(57)【要約】  本発明は、対象物（２００）の寸法測定のための度量衡システム（１００）であって、画像（１１２）を対象物（２００）上に投影するように構成された光投影デバイス（１１０）、ＬＰＤと、測定容積を有する、測定容積内に配設されたＬＰＤ（１１０）の位置および／または配向を決定するように構成された、位置測定デバイス（１２０）、ＰＭＤと、対象物（２００）の寸法データを取得するように構成された、ＬＰＤに剛性に取り付けられた光学式非接触プローブである、寸法取得デバイス（１４０）、ＤＡＤと、投影された画像（１１２）を、対象物（２００）に関連して本質的に静的な外観を有するように調整するように構成された調整ユニット（１３０）であって、調整が、ＰＭＤ（１２０）によって検出された、ＬＰＤ（１１０）の移動に対応する、調整ユニット（１３０）とを備え、ＬＰＤ（１１０）によって投影された画像が、ＤＡＤ（１４０）による寸法取得に対応してフィードバック情報をユーザに伝える、度量衡システム（１００）に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物（２００）の寸法測定のための度量衡システム（１００）であって、
画像（１１２）を前記対象物（２００）上に投影するように構成された光投影デバイス（１１０）、ＬＰＤと、
測定容積を有する、前記測定容積内に配設された前記ＬＰＤ（１１０）の位置および／または配向を決定するように構成された、位置測定デバイス（１２０）、ＰＭＤと、
前記対象物（２００）の寸法データを取得するように構成された、前記ＬＰＤに強固に取り付けられた光学式非接触プローブである、寸法取得デバイス（１４０）、ＤＡＤと、
前記投影された画像（１１２）を、前記対象物（２００）に関連して本質的に静的な外観を有するように調整するように構成された調整ユニット（１３０）であって、調整が、前記ＰＭＤ（１２０）によって検出された、前記ＬＰＤ（１１０）の移動に対応する、調整ユニット（１３０）とを備え、
前記ＬＰＤ（１１０）によって投影された前記画像が、前記ＤＡＤ（１４０）による寸法取得に対応してフィードバック情報をユーザに伝える、度量衡システム（１００）。
【請求項２】
前記調整ユニット（１３０）が、さらに、
前記ＰＭＤ（１２０）から信号を受け取り、これらを処理し、信号を前記ＬＰＤ（１１１）に出力するように構成された処理デバイス（１３１）であって、前記投影された画像（１１２）の位置および／または配向を、前記対象物（２００）に関連して本質的に静的な外観を有するように調整するように構成される、処理デバイス（１３１）を備える、請求項１に記載の度量衡システム（１００）。
【請求項３】
前記ＤＡＤ（１４０）がレーザスキャナである、請求項１または２に記載の度量衡システム（１００）。
【請求項４】
前記処理デバイス（１３１）が、さらに、
前記対象物（２００）の参照モデルを受け取り、
前記対象物（２００）に対する前記ＬＰＤ（１１０）の位置および／または配向に関するデータを前記ＰＭＤ（１２０）から受け取り、
前記投影された画像を、前記参照モデルを用いて調整を算出することによって前記ＰＭＤ（１２０）から受け取られた前記データに対応して調整するように構成される、請求項２または３に記載の度量衡システム（１００）。
【請求項５】
前記処理デバイス（１３１）が、さらに、
前記対象物（２００）の参照モデルを受け取り、
前記対象物（２００）の前記取得された寸法に関するデータを前記ＤＡＤ（１４０）から受け取り、
前記フィードバック情報が、前記対象物（２００）の前記取得された寸法と前記参照モデルとの間の幾何学的偏差を示すように、前記投影された画像の内容を調整するように構成される、請求項２または３に記載の度量衡システム（１００）。
【請求項６】
前記幾何学的偏差が、前記対象物（２００）の幾何学的特徴の寸法検証に関連する、請求項５に記載の度量衡システム（１００）。
【請求項７】
前記処理デバイス（１３１）が、さらに、前記フィードバック情報が、前記対象物の前記幾何学偏差を修正するために是正ステップの提案を含むように構成される、請求項５から６のいずれかに記載の度量衡システム（１００）。
【請求項８】
前記処理デバイス（１３１）が、さらに、
前記対象物（２００）の前記取得された寸法に関するデータを前記ＤＡＤ（１４０）から受け取り、
前記フィードバック情報が、前記対象物（２００）の前記取得された寸法の局所的品質を示すように、前記投影された画像の内容を調整するように構成される、請求項２または３に記載の度量衡システム（１００）。
【請求項９】
前記投影画像の内容が、寸法取得中、連続的に更新される、請求項５から８のいずれかに記載の度量衡システム（１００）。
【請求項１０】
前記ＬＰＤ（１１０）が、前記画像（１１２）を投影ビーム（１１４）に沿って投影し、前記ＬＰＤ（１１０）は、前記投影ビーム（１１４）の方向の空間的調整を可能にするように構成される、請求項１から９のいずれかに記載の度量衡システム（１００）。
【請求項１１】
前記ＰＭＤ（１２０）が、前記対象物（２００）に関連する前記ＬＰＤ（１１０）の位置および配向に関連付けられた、６自由度、６ＤＯＦを決定するように構成される、請求項１から１０のいずれかに記載の度量衡システム（１００）。
【請求項１２】
対象物（２００）の寸法検証のための請求項１から１１のいずれかに記載の度量衡システム（１００）の使用。
【請求項１３】
対象物の寸法取得のための方法であって、
画像（１１２）を前記対象物（２００）上に投影するように構成された光投影デバイス（１１０）、ＬＰＤを提供するステップと、
測定容積を有する、前記測定容積内に配設された前記ＬＰＤ（１１０）の位置および／または配向を決定するように構成された位置測定デバイス（１２０）、ＰＭＤを提供するステップと、
前記対象物（２００）の寸法データを取得するように構成された、前記ＬＰＤに強固に取り付けられた光学式非接触プローブである、寸法取得デバイス（１４０）、ＤＡＤを提供するステップと、
前記ＤＡＤ（１１０）を前記対象物（２００）に対して移動させて前記対象物（２００）の寸法を取得するステップと、
前記投影された画像（１１２）を、前記対象物（２００）に関連して本質的に静的な外観を有するように調整するステップであって、調整が、前記位置測定デバイス（１２０）、ＰＭＤによって検出された前記ＬＰＤ（１１０）の移動に対応する、ステップと、
前記ＬＰＤ（１１０）によって投影された前記画像を介して、前記ＤＡＤ（１４０）による寸法取得に対応してフィードバック情報をユーザに伝えるステップとを含む、方法。
【請求項１４】
前記ステップが、実時間で繰り返される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
対象物上に投影された画像（１１２）を、請求項１から１１のいずれかに記載の投影システム（１００）のＬＰＤ（１１０）の移動に対応して調整するために、または請求項１３または１４に記載の方法を実行するために構成された、コンピュータプログラム、またはコンピュータの内部メモリ内に直接的にロード可能であるコンピュータプログラム製品、またはコンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータプログラム製品、またはそのようなコンピュータプログラムもしくはコンピュータプログラム製品の組み合わせ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光投影デバイスを備える投影システムであって、投影された画像を光投影デバイスの移動に対応して調整するように構成される、投影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特別な投影方法は、参照マーク付きの画像を対象物上に直接表示することができ、それによって所定の参照点に対する工具の正確な位置決めを可能にする。そのような方法は、（シートメタル、シート複合材、およびシートホイルなどの）シート材料を正確に加工するために使用され得る。通常、シート材料は、固定された投影装置に対して固定された配置設定で配置される。画像が、シート材料上に投影され、この場合、画像は、（シート切断、穿孔およびリベット留め、またはデカールの施与などの）手動による操作者誘導のプロセスに対する位置参照として働く。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
当該技術分野で知られている投影装置技術は、ほとんどが、投影装置を固定した位置で使用し、この場合、シートの位置は、画像の参照マークがシートの参照マークと一致するまで手動で調整され得る。たとえば、知られている寸法を有するシートの縁は、そのような参照マークとして使用され得る。適切に位置合わせされた後、画像の他の位置参照が使用されて、（マーカペン、カッタまたはドリルなどの）工具を手動で配置し、必要とされる作業を実行することができる。この方法は、従来的に使用されているハードテンプレートの代替策として有望であると考えられている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、対象物（２００）の寸法測定のための度量衡システム（１００）であって、
画像（１１２）を対象物（２００）上に投影するように構成された光投影デバイス（１１０）、ＬＰＤと、
測定容積を有する、測定容積内に配設されたＬＰＤ（１１０）の位置および／または配向を決定するように構成された位置測定デバイス（１２０）、ＰＭＤと、
対象物（２００）の寸法データを取得するように構成された、ＬＰＤに強固に取り付けられた光学式非接触プローブである、寸法取得デバイス（１４０）、ＤＡＤと、
投影された画像（１１２）を、対象物（２００）に関連して本質的に静的な外観を有するように調整するように構成された調整ユニット（１３０）であって、調整が、位置測定デバイス（１２０）、ＰＭＤによって検出されたＬＰＤ（１１０）の移動に対応する、調整ユニット（１３０）とを備え、
ＬＰＤ（１１０）によって投影された画像が、ＤＡＤ（１４０）による寸法取得に対応してフィードバック情報をユーザに伝える、度量衡システム（１００）を提供する。
【０００５】
調整ユニット（１３０）は、さらに、ＰＭＤ（１２０）から信号を受信し、これらを処理し、信号をＬＰＤ（１１１）に出力するように構成された処理デバイス（１３１）であって、投影された画像（１１２）の位置および／または配向を、対象物（２００）に関連して本質的に静的な外観を有するように調整するように構成される、処理デバイス（１３１）を備えることができる。ＤＡＤ（１４０）は、レーザスキャナであってもよい。処理デバイス（１３１）は、さらに、
対象物（２００）の参照モデルを受け取り、
対象物（２００）に対するＬＰＤ（１１０）の位置および／または配向に関するデータをＰＭＤ（１２０）から受け取り、
投影された画像を、参照モデルを用いて調整を算出することによって、ＰＭＤ（１２０）から受け取られたデータに対応して調整するように構成され得る。
【０００６】
処理デバイス（１３１）は、さらに、
対象物（２００）の参照モデルを受け取り、
対象物（２００）の取得された寸法に関するデータをＤＡＤ（１４０）から受け取り、
フィードバック情報が、対象物（２００）の取得された寸法と参照モデルとの間の幾何学的偏差を示すように、投影された画像の内容を調整するように構成され得る。
幾何学的偏差は、対象物（２００）の幾何学特徴の寸法検証に関連することができる。
【０００７】
処理デバイス（１３１）は、さらに、フィードバック情報が、対象物内の幾何学偏差を修正するために是正ステップの提案を含むように構成される。
【０００８】
処理デバイス（１３１）は、さらに、
対象物（２００）の取得された寸法に関するデータをＤＡＤ（１４０）から受け取り、
フィードバック情報が、対象物（２００）の取得された寸法の局所的品質を示すように、投影された画像の内容を調整するように構成され得る。
【０００９】
投影画像の内容は、寸法取得の間、連続的に更新される。ＬＰＤ（１１０）は、画像（１１２）を投影ビーム（１１４）に沿って投影することができ、この場合、ＬＰＤ（１１０）は、投影ビーム（１１４）の方向の空間的調整を可能にするように構成される。ＰＭＤ（１２０）は、対象物（２００）に関連するＬＰＤ（１１０）の位置および配向に関連付けられた、６自由度、６ＤＯＦを決定するように構成され得る。本発明はまた、対象物（２００）の寸法検証のための、上記で説明された度量衡システム（１００）の使用も提供する。本発明はまた、対象物の寸法測定のための方法であって、
画像（１１２）を対象物（２００）上に投影するように構成された光投影デバイス（１１０）、ＬＰＤを提供するステップと、
測定容積を有する、測定容積内に配設されたＬＰＤ（１１０）の位置および／または配向を決定するように構成された位置測定デバイス（１２０）、ＰＭＤを提供するステップと、
対象物（２００）の寸法データを取得するように構成された、ＬＰＤに強固に取り付けられた光学式非接触プローブである、寸法取得デバイス（１４０）、ＤＡＤを提供するステップと、
ＤＡＤ（１１０）を対象物（２００）に対して移動させて対象物（２００）の寸法を取得するステップと、
投影された画像（１１２）を、対象物（２００）に関連して本質的に静的な外観を有するように調整するステップであって、調整が、位置測定デバイス（１２０）、ＰＭＤによって検出されたＬＰＤ（１１０）の移動に対応するステップと、
ＬＰＤ（１１０）によって投影された画像を介して、ＤＡＤ（１４０）による寸法取得に対応してフィードバック情報をユーザに伝えるステップとを含む、方法も提供する。
ステップは、実時間で反復され得る。
【００１０】
本発明はまた、対象物上の投影された画像（１１２）を、上記で説明された度量衡システム（１００）のＬＰＤ（１１０）の移動に対応して調整し、上記で説明されたような方法を実行するために構成された、コンピュータプログラム、またはコンピュータの内部メモリ内に直接的にロード可能であるコンピュータプログラム製品、またはコンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータプログラム製品、またはそのようなコンピュータプログラムもしくはコンピュータプログラム製品の組み合わせも提供する。
【００１１】
本発明の別の態様によれば、投影システムであって、
画像を対象物上に投影するように構成された、光投影デバイス、ＬＰＤと、
対象物に関連するＬＰＤの位置および／または配向を決定するように構成された位置測定デバイス、ＰＭＤと、
投影された画像を、位置測定デバイス、ＰＭＤによって検出されたＬＰＤの移動に対応して調整するように構成された調整ユニットとを備える、投影システムが提供される。
【００１２】
本発明の１つの実施形態では、調整ユニットは、さらに、
ＰＭＤから信号を受信し、これらを処理し、信号をＬＰＤに出力するように構成された処理デバイスであって、好ましくは、対象物上の投影された画像の位置および／または配向を制御するように構成される、処理デバイスを備える。
【００１３】
本発明の別の実施形態では、投影された画像は、ＰＭＤによって検出されたＬＰＤの移動に対応して、対象物に関連して本質的に静的な外観を有するように調整される。
【００１４】
本発明の別の実施形態では、投影システムは、対象物の寸法データを取得するように構成された、寸法取得デバイス、ＤＡＤを備える。
【００１５】
本発明の別の実施形態では、ＤＡＤは、ＬＰＤに機械的に取り付けられる。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、処理デバイスは、さらに、
対象物の寸法データを、対象物の寸法データを取得するように構成された寸法取得デバイス、ＤＡＤから受け取り、
投影された画像を、対象物の寸法データに対応して調整するように構成される。
【００１７】
別の実施形態では、処理デバイスは、
対象物の参照モデル、好ましくはコンピュータ支援された設計、ＣＡＤモデルを受け取り、
対象物に対するＬＰＤの位置および／または配向に関するデータをＰＭＤから受け取り、
投影された画像を、参照モデルを用いて調整を算出することにより、ＰＭＤから受け取られたデータに対応して調整するように構成される。
【００１８】
本発明の別の実施形態では、ＬＰＤは、可搬式であり、好ましくは、ＬＰＤは、手持式ないし携帯式である。
【００１９】
本発明の別の実施形態では、ＬＰＤは、画像を投影ビームに沿って投影し、この場合、ＬＰＤは、投影ビームの方向の空間的調整を可能にするように構成される。
【００２０】
本発明の別の実施形態では、ＰＭＤは、対象物に関連するＬＰＤまたはＰＭＤの位置および配向に関連付けられた、６自由度、６ＤＯＦを決定するように構成される。
【００２１】
第２の態様によれば、本発明は、投影システムによって、好ましくは本発明の第１の態様による投影システムによって画像を対象物上に投影するための方法であって、
対象物に対するＬＰＤの位置および／または配向を決定するステップと、
対象物に対するＬＰＤの位置および／または配向に対応して、投影された画像を調整するステップとを含む、方法も包含する。
【００２２】
本発明の１つの実施形態では、対象物に対するＬＰＤの位置および／または配向は、位置測定デバイスＰＭＤによって検出される。
【００２３】
本発明の別の実施形態では、本発明の第２の態様による方法は、
対象物の寸法データを寸法取得デバイスＤＡＤから受け取るステップと、
投影された画像を寸法データに対応して調整するステップとを含む。
【００２４】
本発明の別の実施形態では、ステップは、実時間で反復される。
【００２５】
第３の実施形態によれば、本発明は、対象物上の投影された画像を、本発明の第１の態様による投影システムのＬＰＤの移動に対応して調整するために構成された、コンピュータプログラム、またはコンピュータの内部メモリ内に直接的にロード可能であるコンピュータプログラム製品、またはコンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータプログラム製品、またはそのようなコンピュータプログラムもしくはコンピュータプログラム製品の組み合わせも包含する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明の実施形態は、次に、添付の図を参照することにより、例としてのみ説明される。
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る投影システム１００を示す図である。
【図２Ａ】対象物２００に対する光投影デバイス１１０の移動前（実線）および移動後（点線）の、安定画像１１２を対象物２００上に投影する光投影デバイス１１０を示す図であり、静的画像１１２は、画像１１２の位置をビーム領域１１５内で調整することによって維持される。
【図２Ｂ】対象物２００に対する光投影デバイス１１０の移動前（実線）および移動後（点線）の、安定画像１１２を対象物２００上に投影する光投影デバイス１１０を示す図であり、静的画像１１２は、投影ビーム１１４の方向を調整することによって、また任意選択により、画像１１２の形状を、対象物２００に対する投影されたビーム１１４の方向の調整された角度を考慮に入れるように調整することによって維持される。
【図２Ｃ】対象物２００に対する光投影デバイス１１０の並進移動の前の、安定画像１１２を対象物２００上に投影する光投影デバイス１１０を示す図であり、静的画像１１２は、画像１１２の位置をビーム領域１１５内で調整することによって維持され、上側の図は、対象物および光投影デバイスの３次元概略図であり、下側の図は、対象物および光投影デバイスの側部プロファイルである。
【図２Ｄ】対象物２００に対する光投影デバイス１１０の並進移動の後の、安定画像１１２を対象物２００上に投影する光投影デバイス１１０を示す図であり、静的画像１１２は、画像１１２の位置をビーム領域１１５内で調整することによって維持され、上側の図は、対象物および光投影デバイスの３次元概略図であり、下側の図は、対象物および光投影デバイスの側部プロファイルである。
【図２Ｅ】対象物２００に対する光投影デバイス１１０の回転移動前の、安定画像１１２を対象物２００上に投影する光投影デバイス１１０を示す図であり、静的画像１１２は、画像１１２の位置をビーム領域１１５内で調整することにより、また、任意選択により、画像１１２の形状を、対象物２００に対する投影されたビーム１１４の方向の調整された角度を考慮に入れるように調整することによって維持され、上側の図は、対象物および光投影デバイスの３次元概略図であり、下側の図は、対象物および光投影デバイスの側部プロファイルである。
【図２Ｆ】対象物２００に対する光投影デバイス１１０の回転移動後の、安定画像１１２を対象物２００上に投影する光投影デバイス１１０を示す図であり、静的画像１１２は、画像１１２の位置をビーム領域１１５内で調整することにより、また、任意選択により、画像１１２の形状を、対象物２００に対する投影されたビーム１１４の方向の調整された角度を考慮に入れるように調整することによって維持され、上側の図は、対象物および光投影デバイスの３次元概略図であり、下側の図は、対象物および光投影デバイスの側部プロファイルである。
【図２Ｇ】対象物２００に対する光投影デバイス１１０の並進移動の前の、安定画像１１２を対象物２００上に投影する光投影デバイス１１０を示す図であり、静的画像１１２は、投影されたビーム１１４の方向を調整することによって、また任意選択により、画像１１２の形状を、対象物２００に対する投影されたビーム１１４の方向の調整された角度を考慮するように調整することによって維持され、上側の図は、対象物および光投影デバイスの３次元概略図であり、下側の図は、対象物および光投影デバイスの側部プロファイルである。
【図２Ｈ】対象物２００に対する光投影デバイス１１０の並進移動の後の、安定画像１１２を対象物２００上に投影する光投影デバイス１１０を示す図であり、静的画像１１２は、投影されたビーム１１４の方向を調整することによって、また任意選択により、画像１１２の形状を、対象物２００に対する投影されたビーム１１４の方向の調整された角度を考慮するように調整することによって維持され、上側の図は、対象物および光投影デバイスの３次元概略図であり、下側の図は、対象物および光投影デバイスの側部プロファイルである。
【図２Ｉ】対象物２００に対する光投影デバイス１１０の回転移動前の、安定画像１１２を対象物２００上に投影する光投影デバイス１１０を示す図であり、静的画像１１２は、投影されたビーム１１４の方向を調整することによって維持され、上側の図は、対象物および光投影デバイスの３次元概略図であり、下側の図は、対象物および光投影デバイスの側部プロファイルである。
【図２Ｊ】対象物２００に対する光投影デバイス１１０の回転移動後の、安定画像１１２を対象物２００上に投影する光投影デバイス１１０を示す図であり、静的画像１１２は、投影されたビーム１１４の方向を調整することによって維持され、上側の図は、対象物および光投影デバイスの３次元概略図であり、下側の図は、対象物および光投影デバイスの側部プロファイルである。
【図３】本発明の実施形態による、投影システム１００の処理デバイス１３１の作業原理を示すフローチャート５００である。
【図４】本発明の実施形態による、投影システム１００の処理デバイス１３１の作業原理を示すフローチャート６００である。
【図５】本発明の実施形態における、電子接続の概略図である。
【図６】本発明の実施形態における、電子接続の代替の概略図である。
【図７】方位角および仰角の定義の概略図である。
【図８Ａ】投影ビームの位置を調整するための操作可能な鏡を含有する光投影デバイス１１０の概略図である。
【図８Ｂ】投影ビームの位置を調整するための操作可能な鏡を含有する光投影デバイス１１０の概略図であり、図８Ａと比較して、投影ビームは下方向に操作される。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
当該技術分野における固定された投影システムは、ハードテンプレートよりかなり安価であるが、これらは、しばしば、簡単なプロセス情報のみに限定される。これらはまた、追加のコンピュータスクリーンの使用も必要とすることがあり、これは、操作者が定期的に確認する必要があり、操作者は目の前にある作業に集中できなくする。さらに、これらは、操作者に対する高レベルの訓練を必要とし得る。作動時間は遅延することがあり、これは、シートが、作業の前に適正に位置合わせされる必要があり、時に、作業中でも、再度位置合わせされる必要があるためである。広範な配置設定により、全体コストは、依然として比較的高くなり得る。さらに、そのような固定された投影システムは、より複雑な幾何学形状を有する対象物には適切ではない。さらに特に、低い可視性および影形成が問題となり得る。
【００２９】
本発明は、上述した欠点の１つまたは複数を解決する投影システムを提供することを目的とする。本発明の好ましい実施形態は、上述した欠点の１つまたは複数を解決する投影システムを提供することを目的とする。本発明はまた、上述した欠点の１つまたは複数を解決する方法を提供することを目的とする。本発明の好ましい実施形態は、上述した欠点の１つまたは複数を解決する方法を提供することを目的とする。
【００３０】
上記で説明された問題の１つまたは複数を解決するために、本発明の少なくとも１つの実施形態は、図によって示された、以下で説明される実施形態に示されるような以下の構造を採用する。しかし、それぞれの要素に付けられた括弧付きまたは太文字の参照番号は、その要素を例として例示するにすぎず、それによって、それぞれの要素を限定するよう意図されない。
【００３１】
本発明のシステムおよび方法が説明されるに先立ち、説明された特定のシステムおよび方法または組み合わせは、当然ながら変わり得るため、本発明が、そのようなシステムおよび方法および組み合わせに限定されないことを理解されたい。また、本発明の範囲は、付属の特許請求の範囲によってのみ限定されるため、本明細書において使用される用語は、限定するよう意図されないことも理解されたい。
【００３２】
本明細書で使用されるとき、単数形「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、その内容がそうでないと明確に記述されない限り、単一および複数の両方の参照対象を含む。
【００３３】
本明細書で使用されるような用語「備えている」、「備える」、および「からなる」は、「含んでいる」、「含む」、または「含有している」、「含有する」と同義語であり、包括的であり、限りが無く、追加の引用されていない部材、要素、または方法ステップを排除しない。本明細書で使用されるような用語「備えている」、「備える」、および「からなる」は、用語「から構成している」「構成する」、および「から構成する」を含むことを理解されよう。
【００３４】
端点による数値範囲の引用は、それぞれの範囲内に含められるすべての数および分数、ならびにその引用された端点を含む。
【００３５】
部材のグループの１つまたは複数、または少なくとも１つの部材（複数可）などの用語「１つまたは複数」または「少なくとも１つ」は、さらなる例示によってそれ自体明確であるが、この用語は、とりわけ、前記部材のいずれか１つ、または前記部材のいずれか２つまたはそれ以上、たとえば前記部材のいずれかの数が３以上、４以上、５以上、６以上または７以上などを包含し、また、すべての前記部材までの参照を包含する。
【００３６】
本明細書で使用されるとき、用語「位置の変化」はまた、配向の変化を含むこともできる。位置の変更は、（ｘ，ｙ，ｚ）座標の任意の並進変化でよい。配向の変化は、任意の軸周りの任意の回転変化でよい。
【００３７】
別途定められない限り、技術的および科学的用語を含み、本発明を開示する上で使用されるすべての用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって共通して理解されるような意味を有する。さらなる手引きにより、用語定義は、本発明の教示をより良好に理解するために含まれる。
【００３８】
以下の節では、本発明のさまざまに異なる態様が、より詳細に定義される。そのように定義された各々の態様は、そうではないと明確に示されない限り、任意の他の態様または複数の態様と組み合わされてよい。特に、好ましいまたは有利であると示される任意の特徴が、好ましいまたは有利であると示される任意の他の特徴または複数の特徴と組み合わされてよい。
【００３９】
本明細書を通じて「１つの実施形態」または「一実施形態」に対する参照は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通じてさまざまな場所における語句「１つの実施形態では」または「一実施形態では」の出現は、必ずしもすべて同じ実施形態を参照するものではないが、そうであることもある。さらに、特定の特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態において、本開示から当業者に明確になるような任意の適した方法で組み合わされてよい。さらに、本明細書で説明された一部の実施形態は、他の実施形態に含まれる一部を含み、他の特徴を含まないが、さまざまに異なる実施形態の特徴の組み合わせは、本発明の範囲内にあり、さまざまに異なる実施形態を形成することを意味し、これは、当業者によって理解されるであろう。たとえば、付属の特許請求の範囲では、特許請求された実施形態の任意のものが、任意の組み合わせで使用され得る。
【００４０】
本発明の以下の詳細な説明では、その一部を形成する添付の図に参照がなされ、この図は、本発明が実施され得る特有の実施形態の例示としてのみ示される。他の実施形態が、利用されてよく、構造的または論理的変化が、本発明の範囲から逸脱することなく加えられ得ることを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、限定する意味としてとらえられるものではない。
【００４１】
本発明の第１の態様によれば、投影システム１００であって、
画像１１２を対象物２００上に投影するように構成された、光投影デバイス１１０、ＬＰＤと、
対象物２００に対するＬＰＤ１１０の位置および／または配向を決定するように構成された位置測定デバイス１２０、ＰＭＤと、
投影された画像１１２を、位置測定デバイス１２０、ＰＭＤによって検出されたＬＰＤ１１０の移動に対応して調整するように構成された調整ユニット１３０と、とを備える、投影システム１００が提供される。一実施形態では、調整ユニット１３０は、ＬＰＤ１１０内に含まれる。
【００４２】
本実施形態に係るシステムは、図１を参照して説明され、図１は、本発明の実施形態に係る投影システム１００の例示を、画像１１２がその上に投影された対象物２００と共に、また、ＬＰＤ１１０の位置および配向を手動で操作することができる操作者３００と共に示している。
【００４３】
好ましい実施形態では、投影された画像は、ＰＭＤによって検出された対象物に対するＬＰＤの移動に対応して、対象物に関連して本質的に静的な外観を有するように調整される。本質的に静的とは、投影された画像位置および任意選択により配向が、ＬＰＤが対象物に対して移動されたときでも対象物に対して本質的に変化しないことを意味する。たとえば、操作者がＬＰＤを対象物上で左から右に一掃するように移動させた場合、投影された画像１１２は、その移動と同期して、但し右から左に並進し、それによって、投影された画像１１２が、対象物上で静的投影物であるという外観を与える。好ましくは、対象物２００は、ＬＰＤ１１０が移動する間固定状態のままである。この好ましい実施形態に係るシステムはまた、図２Ａから図２Ｊを参照して説明される。
【００４４】
本発明の好ましい実施形態は、たとえば、画像１１２を対象物２００上に投影するように構成された、光投影デバイス１１０、ＬＰＤを備える、たとえば図２Ａおよび図２Ｂに示されるような投影システム１００に関する。ＬＰＤ１１０の移動は、対象物２００に対するＬＰＤ１１０の位置および／または配向を決定するように構成された、位置測定デバイス１２０、ＰＭＤを用いて測定される。図２Ａおよび図２Ｂでは、ＬＰＤ１１０、投影ビーム１１４、およびビーム領域１１５の開始位置が、実線を用いて示されており、ＬＰＤ１１０’、投影ビーム１１４’、およびビーム領域１１５’の変位した位置（図２Ａのみ）が、点線を用いて示される。
【００４５】
図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｇおよび図２Ｆは、対象物２００に対するＬＰＤ１１０の並進移動後になされ得る調整を示す。図２Ｃおよび図２Ｄは、対象物２００に対する光投影デバイス１１０の並進移動の前（図２Ｃ）および後（図２Ｄ）の、安定画像１１２を対象物２００上に投影する光投影デバイス１１０を示す図であり、ＬＰＤ１１０の並進移動および図２Ａに示されるようなその後の調整に対応する。図２Ｃおよび図２Ｄでは、静的画像１１２は、画像１１２の位置をビーム領域１１５内で調整することによって維持される。
【００４６】
図２Ｇおよび図２Ｈは、対象物２００に対する光投影デバイス１１０の並進移動の前（図２Ｇ）および後（図２Ｈ）の、安定画像１１２を対象物２００上に投影する光投影デバイス１１０の図を示し、ＬＰＤ１１０の並進移動および図２Ｂに示されるようなその後の調整に対応する。図２Ｇおよび図２Ｈでは、静的画像１１２は、投影されたビーム１１４の方向を調整することによって、また任意選択により、画像１１２の形状を、対象物２００に対する投影されたビーム１１４の方向の調整された角度を考慮するように調整することによって維持される。画像１１２の形状を調整することは、ＬＰＤ１１０内の撮像装置（図５の７１２）によって作製された画像を変更することによって実行され得る。
【００４７】
図２Ｅ、図２Ｆ、図２Ｉおよび図２Ｊは、対象物２００に対するＬＰＤ１１０の回転移動後になされ得る調整を示す。図２Ｅおよび図２Ｆは、対象物２００に対する光投影デバイス１１０の回転移動前（図２Ｅ）および後（図２Ｆ）の、安定画像１１２を対象物２００上に投影する光投影デバイス１１０の図を示す。図２Ｅおよび図２Ｆでは、静的画像１１２は、画像１１２の位置をビーム領域１１５内で調整することにより、また、任意選択により、画像１１２の形状を、対象物２００に対する投影されたビーム１１４の方向の調整された角度を考慮に入れるように調整することによって維持される。図２Ｉおよび図２Ｊは、対象物２００に対する光投影デバイス１１０の回転移動前（図２Ｉ）および後（図２Ｊ）の、安定画像１１２を対象物２００上に投影する光投影デバイス１１０を示す図である。図２Ｉおよび図２Ｊでは、静的画像１１２は、投影されたビーム１１４の方向を調整することによって維持される。
【００４８】
調整ユニット１３０は、好ましくは、投影された画像１１２を、位置測定デバイス１２０によって検出された対象物２００に対するＬＰＤ１１０の移動に対応して調整することにより、ＬＰＤ１１０の移動後、画像１１２の位置および／または配向を対象物２００と固定された関係に維持するように構成される。調整は、通常、数学的変換を画像に施すことによる、ビーム領域１１５’のウィンドウ内の画像１１２の位置に対するものでよく、投影ビーム１１４、１１４’の方向は、図２Ａに示されるようにＬＰＤ１１０に対して静的なままになることができることが理解される。あるいは、または加えて、調整は、図２Ｂに示すようにＬＰＤ１１０に対する投影された画像１１２の角度方向に対するものでよく、そのような場合、投影ビーム１１４’およびその中の投影された画像１１２は、たとえば、操作可能な鏡またはＬＰＤ１１０内の投影装置要素用の調整可能な装着体を用いて操作され得る。
【００４９】
本明細書で使用されるとき、用語「光投影デバイス」またはＬＰＤ１１０は、投影ビーム１１４を発するように構成され、それによって画像１１２を対象物２００の表面上に投影する任意の装置を含む。ＬＰＤは、通常、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）またはデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）などの撮像装置７１２と共に光源を備える。ＬＰＤ１１０は、液晶ディスプレイ投影装置またはデジタル光処理（ＬＤＰ）投影装置であってもよい。一部の実施形態では、投影システム１００は、複数のＬＰＤ１１０を備える。ＬＰＤ１１０は、調整ユニット１３０、たとえば、ＬＰＤ１１０からの投影ビーム１４４または画像１１２の投影方向を変更することができる制御可能に操作可能な鏡などの機械的調整ユニット１３０を組み込むことができる。ＬＰＤ１１０はまた、処理デバイス１３１を備えＬＰＤ１１０からの画像１１２を変更するように構成された、たとえばパーソナルコンピュータなどのコンピュータシステムなどの電子調整ユニット１３０を組み込むこともできる。一実施形態では、調整ユニット１３０は、機械調整ユニットおよび電子調整ユニットの両方を備える。ＬＰＤ１１０は、「可動光投影システム」（ＭＬＰＳ）と称されてよい。
【００５０】
好ましくは、投影された画像１１２は、光の画像である。投影された画像は、対象物２００上に、好ましくは、図２に示されるように対象物２００の標的表面２０２上に投影され得る。投影は、本質的に光錐である投影ビーム１１４を含むことができる。投影された画像１１２は、投影ビーム１１４が対象物表面２０２上に投影されたときに形成される。投影ビーム１１４によって対象物の表面２０２上に投影された領域１１５は、ビーム領域１１５として知られている。
【００５１】
画像１１２は、図２に示されるようにビーム領域１１５より小さい領域を有することができ、これは、たとえば図２Ａに示されるように、ビーム領域１１５の境界部内に、投影ビーム１１４の位置を固定された状態に保ちながら、画像１１２が対象物の表面２０２上で移動するための空間を可能する。投影ビーム１１４は、１つの態様において固定され得るが、これは、代替的にまたは追加的に、図２Ｂに示されるように操作可能であってもよい。投影ビーム１１４は、ＬＰＤ１１０の内部シャーシと固定された関係で固定されてよくまたは操作可能でよい。
【００５２】
一部の実施形態では、投影された画像１１２は、さまざまに異なる種類の工業プロセスのユーザフィードバックのためのプロセス情報を含有することができ、したがってコンピュータスクリーンの必要性に置き変わる。関連するユーザフィードバック情報を、これが当てはまる対象物２００の領域上に投影することにより、ユーザフィードバック情報の解釈が大幅に簡易化され得る。好ましい実施形態では、投影された画像１１２は、対象物２００の標的表面上にレーザテンプレートを備える。プロセス情報は、いくつかの異なるタイプのものでよい。一部の実施形態では、投影された画像１１２は、地図、テキスト、アイコン、作業指示、ポインタ、およびレチクルを含む群から選択された１つまたは複数の項目を含む。
【００５３】
投影された画像１１２は、１つまたは複数の地図、好ましくは色分けされた地図を含むことができる。本明細書で使用されるとき、用語「色分けされた地図」は、特有の色に照らされた領域が、その特有の色と合致する値によって特徴付けられることを示すために表面上に投影された色スキームを指す。色分けされた地図は、表面幾何学形状の局所的な正確性を表示するために使用され得る。色分けされた地図は、対象物を任意の種類の仕様内に入れるために（たとえば、これを、余分な材料を有する領域上に局所的に研削プロセスを施すことによって幾何公差内に入れるために）、対象物の局所的再作業に導き得る詳細な情報を含有する。色分けされた地図はまた、ＦＥＡ（有限要素法計算）の結果の内部応力のような、対象物の任意の他の特性を表示するために使用され得る。これは、ユーザフィードバックの必要とされる改良処置に向けてのユーザフィードバックの解釈の容易性を向上させるために使用され得る。
【００５４】
代替的には、または上記と組み合わせて、投影された画像１１２は、たとえば、（ｍｍ、ミクロン、インチなどの）適切な測定単位で表された、局所的幾何学偏差の表示などの、プロセスステップの解釈のためのユーザフィードバックを含むテキストを含むことができる。テキスト、また、警告メッセージまたはエラーメッセージを含むこともできる。テキストはまた、操作者３００が、標準プロセスの一部として、または進行中のプロセスステップの実時間プロセスの結果として実施するための、たとえば対象物２００上の特有の表示されたスポットにおいて材料を除去し続けるための指示または作業指示を含むこともできる。
【００５５】
代替的には、または上記と組み合わせて、投影された画像１１２は、（たとえば、矢印、感嘆符など）所定の画像の形状で投影され得るユーザフィードバックまたは操作者指示を含むアイコンベースの情報を含むことができる。アイコンが投影されるという事実、およびこれが対象物２００上に投影される場所により、操作者３００に情報が提供され得る。たとえば、感嘆符は、実時間算出に関する問題を示すことができ、矢印は、調査する次の特徴を見出すなどのために可動デバイスをどのように移動させるべきかを示すことができる。
【００５６】
代替的には、または上記と組み合わせて、投影された画像１１２は、工具の手動配置のために（レチクルまたは十字線とも称される）レチクルを含むことができる。投影された十字線は、実施される手動作業の場所、たとえば穴を穿孔する位置またはリベットをどこに施すかなどを示すことができる。十字線はまた、特有の場所の自動露出表示にも使用され得る。たとえば、十字線は、局所的読み取り値が値として表される必要があるスポットを示すために操作者３００によって使用され得る。たとえば、操作者３００は、十字線が、対象物２００上の特有の位置と一致するまでセンサを移動させ、機能を作動させることができる。一部の実施形態では、ＬＰＤ１１０は、次いで、表面のＸＹＺ偏差を、Ｘ、Ｙ、Ｚおよび／または正常偏差を有する飛び出しウィンドウを表示することにより、十字線の位置に投影することができる。
【００５７】
複雑な対象物の幾何学形状に対して、困難な可視性を有する領域が、ＬＰＤ１１０の位置合わせを変更することによってより容易に視覚化され得る。対象物２００上の情報の投影は、コンピュータスクリーンからその情報を読み取る必要性を解消することができる。最適な位置合わせは、たとえば、ＬＰＤ１１０を再配置することにより、および／またはＬＰＤ１１０で対象物の関係する表面をポイントすることによって、自動的におよび／または直観的に実行され得る。
【００５８】
ＬＰＤ１１０からの投影は、投影ビーム１１４を含むことができ、これは、図２Ａに示されるようにＬＰＤ１１０の発光端部と固定された関係にある。代替的にまたは加えて、投影ビーム１１４の角度方向は、図２Ｂに示されるように調整され得る。本発明の好ましい実施形態では、ＬＰＤ１１０は、投影された画像１１２を投影ビーム１１４内に投影し、ＬＰＤ１１０は、投影ビーム１１４の方向の空間的調整を可能にするように構成される。たとえば、調整ユニット１３０は、ＬＰＤ１１０内に組み込まれた鏡を操作可能に制御することができる。
【００５９】
投影ビーム１１４の方向８００は、対象物２００の方位角（または方位角度）８１０および仰角（または仰角度）８２０として表され得る。方位角８１０は、（水平平面上に垂直に投影された）縦方向平面に対する対象物２００の角度位置を指し、一方で仰角８２０は、図７に示されるように、（縦方向平面上に垂直に投影された）水平平面に対する対象物２００の角度位置を指す。参照の水平および縦方向の平面は、ＬＰＤ１１０それ自体によって、またはＬＰＤ１１０とＰＭＤ１２０の間の空間的関係によって画定され得る。
【００６０】
本発明の１つの実施形態では、投影システム１００は、さらに、
対象物２００に関連するＬＰＤ１１０またはＰＭＤ１２０の位置および／または配向を決定するように構成された、位置測定デバイス１２０、ＰＭＤを備える。
【００６１】
位置測定デバイスまたはＰＭＤ１２０は、対象物２００に関連するＬＰＤ１１０の位置および／または配向の測定のための、当該技術分野で知られている任意のデバイスである。ＰＭＤ１２０は、通常、ＬＰＤ１１０が中に配設される測定容積部を有する。ＬＰＤ１１０は、本質的には、ＰＭＤ１２０によって観察される。ＰＭＤ１２０は、通常、ＰＭＤ１２０の外部にある。ＬＰＤ１１０はまた、ＰＭＤ１２０に機械的に連結されてよく、そのようなＰＭＤ１２０は、通常、１つまたは複数の相互連結された移動可能な部材によって連結された基部端部１２２およびエファクタ端部１２４を有する。ＰＭＤの基部端部１２２および対象物２００は、中実表面４００上に装着可能であり、それにより、投影中、相対移動は存在しない。ＰＭＤ１２０のエファクタ端部には、ＬＰＤ１１０または任意選択により寸法取得デバイスへの取り外し可能な取り付けのための結合器が設けられ得る。ＬＰＤ１１０は、好ましくは、エファクタ端部１２４に機械的に取り付けられる。機械的取り付けは、好ましくは強固に行われる。エファクタ端部の、従ってＬＰＤ１１０の位置は、ＬＰＤ１１０が移動される間、移動可能な部材間に生じる角度および／または変位から決定され得る。移動可能な部材は、たとえば、各々の接合部に回転エンコーダを有する運動学的鎖内に配置され得る。そのようなＰＭＤ１２０の例は、連接されたアーム、ローカライザ、座標測定器（ＣＭＭ）、または座標測定アーム（ＣＭＭＡ）１２１を含む。ＰＭＤ１２０は、たとえば、国際公開第２００４／０９６５０２号パンフレットに説明されるようなロボット座標測定アーム（ロボットＣＭＭＡ）などのロボットであってもよい。
【００６２】
代替的には、ＰＭＤ１２０は、ＬＰＤ１１０を光学的に追跡するように構成された、カメラなどの監視デバイス１５０を備えることができ、ＬＰＤ１１０は、ＬＰＤ１１０の位置および／または配向がそこから決定され得るカメラ１５０によって検出される１つまたは複数の反射または発光マーカを備えて配設され得る。カメラなどの監視デバイス１５０による対象物の位置および／または配向の追跡は、たとえば、国際公開第９８／３６３８１号パンフレットおよび国際公開第０３／０６７５４６号パンフレットから当該技術分野において知られている。そのようなカメラ１５０は、通常、ＬＰＤ１１０の画像、またはその上の反射もしくは発光マーカを捕えるために、二次元アクテイブ・ピクセル・センサ（たとえばＣＭＯＳまたはＣＣＤセンサ）上に光を収束するレンズが設けられる。カメラ１５０は、通常、対象物２００と固定された関係で配設され、ＬＰＤ１１０がその移動の範囲にわたって視野内に留まるように配置される。ＬＰＤ１００の空間内の位置は、その位置から、捕えられたフレーム内で、または動作ピクセルセンサ上で決定され得る。
【００６３】
ＬＰＤ１１０の配向に関する情報は、ＬＰＤ１１０上に３つまたはそれ以上のマーカが存在するとき、およびマーカ間の距離が知られているときに得ることができる。前記マーカの位置は、カメラ１５０によって２次元的に測定され得る。特に、マーカの各々の位置の座標は、カメラ１５０の光学軸に対して直角に直立する平面内で２つの好ましくは垂直な方向にしたがって決定され得る。次に、マーカの実際の三次元の位置が、こうして二次元的に測定されたマーカの位置、およびこれらのマーカの各々の間の実際の距離に基づいて算出される。２次元の位置測定の場合、カメラ１５０の光学軸に対して直角に直立する平面内の前記マーカの位置が、測定される。しかし、これらのマーカが互いに関連して固定された位置を有することを考慮に入れることにより、マーカの各々の座標は、これらのマーカ間の実際の空間距離、およびカメラ１５０の光学軸の方向にしたがって２二次元の方法で測定されたそれらの座標に基づいて算出される。この算出は、従来のゴニオメータ算出方法にしたがってなされる。
そのようなＰＭＤ１２０の例は、光学トラッカ、レーザ・トラッカ・プローブ、（ＮｉｋｏｎＭｅｔｒｏｌｏｇｙによって製造された）Ｋシリーズカメラ、および（ＮｉｋｏｎＭｅｔｒｏｌｏｇｙによって製造された）ｉＳｐａｃｅシステムを含む。一部の実施形態では、ＰＭＤ１２０は、加速度計またはジャイロスコープなどの局所的慣性システムを備える。
【００６４】
先に述べられたように、ＰＭＤ１２０は、対象物２００に関連するＬＰＤ１１０の位置および／または配向を決定するように構成される。好ましくは、ＰＭＤ１２０は、対象物２００に関連するＬＰＤ１１０の、６ＤＯＦとも称される、６自由度（ＤＯＦ）すべて、たとえば位置の３ＤＯＦおよび配向の３ＤＯＦを測定するために構成される。本発明の好ましい実施形態では、ＰＭＤ１２０は、対象物２００に関連するＬＰＤ１１０の位置および配向に関連付けられた、６自由度、６ＤＯＦを決定するように構成される。
【００６５】
先に述べられたように、調整ユニット１３０は、画像を数学的に変換することにより、および／または投影ビーム１１４を操作することにより、投影された画像１１２を対象物に対して本質的に静的に維持するように構成される。本発明における調整ユニット１３０は、機械的構成要素、光学的構成要素、電子構成要素（処理装置１３１など）、またはそれらの組み合わせを備えることができる。調整ユニット１３０は、ＬＰＤ１１０に部分的にまたは全体的に組み込まれ得る。
【００６６】
一実施形態では、調整ユニット１３０は、任意選択により１つまたは複数の操作機構を備える、１つまたは複数の機械的および／または光学的構成要素を備える。そのような調整ユニット１３０の非限定的な例は、操作可能な鏡を備える。図８Ａおよび図８Ｂは、調整ユニット１３０が、操作可能な鏡１３５を備えるＬＰＤ１１０を示している。図８Ｂでは、鏡１３５の配向は、図８Ａと比較して投影された画像を下方向に変位させるように調整される。調整ユニット１３０は、１つまたは複数の機械的構成要素、好ましくはユニバーサル継手、ボール継手、またはジンバルなどの１つまたは複数の継手を備えることができる。調整ユニット１３０は、サーボまたはリニアモータ、または磁気操作機構などの１つまたは複数の操作機構を備えることができる。調整ユニット１３０は、鏡、レンズ、プリズムなどの１つまたは複数の光学的構成要素を備えることができる。
【００６７】
一実施形態では、調整ユニット１３０は、ＰＭＤ１２０から信号を受信し、これらを処理し、信号をＬＰＤ１１０に出力するように構成された処理デバイス１３１であって、好ましくは、対象物２００上の投影された画像１１２の位置を制御するように構成される、処理デバイス１３１を備える。処理デバイス１３１は、画像への変換を実行することができ、または機械的および／または光学的構成要素を操作することができ、またはその両方の組み合わせを実行することができる。
【００６８】
一実施形態では、処理デバイス１３１は、数学的モデルを使用して画像１１２の位置および／または形状を変換することができる。処理デバイス１３１はまた、数学的モデルを備えて投影された画像１１２の形状を変換することもできる。一実施形態では、調整ユニット１３０はまた、処理デバイス１３１によって操作される、機械的操作要素も備える。画像１１２の調整は、電子的（すなわち画像の変換によって）、機械的／光学的、またはその両方の組み合わせによって実行され得る。
【００６９】
先に述べられたように、投影された画像１１２は、静的投影ビーム１１４内に投影されてよく、この場合、ビーム領域１１５に対する画像領域１１２は小さい。画像領域１１２がビーム領域１１５より小さいことにより、投影された画像１１２が、投影されたビームを操作する必要無く投影されたビーム領域１１５の境界内で移動するためのウィンドウが可能になる。そのような場合、処理デバイス１３１は、１つまたは複数の数学的モデルを使用して画像１１２の位置および／または形状を変換することができる。
【００７０】
ＰＭＤ１２０からの信号は、対象物２００を参照して、変換Ｒ＿ｐｏ（位置および回転）を明示することができる。対象物上の画像１１２は、対象物２００を参照して変換Ｒ＿ｉｏ（位置および回転）によって説明され得る。対象物２００上の画像１１２は、変換Ｒ＿ｐｏによって影響される、対象物２００上への投影によって形成され、画像は、ＬＰＤ１１０内で変換Ｒ＿ｉｍ（位置、回転、スケーリング、変形）を変更する。画像１１２を対象物２００上で安定して維持するために、画像Ｒ＿ｉｍは、Ｒ＿ｐｏの変更を補償するように適合され、これは、マトリクス操作およびマトリクス計算によって実行され得る。
【００７１】
対象物２００上の投影は、マトリックスによって説明され得る。対象物２００が非平坦である場合、これはまた、関数によって説明され得る。すべての場合、観察者視点（ユーザ）は、ＬＰＤ１１０の近くであると想定され得る。観察者視点が、大きく異なる場所にある場合、追加の変形変換が、観察者による新しい視点を考慮するために加えられ得る。
【００７２】
たとえば、処理デバイス１３１は、以下のステップ、
観察者によって見られる画像を、Ｒ＿ｉｏに基づいて算出するステップと、
観察者Ｒ＿ｏｂｓ（対象物２００に対する位置および回転）を用いて、対象物２００上に必要とされる、変換される画像を算出するステップであって、スケーリング、回転、変形を伴うことができ、好ましくは、Ｒ＿ｏｂｓは、Ｒ＿ｐｏと同一である、またはほとんど同一である、ステップと、
任意選択により、非平坦の対象物２００の場合、対象物２００の表面の曲率を補償するように画像を適合させるステップであって、簡単な変換の場合、関数によって実行されてよく、より複雑な変形の場合、光線追跡によって実行されてよい、ステップと、
対象物上の画像から、Ｒ＿ｐｏの逆数を用いてＬＰＤ内の画像を算出するステップとを実行することができる。
【００７３】
代替的にまたは追加的に、投影された画像１１２は、操作可能な投影ビーム１１４を用いて移動され得る。画像領域１１２は、ビーム領域１１５より小さくても、ビーム領域１１５と同じサイズでもよい。静的外観を維持するための対象物表面２０２に対する投影された画像１１２の移動は、投影ビーム１１４を操作することによって（たとえば、図２Ｂ）、および／または投影された画像１１２を、投影されたビーム領域１１５の境界内で移動させることによって（たとえば図２Ａ）達成される。操作可能な鏡などの機械的操作要素の場合、新しい変換Ｒ＿鏡が、追加の柔軟性を加え得る。上記で論じられた同じステップおよびマトリクス方程式は、追加の変換と共に使用され得る。好ましい実施形態では、修正が、（小さい振幅を有する）高周波の移動に対しては上記で説明されたように画像を移動させることによって実行可能であり、一方で（より大きい振幅を有する）低周波適用は、操作可能な鏡（Ｒ＿鏡）の追加の使用によって実行される。
好ましくは、処理デバイス１３１は、鏡位置を適合させることにより、画像をＬＰＤ１１０の中央内に保つことを試みる。
【００７４】
先に述べられたように、投影された画像１１２は、ＰＭＤ１２０によって検出されたＬＰＤ１１０の移動に対応して、対象物２００に関連して本質的に静的な外観を有するように調整され得る。そのような実施形態では、投影された画像１１２は、ＬＰＤ１１０が（常に）移動している場合であっても対象物２００上で（本質的に）安定したままである。投影された画像１１２の調整は、投影された画像１１２の位置の調整および／または投影された画像１１２の配向の調整を含むことができる。画像の調整は、投影された画像１１２を、並進させる、回転させる、傾斜させる、サイズ変更する、および湾曲させる、の１つまたは複数を含むことができる。
【００７５】
一実施形態では、投影された画像１１２は、対象物２００の湾曲された（非平坦の）表面によって、投影された画像１１２の変形を補償するように調整される。
【００７６】
一実施形態では、投影された画像１１２は、ＬＰＤ１１０に戻る、対象物２００上の所望の画像からの光線追跡を用いて（反転光路を用いて）調整される。ＬＰＤ１１０内の所望の画像は、所望の画像が対象物２００であるとき、ＬＰＤ１１０と同じ場所においてカメラ（画像センサ）によって見られるものである。そのような光線追跡技術は、処理デバイス１３１を備える調整ユニット１３０内にコンパイルされた市販のソフトウエアによって実行され得る。観察者およびＬＰＤ１１０の位置および配向が大きく異なる場合、観察者とＬＰＤとの間の位置と配向間の相違に基づいて、修正が加えられ得る。実際の対象物２００および幾何学的形状に応じて、光線追跡は、たとえば、対象物２００の特定の部分の閉塞により、常に可能でないことがある。
【００７７】
対象物２００は、たとえば表面４００上の投影中、ＰＭＤ１２０の測定参照フレームに対して固定され得る。代替的には、対象物２００は、投影中、ＰＭＤ１２０の測定参照フレームに対して固定されていなくてもよい。対象物２００およびＰＭＤ１２０の両方、またはＰＭＤと固定された関係にある一点を観察する監視デバイスは、このとき、ＰＭＤ１２０に対する対象物２００の移動に関する情報を与えることができる。監視デバイス１５０は、対象物２００をＰＭＤ１２０に対して光学的に追跡するように構成されたカメラを備えることができる。たとえば、対象物２００、および任意選択によりＰＭＤ１２０は、カメラ１５０によって検出される１つまたは複数の反射または発光マーカと共に配設されてよく、これらのマーカから対象物２００の位置および配向が決定され得る。
【００７８】
本発明に係る投影システム１００は、画像１１２を対象物２００の特有の領域上、または対象物２００の標的表面の特有の領域上に投影するために使用され得る。ＰＭＤ１２０は、対象物２００に関連するＬＰＤ１１０の配向を決定するように構成される。好ましくは、投影システム１００は、ＰＭＤ１２０から得られたデータを使用して対象物２００に対するＬＰＤ１１０の相対位置および／または配向を導出する。このデータは、投影された画像１１２を、ＬＰＤ１１０の移動中、対象物２００の対応する表面領域上に投影される安定画像１１２をもたらすように調整するために使用され得る。
【００７９】
ＬＰＤ１１０に対するＰＭＤ１２０の位置および／または配向が知られている場合、または決定され得る場合、対象物に関連するＬＰＤ１１０の位置は、対象物に関連するＰＭＤ１２０の位置から決定され得る。好ましい実施形態では、ＰＭＤ１２０は、ＬＰＤ１１０に機械的に取り付けられる。対象物２００に対するＬＰＤ１１０の位置および／または配向は、対象物２００に対するＰＭＤ１２０の位置および／または配向から容易に導出され得る。
【００８０】
好ましい実施形態では、ＰＭＤ１２０およびＬＰＤ１１０は、好ましくはＰＭＤ１２０のエファクタ端部１２４において、機械的に連結され、好ましくは強固に機械的に連結される。そのような実施形態では、ＰＭＤ１２０とＬＰＤ１１０との間の関連（または較正）は容易に決定され、さらなる較正を必要とすることなくシステムの寿命の少なくとも一部の間、設定され得る。較正は、工場において設定され得る。較正が知られた後、これは、使用ごとに再算出される必要は無いが、較正は、定期的に、たとえば必要に応じて月ごとまたは年ごとに実行され得ることが理解されよう。
【００８１】
本発明の好ましい実施形態では、投影システム１００は、さらに、寸法取得デバイス１４０、ＤＡＤを備える。好ましくは、ＤＡＤ１４０は、対象物２００の寸法データを取得するように構成される。ＤＡＤ１４０を組み込むそのようなシステム１００は、これが、対象物の寸法に関連するデータのストリームを生成するために使用される限りにおいて、度量衡システムとしてより一般的に知られている。
【００８２】
本明細書で使用されるとき、用語「寸法取得デバイス」またはＤＡＤ１４０は、対象物２００の寸法データ、好ましくは対象物２００の３Ｄ寸法データを取得するように構成された任意のデバイスを含む。ＤＡＤは、通常、電子的または光学的になり得るデータ信号を出力する。たとえば、ＤＡＤ１４０は、度量衡レシーバを備えることができる。一部の実施形態では、ＤＡＤ１４０は、複数の度量衡レシーバを備える。ＤＡＤ１４０の例は、非接触プローブ、光学式非接触プローブ、レーザスキャナ、レーザプロファイラ、接触プローブなどを含む。
【００８３】
一実施形態では、ＤＭＤ１４０は、ＬＰＤ１１０に機械的に取り付けられる。好ましくは、ＤＡＤ１４０は、ＬＰＤ１１０に強固に機械的に取り付けられる。好ましくは、この機械的取り付けは、ＤＡＤ１４０とＬＰＤ１１０との間に固定された関係をもたらす。一実施形態では、ＤＡＤ１４０は、ＰＭＤ１２０に、好ましくはＰＭＤ１２０のエファクタ端部１２４に機械的に取り付けられる。好ましい実施形態では、ＤＡＤ１４０およびＬＰＤ１１０の両方は、ＰＭＤ１２０のエファクタ端部１２４に機械的に取り付けられる。一実施形態では、ＰＭＤ１２０は、対象物に関連するＤＡＤ１４０の配向を決定するように構成される。図１は、ＤＡＤ１４０およびＬＰＤ１１０が、ＰＭＤ１２０に機械的に取り付けられるが、ＤＡＤ１４０およびＬＰＤ１１０は対象物２００に関連して移動可能である実施形態を示す。
【００８４】
一実施形態では、ＤＡＤ１４０およびＬＰＤ１１０は、２つの別個のユニットであり、投影された画像１１２によってＤＡＤ１４０の摂動を最小限に抑えるように構成される。たとえば、ＤＡＤ１４０がレーザスキャナであるとき、これは、特有の光色を投影するように設定されてよく、投影された画像１１２が、光ストライプ１４２を介してデータ取得に影響を及ぼすことを防止するために特有の光フィルタを備えることができる。別の例では、ＬＰＤ１１０およびＤＡＤ１４０は、レーザスキャナの各々のフラッシュ中、画像が投影されないように同期化され得る。
【００８５】
ＤＡＤ１４０は、投影システム１００を対象物２００に位置合わせするために使用され得る。ＤＡＤ１４０は、追加的にまたは代替的に、対象物２００の寸法データを、画像１１２を対象物２００上に投影したと同時に取得するために使用され得る。一実施形態では、ＬＰＤ１１０は、レーザスキャナＤＡＤ１４０と同期化される。ＬＰＤ１１０は、ラインストライプ投影装置などのように、ラインを画像の一部として投影する。ＬＰＤ１１０によって投影された画像は、ＤＡＤ１４０による寸法取得に対応して、フィードバック情報をユーザに伝えることができる。
【００８６】
図５は、ＤＡＤ１４０と、ＬＰＤ１１０と、（ＣＭＭＡ１２１を備える）ＰＭＤ１２０と、処理デバイス１３１との間の関係、およびこれらの間に送信され得る信号を示す図を表す。図５におけるＤＡＤ１４０は、光検出器７４２およびレーザ源７４４を備えるレーザスキャナ７４０であってもよい。ＬＰＤは、光源７１４および撮像装置７１２に連結された操作機構７１０を備えることができる。処理デバイス１３１は、いくつかの場所に位置することができる。一実施形態では、処理デバイス１３１は、別個の箱（たとえばＰＣ）内にあり、たとえば有線または無線接続を介するものである。好ましい実施形態では、処理デバイス１３１は、ＬＰＤ１１０内またはその近くにあり、好ましくは、無線信号によって通信する。６ＤＯＦをＬＰＤ１１０に送信することは、ビデオストリームを送信することに比べてかなり小さい帯域を必要とする。一実施形態では、（動作関連処理前の）画像の主な静的な部分は、ＰＣによって制御される。処理デバイス１３１は、フィールドプログラマブル論理アレー（ＦＰＧＡ）７３２、および／またはたとえばシリアル周辺インタフェースバス（ＳＰＩ）などの周辺インタフェース７３４を制御することができるＤＳＰ制御装置７３０を備えることができる。処理デバイス１３１は、ブルートゥース７３１、ＷｉＦｉ７３３、および／またはコネクタ７３５を介して通信することができる。
【００８７】
図６は、いくつかの構成要素間で伝達され得る情報を示す。任意選択のＤＡＤ１４０（この場合レーザスキャナ）は、調整ユニット１３０（この場合ＰＣ）の一部を形成する処理デバイス１３１に表面情報を送信することができる。ＤＡＤ１４０は、表面情報を生成するために内部ＣＰＵおよびＦＰＧＡを有することができる。ＤＡＤ１４０はまた、ＰＭＤ１２０との同期化をもたらすこともできる。ＰＭＤ１２０は、場合によってはＦＰＧＡを含むそれ自体の電子装置を備えることができる。ＰＭＤ１２０は、６ＤＯＦなどの位置場所情報を処理デバイス１３１に提供する。処理デバイス１３１は、それ自体の電子装置を有して画像処理および通信を実行することができる。画像処理は、ＦＰＧＡ、ＤＳＰ、またはＧＰＵベースのもの、またはこれらの組み合わせに基づくものでよい。処理デバイス１３１は、次いで、処理された画像、操作位置情報、またはそれらの組み合わせをＬＰＤ１１０に送ることができる。ＬＰＤ１１０は、それ自体の電子装置によって、存在する場合（たとえば操作可能な鏡によって）操作を制御し、撮像装置を制御することができる。
【００８８】
投影デバイス１００に対する対象物２００の位置を考慮に入れるために、位置合わせ手順が、好ましくは、実際の投影機能の前に実施される。位置合わせ手順は、当該技術分野で知られており、対象物２００の触知性測定、走査、および最良適合などのＤＡＤ１４０の使用、ならびに／または対象物２００に連結された任意のタイプの参照特徴の走査および最良適合を含むことができる。好ましくは、投影された画像１１２は、その特有の位置からの対象物２００の表面の可視性の見通し線制限を考慮に入れて生成される。
【００８９】
一部の実施形態では、ＤＡＤ１４０は、１つまたは複数のプローブを備える。プローブは、非接触プローブ、たとえば光ストライプ１４２を発するために構成された光プローブ、またはたとえば触知性部材を利用する接触プローブなどの任意の種類のプローブあってもよい。プローブは、プローブデータ、好ましくは対象物の寸法データを捕えるように構成され得る。好ましくは、対象物の寸法データを含有するプローブデータは、たとえば処理デバイス１３１によって、投影された画像１１２を調整するために使用され得る。
【００９０】
非接触プローブのタイプは、スキャナ、好ましくはレーザスキャナを含む。適切なレーザスキャナは、たとえば、Ｎｉｋｏｎ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙ  ＮＶ、Ｆａｒｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ、およびＰｅｒｃｅｐｔｒｏｎ  Ｉｎｃから市販されている。プローブには、ロボットに取り付けるために構成された、または携帯用の手動データ取得に利用される結合部材が設けられ得る。
【００９１】
代替的には、プローブは、放射線測定器、温度プローブ、厚さプローブ、光測定プローブ、またはプロファイル測定プローブであってもよい。厚さプローブは、超音波またはイオン化放射を使用することができる。
【００９２】
投影された画像によって提供されるタイプフィードバック情報は、変わることができ、一部の例を後述する。対象物２００の寸法データは、対象物２００の標的表面の形状および／または曲率に関する情報を含むことができる。標的表面は、本質的に平坦な表面または湾曲表面であってもよい。一部の実施形態では、対象物２００の寸法データは、対象物２００の標的表面上の変位に関する情報を含む。一部の実施形態では、対象物２００の寸法データは、対象物２００の標的表面上の応力に関する情報を含む。
【００９３】
一部の実施形態では、ＤＡＤ１４０は、対象物２００の表面表現を作り出すように構成される。適切な表面表現の非限定的な例は、点のセット、ポイントクラウド、三角形のセット（三角メッシュ）、および多角形のセット（多角形メッシュ）を含む。
【００９４】
本発明の好ましい実施形態では、投影システム１００は、対象物２００の寸法データに対応して、投影された画像１１２の外観を調整するように構成される。
【００９５】
一部の実施形態では、参照モデルは、対象物２００に関して利用可能である。たとえば、検査用途において、この参照モデルは、対象物２００のコンピュータ支援された設計、ＣＡＤモデルを含むことができる。一実施形態では、対象物２００（の表面）と参照モデル、好ましくはＣＡＤモデルとの間の幾何学的偏差は、ＤＡＤ１４０によって取得されたデータから導出され得る。好ましくは、これらの偏差は、ＬＰＤ１１０によって、たとえば色分けされたパターンとして対象物２００上に連続的に表示される。そのような表面偏差はまた、拡大された色分けされたベクトルとして表示され得る。一実施形態では、そのようなパターンは、測定されたポイントクラウドと対象物２００の公称表面の比較に基づいて生成される。偏差は、ＤＡＤ１４０による測定が行われている間および／またはその後に対象物２００上に投影され得る。
【００９６】
ＤＡＤ１４０を備える投影システム１００はまた、対象物２００の幾何学特徴、たとえば円形穴、スロット穴、縁、および固定具要素の寸法検証にも使用され得る。一実施形態では、そのような幾何学的特徴の偏差は、たとえば、対象物２００上の関係領域を向く飛び出しウィンドウに示されるテキスト値として算出され、表示される。
【００９７】
一実施形態では、対象物２００の幾何学形状の偏差を表すことにより、操作者３００が、製品をその所望の仕様内に入れるために、存在する場合、必要とされる追加のプロセスを結論付けることを可能にする。これは、製品自体を変更することにより、または製造設備内のプロセスパラメータを変更することによって得ることができる。
【００９８】
一部の実施形態では、投影された画像１１２は、ＤＡＤ１４０によってすでに走査されている対象物２００の表面領域を識別する。好ましい実施形態では、投影された画像１１２は、ＤＡＤ１４０によって走査の品質（たとえば局所的品質）を識別する。一部の実施形態では、たとえばＤＡＤ１４０が手動のレーザスキャナを備えるとき、走査中の点の対象が、操作者３００を、点密度がまだ十分でないところの領域に誘導するためにＬＰＤ１１０によって投影され得る。好ましい実施形態では、投影された画像１１２は、ＤＡＤ１４０によって走査の品質を示し、指示をユーザに与える。
【００９９】
本発明の好ましい実施形態では、処理デバイス１３１は、さらに、
対象物２００の寸法データを、対象物２００の寸法データを取得するように構成された寸法取得デバイス１４０、ＤＡＤから受け取り、
投影された画像１１２を、対象物２００の寸法データに対応して調整するように構成される。
【０１００】
投影システム１００と対象物２００の位置合わせは、投影システムが、ＤＡＤ１４０を備えるかどうか、および／または対象物２００の参照モデルを利用するかどうかに応じて、いくつかの方法で実行され得る。参照モデルは、対象物２００の数学的表現（たとえば、対象物のコンピュータ支援された設計モデル）である。一部の可能な異なる構成が、以下に論じられる。
【０１０１】
一実施形態では、投影システム１００は、ＬＰＤ１１０およびＰＭＤ１２０を備えるが、参照モデルを利用せず、ＤＡＤ１４０を使用しない。システムは、ＰＭＤ１２０によって与えられたＬＰＤ１１０の位置に基づいて、（１つまたは複数の情報ゾーン内の）情報をユーザに提示するようにプログラムされ得る。ＰＭＤ１２０は、主に、位置決定のために使用され得る。情報ゾーンの位置は、固定可能であり、またはユーザの動作に応じて変わることができる。たとえば、ユーザは、タッチスクリーン較正と同様に、作業ゾーンの４つのコーナを示すことができる。ＬＰＤ１１０は、たとえば、十字線を投影することができ、ユーザは、各々の較正点をポイントし、ボタンを押して較正する。
【０１０２】
一実施形態では、投影された画像１１２は、指示などのユーザに対する情報を含む。指示は、ＬＰＤ１１０が移動されるときに更新され得る。
【０１０３】
一実施形態では、投影システム１００は、ＬＰＤ１１０、ＰＭＤ１２０を備え、参照モデルを利用するが、ＤＡＤ１４０は利用しない。参照モデルを対象物２００の位置に相関付けるために、ユーザは、ＬＰＤ１１０を対象物２００の特有の点に向けるよう、ＬＰＤ１１０によって投影された簡単な指示によって指示され得る。たとえば、参照モデルの十字線または一部が投影されてよく、それによってユーザはこれを実際の対象物２００と位置合わせし、これらが位置合わせされた後、ユーザは、トリガを押さえることによって確認することができる。較正点の数は、必要とされる正確性に応じて決まり得る。
【０１０４】
一実施形態では、投影システム１００は、ＬＰＤ１１０、ＰＭＤ１２０、およびＤＡＤ１４０を備えるが、参照モデルを利用しない。参照モデルが無い場合、ユーザは、好ましくは、対象物２００の内部表現をもたらすのに十分な対象物を走査する。この内部表現は、次いで、画像修正のために参照モデルに対しても同様に使用され得る。画像投影の品質は、対象物２００の情報がＤＡＤ１４０によってより多く取得されるにつれ、除々に向上することができる。
【０１０５】
一実施形態では、投影システム１００は、ＬＰＤ１１０、ＰＭＤ１２０、およびＤＡＤ１４０、ならびに参照モデルを備える。位置合わせのプロセスは、ＤＡＤ１４０が無い場合の状況に関して説明された場合と同様であるが、ＤＡＤ１４０は、このとき、より高い性能の較正デバイスとして使用可能であり、それによって十字線または画像を対象物２００に位置合わせするユーザの能力とは関係なく、位置合わせの正確性を向上させる。ＤＡＤ１４０を使用して対象物のいくつかの部分を測定することにより、参照モデルを位置合わせし、すでに走査されている部分だけでなく、対象物全体２００に対する画像投影品質を即座に向上させる可能性が提供される。加えて、参照モデルは、実際の対象物２００と参照モデルとの間の相違を算出し、これらを投影された画像１１２内に示すために使用され得る。
【０１０６】
一実施形態では、処理デバイス１３１は、
対象物２００に対するＬＰＤ１１０の位置および／または配向に関するデータをＰＭＤ１２０から受け取り、
任意選択により、ＤＡＤ１４０から取得された寸法データを受け取り、
任意選択により、対象物２００の参照モデル、好ましくはコンピュータ支援された設計、ＣＡＤモデルを受け取り、
ＰＭＤ１２０から受け取られたデータに対応して、任意選択によりＤＡＤ１４０から受け取られたデータにも対応して、任意選択によりさらに参照モデルを使用して調整を算出することにより、ＬＰＤ１１０の投影された画像を調整するように構成される。
【０１０７】
別の実施形態では、処理デバイス１３１は、
対象物２００の参照モデル、好ましくはコンピュータ支援された設計、ＣＡＤモデルを受け取り、
対象物２００に対するＬＰＤ１１０の位置および／または配向に関するデータをＰＭＤ１２０から受け取り、
投影された画像を、参照モデルを用いて調整を算出することによってＰＭＤ１２０から受け取られたデータに対応して調整するように構成される。
【０１０８】
一部の実施形態では、処理デバイス１３１による調整は、検査プログラムを使用する。好ましい実施形態では、この検査プログラムは、ＤＡＤ１４０にリンクされる。本発明に適切な検査プログラムの例は、Ｎｉｋｏｎ  Ｍｅｔｒｏｌｏｇｙによって市販されているＦｏｃｕｓ  Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎである。
【０１０９】
処理デバイス１３１は、単一のユニットとして、または動作可能に相互連結されるが、空間的には分離される複数のユニットとして提供され得る。処理デバイス１３１は、ＰＭＤ１２０のハウジング内に、または、ＰＭＤ１２０およびＬＰＤ１１０の両方を含有する単一のハウジング内に完全にまたは部分的に内蔵されてよい。部分的内蔵が存在する場合、これは、ハウジング外側の別個のユニットが処理デバイス１３１の電子装置の一部を含有することができることを意味する。代替的には、処理デバイス１３１は、（たとえば、専用処理ユニットとして、ラップトップ、ディスクトップコンピュータ、スマートホン、タブレッドデバイスとして）、ＰＭＤ１２０およびＬＰＤ１１０のハウジングの外側に、またはＰＭＤ１２０およびＬＰＤ１１０の両方を含有する単一のハウジングの外側にすべて納められ得る。処理デバイス１３１が、外側にすべて納められ、または部分的にのみ内蔵されるとき、デバイス間の相互接続は、ケーブルまたは無線接続（たとえば、ブルートゥース、Ｗｉｆｉ、ＺｉｇＢｅｅまたは他の基準）を利用することができる。さまざまに異なる接続１３２、１３４、および／または１３６が、処理デバイス１３１をＬＰＤ１１０、ＰＭＤ１２０および／またはＤＡＤ１４０それぞれに接続するために使用され得る。サブ処理装置および／または処理デバイス１３１はまた、同期化、システム制御、電力管理、Ｉ／Ｏ通信、および通常デジタルシステムに関連付けられるものなどの他のタスクを実行することもできることが理解されるであろう。処理デバイス１３１はまた、他のデバイス（ハードウェアおよびソフトウェア）と共に作動することもできる。処理デバイス１３１はまた、投影された画像１１２に対して、たとえば投影された画像１１２を回転させ、並進させ、傾斜させ、歪ませ、またはサイズ変更するための調整および／または変換を実行することもできる。
【０１１０】
一実施形態では、処理デバイス１３１は、１つまたは複数の特有の機能を備える。これらの機能は、ＬＰＤ１１０で特有の領域をポイントすることによって始動され得る（これは、幾分、カーソルでコンピュータスクリーンの特有の領域をポイントする従来のコンピュータマウスに類似し得る）。たとえば、ＬＰＤ１１０で作業スペースの領域をポイントすることで、状況の表示を作動させることができ、またはヘルプ表示を作動させることができ、または指示のセットの表示を作動させることができる。
【０１１１】
投影システム１００の１つまたは複数の要素、たとえば、ＬＰＤ１１０、ＰＭＤ１２０、処理デバイス１３１および／またはＤＡＤ１４０は、複数の別個のハウジング内に設けられてよく、または好ましくは単一のハウジングに内蔵されてよい。単一のハウジングは、可搬性およびサイズの利便性を提供する。追加的に、ハウジングまたはその中の内部シャーシは、ＬＰＤ１１０およびＰＭＤ１２０のための、また任意選択によりＤＡＤ１４０のための強固な固定具を提供して、これらを、最適なパフォーマンスのために、固定された相対的な空間的位置合わせで保持することができる。本発明の好ましい実施形態では、ＬＰＤ１１０は、可搬式であり、好ましくはＬＰＤ１１０は、携帯式である。
【０１１２】
特有のユーザインターフェース機能に関して、トリガボタンおよび１つまたは複数の機能ボタンが、（たとえば、スポットを示してその示されたスポット内の偏差を有するテキストウィンドウを生成する）特有の機能を作動させ、始動させるために必要とされ得る。
【０１１３】
本発明およびその好ましい実施形態の第１の態様に係る投影システム１００は、以下の利点の１つまたは複数をもたらす：
コンピュータスクリーンから解釈することが困難になり得る複雑なプロセス情報を表示する可能性、
コンピュータスクリーンの要求、またはプロセスフィードバックのためにコンピュータスクリーンを常に見るという要求の解消、
プロセスステップの解釈が簡易化された場合の操作者３００の訓練の要求事項の低減、
各々のプロセスステップが、操作者３００の手引きのために連続的に表示され得る場合の操作者３００の訓練の要求事項の低減、それによるすべてのプロセスステップを記憶する必要性の解消、
コンピュータスクリーン上に表示された情報を解釈するために移動するまたはコンピュータを一瞥する必要無く、操作者３００が対象物２００に常に焦点を合わせることによる作動時間の増加、
手動プロセスを実行するための操作者指示の投影、それと共にどの領域がこれらの指示に関連付けられるかの表示によるプロセス速度の増大による作動時間の増加、
多くの低技術の操作者に適した、情報の解釈を可能にするプロセス・フィードバック・ディスプレイの簡易化による品質の向上、
プロセスステップが飛ばされる、または間違った順序で実行されるリスクの低減による品質の向上、
一定の品質レベルに到達するためのプロセス内に含まれる繰り返しの数の低減によるコスト低減、
複雑な幾何学形状を有する対象物に関する情報を表示する能力、および／または
影情報の解消または低減。
【０１１４】
投影システム１００の一部としての処理デバイス１３１を備える調整ユニット１３０の例示的な作動５００が、図３のフローチャートを参照して以下に説明される。
１）第１の段階５１０では、ＬＰＤ１１０は、開始点を得るために対象物２００と位置合わせされる。
２）第２の段階５２０では、ＬＰＤ１１０の位置および任意選択により配向の変化が、ＰＭＤ１２０を用いて測定される。
３）第３の段階５６０では、投影された画像１１２が、第２の段階で測定されたＬＰＤ１１０の位置、および任意選択により配向における変化に基づいて調整される。
第２の段階および第３の段階は、次いで、好ましくは実時間で反復される（５６５）。
【０１１５】
投影システム１００の一部としてＤＡＤ１４０を備える処理デバイス１３１の例示的な作動６００が、図４のフローチャートを参照して以下に説明される。
１）第１の段階では、ＤＡＤ１４０は、対象物２００を測定するために配備される。この第１の段階は、以下のステップを含むことができる：
・対象物２００のＣＡＤモデルなどの参照モデルを受け取るステップ（６１０）、
・ＤＡＤ１４０から、対象物に関する取得データを受け取るステップ（６１２）、
・取得データと参照モデルを比較してＤＡＤ１４０と対象物２００との間の空間的関係を決定するステップ（６１４）、および
・ＤＡＤ１４０とＬＰＤ１１０との間の空間的関係を使用して、ＬＰＤ１１０と対象物の間の空間的関係を決定するステップ（６１６）。
【０１１６】
ＤＡＤ１４０と対象物２００との間の空間的関係を決定するステップは、システム１００の初期の配置設定を支援する。この実施形態では、ＤＡＤ１４０は、対象物２００を測定するために使用され、一方でＰＭＤ１２０は、ＬＰＤ１１０を測定するために使用される。ＤＡＤ１４０の存在は、対象物２００の修正モデルが利用可能でない場合に特に好まれる。
２）第２の段階では、ＬＰＤ１１０の位置および任意選択により配向のいかなる変更も、ＰＭＤ１２０によって測定される。この第２の段階は、以下のステップを含むことができる：
・ＬＰＤの位置、および任意選択により配向に関する測定情報を、ＰＭＤ１２０から受け取るステップ（６２０）、および
・ＰＭＤ１２０とＬＰＤ１１０との間の空間的関係を使用して、それらの間の空間関係に関するＰＭＤ１２０情報からの測定情報をＬＰＤ１１０位置の変化に変換するステップ（６２２）。
この第２の段階と並行して、ＤＡＤ１４０は、任意選択により、対象物２００に関する寸法データを取得することができる。この任意選択の段階は、以下のステップを含むことができる：
・対象物２００の寸法データをＤＡＤ１４０から受け取るステップ（６４０）、および
・寸法データと、第１の段階で受け取られた参照データを比較するステップ（６４２）。
３）第３の段階では、投影された画像１１２は、第２の段階で得られたＬＰＤ１１０の位置の変化に基づいて、および任意選択により、任意選択の段階で得られた、寸法データと参照データとの間の比較に基づいて調整される（６６０）。
第２の段階、任意選択の段階、および第３の段階は、次いで、実時間で反復され得る（６６５）。
【０１１７】
第２の態様によれば、本発明は、投影システム１００によって画像１１２を対象物２００上に投影するための方法であって、
対象物２００に対するＬＰＤ１１０の位置および／または配向を決定するステップと、
対象物２００に対するＬＰＤ１１０の位置および／または配向に対応して、投影された画像１１２を調整するステップとを含む、方法も包含する。
好ましくは、投影システム１００は、本発明の第１の態様に係る投影システム１００である。
【０１１８】
本発明の１つの実施形態では、対象物２００に対するＬＰＤ１１０の位置および／または配向は、位置測定デバイス１２０、ＰＭＤによって検出される。
【０１１９】
本発明の別の実施形態では、本発明の第２の態様に係る方法は、
対象物２００の寸法データを、寸法取得デバイス１４０、ＤＡＤから受け取るステップと、
投影された画像１１２を寸法データに対応して調整するステップとを含む。
【０１２０】
好ましくは、ＰＭＤ１２０は、実時間において、対象物２００に対するＬＰＤ１１０の位置および／配向を決定する。そのようなＰＭＤ１２０は、「実時間位置トラッカ（ＲＴＰＴ）」と称され得る。本発明の好ましい実施形態では、ステップは、実時間で反復される。
【０１２１】
第３の態様によれば、本発明は、対象物上の投影された画像１１２を、本発明の第１の態様による投影システム１００のＬＰＤ１１０の移動に対応して調整するために構成された、コンピュータプログラム、またはコンピュータの内部メモリ内に直接的にロード可能であるコンピュータプログラム製品、またはコンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータプログラム製品、またはそのようなコンピュータプログラムもしくはコンピュータプログラム製品の組み合わせも包含する。
【０１２２】
本発明はまた、本発明の第１の態様による投影システム１００の対象物２００に関連するＬＰＤ１１０の位置および／または配向をもたらすための、コンピュータプログラム、またはコンピュータの内部メモリ内に直接的にロード可能であるコンピュータプログラム製品、またはコンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータプログラム製品、またはそのようなコンピュータプログラムもしくはコンピュータプログラム製品の組み合わせも包含する。
【０１２３】
本発明はまた、本発明の第１の態様による投影システム１００の対象物２００に関連するＬＰＤ１１０の位置および／または配向をもたらし、および／または処理するための、コンピュータプログラム、またはコンピュータの内部メモリ内に直接的にロード可能であるコンピュータプログラム製品、またはコンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータプログラム製品、またはそのようなコンピュータプログラムもしくはコンピュータプログラム製品の組み合わせも包含する。
【０１２４】
本発明はまた、本発明の一部の態様によるＤＡＤ１４０によって取得された対象物２００の寸法データをもたらし、および／または処理するための、コンピュータプログラム、またはコンピュータの内部メモリ内に直接的にロード可能であるコンピュータプログラム製品、またはコンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータプログラム製品、またはそのようなコンピュータプログラムもしくはコンピュータプログラム製品の組み合わせも包含する。
【０１２５】
本発明はまた、本発明の第１の態様による投影システム１００を用いて、対象物２００上の投影された画像１１２を調整するための、コンピュータプログラム、またはコンピュータの内部メモリ内に直接的にロード可能であるコンピュータプログラム製品、またはコンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータプログラム製品、またはそのようなコンピュータプログラムもしくはコンピュータプログラム製品の組み合わせも包含する。
【０１２６】
本発明はまた、本発明の第２の態様による方法を用いて、画像を対象物２００上に投影するためのコンピュータプログラム、またはコンピュータの内部メモリ内に直接的にロード可能であるコンピュータプログラム製品、またはコンピュータ可読媒体上に記憶されたコンピュータプログラム製品、またはそのようなコンピュータプログラムもしくはコンピュータプログラム製品の組み合わせも包含する。
【図１】
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【図２Ａ】
2016513257.tif 000003
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
2016513257.tif 000009
【図２Ｈ】
2016513257.tif 000010
【図２Ｉ】
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【図２Ｊ】
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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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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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