用于bim信息的投影的方法和设备的制造方法【专利说明】用于BIM信息的投影的方法和设备[0001]相关串请的交叉引用[0002]本申请涉及并且要求于2013年3月13日递交的美国非临时专利申请序列N0.13/800,828的优先权，其通过整体引用并入本文。[0003]关于联邦资助的研究或开发的声明[0004]不适用【
背景技术：
】[0005]在建筑施工项目期间，例如在建的大型新建筑物内部的施工阶段，或在旧建筑物的翻新期间，参考建筑信息模型(BuildingInformat1nModeling，BH)数据是有用的。该数据当可以得到时限定了包括内部的三维建筑物结构，并且通过便于定位和安置各种建筑施工元件和固定装置，该数据的使用提高了施工工人的生产率。通常，在建筑施工完工以后保持建筑物的B頂模型，并且该模型在建筑物的使用寿命期间可以用于翻新、扩建、和维修的目的。该BIM模型限定了建筑物几何形状、空间关系、和建筑组件的数量和特性。[0006]极其有用的是，能够在建筑物内部快速地定位各个施工点。当建筑物的内部完工时，连接件、锚固件等被附接至每层的天花板上，并且利用电锯和电钻在天花板中进行切割和钻孔。所有这些必须在建筑物天花板中预定的、精确限定的位置中完成。例如，可以使用射钉枪、电锯、粉喷销工具(powderanchortool)等以小的误差在建筑物内的预定点处进行钉牢、切割、安装紧固件，以及执行其它操作。此外，对大量的电气构件、水管构件和HVAC构件必须适当地选址和安装。用于所有这些建筑元件的施工点必须以某种精度定位。通常，剪刀式升降机装置上的工人执行建筑物的天花板上的工作，该剪刀式升降机装置具有操作员支撑平台，和使该平台升起和下降的电动剪刀式机构。该剪刀式升降机装置可以被供电并且可被平台上的工人驱动，从而它可以在不降低平台时围绕建筑物移动。通常，需要大量时间和精力在建筑物天花板上布局很多施工点。需要多组工人来测量和标记预定位置。执行该任务已经变得枯燥并且容易产生误差，该误差产生于测量错误和积累的误差。此外，布局过程的成本和执行布局过程需要的时间均已经是显著的。[0007]在建筑物内部施工场所的施工点的布局已经以更自动化的方式完成，例如，如通过使用机器人全站仪装置。将该全站仪定位在固定的已知位置并且将激光束指向所需位置。该光束可以照亮地板、天花板或墙壁上的一点或可以指向目标，并且从目标反射回，该目标例如可以为回射目标。通过测量光束从全站仪到表面或目标以及之后返回到全站仪行进的时间，则确定了到目标的距离。还已知光束到目标的方向。由于已知全站仪的位置，故可以容易地确定目标的位置。然而，需要能够在建筑物的天花板上布局大量的施工点并且对于剪刀式升降机或类似装置上的工人也可以从事该操作。【
发明内容】[0008]一种用于将包括布局信息的图像投影到在建的建筑物中的表面上的系统，该系统包括可移动的支撑件，该可移动的支撑件用于在在建的建筑物的工作位置处支撑工人；以及投影仪，该投影仪安装在该可移动的支撑件上，该投影仪用于将图像投影在该可移动的支撑件上方的表面上。响应于限定了待投影的图像的图像信号而投影该图像，并且该图像指示待被附着至所述表面或切割穿过所述表面的连接件、锚固件、以及孔的位置。系统在建筑物内确定投影仪的二维位置。距离测量系统用于确定从投影仪到表面的距离。存储器存储建筑物的建筑平面图像。处理器响应于存储器、距离测量系统和用于确定投影仪的二维位置的系统，用于将图像信号提供给投影仪，针对投影仪的二维位置和从投影仪到表面的距离调整投影仪。[0009]距离测量系统可以包括电子距离测量系统。用于在建筑物内确定投影仪的二维位置的系统可以包括在围绕建筑物的已知位置处定位的多个目标反射器，和在可移动的支撑件上用于将激光束指向目标反射器的激光投影仪。用于在建筑物内确定投影仪的二维位置的系统可以包括在可移动的支撑件上的摄影机，摄影机用于观测建筑物内部并且将投影仪的位置的指示提供给处理器。用于在建筑物内确定投影仪的二维位置的系统可以包括在建筑物内的已知位置处的激光距离测量系统。该激光距离测量系统投影旋转的激光束，该旋转的激光束扫过可移动的支撑件并且确定可移动的支撑件距已知位置的距离和前进方向。[0010]建筑物在已知位置处可以具有多个可识别的特征。用于在建筑物内确定投影仪的二维位置的系统可以包括可移动的支撑件上的激光距离测量系统，激光距离测量系统投影旋转的激光束。旋转的激光束扫过建筑物内的已知位置处的特征。这可以确定这些特征距可移动的支撑件的距离和前进方向。用于在建筑物内确定投影仪的二维位置的系统可以包括在可移动的支撑件上的旋转摄影机，旋转摄影机用于从可移动的支撑件上拍摄建筑物内部的视频图像并且基于在视频图像内记录的特征的方向来确定投影仪的位置。在可移动的支撑件上的旋转摄影机从可移动的支撑件上拍摄建筑物内部的多个静止视频图像，其中针对于每一个该静止视频图像，摄影机面向已知位置。可替选地，可移动的支撑件上的旋转摄影机可以从可移动的支撑件上拍摄建筑物内部的连续移动视频图像，其中摄影机面向已知方向。用于在建筑物内确定投影仪的二维位置的系统可以包括激光距离测量装置和发射器，用于在建筑物内将激光束指向定位在已知位置处的柱子上的一对目标。用于在建筑物内确定投影仪的二维位置的系统可以包括安装在可移动的支撑件上的跟踪照相机和用于旋转该照相机的旋转系统，随着照相机将预定的建筑物特征保持在视野内，该跟踪照相机跟踪所述照相机所面向的方向。用于在建筑物内确定投影仪的二维位置的系统可以包括安装在可移动的支撑件上的跟踪照相机和用于旋转该照相机的旋转系统，随着照相机将预定的建筑物特征保持在视野内，该跟踪照相机跟踪所述照相机所面向的方向。该系统还包括激光距离测量装置和发射器，用于在建筑物内将激光束指向定位在已知位置处的柱子上的一对目标。[0011]一种用于将包括布局信息的图像投影到在建的建筑物内的表面上的方法，包括以下步骤:提供可移动的支撑件，以在工作位置处支撑工人，在可移动的支撑件上提供投影仪，确定从投影仪到表面的距离，并且将来自投影仪的图像投影到工人上方的天花板上。工人在由图像限定的位置处可以操作各种工具。该方法还可以包括以下步骤:在建筑物内确定可移动的支撑件的位置，从而将用于所述位置的合适图像投影到天花板上，并且布局信息被适当地定位。确定从投影仪到表面的距离的步骤可以包括以下步骤:利用激光距离测量装置确定从投影仪到表面的距离。【附图说明】[0012]图1为在建筑物的天花板上执行施工操作的工人在剪刀式升降机上的简化透视图，以及附接到剪刀式升降机的投影仪的放大图和投影到天花板上的图像的放大图，其中包括布局信息的图像被投影到工人上方的建筑物天花板上；[0013]类似于图1，图2为剪刀式升降机上的工人在建筑物的天花板上执行施工操作的放大图；[0014]类似于图1，图3为将包括布局信息的图像投影到建筑物天花板上的放大图；[0015]图4为剪刀式升降机和建筑物地板的简化的示意性平面图，该视图示出了以下的实施方式，其中投影仪由位于已知位置处的便携式布局工具(portablelayouttool，PLT)和在升降机上的摄影机定位；[0016]图4A为系统的示意性框图，该系统用于将视频信号提供给剪刀式升降机上的图4中的投影仪；[0017]图5为升降机和建筑物地板的简化的示意性平面图，其示出了以下实施方式，其中投影仪由在建筑物中的已知位置处的激光距离测量装置和角度编码器定位；[0018]图5A为系统的示意性框图，该系统用于将视频信号提供给剪刀式升降机上的图5中的投影仪；[0019]图6为升降机和建筑物地板的简化的示意性平面图，其示出了以下实施方式，其中投影仪由升降机上的激光距离测量装置和角度编码器定位；[0020]图6A为系统的示意性框图，该系统用于将视频信号提供给剪刀式升降机上的图6中的投影仪；[0021]图7为升降机和建筑物地板的简化的示意性平面图，其示出了以下实施方式，其中投影仪由升降机上的旋转摄影机和角度编码器定位；[0022]图7A为系统的示意性框图，该系统用于将视频信号提供给剪刀式升降机上的图7中的投影仪；[0023]图8为升降机和建筑物地板的简化的示意性平面图，其示出了以下实施方式，其中投影仪由升降机上的摄影机和角度编码器定位，其中该摄影机拍摄了八张不连续的照片;[0024]图8A为系统的示意性框图，该系统用于将视频信号提供给剪刀式升降机上的图8中的投影仪；[0025]图9A为升降机和建筑物地板的简化的示意性平面图，其示出了以下实施方式，其中投影仪由升降机上的激光距离测量装置和角度编码器定位，该激光距离测量装置跟踪在已知位置处的目标；[0026]图9B为建筑立柱(buildingcolumn)的一部分和安装在其上的激光距离测量目标的简化的示意图，该激光距离测量目标用于图9A的激光距离测量装置；[0027]图9C为系统的示意性框图，该系统用于将视频信号提供给剪刀式升降机上的图9A中的投影仪；[0028]图1OA为升降机和建筑物地板的简化的示意性平面图，其示出了以下实施方式，其中投影仪由升降机上的摄影机和角度编码器定位，该摄影机跟踪充当已知位置处的目标的建筑物特征(例如，立柱)；[0029]图1OB为建筑立柱的一部分的简化的示意图，其示出了建筑立柱如何充当用于图1OA的摄影机的跟踪目标；[0030]图1OC为系统的示意性框图，该系统用于将视频信号提供给剪刀式升降机上的图1OA中的投影仪；[0031]图1lA为升降机和建筑物地板的简化的示意性平面图，其示出了以下实施方式，其中投影仪由升降机上的激光距离测量装置、摄影机和角度编码器定位，其中摄影机和激光距离测量装置跟踪已知位置处的目标；[0032]图1lB为建筑立柱的一部分和安装在立柱上的激光距离测量目标的简化的示意图，其示出了该目标如何充当用于图1lA的激光距离测量装置和摄影机的跟踪目标；[0033]图1lC为系统的示意性框图，该当前第1页1 2 3 4 5 6