JP3252965B2 - 空間測定復元システム - Google Patents
空間測定復元システムInfo
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- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
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- G—PHYSICS
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- G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
- G01C15/002—Active optical surveying means
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
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- G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
- G01S7/4813—Housing arrangements
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S367/907—Coordinate determination
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- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Steroid Compounds (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の属する分野 本発明は空間測定復元システムに関し、物体及び／又
は環境に関する位置上、次元上及び／又は操作上の情報
を測定し、記録する空間測定復元システムに関するもの
である。
は環境に関する位置上、次元上及び／又は操作上の情報
を測定し、記録する空間測定復元システムに関するもの
である。
発明の背景 コンピュータ援用設計及び製図（CADD）は、製造業や
建設業を含む多くの産業において、設計情報の処理、記
録用の標準設計工具を備えている。このように、設計情
報、例えば生産品や建設計画用の設計情報は、コンピュ
ータ化されたモデルに変換される。CADDモデルは、設計
を構成する物体の位置、形状及び向き、またそれらの相
互関係及びそれらが内包される環境の正確な描写であ
る。
建設業を含む多くの産業において、設計情報の処理、記
録用の標準設計工具を備えている。このように、設計情
報、例えば生産品や建設計画用の設計情報は、コンピュ
ータ化されたモデルに変換される。CADDモデルは、設計
を構成する物体の位置、形状及び向き、またそれらの相
互関係及びそれらが内包される環境の正確な描写であ
る。
ベリボー等の米国特許出願番号07/570,268（1990年８
月17日出願）、またドーンブッシュ等の米国特許出願番
号07/636,459（1990年12月31日出願）は、それらの内容
が参考のためにここに取り入れられており、CADDモデル
が、ある環境における特定点（points）を位置決めする
ための携帯用位置センサー及び多数の基準端末（refere
nce station）に接続して使用されるシシテム及び方法
を説明している。このベリボー等によって開示されたシ
ステム及び方法では、例えば、自動車の実際の位置及び
向き情報は、コンピュータに送り戻され、CADDモデル上
の自動車の所望の位置と比較され、そして必要があれ
ば、その自動車の位置は自動的に補正される。
月17日出願）、またドーンブッシュ等の米国特許出願番
号07/636,459（1990年12月31日出願）は、それらの内容
が参考のためにここに取り入れられており、CADDモデル
が、ある環境における特定点（points）を位置決めする
ための携帯用位置センサー及び多数の基準端末（refere
nce station）に接続して使用されるシシテム及び方法
を説明している。このベリボー等によって開示されたシ
ステム及び方法では、例えば、自動車の実際の位置及び
向き情報は、コンピュータに送り戻され、CADDモデル上
の自動車の所望の位置と比較され、そして必要があれ
ば、その自動車の位置は自動的に補正される。
あいにく、完成した環境は、設計や耐久力における誤
差のような問題のため、その設計とはしばしば異なる。
かくして、このCADDモデルは、それを基に構成された環
境をもう正確に表わしていないという問題がある。CADD
モデルは、ある環境の構成要素、例えば既成の生産品又
は工業設備の「完成」又は「現状」位置、形状及び向き
のデータを記録するために使用され得たであろう。も
し、これらのデータが測定され得たならば。
差のような問題のため、その設計とはしばしば異なる。
かくして、このCADDモデルは、それを基に構成された環
境をもう正確に表わしていないという問題がある。CADD
モデルは、ある環境の構成要素、例えば既成の生産品又
は工業設備の「完成」又は「現状」位置、形状及び向き
のデータを記録するために使用され得たであろう。も
し、これらのデータが測定され得たならば。
発明の要旨 本発明は、環境を形成する物体の位置と向き（空間デ
ータ）と形状と操作特性（記述データ）を復元するシス
テム及び方法を提供することにより、上記の問題を解決
するものである。このデータは、その後、完成又は現状
の環境のCADDモデルに変換されてもよい。
ータ）と形状と操作特性（記述データ）を復元するシス
テム及び方法を提供することにより、上記の問題を解決
するものである。このデータは、その後、完成又は現状
の環境のCADDモデルに変換されてもよい。
本発明は、データ収集装置を含み、またモデル構築
（building）装置を含んでもよい。かかるデータ収集装
置は、物体の位置、向き、形状、またもし応用できれば
操作特性を、測定し、記録する。前記モデル構築装置
は、これらの空間／記述データをCADDモデルに変換す
る。完成すれば、このCADDモデルは、環境内の全物体に
ついての空間的関係及び説明の正確な描写である。モデ
ル化された環境は、その後コンピュータ・モニター又は
多の出力装置により見ることが出来る。
（building）装置を含んでもよい。かかるデータ収集装
置は、物体の位置、向き、形状、またもし応用できれば
操作特性を、測定し、記録する。前記モデル構築装置
は、これらの空間／記述データをCADDモデルに変換す
る。完成すれば、このCADDモデルは、環境内の全物体に
ついての空間的関係及び説明の正確な描写である。モデ
ル化された環境は、その後コンピュータ・モニター又は
多の出力装置により見ることが出来る。
上記ベリボー等又はドーンブッシュ等に開示されたも
ののように、前記データ収集装置は、位置決め及び測定
システムを組み入れている。かかるデータ収集装置は、
また物体の形状を検出する形状センサーを含んでもよ
い。個別操作特性センサー（separate operational cha
racteristic sensor）も、温度や材料組成のような特徴
となる操作特性を測定するために含まれてもよく、それ
は、特定の物体を類似形状の隣接する物体から識別する
助けとなる。前記データ収集装置は、ある環境にある何
れか或いは全ての物体に関する形状、位置、向き及び操
作データの何れか又は全てを収集する。
ののように、前記データ収集装置は、位置決め及び測定
システムを組み入れている。かかるデータ収集装置は、
また物体の形状を検出する形状センサーを含んでもよ
い。個別操作特性センサー（separate operational cha
racteristic sensor）も、温度や材料組成のような特徴
となる操作特性を測定するために含まれてもよく、それ
は、特定の物体を類似形状の隣接する物体から識別する
助けとなる。前記データ収集装置は、ある環境にある何
れか或いは全ての物体に関する形状、位置、向き及び操
作データの何れか又は全てを収集する。
前記空間／記述データは、オンライン通信装置により
同時に、或いは一旦記憶された後で、モデル構築装置に
転送される。
同時に、或いは一旦記憶された後で、モデル構築装置に
転送される。
形状及び操作特性データにより、モデル構築装置は複
数の物体を識別することが出来る。この識別は、復元し
た記述データをソフトウェア目的ライブラリー内に入っ
ている物体の詳細な記述データと比較することで行なわ
れ得る。ソフトウェア目的ライブラリーは、特殊な環境
内で要求される物体の幾つか又は全てに関する記述デー
タを含んでいるであろう。例えば、化学処理工場を含む
環境に関し、前記ソフトウェアライブラリーには、幾つ
ものサイズや形状を持つパイプ、バルブ、ポンプ等の記
述データがおそらく入っている。物体が識別されると、
詳細な記述データは、前記データ収集装置によって提供
される対応空間データを使用するCADDモデルの中に配置
される。これにより、前記特殊な環境の詳細なCADDモデ
ルを提供するために、現場で要求されるデータ収集量が
少なくなり、またそのようなモデルを作るのに必要な時
間が縮小される。
数の物体を識別することが出来る。この識別は、復元し
た記述データをソフトウェア目的ライブラリー内に入っ
ている物体の詳細な記述データと比較することで行なわ
れ得る。ソフトウェア目的ライブラリーは、特殊な環境
内で要求される物体の幾つか又は全てに関する記述デー
タを含んでいるであろう。例えば、化学処理工場を含む
環境に関し、前記ソフトウェアライブラリーには、幾つ
ものサイズや形状を持つパイプ、バルブ、ポンプ等の記
述データがおそらく入っている。物体が識別されると、
詳細な記述データは、前記データ収集装置によって提供
される対応空間データを使用するCADDモデルの中に配置
される。これにより、前記特殊な環境の詳細なCADDモデ
ルを提供するために、現場で要求されるデータ収集量が
少なくなり、またそのようなモデルを作るのに必要な時
間が縮小される。
前記データ収集装置の一実施例には、手持ちロッド
（hand−held rod）が設けられている。接触センサー
は、該ロッドの一端に取り付けられ、物体に適切に接触
させると検知する。形状センサー及び操作センサーも、
前記ロッドに取り付けられている。この形状センサー
は、例えばソナー（音波）を含んでもよく、一方操作セ
ンサーは、例えば温度計を含んでもよい。これらセンサ
ーにより、複数の物体を識別するのに必要な記述データ
が提供される。物体の空間データを適切に測定するため
に、前記ロッドの方位及び傾斜角を知ることも必要であ
る。このため、前記ロッドの傾斜角を測定するための傾
斜センサーをロッド上に設けてもよい。更に、軸回転デ
ータが、向きの測定に使用され得る。前記傾斜センサー
が、前記ロッドの軸回転を測定してもよい。複数位置決
め受信機によって、該ロッドの方位と傾斜角の両方を測
定できる。ロッド上で、複数の傾斜センサーと位置決め
受信機を組み合わせて使用することが出来る。
（hand−held rod）が設けられている。接触センサー
は、該ロッドの一端に取り付けられ、物体に適切に接触
させると検知する。形状センサー及び操作センサーも、
前記ロッドに取り付けられている。この形状センサー
は、例えばソナー（音波）を含んでもよく、一方操作セ
ンサーは、例えば温度計を含んでもよい。これらセンサ
ーにより、複数の物体を識別するのに必要な記述データ
が提供される。物体の空間データを適切に測定するため
に、前記ロッドの方位及び傾斜角を知ることも必要であ
る。このため、前記ロッドの傾斜角を測定するための傾
斜センサーをロッド上に設けてもよい。更に、軸回転デ
ータが、向きの測定に使用され得る。前記傾斜センサー
が、前記ロッドの軸回転を測定してもよい。複数位置決
め受信機によって、該ロッドの方位と傾斜角の両方を測
定できる。ロッド上で、複数の傾斜センサーと位置決め
受信機を組み合わせて使用することが出来る。
本発明の方法に関する一実施例によれば、操作者はデ
ータ収集装置、例えば、ロッドを持ち運び、その環境を
形成する物体上に前記接触センサーを正しく配置する。
各物体の空間／記述データは測定され、記録される。そ
の後、かかるデータはモデル構築装置に転送される。受
信された形状及び操作データは、複数の物体を識別する
ために使用される。１つの物体が確認されると、その位
置及び向きは、物体に関する記述データをCADDモデルに
入れるために利用される。これらの工程は、現状の環境
の中の関連する物体全てがCADDモデルに置かれるまで繰
り返される。
ータ収集装置、例えば、ロッドを持ち運び、その環境を
形成する物体上に前記接触センサーを正しく配置する。
各物体の空間／記述データは測定され、記録される。そ
の後、かかるデータはモデル構築装置に転送される。受
信された形状及び操作データは、複数の物体を識別する
ために使用される。１つの物体が確認されると、その位
置及び向きは、物体に関する記述データをCADDモデルに
入れるために利用される。これらの工程は、現状の環境
の中の関連する物体全てがCADDモデルに置かれるまで繰
り返される。
本発明に係るシステム及び方法のより簡単な変形例が
描かれる。
描かれる。
例えば、操作者は、所定の位置にある物体の形状及び
／又は操作特性（例えば10″（インチ）パイプで高温）
をモデル構築装置に直接入力出来ることが考えられる。
その後、位置と向きが前記データ収集装置により測定さ
れる。対応位置及び向きデータがモデル構築装置に転送
されると、その物体をCADDモデルに入れることが出来
る。
／又は操作特性（例えば10″（インチ）パイプで高温）
をモデル構築装置に直接入力出来ることが考えられる。
その後、位置と向きが前記データ収集装置により測定さ
れる。対応位置及び向きデータがモデル構築装置に転送
されると、その物体をCADDモデルに入れることが出来
る。
図面の簡単な説明 本発明に係る上記見地は、添付図面に基づいて理解さ
れ得る。その図面中： 図１は、物体のデータを収集する本発明の実施例に従
うデータ収集装置の概略図である。
れ得る。その図面中： 図１は、物体のデータを収集する本発明の実施例に従
うデータ収集装置の概略図である。
図２は、図１に示されるデータ収集装置を説明する概
略図である。
略図である。
図３は、本発明の一実施例に従うモデル構築装置を説
明する概略図である。
明する概略図である。
図４は、本発明に従って、輪郭を描かれた外表面の測
定用ホイール部品が取付られた、図２に示されるデータ
収集装置を説明する概略図である。
定用ホイール部品が取付られた、図２に示されるデータ
収集装置を説明する概略図である。
図５は、本発明に従うデータ収集装置の位置決め演算
を説明する概略図である。
を説明する概略図である。
図６は、図２に示されるデータ収集装置と連絡する位
置決め及び測定システムを説明する概略図である。
置決め及び測定システムを説明する概略図である。
発明の詳細な説明 本発明の一実施例に従う空間測定及び復元システムが
図１に示されている。全図中、同じ符号が同じものを示
すために使用されている。
図１に示されている。全図中、同じ符号が同じものを示
すために使用されている。
データ収集装置100は、環境の“３次元マップ”を作
るために、環境を形成する複数の物体に関する空間／記
述データを収集する。実時間位置測定システムが、下記
でより詳細に説明されるように、データ収集装置100に
合体される。このため、前記データ収集装置は１個以上
の位置センサー110（図２に示す）を含む。
るために、環境を形成する複数の物体に関する空間／記
述データを収集する。実時間位置測定システムが、下記
でより詳細に説明されるように、データ収集装置100に
合体される。このため、前記データ収集装置は１個以上
の位置センサー110（図２に示す）を含む。
図２に示されるように、前記データ収集装置の一実施
例は、操作者が手持ちするのに適するロッド108を設け
ている。該ロッドは、もし継ぎ手の角回転が位置及び向
きデータを測定する時のためとみなされるならば、弾力
性のある継ぎ手を設け得ることが考えられる。操作者
は、該ロッド108の先端をデータを集めるべき物体上に
置く。物体300上に置かれると、接触センサー112が引金
となり（is triggered）、それによりコンピュータ／デ
ータ記憶装置120を始動させる。
例は、操作者が手持ちするのに適するロッド108を設け
ている。該ロッドは、もし継ぎ手の角回転が位置及び向
きデータを測定する時のためとみなされるならば、弾力
性のある継ぎ手を設け得ることが考えられる。操作者
は、該ロッド108の先端をデータを集めるべき物体上に
置く。物体300上に置かれると、接触センサー112が引金
となり（is triggered）、それによりコンピュータ／デ
ータ記憶装置120を始動させる。
該コンピュータ／データ記憶装置120は、好ましく
は、図２に示されるケーブルのような通信リンクを介し
て前記ロッドに接続される。或いは、このコンピュータ
／データ記憶装置120は、ロッド自体に設けられてもよ
い。該コンピュータ／データ記憶装置120は、操作者が
データを入力し、位置決めシステム及びセンサーを調整
するためのインターフェイスとして機能する。操作者
は、記述データ（即ち、形状及び操作特性データ）及び
空間データ（即ち、位置及び向きデータ）を、通信リン
ク、例えば携帯用無線電話器（図示せず）を通した音声
によって、他の記憶及び／又はデータ操作用装置にデー
タを入力する他の操作者に送ることも出来る。前記コン
ピュータ／データ記憶装置120は、物体自体の空間デー
タ及び／又は記述データを記憶する能力を備えることも
考えられる。
は、図２に示されるケーブルのような通信リンクを介し
て前記ロッドに接続される。或いは、このコンピュータ
／データ記憶装置120は、ロッド自体に設けられてもよ
い。該コンピュータ／データ記憶装置120は、操作者が
データを入力し、位置決めシステム及びセンサーを調整
するためのインターフェイスとして機能する。操作者
は、記述データ（即ち、形状及び操作特性データ）及び
空間データ（即ち、位置及び向きデータ）を、通信リン
ク、例えば携帯用無線電話器（図示せず）を通した音声
によって、他の記憶及び／又はデータ操作用装置にデー
タを入力する他の操作者に送ることも出来る。前記コン
ピュータ／データ記憶装置120は、物体自体の空間デー
タ及び／又は記述データを記憶する能力を備えることも
考えられる。
前記コンピュータ／データ記憶装置120は、形状セン
サー114と操作センサー118を選択的に駆動させる。該形
状センサー114は、物体300の外面特性を識別するデータ
を提供するのに好適なタイプのものである。形状センサ
ー114は、内面特性に関するデータを提供することもで
きる。一実施例において、ソナー（音波）装置は前記形
状センサー114として利用され得る。かかるソナー装置
は、方向音声変換器（directional audio transducer）
と受信機（図示せず）を１つ以上備えてもよい。方向音
声信号は、物体上の異なる点に向けられ、それら点まで
の相対的距離を測定する。点までの距離が、その物体形
状を表わす。加えて、物体300に物理的に接触している
測深装置（図示せず）は、該物体中に音を伝え、その結
果反射する音を受信する。かくして、測深装置は、物体
を構成する物質の厚さをその接触点で測定する。また、
かかる測深装置を接触センサー112と合体させてもよ
い。
サー114と操作センサー118を選択的に駆動させる。該形
状センサー114は、物体300の外面特性を識別するデータ
を提供するのに好適なタイプのものである。形状センサ
ー114は、内面特性に関するデータを提供することもで
きる。一実施例において、ソナー（音波）装置は前記形
状センサー114として利用され得る。かかるソナー装置
は、方向音声変換器（directional audio transducer）
と受信機（図示せず）を１つ以上備えてもよい。方向音
声信号は、物体上の異なる点に向けられ、それら点まで
の相対的距離を測定する。点までの距離が、その物体形
状を表わす。加えて、物体300に物理的に接触している
測深装置（図示せず）は、該物体中に音を伝え、その結
果反射する音を受信する。かくして、測深装置は、物体
を構成する物質の厚さをその接触点で測定する。また、
かかる測深装置を接触センサー112と合体させてもよ
い。
前記データ収集装置100には操作特性センサー116を設
けることもできる。この操作特性センサー116は、物体3
00の操作特性を１つ以上測定する。そのような操作特性
は、ある物体を類似形状の隣接する物体から識別するた
めに利用され得る。識別特性として利用され得る操作特
性としては、例えば、温度、材質構成、電流及び／又は
色等がある。本発明に従う一実施例では、温度計が操作
特性センサー116として使用され、特有の操作温度又は
温度範囲を有する物体を識別する。他の実施例におい
て、硬度試験装置が該操作特性センサー116として利用
され、特有な材質硬度又は材質硬度範囲を有する外部物
質からなる物体を識別する。更なる実施例において、磁
束検知器が操作特性センサー116として利用され得、異
なる電流を伝導している物体を識別する。他の実施例で
は、カメラが該操作特性センサー116として使用され、
色の異なる物体を識別する。所望の操作特性や対応する
操作特性センサーの何れもが、本発明のシステム及び方
法に関連して使用され得ることが理解されるべきであ
る。
けることもできる。この操作特性センサー116は、物体3
00の操作特性を１つ以上測定する。そのような操作特性
は、ある物体を類似形状の隣接する物体から識別するた
めに利用され得る。識別特性として利用され得る操作特
性としては、例えば、温度、材質構成、電流及び／又は
色等がある。本発明に従う一実施例では、温度計が操作
特性センサー116として使用され、特有の操作温度又は
温度範囲を有する物体を識別する。他の実施例におい
て、硬度試験装置が該操作特性センサー116として利用
され、特有な材質硬度又は材質硬度範囲を有する外部物
質からなる物体を識別する。更なる実施例において、磁
束検知器が操作特性センサー116として利用され得、異
なる電流を伝導している物体を識別する。他の実施例で
は、カメラが該操作特性センサー116として使用され、
色の異なる物体を識別する。所望の操作特性や対応する
操作特性センサーの何れもが、本発明のシステム及び方
法に関連して使用され得ることが理解されるべきであ
る。
前記データ収集装置100に、専門のデータが集まるの
に好適な様々な専門部品を取り付けてもよい。例えば、
図４に示されるように、ホイール部品が、輪郭外形全体
のデータの収集を増加させるために利用され得る。
に好適な様々な専門部品を取り付けてもよい。例えば、
図４に示されるように、ホイール部品が、輪郭外形全体
のデータの収集を増加させるために利用され得る。
図５に示されるように、２個の位置センサー110がロ
ッドの軸に沿って取り付けられている。このように使用
される２個の位置センサーは、データ収集装置100の先
端（tip）130の位置を測定するために必要な最小限の情
報を提供する。本発明に従って、ロッド180と共に該位
置センサー110の位置は、図６に示されるように、少な
くとも２個の固定装置500に関連して測定される。各固
定装置は、好ましくは、一定の角速度で回転する一組又
は複数組の反転ビームを発生させる。かかる反転ビーム
は、上記引用のドーンブッシュ出願に見られるように、
複数回転ヘッドや戦略的に配置された反射面を利用して
発生させることができる。
ッドの軸に沿って取り付けられている。このように使用
される２個の位置センサーは、データ収集装置100の先
端（tip）130の位置を測定するために必要な最小限の情
報を提供する。本発明に従って、ロッド180と共に該位
置センサー110の位置は、図６に示されるように、少な
くとも２個の固定装置500に関連して測定される。各固
定装置は、好ましくは、一定の角速度で回転する一組又
は複数組の反転ビームを発生させる。かかる反転ビーム
は、上記引用のドーンブッシュ出願に見られるように、
複数回転ヘッドや戦略的に配置された反射面を利用して
発生させることができる。
各固定装置500は、好適にはレーザを備えており、そ
れは軸中心に反転する少なくとも１本の第１のレーザビ
ームと少なくとも１本の第２のレーザビームを発生す
る。該第１のレーザビームは、回転軸から所定角度傾斜
した所定の発散角（即ち、広がり）を持つ。該第２のレ
ーザビームは、第１のレーザビームと同じ発散角を有
し、また同じ傾斜を持ってもよいが、反対方向に回転す
る。
れは軸中心に反転する少なくとも１本の第１のレーザビ
ームと少なくとも１本の第２のレーザビームを発生す
る。該第１のレーザビームは、回転軸から所定角度傾斜
した所定の発散角（即ち、広がり）を持つ。該第２のレ
ーザビームは、第１のレーザビームと同じ発散角を有
し、また同じ傾斜を持ってもよいが、反対方向に回転す
る。
位置センサー110が前記２つのレーザビームによって
交差される場合には、水平角度は、第１及び第２のビー
ムの交差時間の時差によって測定される。これらの水平
角度が３個の固定装置500に知らされると、三面の交差
点が測定され、従って該位置センサー110の三次元位置
が測定され得る。
交差される場合には、水平角度は、第１及び第２のビー
ムの交差時間の時差によって測定される。これらの水平
角度が３個の固定装置500に知らされると、三面の交差
点が測定され、従って該位置センサー110の三次元位置
が測定され得る。
或いは、もし前記固定装置500が、それぞれ、２つの
第１のレーザビームと１以上の第２のレーザビームを発
生すれば、２個の固定装置のみが、データ収集装置100
の位置センサー110の位置を測定するために必要とされ
る。
第１のレーザビームと１以上の第２のレーザビームを発
生すれば、２個の固定装置のみが、データ収集装置100
の位置センサー110の位置を測定するために必要とされ
る。
図５に示されるように、前記位置センサー110の位置
が測定されれば、ロッドの先端位置は次のように決定さ
れる： Ｘ＝L/D（X2−X1）＋X2 Ｙ＝L/D（Y2−Y1）＋Y1 Ｚ＝L/D（Z2−Z1）＋Z1 もし物体上の同一直線上にない（non−collinear）３
点の位置が分かれば、その物体の向きを測定できる。前
記データ収集装置がある物体に接触すると、１点の位置
が、データ収集装置100に設けられる位置決めシステム
によって測定される。追加の点の位置は、形状センサー
114によって測定された形状データの分析によって描か
れる。それに基づいて位置データ及び形状データが得ら
れる物体上の位置の数が増えるにつれて、測定された向
きの精度は高くなる。
が測定されれば、ロッドの先端位置は次のように決定さ
れる： Ｘ＝L/D（X2−X1）＋X2 Ｙ＝L/D（Y2−Y1）＋Y1 Ｚ＝L/D（Z2−Z1）＋Z1 もし物体上の同一直線上にない（non−collinear）３
点の位置が分かれば、その物体の向きを測定できる。前
記データ収集装置がある物体に接触すると、１点の位置
が、データ収集装置100に設けられる位置決めシステム
によって測定される。追加の点の位置は、形状センサー
114によって測定された形状データの分析によって描か
れる。それに基づいて位置データ及び形状データが得ら
れる物体上の位置の数が増えるにつれて、測定された向
きの精度は高くなる。
位置、向き、形状及び操作特性データが測定される
と、好適には、それらはコンピュータ／データ記憶装置
120に直ちに記憶されるか、あるいは、図３に示される
ように、モデル構築装置200に通信リンク120及び220を
介して送られる。該モデル構築装置200は、現物体300に
関して入力される空間／記述データを記憶する。該空間
／記述データは、この物体を、先に記憶された物体の詳
細な記述データ（例えば、実際の設計データ）のリスト
から識別するために利用される。
と、好適には、それらはコンピュータ／データ記憶装置
120に直ちに記憶されるか、あるいは、図３に示される
ように、モデル構築装置200に通信リンク120及び220を
介して送られる。該モデル構築装置200は、現物体300に
関して入力される空間／記述データを記憶する。該空間
／記述データは、この物体を、先に記憶された物体の詳
細な記述データ（例えば、実際の設計データ）のリスト
から識別するために利用される。
この詳細の記述データのリストは、好適には、モデル
構築装置200内に入っているソフトウェア目的ライブラ
リーの形態をとっている。わずかな距離は、一般に入手
可能な計測器や工具、例えば、カリパス（ノギス）、コ
ンピュータ数値制御された“CNC"機械加工装置等を使用
することにより、通常、正確に測定され、精度よく再生
され得る。しかし、慣例的には、物体の大きさや物体間
の距離が増大するに従って、これら大きくなる距離を早
く正確に測定することが出来なくなる。前記モデル構築
装置200の目的ライブラリーは、設計形状データや製品
形状データのようなわずかな寸法情報を含んでもよい。
該情報は、手元での作業に必要とされる最小限の精度に
対して、正確であると見られている、或は正確であると
推定され得るものである。このように、前記モデル構築
装置200は、前記データ収集装置により提供される形状
データを利用することが出来、物体300に対応する目的
ライブラリー内のデータファイルを識別する。
構築装置200内に入っているソフトウェア目的ライブラ
リーの形態をとっている。わずかな距離は、一般に入手
可能な計測器や工具、例えば、カリパス（ノギス）、コ
ンピュータ数値制御された“CNC"機械加工装置等を使用
することにより、通常、正確に測定され、精度よく再生
され得る。しかし、慣例的には、物体の大きさや物体間
の距離が増大するに従って、これら大きくなる距離を早
く正確に測定することが出来なくなる。前記モデル構築
装置200の目的ライブラリーは、設計形状データや製品
形状データのようなわずかな寸法情報を含んでもよい。
該情報は、手元での作業に必要とされる最小限の精度に
対して、正確であると見られている、或は正確であると
推定され得るものである。このように、前記モデル構築
装置200は、前記データ収集装置により提供される形状
データを利用することが出来、物体300に対応する目的
ライブラリー内のデータファイルを識別する。
代わって、データ収集を行なう操作者が、該物体に関
する識別コードを、コンピュータ／データ記憶装置に、
又はモデル構築装置200に直接的に、入力することが出
来る。このコードは、物体300の形状データを分析する
必要なく、適切な記述データファイルを識別することと
なる。該識別コードは、製品の部品番号、設計構成部分
番号、若しくは物体300を独自に識別した何らかのコー
ドであってもよい。
する識別コードを、コンピュータ／データ記憶装置に、
又はモデル構築装置200に直接的に、入力することが出
来る。このコードは、物体300の形状データを分析する
必要なく、適切な記述データファイルを識別することと
なる。該識別コードは、製品の部品番号、設計構成部分
番号、若しくは物体300を独自に識別した何らかのコー
ドであってもよい。
物体の記述データが測定されると、モデル構築装置20
0は、該記述データをデータ収集装置100によって出され
た位置及び向きデータに結合させる。
0は、該記述データをデータ収集装置100によって出され
た位置及び向きデータに結合させる。
操作中、操作者は、前記データ収集装置100を、空間
／記述データ内の環境を構成する物体上に規則正しく載
置する。各物体に関する該空間／記述データはコンピュ
ータ／データ記憶装置120によって記憶される。あるい
は、該空間／記述データは、モデル構築装置200に直接
転送される。モデル構築装置200は空間／記述データを
記憶し、記述データを目的ライブラリー内に含まれてい
る基準データに調和（match）させ、物体のCADD像を環
境のCADDモデル中に配置する。
／記述データ内の環境を構成する物体上に規則正しく載
置する。各物体に関する該空間／記述データはコンピュ
ータ／データ記憶装置120によって記憶される。あるい
は、該空間／記述データは、モデル構築装置200に直接
転送される。モデル構築装置200は空間／記述データを
記憶し、記述データを目的ライブラリー内に含まれてい
る基準データに調和（match）させ、物体のCADD像を環
境のCADDモデル中に配置する。
上記は実施例のためだけのものである。添付の請求項
により明かなように本発明の範囲内で、特にサイズ、形
状及び部品の配置に関して変形が可能である。例えば、
位置反射装置若しくは位置応答装置（position−transp
onders）を、位置センサー110の代わりに利用し得る。
そこでは、位置及び測定システムは、レーザビームや無
線ビームのような放射発光（radiation emissions）を
集めるデータ収集装置100内で使用されることとなる。
により明かなように本発明の範囲内で、特にサイズ、形
状及び部品の配置に関して変形が可能である。例えば、
位置反射装置若しくは位置応答装置（position−transp
onders）を、位置センサー110の代わりに利用し得る。
そこでは、位置及び測定システムは、レーザビームや無
線ビームのような放射発光（radiation emissions）を
集めるデータ収集装置100内で使用されることとなる。
さらに、本発明はCADDモデルを作成することに限定さ
れるものではない。また本発明のシステム及び方法は、
例えば、ロボット化車両（robotic vehicles）をそれら
の環境内で航行させる航行システムにおいて利用され得
る。
れるものではない。また本発明のシステム及び方法は、
例えば、ロボット化車両（robotic vehicles）をそれら
の環境内で航行させる航行システムにおいて利用され得
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ランバーグ・エリック・ジェイ アメリカ合衆国 24060 ヴァージニア 州，ブラックスバーグ，ジャクソン・ス トリート 143Ａ番 (72)発明者 プラット・ティモシー アメリカ合衆国 24060 ヴァージニア 州，ブラックスバーグ，ボックス 279, ルート １番 (72)発明者 ドーンブッシュ・アンドリュー・ダヴリ ュー アメリカ合衆国 24060 ヴァージニア 州，ブラックスバーグ，オーチャード・ ストリート 825番，アパートメント エフ―３ (56)参考文献 特開 昭60−242381（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−71778（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−11108（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−10688（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 21/00
Claims (10)
- 【請求項１】環境の位置、向き、形状及び操作特性の少
なくとも１つを測定する空間測定復元システムにおい
て、 該環境を構成する少なくとも１個の物体上の測定点の位
置を検出する少なくとも１個の位置センサーと、該測定
点近傍における物体の形状を検出する形状センサーを含
んで、該物体に関するデータを収集する手段と、 該データ収集手段により収集されたデータを該環境の３
次元マップを作成するように処理する手段と、 を含み、 前記データ収集手段は携帯可能であり、形状センサーと
少なくとも１個の位置センサーをその上に設けたロッド
を有する。 - 【請求項２】請求項１に従うシステムにおいて、前記形
状センサーはソナー装置である。 - 【請求項３】請求項１に従うシステムにおいて、前記デ
ータ収集手段は、操作特性センサーを備えている - 【請求項４】請求項３に従うシステムにおいて、前記操
作特性センサーは、温度計、硬度試験器、磁束検知器及
びカメラなるグループから選択される。 - 【請求項５】請求項１に従うシステムにおいて、前記ロ
ッドは接触センサーを含む。 - 【請求項６】請求項１に従うシステムにおいて、前記デ
ータ処理手段は、コンピュータ作業端末（ワークステー
ション）と通信装置とを具備するモデル構築装置を備え
ており、該データ処理手段は、位置、向き、形状及び操
作特性を前記通信装置によって前記データ収集手段から
受信し、これらのデータを環境のコンピュータ化モデル
中へ変換する。 - 【請求項７】請求項１に従うシステムにおいて、前記デ
ータ収集手段は複数の位置センサーを有する。 - 【請求項８】請求項７に従うシステムにおいて、前記複
数の位置センサーは、少なくとも２個の固定装置に関連
して作用し、該環境内の１点に相当する前記ロッドの端
部の位置を測定する。 - 【請求項９】請求項１に従うシステムにおいて、前記デ
ータ処理手段は、環境のCADDモデルを作成するコンピュ
ータである。 - 【請求項１０】請求項９に従うシステムにおいて、前記
コンピュータは、既知の物体に関する基準形状及び操作
特性データを有する目的ライブラリーを備え、また前記
データ収集手段により収集された形状及び操作特性デー
タは、該基準形状及び操作特性データと比較され、未知
の物体を識別する。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US714,891 | 1991-06-17 | ||
| US07/714,891 US5247487A (en) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | Spatial measurement recovery system |
| PCT/US1992/005132 WO1992022832A1 (en) | 1991-06-17 | 1992-06-17 | Spatial measurement recovery system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09506164A JPH09506164A (ja) | 1997-06-17 |
| JP3252965B2 true JP3252965B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=24871875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50110593A Expired - Lifetime JP3252965B2 (ja) | 1991-06-17 | 1992-06-17 | 空間測定復元システム |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5247487A (ja) |
| EP (1) | EP0592515B1 (ja) |
| JP (1) | JP3252965B2 (ja) |
| AT (1) | ATE208903T1 (ja) |
| CA (1) | CA2111117C (ja) |
| DE (1) | DE69232203T2 (ja) |
| WO (1) | WO1992022832A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5579102A (en) * | 1991-06-17 | 1996-11-26 | Spatial Positioning Systems, Inc. | Transmitter and receiver units for spatial position measurement system |
| US5729475A (en) * | 1995-12-27 | 1998-03-17 | Romanik, Jr.; Carl J. | Optical system for accurate monitoring of the position and orientation of an object |
| US5675514A (en) * | 1996-04-10 | 1997-10-07 | Lefebvre; Guy | Telemetric spacial data recorder |
| US5771978A (en) * | 1996-06-05 | 1998-06-30 | Kabushiki Kaisha Topcon | Grading implement elevation controller with tracking station and reference laser beam |
| AU4769097A (en) * | 1996-10-23 | 1998-05-15 | Romeo Hudon | Telemetric spacial data recorder |
| WO2000022380A1 (en) * | 1998-10-13 | 2000-04-20 | Arc Second, Inc. | Rotating head optical transmitter for position measurement system |
| US6108271A (en) * | 1998-12-10 | 2000-08-22 | Erskine College | Remote control device for controlling electronic devices |
| CA2366720A1 (en) * | 1999-03-22 | 2000-09-28 | Edmund S. Pendleton | Method for creating a user-selectable coordinate frame |
| US6519029B1 (en) | 1999-03-22 | 2003-02-11 | Arc Second, Inc. | Low cost transmitter with calibration means for use in position measurement systems |
| AU3766500A (en) * | 1999-03-22 | 2000-10-09 | Arc Second, Inc. | Calibration of optical transmitter for position measurement systems |
| US6630993B1 (en) * | 1999-03-22 | 2003-10-07 | Arc Second Inc. | Method and optical receiver with easy setup means for use in position measurement systems |
| US6662103B1 (en) | 1999-03-22 | 2003-12-09 | Arc Second Inc. | Method and system for creating a user-selectable arbitrary coordinate frame |
| EP1166044A1 (en) * | 1999-03-22 | 2002-01-02 | Arc Second, Inc | Method for establishing a coordinate system |
| DE19962997B4 (de) * | 1999-12-24 | 2010-06-02 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Kalibrierung eines Sensorsystems |
| FR2805350B1 (fr) * | 2000-02-18 | 2003-07-11 | Scertab Soc Civ Ile D Etudes E | Equipement de telemetrie pour la cartographie bi- ou tri-dimensionnelle d'un volume |
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| DE102004053686A1 (de) * | 2004-11-03 | 2006-05-04 | Essling, Mirko | Laserempfangseinrichtung mit verbesserter Genauigkeit und geringerem Stromverbrauch |
| CN101490505B (zh) * | 2006-07-12 | 2012-06-06 | 天宝导航有限公司 | 使用gps接收器提供二维位置数据的有高度修正的手持式激光探测器 |
| KR100750897B1 (ko) * | 2006-09-26 | 2007-08-22 | 삼성중공업 주식회사 | 실내 위치측정시스템을 이용한 3차원 측정 시스템 및리스케일 방법 |
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| GB0625442D0 (en) * | 2006-12-20 | 2007-01-31 | Csl Surveys Stevenage Ltd | Profiling device |
| US8711335B2 (en) | 2011-06-28 | 2014-04-29 | Nikon Corporation | Stroboscopic light source for a transmitter of a large scale metrology system |
| US10286308B2 (en) | 2014-11-10 | 2019-05-14 | Valve Corporation | Controller visualization in virtual and augmented reality environments |
| US11134864B2 (en) | 2016-07-13 | 2021-10-05 | Alexei L. Vyssotski | Tracking method and system for small animal research |
| US20200285639A1 (en) * | 2019-03-05 | 2020-09-10 | At&T Intellectual Property I, L.P. | Apparatus and method to isolate vectors in an arbitrarily large n-space |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2152320A (en) * | 1983-12-07 | 1985-07-31 | Robert James Siddall | Position location system |
| DE3717708A1 (de) * | 1987-05-23 | 1988-12-08 | Prakla Seismos Ag | Verfahren zur ortsbestimmung von hinter einem schiff geschleppten kabelabschnitten |
| US5121333A (en) * | 1989-06-09 | 1992-06-09 | Regents Of The University Of Minnesota | Method and apparatus for manipulating computer-based representations of objects of complex and unique geometry |
| JP2878409B2 (ja) * | 1989-09-04 | 1999-04-05 | 株式会社リコー | ３次元物体撮像方式 |
-
1991
- 1991-06-17 US US07/714,891 patent/US5247487A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-06-17 WO PCT/US1992/005132 patent/WO1992022832A1/en active IP Right Grant
- 1992-06-17 AT AT92914081T patent/ATE208903T1/de not_active IP Right Cessation
- 1992-06-17 EP EP92914081A patent/EP0592515B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-06-17 CA CA002111117A patent/CA2111117C/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-06-17 JP JP50110593A patent/JP3252965B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1992-06-17 DE DE69232203T patent/DE69232203T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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| US5247487A (en) | 1993-09-21 |
| DE69232203T2 (de) | 2002-08-14 |
| CA2111117A1 (en) | 1992-12-23 |
| EP0592515A1 (en) | 1994-04-20 |
| EP0592515B1 (en) | 2001-11-14 |
| JPH09506164A (ja) | 1997-06-17 |
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| WO1992022832A1 (en) | 1992-12-23 |
| CA2111117C (en) | 1998-01-20 |
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