用于bim信息的投影的方法和設備的制造方法【專利說明】用于BIM信息的投影的方法和設備[0001]相關串請的交叉引用[0002]本申請涉及并且要求于2013年3月13日遞交的美國非臨時專利申請序列N0.13/800,828的優先權,其通過整體引用并入本文。[0003]關于聯邦資助的研究或開發的聲明[0004]不適用【
背景技術:
】[0005]在建筑施工項目期間,例如在建的大型新建筑物內部的施工階段,或在舊建筑物的翻新期間,參考建筑信息模型(BuildingInformat1nModeling,BH)數據是有用的。該數據當可以得到時限定了包括內部的三維建筑物結構,并且通過便于定位和安置各種建筑施工元件和固定裝置,該數據的使用提高了施工工人的生產率。通常,在建筑施工完工以后保持建筑物的B頂模型,并且該模型在建筑物的使用壽命期間可以用于翻新、擴建、和維修的目的。該BIM模型限定了建筑物幾何形狀、空間關系、和建筑組件的數量和特性。[0006]極其有用的是,能夠在建筑物內部快速地定位各個施工點。當建筑物的內部完工時,連接件、錨固件等被附接至每層的天花板上,并且利用電鋸和電鉆在天花板中進行切割和鉆孔。所有這些必須在建筑物天花板中預定的、精確限定的位置中完成。例如,可以使用射釘槍、電鋸、粉噴銷工具(powderanchortool)等以小的誤差在建筑物內的預定點處進行釘牢、切割、安裝緊固件,以及執行其它操作。此外,對大量的電氣構件、水管構件和HVAC構件必須適當地選址和安裝。用于所有這些建筑元件的施工點必須以某種精度定位。通常,剪刀式升降機裝置上的工人執行建筑物的天花板上的工作,該剪刀式升降機裝置具有操作員支撐平臺,和使該平臺升起和下降的電動剪刀式機構。該剪刀式升降機裝置可以被供電并且可被平臺上的工人驅動,從而它可以在不降低平臺時圍繞建筑物移動。通常,需要大量時間和精力在建筑物天花板上布局很多施工點。需要多組工人來測量和標記預定位置。執行該任務已經變得枯燥并且容易產生誤差,該誤差產生于測量錯誤和積累的誤差。此外,布局過程的成本和執行布局過程需要的時間均已經是顯著的。[0007]在建筑物內部施工場所的施工點的布局已經以更自動化的方式完成,例如,如通過使用機器人全站儀裝置。將該全站儀定位在固定的已知位置并且將激光束指向所需位置。該光束可以照亮地板、天花板或墻壁上的一點或可以指向目標,并且從目標反射回,該目標例如可以為回射目標。通過測量光束從全站儀到表面或目標以及之后返回到全站儀行進的時間,則確定了到目標的距離。還已知光束到目標的方向。由于已知全站儀的位置,故可以容易地確定目標的位置。然而,需要能夠在建筑物的天花板上布局大量的施工點并且對于剪刀式升降機或類似裝置上的工人也可以從事該操作。【
發明內容】[0008]一種用于將包括布局信息的圖像投影到在建的建筑物中的表面上的系統,該系統包括可移動的支撐件,該可移動的支撐件用于在在建的建筑物的工作位置處支撐工人;以及投影儀,該投影儀安裝在該可移動的支撐件上,該投影儀用于將圖像投影在該可移動的支撐件上方的表面上。響應于限定了待投影的圖像的圖像信號而投影該圖像,并且該圖像指示待被附著至所述表面或切割穿過所述表面的連接件、錨固件、以及孔的位置。系統在建筑物內確定投影儀的二維位置。距離測量系統用于確定從投影儀到表面的距離。存儲器存儲建筑物的建筑平面圖像。處理器響應于存儲器、距離測量系統和用于確定投影儀的二維位置的系統,用于將圖像信號提供給投影儀,針對投影儀的二維位置和從投影儀到表面的距離調整投影儀。[0009]距離測量系統可以包括電子距離測量系統。用于在建筑物內確定投影儀的二維位置的系統可以包括在圍繞建筑物的已知位置處定位的多個目標反射器,和在可移動的支撐件上用于將激光束指向目標反射器的激光投影儀。用于在建筑物內確定投影儀的二維位置的系統可以包括在可移動的支撐件上的攝影機,攝影機用于觀測建筑物內部并且將投影儀的位置的指示提供給處理器。用于在建筑物內確定投影儀的二維位置的系統可以包括在建筑物內的已知位置處的激光距離測量系統。該激光距離測量系統投影旋轉的激光束,該旋轉的激光束掃過可移動的支撐件并且確定可移動的支撐件距已知位置的距離和前進方向。[0010]建筑物在已知位置處可以具有多個可識別的特征。用于在建筑物內確定投影儀的二維位置的系統可以包括可移動的支撐件上的激光距離測量系統,激光距離測量系統投影旋轉的激光束。旋轉的激光束掃過建筑物內的已知位置處的特征。這可以確定這些特征距可移動的支撐件的距離和前進方向。用于在建筑物內確定投影儀的二維位置的系統可以包括在可移動的支撐件上的旋轉攝影機,旋轉攝影機用于從可移動的支撐件上拍攝建筑物內部的視頻圖像并且基于在視頻圖像內記錄的特征的方向來確定投影儀的位置。在可移動的支撐件上的旋轉攝影機從可移動的支撐件上拍攝建筑物內部的多個靜止視頻圖像,其中針對于每一個該靜止視頻圖像,攝影機面向已知位置。可替選地,可移動的支撐件上的旋轉攝影機可以從可移動的支撐件上拍攝建筑物內部的連續移動視頻圖像,其中攝影機面向已知方向。用于在建筑物內確定投影儀的二維位置的系統可以包括激光距離測量裝置和發射器,用于在建筑物內將激光束指向定位在已知位置處的柱子上的一對目標。用于在建筑物內確定投影儀的二維位置的系統可以包括安裝在可移動的支撐件上的跟蹤照相機和用于旋轉該照相機的旋轉系統,隨著照相機將預定的建筑物特征保持在視野內,該跟蹤照相機跟蹤所述照相機所面向的方向。用于在建筑物內確定投影儀的二維位置的系統可以包括安裝在可移動的支撐件上的跟蹤照相機和用于旋轉該照相機的旋轉系統,隨著照相機將預定的建筑物特征保持在視野內,該跟蹤照相機跟蹤所述照相機所面向的方向。該系統還包括激光距離測量裝置和發射器,用于在建筑物內將激光束指向定位在已知位置處的柱子上的一對目標。[0011]一種用于將包括布局信息的圖像投影到在建的建筑物內的表面上的方法,包括以下步驟:提供可移動的支撐件,以在工作位置處支撐工人,在可移動的支撐件上提供投影儀,確定從投影儀到表面的距離,并且將來自投影儀的圖像投影到工人上方的天花板上。工人在由圖像限定的位置處可以操作各種工具。該方法還可以包括以下步驟:在建筑物內確定可移動的支撐件的位置,從而將用于所述位置的合適圖像投影到天花板上,并且布局信息被適當地定位。確定從投影儀到表面的距離的步驟可以包括以下步驟:利用激光距離測量裝置確定從投影儀到表面的距離。【附圖說明】[0012]圖1為在建筑物的天花板上執行施工操作的工人在剪刀式升降機上的簡化透視圖,以及附接到剪刀式升降機的投影儀的放大圖和投影到天花板上的圖像的放大圖,其中包括布局信息的圖像被投影到工人上方的建筑物天花板上;[0013]類似于圖1,圖2為剪刀式升降機上的工人在建筑物的天花板上執行施工操作的放大圖;[0014]類似于圖1,圖3為將包括布局信息的圖像投影到建筑物天花板上的放大圖;[0015]圖4為剪刀式升降機和建筑物地板的簡化的示意性平面圖,該視圖示出了以下的實施方式,其中投影儀由位于已知位置處的便攜式布局工具(portablelayouttool,PLT)和在升降機上的攝影機定位;[0016]圖4A為系統的示意性框圖,該系統用于將視頻信號提供給剪刀式升降機上的圖4中的投影儀;[0017]圖5為升降機和建筑物地板的簡化的示意性平面圖,其示出了以下實施方式,其中投影儀由在建筑物中的已知位置處的激光距離測量裝置和角度編碼器定位;[0018]圖5A為系統的示意性框圖,該系統用于將視頻信號提供給剪刀式升降機上的圖5中的投影儀;[0019]圖6為升降機和建筑物地板的簡化的示意性平面圖,其示出了以下實施方式,其中投影儀由升降機上的激光距離測量裝置和角度編碼器定位;[0020]圖6A為系統的示意性框圖,該系統用于將視頻信號提供給剪刀式升降機上的圖6中的投影儀;[0021]圖7為升降機和建筑物地板的簡化的示意性平面圖,其示出了以下實施方式,其中投影儀由升降機上的旋轉攝影機和角度編碼器定位;[0022]圖7A為系統的示意性框圖,該系統用于將視頻信號提供給剪刀式升降機上的圖7中的投影儀;[0023]圖8為升降機和建筑物地板的簡化的示意性平面圖,其示出了以下實施方式,其中投影儀由升降機上的攝影機和角度編碼器定位,其中該攝影機拍攝了八張不連續的照片;[0024]圖8A為系統的示意性框圖,該系統用于將視頻信號提供給剪刀式升降機上的圖8中的投影儀;[0025]圖9A為升降機和建筑物地板的簡化的示意性平面圖,其示出了以下實施方式,其中投影儀由升降機上的激光距離測量裝置和角度編碼器定位,該激光距離測量裝置跟蹤在已知位置處的目標;[0026]圖9B為建筑立柱(buildingcolumn)的一部分和安裝在其上的激光距離測量目標的簡化的示意圖,該激光距離測量目標用于圖9A的激光距離測量裝置;[0027]圖9C為系統的示意性框圖,該系統用于將視頻信號提供給剪刀式升降機上的圖9A中的投影儀;[0028]圖1OA為升降機和建筑物地板的簡化的示意性平面圖,其示出了以下實施方式,其中投影儀由升降機上的攝影機和角度編碼器定位,該攝影機跟蹤充當已知位置處的目標的建筑物特征(例如,立柱);[0029]圖1OB為建筑立柱的一部分的簡化的示意圖,其示出了建筑立柱如何充當用于圖1OA的攝影機的跟蹤目標;[0030]圖1OC為系統的示意性框圖,該系統用于將視頻信號提供給剪刀式升降機上的圖1OA中的投影儀;[0031]圖1lA為升降機和建筑物地板的簡化的示意性平面圖,其示出了以下實施方式,其中投影儀由升降機上的激光距離測量裝置、攝影機和角度編碼器定位,其中攝影機和激光距離測量裝置跟蹤已知位置處的目標;[0032]圖1lB為建筑立柱的一部分和安裝在立柱上的激光距離測量目標的簡化的示意圖,其示出了該目標如何充當用于圖1lA的激光距離測量裝置和攝影機的跟蹤目標;[0033]圖1lC為系統的示意性框圖,該當前第1頁1 2 3 4 5 6