スタイラスおよびグローブセンサーなどの他の外部接続された周辺機器の任意の１つであることができる。

マーカは、可変マーカ、すなわち、それぞれのセットアップコンポーネントが別のセットアップコンポーネントから切断されたときに第１のマーカ状態にあり、それぞれのセットアップコンポーネントが別のセットアップコンポーネントに接続され、コンポーネントが接続されると、可変マーカが第１のマーカ状態から第２のマーカ状態に変わる第２のマーカ状態にあるマーカであってもよい。
視覚化システムは、処理装置と、出力装置と、少なくとも１つのキャプチャモジュールとを含むことができる。

処理装置は、少なくとも１つのキャプチャモジュールからデータを受信し、データを出力装置に送信するように構成された、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、および／または集積回路を含むことができる。処理装置は、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピューティング装置、ウェアラブルコンピューティング装置、または通信装置を介してクラウドコンピューティング装置にリンクされた装置などのコンピューティングシステムの一部とすることができる。

出力装置は、モニタ、視覚的タッチスクリーン、プロジェクタ、モバイル装置スクリーン、ノートブックまたは卓上コンピュータスクリーン、ヘッドアップディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ（例えば、組み込み型ディスプレイを有する眼鏡）、
ウェアラブルディスプレイ、プリンタ、触覚装置、有線または無線のオーディオ／ビジュアル／知覚装置、またはそのような装置の組み合わせなどのディスプレイ装置の任意の１つを含むことができる。
ディスプレイ装置は、第１および／または第２のマーカおよび／またはそれぞれの第１および／または第２のコンポーネントとのマージされたまたは新たな表示として、拡張現実、仮想現実および／または複合現実画像をオペレータに表示するように構成されてもよい。

出力装置は、それぞれのマーカを物理的に感知するためのマージされた表示または出力として拡張または仮想画像を出力するための触覚装置を含むことができる。拡張または仮想画像は、ユーザによるそれぞれのマーカの選択的な位置決めに従って調整および／または表示することができる。拡張または仮想画像の表示は、マーカの位置および向きに従ってリアルタイムにマージされた表示を示すように変更されてもよい。

少なくとも１つのキャプチャモジュールは、カメラ装置、ビデオカメラ、ＲＦＩＤスキャナ装置、全地球測位システム（ＧＰＳ）装置、バーコードスキャナ装置、マイクロホン、レーザリーダ装置、電子信号の検出器、医療用スキャナ、工業用および／または研究室および／または製薬機器からの電子または視覚入力感知装置、動き検出システム、視覚検出システム、音声検出システム、感覚検出システム、（赤外線）深度走査装置、レーザ走査装置、ＬＩＤＡＲシステム、レーダーシステム、エコーロケーションシステム、テープ測定、定規、差金、水準器またはそのような装置の組み合わせの任意のものを含むことができる。

一例では、キャプチャモジュールは、マーカの外観および／またはリアルタイム位置などのマーカに関する識別データをキャプチャするために使用されてもよい。別の例では、少なくとも１つのキャプチャモジュールは、例えば、深度走査装置またはレーダーシステムを使用することによって、コンポーネントのマーカレス追跡のために使用されてもよい。マーカレス追跡は、空間内の物理座標を生成し、物理的なコンポーネントを必要としない。マーカレス追跡は、例えば、部屋を走査し、オペレータによって、またはルームレイアウトに基づいてソフトウェアによって選択された位置に、コンポーネントを配置するための深度走査装置を使用してもよい。

キャプチャモジュールは、キャプチャモジュールによる測定のためにコンポーネント上またはコンポーネントに配置することができる測定マーカを含むことができる。測定マーカは、視覚マーカ、電磁マーカ、ＲＦＩＤ、金属ストライプ、磁気マーカ、オーディオマーカ、または他のマーカ種類から構成されてもよい。

少なくとも１つのキャプチャモジュールは、識別データを有線または無線通信システムを介して処理装置および／または出力装置に提供することができる。少なくとも１つのキャプチャモジュールは、電源コード、電源データケーブル（ＵＳＢ）、バッテリ、および／または無線電源によって電力供給されてもよい。

少なくとも１つのキャプチャモジュールは、加工、鉱業、石油化学、エネルギー、自動車、航空宇宙、建設、水浄化、水処理、医薬品およびバイオ医薬品の分野の産業製造および／または実験室の領域に配置することができる。

少なくとも１つのキャプチャモジュールは、単一の、複数の、リモートの、またはネットワーク化された装置としてセットアップされてもよい。単一のキャプチャモジュールは、作業空間の内部または外部の固定位置または可動位置に配置され、有線または無線接続を介して処理装置および／または出力装置に直接接続することができる。複数のキャプチャモジュールは、作業空間の内部および／または外部の固定位置および／または可動位置に配置され、有線または無線接続を介して処理装置および／または出力装置または他のキャプチャモジュールに直接接続することができる。

リモートキャプチャモジュールは、作業空間ユニットから離れて配置することができるが、ホース、チューブおよび／または配管ラインによって接続された遠隔作業空間内に配置することができる。ネットワーク化されたキャプチャモジュールは、作業空間の内部および／または外部の固定位置および／または可動位置に配置することができ、他のキャプチャモジュールに接続、または複数の場所および複数のシステムを取り巻くことができる接続ハブを介して接続することができる。これらのネットワーク化されたハブは、有線または無線接続を介して単一の処理装置および／または複数の処理装置および単一のディスプレイ装置および／または複数のディスプレイ装置に接続することができる。

キャプチャモジュールに応じて、識別データは、カメラによって作業空間で取り込まれた画像データ、バーコードおよび／またはＲＦＩＤ／ＮＦＣタグから読み出されたデータ、オーディオデータ、ビデオデータ、測定データなどを含むことができる。

少なくとも１つのキャプチャモジュールおよび／または出力装置は、モバイル装置の一部であってもよい。言い換えれば、モバイル装置は、ディスプレイまたはタッチスクリーンなどの出力装置および／または少なくとも１つのキャプチャモジュールを含むことができ、モバイル装置の一部ではないさらなるキャプチャモジュールは、有線接続または無線接続を介してモバイル装置、特に出力装置に接続され得る。換言すれば、視覚化システムは、スマートフォン、ウェアラブル装置またはモバイルコンピュータのようなモバイル装置として設計されてもよい。

マーカに関する識別データが少なくとも１つのキャプチャ装置によって取得されると、処理装置はマーカを識別することができる。マーカの識別は、そのようなマーカの認識、および固有のコンポーネントまたは同一のコンポーネントの種類への識別されたマーカの割り当てまたは関連付けを含むことができる。マーカとコンポーネントまたはコンポーネントの種類との間の割り当ては、データベースに格納することができる割り当てリストに従って実行することができる。さらなるデジタル情報は、データベース内の識別されたマーカに割り当てられてもよい。

追加のデジタル情報には、限定されず、データシート、指示書、認証、使用方法、検証ガイド、交換部品リスト、組立図；シリアル、モデル、およびロット／バッチ番号；注文情報、価格情報、またはオペレータに提供するその他の有益な情報が含まれる。

例えば、データシートおよび／または構成パラメータがデータベースに含まれていてもよく、データベースはローカルデータベースまたはリモートデータベースであってもよい。データベースは、それぞれが異なる種類の情報を含むことができる複数のローカルおよび／またはリモートデータベースに分割することができる。コンポーネントに関する情報は、マーカそのものに格納することもできる。例えば、２次元バーコードまたはＲＦＩＤタグは、各マーカーがマウントされているコンポーネントについての特定のデータを格納するために、ある量の情報記憶容量、例えば、数百または数千バイトを含む。

最近の品目または製品のための最新のデータシートおよび更新された構成パラメータは、リモートデータベースを介して、それぞれの品目または製品の製造元または販売担当者によって提供されてもよい。リモートデータベースは、インターネット接続、無線接続、シリアル接続または電話回線を介して利用可能にすることができる。

したがって、視覚化システムは、検索されたデジタル情報およびキャプチャされた識別データに基づいて、複数の物理、拡張または仮想コンポーネントの性質および関係を検出し、続いてコンポーネント間の接続を決定することができる。例示的には、キャプチャモジュールは、現実であろうと仮想であろうと、作業空間の寸法およびコンポーネント間の距離を測定することができる。

決定するステップは、処理装置によって、例えば、それらの性質、それらの距離、作業空間の全体的な寸法および接続の緩みの度合いに基づいて、コンポーネントに対する適切な接続を選択することを含むことができる。
適切な接続は、例示的にデータベースから検索されてもよい。別の例では、接続の決定は、利用可能なデータに基づいてコンポーネントに対する適切な接続の処理装置による計算に対応することができる。

その後、視覚化システムは、処理装置の決定に従って、コンポーネント間の構成可能な仮想接続をオペレータに提供することができる。デジタル情報および識別データの少なくとも一部は、出力装置に通信されてもよい。処理装置を介して、コンポーネントおよびそれらの仮想接続の視覚モデルが出力され得る。視覚的モデル表現は、コンポーネントのサイズ、接続部（例えば配管またはチューブ）の直径、利用される材料などのような、調整可能な構成パラメータを含むことができる。

構成パラメータは、入力装置を介して手動で変更することも、自動的に最適化してプロセスセットアップの最適な構成を決定することもできる。例示的には、コンポーネントおよび／またはそれらのそれぞれのマーカが、オペレータによって作業空間内で移動される場合、視覚化システムは更新された識別データをキャプチャし、コンポーネント間の仮想接続をコンポーネント間の新しい分離距離に調整する。

上記で説明したように、セットアップコンポーネントは、物理、拡張または仮想コンポーネントであってもよい。さらに、マーカは、物理マーカまたは仮想マーカであってもよい。接続方法は、コンポーネントとマーカの任意の組み合わせに適用できる。

図１は、物理的なマーカ追跡を利用する複数のコンポーネント間の構成可能な接続の一例を示す。この例によれば、第１のコンポーネント１０、第２のコンポーネント１２および第３のコンポーネント１４は、それぞれのマーカ２０、２２および２４を有する作業空間に設けられてもよい。マーカ２０、２２および２４は、現実世界に存在し、コンポーネント１０、１２および１４は仮想コンポーネントであってもよい。

視覚化システムの少なくとも１つのキャプチャモジュールは、マーカ２０、２２および２４に関する識別データをキャプチャすることができ、識別データは、例示的に、作業空間内の物理マーカ２０、２２および２４の配置を含む。処理装置は、物理的マーカを利用してスケーリングおよび配置されることで、出力装置を介してオペレータに表示される、仮想コンポーネント１０、１２および１４を構成することができる。

図１のビュー「Ａ」は、３つの仮想コンポーネント１０、１２および１４の上面図である。一例では、コンポーネント１０、１２および１４は、バイオリアクター、濾過スキッド、貯蔵タンクなどの個々の処理機器を表してもよい。別の例では、コンポーネント１０、１２および１４は、代替的に、使い捨てバッグ、フィルタ、および容器などの使い捨て製品を表すことができる。典型的には、物理的マーカ２０、２２および２４は、視覚的バーコード付きマーカ２０、視覚的画像ベースのマーカ２２、およびマーカ装置２４であってもよく、これらは図７を参照してより詳細に説明する。

処理装置は、物理的マーカ２０、２２および２４を識別し、それぞれのデジタル情報、例えばコンポーネントの性質について検索することができる。次いで、処理装置は、キャプチャされたデジタル情報とキャプチャされた識別データとに基づいて、コンポーネント間の接続を決定することができる。視覚化システムは、ビュー「Ａ」に示すように、決定にしたがってコンポーネント１０、１２および１４の間の接続１６および１８の視覚的表現を出力することができる。例えば、コンポーネント１０と１２との間の接続１６は仮想接続であり、コンポーネント１２と１４との間の接続１８は拡張または仮想接続であってもよい。これらの接続には、配管、チューブ、流体接続、ケーブル接続、コンベアベルトなどが含まれるが、これらに限定されない。

図１のビュー「Ｂ」は、３つの仮想コンポーネント１０、１２および１４の上面図であり、物理的マーカ２０、２２および２４の位置が移動されている。結果として、視覚化システムは、コンポーネントの仮想配置を変更し、コンポーネント間の接続に関するその決定を再評価し（例えば、接続の再計算）、変更された接続１６’および１８’を出力することができる。ビュー「Ａ」に関して、第１のコンポーネント１０は後退され、第２のコンポーネント１２は前進され、第３のコンポーネント１４は後ろに移動され、右に移動された。

これらの仮想コンポーネント間の視覚化された接続１６’および１８’は、物理的マーカ２０、２２および２４の動きに基づいて、処理装置によって位置および長さが自動的に調整される。物理的マーカ２０、２２および２４の動きは、少なくとも１つのキャプチャ装置によって検出され、対応する仮想コンポーネント１０、１２および１４は、処理装置によって再配置され、したがって、出力装置によってオペレータに表示され得る。

図１のビュー「Ｃ」は、３つの仮想コンポーネント１０、１２および１４の上面図であり、物理的マーカ２０、２２および２４の位置が別の例に従って移動されている。第１のコンポーネント１０は左に移動され、第２のコンポーネント１２は右に移動し、角度をつけられ、第３のコンポーネント１４は前方に移動され、角度をつけられている。これらの仮想コンポーネント間の接続１６”および１８”は、物理的マーカ２０、２２および２４の動きに基づいて自動的に調整される。

仮想コンポーネント１０、１２および１４に加えて、タンクなどの物理的コンポーネント２６が同じ作業空間内に存在し、仮想接続２８が仮想コンポーネントと物理コンポーネントとの間に構成されてもよい。例えば、物理的コンポーネント２６は、第１のコンポーネント１０との仮想接続２８を有することができる。物理的コンポーネント２６は、視覚化システムによる検出および位置決めのために物理的コンポーネント上に配置された物理的マーカを有することができるため、物理的コンポーネント２６と、物理的マーカ２０、２２および２４にリンクされた仮想コンポーネント１０、１２および１４との間の仮想接続２８を決定して出力することができる。

図２は、仮想マーカ追跡を利用する複数のコンポーネント間の構成可能な接続の例を示す。ビュー「Ａ」は、仮想空間として作業空間に提供される第１のコンポーネント３０、第２のコンポーネント３２および第３のコンポーネント３４を示す。一例によれば、キャプチャ装置は、処理装置によって精緻化され、出力装置によって表示され得る作業空間のレイアウトを決定するための測定を実行することができる。次いで、オペレータは、仮想マーカ追跡を使用して、出力装置における作業空間内のコンポーネント３０、３２および３４をスケールして位置決めすることができる。

仮想マーカ追跡は、仮想マーカ、エッジベース（edge-based）の追跡、テクスチャ追跡、深度走査、ＧＰＳ位置追跡、ＳＬＡＭ追跡、地形マッピング、および仮想変数マーカ追跡を含むことができるが、これらに限定されない。例えば、オペレータは、タッチスクリーン、手の追跡、身体の動き、凝視追跡、またはそれらの組み合わせなどの入力装置および／または方法を利用して、仮想コンポーネントの位置および／または寸法を入力し、その後変更することができる。

視覚化システムの少なくとも１つのキャプチャモジュールは、仮想マーカに関する識別データをキャプチャし、処理装置は、仮想マーカを識別し、対応するデジタル情報を検索することができる。次に、処理装置は、コンポーネント間の接続を決定することができ、視覚化システムは、ビュー「Ａ」に示すように、決定に従ってコンポーネント３０、３２および３４間の接続３６および３８の視覚的表現を出力することができる。例えば、コンポーネント３０と３２との間の接続３６は仮想接続であってもよく、コンポーネント３２と３４との間の接続３８は、拡張または仮想接続であってもよい。

図２のビュー「Ｂ」は、３つの仮想コンポーネント３０、３２および３４の上面図であり、仮想マーカの位置が入力装置を介して変更されている。結果として、視覚化システムは、コンポーネントの仮想配置を修正し、コンポーネント間の接続に関するその決定を再評価し（例えば、接続の再計算）、変更された接続３６’および３８’を出力することができる。ビュー「Ａ」に関して、第１のコンポーネント３０は後退され、第２のコンポーネント３２は前進され、第３のコンポーネント３４は後ろに移動され、右に移動された。これらの仮想コンポーネント間の視覚化された接続３６’および３８’は、視覚的マーカの変位に基づいて処理装置によって自動的に位置および長さが調整される。

図２の「Ｃ」は、３つの仮想コンポーネント３０、３２および３４の上面図であり、仮想マーカの位置が、別の例による入力装置を介して変更されている。第１のコンポーネント３０は左に移動され、第２のコンポーネント３２は右に移動され、角度をつけられ、第３のコンポーネント３４は前方に移動され、角度がつけられている。これらの仮想コンポーネント間の接続３６”および３８”は、仮想マーカの変位に基づいて自動的に調整される。仮想コンポーネント３０、３２および３４に加えて、タンクなどの物理コンポーネント４０が同じ作業空間内に存在し、仮想コンポーネントと物理コンポーネントとの間に仮想接続４２が構成されてもよい。

例えば、物理的コンポーネント４０は、第１のコンポーネント１０との仮想接続４２を有することができる。物理的コンポーネント４０は、視覚化システムによる検出および位置決めのために物理的コンポーネント上に配置される物理的マーカを有することができるため、物理的コンポーネント４０と、仮想マーカにリンクされた仮想コンポーネント３０、３２、３４との間の仮想的接続４２を決定して出力するようにしてもよい。

上述したように、物理的マーカおよび／または仮想マーカに追加的にまたは代替的に、視覚化システムによってマーカレス追跡を利用して作業空間内のコンポーネントを位置決めし、かかるコンポーネントを識別することができる。キャプチャモジュールは、マーカを必要とせずに、コンポーネントに関する識別データを直接キャプチャすることができ、キャプチャされた識別データに基づいて処理装置によってコンポーネントに関するデジタル情報を検索することができる。

視覚化システムは、マーカまたはマーカレス追跡のいずれか、またはその２つの組み合わせを問わず、作業空間内のコンポーネントを配置し、それらの間の接続を有するコンポーネントの視覚的表現を出力する。コンポーネント、それらの間の接続およびコンポーネントおよび／または接続のパラメータは、視覚化システムを介して、または視覚化システムにリンクされた外部入力装置を介してオペレータによって変更されてもよい。

オペレータは、作業空間内の物理マーカを移動させるか、仮想マーカの位置を出力装置を介して動かして、コンポーネントの位置を変更することができる。結果として、視覚化システムの出力装置によって表示された作業空間内の接続および関連するコンポーネントの仮想長さの位置決めおよび測定を修正することができる。

図３は、複数の仮想コンポーネント間の流体接続を含む設定可能なセットアップの一例を示す。この例では、コンポーネントは、流体体積を保持することができる２つの容器である。容器は、マーカおよび／またはマーカレス追跡によって直接表されてもよく、またはバイオリアクターおよび貯蔵タンクのような、追跡が関連する機器の内部コンポーネントであってもよい。容器１５０は、流体１５２を含む供給容器であってもよく、容器１６２は、処理された流体１６６を保持する貯蔵容器であってもよい。

視覚化システムの処理装置は、キャプチャモジュールがコンテナ１５０および１６２に関する識別データをキャプチャした後に、作業空間内のコンテナ１５０および１６２の位置決めを処理することができる。処理装置は、その後、コンテナ１５０および１６２の間の接続を決定し、出力装置を介して接続の仮想表現を出力する。この例における仮想接続は、流体１５２を運ぶためのチューブ１５６の長さ、流体１５２を移動させる流体ポンプ１５８、および／または流体１５２を処理するためのフィルタ１６０を含む要素を含むことができるが、これに限定されない。容器１５０および１６２は、通気フィルタ１５４および１６４をそれぞれ含むことができる。

オペレータおよび／またはコンピュータプログラムは、セットアップ仕様のニーズに適合し、および／またはセットアップを最適化するために、コンポーネントおよびそれらの接続のパラメータを変更することができる。図３のセットアップのパラメータは、限定されず、供給容器１５０のサイズおよび容積；容器１５０内の流体１５２の流体の種類、容積および粘度；ドレーン速度に影響を及ぼす、供給容器１５０の上部のベントフィルタ１５４のサイズ；供給容器１５０上の出口ポートのサイズ、直径、および種類；流速および圧力限界に影響を及ぼすチューブ１５６の種類、長さ、および直径；チューブ１５６の長さに沿って流体１５２を移動させるためのポンプ１５８の種類、サイズ、および速度；流体１５２を処理するために利用されるフィルタ１６０および／またはフィルタトレインの種類、サイズ、および差圧；貯蔵容器１６２上の入口ポートのサイズ、直径、および種類；貯蔵容器１６２のサイズおよび容積；充填率に影響を及ぼす貯蔵容器１６２の頂部の通気フィルタ１６４のサイズを含むことができる。

追加的または代替的に、データベースにアクセスして、濾過性データベースなどの既知の、テストされた、または最適化されたコンポーネントの組み合わせを決定するためにアクセスすることができ、それは、栄養培地のような特定の流体を用いた特定の種類のフィルタの容積、速度、詰まり速度、および差圧等級のプロファイルを有する。

説明したように、オペレータおよび／またはコンピュータプログラムは、セットアップに関連する複数のコンポーネント間のパラメータ、サイジング、および／または距離を変更することによって、最適化されたセットアップを仮想的に構成することができる。 図４は、図３のセットアップを構成する例を示す。この例では、オペレータは、視覚化システムの出力装置および／または外部入力装置を介して、入力装置を利用して手動でセットアップを構成することができる。オペレータは、例えば、各製品種類に対して一連の選択カルーセルを使用してコンポーネントを手動で選択することができる。供給容器カルーセル１７０は、供給コンテナ１５０の容積、サイズ、種類、フィルム材料、材料適合性、およびポートを選択するために利用されてもよい。

オペレータは、必要なコンポーネントを選択するために、内部および／または外部動作追跡装置を使用して、カルーセルホイール上で手をスワイプすることができる。オペレータは、供給コンテナ１５０のための機器カルーセル１７１までさらにドリルダウンすることができ、混合種類および他の仕様のオプションが提供される。媒体カルーセル１７２は、容器１５０を満たす流体１５２の媒体種類、処理フォーマット（粉末、液体、または袋）、容積、および粘度を選択するために利用されてもよい。センサカルーセル１７３は、供給容器１５０を監視するために使用されるセンサポート１５１のセンサ監視種類（例えば、使い捨てセンサ、ｐＨ、溶存酸素、温度、生存率など）を選択するために利用されてもよい。

通気フィルタカルーセル１７４は、容器１５０の適切な排液のための通気フィルタ１５４の種類、材料、サイズ、濾過面積、接続、および滅菌方法を選択するために利用されてもよい。チューブカルーセル１７６は、必要な時間枠内で流体１５２材料を移動させるために、チューブ１５６の種類、直径、長さ、最大圧力、耐薬品性、材料、接続および切断方法、滅菌方法および関連部品（マニホールド、スプリッタ、「Ｙ」コネクタおよび「Ｔ」コネクタなど）を選択するために利用されてもよい。ポンプカルーセル１７８は、チューブ１５６を通って流体１５２を移動させるために、ポンプ１５８の種類、サイズ、電力、ヘッド、接続種類、および圧力比を選択するために利用されてもよい。

フィルタカルーセル１８０は、容器１５０からの流体１５２の適切な処理のための化学的適合性、材料の種類、サイズ、濾過面積、接続、滅菌方法、圧力降下、および濾過性特性に基づいて、フィルタ１６０または流体１５２の処理のためのフィルタ列を選択するために利用することができる。貯蔵容器カルーセル１８２は、貯蔵容器１６２の容積、サイズ、種類、フィルム材料、材料適合性、およびポートを選択するために利用されてもよい。通気フィルタカルーセル１８４は、容器１６２の適切な充填のためのベントフィルタ１６４の種類、材料、サイズ、濾過面積、接続、および滅菌方法を選択するために利用されてもよい。オペレータは、メニュー選択ボタン１６８を利用して追加の機能にアクセスすることができる。

視覚化システムのユーザインターフェース設計に組み込まれ、入力装置を使用して選択される、これらのメニュー選択ボタン１６８を介して、オペレータは、データベースにアクセスして、フィルムの種類と媒体材料または濾過性データベースとの化学的適合性などのコンポーネントの事前に試験された組み合わせの情報を取得し、この特定の媒体種類の閉塞プロファイルを流体処理フィルタで決定することができる。オペレータは、付加的または代替的に、現在利用可能なデータベースおよびその顧客または同様の材料と製品の組み合わせを使用した他の顧客の選択履歴に基づいて、ユニット操作の特定のコンポーネントを最適化するか、またはユニット操作の全てのコンポーネントを最適化するために、処理装置を選択することもできる。

視覚化システムの処理装置は、構成されたセットアップの機能のシミュレーションを実行するようにさらに構成することができる。シミュレーションは、第１および第２のセットアップコンポーネントのサイズ、コンポーネント間の接続の寸法、およびオペレータによって設定される必要なパラメータを含む計算に基づいてもよい。セットアップの機能をシミュレートすることにより、視覚化システムは、ボトルネック、制限、不完全な経路、行き止まり、欠落したコンポーネント、間違った接続、および／または他の無意味な構成を自動的に識別することができる。

シミュレーションを実行するために、処理装置は、セットアップコンポーネント、寸法、およびアクセサリコンポーネントのコンフィギュレータデータベースを利用することができる。一例によれば、コンフィギュレータデータベースは、シミュレーションに基づいて、要求されたパラメータに対するセットアップの機能を自動的に最適化するために使用されてもよい。別の例によれば、シミュレートされた機能は、入力装置を利用してコンフィギュレータデータベースからコンポーネント、寸法、およびアクセサリコンポーネントを選択することによって、部分的または完全に手動で最適化することができる。

処理時間、コスト、消耗品、安全性、および他の要因に対する影響を決定するために、個々のコンポーネントのそれぞれに加えられた変更に基づいてシミュレーションを実行するために、視覚化システムを追加的または代替的に使用することができる。シミュレーションを実行することは、セットアップの複雑さが増したり、コンポーネントを注文する前に容易に追跡できない数百の接続が発生しやすい複数のセットアップが接続されたりしている場合に特に便利である。

図３および図４に示されるような例示的な構成を考慮して、シミュレーションおよびパラメータのセットに基づく対応する計算を行って、必要な流量、排出速度、または処理セットアップを介した流体の通気率を決定する。例えば、流体接続のシミュレーションは、流量を取得するために、チューブの寸法（長さ、直径、材料の種類）、アクセサリコンポーネントの寸法（通気フィルタサイジング、ポンプサイズなど）とともに第１および第２の容器の容積を計算することを含むことができ、その後、視覚化システムの出力装置を介してオペレータに提供される。

流体接続のシミュレーションはまた、オペレータが仮想流体接続を介して第１の容器から第２の容器に移動する仮想流体材料を視覚化することを可能にすることができる。セットアップ中に欠落しているコンポーネントは、例えば、オペレータによる構成を完了する必要性を強調するために、不足しているコンポーネントの代わりに仮想流体が漏出することを表示することによって、示すことができる。

視覚化システムは、出力が測定され、下流の処理装置への入力速度であると決定された１つまたは複数の供給業者の既存の物理的セットアップとの仮想接続を有することができる。バッチを複数のラインに分割する、または保持タンクまたは貯蔵タンクにバッチ処理を加えるなど、追加の計算を行うことができる。

図５は、複数のコンポーネントおよびそれらの間の接続を含むセットアップの最適構成を決定するために利用される仮想シミュレーションの例を示す。この例では、オペレータは、視覚化システムを介して入力装置を利用するセットアップのための仮想コンポーネントを手動で構成することができる。オペレータは、仮想接続のすべてが適切に行われたかどうか、および、パラメータ、コンポーネント、および／または仕様の任意の変更が行われた場合の流体の流れに対する影響をテストできる。
このセットアップは、典型的には、排液のためにベントフィルタ２０４を使用する流体２０２で満たされた使い捨て供給バッグ２００と、出口ポートに接続されたある長さのチューブ２０６と、チューブ２０６を通して流体２０２を移動させるためのポンプ２０８と、供給流体２０２を複数の容器に分割するためのマニホールド２１０と、処理フィルタ２１２および２１４と、充填用通気フィルタを含む３つの貯蔵容器２２０，２２２および２２４とを含む、仮想コンポーネントを含むことができる。

オペレータは、仮想ポンプ２０８が始動し、流体２０２の既知のパラメータおよび挙動に基づいてコンポーネントを通って仮想流体２０２を移動させる流体シミュレーションを開始することができる。一例では、セットアップの手動構成の間に、マニホールド２１０と貯蔵容器２２４との間の接続を不注意に忘れてしまうことがある。シミュレーションを実行する視覚化システムは、欠如した接続２１６をオペレータに通知することができ、接続の欠如のために漏れた仮想流体を視覚化することによって、通知を強化することができる。

セットアップの機能のシミュレーションに加えて、またはその代替として、コスト分析シミュレーションを視覚化システムによって実行することができる。コスト分析シミュレーションは、任意のコスト節約の計算、割引、顧客個別価格設定、またはセットアップからの他の販売インセンティブに沿ったセットアップ上の価格見積りを提供し、コスト情報を出力装置上に表示することができる。さらに、視覚化システムは、オペレータが入力装置を利用して出力装置を介して提供された価格見積りを受け入れることを可能にすることができる。注文は自動的に発注され、最適化されたセットアップのコンポーネントを購入するために処理される。

図６は、複数のコンポーネントおよびそれらの間の接続を含むセットアップの最適な価格設定を決定するために利用される仮想シミュレーションの例を示す。

この例では、図３の例と同様に、セットアップは、供給容器１５０、供給流体１５２、通気フィルタ１５４、チューブ１５６、ポンプ１５８、フィルタ１６０、貯蔵容器１６２、および通気フィルタ１６４を含むことができる。オペレータは、構成された設計からすべてのコンポーネントのためのオペレータ会社への価格を計算し、資本設備のコスト、消耗品のコスト、単一バッチ運転のコスト、競合他社を利用する現在のプロセスのコスト削減、実行されたバッチの数に基づく消耗品の年間コスト、および総所有コストを決定することができる、コスト分析シミュレーション２３０を実行することができる。

計算されたコストには、機器、アクセサリー、消耗品、サービス、交換部品、消費電力、処分費用、および購買意思決定プロセスのその他の関連要因が含まれるが、これらに限定されない。個々のおよび／またはペアのコンポーネントの価格設定は、事業者固有のものでもよく、購入期間内の任意の制度的割引、優先価格設定、および／または任意の販売を組み込むことができる。オペレータは、視覚化システムのユーザインターフェース設計に組み込まれ、入力装置を使用して選択され得るメニュー選択ボタン２３２を介して追加の機能性を選択することができる。

オペレータは、メニュー選択ボタン２３２を利用して、構成され、設計されたセットアップの正式な見積もりおよび関連するドキュメンテーションおよびダイアグラムを得ることができる。オペレータは、メニュー選択ボタン２３２を利用して、構成または設計されたセットアップについて、セットアップまたは価格に関する質問、または専門家の推奨事項（図示せず）に対する訓練されたアプリケーションスペシャリストとローカル販売代理人と話をすることができる。オペレータは、メニュー選択ボタン２３２を利用して、構成され設計されたセットアップのコンポーネントを直接注文したり、１年を通してコンポーネントの予定された供給のための一括購入注文をセットアップすることができる。システムは、必要な配達スケジュールを満たすために利用可能な関連するリードタイム、遅延および代替コンポーネントについてオペレータに通知することができる。

図１と２は、物理マーカまたは仮想マーカを使用した構成可能な接続の例を示している。図１の物理的マーカの１つは、マーカ装置の形態であった。上述したように、マーカ装置は、とりわけ、作業空間を走査し、その中の距離を測定するために使用され得る感知装置を含むことができる。一例では、１つまたは複数のコンポーネントに関連付けられた１つまたは複数のマーカ装置の感知装置が、視覚化システムのキャプチャ装置と通信することができる。別の例では、１つまたは複数のコンポーネントに関連付けられた１つまたは複数のマーカ装置の感知装置が、視覚化システムのキャプチャ装置として機能し、処理装置および出力装置と通信することができる。マーカ装置は、それ自体のマーカであってもよく、および／または、例えば、ビジュアルマーカおよび／または関連するコンポーネントに関する情報をマーカ装置に表示するためのディスプレイ装置を備えていてもよい。

図７は、マーカ装置とその使用例を示す。ビュー「Ａ」は、作業空間内で測定を行うことができる感知装置５４を含むマーカ装置５０の平面図である。感知装置５４は、空間内の距離を走査して測定することによって、マーカ装置５０が作業空間などの空間内に位置する場所に関する位置情報を収集することができる。一例では、感知装置５４は、オペレータの位置、１つ以上の仮想または物理的コンポーネントに関連する１つまたは複数の他のマーカ、および／または空間内の他のオブジェクトをさらに測定することができる。したがって、感知装置５４は、マーカ装置５０と空間内の他の要素間、および／または他の要素間の距離を測定することができる。

検知装置５４は、深度走査装置（赤外線、ＲＧＢ−Ｄなど）、レーザ測距装置、ＬＩＤＡＲ装置、レーダ装置、オーディオ装置（エコーロケーションまたは装置ポジショニングなど）、超音波装置、ＧＰＳ装置、局所測位システム、部屋ベースの位置システム、運動感知装置、測定テープまたは他の測定装置、または作業空間の境界ならびに作業空間の内部の装置および人々を走査して測定することができる他の装置を含んでもよい。

マーカ装置５０は、ディスプレイ装置５２を含むことができる。ディスプレイ装置５２は、視覚的に通信するための手段であってもよい。一例では、ディスプレイ装置５２は、オペレータに可変マーカおよび／または情報（マーカ装置５０に関連するコンポーネントに関するデータ、指示など）などの視覚的マーカを表示することができる。追加的または代替的に、ディスプレイ装置は、変位装置５２自体を介して、またはディスプレイ装置５２と通信する複数の中間コンピュータを介して、視覚化システムに視覚的に通信する方法としての役割を果たすことができる。マーカ装置５０は、マーカ装置５０によって提示された情報を入力または変更するための入力装置として利用され得るボタン５８を含む。

マーカ装置５０は、作業空間内の光のレベルを検出することができる光感知装置６４を含むことができる。一例によれば、光感知装置６４を使用して、例えば、オペレータによる最適な視聴、および／または他の装置との最適な通信のために、ディスプレイ装置５２の画面の明るさを自動的に調節することもできる。追加的または代替的に、光感知装置６４を利用して、例えば、オペレータまたは装置の間の仮想通信経路、およびマーカ装置５０が障害物によってブロックされると、障害物が解消されるまで視覚通信シーケンスを停止することを決定してもよい。

マーカ装置５０は、情報を他の装置に視覚的に伝達するために利用することができ、かつ／または一次感知装置５４に加えて、または一次感知装置５４と協働して感知装置として利用することができる、１以上のカメラ６０を含むことができる。可変マーカ装置５０は、感知装置５４がオーディオ放射装置、超音波装置、または他のオーディオスペクトル装置である場合、主感知装置５４と共に使用するための１つまたは複数のマイクロホンおよび／またはリスニング装置６２を含むことができる。情報を提供する、ディスプレイを変更する、またはマーカ装置５０の設定を変更するために、オペレータからの音声命令を受信するために、マイクロホンを追加的または代替的に使用することができる。マイクロホンおよびリスニング装置６２と関連して、オペレータにオーディオ情報を提供するために、マーカ装置５０上にスピーカ（図示せず）を利用することができる。

マーカ装置５０は、処理装置６８と、フラッシュメモリなどの記憶装置７０と、無線通信装置などの通信装置７４（例えば、ＷｉＦｉまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標））と、バッテリまたは誘導充電または太陽電池を含む有線または無線電源などの電力装置７２とを含む内部処理および通信アセンブリ６６を含むことができる。

マーカ装置５０は、マーカ装置５０との間でデータを転送するための有線／無線通信ポートとして、および／または、マーカ装置５０の内部の電源装置７２の有線／無線充電のために利用され得る、ＵＳＢポートなどの接続ポート５６を含むことができる。

マーカ装置５０は、吸引カップ、磁石、ベルクロ（登録商標）、または他の取り付け装置のような、固定または取り外し可能な取り付け装置（図示せず）をさらに含むことができ、マーカ装置５０を作業空間内に、または作業空間内の既存の設備の特定の部分に配置することができる。さらなる実施形態では、位置および他のマーカに基づく情報をディスプレイ装置５２に伝達するために、マーカ装置５０と共にＲＦＩＤまたは他の形態の電子通信を利用することができる。

図７の「Ｂ」のビューは、マーカ装置５０の上面図であり、周囲の作業空間７６を走査して測定するために感知装置５４を利用している。感知装置５４によって収集された情報は、作業空間に対する、他のマーカ装置に対する、および／またはオペレータに対する、仮想的および／または物理的なオブジェクトを配置するために利用されてもよい。位置情報を有する感知された作業空間７６をディスプレイ装置５２に表示することができる。この位置情報は、仮想および／または物理的コンポーネント間の測定された距離を決定し、リアルタイム測定を提供し、仮想および／または物理コンポーネント間の仮想接続の測定および位置を提供するために、利用されてもよい。

図７のビュー「Ｃ」は、複数のマーカ装置を含む作業空間７８の上面図であり、マーカ装置が関連付けられた仮想コンポーネント８２、８４、８６、８８のビュー、および視覚化システム出力装置を介してそれらの間の仮想接続をオペレータ９０に提供する。作業空間７８は、部屋の中に存在するタンクなどの物理的コンポーネント８０と、作業空間７８内の位置決めのためにマーカ装置を利用する仮想コンポーネント８２、８４、８６、８８とを含むことができる。コンポーネント８２、８４、８６および８８のマーカ装置は、それらの感知装置を使用して作業空間７８を走査し、作業空間、相互間の距離、物理タンク８０のような作業空間７８内の物理的コンポーネントまでの距離、オペレータ９０の距離を測定し、物理的および仮想的オブジェクトのそれぞれの間の接続のための測定を提供することができる。

マーカ装置は、無線通信方法および／または視覚通信方法によって、それらの位置および測定データを視覚化システムに直接伝達することができる。マーカ装置は、追加的または代替的に、位置および測定データを、作業空間７８の中または近くに位置するコンピュータに、クラウドコンピューティングリソースのようなリモートコンピュータシステムに、または、内部および／または外部の複数の装置間のネットワークまたは分散コンピューティングネットワークを介して作業空間７８に通信してもよい。

図８は、図７に示すような複数のマーカ装置を利用する複数の仮想コンポーネント間の構成可能な接続の一例を示す図である。図８は、出力装置を含む視覚化システムと組み合わせて使用される３つのマーカ装置１００、１０４、１０８の上面図である。マーカ装置１００、１０４および１０８は、作業空間内に配置され、仮想コンポーネント１０２、１０６および１１０のそれぞれの位置決めおよびスケーリングを提供する。オペレータは、視覚化システムの出力装置上の仮想コンポーネント１０２、１０６および１１０を見る。仮想コンポーネント１０２、１０６および１１０は、仮想接続１１２および１１４を介して、視覚化システムによって接続されてもよい。

これらの仮想接続１１２および１１４は、仮想コンポーネント１０２、１０６および１１０の各々のサイジングに一致するようにスケーリングすることができる。マーカ装置１００、１０４および１０８の間の距離は、マーカ装置１００、１０４および１０８自体の感知装置によって走査されてもよい。追加的に、または代替的に、マーカ装置１００、１０４および１０８は、互いに通信してお互いに測定値を提供することができる。マーカ装置１００、１０４および１０８の間のこの通信は、別のマーカ装置の感知装置によって、視覚通信のためにカメラおよび表示画面を介して、または各装置のオーディオ装置およびマイクロホンを介して発せられた信号を検出することによって、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＷｉＦｉ、または他の電子通信方法などの通信装置を通して起こってもよい。

一例によれば、マーカ装置１００は、マーカ装置１０４の範囲内にあり、マーカ装置１０４によって検出され得る信号１１６を感知装置から放射することができる。信号１１６は、信号強度、方向、位置、および距離のために測定されるだけでなく、別の装置からのものであると識別される。マーカ装置１０４および１０８は、マーカ装置１０４および１０８自体の範囲内にはないが、マーカ装置１０４および１０８の感知装置検出限界の範囲内にある信号１１８および１２０を発することができる。

放出された信号１１８および１２０におけるこの重複１２２は、マーカ装置１０４および１０８の感知装置による検出範囲内にある。したがって、放出された信号１１８および１２０は依然として検出されてもよい。放出された信号１１８および１２０のこの検出は、信号強度、方向、位置、距離、および可変マーカ装置１０４および１０８を区別する任意の固有の識別子を測定するために利用され得る。

上述したように、キャプチャモジュールは、作業空間およびコンポーネントに関する多くの異なる種類のデータ取得を実行することができ、その１つは距離の測定である。また、図７および図８を参照して説明したマーカ装置の感知装置は、距離を測定するように構成されている。代替的または追加的に、距離を測定するために外部測定ツールを使用することができる。いくつかの例によれば、外部測定ツールは、キャプチャモジュールおよび／またはマーカ装置と一体化することができる。外部測定ツールは、測定のためにコンポーネントにまたは上に配置することができる測定マーカを含むことができる。測定マーカは、視覚マーカ、電磁マーカ、ＲＦＩＤ、金属ストライプ、磁気マーカ、オーディオマーカ、または他のマーカ種類から構成されてもよい。

図９に距離測定のための外部測定ツールの例を示す。この例では、測定テープを使用して、物体間の距離を手動で測定する。この例では測定テープが示されているが、定規、差金、水準器、または他のツールは同じ方法を利用することができる。ビュー「Ａ」は、ロック機構３０２と、スプールされたテープ３０４と、測定テープのストッパー上の視覚識別マーカ３０６と、スライド式視覚識別マーカ３０８とを有する測定テープ３００の側面図である。

摺動する視覚識別マーカ３０８は、測定テープのストップ上の視覚識別マーカ３０６と測定テープ３００の本体との間でスプールされたテープ３０４に沿って摺動することができる。視覚的マーカが既知の大きさである場合、カメラまたは他の検出装置は、２つの視覚的マーカの位置間の距離を正確に測定することができる。測定テープのストッパ上の視覚識別マーカ３０６と滑りビジュアル識別マーカ３０８との間のサイズ測定値は、視覚化システムの出力装置上の入力装置を利用して、または外部入力装置を介して記録されてもよい。

図９のビュー「Ｂ」は、ロック機構３１２、スプール付きテープ３１４、測定用テープ止め部上の磁気マーカ３１６、およびスライド式磁気マーカ３１８を有する測定テープ３１０の側面図である。摺動磁気マーカ３１８は、測定テープのストップ上の磁気マーカ３１と測定テープ３１０の本体との間でスプールされたテープ３１４に沿って摺動することができる。磁場を検出することができる感知装置は、磁気マーカが既知のサイズおよび極性である場合、磁力計を利用して２つの磁気マーカの位置間の距離を正確に測定することができる。測定テープのストッパ上の磁気マーカ３１６とスライディング磁気マーカ３１８との間のサイズ測定値は、視覚化システムの出力装置上の入力装置または外部入力装置を使用して記録することができる。

図９のビュー「Ｃ」は、ロック機構３２２と、スプールされたテープ３２４と、テープ３２４上に配置された感知装置３２６と、カメラと、測定テープ３２０の設計に組み込まれたおよび／または外部から取り付けられているマーカ装置３２８とを有する測定テープ３２０の側面図である。測定テープがスプールされると、感知装置は、数字、バーコードまたは他のコード化システム、または赤外線などの不可視コードを読み取ることによって、テープの長さに沿った測定値を検出することができる。感知装置は、測定テープ３２０の本体の外部または内部に配置することができる。

例えば、図示されるように、感知装置３２６は、ロック機構３２２の設計に組み込まれてもよい。別の例では、感知装置は、測定された位置を記録する前に測定テープが分配され、引っ込められるときに回転数を正確に決定し得る回転ホイールまたは他の機構であってもよい。マーカ装置３２８は、有線および／または無線接続を介して感知装置３２６に接続されてもよい。可変マーカ装置３２８は、感知装置３２６から測定値を受信し、視覚通信、電子通信、または他の通信方法を利用して、それらを視覚化システムに伝達することができる。可変マーカ装置３２８上のボタンは、視覚化システムへの通信のための測定値を記録することができる。

測定の送信が完了した後、視覚化システムは、データが受信されたことをマーカ装置３２８に返信することができる。次に、測定値は、拡張されたおよび／または仮想のコンテンツに組み入れられて、作業空間内の物理および／または仮想コンポーネントとコンポーネント間の仮想接続との間の距離をオペレータに提供することができる。

Claims (20)

1. 測定または製造セットアップのための接続方法であって、以下のステップ：
   ‐視覚化システムに、処理装置、出力装置、および少なくとも１つのキャプチャモジュールを提供するステップであって、これにより、少なくとも１つのキャプチャモジュールは、作業空間に属する識別データを取り込むことができる、前記ステップ；
   ‐作業空間に少なくとも１つの第１のマーカを有する第１のセットアップコンポーネントを提供するステップ；
   ‐作業空間に少なくとも１つの第２のマーカを有する第２のセットアップコンポーネントを提供するステップであって、第２のセットアップコンポーネントは少なくとも１つの接続を介して第１のセットアップコンポーネントに接続可能である、前記ステップ；
   ‐少なくとも１つのキャプチャモジュールによって第１のマーカおよび第２のマーカに関する識別データを取り込むステップ；
   ‐第１および第２のマーカを識別するステップであって、それにより、処理装置は、識別された第１のマーカおよび第２のマーカに割り当てられたそれぞれのデジタル情報をデータベースから検索し、処理装置は、検索されたデジタル情報およびキャプチャされた識別データに基づいて、第１のセットアップコンポーネントと第２のセットアップコンポーネントとの少なくとも１つの接続を決定する、前記ステップ；
   ‐決定にしたがって、第１のセットアップコンポーネントと第２のセットアップコンポーネントとの間の少なくとも１つの接続の視覚的表現を出力するステップを含む、前記接続方法。
2. 視覚化システムが、拡張現実システム、仮想現実システムおよび複合現実システムのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の接続方法。
3. キャプチャされた識別データが、第１のマーカおよび第２のマーカの位置を含み、方法が、第１および第２のマーカの少なくとも１つの位置が変更されたときに、少なくとも１つの接続上の決定を変更することをさらに含む、請求項１または２に記載の接続方法。
4. 第１のセットアップコンポーネントと第２のセットアップコンポーネントとの間の少なくとも１つの接続が、流体接続、データ接続、移動接続、電力接続、入力接続、および出力接続のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の接続方法。
5. 少なくとも１つのキャプチャモジュールが、作業空間の寸法および少なくとも１つの第１のマーカと少なくとも１つの第２のマーカとの間の距離の少なくとも１つを含む空間情報を測定し、少なくとも１つのキャプチャモジュールが、空間情報を出力装置に通信する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の接続方法。
6. 少なくとも１つのキャプチャモジュールが、測定マーカを含む、請求項５に記載の接続方法。
7. 少なくとも１つのキャプチャモジュールが、カメラ、ビデオカメラ、深度走査、レーザ走査、ＬＩＤＡＲ、レーダ、信号走査、音声走査、および、エコーロケーション装置、テープ測度、定規、差金および水準器のうちの少なくとも１つを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の接続方法。
8. 第１および第２のセットアップコンポーネントのうちの少なくとも１つが、使い捨てコンポーネントである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の接続方法。
9. セットアップコンポーネントの第１および第２のマーカの少なくとも１つが、少なくとも２つの異なる状態を有する可変マーカからなる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の接続方法。
10. セットアップコンポーネントの第１および第２のマーカの少なくとも１つが、少なくとも１つのキャプチャモジュールから作業空間内の位置を使用して出力装置上に配置され、処理装置によって処理される、少なくとも１つの仮想マーカからなる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の接続方法。
11. 少なくとも１つの仮想マーカが、少なくとも１つの入力装置を使用して仮想的に作業空間内の位置に移動される、請求項１０に記載の接続方法。
12. 少なくとも１つの入力装置が、タッチスクリーン装置、ハンド追跡装置、ジェスチャ追跡装置、身体追跡装置、視標追跡装置、視線追跡装置、筋電図（ＥＭＧ）追跡装置、人間制御インターフェース、および、キーボード、マウス、スタイラス、グローブセンサーなどの外部接続された他の周辺機器の少なくとも１つである、請求項１１に記載の接続方法。
13. 第１および第２のセットアップコンポーネントおよびそれらの間の少なくとも１つの接続を含むセットアップの機能のシミュレーションを実行するステップをさらに含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の接続方法。
14. シミュレーションが、第１および第２セットアップコンポーネントのサイズ、コンポーネント間の少なくとも１つの接続の寸法、およびオペレータによって設定された少なくとも１つのパラメータに基づく、請求項１３に記載の接続方法。
15. シミュレーションが、少なくとも１つの設定されたパラメータに基づいて、セットアップコンポーネント、寸法、およびアクセサリコンポーネントのコンフィグレータデータベースを利用する処理装置によって自動的に最適化される、請求項１４に記載の接続方法。
16. シミュレーションが、入力装置を利用してコンフィギュレータデータベースからコンポーネント、寸法、およびアクセサリコンポーネントを選択することによって、少なくとも部分的に手動で最適化される、請求項１４に記載の接続方法。
17. 測定または製造セットアップにおける接続のための視覚化システムであって、
    ‐作業空間に属する識別データをキャプチャすることができる少なくとも１つのキャプチャモジュール、
    ‐少なくとも１つのキャプチャモジュールに通信可能に接続された処理装置であって、
    −−少なくとも１つのキャプチャモジュールによってキャプチャされた識別データの第１のセットアップコンポーネントの第１のマーカおよび第２のセットアップコンポーネントの第２のマーカの存在を検出するステップであって、第２のセットアップコンポーネントは、少なくとも１つの接続を介して第１のセットアップコンポーネントに接続可能である、前記ステップと、
    −−第１および第２のマーカを識別するステップと、
    −−識別された第１および第２のマーカに割り当てられたデジタル情報をデータベースから検索するステップと、
    −−検索されたデジタル情報およびキャプチャされた識別データに基づいて、第１のセットアップコンポーネントと第２のセットアップコンポーネントとの少なくとも１つの接続に関する決定を行うステップを実行可能な、前記処理装置、
    −処理装置の決定に従って第１のセットアップコンポーネントと第２のセットアップコンポーネントとの間の少なくとも１つの接続の視覚的表現を出力するための出力装置を含む、前記視覚化システム。
18. 視覚化システムが、拡張現実システム、仮想現実システムおよび複合現実システムの少なくとも１つである、請求項１７に記載の視覚化システム。
19. キャプチャされた識別データが、第１のマーカおよび第２のマーカの位置を含み、処理装置が、第１および第２のマーカの少なくとも１つの位置が変更されたときに、少なくとも１つの接続に関する判定をさらに変更することができる、請求項１７または１８に記載の視覚化システム。
20. 適切なシステムにロードされて実行されると請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法を実行することができるコードセグメントを含む、測定または生産セットアップにおけるコンピュータ支援接続のためのコンピュータプログラム製品。