(57)【要約】【課題】レーザースキャンニングシステムを操作する改良された方法を提供する。【解決手段】レーザースキャンニングシステムは建築計画において現地測量を形成するように用いることができる。設計者又は技術者は現地測量を用いて建築図面を形成することができる。更に、建築図面からの関係点は、スキャンニングシステムにより建築用地にて識別することができる。また、同様な情報を用いて土工機器を制御することができる。レーザースキャンニングシステムは、整合すべき部品の走査及び比較により、２つの部品が互いに整合可能か否かを判別することにも使用できる。レーザースキャンニングシステムは、構造体の走査点を物体からの走査点と比較することにより、その物体が構造体内の開口部を通じて移動可能か否かを判別することに使用することもできる。更にレーザースキャンニングシステムは、用地内の物体を識別したり、物体に関する関連情報を有するデータベースを構築したり、複製装置を案内することにも使用できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザースキャナを操作する方法であって、
用地を前記レーザースキャナで走査して、多数の走査点を有する現地測量図を形成する段階と、
用地の図面における規定点とともに前記多数の走査点を登録して、登録データを形成する段階と、
前記登録データから対象の場所を識別する段階と、
前記対象の場所に対応する前記用地における場所を前記レーザースキャナからのレーザービームで照明する段階とを含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記対象の場所が、将来建設されるビルディングからの特徴を表す地面上の場所である方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、前記対象の場所が、前記地面の地表上に配置されたデバイスを照明することにより識別される方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、前記デバイスが、前記レーザービームを反射して前記レーザースキャナへ戻して、前記レーザースキャナが、前記対象の場所に達する方向を指示するようにする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、
前記用地を前記レーザースキャナで再走査して、多数の前記走査点と多数の前記規定点とに対応する多数の再走査点を得る段階と、
前記再走査点と該再走査点と対応する前記規定点とを比較する段階とを更に含む方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、前記比較が、物理的特徴により表された規定点の量を示す方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法において、
前記用地を前記レーザースキャナで再走査して、構造体における開口部を規定する多数の再走査点を得る段階と、
前記構造体内に配置されるべき物体を走査して多数の物体点を得る段階と、
前記再走査点を前記物体点と比較して、前記物体を移動して前記構造体内に配置することが前記開口部を通じて可能か否かを判別する段階とを更に含む方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、前記レーザースキャナが遠隔操作される方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法を実行するように動作可能なシステムであって、
レーザースキャナと、
多数の走査点を登録する手段と、
対象の場所を識別する手段とを備えるシステム。
【請求項１０】
レーザースキャナを操作する方法であって、
用地をレーザースキャナで走査して、第１の構造体を規定し、且つ多数の第１の整合点を含む多数の走査点を得る段階と、
前記第１の構造体に整合するように築かれる第２の構造体を走査して、多数の第２の整合点を得る段階と、
前記第１の整合点を前記第２の整合点と比較して、前記第２の構造体が前記第１の構造体に整合可能か否かを判別する段階とを含む方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法を実行するように動作可能なシステムであって、
レーザースキャナと、
前記第１の整合点を前記第２の整合点と比較する手段とを備えるシステム。
【請求項１２】
レーザースキャナを操作する方法であって、
用地を前記レーザースキャナで走査して、構造体における開口部を規定する多数の走査点を得る段階と、
前記構造体内に配置されるべき物体を走査して多数の物体点を得る段階と、
前記走査点を前記物体点と比較して、前記物体を移動して前記構造体内に配置することが前記開口部を通じて可能か否かを判別する段階とを含む方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、前記物体を前記開口部へ案内する段階を更に含む方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法を実行するように動作可能なシステムであって、
レーザースキャナと、
前記走査点を前記物体点と比較する手段とを備えるシステム。
【請求項１５】
レーザースキャナを操作する方法であって、
用地を前記レーザースキャナにより走査して多数の走査点を得る段階と、
前記走査点を予め規定された幾何学的物体と比較することにより、前記用地内の物体を識別する段階と、
前記物体の前記識別に基づいてコマンドを発する段階とを含む方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法を実行するように動作可能なシステムであって、
レーザースキャナと、
前記用地内の物体を識別する手段と、
コマンドを発する手段とを備えるシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザー走査システムに関し、更に詳しくは３次元自動走査ライダーシステムの操作方法に関する。
本出願は３次元自動走査ライダーシステムのための先出願についてのBen Karacyra及びJerry Dimsdaleによる仮出願第６０／１４３，６９５号（１９９９年７月１４日出願）から優先権を主張している。
【背景技術】
【０００２】
石油精製所のような大型の物理的構造体については、多くの場合、そのコンピュータモデルが望まれる。コンピュータモデルは様々な態様で有益な構造の理解を促進する。これらのコンピュータモデルを構成する一つの技術は、米国特許出願第０９／１７７，９１３号（９１３号）に説明されたシステムのようなレーザー走査システムを用いる（その９１３号出願は第０８／６３８，９６１号の継続出願であり、この継続出願は国際出願ＰＣＴ／ＵＳ９７／０６７９３号（国際公開ＷＯ９７／４０３４２号）の継続出願である）。
【０００３】
９１３号のシステムは、レーザースキャナとＰＣソフトウェアとの組合せを含み、これは大型構造体及びその用地を高速、高精度で広範囲に亘って測定して視覚化し、且つモデル化する。使用に際しては、デバイスは現場の情景へ向けられているように指向されるので、ユーザーは所望の測定領域及び測定点空間を選択できる。露呈した面の３次元幾何形状の詳細は、稠密で正確な３次元点クラウドの形態で遠隔操作により捕捉される。
【０００４】
９１３号のシステムは受動Ｑスイッチパルスレーザーを含む。レーザービームは、コンピュータ制御のガルボ走査ミラーを用いて対象全体を走査する。このシステムは、情景を捕捉してラップトップなどのコンピュータに表示させるためのビデオモニタを含む。このビデオ画像を用いれば、オペレータはレーザーで走査すべき領域を選択できる。
【０００５】
ガルボミラーは、レーザーを各垂直走査の後に水平方向に移動させる繰り返し垂直走査を通じて指向させる。各レーザーパルスがデバイスを出てデバイスへ戻るフライト時間の正確な監視により、対象の正確な位置情報を演算できる。
【０００６】
各測定点は点クラウドにおけるその３次元情報に関連している。システムソフトウェアは点クラウドをユーザーへ表示できる。ここに詳細に説明するように、点クラウドは複数の手法を直接に実行するように用いることができる。更にシステムは、点クラウドを一般的なコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）表現又は他のソフトウェアへエクスポートするために、ワイヤーメッシュ、３次元モデル、二次元画像へ処理することができる。
【０００７】
９１３号出願においては、幾つかの基本的な実際例が説明されている。例えばシステムが建設現場又はビルディングの３次元画像を形成するように用いられることが提案されている。この３次元データは直接に視認できるか、或いはＣＡＤ図面を生成するために用いることができる。
【０００８】
システムの高い速度及び精度のために、更なるアプリケーションが開発されてきており、これらはその特徴からして非常に有益である。
本出願はこれらの概念の幾つかを記述することを意図している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明はレーザースキャナの操作方法を与える。この方法は、レーザースキャナを用いて、多数の走査点を有する現地測量図を形成するように、用地を走査する段階を含む。この方法は更に、現地測量図における走査点に位置的に関連した多数の規定点を有する構造体の図面を形成する段階を含む。
【００１０】
この方法は更にレーザースキャナを用いて再走査データを得るように用地を再走査する段階を含む。再走査データは多数の走査点に対応する。この方法は、図面上に定められた点についての再走査データを登録し、登録されたデータを形成する段階を付加的に含む。この方法は、登録されたデータから対象の位置を識別する段階と、対象の位置に対応する用地における位置をレーザースキャナからのレーザービームで照明する段階も含む。
【００１１】
本発明の他の局面においては、この方法は第１の構造体を規定する多数の再走査点を得るようにレーザースキャナで用地を走査する段階から開始される。この方法は更に、第１の構造体に整合するように構築される第２の構造体を走査して多数の整合点を得る段階と、再走査点を整合点と比較して、第２の構造体が第１の構造体に整合可能か否かを判別する段階とを含む。
【００１２】
本発明の更なる局面においては、この方法は、構造体の開口部を規定する多数の走査点を得るように、レーザースキャナで用地を走査する段階から開始される。この方法は、構造体内に配置されるべき物体を走査して多数の物体点を得る段階と、物体を移動して構造体内に配置することが開口部を通じて可能か否かを判別するように、走査点を物体点と比較する段階とを付加的に含む。
【００１３】
本発明は、未整地面を有する土地領域をプログラム可能な土工機により整地するための方法も含む。この方法はレーザースキャナが土地領域を走査するようにレーザースキャナを土地領域に位置決めする段階と、土地領域の未整地面上の複数の第１の点を規定するように、土地領域をレーザースキャナで走査する段階とを含む。レーザースキャナは座標系における位置を有する。第１の点は座標系における位置と投影の高さ寸法とを有する。
【００１４】
この方法は、土地領域についての整地計画を形成する段階を更に含み、ここで整地計画は、未整地面とは異なる将来の築造面を規定する。この方法は、将来の築造面上の複数の第２の点を規定する段階も含み、ここで第２の点は座標系における位置と投影の高さ寸法とを有する。第２の点で描かれる将来の築造面は、第１の点により描かれる対応面を有する。
【００１５】
この方法は、座標系における切除点及び充填点を規定するように、第２の点により描かれる将来の築造面上の特定の点の高さ寸法を、第１の点により描かれる対応面上の点の高さ寸法とを比較する段階を含む。第２の点の高さ寸法が、対応する第１の点の高さ寸法よりも小さいときに切除点が規定される。第２の点の高さ寸法が、対応する第１の点の高さ寸法よりも大きいときには充填点が規定される。
【００１６】
この方法は、座標系における土工機の位置を判別する段階を更に含む。この方法は、比較から得られた情報に応答して土工機を操作して、切除点から土を除去し、且つ充填点へ土を加えることにより築造面を形成する段階を含む。
【００１７】
本発明の他の局面によれば、この方法は、多数の走査点を得るようにレーザースキャナにより用地を走査する段階から開始される。この方法は、走査点を予め規定された幾何学的物体と比較することにより用地内の物体を識別する段階と、その物体の識別に基づいてコマンドを発する段階も含む。
【００１８】
本発明の更なる局面においては、この方法は、多数の走査点を得るようにレーザースキャナで構造体を走査する段階から開始される。この方法は走査点から構造体のモデルを形成する段階を付加的に含む。このモデルはまた多数の物体を含む。この方法は更に、各物体にリンクするデータを付加する段階を含む。このデータリンクは物体に関する外部の利用可能な情報の参照をするようにする。
【００１９】
本発明の付加的な局面においては、この方法は多数の物体点を得るようにレーザースキャナで物体を走査する段階で開始される。この方法は物体点から物体のモデルを形成する段階も含み、ここでモデルは複製情報を含み、この方法は更に、物体を複製するように複製情報に応答して複製装置を制御する段階も含む。
【００２０】
以下の詳細な説明と、本発明の主旨を利用した例示的な実施形態を記載する添付図面とを参照することにより本発明の特徴及び利点のより良き理解が得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明による構造計画及び監視を促進するレーザースキャナの操作例を示すフローチャート１００である。
【図２】図２は、本発明による構築部品におけるレーザースキャナの操作例を示すフローチャート２００である。
【図３】図３は、本発明による構築可能性解析のためのレーザースキャナの操作例を示すフローチャート３００である。
【図４】図４は、本発明による土工機を制御するためのレーザースキャナの操作例を示すフローチャート４００である。
【図５】図５は、本発明による資材取り扱いを促進するためのレーザースキャナの操作例を示すフローチャート５００である。
【図６】図６は、本発明による既存の部品を複製するためのレーザースキャナの操作例を示すフローチャート６００である。
【図７】図７は、本発明による様々な物体に関する情報源を形成するためのレーザースキャナの操作例を示すフローチャート７００である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本願の譲受人は一体型３次元イメージング及びモデリングシステムを開発しており、これは商標名ＣＹＲＡＸの下に市販されている。このシステムはＰＣＴ出願ＷＯ９７／４０３４２号に詳細に説明されており、その開示事項は参照により本明細書に組み込まれている。
【００２３】
ＣＹＲＡＸデバイス又は同様なデバイス（即ち、点クラウドを集める任意の遠隔手段）を設備の構築処理の様々な段階において用いることができる。図１は本発明による構造計画及び監視を促進するレーザースキャナの操作例を示すフローチャート１００を示す。
【００２４】
図１の段階１１０に示すように、用地が選択されたならば、この用地をレーザースキャナで走査して現地測量図を形成する。この情報は次いで設計者若しくは技術者に与えられ、この者はスキャナから与えられた高精度データに基づいて段階１１２において構造体を計画及び設計する。
【００２５】
設計者若しくは技術者は次いで構造体の設計図を形成し、その設計図は現地測量図における走査点に位置的に関連する多数の規定点を有する。設計者若しくは技術者が構造体のための設計図を完成すると、この設計図は公知のＣＡＤ交換方法を用いて本システムへダウンロードすることができる。物体の種類により、幾何学的情報は一つのフォーマットから他のフォーマットへ変換できる。
【００２６】
この開示事項の非常に重要な局面において、本システムは実際の建設用地上の構築設計図における主要部のレイアウトを支援することができる。この手順を実行するために、本システムは用地へ戻してもよい。段階１１４に示すように、用地をスキャナで再走査して、多数の走査点に対応する再走査データを得る。用地は完全に再走査するか、或いは部分的に再走査することができる。更に、新たな設計に対する既知の幾何学的関係を有する特定の対象も再走査できる。次いで、段階１１６に示すように、点又は特定の対象のクラウドを含む再走査データが、システムソフトウェアに記憶された構築計画に登録され、登録データを形成する。
【００２７】
点又は対象のクラウドを計画と共に登録する処理は当該技術分野では公知である。走査データにおける特徴は、それらが測量標識、対象、又は現場における単純な特徴（例えば隅部における頂点）が（図面座標系における）既知の場所に整合するか否かにより、再走査データと描画データとの間の必要な変換を決定する。その結果の変換は、描画場所をスキャナにより識別可能な実際の場所へ描くために用いることができる。
【００２８】
段階１１８に示すように、登録が完了した後、対象の場所は登録データから識別される。例えば、オペレータは計画上の壁の隅部などの対象の場所をスキャナのディスプレイスクリーン上で強調することができる。次に、段階１２０に示すように、本システムは現場における正確な場所を照明し、ここで構築物の隅部はスキャナの可視レーザービームをマーカーとして用いて配置される。
【００２９】
次いでオペレータは用地における特定の場所の区画を開始することができ、ここでは建築計画に基づいて構造的特徴及び他の特徴が位置決めされる。この走査及び対象付け処理は、測量者の手作業による決定（即ち計画に基づいて一つの特徴物体を配置し、次いで用地においてその情報を手作業で測定せねばならない）を不要とすることに留意されたい。
【００３０】
レーザーによる目標付け態様は、建設前でも建設期間中でも、計画に基づき実際の用地上へ全ての主要な特徴を描き出すのに用いることできる。例えば可視レーザーを用いて梁、扉又は窓などの位置付けをすることができる。ボルト孔の位置をマークすることも可能である。
【００３１】
壁又は梁に貫通部を設けることが必要な既存の構造体（又は組立中の構造体）においては、以下の手順を用いることができる。レーザーは、走査ミラーにより制御されているので、単独の点を照明することに限定されることはない。むしろ、レーザーは、扉又は窓を配置することが必要な場所における幾何学的形状（線、矩形又は円等）を実際に描くことができる。
【００３２】
更に、開放空隙空間に配置された対象の点を識別するために、能動的又は受動的デバイスをレーザーシステムに関連させて用いることができる。能動的デバイスはオペレータにより操作され、オペレータは、能動的デバイスを可視ビームの光路に位置させながら、正確な範囲（即ち、空間における所定の点の位置）に達するまで、能動的デバイスを持ってビームに沿って歩き、その正確な範囲に達したときには、デバイスは可聴的又は可視的信号をオペレータに与えて停止させて、空間におけるその点に区画又はマーカーを位置させる。
【００３３】
受動的デバイスは、所望の位置に到達した旨の通知が、対象に代えて、本システムそれ自体により与えられることを除けば、能動的デバイスと同様な方式で用いられる。これは例えば次のようにして達成される。受動的標的でレーザービームを連続的に反射して戻し、その戻りビームを本システムで正しい範囲と比較して、戻り範囲が所望の点の正しい範囲と等しくなったときに信号を与える。
【００３４】
建設が開始されたなら、本システムを用地の周期的走査に用いることができる。図１の段階１１８に示すように、用地は、多数の走査点と多数の規定点とに対応する多数の再走査点を得るように、レーザースキャナで再走査される。次いで、段階１２０において、再走査点が、対応する規定点と比較される。
【００３５】
この情報は、再走査を設計モデルと比較して作業完成の量及び割合を決定することにより、建設の進行状況を監視するのに用いることができる。更に、建設の開始時と最後の再走査時とのうちの少なくとも一方の時から、これまでに配置された対象の量を計算して報告することができる。
【００３６】
更に、より重要なことは、走査データは、記憶された設計計画と比較して、何らかの逸脱があるか否かを判別できることである。同じく重要なことに、組立部品（これらは通常は遠隔地で組み立てられる）が用地へ搬入されたときに、それらの設計された又は構築された支持体及び結合点に適合するか否かを判別するように部品整合を実行できる。
【００３７】
この処理は、このような組立部品の走査を、支持体／結合点の記憶された設計と比較することにより、或いは支持体／結合点が構築されているならば、それら構築物の走査と比較することにより、実行できる。図２はフローチャート２００を示し、これは本発明による構築部品におけるレーザースキャナの操作例を示す。
【００３８】
図２の段階２１０に示すように、用地を、第１構造体を規定する多数の走査点を得るように、レーザースキャナで走査する。走査点はまた多数の第１整合点を含む。更に、段階２１２において、第１構造体に整合するように築かれる第２構造体を、多数の第２整合点を得るように走査する。次いで段階２１４において、第１整合点を第２整合点と比較して、第２構造体が第１構造体に整合可能か否かを判別する。
【００３９】
構造誤差は、専ら代表的には全プロジェクトコストの概ね８％と１４％との間と見積もられることが知られている。建築用地を頻繁に測量してこれを計画又は構築部品と比較することにより、構築処理全体の誤差を最小化することができる。本システムは、物体及びそれに関連した何らかの特殊な情報を識別するように、走査の際に物体上に配置されるバーコードや他の同様なデバイス及び「スマートチップ(smart chips)」を利用できることに留意されたい。設備が建設されると、ＣＹＲＡＸシステムを「組立中(as built)」図面を形成するように用いることができる。「組立中」図面は設備／装備に対する様々な変更がなされるのに応じていつでも更新することができる。
【００４０】
本システムは再モデル化又は改造にも全く有益である。例えば、製油所における配管系のような特定の特徴においてなすべき作業範囲のためには、本システムは所望の領域を走査して、その配管系とそれに囲まれた領域における物体をモデル化できる。
【００４１】
本システムは配管及び領域における他の付属物（配管支持体、導管等）をモデル化して、他の物、大きさ、形態及び場所のうちから決定することができる。これらの情報及び必要な変更についての情報を備えた設計者は、要求される付加的な配管、部品及び他の構造体をモデルに追加して、何らかの配管、部品等を必要に応じて取り除くことにより、設計を完了するように本システムを用いることができる。再モデル化の他の形態においては、構築可能性解析を実行することが必要なこともあろう。
【００４２】
例えば、設備の新たな部品を既存の扉やホール通路を通じて所定の場所へ搬入できるか否かの判断が必要なこともあろう。図３はフローチャート３００を示し、これは本発明による構築可能性解析のためのレーザースキャナの操作例を示す。
【００４３】
図３の段階３１０に示すように、構造体における開口部を規定する多数の走査点を得るように、用地をレーザースキャナで走査する。更に、段階３１２において、構造体内に配置すべき物体を、多数の物体点を得るように走査する。段階３１４において、走査点を物体点と比較して、物体は、構造体内に配置されるべき開口部を通じて移動可能か否かを判別する。従って、用地及び設備の新たな部品の３次元モデル化により、新たなデバイスを構造的な障害物を通じて仮想的に「移動」させてみて、それが適合するか否かを判別することができる。同様に、壁の一部を切除して、これを既存の扉を通じて移動させる必要があるならば、デバイスはオペレータにこのような移動が実行できるか否かを可視化させることを可能とする。
【００４４】
本システムの機能性は、機械制御機能にも役立つ。機械はしばしばロボティックビジョンシステムにより制御される。このデバイスの利点は、その３次元性能、長距離性能、正確性、精細性、携帯性及びソフトウェア機能に関係している。例えば、本システムは、ブルドーザー又は地ならし機などの土工機器を案内するのに用いることができ、その作業は人間のオペレータによる手動制御よりも一層効率的に実行される。以下にこのような利用の例を与える。
【００４５】
図４はフローチャート４００を示し、これは本発明による土工機を制御するためのレーザースキャナの操作例を示す。図４の段階４１０に示すように、座標系における位置を有するレーザースキャナは、土地領域を走査するように土地領域上に配置してある。次いで、段階４１２において、土地領域をレーザースキャナで走査して、土地領域の未整地面上の複数の第１の点を規定する。第１の点は座標系における位置と投影の高さ寸法とを有する。段階４１４において、土地領域のための整地計画が設計建築者／技術者により起案される。整地計画は、未整地面とは異なる将来の築造面を規定する。更に、複数の第２の点を将来の築造面上に規定する。第２の点は座標系における位置と投影の高さ寸法とを有する。更に、第２の点により描かれた面は、第１の点により描かれた対応面を有する。
【００４６】
段階４１６において、第２の点により描かれた表面上の特定の点の高さ寸法を、座標系における切除点及び充填点を規定するように、第１の点により描かれた表面上の対応点の高さ寸法と比較する。第２の点の高さ寸法が、対応する第１の点の高さ寸法よりも小さいときには、切除点が定められ、一方、第２の点の高さ寸法が、対応する第１の点の高さ寸法よりも大きいときには、充填点が定められる。
【００４７】
従って、本システムを既存の地面の初期走査を実行するのに用いて、点の走査クラウドを本システムに記憶された最終設計と比較すると、切除及び充填の正確な深さが、地面全体に亘って非常に密な間隔で決定される。段階４１８において、この情報はデバイスを有する土工機器へ与えられ、そのデバイスは（座標系における）空間内のデバイスの場所を常時に決定することを可能とする（例えばＧＰＳシステム）。
【００４８】
段階４２０において、比較から得られた情報に応答して、土工機は、切除点から土を除去して充填点に土を加えることにより築造面を形成するように操作される。土工機は米国特許第５，６３１，６５８号に説明されたように操作することができ、その特許は参照により本明細書に組み込まれている。結果的に、組み合わせ情報は、機器をオペレータの僅かな介入で操作することを可能にする。
【００４９】
本システムは、走査システムを機器上に搭載することにより、その位置を得ることもできる。元の地面の走査を実行して、切除／充填領域を上述のように決定する。この場合、土工機器上に搭載される本システムは、（元の地面の走査と新たな設計とに関して既知の位置を有する）地上に配置された制御対象又は標識を走査することができる。この情報は、本システムに対して、他の位置選定デバイスの使用を伴わずに機器を案内可能として、要求される位置及び深さにおいて機器の操作を実行させる。
【００５０】
本システムは地下採鉱作業に用いることもできる。採掘穿孔機器上に搭載された本システムは、穿孔すべき領域を走査できる。この３次元走査情報は、採掘シャフト／壁面に関する機器の位置の詳細を本システムへ与える。この情報は所望の深さ及び切除の範囲に関する情報に組み合わされて、本システムに必要な動作を決定させて、作業を実行するように機器を案内させる。作業がなされた後、本システムは新たな位置から二回目の走査をなして、掘り出された原料の量を決定して、新たな掘削領域の３次元マップを形成することができる。同様な機能は、本システムがその視野内に機器及び掘削すべき領域を収める位置にある限りは、本システムを機器上に搭載せずとも達成可能であることに留意されたい。
【００５１】
本システムは長距離に亘って資材の取り扱いを促進することに用いることもできる。図５はフローチャート５００を示し、これは本発明による資材取り扱いを促進するためのレーザースキャナの操作例を示す。図５の段階５１０に示すように、用地をレーザースキャナで走査して多数の走査点を得る。次いで、段階５１２のように、走査点と予め規定された幾何学的物体とを比較することにより、用地内の物体を識別する。続いて段階５１４において、物体が識別されたときに、この物体の識別に基づいてコマンドが発せられる。
【００５２】
これはコンテナ工業に用いられている可動クレーンにとって非常に重要なものとなる。例えば、可動クレーンの上部にデバイスを配置することにより、本システムは製造場を走査して、そこにある様々なコンテナを画像化することに用いることができる。本システムは、移動すべきコンテナの形式を識別することに用いることができる。コンテナの形式が識別されたなら、コンテナを保持するために適切な吊り索(sling)を選択することができる。その後、本システムは、ひっかけ鉤(grappling)機構がコンテナを吊り上げて移動させるように、ひっかけ鉤機構を正確に位置決めするために用いることができる。
【００５３】
上述したのと同様な方式で、本システムは、製造及び組立作業（溶接、切断、塗装、容器取り出し等）におけるロボットを案内することに用いることができる。搬送などの場合において、本システムは船舶又は車両ドッキング操作に用いることができる。
【００５４】
本システムは遠隔操作する能力も有する。この遠隔操作の使用は、ネットワーク又はモデム接続を介して走査を実行するように本システムに指令することにより、移動に費やされる時間に技術者や他の人員を煩わせずに済ませることを可能にする。走査すべき用地で本システムを所望の位置に位置決めするには専門家が必要である。これが一旦なされれば、遠隔オペレータは全ての必要な機能を遠隔操作で実行できる。このモードにおいては、システムは放射性領域や環境汚染地域の走査に用いることもできる。更に、この遠隔能力は、遠隔操作で移動する車両又はロボットに本システムを搭載することを可能とする。
【００５５】
本システムは、保守作業中か改造中に交換を必要とする構造体、プラント、船舶等の既存の部品を複製するためにも用いることができる。図６はフローチャート６００を示し、これは本発明による既存の部品を複製するためのレーザースキャナの操作例を示す。図６の段階６１０に示すように、物体をレーザースキャナで走査して、多数の物体点を得る。次いで段階６１２において、物体のモデルを物体点から形成する。モデルもまた複製情報を含む。段階６１４において、複製装置が複製情報に応答して制御されて、物体を複製する。
【００５６】
例えば、製油所又は船舶における交換又は複製を必要とするカスタム屈曲管を走査することができる。本システムは屈曲管の正確なモデルを迅速に生成することができ、コンピュータ制御自動管屈曲(computer controlled automated pipe bending: CNC)装置に接続されたときには、この装置が直管を用いてこれから屈曲を複製することを可能とするようにその情報を転送することができる。操作が実行された後に本システムは、屈曲管が複製元のものに一致することを判別するように、屈曲管を走査することができる。
【００５７】
デバイスは、モデル内の物体に関する情報源を形成するように、走査されてモデル化された「組立中」の構造体に関連させて用いることもできる。図７はフローチャート７００を示し、これは本発明による様々な物体に関する情報源を形成するためのレーザースキャナの操作例を示す。図７の段階７１０に示すように、構造体をレーザースキャナで走査して多数の走査点を得る。段階７１２において、組立中モデルが走査点から形成される。このモデルもまた多数の物体を有する。段階７１４において、データリンクが各物体へ加えられる。データリンクは、物体に関して利用可能な外部の利用可能情報を参照して、任意の数のデータ形式をリンクさせることができる。段階７１６において、システムのユーザーは、特定のリンクによって参照されたデータ形式について適切なビューアーを開くことにより、データリンクからのデータを見ることができる。
【００５８】
例えば、走査から形成されたモデル内の様々な物体を外部データベース情報に関連付けることができ、その外部データベース情報は、例えば購入情報（バルブの経年、設置時期、バルブの形式、製造元など）のみならず、他の形式の情報も与えることができる。外部情報に対する他のリンクは、外部データベース又は他のオンライン情報源における情報にアクセスすることにより、交換部品の利用可能な在庫へのアクセスを与えることができる。同様に、検査履歴及び保守記録を物体にリンクさせることができる。これらの情報の全てを一体的に関連付けることにより、プラント管理者はプラントの詳細の全てを並行して維持して、本システムを管理、検査及び保守計画のために、またオペレータ及び他の人員の訓練のために用いることができる。これは労働力が短期的である場合に甚だ重要である。この場合、構造体に対して交換が常時に頻繁になされて、交換の責を負う人員が如何にして交換をなすかという疑問を抱くことはもはやなくなる。上述の利点に加えて、本システムは、より効率的な管理ひいては操作コストの削減を可能とする能力がある。
【００５９】
先述したように、本システムは、操作される物体に取り付けられたバーコード又は他の同様な受動的又は能動的デバイスを用いて、そのような物体に関する付加的な情報、例えば型番、サービスデータ、保守履歴等を自動的に取得することができる。
【００６０】
先述した能力に加えて、「３次元ブラウザ」として働く本システムは、物体内に記憶されたデータリンクに包含された情報をユーザーに見せることができる。ビューアーは特定のデータリンクのための適切なプログラムである。例えば、売り手のウェブ用地へのリンクはウェブブラウザを起こすことにより見ることができる。図面ファイルへのリンクは、適切な図面ビューアーを開くことにより見ることができる。外部データベースへのリンクはウィンドウ内に結果を直接に表示する。更に、本システムは、サーバーデータベースを含むように設計されており、そのサーバーデータベースは、任意の場所でモデル上で作業する複数のユーザーによりアクセスされるセントラルロケーションにモデルを記憶させることを可能とし、又はモデルを用いてデータにアクセスするか、或いはモデル若しくはその物体に関係する他のアプリケーションを起こす。本システムのデータベースは、データの完全性を保護するようにロック及び改訂能力を有する一方、データベース上で複数のユーザーに同時に作業させることを可能にする。
【００６１】
上記に特定したＰＣＴ出願に記載されたように、本システムは、３次元点クラウドをＣＡＤ形式図面に変換する能力を有する高性能ソフトウェアを含む。操作においては、点クラウドを複数の実際の幾何学的図面へ分割することができる。これらの幾何学的図面は一層容易にＣＡＤモデルへ変換できる。
【００６２】
３次元点クラウドは、多数の処理を実行するために、複数の幾何学的形状へ分割することなく直接に用いることもできる。幾つかの場合においては、点クラウドの直接使用は一層有益になる。
【００６３】
クラウド内の各点はそれに関連した座標を持つことに留意されたい。各点の間の距離は、データから直接に決定できる。これらの関係は、上述した処理の多くを点クラウドから直接に実行させることを可能にする。例えば、任意の日からの構築の進行状況の比較を、点クラウドの一つの組と点クラウドの他の組との比較においてなすことができる。点クラウドにおけるデータは非常に稠密であるので、付加的な情報を与えることができる。
【００６４】
本システムは、点クラウドから輪郭及び断面を実時間で形成することができる。これは点クラウドから直接且つ実時間で２次元計画、縦面、及び断面に展開することもできる。走査された面に関する幾何学的情報を集めるのに加えて、本システムは面の明暗度情報も集める。この情報は、反射特性の異なる面、例えば物体表面上の錆び部分や鉱床面上の鉱物領域などを識別してマップすることができる。この能力は、破断した面の二つの側面のように、表面の正規性における突然の変化もマップすることができ、材料における欠点（例えば穴）を識別することもできる。
【００６５】
ここに説明した本発明の実施形態に対する様々な代替例を本発明の実施に採用し得ることは明らかである。従って、添付の請求項が本発明の範囲を規定し、且つそれらの請求項の範囲内にある方法、構造及びそれらの均等物が請求項により包含されることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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