[發明專利]用于在工作空間將工具定位的系統和方法

有效

• 申請號: 201480013058.8
• 申請日: 2014-03-12
• 公開（公告）號: CN105026887B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 肯特·韋恩·卡勒;李英振
• 申請（專利權）人: 天寶公司
• 主分類號: G01C15/00
• 分類號: G01C15/00
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華;何月華

一種用于協助操作員將多個工具中的任何工具的操作元件定位在工地上的所需位置處的系統，所述系統包括：多個固定定位的視頻成像設備，所述多個固定定位的視頻成像設備位于工地上的已知位置處。每一個所述成像設備具有已知的視野。存儲器存儲每一個工具的數字圖像和尺寸，以及用于操作工具的工地上的所需位置。處理器響應于該視頻設備，用于確定正在被觀看的設備，并且確定工具和工具的操作元件的位置和方向。無線電發射器通過工具操作員將其發送給接收器。

相關申請的交叉引用

本申請涉及并且要求標題為“SYSTEM AND METHOD FOR POSITIONING A TOOL INA WORK SPACE”、于2013年3月13日遞交的第13/800,350號美國申請的優先權，其通過整體引用并入本文。

關于聯邦資助研究或發展的陳述

不適用

背景技術

本文涉及一種便于在工作空間中或在工地(例如，如建筑工地)上將工具定位的系統。當建筑物的內部完工以后，連接器、錨等被附接到地板、天花板、或建筑物內的其它結構中，并且利用電鋸或電鉆進行切割和鉆孔。所有這些必須在所需位置處使用特殊的電動工具來完成，需要在建筑物內的多個精確限定的位置處操作該工具。例如，使用射釘槍、電鋸、粉噴錨工具(powder anchor tool)等等在建筑物內的所需位置處幾乎無誤差地固定、切割、安裝緊固件以及執行其它操作。在任何建筑物中，通常必須通過電動工具適當地設置并且安裝大量的電動部件、管道部件和HVAC部件。此外，精飾建筑物內部還需要在精確限定的位置處操作若干不通電的不同工具，例如，如鋼筋條掃描器(reinforcement barscanner)。將電動工具和非電動工具定位都必須快速地完成并且在它們被引入其中時相對于周圍墻壁、天花板和地板具有某種精度。通常，需要將大量的勞力布局在該建筑工地上的各種施工點。需要多組工人測量并標記預定位置。可以理解的是，該過程已經遭受了種種誤差，該誤差源于測量錯誤和積累的誤差。另外，該布局過程的成本和執行該布局過程所需的時間均已是顯著的。

各種位置確定系統(包括包含一個或多個機器人全站儀的系統)已經被用于建筑布局。在該系統中定位于固定的已知位置處的全站儀將激光束指向回射目標。隨著目標移動，全站儀中的機器人使得光束跟蹤該目標。通過測量光束從全站儀到回射目標并且之后返回到全站儀行進的時間，則確定了到目標的距離。還測量光束到目標的定向方向。由于已知全站儀的空間坐標，故可以容易地確定回射目標的空間坐標。基于測量到的回射目標的位置和一些建筑物特征(例如，鉆孔或緊固件)的所需位置，操作員可以將反射器移到所需位置，并且標記該位置。

盡管定位確定系統(例如，測距無線電系統和機器人全站儀系統)可以便于并且加速該布局過程，但是該布局過程仍然是漫長、枯燥且昂貴的。

發明內容

一種用于協助操作員將多個工具中的任何工具的操作元件定位在工地上的所需位置處的系統，包括多個固定定位的視頻成像設備，所述多個固定定位的視頻成像設備位于工地上的已知位置處。每一個成像設備具有已知的視野。該工具具有操作元件。處理器響應于多個固定定位的視頻成像設備，用于確定正在被觀看的工具，以及所述工具的位置和方向以及所述工具的操作元件的位置和方向。無線電發射器響應于處理器，用于通過工具操作員將該工具和操作元件的位置和方向以及該工具和操作元件的所需位置和所需方向發送給接收器。無線電接收器和響應于無線電接收器的顯示器由工具操作員攜帶，從而協助操作員將該操作元件和該工具移動到所需位置。存儲器可以具有多個工具的每一者的數字圖像和尺寸的數據庫，以及在工地上用于操作該工具的所需位置的數據庫。還可以使用可移動的視頻成像設備。