リアルタイムでの多次元空間の自動的な調査、レイアウト、および検証をユーザが実行できるようにする方法およびシステム。調査をハンドヘルドユニットによって例えば三次元でグラフィック表示することができ、これにより自動調査および／またはレイアウトの実行時に、本システムによってユーザを多次元空間において案内および／またはナビゲートすることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００７年４月９日付で出願された「Ａ Ｓｙｓｔｅｍ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｃａｐａｂｌｅ ｏｆ Ｎａｖｉｇａｔｉｎｇ Ａｎｄ／Ｏｒ Ｍａｐｐｉｎｇ Ａｎｙ Ｍｕｌｔｉ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｓｐａｃｅ」という名称の仮出願第６０／９１０，７９１号の出願日の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、自律ロボットによるタスクの実行および建築ナビゲーションという新産業を生み出す多次元空間の自動的な調査、レイアウト、および検証のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
コンセプトから実施までの設計の実現は、特には建設業に関する場合難題である。建設業においては、建築家、プランナー、エンジニア、などが、アイデアをコンセプト化し、そのコンセプトを現場の請負人によって実現することができる設計図などの有形な形式へと還元するという役割を果たす。実現または建設のプロセスは、骨の折れる仕事となる可能性があり、その成功は、当該特定のプロジェクトに関する図面または設計図書に示されている寸法および空間的関係を正確に復元するという請負人の能力に大きく依存する。設計図書に示されている内容を復元する際の請負人のミスが、建設実務の一般的な特徴であり、高価につく修正措置につながることもしばしばである。いくつかの例では、ミスは、建設現場の特性を十分に理解していないことに起因する。例えば、或る空間のリフォームのための設計が、特定の位置にドアを配置することを求めており、建設現場において、まさにドアが求められている場所に柱が存在することが明らかになった場合、高価につく設計図の再設計が必要になる可能性がある。高価につく救済措置につながりかねない他の一般的な出来事として、建設現場の不正確なレイアウトゆえに、設計の主たる構成要素が誤った場所に建設され、ミスが最終的に発見されたときに高価につく修復につながる。
【０００４】
一般に、あらゆる建設プロジェクトの成功は、設計において想定された空間的関係を現場において正確に再現できるための基盤とすることができる良好な寸法管理に強く依存する。寸法管理は、通常は、建築家、工員（例えば、電気技師、配管工、乾式壁の設置者）、または測量士の領分である。典型的な「現況調査」または測量の仕事は、現場を測定または測量し、既存の状況ならびに設計を現実化するときに請負人を正しく案内するために使用することができる水準点、基準点、または他の標識の配置を明らかにすることを含む。これらのタスクの実行時に誤差が生じると、上述した種類のミスが生じる。誤差は、場合によっては、不正確な測定または「現況調査」に起因するのではなく、例えば現場において人または機材によって、杭などの標識または水準点が誤って倒されてしまったり、あるいは鉛筆による印が誤って汚されてしまう場合など、標識の不充分な管理に起因することもある。そのような状況において、作業員が、鉛筆による印または杭を、元々の位置であったと思われる場所に単に再配置することがあり得るが、そのような場所が、実際には元々の位置ではないことが、まったくないとは言えない。これが生じると、以後のこの水準点の参照はすべて、今や寸法の基準が誤った場所にあるにもかかわらず、誤った場所にあることが知られていないという事実に起因する誤差をもたらす。さらに、今や不正確である基準点を使用することから生じる誤差は、誤差がしばらくのあいだ発見されない可能性があるという事実ゆえ、さらに厄介になりうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
測定または測量における誤差は、現場の調査または設計のレイアウトのどちらに関係するにせよ、正確な「現況検証」ならびに水準点および標識の用心深い保護およびそれらの頻繁な再検証から始めることによってしか、避けることができない。実務において、この仕事にはきわめて時間がかかり、労働集約的となる可能性があり、典型的は、担当のチームが頻繁に現場を訪れて、既存の水準点および標識を手作業で検証し、必要に応じて新たな水準点および標識を手作業で設定する必要がある。したがって、建設現場の属性または建設のためレイアウトを明らかにし、あるいは水準点および標識などの寸法基準を再検証するために、建設現場を迅速かつ正確に測定または測量する方法について、ニーズが存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、多次元空間の自動的な調査、レイアウト、および検証のためのシステムおよび方法を提供する。多次元空間は、少なくとも２つの次元を有する空間である。空間の設計からその建設への移行が、本発明のシステムおよび方法によって大いに容易化される。
【０００７】
本発明による多次元空間（例えば、３Ｄ空間）の自動的な調査は、システムの設備から多次元空間内の１つ以上の選択された基準の点までの距離を測定すること、およびシステムの設備から多次元空間内の種々の既存の物体および構造体までの距離を測定することを含む。これらの測定が、システムの設備によってなされた測定にもとづいて、建設現場の図面（デジタル形式であってよい）またはグラフィック表現を生成し、すなわち多次元空間の正確な描写をリアルタイムで自動的に生成するために、本発明のシステムによって使用される。さらに、調査される多次元空間のリアルタイムでのグラフィック表現の生成に加え、本発明のシステムは、調査される多次元空間の測定された属性に対して、調査を実行しているシステムのユーザの位置をリアルタイムで示すこともできる。したがって、本発明は、リアルタイムで調査対象の多次元空間の調査を生成するだけでなく、調査を行いながら多次元空間内でユーザを案内することができる。
【０００８】
本発明による建設現場の自動レイアウトは、多次元空間についての設計において指定された物体および構造体の物理的な位置、配置、向き、および相対配置を示すために、多次元空間内に水準点および標識を確立することを含む。典型的には、多次元空間の開発のための設計は、建設が行われる多次元空間のすべての物体および／または構造体の空間的な関係を正確に描写する１つ以上の図面として記憶される。設計は、グラフィックによって描かれたとき、特定の物理的特徴を有する仮想空間を呈する。本発明のシステムのユーザによって多次元空間の自動レイアウトが実行される際に、本システムは、設計図面を参照して自身を多次元空間において正しく位置させ、次いで設計図面に含まれる所定の物体および／または構造体について、多次元空間へと移されるときの正確な位置を指摘する。このようにして、本発明は、多次元空間においてユーザを１つの点（あるいは、領域または空間あるいは他のより高次元の領域）へと案内でき、ユーザが、多次元空間においてマーキングを行い、多次元空間の境界または境界内において建設すべき物体および／または構造体の指定の位置を示すことができるようにする。本発明の一実施の形態においては、ユーザが本発明のシステムの設備を制御して、設計において指定された構造体および／または物体のためのマーキングを自動的に行うことができる。
【０００９】
本発明による多次元空間の自動検証は、自動調査から生成された表現（例えば、グラフィック表現）を、設計者によって生成された表現（例えば、グラフィック表現）、すなわち仮想空間と、比較することを含む。本発明のシステムおよび方法は、２つの表現の間に不一致があればユーザに忠告する。不一致が本発明によって指摘され、ユーザへと示される。本発明の方法およびシステムは、設計および実際のレイアウトならびに多次元空間のための設計の間の不一致の存在をユーザに知らせるために、種々の技法のうちの任意の１つ以上を使用することができる。
【００１０】
本発明のシステムは、１つ以上のサブステーションと通信することができる少なくとも１つのマスターステーションモジュールを備えている。マスターステーションモジュールが、コントローラモジュールへと接続される。コントローラモジュールが、入出力（Ｉ／Ｏ）インターフェイスモジュールへと接続され、Ｉ／Ｏモジュールが、アクチュエータ／ユーザインターフェイス装置（ＵＩＤ）モジュールおよび表示装置モジュールの両者へと接続される。コントローラモジュールは、さらにデータストレージモジュールへと接続される。
【００１１】
マスターステーションモジュールは、少なくとも１つの多チャネル送信機、少なくとも１つの多チャネル受信機、および少なくとも１つのプロセッサを備えている。さらに、マスターステーションモジュールは、本発明のシステムのユーザによるアクチュエータ／ＵＩＤの操作に応答してコントローラモジュールによって生成される指令にもとづいて、コントローラによって制御される１つ以上の機械的な装置および／または機構を備えることができる。
【００１２】
それぞれのサブステーションが、送信機、受信機、およびプロセッサを備えている。プロセッサが、送信機および受信機の両者へと接続され、さらに１つ以上の制御可能な機械的装置および／または機構（少なくとも１つのマスターステーションから受信される指令を実行するためにサブステーションによって使用される）へと接続されている。サブステーションの送信機を、多次元空間についての情報をマスターステーションモジュールへと送信するために使用することができ、受信機を、マスターステーションモジュールからの指令を受信するために使用することができる。
【００１３】
本発明のシステムは、すでに述べたとおり、多次元空間のレイアウト、多次元空間の調査、または多次元空間の検証のうちの１つ以上を実行するために使用される。調査、レイアウト、および／または検証のプロセスの最中に、本システムは、既知またはすでに調査した物体および／または構造体ならびにユーザの現在の物理的な位置を含む多次元空間（例えば、３Ｄのグラフィック表現）を表示することによって、多次元空間内でユーザを案内することができ、多次元空間内でユーザを効果的に案内すると同時に、ユーザがレイアウトを実行しているときにどこにマーキングを行うべきかをユーザに知らせ、ユーザが調査を実行しているときには、物体または構造体あるいは多次元空間の物理的特徴がどこに位置しているのかをユーザに知らせる。さらに、本発明のシステムは、仮想空間を多次元空間の表示へのオーバレイとして表示することができる。したがって、ユーザが多次元空間内を物理的に移動するとき、本発明のシステムは、ユーザの位置を追跡して、その位置を実際の空間および／または仮想の空間のグラフィック表示の中にリアルタイムで表示することができる。
【００１４】
建築ナビゲーション（Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ）およびオンサイト自律ロボットタスク実行（ｏｎ ｓｉｔｅ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｒｏｂｏｔｉｃ Ｔａｓｋ Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ）という２つの新たな産業が、本発明のシステムおよび方法の結果として生成される。建築ナビゲーションは、建設プロジェクトの設計段階から実際の建設への移行を促進するために、１人以上の者によって実行される種々のタスクを取り扱う種々のサービスの提供を含む。さらに、建築ナビゲーションは、サービスの提供者によって作られる基準に従って、本発明のシステムおよび方法のユーザを訓練し、さらに／または認証することを含む。したがって、本発明の方法およびシステムを用いる多次元空間の自動調査、自動レイアウト、および／または自動検証において訓練および／または認証を受けたユーザは、建築ナビゲータと称される。上述の方法に加えて、建築ナビゲータは、仮想空間の設計者（例えば、建築家、エンジニア）によって生成された情報を、多次元空間の建設者（例えば、総合建設請負業者、フィールドエンジニア、測量士）によって行われる具体的タスクに協調させる役目を果たす種々の機能を実行する。調査、レイアウト、および検証のプロセスの際に、建築ナビゲータは、アクチュエータ／ＵＩＤ（例えば、ジョイスティック、スタイラス、タッチパッド、タッチキー、ジャイロ、空間または３Ｄマウス、キーボード）を操作し、マスターステーションおよびサブステーションを制御すべく種々の指令をマスターステーションへと送信する。また、マスターステーションは、サブステーションからの情報を受信し、システムが多次元空間の自動的な調査、レイアウト、および／または検証のために必要な処理を実行できるよう、この情報をコントローラへと提供する。
【００１５】
オンサイト自律ロボットタスク実行（ＡＲＴＥ）は、（ａ）材料を多次元空間において建設に使用される物体および／または構造体のための構成要素へと製造および／または組み立てするため、ならびに／あるいは（ｂ）システムの設備に建設タスク（例えば、自動的な調査、レイアウト、および／または検証）を自律的に実行させ、あるいはそのような構成要素または他の構成要素を使用することによってユーザの制御のもとでタスクを実行するために、システムの設備を使用することを含む。
【００１６】
そのような自律装置または設備は、プログラムまたは一式のインストラクションに従ってＡＲＴＥ建設を実行する。例えば、マスターステーションモジュールを、自身に搭載または取り付けされたツールを遠隔制御するように構成することができ、ＡＲＴＥ建設を行うようにユーザによって制御することができ、あるいは自律的にＡＲＴＥ建設を行うように１つ以上のソフトウェアパッケージによってプログラムすることができる。本発明の方法に従って本発明のシステムのためにＡＲＴＥ建設を実行することができる装置を製造するあらゆる存在が、この新規な産業の一部である。さらに、本発明の方法に従ってＡＲＴＥ設備（本発明のシステムの一部である）を操作するように個人に訓練および／または認証を与えるあらゆる存在が、やはりこの新規な産業の一部である。ＡＲＴＥ建設のサービスを提供する存在であって、契約上の合意に従ってＡＲＴＥ建設を行うための訓練および認証を受けた人材を擁するあらゆる存在が、この新規な産業の一部である。ＡＲＴＥ作業の実行について訓練および／または認証を受けた者は、ＡＲＴＥ作業者と称される。
【００１７】
以上、当業者が以下の本発明の詳細な説明をよりよく理解できるように、本発明の好ましい特徴をかなり大まかに概説した。本発明のさらなる特徴が以下で説明され、本発明の特許請求の範囲の主題を構成する。本明細書に開示される概念および具体的な実施の形態を、本発明と同じ目的を実行すべく他の構造および方法を設計または変更するための基礎として容易に使用でき、そのような他の構造および方法が、本発明の最も幅広い形態の精神および技術的範囲から逸脱するものではないことを、当業者であれば理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のシステムのブロック図を示している。
【図１Ａ】本発明のシステムの特定の実例を示している。
【図１Ｂ】本発明のシステムの別の実施の形態を示している。
【図２】本発明のシステムのサブステーションのブロック図を示している。
【図３】本発明のシステムのマスターステーションモジュールのブロック図を示している。
【図４Ａ】本発明のシステムのマスターステーションの一部であってよいレベリング通信レーザを示している。図４Ａが等角投影図である。
【図４Ｂ】本発明のシステムのマスターステーションの一部であってよいレベリング通信レーザを示している。図４Ｂが正面図である。
【図５】レーザ下げ振りを有している本発明のシステムのマスターステーションモジュールの正面図を示している。
【図６Ａ】カメラマウントを備えるマスターステーションモジュールを示している。図６Ａが、この装置の等角投影図を示している。
【図６Ｂ】カメラマウントを備えるマスターステーションモジュールを示している。図６Ｂが、左側面図を示している。
【図６Ｃ】カメラマウントを備えるマスターステーションモジュールを示している。図６Ｃは、マスターステーションモジュールのためのコンピュータモジュールを示している。
【図７】レーザビームの十字をターゲットに集束させているマスターステーションモジュールの等角投影図である。
【図８】レーザビームの十字を地面または床面に集束させているマスターステーションモジュールの等角投影図である。
【図９Ａ】２つの水平回転レーザを有しているマスターステーションモジュールの等角投影図を示している。
【図９Ｂ】図９Ａの正面図である。
【図１０】マスターステーション−サブステーション・システムを示している。
【図１１】デイジーチェーン接続された複数のサブステーションに相互接続されたマスターステーションモジュールを示している。
【図１２】可搬のサブステーションを示している。
【図１３Ａ】プリズムサブステーションを示している、図１３Ａが、２プリズムのサブステーションの実施の形態の等角投影図である。
【図１３Ｂ】プリズムサブステーションを示している、図１３Ｂが、３プリズムのサブステーションの実施の形態の等角投影図である。
【図１４Ａ】プリズムが搭載されたハンドヘルド・コンピュータ・ステーションを示している。
【図１４Ｂ】レーザ距離測定装置が組み込みまたは取り付けされている図１４Ａのコンピュータの等角投影図である。
【図１４Ｃ】プリズムが取り付けられた図１４Ａのコンピュータの側面図である。
【図１５Ａ】種々の可搬のサブステーションを示している。図１５Ａが、車輪を有するロボット車両を備えるサブステーションを示している。
【図１５Ｂ】種々の可搬のサブステーションを示している。図１５Ｂが、戦車の履帯の動きを有するサブステーションを示している。
【図１５Ｃ】種々の可搬のサブステーションを示している。図１５Ｃは、ロボット車両が昆虫または蜘蛛のような脚を有しているサブステーションを示している。
【図１５Ｄ】種々の可搬のサブステーションを示している。図１５Ｄは、水中翼船形式の空気浮遊運動を有するサブステーションを示している。
【図１６】ロボットアームおよびツールを備えるロボットサブステーションを示している。
【図１７Ａ】ロボットマスターステーションモジュールを示している。図１７Ａは、ロボット車両に搭載されたマスターステーションモジュールを示している。
【図１７Ｂ】ロボットマスターステーションモジュールを示している。図１７Ｂは、作業を実行することができるマスターステーションモジュールを示している。
【図１８】コンピュータネットワークを使用して相互接続された種々のマスターおよびサブステーションを示している。
【図１９】固定の基準ステーションを読み取ることができる囲いの内部のマスターステーションモジュール（または、サブステーション）を示している。
【図２０】バーコードが印刷されてなる３６０度のコーナーキューブプリズムを示している。
【図２１Ａ】種々のインテリジェントな標識を示している。
【図２１Ｂ】種々のインテリジェントな標識を示している。
【図２１Ｃ】種々のインテリジェントな標識を示している。
【図２２Ａ】マスターステーションモジュールを用いた有色プリズムの検出を説明している。
【図２２Ｂ】マスターステーションモジュールを用いた有色プリズムの検出を説明している。
【図２３Ａ】回転レーザを用いたマスターステーションモジュールおよびサブステーションのやり取りを説明している。
【図２３Ｂ】回転レーザを用いたマスターステーションモジュールおよびサブステーションのやり取りを説明している。
【図２４Ａ】写真環境モデラーを示している。
【図２４Ｂ】写真環境モデラーを示している。
【図２４Ｃ】写真環境モデラーを示している。
【図２５Ａ】ビーコンドローンおよびそれらの受信ポールとのやり取りを示している。
【図２５Ｂ】ビーコンドローンおよびそれらの受信ポールとのやり取りを示している。
【図２６Ａ】可動部を持たない角運動量測定装置を示している。
【図２６Ｂ】可動部を持たない角運動量測定装置を示している。
【図２６Ｃ】可動部を持たない角運動量測定装置を示している。
【図２６Ｄ】可動部を持たない角運動量測定装置を示している。
【図２７Ａ】レーザまたは音波距離計のためのハンドヘルドメータ・パン／チルト・ガントリを示している。図２７Ａが正面図である。
【図２７Ｂ】レーザまたは音波距離計のためのハンドヘルドメータ・パン／チルト・ガントリを示している。図２７Ｂが左側面図である。
【図２８Ａ】自動レベリング回転レーザを示している。図２８Ａが、等角投影図である。
【図２８Ｂ】自動レベリング回転レーザを示している。図２８Ｂは、装置の正面図である。
【図２９】セルフレベリング回転レーザトラッカーを示している。
【図３０Ａ】自動レベリング固定レーザポインタを示している。
【図３０Ｂ】自動レベリング固定レーザポインタを示している。
【図３１】ロボット建設セキュリティステーションを示している。
【図３２Ａ】３６０°カメラステーションを示している。図３２Ａが、カメラの等角投影図である。
【図３２Ｂ】３６０°カメラステーションを示している。図３２Ｂは、伸縮ポールの上に取り付けられたカメラを示している。
【図３２Ｃ】３６０°カメラステーションを示している。図３２Ｃは、クレーンからぶら下がるカメラを示している。
【図３３】建物ねじれセンサを示している。
【図３４Ａ】可動ロボットの移動を検出して、その正確な位置を割り出す装置を示している。図３４Ａが、加速度計および電子機器を備える装置の内部を等角投影図で示している。
【図３４Ｂ】可動ロボットの移動を検出して、その正確な位置を割り出す装置を示している。
【図３５】可搬のアームステーションの側面図である。
【図３６】可搬のステーションの側面図である。
【図３７】ツールアーム、水平方向および垂直方向に走査される可視レーザ、ならびに電子距離測定装置を有している車載のマスターステーションの側面図である。
【図３８Ａ】切断ツールを有するロボットアームを示している。
【図３８Ｂ】印刷およびプロットツールを有するロボットアームを示している。
【図３８Ｃ】下げ振り可視レーザポインタを有するロボットアームを示している。
【図３８Ｄ】ＣＭＭ、レーザスキャナ、または手動ポイント読み取りツールを有するロボットアームを示している。
【図３８Ｅ】穿孔、彫刻、および燃焼ツールを有するロボットアームを示している。
【図３９】本発明を使用するように構成された建物の囲いを示している。本発明のシステムが、キットとして図中に配置されている。すべての構成要素が、図中に示されている。特には、恒久的な位置へと取り付けられた固定の基準位置が示されている。
【図４０】固定の基準ステーションのセンサ／送信機アレイを示す等角投影図である。
【図４１】図１４Ａ〜Ｃのハンドヘルドコンピュータの表示装置の概略図である。
【図４２】上下の可視レーザポインタと、組み込みの電子距離測定装置とを備える三脚プリズムポールの概略図である。
【図４３】地面からの自身の高さおよび平面配置を確認するマルチビーム距離測定装置を有するマスターステーションを示している。
【図４４Ａ】ジャイロスコープによって安定化され、ケーブルによって駆動され、レールによって駆動され、あるいはホバー駆動される吊り下げコンピュータ化搬送システムを示している。
【図４４Ｂ】ジャイロスコープによって安定化され、ケーブルによって駆動され、レールによって駆動され、あるいはホバー駆動される吊り下げコンピュータ化搬送システムを示している。
【図４４Ｃ】ジャイロスコープによって安定化され、ケーブルによって駆動され、レールによって駆動され、あるいはホバー駆動される吊り下げコンピュータ化搬送システムを示している。
【図４４Ｄ】ジャイロスコープによって安定化され、ケーブルによって駆動され、レールによって駆動され、あるいはホバー駆動される吊り下げコンピュータ化搬送システムを示している。
【図４５】図４４Ａ〜Ｄのジャイロスコープによって安定化されたケーブル駆動の吊り下げコンピュータ化搬送システムがどのように使用されるのかを示している。
【図４６Ａ】プリズムポールのマーキングシステムのばね付勢の千枚通しを有する先端部を示している。
【図４６Ｂ】プリズムポールのマーキングシステムのばね付勢のマーカまたはペイントスティックを有する先端部を示している。
【図４７Ａ】粘性減衰によって安定化されるプリズムポールを示している。
【図４７Ｂ】粘性減衰によって安定化されるプリズムポールを示している。
【図４８Ａ】ジャイロスコープによって安定化されるプリズムポールの全体を示している。
【図４８Ｂ】スタビライザヘッドを示している。
【図４９】自身と測量士のポール（プリズムおよびデータ収集用ハンドヘルドコンピュータとやり取りする無線アンテナを有している）との間の距離を測定するマスターステーションモジュール（無線アンテナを有しているロボット）を示している。
【図５０】ハンドヘルドコンピュータからの指示にもとづいてターゲット位置にマークを施す可視スペクトルのレーザを発している図４９のトータルステーションを示している。
【図５１】表面上に可視のターゲットスポットを生成するように可動ロボットを指揮する図４９のマスターステーションモジュールを示している。
【図５２】図５１に示した実施の形態と同様であるが、マーキングが、所望のパターンの投影ベクトルのオーバレイである。
【図５３】図４９のシステムの第４の実施の形態であり、パターンが、三次元パターンの二次元表示である。
【図５４】図４９のシステムの第５の実施の形態であり、マスターステーションモジュールが、塗料を使用して地面に位置をマークするように可動ロボットを指揮している。
【図５５】図４９のシステムの第６の実施の形態であり、マスターステーションモジュールが、ツールによる作業（穿孔など）を実行するための位置へと可動ロボットを案内している。
【図５６】図４９のシステムの第７の実施の形態であり、マスターステーションモジュールが、測定および床へのマーキングが可能なロボットアームによって計測を実行するための位置へと可動ロボットを案内している。
【図５７】測定およびマーキングが壁に対して行われている図５６である。
【図５８】マスターステーションモジュールがそれぞれ異なるハンドヘルドユニットと通信している複数のプリズムを追跡し、ハンドヘルドユニットが互いに通信する点を除き、図４９のシステムの第８の実施の形態である。
【図５９Ａ】それぞれが自身の高さおよび互いの水平距離の両者を測定することができる２つのレーザ距離計ユニット（すなわち、ＡおよびＢ）の立面図を示している。
【図５９Ｂ】レーザ距離計および回転プリズムの拡大図を示している。
【図６０】図５９の構成の平面図であり、位置の三角測量のためのターゲットセンサがさらに示されている。
【図６１】距離および高さの測定をもたらすために特別なポールを使用する距離計を示している。
【図６２Ａ】３つのジャイロスコープと加速度計とを備える慣性測定システムを有するハンドヘルドユニットの内部に含まれる基本的な構成要素を示す等角投影図である。
【図６２Ｂ】ハンドヘルドユニットの外側の等角投影図である。
【図６３】本発明の方法のフローチャートを示している。
【図６４】本発明の方法のフローチャートを示している。
【図６５】本発明の方法のフローチャートを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の好ましい実施の形態を詳しく参照する。それらの例が、添付の図面に示されている。
【００２０】
本明細書の全体において明確に示されるとおり、タスクを完了するために必要な段階の一部またはすべてが、本発明の方法に従って本発明のシステムの設備によって実行されるとき、タスクが「自動的に」実行される。本明細書において述べられる種々のタスクの最終段階の一部またはすべてが、組み込みのファームウェアおよび／またはソフトウェアによって指揮されるシステムの設備によって実行されることで、そのようなタスクが自動的に実行される。
【００２１】
本明細書において使用されるとき、用語「建設現場」は、所定の境界を有する任意の多次元空間であって、その内部で物体および構造体の建設ならびにそれらの相互の配置および方向付けを実行することができる多次元空間を包含するものと理解され、建設現場は、建設の一部またはすべてが行われた任意の多次元空間も包含する。
【００２２】
仮想空間は、建設現場の境界、設計の特定の物体または構造体、多次元空間における物体および／または構造体の互いの位置および方向ならびに指定の確立された基準点に対する位置および方向、ならびに所定の物体および／または構造体の実際の物理的な寸法を記述する（例えば、グラフィックおよび／またはテキスト）情報にもとづいて描くことができる多次元空間の視覚的表現または数学的表現である。設計をメモリアライズする情報は、仮想情報と称される。仮想情報の一例は、建設プロジェクトにおいて建築家またはエンジニアによって作り出された図面一式（例えば、２Ｄまたは３ＤのＣＡＤ（コンピュータ支援設計）図面）である。以下では、用語「建設現場」および「多次元空間」は、入れ換え可能に使用される。
【００２３】
本明細書において使用されるとき、用語「調査」は、本発明の方法に従って本発明のシステムを使用するユーザ（好ましくは、建築ナビゲータ）のプロセスであって、建設現場における基準点および他の所定の位置（例えば、標識、水準点）を探し、それら所定の点の間の距離を測定し、建設現場の既存の構造体および／または物体を特定し、既存の物体および／または構造体の実際の物理的な寸法を測定し、建設現場に位置する既存の物体および／または構造体の間の距離を測定して、リアルタイムで、すなわち調査がなされるときに、建設現場の表現（例えば、グラフィカルな２Ｄまたは３ＤのＣＡＤ図面や、他の種類の表現）を自動的に生成するプロセスを指す。基準点は、建設現場において具体的に定められ、測定の起点として指定される点または位置である。基準点は、通常は、設計者（例えば、建築家、エンジニア）によって仮想情報において特定され、通常は、多次元空間の現場の測量士によって多次元空間に印される。調査から生成される情報が、仮想情報の一部となることができる。
【００２４】
本明細書において使用されるとき、用語「レイアウト」は、基準点ならびに設計および／または調査から生成された仮想情報にもとづき、特定の点および／または場所の正確な位置、建設現場内の物体および構造体の向きおよび配置を、リアルタイムで自動的に特定するプロセスを指す。レイアウトのプロセスは、レイアウトされる多次元空間内でシステムのユーザを正確な場所へと案内することも含むことができる。その結果、ユーザが、正確な場所に印を付けることができ、あるいは本発明のユーザが、本発明のシステムの一部である設備を使用して、建設現場内の物体および構造体の位置に自動的に印を付けることができる。
【００２５】
本発明のシステムおよび方法によれば、ユーザが、建設現場（すなわち、多次元空間）と仮想空間との間のマッピングを行うことによって、建設現場のレイアウトを実行することができる。マッピングは、２つの空間の間に明確な関係（例えば、数学的関係）が存在する場合において、一方の空間内の既知の点を指定し、もう一方の空間内の対応する点を計算し、あるいは割り出すことを指す。例えば、レイアウトの際に行われるように、仮想空間から多次元空間（すなわち、建設現場）へのマッピングが、本発明の方法が設計者の図面の中の点に明確な関係を適用して実際の多次元空間における対応する点の位置を決定または計算する場合に生じる。
【００２６】
本明細書において使用されるとき、用語「検証」は、仮想情報を調査情報と比較し、レイアウトのプロセスにおいて何らかの誤差が関与したか否かを判断するプロセスを指す。システムが、誤差または不一致の位置ならびに生じた誤差の種類をユーザに知らせる。
【００２７】
本発明の方法およびシステムを用いた多次元空間の自動的な調査、レイアウト、および／または検証において訓練されて認証されたユーザは、建築ナビゲータと称される。上述の方法に加えて、建築ナビゲータは、仮想空間の設計者（例えば、建築家、エンジニア）によって生成された情報を、多次元空間の請負人（例えば、総合建設請負業者、フィールドエンジニア、測量士）によって行われるべき特定のタスクに協調させるべく機能する種々の機能を実行する。本発明のシステムおよび方法の設計者／製造者は、ユーザが認証された建築ナビゲータとして認められる前にマスターしなければならない特定の要件およびスキルセットを公布することができる。例えば、建築ナビゲータは、測量士ではないが、測量の基本を理解することから利益を得ることができる。調査、レイアウト、および検証のプロセスにおいて、建築ナビゲータは、アクチュエータ／ＵＩＤを動作させ、マスターステーションへと種々の指令を送信して、マスターステーションおよびサブステーションを制御する。
【００２８】
ＡＲＴＥ建設を実行すべく、本発明のシステムに従って設計および構成され、本発明の方法に従って操作される機器の運転ならびに／あるいはプログラミングおよび保守に精通して認証されたユーザは、ＡＲＴＥ作業者と称される。ＡＲＴＥ作業者は、さまざまな時点において、ＡＲＴＥ機器に割り当てられたタスクを実行するために、種々の現場の職人および現場の専門家とやり取りをする。ＡＲＴＥ作業者は、特定のタスクを計画するために現場の総合建設請負業者と協議することができる。さらに、ＡＲＴＥ作業者は、建設現場の調査に先立ち、建設現場のすべてまたは一部について、建設プロセスの戦略立案および計画のために、建築ナビゲータと協働することができる。
【００２９】
Ｉ．本発明のシステム
図１を参照すると、本発明のシステムの一実施の形態のブロック図が示されている。本発明のシステムを、種々の手法および機器を用いて構成および／または実現できることに、注意すべきである。すなわち、本発明のシステムは、図１に示した特定の実施の形態に限定されるわけではない。
【００３０】
本発明のシステムは、好ましくは、ユーザが建設現場の調査、レイアウト、および／または検証を実行できるように、互いに相互接続することができるモジュールの種々の組み合わせの集合体として実現される。マスターステーションモジュールに関するモジュールを、マスターステーションアセンブリまたは１つがマスターステーションモジュールである複数のモジュールを形成するために、互いに相互接続および／または結合させることができる。本明細書において使用されるとき、用語「マスターステーション」は、マスターステーションモジュールまたはマスターステーションアセンブリのいずれかを指す。各モジュールは、１つ以上のタスクを実行することができる装置であって、１つ以上の他の装置（モジュールであっても、モジュールでなくてもよい）へと接続することができる装置である。各サブステーションが、好ましくはモジュールの組み合わせとして構成される。
【００３１】
さらに図１を参照すると、建築ナビゲータなどのユーザが、アクチュエータ／ＵＩＤモジュール１３０を動作させて、Ｉ／Ｏインターフェイスモジュール１２０およびコントローラモジュール１１６を介してマスターステーションモジュール１１０へと指令を送信することができる。指令が、伝播装置モジュール１１２を使用することによって、建設現場に位置する任意の数のＮ個のサブステーション（１４２、１４４、１４６、１４８、および１５０）へと送信される（ここで、Ｎは、１以上の整数）。伝播装置モジュール１１２を、サブステーションからの信号を受信するためにも使用することができる。伝播装置１１２は、多次元空間のレイアウト、調査、および／または検証の際に可視または不可視のレーザビームを送信することができるレーザとして示されている。図示のレーザは、反射されたレーザビームを受信して、装置１１２による信号の受信も可能にするためのセンサを、さらに有することができる。装置１１２は、ＲＦ（高周波）信号、マイクロ波信号、および他の種類の信号など、電磁気信号の送信および受信に使用される任意の１つ以上の装置であってよい。図示のとおり、マスターステーションモジュール１１０からの指令が、通信リンク１３２、１３４、１３６、１３８、および１４０を介して送信される。通信リンクは、例えば、種々の波長のレーザ信号、または別個の周波数帯を占めるＲＦ（高周波）通信チャネル（例えば、気中、撚線、同軸ケーブル、光ファイバ、マイクロ波導波路）、あるいは他の種類の周知の伝播信号（例えば、光信号、マイクロ波信号、レーダ信号、赤外信号）であってよい。
【００３２】
サブステーション１４２、１４４、１４６、１４８、および１５０のそれぞれが、信号を送信および／または受信することができ、適切な調査、レイアウト、または検証を可能にすべく建設現場の全体に戦略的に配置された対応する伝播装置（１４２Ａ、１４４Ａ、１４６Ａ、１４８Ａ、および１５０Ａ）を有している。表示装置１２６が、アクチュエータ／ＵＩＤモジュール１３０を使用して生成されたテキスト情報ならびに／あるいは建設現場または仮想空間のグラフィック表現（すなわち、ＣＡＤ図面）を描くために使用される。コントローラモジュール１１６に常駐するソフトウェアの制御のもとで、表示装置１２６が、建設現場および仮想空間の両方を同時に示すことができ、さらにマスターステーションモジュール１１０がＮ個のサブステーションのうちの１つから受信した建設現場情報を描くことができる。さらに、表示装置１２６は、データ保存部１０６またはマスターステーションモジュール１１０から得られるグラフィック情報を描くことができる。グラフィックは、データ保存モジュール１０６からの情報およびＮ個のサブステーションのうちの１つ以上から受信される情報を使用して、コントローラモジュール１１６にロードされたファームウェアまたはソフトウェアから、コントローラモジュール１１６によって生成される。
【００３３】
マスターステーションモジュール１１０は、接続１１４Ａおよび１１４Ｂを介してコントローラ１１６へと接続されている。コントローラモジュール１１６は、接続１０８Ａおよび１０８Ｂを介してデータストレージモジュール１０６へと接続されている。さらに、コントローラモジュール１１６は、接続１１８Ａおよび１１８Ｂを介してＩ／Ｏインターフェイスモジュール１２０へと接続されている。Ｉ／Ｏインターフェイスモジュールは、接続１２８および１２２をそれぞれ介してアクチュエータ／ＵＩＤ１３０および表示装置１２６の両者へと接続されている。表示装置１２６は、接続１２４を介してアクチュエータ／ＵＩＤ１３０へと接続されている。接続１２４により、テキストまたは他のユーザ由来の信号（例えば、マウス、ジョイスティック、スタイラス、タッチパッドからの信号）の結果を表示装置１２６に表示することが可能である。本明細書において使用されるとき、用語「接続」は、機械的な接続、電気的な接続、光学的な接続、または磁気的な接続、あるいはこれらの種類の接続の任意の組み合わせを指すことができ、この用語は、通常は、或る場所から他の場所または或るモジュールから別のモジュールへの信号（電気、磁気、機械、電気機械、光学、電気光学の信号）の転送を可能にする特定の経路、チャネル、または機構を指す。したがって、用語「接続」は、必ずしも物理的な接続には限られず、例えば互いに物理的には接続されていない２つの構成部品の間に、磁気的な結合を実現してもよい。
【００３４】
データストレージモジュール１０６に保存される情報は、例えば建築家および／または建設プロジェクトの土木技師によって生み出すことができる設計図またはＣＡＤ（コンピュータ支援設計）図面として実現できる仮想情報であってよい。
【００３５】
仮想情報が保存されるデータストレージモジュール１０６を、建築家またはエンジニアあるいは多次元空間の他の設計者によって生み出されたグラフィックおよび技術情報をデジタル的に保存して含むメモリユニットとして実施することができる。仮想情報を、ソフトウェアパッケージを使用して任意のいくつかの周知のやり方で生成することができ、そのような情報を、通信リンク１０４などの通信リンクおよび／またはインターネットなどの通信ネットワーク１０２を介して伝送することができる。通信リンク１０４は、同軸ケーブル、電話線、などの直接の物理的接続であってよく、あるいは無線リンク、光リンク、またはこれらの任意の組み合わせであってよい。
【００３６】
マスターステーションモジュール１１０が、互いに接続され、あるいは互いに連絡するいくつかのモジュールのうちの１つとして、信号伝播装置１１２を備えて示されている。信号伝播装置１１２は、無線信号を伝播させるためのアンテナであってよい。要約すると、信号伝播装置１１２によって、これらに限られるわけではないが無線ＵＨＦ（極超短波）、ＶＨＦ（超短波）信号、およびレーザによって生成される信号などの光信号など、電磁信号を伝播させることができる。伝播装置１１２は、マスターステーションによって送信される信号の特定の種類に応じて、適切かつ正しい伝播装置をマスターステーションモジュールへと機械的および／または電気的に接続できるよう、マスターステーションへと着脱可能に取り付けられる。例えば、レーザをマスターステーションモジュール１１０へと接続し、マスターステーションモジュールの回路および機器の一部であるレーザによって生成される光信号（例えば、１つ以上のレーザビーム）の伝播を可能にすることができる。無線信号（ＲＦまたは高周波信号、ＵＨＦ、ＶＨＦ信号）を伝播させるために、アンテナをマスターステーションモジュールへと接続することができる。その結果、マスターステーションモジュール１１０が、光および／または無線信号を送信することができる。マスターステーションモジュール１１０は、Ｎ個のサブステーションのうちの任意の１つ以上へと指令を送信することができるモジュールである。
【００３７】
図１に示したマスターステーションアセンブリ（すなわち、マスターステーションモジュールを含む複数の接続されたモジュール）の一実施の形態を、「セオドライト」または測量機と呼ばれる周知の測定器具から構成することができる。そのような器具に、可視ビームを放射し、あるいは建設現場において距離ならびに水平方向および垂直方向の角度を測定するためのレーザビームを備えることができる。したがって、セオドライトに、コンピュータ（表示装置、コントローラ、アクチュエータ／ＵＩＤ装置を有している）ならびに制御可能な機械的機構および装置を後付けすることができ、コンピュータが、（１つ以上のソフトウェアプログラムとして実現される）本発明の方法に従って動作する。マスターステーションアッセンブリの別の実施の形態には、種々のタスクを実行するように無線信号または他の種類の信号によって遠方から制御することができるロボット車両を後付けすることができる。図１に示したマスターステーションアセンブリを、建築ナビゲータあるいは本発明のシステムおよび方法の熟練ユーザが多次元空間の自動調査、自動レイアウト、および自動検証を実行できるよう、そのようなロボット車両へと接続することができる。マスターステーションアセンブリのさらに別の実施の形態を、コントローラ１１６、表示装置１２６、Ｉ／Ｏ１２０、アクチュエータ１３０、およびデータストレージユニット１０６の機能を実行する任意の種類の可搬コンピュータ装置（例えば、ポケットＰＣ、携帯情報端末（ＰＤＡ））を受け入れるために使用することができるドッキングステーションによって実現することができる。
【００３８】
Ａ．マスターステーションモジュール
マスターステーションモジュールは、少なくとも１つの多チャネル送信機、少なくとも１つの多チャネル受信機、および少なくとも１つのプロセッサを備えている。さらに、マスターステーションモジュールは、コントローラ（すなわち、図１のコントローラ１１６）によって制御される１つ以上の機械的な装置および／または機構を備えることができる。コントローラが、本発明のシステムのユーザによるアクチュエータ／ＵＩＤの操作に応答して指令を生成し、そのような指令が、マスターステーションモジュールへと接続された機械的な装置および／または機構を制御するために使用される。多チャネル送信機は、１つ以上の区別可能な信号をアンテナまたはレーザ発生装置などの伝播装置を介してサブステーションへと送信することができる信号送信装置である。マスターステーションモジュールのさらに詳しい図が、図３に示されている。
【００３９】
図３は、プロセッサ３０８を多チャネル受信機３０４および多チャネル送信機３０６へと接続して備えているマスターステーションモジュール３００のブロック図を示している。さらに、プロセッサ３０８を、制御可能な機械的構造３１０へと接続することができる。マスターステーションモジュール３００は、図１に示したマスターステーションモジュール１１０のさらに詳細なブロック図である。制御可能な機械的構造３１０は、マスターステーションモジュール３００によって受信された指令にもとづいてプロセッサ３０８によって制御することができる１つ以上の機械的または電気機械的な装置または機構（例えば、無線制御の車両、ロボットシステム）であってよい。信号伝播装置３０２を、アンテナとして実現することができ、あるいは信号伝播装置３０２が、１つ以上のサブステーションまたは表面へとレーザビームを放射するためのレーザ発生装置であってよい。また、信号伝播装置３０２を、信号送信設備の一部としての使用に加え、信号を受信するためにも使用することができる。レーザの例では、センサを、信号の受信を可能にすべく装置１１２の信号受信部に取り付けることができる。アンテナの場合には、アンテナを、サブステーションおよび／または他のマスターステーションから送信される信号を受信するためにさまざまな時点において使用することができる。マスターステーションモジュール３００が、２種類以上の信号伝播装置（例えば、同じマスターステーションモジュールへと接続された１つのアンテナおよび１つのプリズム）を備えてもよい。プロセッサ３０８を、受信信号の内容を処理して、マスターステーションモジュール３００に制御可能な機械的構造３１０を使用してタスクを実行させることができるマイクロプロセッサとして実施することができる。さらに、プロセッサ３０８は、Ｎ個のサブステーションのうちの１つ以上および／またはコントローラ１１６（図１を参照）への送信のための応答および／または指令を生成することができる。
【００４０】
マスターステーションモジュール３００によって実行されるべきタスクの１つは、建設現場におけるマスターステーションモジュール３００の位置を明らかにし、その位置を仮想空間内の対応する位置へと相関付けることであり、このプロセスは、一般的には、２つの既知の点からの物体の距離が当該物体の位置を正確に突き止めるために使用される三角測量と称される。３つ以上の既知の点を使用して、より正確に位置を特定することも可能である。さらに、本発明において、マスターステーションモジュール３００は、仮想空間内に定められた基準点の位置を明らかにし、（通常は、測量士によって）多次元空間において特定することも可能である。マスターステーションモジュール３００は、両方の基準点へと適切な直接視線を有するように配置される。マスターステーション３００は、自身の送信機として、第１の基準点へとレーザビームを案内して、この基準点までの距離を測定することができるレーザプリズム装置を有することができる。次いで、レーザビームを第２の基準点へと向け、この第２の基準点までの距離を測定することができる。建設現場において距離を測定するためにレーザビーム（典型的には、不可視のビーム）を使用することは、周知の技法である。あるいは、レーザビームを反射することができるプリズムを備えるサブステーションを、各基準点の位置に正確に配置し、マスターステーションが、自身と両方のサブステーションとの間の距離を割り出すことができる。さらに、光を反射する材料または装置ならびに／あるいは電磁信号を反射する材料または装置を、基準点および多次元空間内の他の点に配置して、多次元空間内の距離ならびに物体および構造体の測定を可能にすることができる。次いで、マスターステーションモジュール３００は、マスターステーション３００の現在の位置を、多次元空間内および仮想空間内の特定可能な基準、物体、および／または構造体に対して割り出すための三角測量のプロセスを実行するために、両方の基準点についての距離情報をコントローラ１１６（図１を参照）へと転送することができる。
【００４１】
サブステーションへの信号の送信およびサブステーションからの信号の受信に加えて、マスターステーションモジュール３００の種々の構成要素またはモジュールの全体を、多次元空間のレイアウトのプロセスまたは建設現場の調査の実行の際に、種々のタスクを実行するようにコントローラ１１６によって制御することができる。例えば、マスターステーションモジュール３００へと接続された信号伝播装置（例えば、レーザ、アンテナ）を、回転させ、あるいは配置変更することができ、あるいは車両または可動のマスターステーションの場合には、マスターステーション全体を新たな位置へと移動させ、新たな測定を行うことができる。システムのユーザは、例えば、アクチュエータ／ＵＩＤ１３０を操作することによってマスターステーションモジュール３００を制御することができる。
【００４２】
調査、レイアウト、および検証の実行を含む本発明の方法を、図１に示したマスターステーションアセンブリなどのマスターステーションアセンブリによって実行できることに、注意すべきである。マスターステーションアセンブリは、マスターステーションモジュール１１０、信号伝播装置１１２、コントローラモジュール１１６、Ｉ／Ｏインターフェイスモジュール１２０、アクチュエータ／インターフェイスモジュール１３０、および表示装置モジュール１２６を備えている。データストレージモジュール１０６が、マスターステーションアセンブリの一部であっても、マスターステーションアセンブリの一部でなくてもよい。
【００４３】
Ｂ．コントローラモジュール
再び図１を参照すると、コントローラモジュール１１６は、１つ以上のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラによって実現できる処理装置である。コントローラモジュール１１６は、スタンドアロンのラップトップ、デスクトップコンピュータ、メインフレームコンピュータ、または相互接続されたコンピュータのネットワークであってよい。コンピュータモジュール１１６は、マスターステーションモジュール１１０と同じ場所に位置することができ、あるいはマスターステーションモジュール１１０から比較的遠い距離に位置することができる。コントローラモジュール１１６は、仮想情報が保存されたデータストレージモジュール１０６へのアクセスを有している。コントローラモジュール１１６は、建設現場のレイアウト、調査、または検証の最中または前に、仮想情報の一部またはすべてにアクセスすることができる。
【００４４】
本発明の方法は、１つ以上のコントローラを制御する１つ以上のソフトウェアプログラムによって実現することができるが、コントローラモジュール１１６のメモリ部分に保存される。その結果、コントローラモジュール１１６は、本発明の方法の各段階のうちの任意の１つ以上と、マスターステーション、サブステーションを制御して、多次元空間および仮想空間のグラフィック表現をリアルタイムで生成するために必要なすべての段階とを実行することができる。最も重要なことには、コントローラモジュール１１６は、建設現場の自動的な調査、自動的なレイアウト、および自動的な検証を実行するために、本発明の方法の１つ以上の段階を実行することができる。コントローラモジュール１１６は、１つ以上のマスターステーションを制御して、三角測量の技法を実行することができる。さらに、コントローラモジュール１１６は、１つ以上のマスターステーションモジュールに、三角測量、距離の測定、ならびに多次元空間における物体および構造体の測定を実行するために、１つ以上のサブステーションの制御を実行させることができる。このように、コントローラモジュール１１６は、マスターステーションモジュールを直接制御し、サブステーションを（マスターステーションモジュールを介して）間接的に制御して、距離、水平方向および垂直方向の角度、ならびに特定可能な物体および／または構造体の寸法を測定する。さらに、コントローラモジュール１１６は、仮想空間および／または多次元空間のグラフィック表現を生成し、そのような空間を２Ｄまたは３Ｄで表示装置１２６に表示することができる。仮想空間および多次元空間が同時に示されるとき、どちらか一方を他方へのオーバレイとして示すことができる。コントローラモジュール１１６が、本発明の方法のような調査および／またはレイアウトの最中に、本発明のシステムによって多次元空間のグラフィック表現をリアルタイムで自動的に生成できるよう、種々のマッピング操作を実行できることにも注意すべきである。コントローラモジュール１１６は、コントローラモジュール１１６に常駐するシステムソフトウェアにもとづいて、種々のタスクの実行を指揮する。
【００４５】
システムソフトウェア
システムソフトウェアは、建設および建築の市場における使用を容易にするように作られたグラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）を有しているコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアシステムである。このソフトウェアは、特定の位置特定、ナビゲーション、建設タスクの読み取りおよび書き込みを迅速に実行するように調製されている。システムソフトウェアは、自動車または他の車両のナビゲーションに利用されるＧＰＳ（全地球測位システム）システムのルック・アンド・フィールを模擬している。ユーザは、例えば建設中の建物を表わす現場の図面において案内される。このソフトウェアは、マスターステーションモジュール、サブステーションとの組み合わせにおいて使用され、既存の建築の状態の寸法的に正確な現況調査を、適切な形式（例えば、２Ｄまたは３ＤのＣＡＤ図面）でリアルタイムで生成する。
【００４６】
システムソフトウェアは、ハンドヘルド、ラップトップ、タブレット、またはデスクトップのコンピュータに設置でき、あるいはマスターステーションモジュールおよび／またはサブステーションと通信する能力（指令を送信し、テレメトリを受信する）を有している他のコンピュータに設置することができる。このように、システムソフトウェアは、遠隔の測定、ナビゲーション、および文書化管理ソフトウェアとして機能することができる。システムソフトウェアは、マスターステーションモジュールへと指令を送信し、マスターステーションモジュールからテレメトリを受信する。システムソフトウェアは、マスターステーションモジュールのファームウェアへと指令を送信し、要求に応じて指定のタスク（例えば、指定の方向に向きを変え、あるいは特定の角度位置へと上下に移動し、可視レーザポインタをオン／オフし、距離または角度を測定する、など）を実行するように求める。マスターステーションモジュールが、要求された機能を実行し、実行または測定のテレメトリをシステムソフトウェアへと送り返すことによって応答する。下記に挙げる機能を参照されたい。
【００４７】
コントローラ１１６のソフトウェアによって、コントローラモジュールは、マスターステーションアセンブリの種々の機能を制御して、調査、レイアウト、および／または検証の実行に関するタスクを実行することができる。システムソフトウェアの特徴のいくつかは、以下のとおりである。
・位置制御およびズーム制御が「ゴースト」される（図面上に或る程度透明または半透明に表示される）。
・表示された図面におけるグラフィカルな位置選択。
・測定対象点の視覚的参照およびコンピュータディスプレイ（例えば、表示装置１２６）に表示されたターゲットへとレーザビームを送信するプリズムの配置。
・プリズムなどの送信機が、ソフトウェアによって追跡される。プリズムが移動したとき、その新しい位置が表示装置に示される。
・多次元空間および仮想空間のグラフィック表現に対するターゲットプリズム（基準点において使用されるサブステーション）の位置の表示。
・レイアウトのプロセスにおいてユーザを選択された一連の点を通って案内する。
・測定結果を、フィートおよびインチにて表示することができる。
・マルチプリズムオフセット機能。
・自動標識認識（標識は、多次元空間において特別に特定される構造体または物体である）。
・ユーザの位置特定。現在地が画面上に表示される。
・マスターステーションおよび１つ以上のサブステーションの位置が（不可視のレーザビームを使用して）連続的に監視されるトラッキングモード。位置が、ｘｙｚ座標に関して表現される。
・レイアウトの際に、可視のレーザビームが使用される。位置が、ｘｙｚ座標にて表示される。
・アクチュエータ／ＵＩＤ装置（例えば、マウス、キーボード、３Ｄマウス、ジョイスティック、タッチパッド、スタイラス、デジタイザ、ジャイロ）の位置が、レーザによって空間において追跡され、ユーザがレーザを所望の位置に向けることを可能にする。これは、能動レーザポインティングモードと称される。
・ひとたびターゲット（例えば、基準点）または空間内の点が選択されると、現在位置からの「ターゲットまでの距離」が画面表示１２６に表示される。
・反射器なしモードとプリズムトラッキングモードとの間のシームレスな移行。
・プリズムトラッキングモードにおける可視レーザの発射。
・交替の図面または図面層へのアクセスが可能。
・パワーサーチ機能。マスターステーションが、プリズム位置を能動的にサーチする手順に従う。
・サブステーションの自動検出および位置特定。
・完全な図面外観が、「ゴースト」される（別の図面上に或る程度透明または半透明に表示される）。これは、（さまざまな地点に位置する）マスターステーション、サブステーション、およびプリズムの位置を、多次元空間全体に対して表示する。
・プロジェクトのＣＡＤ図面が、基準点および固定の基準ステーションにもとづいて建設現場へと参照される。この行為は、手動で行うことができ、あるいはソフトウェアによって自動的に行うことができる。
・ターゲットに近づくにつれ、グラフィックがズームインし、さらなる詳細およびさらなる精度がもたらされる。
・ソフトウェアが、或る位置から別の位置への推移の最中に、正確なｘｙｚ座標をもたらす。
・品質管理および文書化の目的において、行われた作業、レイアウト、記録、または変更された物を、時刻、日付、およびユーザスタンプとともに示す文書の生成。このファイルは、提出可能であってよい。
・各文書において、基準点の位置の画像などの基準座標測定情報が記録され、あるいは特定のファイルおよび層に関連付けられる。
・建築空間の画像または映像を記録でき、特定の座標に組み合わせることができる。
・マスターステーション、サブステーション、車両ステーション、車両マスターステーション、固定の基準ステーション、または可搬ステーションから受信される映像入力を、装置に立つ必要なく、装置をターゲットに正確に向けるために使用することができる。
・マスターステーションモジュールにおいて使用することができる任意の１つ以上のモータについて、マスターステーションモジュールモータの動きの精密な制御。
【００４８】
Ｃ．Ｉ／Ｏインターフェイスモジュール
入力／出力インターフェイスモジュール１２０は、典型的にはユーザインターフェイス装置（ＵＩＤ）へと接続されたそのような装置から信号を受信し、そのような信号を処理のために適切に変換し、そのように変換した信号をマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラなどの処理ユニットへと転送する装置である。対照的に、マイクロプロセッサから１つ以上のＵＩＤへの信号は、Ｉ／Ｏインターフェイスモジュール１２０によって受信され、ＵＩＤによる使用のために変換される。例えば、グラフィック表現がコントローラ１１６によって処理され、コントローラ１１６が、表示装置１２６によって表示されるべき信号を送信する。信号は、表示装置１２６に達する前に、表示装置１２６によって適切に処理されることができるように、Ｉ／Ｏインターフェイスモジュール１２０によって適切に変換される。Ｉ／Ｏインターフェイスモジュール１２０は、典型的には、コンピュータまたはコンピュータシステムの処理部が人間またはユーザによって操作される装置と適切にやり取りできるようにする装置として機能する。
【００４９】
Ｄ．アクチュエータ／ＵＩＤモジュール
アクチュエータ／ＵＩＤ（ユーザインターフェイス装置）１３０は、指令、応答を送信し、あるいはコンピュータシステムまたはコンピュータを動作させるために、コンピュータまたはコンピュータシステムの中枢のプロセッサと通信するために使用される１つ以上のユーザによって操作することができる装置を呈する。アクチュエータの例として、これらに限られるわけではないが、キーボード、マウス、空間または３Ｄマウス、スタイラス、タッチパッド、ローラーボール、およびジョイスティックが挙げられる。
【００５０】
Ｅ．表示モジュール
表示モジュール１２６は、ＣＲＴ（陰極線管）モニタ、液晶表示装置（ＬＣＤディスプレイ）、プラズマディスプレイ、あるいは映像、グラフィック、テキスト、および視覚的に表示することが可能な他のあらゆる種類の情報を描画するために使用される種類の表示装置など、周知の表示装置のうちの任意の１つ以上であってよい。
【００５１】
Ｆ．データストレージモジュール
データストレージモジュール１０６は、情報を任意の周知のフォーマットにてデジタル、アナログ形式で保存するための任意の種類の周知の記憶媒体を使用する任意のメモリ空間であってよい。このモジュールは、磁気媒体、光学媒体、半導体媒体、またはこれらの任意の組み合わせを使用して、情報を保存することができる。
【００５２】
Ｇ．マスターステーションアセンブリ
（１）図１Ａ
図１Ａに示されているマスターステーションアセンブリは、本発明の方法に従って動作させることができる本発明のシステムの１つの具体的な実施の形態である。マスターステーションアセンブリは、マスターステーションモジュール３０、ラップトップ１８、ならびにアクチュエータ／ＵＩＤ２６および３０（ここでは、ジョイスティック２６およびキーパッド３０として示されている）を備えている。アンテナ２２が、例えばインターネットを介して遠方に位置するデータストレージモジュール（図示されていない）に保存された仮想情報（例えば、多次元空間についての建築家の図面）へとアクセスするために使用することができる無線モデム（図示されていない）の一部として示されている。あるいは、データストレージモジュールは、ラップトップのメモリ（図示されていない）の一部であってよい。
【００５３】
さらに図１Ａを参照すると、マスターステーションアセンブリは、建設現場の自動的な調査、レイアウト、および検証を実現するために、本発明の方法の各段階のいずれかおよびすべてを実行することができる。マスターステーションモジュール３０は、可視または不可視のレーザビームを物体、基準点、水準点、標識、または多次元空間内の他の所定の点へと案内するための回転および／またはスピンするレーザ２を有している。好ましくは、レイアウトのプロセスにおいては可視のビームが生成され、調査のプロセスにおいては不可視のビームが案内される。センサ８が、多次元空間内の物体または構造体から反射されるビームの受信および／または案内のために、モジュールのハウジング４に適切に配置される。スコープ６が、多次元空間における垂直方向および／または水平方向の角度を測定するために使用される。セルフレベリング機構１０が、モジュールを適切に水平にするために使用され、レーザ１４が、モジュールの水平または垂直を出すためにレーザビーム１６を向けるものとして示されている。モジュールのハウジング４は、三脚１２に搭載されている。モジュールのハウジング４内に、ラップトップ１８のコントローラに常駐するソフトウェアとの連動においてジョイスティック２６を操作することによって制御することができる種々の制御可能な機械的機構および装置（図示されていない）が位置している。
【００５４】
ラップトップ１８は、Ｉ／Ｏインターフェイスモジュール、コントローラモジュール、およびデータストレージモジュールを備えているが、いずれも図１Ａには示されていない。結果として、データストレージモジュールに保存された仮想情報と、ラップトップ１８のコントローラモジュールにインストールされた本発明の方法に従うソフトウェアとによって、図１Ａに示したマスターステーションアセンブリは、建設現場の自動的な調査、レイアウト、および検証を実行することができる。建設現場の特定の物理的特徴に応じて、サブステーションなどのさらなる構成要素を、建設現場の自動的な調査、レイアウト、および検証を実行するために使用することができる。
【００５５】
（２）図１Ｂ
図１Ｂに示したマスターステーションアセンブリは、後述される図３７（車両取り付けのマスターステーション）関して説明されるとおりのマスターステーションアセンブリであり、そのようなマスターステーションモジュールを、本発明のユーザ（すなわち、ＡＲＴＥ作業者または建築ナビゲータまたは両方の産業に精通した者）によって直接制御することができる。図１Ｂに示したマスターステーションアセンブリは、自律的に動作することも可能である。マスターステーションアセンブリは、建設現場（すなわち、多次元空間）において使用される構成要素の製造および／または組み立てを実行でき、さらに現場において建設を実行するために、製造および組み立てした構成要素ならびに他の構成要素を使用することができる。ＡＲＴＥ作業者は、マスターステーションアセンブリがＡＲＴＥ作業者および／または建築ナビゲータによる直接的な制御を必要とせずに（ダウンロードされたプログラム中のインストラクションによって）自律的に動作できるよう、ラップトップからマスターステーションプロセッサへとプログラムを無線でダウンロードすることができる。自律的な動作とは、システムの１つ以上の機器がユーザの制御下にない状態で動作して１つ以上のタスクを実行することを指し、そのような機器は、そのような機器にダウンロードされたソフトウェアプログラムによって動作することができる。図示のとおり、マスターステーションは、ラップトップによってマスターステーションモジュールへとプログラムをダウンロードできるよう、ラップトップ１８から信号を受信するためのアンテナ３８２および関連の電子機器（図示されていない）を有している。ラップトップは、キーボード３０、表示装置２８、および通信リンク２０Ａを介して信号を生成するために内部の通信装置（図示されていない）へと接続できるアンテナ２２を有している。マスターステーションモジュールは、工具箱３８０およびマスターステーションのハウジング３７８を備えており、ハウジング３７８の上に水平方向にスピンするレーザ３７６および水平方向にスピンするレーザ３７５が搭載されている。ポール３７５が、マスターステーションのハウジング３７８の上部から延びており、このポール３７５の端部に、プリズム３７２およびレーザポインタ３７０が取り付けられている。さらに、マスターステーションモジュール３８４は、端部にレーザポインタ３９０およびプリズム３８８を位置させているロボットアーム３８６を備えている。上述の構成要素は、ラップトップおよびラップトップの構成要素を除いてすべて車両３８４の上部に搭載されており、車両３８４を、やはりユーザの操作するラップトップ１８によって制御することができ、あるいは本発明の方法に沿ったプログラムを実行するラップトップ１８によって自律的に制御することができる。
【００５６】
Ｈ．サブステーション
図２を参照すると、本発明の方法を実行するための本発明のシステムの一部を構成することができるサブステーションのブロック図が示されている。サブステーション２００が、受信機２０４、送信機２０６、プロセッサ２０８、制御可能な機械的構造２１０、および信号伝播装置２０２を備えている。伝播装置２０２が、送信機２０６および受信機２０４の両者へと接続され、送信機２０６および受信機２０４の両者が、プロセッサ２０８へと接続され、プロセッサ２０８が、機械的構造２１０へと接続されている。信号伝播装置２０２は、マスターステーションからの信号（例えば、無線信号、レーザビーム）を受信し、それら信号が、処理のためにプロセッサ２０８へと転送される。伝播装置２０２が、マスターステーションまたは他のサブステーションへと信号を送信することも可能である。信号は、タスクを実行すべく機械的構造２１０を制御するためにプロセッサ２０８によって処理される１つ以上の指令を含むことができる。サブステーション２００をさまざまなモジュールで構成し、さまざまな種類のサブステーションを生み出すことができる。例えば、調査またはレイアウトの作業の際に単に１つ以上のマスターステーションからのレーザビームを反射させるために使用されるプロセッサおよび送信機を持たないサブステーションが存在してもよい。
【００５７】
Ｉ．マスターステーションモジュール、マスターステーションアセンブリ、ならびにサブステーションおよびその構成要素のさまざまな例
１．レベリング通信レーザ
レベリング通信レーザは、マスターステーションモジュールの上に搭載することができる回転するパルス変調レーザ機構を備えている（図４Ａおよび４Ｂを参照）。この装置は、視認可能な水平方向および垂直方向の基準レーザ線をもたらす。この装置は、その視線内の物体に印刷されたバーコード情報を読み取ることができる。さらに、これらのレーザは、パルス変調されており、データを送信して、送信された情報を受信できる装置へと届けることができる。
【００５８】
センサも配置されており、パルス変調の送信機から送信された情報の読み取りまたは受信を可能にしている。レベリング通信レーザは、他の同様に設備されたマスターステーション、サブステーション、車両または固定の基準ステーションと通信することができる。さらに、レベリング通信レーザは、セルフレベリングのために機械化されている。
【００５９】
図４（Ａ）が、装置の等角投影図である。回転するレーザのブランケット効果が示されている。図４（Ｂ）は、装置の正面図である。ロボットマスターステーション１１上の水平方向および垂直方向に回転するレーザ２１の位置が、図示されている。ブランケット効果は、マスターステーション１１の上部から生じるレーザ光の水平面および垂直面を生み出すことである。
【００６０】
２．器具高さ距離メータ
図５を参照すると、器具高さ距離メータは、レーザ距離測定装置によって装置から地面までの距離を測定する方法を提供する装置である。ハンドヘルドのレーザ式の距離測定装置が、コンパクトなフォームファクタを有しており、技術水準の技術として入手可能である。この装置は、レーザ距離測定のための同様のコンパクトな電子機器を、床または地面からの正確な器具高さ測定を得るという目的で、既存のマスターステーションのハウジング３５の基部へと組み込んでいる。電子機器は、自動レベリング装置４５およびレーザ５５を、距離測定の電子機器とともに備えている。レーザが、垂直軸に沿って可視のレーザビーム６５を発し、これが床または地面までの距離を測定するために使用される。図５に示したこの装置は、マスターステーションであるため、ハウジング３５は、垂直方向および水平方向に回転するレーザ７５をさらに備えている。レーザ７５が、マスターステーションを当該マスターステーションが配置される空間（あるいはＣＡＤまたはデジタル図面）に関して自動的かつ自律的に位置付けることを可能にし、それは、任意の数の固定の基準ステーションあるいは他のマスターステーションまたはサブステーションを捜索し、それらまでの距離を測定することによって行われる。マスターステーションは、三脚８５に搭載されている。
【００６１】
３．リモートターゲッティングのためのカメラを搭載しているシステム
この装置は、ターゲットの反射像をもたらすためにマスターステーションの光学系に接続されたカメラ６０を、マスターステーション６２の内部に取り付けて備えている。図６Ａが、この装置の等角投影図を示しており、図６Ｂが、左側の立面図を示している。この装置によれば、ユーザが、図６Ｃに示したコンピュータ画面６４上のポップアップウインドウを眺めることによって、遠方からマスターステーションを目標へと向けることができる。その結果、ユーザが装置からきわめて遠い距離に位置することができ、無線通信を使用して、自身に隣接する地点へと狙いを付けて、画面上６４の自身のターゲットに合わせられた照準用十字線を見ることができる。
【００６２】
４．可視レーザ照準用十字線光学系
図７を参照すると、レーザビームの照準用十字線をターゲットへと合わせるための光学系が、マスターステーション７０の光学系に組み込まれている。これは、ユーザが視覚的にターゲットの位置を見つけることを助ける。
【００６３】
５．可視レーザ下げ振り照準用十字線光学系
図８を参照すると、マスターステーション８０の底部の取り付け部に照準用十字線光学系を取り付けることで、マスターステーションの高さの測定（図５を参照）の起点となる地面または床の上の点の視認性が向上する。ユーザが、マスターステーションから大きく離れることもあるそのような点の位置を物理的に確認したいと望むことがしばしばである。
【００６４】
６．複数のレベリングレーザステーション
図４Ａは、マスターステーションのレベリングに使用される水平面を確立する目的のために、水平方向に回転するレーザを１つだけ有しているマスターステーションを示している。図９Ａおよび９Ｂは、水平方向に回転する２つのレーザ８４および８６を有しているマスターステーション８１を示している。図９Ａが、等角投影図であり、図９Ｂが、正面図である。複数（すなわち、２つ以上）の回転するレーザの使用は、自動レベリングのためである。任意の所望の数の回転するレーザを、この目的のために使用することができる。この特徴を有するマスターステーションは、床または建設現場による移動をユーザに警報し、測定のずれを自動的に補正することができる。
【００６５】
７．サブステーション
マスターステーションとプリズムとの間の関係を、以下では「マスター−サブステーション」関係と定義する。
【００６６】
８．マスター−サブステーション・システム
マスターステーション−サブステーション・システムは、マスターステーションおよびプリズムが取り付けられたサブステーションモジュール（典型的には、プリズムがサブステーションの上部に取り付けられる）を含んでいる。プリズム（図２０を参照）は、図１３Ａ、１３Ｂ、および２０に示したものと実質的に同様のマルチコーナーキューブ反射システムである。プリズムは、プリズムに組み込まれたコーナーキューブの数およびそれらのプリズムにおける取り付けの相対角度に応じて、像（または、ビーム）をいくつかの視線に沿って反射させることができる。図１０に、そのようなシステムの例を示している。マスターステーション７２が、サブステーションのプリズム７６を見つけ、これら２つの装置の間の距離および角度を測定し、サブステーション７４の位置を工事現場、工事現場の図面、およびマスターステーションの位置に対して自動的に三角測量する。サブステーションは、工事現場のあちこちに容易に運んで移動させることができるように意図され、マスターステーションの視線内にない座標を特定するための解決策である。サブステーションの位置を三角測量するプロセスが、サブステーションが工事現場において動かされるたびに繰り返される。サブステーションの位置を三角測量するプロセスは、自動的なマスターステーションの機能であってよい（すなわち、直接的な指令なしで実行される）。ひとたびマスターステーションがサブステーションの位置を割り出すと、種々の作業の機能を実行するようにサブステーションへと指令を送信することができる。
【００６７】
機能の例：
・位置がＣＡＤ表示上で選択される。
・選択された位置が、マスターステーションの視線を超えている。
・マスターステーションが、可視レーザを選択された位置へと向け、あるいはプリズムをその位置へとナビゲートするように、サブステーションに指令する。
【００６８】
このようにして、このシステムは、サブステーションの位置を能動的に監視し、あるいは（マスターステーションの視線にないターゲットについて）サブステーションによってマスターステーションへともたらされる座標に対してマスターステーションの位置を能動的に監視する。
【００６９】
図１１を参照すると、複数のサブステーション（９７、９４、９６、９８、９１、９３）を、「デイジーチェーン」または「スターチェーン」に接続することができる。１つまたは複数のサブステーションを、別個独立に１つのマスターステーション９０と使用することができ、あるいは多数をマスターステーションと協働して使用することができる。
【００７０】
９．可搬のサブステーション
図１２を参照すると、可搬のサブステーションが、距離および角度を測定することができ、可視レーザを指定の位置に向けることができる簡素な動力付きのモジュール９２０を備えている。この装置に、伸縮ポール１２００が取り付けられ、その頂上にプリズム１１２０が無線通信の方法とともに取り付けられる。可搬のサブステーションは、工事現場のあちこちに容易に運んで移動させられるように意図され、マスターステーションの視線内にない位置を特定するための解決策である。可搬のサブステーションは、ひとたび配置が変更されると、セルフレベリングを行うように機械化されている。可搬のサブステーションは、三脚に搭載されている。
【００７１】
１０．可搬ツールプラットフォーム・スレーブステーション
可搬のツールプラットフォーム・サブステーションが、多軸コンピュータ制御のツールアーム１３００を備えており、このツールアームの端部に、２つのプリズム１３０２、１３０４が取り付けられている。これが、図１３Ａに等角投影図で示されている。ツールアームの端部に取り付けられた２つのプリズムが、ツールの位置付けおよび選択されたツールの整列を容易にするために使用される。可搬のツールプラットフォーム・サブステーションは、工事現場のあちこちに容易に運んで移動させられるように意図され、マスターステーションの視線内にない位置を特定するための解決策である。可搬のツールプラットフォーム・サブステーションは、ひとたび配置が変更されると、セルフレベリングを行うように機械化されている。２つのプリズムを有するバーが、バーの指す方向を割り出すために使用される。
【００７２】
図１３Ｂが、３つのプリズム１３０８、１３１０、１３１２を三角形のプラットフォーム１３０６に搭載して有している同様のツールを等角投影図で示している。３つのプリズムは、好ましくは、同一直線上にあってはならない。３つのプリズムは、例えば三角形を形成することができる。
【００７３】
可搬のツールプラットフォーム・サブステーションの重要な構成要素は、すでに上述したとおりのレベリング通信レーザシステムであり、回転するパルス変調レーザをサブステーションの筐体の上部に取り付けて備えている。装置は、可視の水平および垂直な基準レーザ線をもたらすように意図されている。この装置は、視線内の物体に印刷されたバーコード情報を読み取ることができる。さらに、これらのレーザは、パルス変調されており、データを送信して、送信された情報を受信できる装置へと届けることができる。
【００７４】
センサも配置されており、パルス変調の送信機から送信された情報の読み取りまたは受信を可能にしている。レベリング通信レーザは、他の同様に設備されたマスター、サブステーション、車両または固定の基準ステーションと通信することができる。最後に、レベリング通信レーザは、セルフレベリングのために機械化されている。
【００７５】
可搬のツールプラットフォーム・サブステーションの主たるツールは、ツールアームの端部に取り付けられた可視レーザによる距離計であり、この装置が、選択された位置を指し示し、あるいは選択された位置までの距離を測定するために使用される。
【００７６】
１１．プリズムが取り付けられたハンドヘルドコンピュータ
図１４Ａは、プリズム１４００（例えば、３６０°のコーナーキューブプリズム）を表示部の上方に取り付けて有しているハンドヘルドコンピュータステーション１４０２の上面概略図である。図１４Ｂは、レーザ距離測定装置１４０４が組み込みまたは取り付けされているハンドヘルドコンピュータ１４０２の等角投影図を示している。マッピング情報が、コンピュータの画面上に現れる。コンピュータは、典型的には、ユーザによって保持される。プリズムの機能は、位置特定装置として機能することにある。図１４Ｃが、図１４Ａのハンドヘルド装置の側面図を示している。図１４Ｃにおいて、コンピュータが、作り付けの支持部１４０６を使用して直立するようにされており、図１４Ａの図が、正面図を示している。マスターステーション（または、サブステーション）が、上述のとおりプリズムの位置を特定する。ひとたび位置が特定されると、全システムが、コンピュータ１４０２を保持しているユーザの（ＸＹＺ空間における）位置を知る。さらに、ユーザは、マスターステーション、サブステーション、および固定の基準点に対する自身の位置を知る。今や、ユーザが現場をあちこちと移動するときに、システムがユーザの移動を知る。ハンドヘルドコンピュータを、ＧＰＳシステムが自動車において使用されるやり方とほぼ同じやり方で、ナビゲーションツールとして使用することができる。
【００７７】
１２．車両ステーション
図１５〜１８を参照する。マスターステーションモジュール、コンピュータディスプレイ、ソフトウェア、および工事現場の図面の存在に加え、本発明のシステムは、少なくとも１つのプリズム１５０２を搭載してなる車両ロボット１５００をさらに備えることができる。この車両ロボットは、２つのプリズムを搭載することができ、あるいは非直線配置の３つ以上のプリズムを搭載することができる。
【００７８】
車両ロボット１５００は、動力内蔵式、有線式、またはプラグイン式である。車両ロボットの移動および活動を、システムソフトウェアによって制御することができ、あるいはマウス、３Ｄマウスまたは空間マウス、ジョイスティック、スタイラス、タッチパッド、タッチキー、デジタイザ、ジャイロ、または慣性測定ユニット制御などの制御装置によって、有線または無線で、手動で制御することができる。車両ロボット１５００は、車載の制御コンピュータおよびソフトウェアを有することができる。車両ロボットは、車輪、履帯、脚を有することができ、あるいは工事現場の表面を浮上移動することができ、人間によって物理的に運ばれる必要がない。車両ロボットを、人間によって動かすことができる。いくつかの電子コンパス、傾斜計、加速度計、および慣性測定ユニットを、ナビゲーションのプロセスを助けるため、および方位のテレメトリを提供するために配置することができる。車両ロボット１５００は、指令の受信およびテレメトリ情報の送信のために、無線で通信を行うことができる。車両ロボットは、レーザ線を追跡して追従し、あるいは指定の位置を向いて、作業を実行し、さらには／あるいは途中で作業を実行するために、センサを備えている。
【００７９】
車両ロボット１５００は、所定の作業機能を実行するために使用される種々さまざまなツールおよび装置のプラットフォームであり、マスターステーションによって操縦されて工事現場を巡る。車両ロボットは、マスターステーションによって観測され、その位置が三角測量される。マスターステーションが、工事現場の図面から直接に車両ステーションを操縦する。
【００８０】
図１５Ａ〜Ｄが、４つの異なる種類の車両ステーションを示している。これらはあくまでも例にすぎず、多数の他の構成が可能である。図１５Ａは、３つまたは４つの車輪を有する車両ステーションを示している。図１５Ｂは、戦車状の動きを用いる車両ロボット１５００Ｂ（プリズム１５０４を備えている）を示している。図１５Ｃは、移動のために昆虫または蜘蛛様の脚を有している車両ロボット１５００Ｃ（プリズム１５０６を備えている）を示している。この種のステーションは、現場を巡って所定の位置へと歩行する。図１５Ｄは、水中翼船のように表面上を移動する浮上移動式車両ロボット１５００Ｄ（プリズム１５０８を備えている）を示している。
【００８１】
１３．コンピュータ制御の多軸ロボットアームを車両に取り付けてなるステーション
マスターステーションモジュール、コンピュータディスプレイ、および工事現場の図面の存在に加え、本発明は、プリズムおよびコンピュータ制御の多軸ロボットツールアームを有している車両ロボットを備えている（図３５、３７、および３８を参照）。特には図３８に、さまざまなツールが示されている。
・切断ツールを備えたロボットアーム３８０２、
・印刷またはプロットツールを備えたロボットアーム３８０４、
・垂直可視レーザポインタを備えたロボットアーム３８０６、
・ＣＭＭ、レーザスキャナ、または手動地点読み取りツールを備えたロボットアーム３８０８、および
・穿孔、彫刻、または燃焼ツールを備えたロボットアーム３８１０。
【００８２】
本発明のシステムの図１６が、位置特定プリズム１６０２を備え、ロボットアーム１６０４の端部に取り付けられた二連プリズム装置１６０６（図１６に示されている）をさらに備えている該当の装置１６００を示している。さらに、この図に示されている装置は、ロボットアームが指令にもとづいて自ら着脱することができる種々のツール（図３５、３７、３８、ならびに４６ＡおよびＢを参照）を収容する自動ツールボックス１６０８を備えている。
【００８３】
図１５〜１８に示したマスターステーションモジュールまたはアセンブリは、現場でのロボット製造に関する種々のタスクを実行するように構成されている。
【００８４】
１４．車載式のマスターステーションモジュール
図１７Ａを参照すると、マスターステーションモジュール１７００を、コンピュータ制御の可動電子ロボット車両１７０２に搭載することができる。今や、マスターステーションモジュールは、固定の位置にはなく、工事現場において既知の位置へと移動する。図１７Ｂを参照すると、車載式のマスターステーションアセンブリ１７１０が、コンピュータディスプレイ（図示されていない）、コンテナ／ツールボックス１７０８に保存されたソフトウェアおよび工事現場の図面を備えており、マスターステーションモジュール１７００、プリズム１７２０、およびコンピュータ制御の多軸ロボットツールアーム１７１２（例えば、二連プリズムおよびレーザポインタなどのツール１７１４が装着される）を有する車両ロボットをさらに備えている。車載式のマスターステーションを、指定の機能を実行するようにコンピュータディスプレイを介してシステムソフトウェアによって指揮することができ、あるいは車載式のマスターステーションが、位置の測定および三角測量、ナビゲーション、ならびに通信などといった作業機能を、自律的に実行することができる。
【００８５】
車載式のマスターステーションの利点は、手動または遠方からの制御が可能であり、あるいは当該車両が配置された空間および工事現場の図面に関して自律的な車両の配向およびナビゲーションを実行できる点にある。車載式のマスターステーションシステムは、プリズムの動きを認めて追跡するために、マスターステーションモジュールの能力を利用する。
【００８６】
車載のマスターステーションアセンブリは、固定の基準ステーション、サブステーション、ならびに／あるいは他の任意のマスターステーションまたは車載のマスターステーションを見つけ、これらと通信し、これらの位置を測定および三角測量することによって、工事現場の図面から工事現場を巡って移動しながら自律的にナビゲーションを行うことができる。この装置を、現在位置から別の位置へと移動するように指揮することができ、あるいは現在位置から別の位置へと移動することを自律的に選択することができ、そこで種々の作業機能を実行するために、コンピュータ制御の多軸ツールアームを利用することができる。
【００８７】
コンピュータ制御の多軸ツールアームは、要求に応じた建設行為または作業を実行するために、作業ツールを自動的に交換することができる。ツールを、車両ステーションに取り付けられたマルチツールホルダまたはツールボックス（例えば、１７０８）から直接、自動的に入れ換えることができる。
【００８８】
図１８が、通信ネットワークの使用とともに機能する複数の装置を示している。種々の装置およびロボット車両が、作業の実行および所与の工事現場のナビゲートのために協働する。装置１８１４が、マスターステーションとして機能でき、残りの装置（１８００、１８０２、１８０４、１８０６、１８０８、１８１０、および１８１２）が、図３８Ａ〜３８Ｅに関して説明されるような種々の建設タスクを実行するサブステーションとして働く。
【００８９】
１５．固定の基準ステーションシステム
固定の基準ステーションを、読み取り可能な固定の基準をもたらす多数の装置の中から選択することができる。固定の基準ステーションは、受動的な装置であってよい。しかしながら、受信機へと情報を送信することができるインテリジェントな装置であってもよく、あるいは特定のメッセージに光学的に応答できる。
・コンクリート製のスラブへと固定または埋設され、あるいは恒久的な位置へと固定される。
・位置指定可能かつ特定可能な既知の位置の標識に取り付けられる。
・標識が、当該装置が配置された空間またはＣＡＤ図面に対する自動的かつ自律的な装置の配向を可能にする。
【００９０】
マスターステーションモジュールまたはアセンブリは、とりわけ電磁気（例えば、光、有色光、赤外線、ＲＦＩＤ、Ｘ線、バーコード、など）、超音波、デジタルコンパス、サイバネティックス情報理論、および符号化された情報などの方法によって、基準ステーション（すなわち、サブステーションの種類）を特定することができる。
【００９１】
固定の基準サブステーションシステムの目的は、それらが配置された空間に対し、あるいはＣＡＤまたはデジタル図面に従って、自動的かつ自律的な装置の配向およびナビゲーションを行うための固定の基準点をもたらすことにある。これらの装置は、同じ空間内に位置する任意の数の他の固定の基準サブステーションを連続的に捜索し、それらまでの距離を測定および再測定することによって、これを行う。最終的な目標は、より高い測定精度の達成、ならびにＣＡＤ図面からの屋内または屋外の自律的または遠隔制御の車両、人型ロボット、アンドロイド、あるいは他のロボットまたはロボット車両、ツールまたはシステムによってナビゲートすることである。
【００９２】
固定の基準ステーションシステムは、少なくとも１つのマスターステーションおよび少なくとも２つの「標識」を備えている。標識（別の種類のサブステーション）の最も単純な形態は、本質的に、工事現場に恒久的または一時的に取り付けられる受動反射器またはプリズムである装置で構成される。標識の目的は、マスターステーションモジュールまたはアセンブリ、サブステーション、あるいは他の装置にとって、視線内のどこかから自身の位置を測定または三角測量するための起点とすることができる仮想の基準を提供することにある。標識は、当該標識が配置された空間において、ＣＡＤ図面またはデジタル図面に関して、マスターステーションを自動的または自律的に正しく位置させる機会を提供する。
【００９３】
マスターステーションモジュールまたはアセンブリが、工事現場に配置され、２つの標識が、空間内に取り付けられる。それら標識の位置が、既知であり、ＣＡＤまたはデジタル図面において特定される。マスターステーションが標識を見つけ、角度および距離の測定にもとづいて、標識および工事現場の図面に対して自身の位置を三角測量することができる。自身の位置を三角測量するプロセスは、自動的なマスターステーションの機能であってよく、すなわち固定の基準ステーションを有する現場に配置されたときに、直接的な指令を必要とせずに実行することができる。固定の基準ステーションシステムは、図面からの屋内または屋外の車両、人型ロボット、アンドロイド、または他の稼働のロボット車両、ツールまたはシステムの自律的なナビゲーションを可能にすることができる。マスターステーション、サブステーション、または車両ステーションも、標識として機能することができる。標識は、指定可能であって、それぞれを固有に特定することができる。
【００９４】
図１９が、固定の基準ステーション（標識）１９０４を有する筐体１９００内に収容されたマスターステーション１９０２を示している。これが、固定の基準ステーションシステムの最小構成である。
【００９５】
標識は、受動的であっても、インテリジェントであってもよい。受動標識は、プリズムまたは反射器、印刷によるバーコードまたはグラフィック、照準用十字線、または釘を備えることができる。受動標識の例が、例えばＲＦＩＤ（高周波識別）技術によってマスターステーションによって読み取ることができる刻印バーコード２００２を有するプリズム２０００として、図２０に示されている。
【００９６】
図２１Ａ〜Ｃを参照すると、インテリジェントな標識に、電子機器が組み合わせられている。それらは、その上面図が図２１Ａによって示されている受動標識が有する視覚的な印を有することもできる。図２１Ａの標識は、情報をマスターステーションへと反射させる（または、受動的に伝達する）ために例えばＲＦＩＤシステムにおいて使用することができる特定のパターン（２１００の十字線、２１０１の点パターン、２１０４の波パターン、および２１０６のバーコードパターン）を有する受動サブステーションに相当することができる。電子機器を、図２１Ｂおよび図２１Ｃに示されるように標識に埋め込むことができる。標識２１００および２１０２の上方からの斜視図が、それぞれ図２１Ｂおよび２１Ｃに示されている。
【００９７】
他の同種の装置に対して自身の位置を知るインテリジェントな標識として機能し、あるいはマスターステーションまたはサブステーション（車両または非車両）との通信によって、これらの装置は、互いにネットワークし、情報を受信および送信し、データ、光、および超音波信号を向け直すことができる。インテリジェントな標識は、典型的には、距離の測定および通信を容易にするために、さまざまな電子センサ、送信機および受信機を備え、反射器または適当な視覚的グラフィックを有している。意図される態様のいくつかは、高周波、音波通信および距離測定、操向可能レーザまたは受動レーザ通信である。これらの装置は、任意の電磁気信号、データ、光、または超音波信号を送信し、受信し、転送することができる。
【００９８】
１６．有色マルチプリズム認識システム
図２２ＡおよびＢを参照すると、各プリズムが別個独立の標識として機能することができるマルチプリズムアセンブリおよび認識システムが示されている。これは、赤外光ならびに色認識を使用して行われる。図２２Ｂにおいて、それぞれが別個独立の標識として機能する複数のプリズムが存在している。各プリズムが、異なる色の光を返す。図２２Ａにおいて、マスターステーション２２００の上部に赤外ストロボ２２０４が取り付けられている。カラーＣＣＤ（電荷結合素子）チップ２２０６が、マスターステーションの受信機に設置されている。図２２Ｂにおいて、赤外ストロボが発光し、赤外光がさまざまな色のプリズム２２０８、２２１０、２２１２、２２１４、２２１６、および２２１８から跳ね返る。ビーム２２０２Ａおよび２２０２Ｂが、視野内の複数のプリズムを同時に識別できるよう、複数のプリズムに向かって扇形に広がる。
【００９９】
有色プリズム認識システムは、迅速な多数のプリズムの特定および個々のプリズムの認識をもたらすことができる。既存のマスターステーション−プリズムの関係に比べ、有色マルチプリズム認識システムは、３つの独特な機能的特徴で構成されている。
・個々のプリズムのそれぞれが、異なる色の２色性ガラスで構成される。
・現時点においてマスターステーションモジュールに位置しており、マスターステーションモジュールの視野内のプリズムを迅速に捜索する方法として拡散ビーム赤外レーザを利用する黒白ＣＣＤカメラチップが、カラーＣＣＤチップ２２０６で。黒白カメラチップをカラーＣＣＤチップで置き換えることによって、マスターステーションモジュールは、色の区別を行うことができ、各プリズムを個々に特定または指定できるようになる。現時点においては、赤外レーザが、マスターステーションモジュールの視野内のプリズムを捜索するために扇形に広がる経路にて使用されており、この方法では、一度に１つのプリズムしか特定することができない。
・赤外ストロボ２２０４またはフラッシュを、マスターステーションの視野内の複数のプリズムの数および位置を同時に特定する手段として機能するように、利用することができる。
【０１００】
図２２Ｂを参照すると、６つのプリズムが、マスターステーションの視野内に位置している。マスターステーションが、赤外ストロボ光を放射する。瞬時に、全プリズムのそれぞれの位置が、プリズムの固有色にもとづいて知られる。
【０１０１】
１７．回転マスターステーション−回転サブステーション
図２３ＡおよびＢが、回転レーザを備えるマスターステーション２３０２と回転レーザを備えるサブステーション２３０４との組み合わせの使用を示している。この組み合わせの利点および機能が、そこに示されている。このシステムは、工事現場における距離の測定およびナビゲーションの手段として、マスターステーションモジュールとは別個独立に使用され、あるいはマスターステーションモジュールの代わりに使用されるように意図されている。回転マスターステーションは、ＸＹＺ座標の測定および位置の三角測量データを、ＣＡＤ図面またはデジタル図面からの工事現場でのナビゲーションおよび測定の目的のために、無線のコンピュータ装置へともたらすことができる。
【０１０２】
図２３Ａを参照すると、回転マスターステーション２３０２は、２つの距離測定レーザ２３０２Ａ、２３０２Ｂと２つのプリズム発見レーザ２３０２Ｃ、２３０２Ｄ（上面図２３００を参照）とを、いずれも装置の筐体の上部に搭載して備えている読み取り器および測定装置である。装置のこの構成要素は、視線内の物体に印刷されたバーコード情報を読み取ることができる。装置の下部には、４つのパルス変調レーザ送信機２３０２Ｅ、２３０２Ｆ、２３０２Ｇ、２３０２Ｈと４つのレーザデータ受信センサ２３０２Ｉ、２３０２Ｊ、２３０２Ｋ、２３０２Ｌ（底面図２３５０を参照）とからなる機構が搭載されている。これらのレーザは、データを、送信された情報を受信することができる装置へと届けることができる。センサが、パルス変調送信機から送信された情報の読み取りまたは受信を可能にする。回転マスターステーション２３０２は、他の同様に設備されたマスターステーションまたはサブステーションあるいは固定の基準と通信することができる。回転マスターステーション機構を、セルフレベリングするように構成することができる。
【０１０３】
回転サブステーション２３０４は、３６０度のコーナーキューブプリズム２３０６を装置の筐体の上部に搭載して有している。装置の下部（図示されていない）には、４つのパルス変調レーザ送信機と４つのレーザデータ受信センサとからなる機構が搭載されている。回転サブステーションの機構を、セルフレベリングするように構成することができる。
【０１０４】
回転マスターステーション２３０２および回転サブステーション２３０４は、それらのパルス変調レーザおよび受信センサによって互いに通信する。識別、テレメトリ、および指令の交換が行われる。
【０１０５】
図２３Ａが、プリズム送信機および受信機アレイを備える連続的に回転するマスターステーションの構造を示している。このシステムは、ロボットマスターステーションモジュールを置き換える。現時点において入手可能な回転レーザのレベルを適応することによって、この装置は、ＸＹＺ座標の測定および位置の三角測量を、ＣＡＤ図面から建設現場またはその他におけるナビゲーションおよび測定のために、無線のコンピュータ装置へともたらすことができる。読み取り器、測定器は、２つのプリズム発見レーザビーム２３０２Ａ、２３０２Ｂ、上部アレイ２３０２Ｃ、２３０２Ｄの２つの距離測定レーザビームを備えている。読み取り器、書き込み器は、各装置の下部に４つのデータ送信レーザ２３０２Ｅ、２３０２Ｆ、２３０２Ｇ、２３０２Ｈ、４つのレーザデータ受信センサ２３０２Ｉ、２３０２Ｊ、２３０２Ｋ、２３０２Ｌを備えている。このステーションは、以下の特徴を有している。
ａ．可視レーザのセルフレベリングを行い、
ｂ．レーザビームによってデータを送信でき、
ｃ．レーザビームによってデータを受信でき、
ｄ．複数のプリズムまでの距離を測定でき、
ｅ．戻りの信号にもとづいてプリズム間の区別を行うことができ、
ｆ．情報を無線で送信することができる。
【０１０６】
図２３Ｂが、回転マスターステーションの基本的な機能を示している。
前提：各装置の高さがセットアップ時に確立され、したがって既知である。
ａ．マスターステーション２３０２が、プリズム２３０６を見つける。
ｂ．マスターステーション２３０２が、プリズム２３０６までの距離を測定する。
ｃ．マスターステーション２３０２が、サブステーション２３０４からのユニットＩＤを要求する。
ｄ．サブステーション２３０４が、ユニットＩＤによって応答する。
ｅ．マスターステーション２３０２が、サブステーション２３０４のＸ、Ｙ、Ｚ座標をサブステーションへともたらす。
【０１０７】
１８．写真環境モデラー
図２４Ａ〜Ｃを参照すると、写真環境モデラー２４５０が、４つの距離測定レーザ２４５２、２４５４、２４５６、２４５８、４つのデジタルカメラチップ２４６０、２４６２、２４６４、２４６６、４つのストロボ２４６６、２４６８、２４７０、２４７２、および中央接眼レンズ２４７４を、すべて同じハウジング２４７６に搭載して備えている。図２４Ａは、この装置に使用される４レンズカメラの等角投影図である。各レンズは、４つのすべての写真を同時に感光し、４つの距離測定（図２４Ｂを参照）にそれぞれ関連付けられた４つの別個の画像２４７８、２４８０、２４８２、２４８４（図２４Ｂおよび２４Ｃを参照）で構成されたファイルをもたらす。ファイルは、４つのレーザからのテレメトリデータを、４つの画像（例えば、ＪＰＥＧ、ＴＩＦＦ、または他の好都合なフォーマットである）とともに含んでいる。このシステムの目的は、正確な測定データおよび関連の画像を有する内部空間の三次元モデルを迅速に生成することにある。現時点において、２枚以上の写真を撮影することができ、３つ以上の共通の基準点を特定することによって、コンピュータが光学ひずみを補正しつつそれらの写真を光学的に合併または縫合する市販のソフトウェアが存在している。この種のソフトウェアは、通常は、複数の画像からパノラマ画像を生成するために使用される。また、マーカードットをモデル化対象アイテムに配置する手順も、３Ｄグラフィックの生成に使用するために、現時点において利用可能である。これらの手順は、三次元モデルの構築を容易にする。
【０１０８】
本発明は、装置からの既知の距離を有している４つの既知の「ドット」を利用する。これらが、撮影されたすべての写真に現れ、これら画像処理の２つのソフトウェア方法を組み合わせることによって、空間の三次元モデルを生成することができる。
【０１０９】
１９．ビーコンドローン（Ｂｅａｃｏｎ Ｄｒｏｎｅ）三角測量システム
図２５ＡおよびＢを参照する。ビーコンドローン三角測量システムは、３つのビーコンドローンステーションおよび少なくとも１つの位置検出受信ポール２５０４（図２５Ｂを参照）を備える。図２５Ａにおいては、ビーコンドローンステーションが２つしか示されていないことに、注意すべきである。ビーコンドローンステーション（例えば、２５００、２５０２）は、固有の電子的な識別が割り当てられたパルス変調水平回転可視セルフレベリングレーザ（例えば、２５１８、２５２０）を備えている。この装置は、送信を行うように割り当てられたすべての刻み角度において、レーザビームにおいてレーザ角度データおよび装置識別データを送信する。各ビーコンドローンステーションは、垂直方向に調節可能な伸縮式の三脚に搭載される。図２５Ａが、互いに通信する２つのビーコンドローンステーションを示している。
【０１１０】
受信ポール（図２５Ｂを参照）は、複数の光センサ（例えば、２５２２、２５２４、２５２６、２５２８）を機械的な遮光ルーバ２５０６、２５０８、２５１０、２５１２、２５１４、２５１６によって隔てられたポール２５０４の周囲に配置して備えている装置である。これらのセンサは、ビーコンドローンステーションによる角度および識別データの送信と同じ平面において光を受信する。図２５Ｂが、受信ポールのセンサ端の等角投影図である。
【０１１１】
さらに、この装置は、それぞれのセンサゾーンからテレメトリを受信し、このデータを位置の三角測量に使用するナビゲーションコンピュータ（図示されていない）で構成されている。ナビゲーションコンピュータを、受信ポールへと取り付けることができ、あるいは受信ポールとは別個独立であってもよい。受信ポールは、ハンドヘルドのナビゲーションコンピュータとは別個独立に作り付けられ、あるいは搭載される限られたナビゲーションコンピュータおよびボタン制御部を有することができる。三角測量を実施するために、ユーザは、少なくとも２つのビーコンドローンからのテレメトリを捕捉する必要がある。視線の問題を克服するために、少なくとも２つのビーコンドローンを、ユーザの位置から視認できなくてはならない。三角測量を実行するために、以下の手順に従うことができる。
【０１１２】
２０．セットアップの手順
・工事現場にドローンを配置する。
・第１のドローンをオンにし、障害が最も少ない高さまで持ち上げる。
・次のビーコンドローンを、新たな位置に同様のやり方でセットアップする。第１のドローンと同じ高さにする（視覚による機械的なマークまたは位置決めセンサによる）。整列が必要である。
・先の工程の手順に従って、さらなるビーコンドローンをセットアップする。
・合計で少なくとも２つのビーコンドローンが、動作のために必要である。
【０１１３】
２１．受信ポールシステムの較正
・距離が既知である２つの点が、ビーコンドローンをお互いに対して較正するために必要である。
・現場の関連の図面に示された２つの工事現場の確立された点が、複数の平面ビーコンドローンを工事現場の図面へと配置および写像するために必要である。
【０１１４】
２２．方向の位置付け
工事現場をナビゲートするために、受信ポールの使用に先立って、ユーザの所望するターゲットおよび経路をプロットする必要があると考えられる。その情報が、受信ポールへとダウンロードされ、受信ポールに保存される。受信ポールは、ドローンステーションによる測定を開始するための測定指令ボタン（図示されていない）およびユーザが次の場所へと移動する直前に押されるリセットボタン（図示されていない）をさらに備えている。
【０１１５】
２３．ターゲット点を用いた三角測量システムの使用
・工事現場の図面において所望の位置を選択する。
・ナビゲーションコンピュータが受信ポールから独立している場合、経路をポールへとダウンロードする。
・受信ポールを工事現場において移動させ、測定指令ボタンを押してポールの現在位置を取得する。
・ユーザは、ひとたび第１のターゲットに到着して第１のターゲットの印を付けることに成功したならば、リセットボタンを押して次のターゲットへの移動を開始する。
【０１１６】
２４．可動部を持たない角運動量測定装置
図２６Ａ〜Ｄを参照すると、可動部なしで移動の距離および方向を測定するためのシステムが示されている。この装置の最終的な目的は、移動の距離および移動の速度を測定し、位置を割り出すことである。加速度計２６０２、２６０４（物体の速度を測定するために使用される周知の装置）を使用し、任意の所与の方向に最大の加速度を有する加速度計が、移動の方向および移動の速度を示している。２つの可変容量型加速度計２６０２、２６０４が、中央に枢支点２６０６を有している構造体２６００のそれぞれの端部に配置される。図２６Ａ〜Ｄが、このシステムの使用を示している。
【０１１７】
装置２６００は、他の視線の技術的解決策から独立して機能する距離の測定および位置の三角測量の装置である。この技術を構成する電子機器を、任意のハンドヘルドコンピュータ、ＰＣ、携帯電話機または通信システム、任意の既存のナビゲーションシステムまたは装置、ならびに任意の公知の種類の陸海空の輸送手段に設置または固定することができる。
【０１１８】
２つの加速度計は、互いに平行であって、既知の間隔で構造体２６００（例えば、棒、スティック）へと取り付けられなければならない。加速度計は、前後の動きしか読み取ることができず、ただ１つの平面においてしか機能することができない。２つのそのような加速度計を構造体へと取り付け、あたかも構造体が円の直径であるかのように構造体に平行な接線に向けることで、装置が２つの加速度計が測定を行うことができる平面において前方に動かされた場合に、回転の交換のそれぞれの推定部分の加速度の微分を比較することができる。他の平面を測定するために、それぞれに２つの加速度計が取り付けられた複数のスティックが必要である。それぞれが異なる平面（軸）に向けられた加速度計の組の集合が、Ｘ、Ｙ、およびＺ回転、ならびに直線加速度の測定をもたらすことができる加速度計クラスタを構成する。
【０１１９】
２５．ハンドヘルドメータ・パン／チルト・ガントリレーザまたは音波距離計
図２７Ａが、装置２７００の正面図を表わしており、図２７Ｂが、装置の左側面図を表わしている。これは、電子距離測定装置の動力式および遠隔制御式のパンおよびチルトのマウントである。ガントリの動きを、システムソフトウェアによって制御することができ、あるいはコンピュータのジョイスティック、マウス、タッチパッド、キー、スタイラス、デジタイザ、ジャイロスコープ、または慣性測定ユニットの入力によって制御することができる。図示のカメラマウントは、動力式かつ遠隔制御式のパンおよびチルトのマウントである。また、非動力の手動の治具としても機能することができる。距離、バーコード、またはグラフィックを正確に読み取る能力、ならびに指定の位置へと正確に向く能力を提供する。装置２７００は、マスターステーションまたはサブステーションであってよい。
【０１２０】
２６．自動レベリング回転レーザ
図２８Ａは、装置の等角投影図を表わしており、図２８Ｂが、装置の正面図を表わしている。自動レベリングは、固定の基準ステーションにもとづく。水準器２８００が回転するときに固定の基準ステーションが読み取られ、マスターステーションが、固定の基準ステーションに対して自動的に水平にされる。図２８Ｂに示した装置２８００は、２つのコーナーキューブプリズム（図２０を参照）２８０６、２８０８、垂直方向に回転するレーザ２８０４、および水平方向に回転するレーザ２８０２を備えるマスターステーションであってよい。
【０１２１】
２７．自動レベリング回転レーザトラッカー
図２９が、回転レーザ２９１０を下部に取り付けて備えているマスターステーション２９００を示している。回転レーザが、バーコードを読み取り、あるいは任意の電子的または機械的な信号を読み取る。回転レーザが、ターゲットまでの距離を割り出すことができ、システムが、変化が検出された場合に警報を作動させることができる。レーザビーム２９０２が、垂直面および水平面の両者に対して４５度にある回転ミラー２９０４に衝突する。このようにして、水平方向の回転レーザビームが、装置によって発せられる。回転の速度は、ステッピングモータ２９０６によって決定される。３つのガラスペグ２９０８Ａ、２９０８Ｂ、２９０８Ｃが、マスターステーションモジュールとステッピングモータアセンブリとの間に透明なすき間をもたらすために使用される。
【０１２２】
２８．固定のレーザポインタを有するステーション
図３０Ｂが、ステーション２９００へと取り付けられ、４つの固定のレーザポインタ２９１２、２９１４、２９１６、２９１８を有している図３０Ａに示したプラットフォーム２９１０の上面図である。４つのレーザビーム（図示されていない）を、固定の基準ステーションまたは管理点に整列させることができ、あるいは固定の基準ステーションまたは管理点に照準することができる。この装置は、基準点が管理測定パラメータを超えて動いたときに警報を作動させることができる。レーザは、距離測定装置の構成要素であってよい。管理点へと照準されるだけでなく、管理点を継続的に測定し、測定値が許容限界を超えた場合に警報することができる。これは、行われるすべてのレイアウトまたは測定の精度を保証するために行われる。それぞれのレーザを、別個独立に調節でき、あるいはターゲットに正確に整列させることができる。
【０１２３】
２９．ロボット建設セキュリティステーション
図３１に示されているこのステーションは、工事現場を走行して、進行中の作業を文書化し、可能な限り多くのデータを個人から集める。このシステムは、生体測定またはキーカードＩＤを使用して個人の身元を検証することができる。生体測定による認証は、とりわけＩＤ読み取り器、ビデオ監視、手形または指紋読み取り器、ならびに目または顔の認識など、技術水準の装置を含むことができる。また、このステーションは、特定の作業者の作業時間の経過を追うために、出欠をとることができる。
【０１２４】
このシステムは、プリズム３１０４などの測定装置３１０６および一体化されたインテリジェントなイベントベースの監視システム３１０２を搭載した車両ロボット３１００を備えることができる。この装置は、集めたデータを建設現場の記録と比較するために遠方のデータベースへとアクセスすることができる。このステーションは、現場を自律的に移動し、あるいはマスターステーションによって案内されてもよい。
【０１２５】
３０．３６０°カメラステーション
図３２Ａは、３６０°カメラステーション３２００の等角投影図である。これは、提案されるオフィスまたはアパートの建設が完了したときのその特定の地点からの眺めを確認するために、正確な高さからのビデオおよび静止画をもたらすためのシステムである。ユニット３２００は、放物ミラー３２０２およびレンズ３２０４をカメラ（ビデオまたは静止画）３２０６へと取り付けて備えている。このユニットは、ＧＰＳ、安定化のためのジャイロスコープ（図示されていない）、および仰角を割り出すための加速度計を備えるジャイロスコープ（図示されていない）をさらに備えることができる。
【０１２６】
図３２Ｂは、伸縮ポール３２０８の上に取り付けられたカメラステーション３２００を示しており、図３２Ｃは、クレーン３２１０からぶら下がったカメラステーション３２００を示している。
【０１２７】
３１．建築物ねじれセンサ
高さの高い建築物は、常に運動している。風の中で揺れおよびねじれを生じている。結果として、建設現場は、常に変形した状態にある。マスターステーションが、固定ではなく、時々刻々と移動する可能性がある特定の点にレーザビームを向けるとき、得られる測定が不正確になりうる。現在のシステムは、きわめて正確かつ精密な機構を形成する。正確さおよび精密さを保つために、マスターおよびサブステーションが、三次元空間内のすべての参照点の正確な位置を知ることが重要である。
【０１２８】
この課題は、建築物または構造体の姿勢および運動を測定するセンサからなるシステム（その１つが、センサ３３００として特定されている）を設置することによって解決される。この種の運動が、図３３に示されている。次いで、運動のデータが、建設プロセスの全体を通し、システムソフトウェアにおいて精度を維持するために使用される。センサシステムは、マスターステーションによる測定を許可または阻止するために、加速度計、ジャイロスコープ、およびディファレンシャルＧＰＳ測定を、テレメトリを利用し、所定の許容値にもとづいて警報を作動させるためのソフトウェアとともに備えている。システムは、建築物がそのひずみゆえに測定が不正確になりかねないほどに管理点の距離測定を変化させている場合に、マスターステーションによる測定を阻止する。システムは、建築物の姿勢を監視し、この経時的な運動を文書化し、独立した提出書類を生成する。
【０１２９】
３２．加速度計
図３４Ａおよび３４Ｂは、加速度計クラスタ３４００および電子機器３４０４による電子的な距離測定を示している。図３４Ａに示した装置を、可動の車両に搭載することができる。本明細書に開示されるシステムの好ましい実施の形態において、装置は、遠隔制御またはコンピュータ制御のロボット探査車（図示されていない）に搭載される。探査車は、遠隔制御され、あるいは自動巡回であり、あるいは完全に自律している。この装置の目的は、所定の位置までの移動距離および移動速度を測定することにある。図３４Ａが、特定の加速度計の向きを示しており、図３４Ｂが、装置の外観を示している。加速度計クラスタ３４００は、複数の円柱形の加速度計３４０２を、クラスタのための適切な支援の回路および構造を収容したハウジング３４０４に接続して備えている。図３４Ｂに示した外殻３４０６を、クラスタへと取り付けられて球形の装置（円柱形の加速度計を突き出させている）をもたらすように構成することができる。このようにして、移動の距離および移動の速度が、それぞれの加速度計から加速度値を測定し、その結果をすべての加速度計について計算することによって割り出される。図３４Ａは、個々の加速度計の向きを示しており、図３４Ｂは、装置の外観を示している。
【０１３０】
３３．可搬のアームステーション
図３５は、レーザをさらに備える機械的な筐体またはハウジング３５１４を備えている可搬サブステーション３５００を示している。この可搬のアームステーションは、マスターステーションよりもむしろサブステーションである。垂直方向および水平方向の光学回転レーザ３５１０、３５１２が、ハウジング３５１４の上に取り付けられている。ステーションの上部から、ポール３５１８が突き出しており、ポール３５１８に、３６０°のコーナーキューブプリズム３５０６が搭載されている。任意の方向からプリズム３５０６に衝突する任意の光が、それが到来した同じ視線に沿って反射される。このステーションが、ステーションを空間内の固定の位置に維持する三脚３５１８に搭載されている。ステーションのハウジング３５１４の側面から、可動のロボットアーム３５２０が突き出している。ロボットアームの端部に、プリズム３５２４が取り付けられたポールが位置している。さらに、ロボットアーム３５２０の端部には、距離の測定ならびに反射または送信光信号の形態の情報を読み書きするために使用することができるレーザポインタ３５２２および３５２８が位置している。レーザポインタ３５２２および３５２８と同様の動作のレーザポインタ３５０４が、ポール３５０８の端部に位置している。サブステーション３５００は、種々のレーザポインタからさまざまな方向にレーザビーム３５０２、３５２６、３５３０を送信することができる。
ａ．高さを割り出すために真の垂直方向に下方へと送信される下げ振りビーム３５１６。
ｂ．垂直方向のビーム３５０２が、可視のレーザポインタおよび電子的な距離測定の読み書き装置として機能するよう、ポールを通って向け直されるべく上方へと送信される。
ｃ．上方へと送信される垂直方向のビームが、垂直方向および水平方向の光学回転ユニットによって向け直される。
ｄ．ビーム３５２６が、可視のレーザポインタおよび電子的な距離測定の読み書き装置として機能するよう、ロボットアームのポールへとロボットアームによって送信される。
【０１３１】
可搬のアームステーションの空間内でのＸ、Ｙ、およびＺ位置、ならびにロボットアームの位置および向きが、マスターステーションによって常に知られる。１つまたは複数のサブステーションを、別個独立にマスターステーションとともに利用することができ、あるいは複数のサブステーションを、互いにデイジーチェーン接続することができる。
【０１３２】
３４．可搬のサブステーション
３５．図３６が、可搬のサブステーション３６００を示している。この装置は、簡素化された電子距離測定サブステーションであり、スポットを指定の位置に衝突させるために可視のレーザビームを発することができる。より小型かつより軽量であり、より安価に製造することができる。回転する垂直方向および水平方向のレーザ機構３６０６、３６０８が、三脚３６１２に搭載されたステーションのハウジング３６１０の上に取り付けられている。この回転レーザ機構は、水平方向および垂直方向の基準レーザ線を発する。回転レーザは、座標テレメトリを受信し、送信し、読み書きするユニットにおいて機能することができる。これは、任意の数の固定の基準ステーション、マスターステーション、または他のサブステーションを捜索し、それらまでの距離を測定することによって行われる。Ｘ、Ｙ、およびＺ位置が、マスターステーションによって常に知られている。この装置は、工事現場において容易に運んで移動させられるように意図され、マスターステーションの視線内にない座標を特定するための解決策である。しかしながら、地面へと固定することが可能であり、おそらくはＩ型梁へと固定することが可能である。やはり、１つまたは複数の可搬のステーションを、別個独立にマスターステーションとともに利用することができ、あるいは複数のサブステーションを、互いにデイジーチェーン接続することができる。すなわち、サブステーション３６００は、特定の基準点までの距離を測定し、多次元空間におけるそれらの点の位置を割り出し、それらの点の位置をマスターステーションへと中継することができる。端部にプリズム３６０２が位置するポール３６０４が、回転レーザ３６０６、３６０８およびステーションのハウジング３６１０に取り付けられて、そこから延びている。車載のマスターステーション
【０１３３】
図３７は、移動可能であって、人間が三脚と一緒に物理的に運ばなくてもよいよう、ロボット探査車の上へのマスターステーションまたはサブステーションの配置を示している。マスターステーション３７００が、図に示されている。装置３７００は、図３５のサブステーションと実質的に同様のサブステーションとして機能することができる。車両３７１４に搭載されたツールボックス３７１２に加え、この車両に搭載される設備として、ロボットアーム３７１６を備えており、ロボットアーム３７１６の端部にプリズム３７１８ならびにレーザポインタ３７２０および３７２６が位置しているセオドライト３７１０などのロボット測定設備が挙げられる。レーザポインタ３７２０、３７２６を、ツールボックス３７１２に保管されているツールのいずれか１つと交換することができる。マスターステーション（または、サブステーション）の上には、水平方向のレーザ３７０８、垂直方向のレーザ３７０６、ポール３７２２、プリズム３７０４、およびレーザポインタ３７０２が取り付けられている。マスターステーション（または、サブステーション）の上部３７２４を、この装置をサブステーションまたはマスターステーションのいずれかとして機能させることができるように、交換することができる。車載のマスターステーション装置３７００は、完全にロボット式の能動プリズム３７１８と、トラッキングレーザ距離測定マスターステーションモジュールとの組み合わせであり、そのような組み合わせが、指定の環境内を手動または遠隔制御でナビゲートでき、あるいは自律的にナビゲートできる車両ロボット３７１４へと取り付けられ、あるいは固定されている。これら２つの装置が、リアルタイムで建設活動を実行すべく自動的に作業ツールを交換することができるコンピュータ制御の多軸ロボットツールアーム３７１６に組み合わせられる。このマスターステーションの最終的な目的は、この装置を、この装置が配置される空間またはＣＡＤ図面に関してナビゲートし、空間的に正しい位置に置くことにある。これは、任意の数の固定の基準点、サブステーション、あるいは他の任意の固定または可動のマスターステーションを自動的に捜索し、それらまでの距離を継続的に測定および再測定することによって達成される。この装置は、選択された位置へと自分自身で移動することができ、そこで種々の所定のツールを利用して、さまざまな作業機能を実行することができる。内蔵しているコンピュータインストラクションに従って移動することができ、あるいは他の固定または可動のマスターステーションによって移動させることができる。このマスターステーションは、印付け、塗装、点付け、焼却、切断、溶接、穿孔、彫刻、測定、または読み書きを行うことができ、リアルタイムでテレメトリの送信および受信を行うことができる。その範囲において、ロボットアーム上のツールを交換することが可能であり、やはり車両ロボットに搭載されているツールボックス３７１２から取り出すことが可能である。当然ながら、サブステーション（図３６に示したサブステーションにきわめてよく似ている）を、マスターステーションの代わりに車両ロボット３７１４の上に搭載することも可能である。３６０°のコーナーキューブプリズム３７０２が、マスターステーションモジュールの先端から延びるポール３７２２の上部に取り付けられている。また、同様のプリズム３７１８を、ロボットアーム３７１６の端部に取り付けることができるが、好ましい実施の形態において、これは必須ではない。
【０１３４】
３６．ロボットアームのツール類
図３８Ａ〜Ｅが、図３７の装置のロボットアームに配置することができる種々の交換可能なツールを示している。ここに、ロボットが交換可能なツールまたはロボットアーム全体を有している完全なツールの技術的解決策が示されている。図３８Ａは、切断ツールを備えたロボットアームを示している。図３８Ｂは、印刷またはプロットツールを備えたロボットアームを示している。図３８Ｃは、下げ振り可視レーザポインタを備えたロボットアームを示している。図３８Ｄは、ＣＭＭ、レーザスキャナ、または手動地点読み取りツールを備えたロボットアームを示している、図３８Ｅは、穿孔、彫刻、および燃焼ツールを備えたロボットアームを示している。
【０１３５】
３７．マスターステーション／サブステーション・キット
図３９が、本発明の方法およびシステムを使用するように構成された建物の筐体を示している。本発明のシステムのキットが提示されている。キットのすべての構成要素が、図３９に示されている。固定の基準ステーション３９０２、３９０４、３９０６、３９０８、３９１０、３９１２、および３９１４が、この図においては３６０°のコーナーキューブプリズムとして示されているが、それらを、読み取り可能な固定の基準をもたらす多数の装置の中から選択することが可能である。固定の基準ステーションは、受動的な装置であってよい。しかしながら、受信機へと情報を送信することができるインテリジェントな装置であってもよく、あるいは特定のメッセージに光学的に応答できる。固定の基準ステーションを、マスターステーションが多次元空間内で特定の点を特定できるよう、さまざまな位置に配置することができる。例えば、固定の基準ステーションを、コンクリート製のスラブへと固定または埋設でき、あるいは恒久的な位置へと固定することができ、あるいは位置指定可能かつ特定可能な既知の位置の標識に取り付けることができる。標識が、これらの装置が配置された空間またはＣＡＤ図面に対する自動的かつ自律的な装置の配向を可能にする。マスターステーションは、とりわけ電磁気（例えば、光、有色光、赤外線、ＲＦＩＤ、Ｘ線、バーコード、など）、超音波、デジタルコンパス、サイバネティックス情報理論、および符号化された情報などの方法によって、基準ステーションを特定することができる。
【０１３６】
図３９は、壁に取り付けられた５つの固定の基準ステーション（３９０２、３９０４、３９０６、３９０８、および３９１０）と、床に取り付けられた固定の基準ステーション（３９１４）と、標識３９２４に取り付けられた固定の基準ステーション（３９１２）とを示している。さらにキットは、固定のステーションに関して得られた情報に作用する装置を備えている。これらの装置は、マスターステーション３９２６、可搬のステーション３９２８、アーム付きの可搬のステーション３９２２、車両ステーション３９１６、電子距離測定が組み込まれたハンドヘルドコンピュータ３９１８、ならびにタブレットまたはラップトップコンピュータ３９２０である。マスターステーション３９２６が、自身で、あるいはサブステーション３９１６、３９２２、および３９２８を使用することによって、基準点の位置を突き止めることができる。ハンドヘルドコンピュータ３９１８も、自身で、あるいは装置３９２６との組み合わせにおいて、マスターステーションとして機能することができる。
【０１３７】
この固定の基準ステーションシステムの目的は、ＣＡＤまたはデジタル図面に従ってそれらが配置された空間に対して自動的かつ自律的な装置の配向およびナビゲーションを行うための固定の基準点をもたらすことにある。これらの装置は、同じ空間内に位置する任意の数の固定の基準ステーションを連続的に捜索し、それらまでの距離を測定および再測定することによって、自身を正しい位置に置き、空間内をナビゲートする。最終的な目標は、より高い測定精度を達成すること、ならびにＣＡＤ図面から屋内または屋外の自律的または遠隔制御の車両、人型ロボット、アンドロイド、あるいは他のロボットまたはロボット車両、ツールまたはシステムによってナビゲートすることである。
【０１３８】
３８．ステーションのセンサ／送信機アレイ
図４０は、インテリジェントな固定の基準ステーションのセンサ／送信機アレイ４０００の等角投影図である。自身の位置を知るインテリジェントな標識として機能し、この装置は、他の同様の装置またはツールとネットワークでき、任意の電磁気信号、データ、光、または超音波信号を送信、受信、および転送することができる。図４０のインテリジェントな固定の基準ステーションは、発見および読み取り装置あるいはバーコードまたはグラフィック読み取り器として使用される水平方向に回転するレーザ４００２を備えている。さらに、図４０の固定の基準ステーションは、動的な反射器４００４、コーナーキューブプリズム（図示されていない）、可動プリズム（図示されていない）、ホログラフィック光学素子、またはグラフィック装置（図示されていない）をさらに備えており、加えてセンサ受信機４００６ならびに無線通信受信機および送信機４００８を備えている。最後に、インテリジェントな固定の基準点は、電子機器を収容して装置を一体に保持するためのハウジング４０１０を備えている。
【０１３９】
３９．ハンドヘルドコンピュータのディスプレイ
図４１が、図１４Ａ、１４Ｂ、および１４Ｃのハンドヘルドコンピュータの表示装置４１００の図である。ＣＡＤ図面（または、マップ）４１０２に、ユーザの位置を示すマーカ４１０４が重ねられている。マーカと同時に、ユーザの現在位置の座標（例えば、Ｘ−Ｙ−Ｚ座標）が、「現在地」という言葉の直下に示されている。また、ユーザは、やはり画面に現れるターゲット位置４１０６を選択することができる。ユーザからの指令によって、ハンドヘルドコンピュータは、（例えば、自動車のＧＰＳと同様のやり方で音声による指令を発することによって）ユーザをターゲット位置へと案内する。ユーザがターゲットに向かって移動し、あるいはターゲットから離れる方へ移動するとき、ＣＡＤマップも移動し、「現在地」表示が常にマップ上にユーザの現在の位置を示す。画面上でのズーム制御４１０８が存在している。さらに、ユーザは、マップ（例えば、配管または電気工事を示している４１１６）の種々のレイヤを（レイヤ選択４１１０を使用して）選択することができる。さらに、表示装置は、選択されたターゲットまでの現在の距離（距離選択４１１２）を示している。基準ステーションの位置が示されている。日付および時刻４１１４も、表示されている。これらすべてが、本発明の構成要素であるソフトウェアを使用して実現される。
【０１４０】
ロボットレーザ距離測定マスターステーション制御ソフトウェアが、マスターステーション、サブステーション、および本発明のシステムの他の設備と通信（指令の送信および／または指令の受信）を行うことができるハンドヘルド、ラップトップ、タブレット、またはデスクトップのコンピュータに位置している。ソフトウェアは、動作可能に指令を送信し、マスターステーションから返されるテレメトリを受信する。ソフトウェアが、マスターステーションのファームウェアへとへと指令を送信し、マスターステーションに特定のタスクを実行する（例えば、指定の方向に向きを変え、特定の角度位置へと上下に移動し、可視レーザポインタをオン／オフし、距離または角度を測定する、など）ように命じる。マスターステーションが、要求された機能を実行することによって応答し、次いで実行または測定のテレメトリをソフトウェアへと送り返す。
【０１４１】
ソフトウェアは、建設および建築の市場において使用するための専用のグラフィカルユーザインターフェイスを有している。ソフトウェアは、建設タスクの特定の読み取りおよび書き込みを迅速に実行するように調製されている。ソフトウェアは、ナビゲーション用として自動車または他の車両において利用されるＧＰＳシステムのルック・アンド・フィールを模擬している。ユーザは、建設中の建築物を表わすＣＡＤ図面をナビゲートする。ソフトウェアは、マスターステーションとの組み合わせにおいて使用され、リアルタイムで２Ｄまたは３ＤのＣＡＤ図面の形態の既存の建築の現況調査を生成する。ソフトウェアは、リアルタイムで２Ｄまたは３ＤのＣＡＤ図面から建設工事をナビゲートおよびレイアウトするために使用される。
【０１４２】
ソフトウェアの特徴として、以下が挙げられる。
ａ．「現在地」が、画面上に表示される。
ｂ．ＸＹＺ座標におけるプリズム内トラッキングモードまたは可視レーザポインティングモードが、画面上に表示される。
ｃ．「能動レーザポインティングモード」または「空間内３Ｄマウスモード」において、レーザが、空間内のマウスの移動するあらゆる場所へと追従または追跡する。
ｄ．ひとたびターゲットまたは空間内の点が選択されると、現在位置から「ターゲットまでの距離」が画面上に表示される。
ｅ．反射器なしモードとプリズムトラッキングモードとの間のシームレスな移行
ｆ．プリズムトラッキングモードにおける可視レーザの発射。
ｇ．位置制御およびズーム制御が「ゴースト」される（図面上に或る程度透明または半透明に表示される）。
ｈ．別の図面または図面レイヤへのアクセスが可能。
ｉ．マスターステーションのパワーサーチまたは呼び出し機能が存在する（マスターステーションが、プリズム位置を能動的にサーチするための手順に従う）。
【０１４３】
４０．三脚プリズムポール
図４２は、三脚へと取り付けられたプリズムポール４２００であって、垂直方向の上下（レーザビーム４２０８、４２１０を参照）を向いた可視レーザポイント４２０２を有しているプリズムポール４２００の概略図である。プリズムポールは、やはりレーザポインタとして機能することができ、三脚４２０６に取り付けられている組み込みの電子距離測定装置４２０４をさらに備えている。図４２から、装置４２００が、他のプリズムポール４２１２までの距離を測定していることが明らかである。装置４２００は、地面からの自身の高さを割り出すために下げ振りレーザビーム４２１０を発する。装置４２００は、プリズム４２０５を有しており、ポール４２１２の上にプリズム４２０７およびレーザポインタ４２１４が取り付けられている。２つのプリズム４２０５、４２０７が整列させられ、プリズム間の距離が測定される。
【０１４４】
４１．ロボットマスターステーション
図４３は、地面が粗くて水平でない場合に、どのようにしてロボットマスターステーションモジュール装置４３００が地面からの自身の向きおよび位置を割り出すことができるのかを示している。これを行うために、この器具は、４つのレーザビーム４３０２、４３０４、４３０７、４３０８を地面に向かって導く。レーザビームのうちの３つ（４３０２、４３０６、４３０８）が、三脚の３本の脚の基部へと向けられる。第４のレーザビーム４３０４は、垂直下方へと向けられた下げ振りビームである。三脚の脚の基部へと向けられた３つのビームが、装置の平面の向きを割り出す。下げ振りビーム４３０４が、器具の上記平面までの垂直距離を割り出す。平面上のこの点から、地面に対する器具の正確な向きおよび位置が知られる。
【０１４５】
４２．ケーブル駆動またはレール駆動のシステム
図４４Ａ〜Ｄが、いかにしてステーションを地面の上方に吊ることができ、上方から固定の基準点および他の装置までの距離を測定しつつ建設現場を横断させることができるのかを示している。図４４Ａおよび４４Ｂは、レール駆動システムを示している。図４４Ａは、ジャイロスコープ式安定化ユニット４４０２がレールマウント４４０４とともにコンピュータ制御の被駆動ガントリ４４０６によって取り付けられているマスターステーションモジュール４４００である（図４５も参照のこと）。図４４Ｂは、レール４４１６およびレール溝４４１４によるマスターステーション４４１８のためのレール取り付けを示している。図４４Ｃおよび４４Ｄは、それぞれマスターステーション４４２０および４４２２のためのケーブル駆動およびホバー駆動の取り付けを示している。マスターステーション４４２２は、スタビライザ４４１２を有している。マスターステーション４４２０は、ケーブル４４２１、４４２３、４４２５、および４４２７へと取り付けられている。図４５は、ケーブル４４０８および４４１０を用いるケーブル駆動システムに合わせられた装置４４００を示している。
【０１４６】
４３．プリズムポールのマーキングシステムの先端部
図４６は、ロボット車両ステーションの底部またはロボットアームへと取り付けることができるツール（ばね付勢された千枚通し４６００ならびにばね付勢されたマーカまたはペイントスティック４６０２など）を示している。図４６Ａは、ハウジング４６００の空洞に配置され、ばね４６１０が係合している千枚通し４６０４を示している。図４６Ｂは、ハウジング４６０２の空洞に配置され、ばね４６０６が係合しているマーカまたはペイントスティック４６０８を示している。これらの装置を、所定の指示に従って表面に印を付けるために用いることができる。
【０１４７】
通常は、プリズムポールは手持ちされ、したがって保持中の人物が手を振るときに運動にさらされる。プリズムポールのジャイロスコープによる安定化は、すでに図４４に関して説明した。
【０１４８】
４４．粘性減衰による安定化プリズムポール
図４７ＡおよびＢは、図４４および４５に示した安定化装置の代案の安定化装置４７０６を示している。ポール４７０２の全体が、ポールの上部に取り付けられたプリズム４７０８とともに図４７Ａに示されており、安定化装置として使用される区画４７００（図４７Ｂに示されている）へと取り付けられ、あるいは機械的に接続されている。ポールおよび安定化装置は、図示のとおり三脚４７１０に搭載されている。アームまたはハンドル４７０４を有する安定化装置４７００の内部に、図示のとおりのストリング４７１４、４７１１、および４７１３が存在し、ポール４７０２の懸架を助けている。さらにポールを、ドアの動きを遅くするために使用されるものと同様の粘性液体減衰ロッド（図示されていない）を使用することによって懸架することもできる。減衰ロッドは、有効であるために決定的に減衰させられなければならない。ポールの下部におもり４７１２の重みが加わっており、ポールは地球の中心を向く。したがって、おもり４７１２は、下げ振りとして機能する。
【０１４９】
４５．ジャイロスコープによる安定化プリズムポール
図４８ＡおよびＢは、安定化ヘッド４８０６およびヘッド４８０６の下方に取り付けられたプリズム４８０４を備えるポール４８００のための別の安定化機構４８０２を示しており、変更されたジャイロスコープ機構である。図４８Ａが、ポール４８００の全体を示しており、図４８Ｂが、安定化ヘッド４８０６の概略図を示している。ヘッド４８０６の内部に、ＸおよびＹ方向のジャイロスコープ４８０８および４８１０が存在しており、ファジー論理電子プロセッサ４８１２が、Ｚ方向のジャイロスコープを置き換えている。この装置は、ポールを保持するユーザによって引き起こされる振動および不正確を無効にする。ジャイロスタビライザポールは、プリズムのために、より一貫性があり、より安定であるプラットフォームを生成するように意図されている。電子機器が、ポールの安定性を高めるためにリアルタイムでジャイロの回転速度を制御する。
【０１５０】
４６．無線通信を使用して空間内の位置を正確かつ精密に特定してマーキングするための方法（図４９〜６２）
図４９は、三脚４９０４と、レーザ距離計４９０６と、上部に位置する無線通信装置４９０８と、コンピュータシステムおよびユーザインターフェイス回路をとりわけ収容しているハウジング４９１０とを有するトータルステーション４９０２（固定のロボット装置である）を備えているシステムの第１の実施の形態を示している。ロボット装置４９０２は、無線通信装置４９１６を上部に配置してさらに有する点を除いて測量士のポールと同様であるポール４９１４に位置するプリズム４９１２を常に追跡するために、レーザ４９０６を動かす。トータルステーション４９０２は、プリズム４９１２の位置を知り、その位置をポール４９１４およびトータルステーション４９０２によってハンドヘルド装置４９１８（例えば、ラップトップコンピュータまたは他のプロセッサ）へと通信する。万が一にプリズム４９１６の位置の通信が中断された場合、トータルステーション４９０２は、プリズム４９１６を見つけるために捜索パターンプログラムを始めることができる。ひとたびポール４９１４の位置が確定されると、ハンドヘルド装置４９１８は、無線技術を使用してトータルステーションおよびポールに対する自身の位置を三角測量することができる。トータルステーションおよびポールは、どちらも先行技術の装置である。ハンドヘルド装置は、機械的には先行技術であるけれども、本発明の方法の各段階のうちの少なくともいくつかを実行する特別なソフトウェアがロードされており、建設現場の仮想マップを形成するために、現場の変更されたＣＡＤ図面（平面図および立面図の両者）を表示する。したがって、ハンドヘルド装置は、今や自身の位置を仮想マップ上に重ねることができる。通信装置４９１６および４９０８は、プロトコルに従って互いに情報を交換することができる任意の種類の無線通信装置であってよい。プロトコルは、情報が情報を送信および／または受信する装置によってどのようにフォーマットされ、送信され、受信され、解釈されるのかを決定する規則一式である。プロトコルは、周知のプロトコルであってよく、あるいは本発明のシステムの製造者によって設計されるプロトコルであってよい。プロセッサ４９１４が、ＡｕｔｏＣＡＤ（登録商標）または他のグラフィックソフトウェアとの組み合わせにおいて本発明の方法の各段階のうちの少なくともいくつかを実行することができるＡｕｔｏＣＡＤ（登録商標）およびＴｈｅｏＣＡＤ（ＳＭ）ソフトウェアを実行する可搬の処理装置として示されている。
【０１５１】
図５０が、トータルステーション５０００（図４９のトータルステーション４９０２と実質的に同様）がレーザ距離計５００４によって生成される自身のレーザビーム５００２をターゲット５００６へと向け、ターゲット５００６の位置がハンドヘルド装置５０１０へと座標を入力するユーザ５００８によって決定され、それら座標が無線でトータルステーション５０００へと通信される第２の実施の形態を示している。ユーザが、ハンドヘルド装置にレーザによる照射を望む位置を伝え、トータルステーションのレーザビームがその位置へと向けられる。
【０１５２】
図５１は、レーザ距離計５１２６、三脚５１２８、ならびに種々の電子機器および装置を備えるトータルステーション５１００（図４９のトータルステーション４９０８と実質的に同様）が、ビーム５１３０を有するレーザ距離計５１２６を使用して可動ロボット５１０４に物理的に位置するプリズム５１０２の位置を特定する第３の実施の形態を示している。トータルステーションは、本発明の方法を実行し、可動ロボット５１０４を無線通信によって（すなわち、通信装置５１０６および５１０８を使用して）指定の位置へと案内することができるソフトウェアを備えている。可動ロボット５１０４は「盲目」であるが、トータルステーション５１００が、この可動ロボット５１０４が指示された運動を実行できるよう、ロボット５１０４を案内する。可動ロボット５１０４は、無線通信装置５１０８およびレーザ５１１０をさらに備えている。したがって、可動ロボットのレーザ５１１０が、トータルステーション５１００によって要求された任意の地点をレーザビーム５１１２によって照らすことができる。これは、トータルステーションが動かず、いくつかの地点がトータルステーションの視線内にないために有用である。
【０１５３】
図５２は、第４の実施の形態を示しており、図５１の実施の形態によく似ているが、可動ロボット５１０４が、本発明の方法によって自動レイアウトを実行するために、自身のレーザビーム５１１２を所望のパターン５１１４に従って素早く動かすことによって、表面上にグラフィックのオーバレイを投影している。これは、構造的な材料をどこに配置すべきかを建設作業者に示すことが望まれる場合に有用である。例えば、１２インチのパイプを垂直に配置することが望まれる場合に、可動ロボットのレーザが、床または水平面に１２インチ径の円を投影することができる。
【０１５４】
図５３も、図５１において上述した実施の形態と同様の第４の実施の形態を示しており、表示されているパターン５１１８が、三次元のオーバレイの二次元の投影である。
【０１５５】
図５４は、第５の実施の形態（図５１の実施の形態と実質的に同様）を示しており、塗装ツール装置５１０５を装備した可動ロボット５１０４が特定の位置座標へと案内され、床に塗料または染料５１２０によって印を付けるべく案内されている。例えば、ＣＡＤ図面の平面図全体を、このやり方で床へと描くことができる。
【０１５６】
図５５は、第６の実施の形態（図５１の実施の形態と実質的に同様）を示しており、可動ロボット５１０４が特定の位置座標へと案内され、穿孔ツール５１２２による床への穴開けなど、特定の細工作業を実行すべく指示される。
【０１５７】
図５６は、可動ロボットが度量衡の測定を実行すべく特定の位置座標へと案内される第７の実施の形態を示している。可動ロボットが、コンピュータ化された測定、ポインティング、またはマーキングの装置５１３０が取り付けられた機械的なアーム５１２４を有している。この図は、そのような計測の実行を示している。
【０１５８】
図５７は、上述の第７の実施の形態を示しているが、計測が壁５１３２について実行されている。
【０１５９】
図５８は、レーザ距離計５８２６、無線通信装置５８０６、ならびに種々の他の設備および電子機器を三脚５８２８に取り付けて有しているトータルステーション５８００が、複数のポール（例えば、それぞれプリズム５８０４、５８２２および無線通信装置５８０２、５８２０を有しているポール５８１０、５８２４）と通信する第８の実施の形態を示している。ハンドヘルドユニット５８０８、５８１６、および５８１８が、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）において互いに通信する。さらにこの図には、いかなるポールとも通信せず、ユーザ５８１２および５８２６によってそれぞれ使用されている他のハンドヘルドユニット５８０８、５８１８とのみ通信するハンドヘルドユニット５８１６を有する測量士５８１４が示されている。ＬＡＮは、クライアント−サーバ・プロトコルまたはピア−トゥ−ピア・プロトコルのいずれかを有することができる。いずれにせよ、すべてのハンドヘルドユニットの位置座標が、他のすべてのハンドヘルドユニットに知られる。
【０１６０】
図５９〜６１が、第９の実施の形態を示している。この実施の形態では、図５９Ａにおいて、トータルステーションが使用されていない、代わりに、コンピュータへと接続された２つの固定のレーザ距離計ユニット５９０２Ａおよび５９０２Ｂが、それぞれレーザビーム５９０４および５９０６を使用して地面からの自身の垂直距離を測定し、ビーム５９１４を使用して両者を隔てている距離を測定する。図６１に示されるとおり、距離計５９０２Ａは、ユーザ６１０４によって操作されるプロセッサ６１０２と通信することができる。距離計ユニットの詳細が、図５９Ｂに示されている。それぞれの距離計が、光センサ５９０８、回転プリズム５９１０、レーザ５９１２、および通信設備（図示されていない）を有している。図６０に示されるとおり、距離計ユニットは、自身の位置をエンコードし、ターゲットセンサ６０００へとテレメトリデータを送信する。ターゲットセンサ６０００は、三角測量のために、それぞれの距離計ユニット５９０２Ａ、５９０２Ｂまでの距離を読み取ることができ、形成される三角形の角度６００４、６００２、および６００６を読み取ることができる。図６１が、ポール（センサ６１０８付きの可動ユニット６１０４が、ポールの高さに沿って可動であり、可動ユニット６１０４にレーザ６１０６が搭載され、可動ユニット６１０４の両端にミラー６１１０および６１１２が取り付けられている）を使用して、距離計ユニット５９０２Ａの高さを正確に測定する別の方法を示している。ひとたびセンサ６１０８が距離計のレーザビーム６１１４を検出すると、基準点の上方の真の高さを、ポール上のセンサアレイの既知の位置を使用して測定することができる。可動ユニットは、情報をユーザ６１０４によって操作されているプロセッサ６１０２へと送信するための通信装置（図示されていない）をさらに有してもよい。
【０１６１】
図６２は、センサ６２０８、６２１０、６２１２をそれぞれ有する３つのジャイロスコープ６２０２、６２０４、６２０６を使用し、さらに加速度計６２１４を使用して自身の位置を測定する可搬のプロセッサ６２００（外観を示している図６２Ｂを参照）のハンドヘルドユニットを示している。プロセッサ６２００内の種々の装置が、図６２Ａに示されている。ハンドヘルドユニットの他の装置との通信は、ＲＦＩＤ（高周波識別）タグ６２１６の装置によって無線周波信号を使用して実行される。この可搬のプロセッサは、１つ以上のジャイロスコープ、ジャイロのドリフトを補償するための共鳴リング、および少なくとも１つの高精度の可変容量加速度計を備えており、マルチプラットフォームの無線ハンドヘルドコンピュータ、ＰＤＡ、ラップトップ、タブレット、などを慣性測定ハードウェアおよび／または電子機器および／またはソフトウェアと組み合わせて使用する慣性案内システムの一部として機能することができる。ユニットを初期化するために、作業者は、最初に空間内の管理点を参照しなければならない。
【０１６２】
ＩＩ．本発明の方法
本発明の方法は、自動的な調査、自動的なレイアウト、または自動的な空間の検証、あるいはこれら３つのプロセスの任意の組み合わせを実行するために、設計された多次元空間の建設に関する水準点、ターゲット、ならびに／あるいは用意された基準または他の寸法管理の生成に関するプロセスを自動化する。典型的には、建設現場の開始に先立って、基準線および水準点が、測量士によって用意される。これら用意された基準は、典型的には、互いに垂直であって、ｘ−ｙ座標系を表わす二次元平面を形成する２本の線（一方がｘ軸であって、他方がｙ軸である直交線）であり、建設現場において職人（例えば、大工、配管工、電気技師）が物体および構造体を配置および／または方向付けするための測定の起点となる線として、測量士によって設定される。さらに、測量士は、職人が建設現場において物体および／または構造体を正しく配置できるよう、用意された基準線から測定される建設現場内の特定の点である「水準点」を用意することができる。水準点は、典型的には、基準線に沿ったどこかからオフセットされた点であり、建設現場内の既存の構造体（例えば、柱）上に特定される。すなわち、例えば二次元空間のための基準線が建設現場の床面に引かれる場合、水準点は、２本の基準線のいずれかに沿ったどこかから測定される点であってよく、そのような点は、ｘおよびｙ軸の両方に垂直なｚ軸（すなわち、三次元空間内の第３の次元）に沿って、基準線によって形成されるｘ−ｙ平面内に位置することができる。このように、水準点は、Ｎ次元空間内に存在する基準の点であり、Ｎは２以上の整数である。本発明の方法の種々のプロセスを、以下で簡単に説明する。簡単な説明の後で、本発明の方法の全体をさらに詳しく説明する。
【０１６３】
Ａ．自動空間レイアウト
本発明において建設現場のレイアウトを正確に行うために、設計データ（すなわち、仮想情報）への参照を行うことができる。したがって、好ましくは、本発明においては、自動レイアウトの実行に先立って、仮想情報（例えば、設計図面）がマスターステーション（コントローラモジュール）へとロードされ、この段階が、図６３にステップ６３０２として示されている。次に、マスターステーションを、仮想情報に関して建設現場に正しく位置付けることができ、すなわちマスターステーションが、建設現場における自身の位置を、建設現場の仮想情報にもとづいて決定する。マスターステーションを正しく位置付けるために、マスターステーションは、少なくとも２つの別個の既知の点（建設現場および仮想空間において特定される）を測定し、建設現場における自身の正確な位置を三角測量する。この三角測量の段階は、上述の図１９に示されている。
【０１６４】
図１９を一時的に参照すると、マスターステーションモジュール１９０２が、建設現場１９００に置かれている。現場１９００における正確な位置を三角測量および計算するために、建設現場におけるマスターステーションモジュール１９０２の基準点１９０４に対する位置の測定が、マスターステーションモジュール１９０２によって行われる。基準点１９０４の位置が、保存された設計図面に関して既知である。したがって、ひとたびマスターステーションモジュール１９０２の基準点からの距離が割り出されると、距離が仮想情報における基準ステーション１９０４の既知の位置と比較され、マスターステーションモジュールの位置が三角測量されて、建設現場におけるマスターステーションモジュールの位置が割り出される。この段階が、図６３のステップ６３０４として示されている。ひとたび建設現場におけるマスターステーションの位置が割り出されると、仮想情報（例えば、図面）からの所望の水準点（例えば、物体、構造体、または基準点の正確な位置）を、例えばマスターステーションモジュールに搭載されたレーザによって建設現場に含まれる表面へと投影を行うことによって、位置決めし、マークし、あるいは表示することができる。この段階が、図６３のステップ６３０６として示されている。次いで、調査された多次元空間を表わす仮想空間を生成し、そのような空間を、必要に応じて表示することができる。
【０１６５】
Ｂ．自動空間調査
空間の調査において、本発明の方法は、以下のステップを含んでいる。
１．マスターステーションを調査対象の空間内に正しく位置させ、
２．調査対象の空間内の水準点を測定し、
３．調査対象の空間のデジタル表現を生成する。
【０１６６】
自動的な現場の調査におけるマスターステーションの配置は、建設現場内の少なくとも２つの点を水準点として選択し、それらのマスターステーションからの距離を測定することによって達成される。この段階が、図６４のステップ６４０２として示されている。ひとたび水準点が明らかにされ、マスターステーションが正しく配置されると、マスターステーションから目的の位置までの距離が、マスターステーション上のレーザによって記録される。この段階が、図６４のステップ６４０４として示されている。次いで、記録された距離が、建設現場に存在しうる種々の物体および／または構造体の測定と併せて、建設現場の多次元空間を表わす仮想空間（例えば、グラフィック表現、例えば、多次元空間の図面または他の種類の表現）を多次元空間において行われる測定にもとづいてリアルタイムで自動的に生成するために、マスターステーションによって使用される。この段階が、図６４のステップ６４０６として示されている。
【０１６７】
Ｃ．自動空間検証
空間の検証において、本発明の方法は、以下のステップを含んでいる。
１．マスターステーションを検証対象の空間内に正しく位置させ、
２．検証対象の空間内の水準点を測定し、
３．測定された水準点データを、保存された設計データと比較し、
４．測定された水準点データと保存された設計データとの間の一致の度合いを明らかにする。
【０１６８】
自動空間検証においては、仮想情報（例えば、設計図面）が読み出され、マスターステーションモジュールが、自動レイアウトの工程に関して概説したとおりに、建設現場内で正しく配置される。これらの段階が、図６５のステップ６５０２および６５０４として示されている。ひとたびマスターステーションが建設現場において正しく配置されると、マスターステーションと建設現場内の選択された位置との間の距離が、マスターステーション上の保存された設計図における同じ位置までの距離と比較される。これが、図６５のステップ６５０６によって示されているが、ステップ６５０６は、多次元空間（建設現場）内の点の仮想空間内の点へのマッピングをさらに含むことができる。ステップ６５０６に続き、測定された距離と仮想情報からの距離との間の不一致が、マスターステーションによって記録および表示される。この段階が、図６５のステップ６５０８として示されている。このようにして、マスターステーションは、建設現場がいかに正確に建設されているのかを、設計図面として表わされることができる仮想空間に対して検証することができる。
【０１６９】
Ｄ．本発明の方法の全体の説明
本発明は、多次元空間のＮ次元のグラフィック表現を自動的に生成するためのシステムおよび方法を提供し、Ｎは２以上の整数である。容易な説明および明確な記述のために、本発明のシステムおよび方法を、構造体および／または物体が、その特定の物理的性質が建築家ならびに／あるいはエンジニアまたは他の建設専門家によって生成されたＣＡＤ（コンピュータ支援設計）図面などの図面に表わされている多次元空間において、お互いに対して建設され、配置され、位置決めされ、配向される建設プロジェクトに関連して説明する。本発明の方法およびシステムが、建設プロジェクトの自動的な調査および／またはレイアウトに限定されず、空間内にすでに存在し、あるいは空間へと導入される物体および／または構造体を用いた任意の多次元空間の再配置を包含することを、理解できるであろう。
【０１７０】
本発明のシステムを使用して多次元空間（例えば、３Ｄ空間）の自動的な調査を実行する方法は、システムの設備から多次元空間内の１つ以上の選択された基準の点までの距離を測定すること、およびシステムの設備から多次元空間内の種々の既存の物体および構造体までの距離を測定することを含む。これらの測定が、本発明のシステムによって、少なくとも一部が多次元空間内に位置するシステムの設備によってなされた測定にもとづいて、多次元空間の図面（デジタル形式であってよい）またはグラフィック表現をリアルタイムで自動的に生成するために使用される。一般に、測定は、多次元空間内の任意の２つの特定された点の間で行うことができる。
【０１７１】
さらに、調査される多次元空間のリアルタイムでのグラフィック表現の生成に加え、本発明のシステムは、調査される多次元空間の測定された位置に対して、その構成要素（例えば、ターゲット）のうちの１つの位置をリアルタイムで示すこともできる。そのような構成要素がユーザへと取り付けられ、あるいはシステムのユーザによって所持される場合、本方法およびシステムは、調査される空間または仮想空間におけるユーザの位置を、調査される空間に重ねて表示して、空間においてユーザを案内することができる。
【０１７２】
本発明の方法およびシステムによる多次元空間（例えば、建設現場）の自動レイアウトは、水準点およびターゲットなどの基準の点を使用し、多次元空間内に配置するように指定された１つ以上の構造体および／または物体の位置、配置、および向きを確立することを含む。典型的には、多次元空間の開発のための設計は、建設が行われる多次元空間の物体および／または構造体の間の空間的な関係を正確に描写する１つ以上の図面（例えば、ＣＡＤ、すなわちコンピュータ支援設計図面）として記憶される。設計は、グラフィックによって描かれたとき、特定の物理的特徴を有する仮想空間を表わす。本発明のシステムのユーザによって多次元空間の自動レイアウトを実行する際に、システムは、設計図を参照して自分自身を多次元空間において正しく位置させ、次いで設計図面に含まれる選択された物体および／または構造体について、多次元空間へと移されるときの正確な位置を指摘する。このようにして、本発明は、多次元空間においてユーザを１つの点（あるいは、領域または空間あるいは他の高次元の領域）へと案内でき、ユーザが、多次元空間においてマーキングを行い、多次元空間の境界または境界内において、建設すべき物体および／または構造体の特定の位置、向き、および／または配置を示すことができる。本発明の一実施の形態においては、ユーザが本発明のシステムの設備を制御して、設計において指定された構造体および／または物体のためのマーキングを自動的に行うことができる。
【０１７３】
本発明のシステムは、少なくとも１つのマスターステーション、プロセッサ、ならびに１つ以上のターゲットを含む構成要素を備えている。本発明のシステムの構成要素は、システムが多次元空間の自動的な調査およびレイアウトを実行できるように互いに通信する。多次元空間の調査および／またはレイアウトの際に、システムは、既知またはすでに調査した物体および／または構造体ならびにユーザの現在の物理的な位置を同時に表示するなど、多次元空間を表示（例えば、３Ｄグラフィック表示）することによって多次元空間においてユーザを案内することができ、多次元空間においてユーザを効果的に案内し、ユーザが多次元空間のレイアウトを実行している場合に、マーキングを行うべき場所をユーザへと効果的に知らせる。さらに、本発明のシステムは、仮想空間を多次元空間の表示に重ねて表示することができる。その結果、ユーザが多次元空間内を物理的に移動するとき、本発明のシステムは、ユーザの位置を追跡して、その位置を実際の空間および／または仮想の空間のグラフィック表示の中にリアルタイムで表示することができる。
【０１７４】
本明細書の全体にわたって明確に示されるとおり、タスクは、当該タスクを完了するために必要な段階のうちの一部またはすべてが本発明の方法に従って本発明のシステムの設備によって実行される場合に、「自動的」に行われる。本明細書において述べられる種々のタスクの最終段階の一部またはすべてが、システムの設備（そのような設備に組み込まれたファームウェアおよび／またはソフトウェアによって指揮されてよい）によって実行されることで、そのようなタスクが自動的に実行される。
【０１７５】
仮想空間は、建設現場の境界、設計の特定の物体または構造体、多次元空間における物体および／または構造体の互いの位置および方向ならびに指定の確立された基準点に対する位置および方向、ならびに所定の物体および／または構造体の実際の物理的な寸法を記述する（例えば、グラフィックおよび／またはテキスト）情報にもとづいて描くことができる多次元空間の視覚的表現または数学的表現である。設計をメモリアライズする情報は、仮想情報と称される。仮想情報の一例は、建設プロジェクトにおいて建築家またはエンジニアによって生成された図面一式（例えば、２Ｄまたは３ＤのＣＡＤ（コンピュータ支援設計）図面）である。以下では、用語「建設現場」および「多次元空間」は、入れ換え可能に使用される。
【０１７６】
本明細書において使用されるとき、用語「調査」は、本発明の方法に従って本発明のシステムを使用するユーザ（好ましくは、建築ナビゲータ）のプロセスであって、建設現場における基準点および他の所定の位置（例えば、標識、水準点）を探し、それら所定の点の間の距離を測定し、建設現場の既存の構造体および／または物体を特定し、既存の物体および／または構造体の実際の物理的な寸法を測定し、建設現場に位置する既存の物体および／または構造体の間の距離を測定して、リアルタイムで、すなわち調査がなされるときに、建設現場の表現（例えば、グラフィカルな２Ｄまたは３ＤのＣＡＤ図面や、他の種類の表現）を自動的に生成するプロセスを指す。基準点は、建設現場において具体的に定められ、測定の起点として指定される点または位置である。基準点は、通常は、設計者（例えば、建築家、エンジニア）によって仮想情報において特定され、通常は、多次元空間の現場の測量士によって多次元空間に印される。調査から生成される情報が、仮想情報の一部となることができる。
【０１７７】
本明細書において使用されるとき、用語「レイアウト」は、基準点ならびに設計および／または調査から生成された仮想情報にもとづき、特定の点および／または位置の正確な位置、建設現場内の物体および構造体の向きおよび配置を、リアルタイムで自動的に特定するプロセスを指す。レイアウトのプロセスは、レイアウトされる多次元空間内でシステムのユーザを正確な位置へと案内することも含むことができる。その結果、ユーザが、正確な位置に印を付けることができ、あるいは本発明のユーザが、本発明のシステムの一部である機器を使用して、建設現場内の物体および構造体の位置に自動的に印を付けることができる。
【０１７８】
本発明のシステムおよび方法によれば、ユーザが、建設現場（すなわち、多次元空間）と仮想空間との間のマッピングを行うことによって、建設現場の調査および／またはレイアウトを実行することができる。マッピングは、２つの空間の間に明確な関係（例えば、数学的関係）が存在する場合において、一方の空間内の既知の点を指定し、もう一方の空間内の対応する点を計算し、あるいは割り出すことを指す。例えば、レイアウトの際に行われるように、仮想空間から多次元空間へのマッピングは、本発明の方法が設計者の図面の中の点に明確な関係を適用して多次元空間における対応する点の位置を決定または計算する場合に生じる。
【０１７９】
本明細書においてすでに述べられ、読みやすさのためにここに繰り返されるとおり、用語「建設現場」は、本明細書において使用されるとき、所定の境界を有する任意の多次元空間であって、その内部で物体および構造体の建設ならびにそれらの相互の配置および方向付けを実行することができる多次元空間を包含するものと理解され、建設現場は、建設の一部またはすべてが行われた任意の多次元空間も包含する。したがって、以下では、用語「建設現場」および「多次元空間」は、入れ換え可能に使用される。
【０１８０】
本発明の方法は、多次元空間について自動的な調査または自動的なレイアウトあるいは両方を実行するために、水準点、ターゲット、および／または用意された基準点などの基準の点の使用に関するプロセスを自動化する。典型的には、建設現場での建設の開始に先立って、基準線および水準点が、測量士によって用意される。これら用意される基準は、典型的には、互いに垂直であって、ｘ−ｙ座標系を表わす二次元平面を形成する２本の線（一方がｘ軸であって、他方がｙ軸である直交線）であり、建設現場において職人（例えば、大工、配管工、電気技師）が物体および構造体を配置および／または方向付けするための測定の起点となる線として、測量士によって設定される。さらに、測量士は、職人が建設現場において物体および／または構造体を正しく位置させることができるよう、用意された基準線から測定される建設現場内の特定の点である「水準点」を用意することができる。水準点は、典型的には、基準線に沿ったどこかからオフセットされた点であり、建設現場内の既存の構造体（例えば、柱）上に特定される。すなわち、例えば二次元空間のための基準線が建設現場の床面に引かれる場合、水準点は、２本の基準線のいずれかに沿ったどこかから測定される点であってよく、そのような点は、基準線によって形成されるｘ−ｙ平面内に位置することができ、三次元の三次元空間内のｘおよびｙの両方に垂直なｚ軸に沿って位置できる。このように、水準点は、Ｎ次元空間内に存在する基準の点であり、Ｎは２以上の整数である。
【０１８１】
Ｅ．本発明の方法の具体的段階
本発明の方法によれば、ユーザが、多次元空間において、多次元空間の調査および／またはレイアウトの際に使用される追加の基準点であるターゲットを導入することができる。ターゲットは、多次元空間のあちこちに任意に配置することができ、追加の基準点を確立すべく本発明のシステムと情報を（能動的または受動的に）受信および送信できる装置であるという点で、水準点とは異なる。例えば、ターゲットは、本発明のシステムによって多次元空間内に基準の点を確立して文書化できるよう、赤外または他の電磁気信号（光、無線信号、レーザビーム）を反射することができる反射面を有している比較的小さな正方形の平板材料であってよい。そのようなターゲットを、多次元空間の自動的な調査および／またはレイアウトを可能にするために、本発明のシステムのユーザによって多次元空間内の種々の表面へと取り付けることができる。ターゲットの他の例は、建設空間内に配置されたポール上に位置するプリズムである。ターゲットは、固定であっても、可動であってもよい。能動的なターゲットは、本発明のシステムの他の設備へと信号を生成して送信し、多次元空間における自身の位置を知らせることができる。受動的なターゲットは、本発明のシステムの他の構成要素または設備から受信されるエネルギーを反射して、多次元空間における自身の位置を知らせる。
【０１８２】
本発明のシステムのさまざまな実施の形態が、図１、１Ａ、１Ｂ、２、および３に示されている。図示のシステムの実施の形態において、本発明の方法を、プロセッサ装置（例えば、ラップトップコンピュータ）に常駐するソフトウェアプログラムとして実現することができる。プロセッサ装置は、その上でソフトウェアが多次元空間の自動的な調査および／またはレイアウトを実行するためにシステムの種々の他の構成要素への指令として本発明の方法の各段階を実行する任意の装置である。
【０１８３】
以下でＴｈｅｏｃａｄ（ＳＭ）と称されるシステムソフトウェアを、ユーザによる多次元空間のグラフィック表現の生成を可能にするＡｕｔｏＣＡＤ（登録商標）ソフトウェアなどのコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）ソフトウェアの一部として実現することができる。さらに、ソフトウェアは、建設および建築の市場における使用を容易にするように作られたグラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ）を有している。この態様で、Ｔｈｅｏｃａｄ（ＳＭ）は、ＡｕｔｏＣＡＤ（登録商標）に、そのようなソフトウェアのグラフィック生成能力を利用すべくシームレスに統合される。Ｔｈｅｏｃａｄ（ＳＭ）を、自身のグラフィックを生成することができるスタンドアロンのソフトウェアパッケージとして実現できることに、注意すべきである。Ｔｈｅｏｃａｄ（ＳＭ）は、特定の位置特定、ナビゲーション、建設タスクの読み取りおよび書き込みを迅速に実行するように調製されている。
【０１８４】
Ｔｈｅｏｃａｄ（ＳＭ）は、ハンドヘルド、ラップトップ、タブレット、またはデスクトップのコンピュータに位置でき、あるいはマスターステーションモジュールと通信する能力（情報を送信し、情報を受信する）を有している他のプロセッサに位置することができる。情報は、マスターステーションモジュールまたはプロセッサによって生成される指令および／または応答であってよい。プロセッサは、任意のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、メインフレームコンピュータ、デスクトップコンピュータ、またはソフトウェアプログラムの形態のインストラクションを実行することができ、グラフィックを表示するための表示装置を有している他の処理装置であってよい。マスターステーションモジュールは、多次元空間内に配置された基準線、水準点、およびターゲットの距離、角度、および他の位置を測定することができる任意の周知の装置であってよい。例えば、図１Ａに示したマスターステーションモジュールは、一般的にトータルステーションと称される装置であってよく、適用可能な１つの特定のトータルステーションは、例えばＬｅｉｃａ Ｇｅｏｓｙｓｔｅｍｓ Ｓｅｒｉｅｓ １２００ Ｍｏｄｅｌ ３であってよい。Ｌｅｉｃａ １２００というトータルステーションは、１０００フィートの距離にある位置を、３秒間以内で±３／１６インチという精度で明らかにすることができる。Ｌｅｉｃａ １２００ Ｓｅｒｉｅｓ Ｍｏｄｅｌ ３というトータルステーションは、移動するプリズムを追跡することができ、したがって任意の可動装置を追跡することができ、プリズムおよび他の反射性のターゲットなどのターゲットまでの距離を測定することができる。したがって、システムソフトウェアは、距離測定、ナビゲーション、および文書化管理のソフトウェアとして機能することができる。システムソフトウェアは、マスターステーションへと指令を送信し、マスターステーションからテレメトリを受信する。システムソフトウェアは、マスターステーションのファームウェアへと指令を送信し、要求に応じて指定のタスク（例えば、指定の方向に向きを変え、あるいは特定の角度位置へと上下に移動し、可視レーザポインタをオン／オフし、距離または角度を測定する、など）を実行するように求める。マスターステーションが、要求された機能を実行し、実行または測定のテレメトリをシステムソフトウェアへと送り返すことによって応答する。ソフトウェア（例えば、ＴｈｅｏＣＡＤおよびＡｕｔｏＣＡＤ）のすべてがプロセッサまたはマスターステーションに位置でき、あるいはソフトウェアの各部が、プロセッサおよびマスターステーションの両者に位置できることに、注意すべきである。
【０１８５】
図４９を一時的に参照すると、三脚４９０４と、レーザ距離計４９０６と、上部に位置する無線通信装置４９０８（アンテナを含んでいる）と、コンピュータおよびユーザインターフェイス４９１０とを有するマスターステーションモジュール４９０２（固定のロボット装置として示されている）を備えている本発明のシステムの実施の形態が示されている。さらにシステムは、プロセッサ４９１８および少なくとも１つのプリズム４９１２などのターゲットを備えている。トータルステーションとして実現されたマスターステーションモジュールは、ポール４９１４（無線通信装置４９１６を図示のとおりに一方の端部に位置させてさらに有している点を除き、測量士のポールと同様である）に位置するプリズム４９１２を常に追跡するためにレーザ４９０６を動かすロボット装置である。トータルステーションは、プリズムの位置を知り、その位置が、マスターステーションモジュール４９１０によって通信装置４９１６を介してプロセッサ４９１８へと通信される。通信装置４９１６は、プロセッサ４９１８へと接続され、自身の通信装置４９０８を有するマスターステーションモジュール４９０２へと情報を受信および／または送信するために、プロセッサ４９１８によって使用される。通信装置４９０８および４９１６は、プロトコルに従って互いに情報を交換することができる任意の種類の無線通信装置であってよい。プロトコルは、情報が情報を送信および／または受信する装置によってどのようにフォーマットされ、送信され、受信され、解釈されるのかを決定する規則一式である。プロトコルは、周知のプロトコルであってよく、あるいは本発明のシステムの製造者によって設計されるプロトコルであってよい。万が一にプリズムの位置の通信が中断された場合、マスターステーションモジュール４９０２は、プリズムを見つけるために捜索パターンプログラムを始めることができる。プロセッサ４９１８がポール４９１４に取り付けられているため、建設現場におけるプロセッサ４９１８の位置を、マスターステーションモジュール４９０２によって割り出すことができる。さらに具体的には、マスターステーションモジュール４９０２が、その建設現場における位置を、周知の三角測量手順を使用して割り出すことができる。したがって、マスターステーションモジュール４９０２が、自身の位置およびプロセッサ４９１８の相対位置を知っているため、建設現場におけるプロセッサ４９１８の位置も、マスターステーションモジュール４９０２によって割り出すことが可能である。このように、プロセッサ４９１８が、ＡｕｔｏＣＡＤ（登録商標）およびＴｈｅｏＣＡＤ（ＳＭ）ソフトウェアを実行する可搬の処理装置として示され、建設現場の仮想マップを形成すべく現場の変更されたＣＡＤ図面（平面図および立面図の両者）を表示する特別なソフトウェアがロードされる。したがって、今やこのハンドヘルド装置が、自身の位置を仮想マップ上に重ねることができる。
【０１８６】
本発明の方法の第１の段階において、通信装置（ターゲット、サブステーション、および他の装置などのマスターステーションモジュールサブステーション）が、互いの通信を確立する。また、マスターステーションモジュール、ターゲット、およびコンピュータプログラムの形態の本発明の方法を実行するプロセッサが、それらに組み合わせられた通信装置を有することができる。本発明のシステムの初期の起動時（すなわち、システムが最初にオンにされるとき）に、種々の通信装置の間の種々の通信リンクが確立される。任意の２つの装置の間の通信リンクの確立は、装置がオンである旨および装置が互いに通信できる旨を確認することを必要とする。さらに、装置間の通信は、それらが互いの情報を正しく解釈できるような通信である。典型的には、２つの装置の間のハンドシェイクの手順が、２つの装置の間にリンクを確立するために使用される。したがって、リンクは、システムが従うプロトコルに従って効果的に通信を行う能力である。
【０１８７】
本発明の方法の第２の段階において、種々の基準点が特定され、それらの位置が特定される。測量士が、典型的には、基準線および水準点を用意する。建設現場の各所に戦略的に配置されたさらなるターゲットも、発見および特定される。さらに、マスターステーションが、建設現場において基準線または水準点またはターゲットに対して配置される。建設現場に利用できる基準線が存在しない場合も考えられる。そのような場合には、ターゲットが基準点として使用され、ターゲットに対してマスターステーションが配置される。水準点および基準線を、システムのプロセッサ（例えば、図１Ａまたは図４９に示したラップトップまたはハンドヘルドユニットの一部であるプロセッサ）に保存され、あるいはシステムのプロセッサへとダウンロードすることができる多次元空間のＣＡＤ図面に表示することができる。ターゲットは、ユーザによって建設現場内のさまざまな点へと設置または取り付けされ、したがってそれらの位置を、ユーザが知っていると推定される。Ｌｅｉｃａ ｍｏｄｅｌ １２００というトータルステーションがマスターステーションとして使用される場合、プリズムなどの特定の種類のターゲットの位置を自動的に特定することが可能である。
【０１８８】
本発明の方法の第３の段階において、種々の基準点が、Ｌｅｉｃａ Ｍｏｄｅｌ １２００というトータルステーション（例えば、図４９のマスターステーション４９０２）を使用して測定される。特には、基準点からマスターステーションまでの距離ならびにマスターステーションに対する基準点の（垂直方向および水平方向の）角度が、測定されてトータルステーションに保存される。トータルステーションが、この情報をプロセッサ（例えば、図４９のプロセッサ５０４）へと送信する。ＡｕｔｏＣＡＤ（登録商標）をプラットフォームとして使用するＴｈｅｏＣＡＤ（ＳＭ）の制御下にあるプロセッサ（図４９のプロセッサ５０４など）が、前記情報を処理して、本発明の方法の第４および第５の段階につながる少なくとも２つの特定の種類の情報を生成することができる。ＴｈｅｏＣＡＤ（ＳＭ）を、スタンドアロンのソフトウェアとして使用することができ、本発明の方法の第４および第５の段階において述べられる情報を生成するために自身の固有のインストラクション一式を使用できることに、注意すべきである。
【０１８９】
本発明の方法の第４の段階において、ＴｈｅｏＣＡＤ（ＳＭ）ソフトウェアが、周知の三角測量のプロセスによって、調査対象の多次元空間におけるマスターステーションの位置を計算する。少なくとも２つの基準点が、マスターステーションの位置を割り出すために使用される。プロセッサに常駐するＴｈｅｏＣＡＤおよびＡｕｔｏＣＡＤソフトウェアが、少なくとも２つの基準点位置を、マスターステーションの実際の位置を割り出し、その位置をプロセッサの表示装置に表示するために使用する。衛星信号を利用することができる建設現場において、本発明の方法は、マスターステーションの位置を割り出し、したがってプロセッサの位置を割り出すために、周知のＧＰＳ（全地球測位システム）を使用することができる。
【０１９０】
本発明の方法の第５の段階において、ＴｈｅｏＣＡＤおよびＡｕｔｏＣＡＤソフトウェアは、基準点が上述のとおり発見され、特定され、測定され、保存され、処理されるため、建設現場の三次元のグラフィック表現を生成することができる。さらに、ターゲットではないが非反射の表面である空間の他の基準点を、三次元グラフィックの生成を助けるために使用することができる。エンジニアまたは建築家によって（本発明のシステムを用いずに）別途生成されて保存された建設現場のＣＡＤ図面を、プロセッサへとダウンロードし、マッピング操作によって、本発明のシステムによって生成された建設現場の三次元グラフィック表現に整列させることができる。マッピング操作は、２つの空間の間に明確な関係（例えば、数学的関係）が存在する場合において、一方の空間内の既知の点を指定し、もう一方の空間内の対応する点を計算し、あるいは割り出す。２つの空間を整列させることで、ユーザが、調査された空間と建築家によって別途生成された建設現場の空間との間の不一致を容易に見て取ることができる。各点が生成されるとき、点の間の接続も生成され、本発明のシステムがリアルタイムで建設現場の三次元グラフィック表現を生成することを可能にする。さらに、ユーザが保持することができ、マスターステーションによって追跡することができるプロセッサの位置も、生成される空間と同時に表示することができ、オーバレイされる空間は、例えば建築家によってＡｕｔｏＣＡＤを使用して別途生成される。このやり方で、本発明のシステムのユーザは、本発明の方法を使用して当該システムを動作させ、仮想空間をナビゲートすることができ、さらには実際の空間に仮想空間の物体および／または構造体の位置を表わすマーキングを行うことができる。すなわち、本システムのユーザを、建設現場のレイアウトを実行するために、本システムによってリアルタイムで案内することができる。
【０１９１】
このように、本発明の方法は、上述の段階によって多次元空間の自動的な調査、レイアウト、および／または自動的な検証を実行することができる。本発明の方法のこれらの種々のプロセスに関し、特には距離の測定、ターゲットの位置特定、ターゲット角度の測定、水準点、基準点、建設業界に特有の測定に使用される標準的な方法および技法に関するいくつかの特定の機能および特徴は、以下のとおりである。
１．座標系−英国（ＯＳＧＢ−３６）、オーストラリア（ＧＤＡ−ＭＧＡ、ＡＧＤ８４−ＡＭＧ、ＡＧＤ８４−ＩＳＧ、ＡＧＤ６６−ＡＭＧ、ＡＧＤ６６−ＩＳＧ）、ニュージーランド（ＮＺＧＤ２０００、ＮＺＧＤ４９）、プエルトリコ・ステートプレーン８３、およびフランス（ＮＴＦ−ＧＲ３ＤＦ９７Ａ）についてのサポートの追加。新規なユーザ定義のデータおよび投影方法も存在する。データの定義は、楕円およびデータシフト値についての参照表を有するＨｅｌｍｅｒｔ ７−パラメータデータシフトで構成される。楕円はユーザ定義であってもよい。ユーザ定義の投影は、横メルカトル（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ Ｍｅｒｃａｔｏｒ）、ランベルト等角円錐（Ｌａｍｂｅｒｔ Ｃｏｎｆｏｒｍａｌ Ｃｏｎｉｃ）１ ＳＰ／２ ＳＰ、ダブルステレオグラフィック（Ｄｏｕｂｌｅ Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｉｃ）、斜めメルカトル（Ｏｂｌｉｑｕｅ Ｍｅｒｃａｔｏｒ）、および斜めステレオグラフィック（Ｏｂｌｉｑｕｅ Ｓｔｅｒｅｏｇｒａｐｈｉｃ）をサポートする。
２．ジオイドのサポート−英国（ＯＳＧＭ０２）、オーストラリア（ＧＤＡ９４）、およびカナダ（ＣＧＧ２０００、ＨＴ ２．０、ＨＴ １．０１）のジオイドについてのサポートの追加。
３．座標の順序−座標が北進−東行または東行−北進の順序のどちらで報告されるかの選択肢の追加。
４．局所座標の整列−２点の整列について、第１の制御点が平行移動に使用され、第２が回転のためだけに使用される回転のみの選択肢の追加。ローカライゼーション制御およびＧＰＳ基準座標の報告を作成するための報告機能の追加。
５．複数の測定−同じ点の数を複数回測定することができ、プログラムがその点についての座標を平均する。新たな測定を受け付ける前に、プログラムが新たな測定が平均にどれだけ影響するかについての統計値を報告する。
６．ピッチ調節−ＧＰＳにおいて、ＧＰＳ位置の経路にもとづいてピッチを計算するための新たな選択肢が存在する。次いで、このピッチが、Ａｕｔｏ Ｐｏｉｎｔｓ Ａｔ Ｉｎｔｅｒｖａｌ、Ｓｔｏｒｅ Ｐｏｉｎｔｓ、Ｔｒａｃｋ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ、Ｃｅｎｔｅｒｌｉｎｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ、およびＥｌｅｖａｔｉｏｎ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅにおいてアンテナの下方の位置を補正するために使用される。この選択肢は、ＡＴＶなどの車両への搭載時に当てはまる。
７．Ｓｔｏｒｅ Ｐｏｉｎｔ−高度ゼロに点を生成するための「高度なし」のためのトグルを追加。ＧＰＳにおいて、連続読み取りモードにおいてこのルーチンを自動的に開始させる新たな選択肢が存在する。
８．ステイクアウト−画面ピック点の選択肢が、点のピッキング前の種々のスナップからの選択を可能にするように改善されている。
９．Ｆｉｅｌｄ Ｔｏ Ｆｉｎｉｓｈ−スタート／ストップおよびＰＣ／ＰＴなどのユーザ定義の特殊コードのサポートの追加。さらに、ラインワークのための分割複数コードのサポートの追加。Ｓｔｏｒｅ Ｐｏｉｎｔに、ラインワークを先の点へと接続する新たなトグルが存在する。
１０．Ｃｅｎｔｅｒｌｉｎｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ−カット／フィルを報告するためのプロファイルを使用するための選択肢の追加。さらに、左／右オフセットにもとづいて案内矢印のための光バーを使用するための選択肢の追加。
１１．Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ−表面を定めるための道路設計および断面ファイルを使用するための選択肢の追加。これらのファイルは、センターライン、プロファイル、テンプレート、セクション、スーパーエレベーション、およびテンプレートトランジッションを含んでいる。プログラムが、道路または断面ファイルから貴方の現在位置について設計の高度を計算し、カット／フィルおよびステーション／オフセットを報告する。
１２．ロボットによる点チェック−これは、公知の座標への一連の直接−逆ショットを自動的に取得し、公知の座標と測定から計算された座標との間の差の報告を生成するための新たなコマンドである。
１３．ＧＰＳ設備のセットアップ−テキストファイルを受信機へと複数の指令を送信するために使用することができる。ＡＬＴＵＳ ＧＰＳ ＆ パートナーシップ関係。
１４．Ａｓｈｔｅｃｈ−ＲＴＫソリューションをリセットするための追加機能。受信機警報ビープを有効にするか否かについての設定の選択肢の追加。
１５．ＩｎｎｅｒＳｐａｃｅ−ＩｎｎｅｒＳｐａｃｅ Ｔｅｃｈ測深器のためのサポートの追加。
１６．Ｌｅｉｃａ ＧＰＳ−ＲＴＫメッセージングのための携帯電話機の使用のサポートの追加。
１７．Ｓｏｋｋｉａ Ｌａｓｅｒ−Ｓｏｋｋｉａ Ｃｏｎｔｏｕｒ Ｌａｓｅｒのためのサポートの追加。真のＦｉｅｌｄ−ｔｏ−Ｆｉｎｉｓｈ。
１８．現場における直接の新規図面の生成または既存図面の更新。
１９．ステークが点番号によってポイントし、あるいはステイクアウトのためにエンティティの終点または交点を単純にピックする。
２０．カットおよびフィルが、高度とともに、あるいは任意のＴＩＮまたはグリッド地形モデルに沿って、ステークされた点について自動的に表示される。
２１．Ｃａｒｌｓｏｎ Ｓｕｒｖｅｙにおいて生成およびロードされる任意のセンターラインに沿った保存点をＧＰＳまたはトータルステーションのために瞬時に報告するステーションおよびオフセット。
２２．ＭＤＢデータベーステーブル、フォーム、またはレポートへの直接保存のための非制限の第６フィールドＧＩＳスマートプロンプティング。
２３．Ｃａｒｌｓｏｎ ２００７のＧＩＳモジュールに接続されたＣａｒｌｓｏｎ Ｆｉｅｌｄ ２００７が、迅速に計画およびＧＩＳの専門家が必要および需要する真のデータリンクになる。
２４．我々のＧＩＳ Ｐｌｕｓソフトウェアを使用するＳｕｒｖＳｔａｒからＡｕｔｏＣＡＤ ＭＡＰへのデータ取得ルーチンが、ダウンロード、収集されたＧＩＳ ｉｎｆｏのレビュー／編集、およびＭＤＢ ＧＩＳデータベーステーブルの生成または更新を完全に自動化する。
２５．すべてのＧＩＳ点データが、Ｃａｒｌｓｏｎ ＳｏｆｔｗａｒｅのＦｉｅｌｄ−ｔｏ−Ｆｉｎｉｓｈルーチンを使用してラインワークによってサイズされ、特定のコーナーシンボルを備え、レイヤ化されて自動的に描かれる。ＧＩＳ点データが、すべて１つのステップでデータベースへとリンクされる。
２６．Ｃａｒｌｓｏｎ Ｆｉｅｌｄ ２００７が直接ＡｕｔｏＣＡＤ ２００７ ＤＷＧフォーマットで点を収集して保存する。
【０１９２】
本発明を、本発明の特定の実施の形態を参照して詳しく説明したが、それらについて、本発明の精神および技術的範囲から逸脱することなく種々の変更および修正を行うことが可能であることは、当業者にとって明らかであろう。したがって、本発明は、本発明の変形および変種を、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲に入る限りにおいて包含する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
多次元空間内に配置され、該多次元空間の自動調査、自動レイアウト、または自動検証のうちの１つ以上を実行するマスターステーションアセンブリ
を備えているシステム。
【請求項２】
多次元空間の自動レイアウトを実行する方法であって、
多次元空間内の水準点の位置を自動的に示すステップ
を含んでいる方法。
【請求項３】
多次元空間の自動調査を実行する方法であって、
多次元空間において行われる１つ以上の測定にもとづいて、多次元空間の仮想空間を自動的に生成するステップ
を含んでいる方法。
【請求項４】
多次元空間の自動検証を実行する方法であって、
多次元空間の１つ以上の水準点を、多次元空間を表わしている対応する仮想情報と自動的に比較するステップ
を含んでいる方法。
【請求項５】
建築ナビゲーションサービスを提供するための方法であって、
１つ以上の所定のプロセスに従って自動レイアウト、自動調査、または自動検証を実行することができるシステムを使用するために、１人以上の個人を教育し、資格を与えるステップ
を含んでいる方法。
【請求項６】
自律ロボットタスク実行サービスを提供するための方法であって、
自律ロボットタスク実行設備を使用するために、前記設備を設計、製造、および／または提供できる存在によって、１人以上の個人を教育し、資格を与えるステップ
を含んでいる方法。

【図１】

【図１Ａ】

【図１Ｂ】

【図２】

【図３】

【図４Ａ】

【図４Ｂ】

【図５】

【図６Ａ】

【図６Ｂ】

【図６Ｃ】

【図７】

【図８】

【図９Ａ】

【図９Ｂ】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

【図１３Ａ】

【図１３Ｂ】

【図１４Ａ】

【図１４Ｂ】

【図１４Ｃ】

【図１５Ａ−１５Ｄ】

【図１６】

【図１７Ａ】

【図１７Ｂ】

【図１８】

【図１９】

【図２０】

【図２１Ａ】

【図２１Ｂ】

【図２１Ｃ】

【図２２Ａ】

【図２２Ｂ】

【図２３Ａ】

【図２３Ｂ】

【図２４Ａ】

【図２４Ｂ】

【図２４Ｃ】

【図２５Ａ】

【図２５Ｂ】

【図２６Ａ】

【図２６Ｂ】

【図２６Ｃ】

【図２６Ｄ】

【図２７Ａ】

【図２７Ｂ】

【図２８Ａ】

【図２８Ｂ】

【図２９】

【図３０Ａ】

【図３０Ｂ】

【図３１】

【図３２Ａ】

【図３２Ｂ】

【図３２Ｃ】

【図３３】

【図３４Ａ】

【図３４Ｂ】

【図３５】

【図３６】

【図３７】

【図３８Ａ】

【図３８Ｂ】

【図３８Ｃ】

【図３８Ｄ】

【図３８Ｅ】

【図３９】

【図４０】

【図４１】

【図４２】

【図４３】

【図４４Ａ】

【図４４Ｂ】

【図４４Ｃ】

【図４４Ｄ】

【図４５】

【図４６Ａ】

【図４６Ｂ】

【図４７Ａ】

【図４７Ｂ】

【図４８Ａ】

【図４８Ｂ】

【図４９】

【図５０】

【図５１】

【図５２】

【図５３】

【図５４】

【図５５】

【図５６】

【図５７】

【図５８】

【図５９Ａ】

【図６０】

【図６１】

【図６２Ａ】

【図６２Ｂ】

【図６３】

【図６４】

【図６５】

【公表番号】特表２０１０−５４０７９６（Ｐ２０１０−５４０７９６Ａ）
【公表日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０３１４２（Ｐ２０１０−５０３１４２）
【出願日】平成２０年４月８日（２００８．４．８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００８／０５９６１７
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１２４７１３
【国際公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【出願人】（５０９２７９５９４）
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍ　ＳＴＡＴＨＩＳ
【Ｆターム（参考）】