穿孔機械の補助装置および補助装置の制御方法
【課題】穿孔機械の測定値を表示するための補助装置において安全かつ快適な作業が実現される補助装置を得る。
【解決手段】穿孔機械と連結可能な補助装置において、穿孔機械の作業平面に対する傾き、および／または、穿孔機械の作業平面までの距離を含む測定データを求めるための測定装置と、求められた前記測定データに応じて作業平面上にシンボルを投影するプロジェクタと、を設ける。
【解決手段】穿孔機械と連結可能な補助装置において、穿孔機械の作業平面に対する傾き、および／または、穿孔機械の作業平面までの距離を含む測定データを求めるための測定装置と、求められた前記測定データに応じて作業平面上にシンボルを投影するプロジェクタと、を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穿孔機械の測定値を表示するための補助装置に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
本発明は、使用者が、穿孔作業中、安全かつ快適な作業が行える補助装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明にしたがう補助装置は、穿孔機械に連結されるか、または穿孔機械に取外し可能に固定された状態で使用されるものである。補助装置を穿孔機械に固定するための手段としては、止め輪、スリーブ、クランプや、ねじなどの、取外し可能な、またはそうでない手段が挙げられる。また、第一光点および第二光点を作業対象物に投影するためのプロジェクタが設けられる。プロジェクタは、作業対象物上もしくは作業対象面上へと、作業方向に光を放射する。さらに、第一光点および第二光点を画像上に描写するために、カメラが設けられる。評価装置は、画像上に描写された第一光点から参照点までの第一距離と、画像上に描写された第二光点から参照点までの第二距離とに基づき、穿孔機械の作業対象物に対する傾きを算出するように構成される。表示装置は評価装置と接続され、算出された傾きを表示する。これら光点は、点状として構成されても平たく構成されても良い。これら距離は、実用的には、光点の中央もしくは重心点から参照点までにおいて算出される。光点が、特徴のある角や頂点を有する場合、距離は、これらから参照点において算出され得る。
【０００４】
穿孔機械を作業平面に対して配向するための補助装置の制御方法は、以下のステップを有する。すなわち、プロジェクタにより、第一光点および第二光点を作業平面上に投影するステップ、カメラにより、第一光点および第二光点を画像上に描写するステップ、評価装置により、画像上に描写された第一光点から参照点までの第一距離と、画像上に描写された第二光点から参照点までの第二距離とを求めるステップ（ここで第一距離および第二距離は、作業平面上の光点と仮想軸（例えばカメラの光軸）との間の仮想画像上の距離である）、穿孔機械の作業平面に対する傾きを、第一距離および第二距離に基づき求めステップ、および、表示装置により表示するステップを有する。
【０００５】
一実施形態例において、前記第一光点(２６)を生成するため第一方向に向かう第一光線(３１)と、前記第二光点(２７)を生成するため第二方向に向かう第二光線(３１)と、第三光点を生成するため第三方向に向かう第三光線(８３)とを出力する。このとき、カメラの光軸に対する第一光線の方位角と、カメラの光軸に対する第二光線の方位角とは異なり、光軸に対する第一光線の極角と、光軸に対する第三光線の極角とは異なる。３つの光線を、異なる方向および傾きで出力することで、画像上に描写された光点から、距離および光軸の傾きが算出され得る。これら３つの光線により、傾きおよび距離を絶対値にて提示することができる。求められた値は、例えば数字などで使用者に提示されるものとする。
【０００６】
一実施形態例において、第一光線は、光軸に対して１０度より大きい極角を有するように傾けられ、第三光線は、光軸に対して５度より小さい極角を有するように傾けられる。光点の画像上への描写は、投影に起因した情報の喪失を伴う。しかし、双方の光線を光軸に対してもしくは画像の画像平面上にて異なる極角で配置することで、上記喪失された情報は元通りに算出することができる。
【０００７】
一実施形態例において、カメラおよびプロジェクタは、穿孔機械の作業軸に対して旋回可能であるプラットフォーム上に配置される。特には、作業軸とカメラの光軸とが成す極角は、調節可能であるものとする。補助装置は、光軸を作業平面に垂直に案内するように使用者を誘導し、結果として上記調節した極角に応じて穿孔具が把持される。
【０００８】
一実施形態例において、表示装置は、作業対象物上に表示内容を投影するプロジェクタを有する。表示装置のプロジェクタは、カメラと同じ方向に向けられる。プロジェクタによる、情報提示のための光の出力は、作業方向、すなわち工具方向に成される。
【０００９】
以下図面に基づき、本発明の実施形態例を詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の補助装置を有する穿孔機械を模式的に示す図である。
【図２】補助装置により得られる画像の一例である。
【図３】補助装置の光学測定装置の詳細を模式的に示す図である。
【図４】他の形態の、補助装置の光学測定装置の詳細を模式的に示す図である。
【図５】補助装置の表示装置のモニタを模式的に示す図である。
【図６】補助装置の表示装置のプロジェクタを模式的に示す図である。
【図７】他の形態の、補助装置の表示装置のプロジェクタを模式的に示す図である。
【００１１】
同等または機能的に同等の素子は、図中、同じ符号番号にて参照される。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、一実施形態における本発明補助装置を備える穿孔機械１を示す。穿孔機械１は、作業軸３を軸として穿孔具２を回転駆動する。使用者は、作業対象物６の対象作業平面５に、穿孔具２を作業方向４へと押し付ける。これに際し、回転する穿孔具２は、作業対象物６内に穿孔７を形成する。穿孔具２は、超硬合金、例えば焼結タングステンカーバイドおよび／またはダイアモンドから成る切削素子を有し、この切削素子が、回転によって作業対象物６の材料を開削する。穿屑は、螺旋状の軸部または中空の軸部によって運び出される。切削素子は、鉢状の穿孔具の円状前頭面に沿って取り付けられるものとしても良い。
【００１３】
駆動装置は、モータ８（例えば電気モータ）、伝動ギア９、および駆動スピンドル１０を備え得る。駆動スピンドル１０は、穿孔具２が嵌め込まれる穿孔具ホルダ１１に回転トルクを伝達する。使用者は、ハンドグリップ１２で穿孔機械１を持ち、これを案内することができる。このハンドグリップ１２は、機械ハウジング１３の穿孔具ホルダ１１と離れた方の端部に取り付けられると好適である。
【００１４】
補助装置２０は、使用者が、穿孔機械１の作業軸３を、対象作業面５に対して所望の角度、好適には直角に配向させ、配向させたまま案内することを補助する。光学測定装置２１は、その光軸２２の作業対象物６に対する向きを算出することができる。表示装置２３は使用者にその時点における向きを視覚提示する。加えて、補助装置２０は、その時点における穿削深さを算出し、表示装置２３によって視覚提示することもできる。
【００１５】
補助装置２０の光学測定装置２１は、プロジェクタ２４およびカメラ２５を備える。これらを図３に詳細に示す。プロジェクタ２４は、作業平面５上に少なくとも１つの第一光点２６および第二光点２７をそれぞれ生成する。カメラ２５は好適には光軸２２上に取り付けられ、作業平面５とそこに生成された光点２６，２７を画像２８上に描写する(図２)。評価装置２９は、画像２８およびそこに描写された光点２６，２７に基づいて、光軸２２の作業平面５に対する向きを求める。
【００１６】
プロジェクタ２４は、一例としては、２つのレーザ光源３０（例えばレーザダイオード）とすることができ、これらが、第一光線３１および第二光線３２を生成する。第一光線３１は第一方向に、第二光線３２は第一方向とは違う第二方向に放射される。
【００１７】
光線３１，３２の方向は、以下の説明において、光軸２２に関する角座標として与えられる。極角は、光線および光軸２２上に広がる平面における、光軸２２に対する光線の傾きを表す。方位角は、光軸２２を軸とした回転方向への光線の向きを表し、光軸２２に直交する平面に投射して求められる(図２参照)。
【００１８】
好適には、第一光線３１の第一方位角３３と第二光線３２の第二方位角３４は異なる。第一方位角３３は第二方位角３４と１８０度異なるものとしてもよく、このとき、光線３１，３２の双方が光軸２２と同じ平面に存在する。第一光線３１の第一極角３５と、第二光線３２の第二極角３６は等しくても良い。極角３５，３６は好適には、１０度から６０度の間の値をとるものとする。プロジェクタ２４は光線３１，３２を光軸２２に交差するように放射するものとしてもよい。
【００１９】
作業平面５上において、第一光線３１は第一光点２６に、第二光線３２は第二光点２７に到達する。第一および第二光点の光軸２２に対する相対的な位置と距離から光軸２２の作業対象物６に対する相対的向きが求められる。プロジェクタ２４から出力された光線３１，３２の断面は、円形としても、他の形状としてもよい。直径の小さい光点は、その位置決めのし易さから好ましいが、無論、例えば円形でなく、矢印や×印など他種の光点を作業対象物６に投影するものとしても良い。
【００２０】
カメラ２５は、作業平面５と作業対象物６上の光点２６，２７と描写する。カメラ２５は、投影光学系３７を有し、この投影光学系３７は作業平面５を空間分解能を有するフォトセンサ３８に描写する。フォトセンサ３８は、受光した光を画像２８に変換し、この画像は画像平面３９において空間的に分解され、光の強度を提示する。光点２６，２７は、合目的には、画像２８上に描写された状態で最も強度を有するような明るさとする。コントラストを高めるために。光点２６，２７の色に同調させた色フィルタ４０を、フォトセンサ３８の前に取り付けてもよい。
【００２１】
投影光学系３７は、１または複数のレンズ４２から成る対物レンズ系４１を有し得る。レンズ４２は、好適には、光軸２２に対し同心および垂直に設けられるものとする。対物レンズ系４１の替わり、またはこれに加えて、絞りが設けられていてもよい。プロジェクタ２４およびカメラ２５は、カメラ２５が、第一光点２６を第一方向とは違う方向において、第二光点２７を第二方向とは違う方向において捉えるように、ずらして設けられる。
【００２２】
評価装置２９は、カメラ２５、特に空間分解能を有するフォトセンサ３８から、画像２８を読み出す。画像上、最も明るい点が、仮想光点２６，２７として認識される。評価装置２９は、画像２８上または画像平面３９上における、これら描写された光点２６，２７の参照点４３に対する相対位置を算出する。画像２８において、第一光点２６から参照点４３までの第一距離４４と、第二光点２７の参照点４３までの第二距離４５が測定される。これら測定された距離は仮想のものである。測定には、画像中の光点２６，２７の座標を求めるステップも含まれるものとしても良い。距離４４，４５を算出するに際しては、例えば、参照テーブルにおいて、当該座標に該当する距離を、評価装置２９の例えばＲＡＭやＦｌａｓｈ‐ＲＡＭなどのデータ保存素子４６に保存するものとしても良い。参照点４３は任意に決定されるが、好適には参照点４３は、画像平面３９と光軸２２の交差点、または画像２８の中心とされる。
【００２３】
ある作業モードにおいて、補助装置２０は、使用者が穿孔機械１を作業対象物６に対して垂直に配向するのを助ける。補助装置２０は、光軸２２が作業軸３に対して平行となるように穿孔機械１に固定される。評価装置２９は、第一距離４４が第二距離４５と異なる場合に、光軸２２が作業対象物６に対して傾いていることを知らせる制御信号を伝達する。制御信号は、距離４４，４５のうち大きい方が、どちらの方向を向いているのかを示す。表示装置２３は制御信号を使用者に視覚提示する。例えば、表示装置２３はその方向を指示す矢印を示す。この表示は、距離４４，４５が等しくなり、光軸２２が作業対象物６に直交するまで、ハンドグリップ１２をその方向へと穿孔を中心として旋回させるように使用者に促す。
【００２４】
光学測定装置２１は、作業軸３に対し旋回可能なプラットフォーム４７上に取り付けられるものとしても良い。特に、光軸２２と作業軸３との極角は調節可能とする。プラットフォームは、例えば、ボールジョイント４８または旋回継ぎ手によって穿孔機械１のハウジングに固定されるものとしても良い。使用者は、光軸２２の作業軸３に対する向きを所望のとおり、例えば平行でない向きにセットする。評価装置２９および表示装置２３は、穿孔機械１を、その光軸２２が作業対象物６に対して直交になるように案内するよう、使用者に指示を出す。結果として、穿削された穿孔は、セットされた作業軸３の光軸２２に対する傾きに相応する傾きを、作業平面５に対して有することとなる。
【００２５】
他の作業モードにおいて、補助装置２０は、光軸２２の作業平面５に対する角度を絶対的に求めることが出来る。プロジェクタ２４は、好適には光軸２２に平行であり、光軸２２に重ならない第三光線４９を生成する。第三光線４９は、平行とされる替わりに、光軸２２に対して、第一光線３１と比較して小さい極角、例えば０度〜５度の極角を有するものとしてもよい。第三光線４９により生成される第三光点５０は、カメラ２５により認識される。画像２８上の、参照点４３から描写された光点５０までの仮想第三距離５１が算出される。この第三距離５１に基づいて、作業対象物６からカメラ２５までの隔たり５２が求められる。第三距離５１は、画像２８中、隔たり５２が小さくなるにつれ、大きくなる。光軸２２の作業平面５に対する傾きは、隔たり５２と、第一距離４４および第二距離４５と、第一光線３１の極角３５および第二光線３２の極角３６とに基づいて、絶対的かつ定量的に算出される。好適には、データ保存素子４６には、様々な隔たり５２における、第一および第二距離に対応する極角３５，３６が保存されるものとする。表示装置２３は、絶対角度を、好適には数字により提示する。
【００２６】
また他の実施例において、第一光線３１および第二光線３２は、光軸２２に対し異なる極角３５，３６を有する。双方の光線３１，３２は、一平面上、例えば光軸２２を含む平面上に延在するものとしても良い。好適には、第一光線３１は光軸２２に平行に、第二光線は光軸２２に対して傾けて配向させる。この場合、光軸２２が参照点４３として機能することから、第一距離４４および第二距離４５から、光軸２２の作業平面５に対する絶対傾き５３が直接求められる。
【００２７】
フォトセンサ３８は、ラスタ上に配置された複数の感光セルを有するものとしても良い。光点の座標は、光点２６，２７が照明するセルの、行および場合によっては列に対応する。また、任意の１セルを参照点４３とすると良い。フォトセンサ３８は、例えばＣＣＤチップまたはＡＰＳセンサを有する。
【００２８】
カメラ２５は、画像２８上に、作業平面５の穿孔７と穿孔具２とを描写する。評価装置２９は、穿孔７を同定し、その座標を画像２８中にて求める画像認識部５４を備える。
画像認識部５４は、例えば、まず穿孔具２を同定する。この際同定は、画像２８中、例えばその長細形状から、および／または、既知である穿孔具２の向きに基づいて行われ、該向きは、固定の、または既知である、穿孔具２に対するカメラ２５の相対的配置から導き出される。穿孔具２の視認可能部分の端部５５の座標は、穿孔７の座標に対応する。画像２８中において、参照点４３から穿孔７までの距離５６が求められる。距離５６は、穿孔７、すなわち作業平面５からカメラ２５までの隔たり５２に依存するので隔たり５２を表す尺度となる。 評価装置２９は、穿孔機械１までの距離を、該尺度に基づいて求め、表示装置２３に伝達し視覚提示を促す。また、絶対角度５３を求めるにあたり、隔たり５２を考慮に入れることもできる。
【００２９】
以上に記した実施形態においては、垂線に対するずれ傾きを、または作業対象物６に対する光軸２２の絶対角度５３を、第一平面上において算出することができる。他の実施形態において、更に別の、第一および第二光線３１，３２に対して９０度異なる方位角を有する光線が用いられる。この光線の光点５７の評価は、第一および第二光線３１，３２の場合と同様に行われる。これにより、第一平面に直交する第二平面における傾きが算出される。絶対角度５３を求めるにあたり、光軸２２に対して他の光線３１，３２とは異なる極角を有する第三光線４９を考慮に入れることもできる。一実施形態において、向きの異なる３つの光線が用いられ、これら３つのうち、２つは少なくとも方位角において異なり、２つが少なくとも極角において異なる。第三光線４９に加え、またはこれの替わりに、画像２８中の光軸２２から穿孔７までの距離５６の測定を、隔たり５２の確定に用いることができる。
【００３０】
プロジェクタ２４は、複数の個々の、互いに独立したレーザ光源３０から構成され得る。レーザダイオード３０はハウジング５８内に、レーザ光線３２の事前に付与された方向に応じて配向配置され得る。プロジェクタ２４は、１つの光線を２つの光線３１，４９にスプリットさせるために、光線スプリッタ５９を備えるものとしても良い。光線スプリッタ５９は、例えば、ガラス小板やガラス繊維の束を有し得る。
【００３１】
一実施形態において、プロジェクタ２４は、代替として、または付加的に、自ら光を放射する光放射パネル６０および投影光学系６１を有する(図４)。光放射パネル６０は、例えば、バックライト式液晶画面や、発光ダイオードから成るマトリックスなどとする。光放射パネル６０上には、複数の画像点６２から構成されるシンボルを提示し得る。投影光学系６１は、光放射パネル６０上に提示された画像を作業平面５に投影する。投影光学系６１は、１または複数のレンズを備えるものとしても良く、これらレンズは、投影光学系６１の光軸６３に沿って配設される。好適には、光軸６３は、光放射パネル６０と、その中心で交差する。光軸６３付近の画像点は、光軸２２に対しほぼ平行な光線を案内し、一方で、光放射パネルの縁付近の画像点は、光軸６３に対して傾いた光線３１，３２を介して作業平面５上に投影される。光線の傾きは、投影光学系６１の焦点距離によって調整し得る。
【００３２】
表示装置２３は、補助装置２０の支持体６５に固定されるモニタ６４を有する。モニタ６４は、その読取面６６をもって使用者に対面する、すなわち、作業方向４と反対を向いている。使用者は、穿孔機械１を作業方向４に案内するに際して、モニタ６４上の情報を読み取ることができる。複数の電子−光セグメント６７は、互いに独立に、その明暗が切り替えられるものとする（図５）。セグメント６７は、自ら光を放射するもの、例えば発光ダイオードのセルやマトリックス、または、バックライトシャドウ式、例えば複数の液晶セルとすることができる。セグメント６７は、９０度間隔で放射状に配置された矢印形状として構成しても良い。光軸２２が作業平面５に対して傾いている場合において、評価装置２９の制御信号に応じて、セグメント６７のいずれか１つがアクティヴェートされる。セグメント６７は、矢印、数字、文字などを提示する、ラスタ上の複数の画像点として構成されるものとしても良い。図５に示す例において、暗く切替えられたセグメント６７グループは、右への傾きを知らせ、使用者に穿孔機械１を左へと旋回させるよう誘導する。セグメント６７は、補助装置２０の工具２とは反対側の面に配設される。使用者は、提示された方向を補助装置２０から直接読み取ることができる。
【００３３】
表示装置２３は、表示装置２３により提示すべき情報を作業平面５上に投影する、例えばプロジェクタ６８を有する(図６)。プロジェクタ６８は、作業方向４を向いている。プロジェクタ６８は、自ら光を放射する光放射パネル６９および投影光学系７０を備えるものとすることができる。
【００３４】
光放射パネル６９は、複数の個別に制御可能な電子‐光照射素子７１から構成される。各電子‐光照射素子７１は、ある切り替え状態においては光を発し、他の切り替え状態においては光を発しない。電子‐光照射素子７１は、例えばバックライト式液晶画面、点状または他の形状を有する発光ダイオード、ランプにより照らされたマイクロミラーの照野などを有するものとしても良い。例えば、光放射パネル６９は、ラスタ上に配設された複数の電子‐光照射素子７１により提示が成される。画像点は、個々に、またはグループとして点灯し、１または複数の所望のシンボルを提示する。これらシンボルとしては、矢印や数字、文字などが挙げられる。測定装置２１は、プロジェクタ６８を制御する。このとき、測定装置２１から伝達されるデータに応じて、異なる電子‐光照射素子７１グループが点灯するように切り替えられる。これらグループは、一方のグループにおいては点灯するように切り替えられ、他方のグループにおいては非点灯となるように切り替えられる少なくとも１つの素子７１において、互いに区別される。
【００３５】
投影光学系７０は、光放射パネル６９上に提示されたシンボルを作業平面５に描写する。投影光学系７０は、１または複数のレンズから成る対物レンズ系７２を備える。対物レンズ系７２の焦点距離および焦点は、調整可能とされても良い。例えば、対物レンズ系７２をその光軸７３に沿って、キャリッジ７４によって動かせるものとすることができる。代替として、対物レンズ系７２は、電場の付与によってその焦点距離が調整可能である液状レンズを有するものとしても良い。
【００３６】
他の実施形態におけるプロジェクタ６８は、光線７６を生成する光源７５（好適にはレーザ）、および偏向装置７７を有する（図７）。偏向装置７７は、例えば、２つの軸線７９ を軸として回転もしくは旋回可能に懸架された鏡７８を備える。この鏡７８は、励起子８０により、例えば圧電的、磁気的または静電気的に、双方の軸線７９を軸とした旋回または回転するよう励起され得る。この鏡７８は、１または双方の軸線７９を軸として回転するものとしてもよい。光線７６を２方向に転向させたい場合には、２つの旋回または回転する鏡を設けるものとしても良い。光線７６は、例えばリサージュ曲線のラスタに沿って、作業平面５上方にて偏向させられる。
【００３７】
シンボルを作業平面５に投影するため、制御装置８１は、偏向装置７７の位置に応じて光線７６の強度を切り替える。必要とされる様々なシンボル、例えば矢印、数字などのために、切替え模様を制御装置８１のデータ保存素子に保存しておくものとしても良い。切替え模様の光線強度は、鏡７８の角度位置に関連付けて決定される。光線７６がシンボルの領域以外にあるとき、光線７６の強度は弱められる。強度の切り替えは、光源７５への電力供給を制御装置８１によって切り替えることで達成される。さらに、強度変調器８２によって切替えが成され得る。この強度変調器８２は、偏光を変更するための例えばポッケルセル８３と続いて切替えられる偏光フィルタ８４との組み合わせ、および／または、光線の拡散方向を変更するための音響‐光学変調器８５と続いて切替えられる絞り８６との組み合わせを備える。
【００３８】
一実施形態において、測定結果を提示するための表示装置２３のプロジェクタ６８は、測定装置２１による測定において作業平面５上に光点２６，２７を生成する目的にも用いられる。この構成により、測定装置２１のプロジェクタ２４を省略することができる。
【００３９】
補助装置２０は、穿孔機械１の首部またはグリップ周囲に敷設される締付ベルト９０を備えるものとする。締付機構９１は締付ベルトを穿孔機械１にクランプして固定する。締付ベルトの替わりに、ブラケットをクランプ機構９１により穿孔機械１にクランプさせることもできる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 穿孔機械
２ 穿孔具
３ 作業軸
４ 作業方向
５ 作業平面
６ 作業対象物
７ 穿孔
８ モータ
９ 伝動ギア
１０ 駆動スピンドル
１１ 穿孔具ホルダ
１２ ハンドグリップ
１３ 機械ハウジング
２０ 補助装置
２１ 光学測定装置
２２ 光軸
２３ 表示装置
２４ プロジェクタ
２５ カメラ
２６ 第一光点
２７ 第二光点
２８ 画像
２９ 評価装置
３０ レーザ光源
３１ 第一光線
３２ 第二光線
３３ 第一方位角
３４ 第二方位角
３５ 第一極角
３６ 第二極角
３７ 投影光学系
３８ フォトセンサ
３９ 画像平面
４０ 色フィルタ
４１ 対物レンズ系
４２ レンズ
４３ 参照点
４４ 第一距離
４５ 第二距離
４６ データ保存素子
４７ プラットフォーム
４８ 玉継ぎ手
４９ 第三光線
５０ 第三光点
５１ 第三距離
５２ 距離
５３ 絶対傾き
５４ 画像認識部
５５ 端部
５６ 距離
５８ ハウジング
５９ 光線スプリッタ
６０ 光放射パネル
６１ 投影光学系
６３ 光軸
６４ モニタ
６５ 支持体
６６ 読取面
６７ セグメント
６８ プロジェクタ
６９ 光放射パネル
７０ 投影光学系
７１ 電子‐光照射素子
７２ 対物レンズ系
７３ 光軸
７４ キャリッジ
７５ 光源
７６ 光線
７７ 転向装置
７８ 鏡
７９ 軸線
８１ 制御装置
８２ 強度変調器
８３ ポッケルセル
８４ 偏光フィルタ
８５ 音響‐光学変調器
８６ 絞り
９０ 締付ベルト
９１ クランプ機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穿孔機械の測定値を表示するための補助装置に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
本発明は、使用者が、穿孔作業中、安全かつ快適な作業が行える補助装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明にしたがう補助装置は、穿孔機械に連結されるか、または穿孔機械に取外し可能に固定された状態で使用されるものである。補助装置を穿孔機械に固定するための手段としては、止め輪、スリーブ、クランプや、ねじなどの、取外し可能な、またはそうでない手段が挙げられる。また、第一光点および第二光点を作業対象物に投影するためのプロジェクタが設けられる。プロジェクタは、作業対象物上もしくは作業対象面上へと、作業方向に光を放射する。さらに、第一光点および第二光点を画像上に描写するために、カメラが設けられる。評価装置は、画像上に描写された第一光点から参照点までの第一距離と、画像上に描写された第二光点から参照点までの第二距離とに基づき、穿孔機械の作業対象物に対する傾きを算出するように構成される。表示装置は評価装置と接続され、算出された傾きを表示する。これら光点は、点状として構成されても平たく構成されても良い。これら距離は、実用的には、光点の中央もしくは重心点から参照点までにおいて算出される。光点が、特徴のある角や頂点を有する場合、距離は、これらから参照点において算出され得る。
【０００４】
穿孔機械を作業平面に対して配向するための補助装置の制御方法は、以下のステップを有する。すなわち、プロジェクタにより、第一光点および第二光点を作業平面上に投影するステップ、カメラにより、第一光点および第二光点を画像上に描写するステップ、評価装置により、画像上に描写された第一光点から参照点までの第一距離と、画像上に描写された第二光点から参照点までの第二距離とを求めるステップ（ここで第一距離および第二距離は、作業平面上の光点と仮想軸（例えばカメラの光軸）との間の仮想画像上の距離である）、穿孔機械の作業平面に対する傾きを、第一距離および第二距離に基づき求めステップ、および、表示装置により表示するステップを有する。
【０００５】
一実施形態例において、前記第一光点(２６)を生成するため第一方向に向かう第一光線(３１)と、前記第二光点(２７)を生成するため第二方向に向かう第二光線(３１)と、第三光点を生成するため第三方向に向かう第三光線(８３)とを出力する。このとき、カメラの光軸に対する第一光線の方位角と、カメラの光軸に対する第二光線の方位角とは異なり、光軸に対する第一光線の極角と、光軸に対する第三光線の極角とは異なる。３つの光線を、異なる方向および傾きで出力することで、画像上に描写された光点から、距離および光軸の傾きが算出され得る。これら３つの光線により、傾きおよび距離を絶対値にて提示することができる。求められた値は、例えば数字などで使用者に提示されるものとする。
【０００６】
一実施形態例において、第一光線は、光軸に対して１０度より大きい極角を有するように傾けられ、第三光線は、光軸に対して５度より小さい極角を有するように傾けられる。光点の画像上への描写は、投影に起因した情報の喪失を伴う。しかし、双方の光線を光軸に対してもしくは画像の画像平面上にて異なる極角で配置することで、上記喪失された情報は元通りに算出することができる。
【０００７】
一実施形態例において、カメラおよびプロジェクタは、穿孔機械の作業軸に対して旋回可能であるプラットフォーム上に配置される。特には、作業軸とカメラの光軸とが成す極角は、調節可能であるものとする。補助装置は、光軸を作業平面に垂直に案内するように使用者を誘導し、結果として上記調節した極角に応じて穿孔具が把持される。
【０００８】
一実施形態例において、表示装置は、作業対象物上に表示内容を投影するプロジェクタを有する。表示装置のプロジェクタは、カメラと同じ方向に向けられる。プロジェクタによる、情報提示のための光の出力は、作業方向、すなわち工具方向に成される。
【０００９】
以下図面に基づき、本発明の実施形態例を詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の補助装置を有する穿孔機械を模式的に示す図である。
【図２】補助装置により得られる画像の一例である。
【図３】補助装置の光学測定装置の詳細を模式的に示す図である。
【図４】他の形態の、補助装置の光学測定装置の詳細を模式的に示す図である。
【図５】補助装置の表示装置のモニタを模式的に示す図である。
【図６】補助装置の表示装置のプロジェクタを模式的に示す図である。
【図７】他の形態の、補助装置の表示装置のプロジェクタを模式的に示す図である。
【００１１】
同等または機能的に同等の素子は、図中、同じ符号番号にて参照される。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、一実施形態における本発明補助装置を備える穿孔機械１を示す。穿孔機械１は、作業軸３を軸として穿孔具２を回転駆動する。使用者は、作業対象物６の対象作業平面５に、穿孔具２を作業方向４へと押し付ける。これに際し、回転する穿孔具２は、作業対象物６内に穿孔７を形成する。穿孔具２は、超硬合金、例えば焼結タングステンカーバイドおよび／またはダイアモンドから成る切削素子を有し、この切削素子が、回転によって作業対象物６の材料を開削する。穿屑は、螺旋状の軸部または中空の軸部によって運び出される。切削素子は、鉢状の穿孔具の円状前頭面に沿って取り付けられるものとしても良い。
【００１３】
駆動装置は、モータ８（例えば電気モータ）、伝動ギア９、および駆動スピンドル１０を備え得る。駆動スピンドル１０は、穿孔具２が嵌め込まれる穿孔具ホルダ１１に回転トルクを伝達する。使用者は、ハンドグリップ１２で穿孔機械１を持ち、これを案内することができる。このハンドグリップ１２は、機械ハウジング１３の穿孔具ホルダ１１と離れた方の端部に取り付けられると好適である。
【００１４】
補助装置２０は、使用者が、穿孔機械１の作業軸３を、対象作業面５に対して所望の角度、好適には直角に配向させ、配向させたまま案内することを補助する。光学測定装置２１は、その光軸２２の作業対象物６に対する向きを算出することができる。表示装置２３は使用者にその時点における向きを視覚提示する。加えて、補助装置２０は、その時点における穿削深さを算出し、表示装置２３によって視覚提示することもできる。
【００１５】
補助装置２０の光学測定装置２１は、プロジェクタ２４およびカメラ２５を備える。これらを図３に詳細に示す。プロジェクタ２４は、作業平面５上に少なくとも１つの第一光点２６および第二光点２７をそれぞれ生成する。カメラ２５は好適には光軸２２上に取り付けられ、作業平面５とそこに生成された光点２６，２７を画像２８上に描写する(図２)。評価装置２９は、画像２８およびそこに描写された光点２６，２７に基づいて、光軸２２の作業平面５に対する向きを求める。
【００１６】
プロジェクタ２４は、一例としては、２つのレーザ光源３０（例えばレーザダイオード）とすることができ、これらが、第一光線３１および第二光線３２を生成する。第一光線３１は第一方向に、第二光線３２は第一方向とは違う第二方向に放射される。
【００１７】
光線３１，３２の方向は、以下の説明において、光軸２２に関する角座標として与えられる。極角は、光線および光軸２２上に広がる平面における、光軸２２に対する光線の傾きを表す。方位角は、光軸２２を軸とした回転方向への光線の向きを表し、光軸２２に直交する平面に投射して求められる(図２参照)。
【００１８】
好適には、第一光線３１の第一方位角３３と第二光線３２の第二方位角３４は異なる。第一方位角３３は第二方位角３４と１８０度異なるものとしてもよく、このとき、光線３１，３２の双方が光軸２２と同じ平面に存在する。第一光線３１の第一極角３５と、第二光線３２の第二極角３６は等しくても良い。極角３５，３６は好適には、１０度から６０度の間の値をとるものとする。プロジェクタ２４は光線３１，３２を光軸２２に交差するように放射するものとしてもよい。
【００１９】
作業平面５上において、第一光線３１は第一光点２６に、第二光線３２は第二光点２７に到達する。第一および第二光点の光軸２２に対する相対的な位置と距離から光軸２２の作業対象物６に対する相対的向きが求められる。プロジェクタ２４から出力された光線３１，３２の断面は、円形としても、他の形状としてもよい。直径の小さい光点は、その位置決めのし易さから好ましいが、無論、例えば円形でなく、矢印や×印など他種の光点を作業対象物６に投影するものとしても良い。
【００２０】
カメラ２５は、作業平面５と作業対象物６上の光点２６，２７と描写する。カメラ２５は、投影光学系３７を有し、この投影光学系３７は作業平面５を空間分解能を有するフォトセンサ３８に描写する。フォトセンサ３８は、受光した光を画像２８に変換し、この画像は画像平面３９において空間的に分解され、光の強度を提示する。光点２６，２７は、合目的には、画像２８上に描写された状態で最も強度を有するような明るさとする。コントラストを高めるために。光点２６，２７の色に同調させた色フィルタ４０を、フォトセンサ３８の前に取り付けてもよい。
【００２１】
投影光学系３７は、１または複数のレンズ４２から成る対物レンズ系４１を有し得る。レンズ４２は、好適には、光軸２２に対し同心および垂直に設けられるものとする。対物レンズ系４１の替わり、またはこれに加えて、絞りが設けられていてもよい。プロジェクタ２４およびカメラ２５は、カメラ２５が、第一光点２６を第一方向とは違う方向において、第二光点２７を第二方向とは違う方向において捉えるように、ずらして設けられる。
【００２２】
評価装置２９は、カメラ２５、特に空間分解能を有するフォトセンサ３８から、画像２８を読み出す。画像上、最も明るい点が、仮想光点２６，２７として認識される。評価装置２９は、画像２８上または画像平面３９上における、これら描写された光点２６，２７の参照点４３に対する相対位置を算出する。画像２８において、第一光点２６から参照点４３までの第一距離４４と、第二光点２７の参照点４３までの第二距離４５が測定される。これら測定された距離は仮想のものである。測定には、画像中の光点２６，２７の座標を求めるステップも含まれるものとしても良い。距離４４，４５を算出するに際しては、例えば、参照テーブルにおいて、当該座標に該当する距離を、評価装置２９の例えばＲＡＭやＦｌａｓｈ‐ＲＡＭなどのデータ保存素子４６に保存するものとしても良い。参照点４３は任意に決定されるが、好適には参照点４３は、画像平面３９と光軸２２の交差点、または画像２８の中心とされる。
【００２３】
ある作業モードにおいて、補助装置２０は、使用者が穿孔機械１を作業対象物６に対して垂直に配向するのを助ける。補助装置２０は、光軸２２が作業軸３に対して平行となるように穿孔機械１に固定される。評価装置２９は、第一距離４４が第二距離４５と異なる場合に、光軸２２が作業対象物６に対して傾いていることを知らせる制御信号を伝達する。制御信号は、距離４４，４５のうち大きい方が、どちらの方向を向いているのかを示す。表示装置２３は制御信号を使用者に視覚提示する。例えば、表示装置２３はその方向を指示す矢印を示す。この表示は、距離４４，４５が等しくなり、光軸２２が作業対象物６に直交するまで、ハンドグリップ１２をその方向へと穿孔を中心として旋回させるように使用者に促す。
【００２４】
光学測定装置２１は、作業軸３に対し旋回可能なプラットフォーム４７上に取り付けられるものとしても良い。特に、光軸２２と作業軸３との極角は調節可能とする。プラットフォームは、例えば、ボールジョイント４８または旋回継ぎ手によって穿孔機械１のハウジングに固定されるものとしても良い。使用者は、光軸２２の作業軸３に対する向きを所望のとおり、例えば平行でない向きにセットする。評価装置２９および表示装置２３は、穿孔機械１を、その光軸２２が作業対象物６に対して直交になるように案内するよう、使用者に指示を出す。結果として、穿削された穿孔は、セットされた作業軸３の光軸２２に対する傾きに相応する傾きを、作業平面５に対して有することとなる。
【００２５】
他の作業モードにおいて、補助装置２０は、光軸２２の作業平面５に対する角度を絶対的に求めることが出来る。プロジェクタ２４は、好適には光軸２２に平行であり、光軸２２に重ならない第三光線４９を生成する。第三光線４９は、平行とされる替わりに、光軸２２に対して、第一光線３１と比較して小さい極角、例えば０度〜５度の極角を有するものとしてもよい。第三光線４９により生成される第三光点５０は、カメラ２５により認識される。画像２８上の、参照点４３から描写された光点５０までの仮想第三距離５１が算出される。この第三距離５１に基づいて、作業対象物６からカメラ２５までの隔たり５２が求められる。第三距離５１は、画像２８中、隔たり５２が小さくなるにつれ、大きくなる。光軸２２の作業平面５に対する傾きは、隔たり５２と、第一距離４４および第二距離４５と、第一光線３１の極角３５および第二光線３２の極角３６とに基づいて、絶対的かつ定量的に算出される。好適には、データ保存素子４６には、様々な隔たり５２における、第一および第二距離に対応する極角３５，３６が保存されるものとする。表示装置２３は、絶対角度を、好適には数字により提示する。
【００２６】
また他の実施例において、第一光線３１および第二光線３２は、光軸２２に対し異なる極角３５，３６を有する。双方の光線３１，３２は、一平面上、例えば光軸２２を含む平面上に延在するものとしても良い。好適には、第一光線３１は光軸２２に平行に、第二光線は光軸２２に対して傾けて配向させる。この場合、光軸２２が参照点４３として機能することから、第一距離４４および第二距離４５から、光軸２２の作業平面５に対する絶対傾き５３が直接求められる。
【００２７】
フォトセンサ３８は、ラスタ上に配置された複数の感光セルを有するものとしても良い。光点の座標は、光点２６，２７が照明するセルの、行および場合によっては列に対応する。また、任意の１セルを参照点４３とすると良い。フォトセンサ３８は、例えばＣＣＤチップまたはＡＰＳセンサを有する。
【００２８】
カメラ２５は、画像２８上に、作業平面５の穿孔７と穿孔具２とを描写する。評価装置２９は、穿孔７を同定し、その座標を画像２８中にて求める画像認識部５４を備える。
画像認識部５４は、例えば、まず穿孔具２を同定する。この際同定は、画像２８中、例えばその長細形状から、および／または、既知である穿孔具２の向きに基づいて行われ、該向きは、固定の、または既知である、穿孔具２に対するカメラ２５の相対的配置から導き出される。穿孔具２の視認可能部分の端部５５の座標は、穿孔７の座標に対応する。画像２８中において、参照点４３から穿孔７までの距離５６が求められる。距離５６は、穿孔７、すなわち作業平面５からカメラ２５までの隔たり５２に依存するので隔たり５２を表す尺度となる。 評価装置２９は、穿孔機械１までの距離を、該尺度に基づいて求め、表示装置２３に伝達し視覚提示を促す。また、絶対角度５３を求めるにあたり、隔たり５２を考慮に入れることもできる。
【００２９】
以上に記した実施形態においては、垂線に対するずれ傾きを、または作業対象物６に対する光軸２２の絶対角度５３を、第一平面上において算出することができる。他の実施形態において、更に別の、第一および第二光線３１，３２に対して９０度異なる方位角を有する光線が用いられる。この光線の光点５７の評価は、第一および第二光線３１，３２の場合と同様に行われる。これにより、第一平面に直交する第二平面における傾きが算出される。絶対角度５３を求めるにあたり、光軸２２に対して他の光線３１，３２とは異なる極角を有する第三光線４９を考慮に入れることもできる。一実施形態において、向きの異なる３つの光線が用いられ、これら３つのうち、２つは少なくとも方位角において異なり、２つが少なくとも極角において異なる。第三光線４９に加え、またはこれの替わりに、画像２８中の光軸２２から穿孔７までの距離５６の測定を、隔たり５２の確定に用いることができる。
【００３０】
プロジェクタ２４は、複数の個々の、互いに独立したレーザ光源３０から構成され得る。レーザダイオード３０はハウジング５８内に、レーザ光線３２の事前に付与された方向に応じて配向配置され得る。プロジェクタ２４は、１つの光線を２つの光線３１，４９にスプリットさせるために、光線スプリッタ５９を備えるものとしても良い。光線スプリッタ５９は、例えば、ガラス小板やガラス繊維の束を有し得る。
【００３１】
一実施形態において、プロジェクタ２４は、代替として、または付加的に、自ら光を放射する光放射パネル６０および投影光学系６１を有する(図４)。光放射パネル６０は、例えば、バックライト式液晶画面や、発光ダイオードから成るマトリックスなどとする。光放射パネル６０上には、複数の画像点６２から構成されるシンボルを提示し得る。投影光学系６１は、光放射パネル６０上に提示された画像を作業平面５に投影する。投影光学系６１は、１または複数のレンズを備えるものとしても良く、これらレンズは、投影光学系６１の光軸６３に沿って配設される。好適には、光軸６３は、光放射パネル６０と、その中心で交差する。光軸６３付近の画像点は、光軸２２に対しほぼ平行な光線を案内し、一方で、光放射パネルの縁付近の画像点は、光軸６３に対して傾いた光線３１，３２を介して作業平面５上に投影される。光線の傾きは、投影光学系６１の焦点距離によって調整し得る。
【００３２】
表示装置２３は、補助装置２０の支持体６５に固定されるモニタ６４を有する。モニタ６４は、その読取面６６をもって使用者に対面する、すなわち、作業方向４と反対を向いている。使用者は、穿孔機械１を作業方向４に案内するに際して、モニタ６４上の情報を読み取ることができる。複数の電子−光セグメント６７は、互いに独立に、その明暗が切り替えられるものとする（図５）。セグメント６７は、自ら光を放射するもの、例えば発光ダイオードのセルやマトリックス、または、バックライトシャドウ式、例えば複数の液晶セルとすることができる。セグメント６７は、９０度間隔で放射状に配置された矢印形状として構成しても良い。光軸２２が作業平面５に対して傾いている場合において、評価装置２９の制御信号に応じて、セグメント６７のいずれか１つがアクティヴェートされる。セグメント６７は、矢印、数字、文字などを提示する、ラスタ上の複数の画像点として構成されるものとしても良い。図５に示す例において、暗く切替えられたセグメント６７グループは、右への傾きを知らせ、使用者に穿孔機械１を左へと旋回させるよう誘導する。セグメント６７は、補助装置２０の工具２とは反対側の面に配設される。使用者は、提示された方向を補助装置２０から直接読み取ることができる。
【００３３】
表示装置２３は、表示装置２３により提示すべき情報を作業平面５上に投影する、例えばプロジェクタ６８を有する(図６)。プロジェクタ６８は、作業方向４を向いている。プロジェクタ６８は、自ら光を放射する光放射パネル６９および投影光学系７０を備えるものとすることができる。
【００３４】
光放射パネル６９は、複数の個別に制御可能な電子‐光照射素子７１から構成される。各電子‐光照射素子７１は、ある切り替え状態においては光を発し、他の切り替え状態においては光を発しない。電子‐光照射素子７１は、例えばバックライト式液晶画面、点状または他の形状を有する発光ダイオード、ランプにより照らされたマイクロミラーの照野などを有するものとしても良い。例えば、光放射パネル６９は、ラスタ上に配設された複数の電子‐光照射素子７１により提示が成される。画像点は、個々に、またはグループとして点灯し、１または複数の所望のシンボルを提示する。これらシンボルとしては、矢印や数字、文字などが挙げられる。測定装置２１は、プロジェクタ６８を制御する。このとき、測定装置２１から伝達されるデータに応じて、異なる電子‐光照射素子７１グループが点灯するように切り替えられる。これらグループは、一方のグループにおいては点灯するように切り替えられ、他方のグループにおいては非点灯となるように切り替えられる少なくとも１つの素子７１において、互いに区別される。
【００３５】
投影光学系７０は、光放射パネル６９上に提示されたシンボルを作業平面５に描写する。投影光学系７０は、１または複数のレンズから成る対物レンズ系７２を備える。対物レンズ系７２の焦点距離および焦点は、調整可能とされても良い。例えば、対物レンズ系７２をその光軸７３に沿って、キャリッジ７４によって動かせるものとすることができる。代替として、対物レンズ系７２は、電場の付与によってその焦点距離が調整可能である液状レンズを有するものとしても良い。
【００３６】
他の実施形態におけるプロジェクタ６８は、光線７６を生成する光源７５（好適にはレーザ）、および偏向装置７７を有する（図７）。偏向装置７７は、例えば、２つの軸線７９ を軸として回転もしくは旋回可能に懸架された鏡７８を備える。この鏡７８は、励起子８０により、例えば圧電的、磁気的または静電気的に、双方の軸線７９を軸とした旋回または回転するよう励起され得る。この鏡７８は、１または双方の軸線７９を軸として回転するものとしてもよい。光線７６を２方向に転向させたい場合には、２つの旋回または回転する鏡を設けるものとしても良い。光線７６は、例えばリサージュ曲線のラスタに沿って、作業平面５上方にて偏向させられる。
【００３７】
シンボルを作業平面５に投影するため、制御装置８１は、偏向装置７７の位置に応じて光線７６の強度を切り替える。必要とされる様々なシンボル、例えば矢印、数字などのために、切替え模様を制御装置８１のデータ保存素子に保存しておくものとしても良い。切替え模様の光線強度は、鏡７８の角度位置に関連付けて決定される。光線７６がシンボルの領域以外にあるとき、光線７６の強度は弱められる。強度の切り替えは、光源７５への電力供給を制御装置８１によって切り替えることで達成される。さらに、強度変調器８２によって切替えが成され得る。この強度変調器８２は、偏光を変更するための例えばポッケルセル８３と続いて切替えられる偏光フィルタ８４との組み合わせ、および／または、光線の拡散方向を変更するための音響‐光学変調器８５と続いて切替えられる絞り８６との組み合わせを備える。
【００３８】
一実施形態において、測定結果を提示するための表示装置２３のプロジェクタ６８は、測定装置２１による測定において作業平面５上に光点２６，２７を生成する目的にも用いられる。この構成により、測定装置２１のプロジェクタ２４を省略することができる。
【００３９】
補助装置２０は、穿孔機械１の首部またはグリップ周囲に敷設される締付ベルト９０を備えるものとする。締付機構９１は締付ベルトを穿孔機械１にクランプして固定する。締付ベルトの替わりに、ブラケットをクランプ機構９１により穿孔機械１にクランプさせることもできる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 穿孔機械
２ 穿孔具
３ 作業軸
４ 作業方向
５ 作業平面
６ 作業対象物
７ 穿孔
８ モータ
９ 伝動ギア
１０ 駆動スピンドル
１１ 穿孔具ホルダ
１２ ハンドグリップ
１３ 機械ハウジング
２０ 補助装置
２１ 光学測定装置
２２ 光軸
２３ 表示装置
２４ プロジェクタ
２５ カメラ
２６ 第一光点
２７ 第二光点
２８ 画像
２９ 評価装置
３０ レーザ光源
３１ 第一光線
３２ 第二光線
３３ 第一方位角
３４ 第二方位角
３５ 第一極角
３６ 第二極角
３７ 投影光学系
３８ フォトセンサ
３９ 画像平面
４０ 色フィルタ
４１ 対物レンズ系
４２ レンズ
４３ 参照点
４４ 第一距離
４５ 第二距離
４６ データ保存素子
４７ プラットフォーム
４８ 玉継ぎ手
４９ 第三光線
５０ 第三光点
５１ 第三距離
５２ 距離
５３ 絶対傾き
５４ 画像認識部
５５ 端部
５６ 距離
５８ ハウジング
５９ 光線スプリッタ
６０ 光放射パネル
６１ 投影光学系
６３ 光軸
６４ モニタ
６５ 支持体
６６ 読取面
６７ セグメント
６８ プロジェクタ
６９ 光放射パネル
７０ 投影光学系
７１ 電子‐光照射素子
７２ 対物レンズ系
７３ 光軸
７４ キャリッジ
７５ 光源
７６ 光線
７７ 転向装置
７８ 鏡
７９ 軸線
８１ 制御装置
８２ 強度変調器
８３ ポッケルセル
８４ 偏光フィルタ
８５ 音響‐光学変調器
８６ 絞り
９０ 締付ベルト
９１ クランプ機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
穿孔機械(１)と連結可能な補助装置(２０)であって、
第一光点(２６)および第二光点(２７)を作業対象物(６)に投影するプロジェクタ（２４）、前記第一光点(２６)および前記第二光点(２７)を画像(２８)上に描写するカメラ(２５)、前記画像(２８)上に描写された第一光点(２６)から参照点(４３)までの第一距離と、前記画像（２８）上に描写された第二光点(２７)から前記参照点(４３)までの第二距離(４５)とに基づいて前記穿孔機械(１)の前記作業対象物(６)に対する傾き(５３)を算出する評価装置(２９)、および、前記算出された傾き(５３)を表示する表示装置(２３)を備える補助装置。
【請求項２】
前記プロジェクタ(２４)は、前記第一光点(２６)を生成するため第一方向に向かう第一光線(３１)と、前記第二光点(２７)を生成するため第二方向に向かう第二光線(３１)と、第三光点を生成するため第三方向に向かう第三光線(８３)とを出力し、前記第一光線(３１)および前記第二光線(３２)の、前記カメラ(２５)の光軸(２２)に関する方位角(３３，３４)は異なり、前記第一光線(３１)および前記第三光線(５７)の、前記光軸(２２)に関する極角(３５，３６)は異なるものとしたことを特徴とする請求項１記載の補助装置。
【請求項３】
前記第一光線(３１)は、前記光軸（２２）に対して１０度より大きい極角を有するように傾けられ、前記第三光線(５７)は、前記光軸（２２）に対して５度より小さい極角を有するように傾けられるものとしたことを特徴とする請求項２記載の補助装置。
【請求項４】
前記カメラ(２５)および前記プロジェクタ(２４)は、前記穿孔機械(１)の作業軸(３)に対して旋回可能であるプラットフォーム上に配置されるものとしたことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の補助装置。
【請求項５】
前記プロジェクタ(２４)は、レーザ光源(３０)を有するものとしたことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の補助装置。
【請求項６】
前記レーザ光源(３０)の、１つの光線を複数の光線に分けるための光線スプリッタ(５９)が配設されていること特徴とする請求項５記載の補助装置。
【請求項７】
前記プロジェクタ(２４)は、光放射パネル(６０)および投影光学系(６１)を有するものとしたことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項記載の補助装置。
【請求項８】
前記表示装置(２３)は、前記作業対象物(６)に表示内容を投影するプロジェクタ(６８)を有するものとしたことを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項記載の補助装置。
【請求項９】
前記プロジェクタ(６８)は前記カメラ（２５）と同じ方向に向けられることを特徴とする請求項８記載の補助装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか１項記載の穿孔機械(１)を作業平面(５)に対して配向させる制御方法であって、
第一光点(２６)および第二光点(２７)を前記作業平面(５)にプロジェクタ(２４)によって投影するステップ、
前記第一光点および前記第二光点を画像(２８)上に描写するステップ、
前記画像(２８)上に描写された第一光点(２６)から参照点(４３)までの第一距離（４４）と、前記画像（２８）上に描写された第二光点(２７)から前記参照点(４３)までの第二距離(４５)と、を求めるステップ、
前記穿孔機械(１)の前記作業平面(５)に対する傾き（５３）を、前記第一距離(４４)および前記第二距離(４５)に基づいて算出するステップ、および
求められた前記傾き(５３)を表示装置(２３)により表示するステップ、
を有する制御方法。
【請求項１１】
前記第一光点(２６)を生成する第一光線(３１)を第一方向に、前記第二光点(２７)を生成する第二光線(３２)を第二方向に、第三光点を生成する第三光線(８３)を第三方向にそれぞれ出力し、このとき、前記カメラ(２５)の光軸(２２)に関する方位角を、前記第一光線(３１)と前記第二光線(３２)とで異ならせ、前記光軸(２２) に関する極角を、前記第一光線(３１)と前記第三光線(５７)とで異ならせることを特徴とする請求項１０記載の制御方法。
【請求項１】
穿孔機械(１)と連結可能な補助装置(２０)であって、
第一光点(２６)および第二光点(２７)を作業対象物(６)に投影するプロジェクタ（２４）、前記第一光点(２６)および前記第二光点(２７)を画像(２８)上に描写するカメラ(２５)、前記画像(２８)上に描写された第一光点(２６)から参照点(４３)までの第一距離と、前記画像（２８）上に描写された第二光点(２７)から前記参照点(４３)までの第二距離(４５)とに基づいて前記穿孔機械(１)の前記作業対象物(６)に対する傾き(５３)を算出する評価装置(２９)、および、前記算出された傾き(５３)を表示する表示装置(２３)を備える補助装置。
【請求項２】
前記プロジェクタ(２４)は、前記第一光点(２６)を生成するため第一方向に向かう第一光線(３１)と、前記第二光点(２７)を生成するため第二方向に向かう第二光線(３１)と、第三光点を生成するため第三方向に向かう第三光線(８３)とを出力し、前記第一光線(３１)および前記第二光線(３２)の、前記カメラ(２５)の光軸(２２)に関する方位角(３３，３４)は異なり、前記第一光線(３１)および前記第三光線(５７)の、前記光軸(２２)に関する極角(３５，３６)は異なるものとしたことを特徴とする請求項１記載の補助装置。
【請求項３】
前記第一光線(３１)は、前記光軸（２２）に対して１０度より大きい極角を有するように傾けられ、前記第三光線(５７)は、前記光軸（２２）に対して５度より小さい極角を有するように傾けられるものとしたことを特徴とする請求項２記載の補助装置。
【請求項４】
前記カメラ(２５)および前記プロジェクタ(２４)は、前記穿孔機械(１)の作業軸(３)に対して旋回可能であるプラットフォーム上に配置されるものとしたことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の補助装置。
【請求項５】
前記プロジェクタ(２４)は、レーザ光源(３０)を有するものとしたことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項記載の補助装置。
【請求項６】
前記レーザ光源(３０)の、１つの光線を複数の光線に分けるための光線スプリッタ(５９)が配設されていること特徴とする請求項５記載の補助装置。
【請求項７】
前記プロジェクタ(２４)は、光放射パネル(６０)および投影光学系(６１)を有するものとしたことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項記載の補助装置。
【請求項８】
前記表示装置(２３)は、前記作業対象物(６)に表示内容を投影するプロジェクタ(６８)を有するものとしたことを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項記載の補助装置。
【請求項９】
前記プロジェクタ(６８)は前記カメラ（２５）と同じ方向に向けられることを特徴とする請求項８記載の補助装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のうちいずれか１項記載の穿孔機械(１)を作業平面(５)に対して配向させる制御方法であって、
第一光点(２６)および第二光点(２７)を前記作業平面(５)にプロジェクタ(２４)によって投影するステップ、
前記第一光点および前記第二光点を画像(２８)上に描写するステップ、
前記画像(２８)上に描写された第一光点(２６)から参照点(４３)までの第一距離（４４）と、前記画像（２８）上に描写された第二光点(２７)から前記参照点(４３)までの第二距離(４５)と、を求めるステップ、
前記穿孔機械(１)の前記作業平面(５)に対する傾き（５３）を、前記第一距離(４４)および前記第二距離(４５)に基づいて算出するステップ、および
求められた前記傾き(５３)を表示装置(２３)により表示するステップ、
を有する制御方法。
【請求項１１】
前記第一光点(２６)を生成する第一光線(３１)を第一方向に、前記第二光点(２７)を生成する第二光線(３２)を第二方向に、第三光点を生成する第三光線(８３)を第三方向にそれぞれ出力し、このとき、前記カメラ(２５)の光軸(２２)に関する方位角を、前記第一光線(３１)と前記第二光線(３２)とで異ならせ、前記光軸(２２) に関する極角を、前記第一光線(３１)と前記第三光線(５７)とで異ならせることを特徴とする請求項１０記載の制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１３２９１３（Ｐ２０１２−１３２９１３Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７７３１１（Ｐ２０１１−２７７３１１）
【出願日】平成２３年１２月１９日（２０１１．１２．１９）
【出願人】（５９１０１０１７０）ヒルティ アクチエンゲゼルシャフト (339)
【住所又は居所原語表記】Ｆｅｌｄｋｉｒｃｈｅｒｓｔｒａｓｓｅ １００， ９４９４ Ｓｃｈａａｎ， ＬＩＥＣＨＴＥＮＳＴＥＩＮ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１２月１９日（２０１１．１２．１９）
【出願人】（５９１０１０１７０）ヒルティ アクチエンゲゼルシャフト (339)
【住所又は居所原語表記】Ｆｅｌｄｋｉｒｃｈｅｒｓｔｒａｓｓｅ １００， ９４９４ Ｓｃｈａａｎ， ＬＩＥＣＨＴＥＮＳＴＥＩＮ
【Ｆターム（参考）】
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