本發(fā)明涉及樓梯升降機(jī)的領(lǐng)域,并且更具體地涉及用于設(shè)計(jì)樓梯升降機(jī)的導(dǎo)軌組件的方法和系統(tǒng),運(yùn)載機(jī)能夠在該導(dǎo)軌組件上移動(dòng)以沿著樓梯傳送人員。
背景技術(shù):
當(dāng)設(shè)計(jì)樓梯升降機(jī)以在特定樓梯處實(shí)施時(shí),采取的第一步是獲得樓梯的精確三維表示和它的環(huán)境,以標(biāo)識(shí)安裝引導(dǎo)裝置(guide)的連接,即樓梯升降機(jī)的用來支撐可移動(dòng)運(yùn)載機(jī)的導(dǎo)軌組件。為了獲得樓梯的三維表示和它的環(huán)境(地板、墻壁、天花板、欄桿),該樓梯可以被看作是三維結(jié)構(gòu),測(cè)量人員將多個(gè)標(biāo)記放置在樓梯上或樓梯處,諸如放置在樓梯的臺(tái)階上,其中每個(gè)標(biāo)記均可以光學(xué)標(biāo)識(shí),諸如每個(gè)標(biāo)記可單獨(dú)地光學(xué)標(biāo)識(shí)。然后,由像機(jī)拍攝一系列的圖像,每個(gè)圖像顯示樓梯的至少一部分和相應(yīng)的光學(xué)標(biāo)記。接下來,圖像被用于例如在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)程序中使用由圖像中顯示的標(biāo)記提供的圖像中的結(jié)構(gòu)和尺寸的信息來生成樓梯的三維表示。
作為示例,針對(duì)用于特定的樓梯環(huán)境中的樓梯升降機(jī)設(shè)計(jì)的標(biāo)記運(yùn)用,已經(jīng)開發(fā)了若干計(jì)算機(jī)實(shí)施的測(cè)量和設(shè)計(jì)工具。文件WO2013/137733A1公開了由人員提取關(guān)于一個(gè)或多個(gè)空間對(duì)象的信息的計(jì)算機(jī)實(shí)施的方法。一種計(jì)算機(jī)程序被設(shè)計(jì)為用于:使用圖像分析技術(shù)實(shí)時(shí)分析由像機(jī)拍攝的圖像序列,提取關(guān)于所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)象的信息,以及經(jīng)由輸出裝置將所述信息的至少一部分實(shí)時(shí)地傳達(dá)給人員。有關(guān)所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)象的信息至少包括所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)象的空間位置、兩個(gè)對(duì)象之間的空間距離、兩個(gè)基本線性的對(duì)象之間的空間相對(duì)角度和/或關(guān)于所提取的信息的所實(shí)現(xiàn)的精度的指示。在像機(jī)拍攝圖像之前,標(biāo)記被放置在所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)象上或靠近所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)象放置,該對(duì)象例如是樓梯的臺(tái)階。標(biāo)記具有形狀使得它們?cè)趫D像中可以占據(jù)能檢測(cè)到的空間取向。該計(jì)算機(jī)程序被設(shè)計(jì)為基于在圖像中檢測(cè)到的標(biāo)記和/或基于在圖像中檢測(cè)到的突出元素確定標(biāo)記的空間位置和取向,并且基于前述關(guān)于所述一個(gè)或多個(gè)對(duì)象的信息的提取在每個(gè)圖像的記錄期間使用由此確定的標(biāo)記的位置和取向的信息。該計(jì)算機(jī)程序可以被設(shè)計(jì)為用于計(jì)算要在所述樓梯處安裝的樓梯升降機(jī)的導(dǎo)向裝置的零件的尺寸。
雖然在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)樓梯升降機(jī)的處理中,已經(jīng)隨著時(shí)間的推移開發(fā)了若干種效率提高步驟,然而使用標(biāo)記測(cè)量實(shí)際樓梯的第一步不利地消耗相對(duì)較多的時(shí)間,并且從而導(dǎo)致相對(duì)較高的成本。這是由于需要以手動(dòng)方式精確地并且選擇性地定位多個(gè)光學(xué)標(biāo)記,并仔細(xì)選擇用于拍攝圖像的位置,這同時(shí)需要清楚地且完整地顯示所有的標(biāo)記以及他們的相對(duì)位置。因?yàn)檫@種定位是由人員執(zhí)行的處理,因此易于出錯(cuò),例如錯(cuò)誤地放置特定標(biāo)記,或者遺漏相關(guān)標(biāo)記。
在拍攝圖像后,需要以有序的方式再次手動(dòng)地收集并存放標(biāo)記。使用光學(xué)標(biāo)記的進(jìn)一步的缺點(diǎn)在于它們可能變得有污漬、被損壞或丟失,導(dǎo)致不宜使用的一組標(biāo)記。這可能導(dǎo)致測(cè)量不完整、測(cè)量推遲、等待更換標(biāo)記。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
期望提供一種用于使用標(biāo)記來獲得樓梯及其環(huán)境的精確三維表示的替代方案。還期望減少用于測(cè)量實(shí)際樓梯的時(shí)間。
為了更好地解決這些問題中的一個(gè)或多個(gè),根據(jù)本發(fā)明的第一方面,提供一種設(shè)計(jì)待被安裝到三維結(jié)構(gòu)(即樓梯及其環(huán)境)的樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的方法。該方法包括以下步驟:將包括光學(xué)圖案的光束從相對(duì)于結(jié)構(gòu)的參考位置投影在結(jié)構(gòu)的至少部分上;檢測(cè)來自所述結(jié)構(gòu)的至少部分的光;基于檢測(cè)到的所述光生成所述結(jié)構(gòu)的至少部分的圖像數(shù)據(jù);處理圖像數(shù)據(jù)以生成所述結(jié)構(gòu)的至少部分的映射數(shù)據(jù)集,該映射數(shù)據(jù)集表示所述結(jié)構(gòu)的至少部分的三維映射;在三維映射中確定樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌的空間路徑和樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的支撐連接的位置;并且基于樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌的空間路徑和樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的支撐連接的位置生成樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的設(shè)計(jì)。
可以通過將包含光學(xué)圖案的光束投影到三維結(jié)構(gòu)的至少部分上(特別是投影到該三維結(jié)構(gòu)的至少表面部分上)并且檢測(cè)來自該結(jié)構(gòu)的至少部分的光來生成包含圖像的不同部分的深度信息的圖像數(shù)據(jù)。實(shí)際上,參考位置(其可以是檢測(cè)來自結(jié)構(gòu)的光的圖像傳感器的空間位置)之間的距離和結(jié)構(gòu)的被成像的部分可以作為深度信息來獲得。光可以包括可見光、紅外(IR)光、和紫外(UV)光。
處理圖像數(shù)據(jù)以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的至少部分的映射數(shù)據(jù)集,其中該映射數(shù)據(jù)集是點(diǎn)群,即由檢測(cè)到的光表示的位于結(jié)構(gòu)的一部分的表面上的點(diǎn)群。因此,映射數(shù)據(jù)表示所述結(jié)構(gòu)的至少部分的三維映射。
在該三維映射中,確定樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的支撐連接的可能位置。支撐連接通常是結(jié)構(gòu)的可用于支撐樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的結(jié)構(gòu)的表面的一部分,其中樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件通常通過該結(jié)構(gòu)上的多個(gè)支撐連接來支撐。例如,樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件可以被支撐于樓梯的不同臺(tái)階上,或靠近的樓梯的墻壁的不同位置上,或樓梯的至少一個(gè)臺(tái)階和靠近樓梯的至少一個(gè)墻壁位置的組合物上。因此,確定支撐連接的位置包括在三維映射中辨識(shí)物體,特別是辨識(shí)可以用作樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的支撐部分的物體,例如樓梯的臺(tái)階和/或靠近樓梯的墻壁或其它物體。
除了在三維映射中確定樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的支撐連接之外,還確定樓梯升降機(jī)組件的空間路徑。這樣的空間的路徑可以由具有直的部分和/或彎曲部分的線來表示。
根據(jù)支撐連接的位置和樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌的空間路徑,可以生成樓梯升降機(jī)導(dǎo)組件的設(shè)計(jì)。基于該設(shè)計(jì),可以構(gòu)建樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件。樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件包括導(dǎo)軌,運(yùn)載機(jī)沿著該導(dǎo)軌可移動(dòng)并且可操作(例如可傾斜和/或可旋轉(zhuǎn)),并且還包括支撐和安裝結(jié)構(gòu),例如臂、支腿、和支柱、墻壁支撐件和安裝法蘭,以用于將樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌鏈接到支撐連接。運(yùn)載機(jī)可以包括座椅、擱腳板和/或平臺(tái)。
在可以至少部分地在一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)上實(shí)施的上述方法中,使用預(yù)定的設(shè)計(jì)規(guī)則確定支撐連接的位置,從而確定樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌的空間路徑,并且生成樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的設(shè)計(jì)。這些設(shè)計(jì)規(guī)則可以例如規(guī)定樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的部件與周圍物體(例如臺(tái)階或墻壁)之間的最小自由距離。此外,設(shè)計(jì)規(guī)則可以基于輸入的或計(jì)算的設(shè)計(jì)參數(shù)定義例如樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的部件的最大和最小曲線半徑、長(zhǎng)度、和其它尺寸。
在本發(fā)明的方法中,標(biāo)記的使用可以被阻止或省略。相反,使用光學(xué)圖案化的光束從三維結(jié)構(gòu)中提取深度信息,其中深度信息包括參考位置和結(jié)構(gòu)的一部分之間的距離。深度信息允許創(chuàng)建表示結(jié)構(gòu)的所述部分的三維映射的映射數(shù)據(jù)集。
這樣的方法可以在非常短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行,并且不需要任何諸如放置標(biāo)記之類的準(zhǔn)備步驟。在三維結(jié)構(gòu)的實(shí)際位置(例如樓梯環(huán)境)中,執(zhí)行生成圖像數(shù)據(jù)的步驟和后續(xù)步驟將足以收集設(shè)計(jì)樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件所必需的所有信息,其中其它步驟將在其它地方和/或在其它時(shí)間段執(zhí)行。因此,用于在三維結(jié)構(gòu)的實(shí)際位置處收集信息所需的時(shí)間段可以相對(duì)較短。因?yàn)閷?shí)際上避免了使用標(biāo)記,因此也避免了儲(chǔ)存、傳送、處理、和維護(hù)標(biāo)記的任何問題。
作為產(chǎn)生映射數(shù)據(jù)集的方法和系統(tǒng)的示例,WO2007/043036 A1公開了一種用于在物體重建中使用的系統(tǒng)和方法,特別是允許三維3D物體的實(shí)時(shí)和非常準(zhǔn)確的映射的技術(shù)。從圖像、范圍或其它感測(cè)到的數(shù)據(jù)中獲得任何部分或整個(gè)物體外表面的3D信息。將激光隨機(jī)散斑圖案投影到待重建的物體上的投影被利用。散斑圖案是由部分相干激光束的相互的本地干擾產(chǎn)生的場(chǎng)密度圖案。物體的3D映射通過檢查激光隨機(jī)(非周期性的)圖案(代碼)的相對(duì)變化來估計(jì)。這允許根據(jù)參考平面的確定物體的范圍和確定物體的三維映射兩者。照射單元可以包括小的相干光源、激光、以及以容納在激光的光學(xué)路徑中的光擴(kuò)散器形式的圖案生成器,并且以恒定、相干、和隨機(jī)散斑圖案的形式將此光線散射到物體上。成像單元檢測(cè)物體的被照射區(qū)域的光響應(yīng),并生成指示具有投影的散斑圖案的物體并且因此指示物體的圖像中的圖案相對(duì)于所述圖案的參考圖像的變化的圖像數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)指示散斑圖案的參考圖像的參考數(shù)據(jù),并且利用參考數(shù)據(jù)來處理和分析圖像數(shù)據(jù)以確定物體和參考圖像之間的相關(guān)性。WO 2007/043036 A1的公開內(nèi)容通過引用包括在本文中。
被包括在光束中以用于獲得表示三維結(jié)構(gòu)的三維映射的映射數(shù)據(jù)的其它已知類型的圖案包括周期性圖案(例如線,特別是等距的平行線或交叉線)、類似正方形和長(zhǎng)方形的形狀、特別是具有不同的照明度的類似正方形和長(zhǎng)方形的圖案等。
在一些實(shí)施例中,該方法進(jìn)一步包括:生成可選地從不同參考位置獲取的、結(jié)構(gòu)的可選地重疊的不同部分的多個(gè)不同的映射數(shù)據(jù)集;以及將不同的映射數(shù)據(jù)集彼此相關(guān)以提供表示結(jié)構(gòu)的不同部分的組合的三維映射的擴(kuò)展映射數(shù)據(jù)集。
在實(shí)踐中,三維結(jié)構(gòu)可以具有一個(gè)或多個(gè)方向上的尺寸或者形狀,從而無法通過將光束投影到該結(jié)構(gòu)上而作為整體捕獲該結(jié)構(gòu)。例如,光束的橫向延伸允許只將其投影在三維結(jié)構(gòu)的一部分上。作為另一示例,光束可以被投影在整個(gè)三維結(jié)構(gòu)上,但是這需要參考位置和結(jié)構(gòu)之間的距離較大以致于使圖像數(shù)據(jù)和/或映射數(shù)據(jù)的精度低至無法接受。作為又一示例,結(jié)構(gòu)可以具有只有從不同的參考位置可見的不同部分。在所有這些和其它情況下,有必要針對(duì)結(jié)構(gòu)的不同(表面)部分生成不同的映射數(shù)據(jù)集。可以使用相同的參考位置來產(chǎn)生不同的映射數(shù)據(jù)集,或者它們(不同的映射數(shù)據(jù)集)可以使用不同的參考位置產(chǎn)生。通過不同的映射數(shù)據(jù)集的相互拼接或關(guān)聯(lián),提供擴(kuò)展映射數(shù)據(jù)集。擴(kuò)展后的映射數(shù)據(jù)集表示結(jié)構(gòu)的不同部分的組合的三維映射。結(jié)構(gòu)的不同(表面)部分可以部分地重疊,從而有利于相關(guān)處理。
在該方法的一些實(shí)施例中,在三維映射中確定樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的支撐表面的位置的步驟包括:在三維映射中標(biāo)識(shí)樓梯的一系列臺(tái)階和/或靠近樓梯的至少一個(gè)墻壁、地板或天花板和/或欄桿結(jié)構(gòu);以及基于設(shè)計(jì)規(guī)則標(biāo)識(shí)臺(tái)階中的至少一些和/或至少一個(gè)墻壁、地板或天花板和/或欄桿結(jié)構(gòu)上的支撐連接。
樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件被用于支撐諸如座椅或平臺(tái)之類的運(yùn)載機(jī)沿著樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌移動(dòng)以將人員從樓梯底部輸送至樓梯頂部,反之亦然。固定布置的樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件被安裝到樓梯的臺(tái)階上,通常被安裝在樓梯的一些臺(tái)階的頂面上和/或在靠近樓梯的墻壁或欄桿結(jié)構(gòu)上。為了這個(gè)目的,樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件可以包括從樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌延伸的臂和/或支腿,在臂和/或支腿其背向?qū)к壍亩瞬刻峁┯兄T如墻壁支撐件或法蘭之類的安裝結(jié)構(gòu)。安裝結(jié)構(gòu)連接到臺(tái)階、墻壁、或欄桿結(jié)構(gòu)的支撐連接上。支撐連接可以是臺(tái)階、墻壁、或欄桿結(jié)構(gòu)的面的一部分。
設(shè)計(jì)規(guī)則可以基于例如支撐連接的數(shù)量來規(guī)定在哪里定位支撐連接、要通過支撐連接施加的負(fù)荷和力矩、由樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的零件保持的距樓梯的臺(tái)階和/或墻壁和/或欄桿結(jié)構(gòu)的最小或最大距離、用于可在樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌上移動(dòng)的運(yùn)載機(jī)的樓梯的移動(dòng)的自由輪廓等。當(dāng)在計(jì)算機(jī)軟件中實(shí)施時(shí),該設(shè)計(jì)規(guī)則可以在三維結(jié)構(gòu)中自動(dòng)標(biāo)識(shí)用于定位支撐連接的指定位置。
在一些實(shí)施例中,該方法包括:在顯示器上顯示三維結(jié)構(gòu)的模型;以及由用戶在模型中標(biāo)識(shí)至少一個(gè)支撐連接。
用戶可以是將數(shù)據(jù)輸入到標(biāo)識(shí)支撐連接的位置的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)者。為了該目的,可以由設(shè)計(jì)者使用合適的輸入裝置來在計(jì)算機(jī)顯示器屏幕上數(shù)字地移動(dòng)電子指示符(electronic pointer),以在顯示的三維結(jié)構(gòu)的模型中指示支撐連接的位置。如果顯示器是觸敏顯示器,則用戶可以在表示三維結(jié)構(gòu)的模型的支撐連接的預(yù)期位置處觸摸顯示器,從而在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中將該位置定義為支撐連接的位置。
在該方法的一些實(shí)施例中,標(biāo)識(shí)樓梯的一系列臺(tái)階的步驟包括:標(biāo)識(shí)每個(gè)臺(tái)階的頂面、前面、和凸緣中的至少一個(gè)。
臺(tái)階的頂面可以根據(jù)它具有寬度和深度的水平擴(kuò)展來辨識(shí),并且其寬度大致上大于其深度。臺(tái)階的前面可以根據(jù)它具有寬度和高度的非水平擴(kuò)展辨識(shí),并且通常根據(jù)垂直擴(kuò)展標(biāo)識(shí),并且其寬度大致上大于其高度。此外,高度在指定范圍內(nèi),以確保樓梯的舒適的正常使用。臺(tái)階的凸緣通常是臺(tái)階的頂面和前面相遇的地方。一旦標(biāo)識(shí)每個(gè)臺(tái)階,并且因此臺(tái)階的數(shù)量和連續(xù)性被確定,就可以在臺(tái)階上定位任何支撐連接。
在該方法的一些實(shí)施例中,標(biāo)識(shí)樓梯的一系列的臺(tái)階和/或靠近該樓梯的至少一個(gè)墻壁和/或靠近該樓梯的欄桿結(jié)構(gòu)的步驟包括:通過使用內(nèi)核描述符基于圖像像素屬性測(cè)量圖像塊的相似性,分析包括具有所述圖像像素屬性的圖像像素的圖像塊。這樣的分析過程例如從Liefeng Bo,Xiaofeng Ren,Dieter Fox Intelligent Robots and Systems(IROS)2011IEEE的“Depth Kernel Descriptors for Object Recognition”)中已知。
在本發(fā)明的方法中,圖像數(shù)據(jù)實(shí)際上與圖像的被記錄的像素有關(guān),每個(gè)圖像像素或圖像像素組具有包括深度信息的像素屬性。因此,獲得點(diǎn)群,必須對(duì)點(diǎn)群進(jìn)行處理以確定三維結(jié)構(gòu)(的部分)。針對(duì)此目的,對(duì)包括多個(gè)圖像像素的圖像塊進(jìn)行匹配以及擬合。內(nèi)核描述符提供了一種將像素屬性關(guān)聯(lián)到塊級(jí)特征的方式,并允許通過測(cè)量圖像塊的相似性從多種辨識(shí)線索中生成豐富的特征。
該映射數(shù)據(jù)集包括量化誤差,這可能使樓梯的臺(tái)階和/或靠近該樓梯的墻壁和/或靠近該樓梯的欄桿結(jié)構(gòu)的標(biāo)識(shí)復(fù)雜化,并且這可能使確定支撐連接的位置復(fù)雜化。由于在本發(fā)明的方法和系統(tǒng)中使用數(shù)字化處理而造成的量化誤差可能引起三維映射中表面和線屬性的局部變化,從而將其顯示為不規(guī)則的,而實(shí)際上這樣的表面和線分別是平坦的和直的。為了緩解這一問題,在該方法的一些實(shí)施例中,標(biāo)識(shí)一系列臺(tái)階的步驟包括:在映射數(shù)據(jù)集中確定與臺(tái)階的頂面相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),將頂部平面擬合到與頂面相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),并且在映射數(shù)據(jù)集中將頂部平面重新定義為的頂面。在該方法的一些實(shí)施例中,標(biāo)識(shí)一系列臺(tái)階的步驟包括:在映射數(shù)據(jù)集中確定與臺(tái)階的前面相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),將前部平面擬合到與前面相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),并且在映射數(shù)據(jù)集中將前部平面重新定義為前面。在該方法的一些實(shí)施例中,標(biāo)識(shí)一系列臺(tái)階的步驟包括:在映射數(shù)據(jù)集中確定與臺(tái)階的所述凸緣相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),將凸緣線擬合到與凸緣相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),并且在映射數(shù)據(jù)集中將凸緣線重新定義為凸緣。在該方法的一些實(shí)施例中,標(biāo)識(shí)靠近所述樓梯的墻壁、地板或天花板的步驟包括:在映射數(shù)據(jù)集中確定與墻壁、地板或天花板相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),將一個(gè)或多個(gè)幾何表面擬合到與墻壁、地板或天花板相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),并且在映射數(shù)據(jù)集中將一個(gè)或多個(gè)幾何表面重新定義為墻壁、地板或天花板。在該方法的一些實(shí)施例中,標(biāo)識(shí)靠近所述樓梯的欄桿結(jié)構(gòu)的步驟包括:在映射數(shù)據(jù)集中確定與欄桿結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),將一個(gè)或多個(gè)幾何表面擬合到與欄桿結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),并且在映射數(shù)據(jù)集中將所述一個(gè)或多個(gè)幾何表面重新定義為欄桿結(jié)構(gòu)。在這種增強(qiáng)了的映射數(shù)據(jù)集中,通過分別包含頂部平面、前部平面、凸緣線以及一個(gè)或多個(gè)幾何表面,提高了在三維結(jié)構(gòu)上定位支撐連接的精確性。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面,提供一種用于設(shè)計(jì)待安裝到三維結(jié)構(gòu)上的樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含:投影器,被配置為從相對(duì)于結(jié)構(gòu)的參考位置將包括光學(xué)圖案的光束投影到結(jié)構(gòu)的至少部分上;檢測(cè)器,被配置為檢測(cè)來自所述結(jié)構(gòu)的至少部分的光;以及一個(gè)或多個(gè)處理器,被配置為:基于檢測(cè)到的所述光生成所述結(jié)構(gòu)的至少部分的圖像數(shù)據(jù);處理所述圖像數(shù)據(jù)以生成所述結(jié)構(gòu)的至少部分的映射數(shù)據(jù)集,該映射數(shù)據(jù)集表示該所述結(jié)構(gòu)的至少部分的三維映射;在三維映射中確定樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌的空間路徑和樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的支撐連接的位置;基于樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌的空間路徑和樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的支撐連接的位置生成樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的設(shè)計(jì)。
在該系統(tǒng)中,投影器、檢測(cè)器和處理器可以是不同的或分開的、但彼此通信地聯(lián)接的互連裝置。該處理器可以是單個(gè)處理裝置或者該處理器包括彼此通信地聯(lián)接的多個(gè)互連處理裝置,其中該多個(gè)處理裝置可以在物理上位于不同的甚至遠(yuǎn)程的位置處。
在該系統(tǒng)的一些實(shí)施例中,一個(gè)或多個(gè)處理器被配置為:在所述結(jié)構(gòu)的至少部分上投影由相干光源和光擴(kuò)散器生成的相干隨機(jī)散斑圖案,其中所述光擴(kuò)散器容納于照射光線從光源朝向樓梯的所述至少部分傳播的光學(xué)路徑中;檢測(cè)來自所述結(jié)構(gòu)的至少部分的被照射區(qū)域的光響應(yīng);利用所投影的散斑圖案生成所述結(jié)構(gòu)的至少部分的圖像數(shù)據(jù);以及處理圖像數(shù)據(jù)以確定所述結(jié)構(gòu)的至少部分的圖像中的散斑圖案相對(duì)于該散斑圖案的參考圖像的變化,從而確定所述結(jié)構(gòu)的至少部分的映射數(shù)據(jù)集。
在該系統(tǒng)的一些實(shí)施例中,一個(gè)或多個(gè)處理器進(jìn)一步被配置為:生成可選地從不同參考位置獲取的、所述結(jié)構(gòu)的重疊的不同部分的多個(gè)不同的映射數(shù)據(jù)集;以及將不同的映射數(shù)據(jù)集彼此相關(guān)以提供表示該結(jié)構(gòu)的不同部分的組合的三維映射的擴(kuò)展映射數(shù)據(jù)集。
在該系統(tǒng)的一些實(shí)施例中,一個(gè)或多個(gè)處理器進(jìn)一步被配置為:在三維映射中標(biāo)識(shí)樓梯的一系列臺(tái)階和/或靠近樓梯的至少一個(gè)墻壁和/或靠近樓梯的欄桿結(jié)構(gòu);以及基于設(shè)計(jì)規(guī)則標(biāo)識(shí)臺(tái)階中的至少一些和/或至少一個(gè)墻壁和/或欄桿結(jié)構(gòu)上的支撐連接。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面,提供一種計(jì)算機(jī)程序。該計(jì)算機(jī)程序包含計(jì)算機(jī)指令,當(dāng)該指令被加載到處理器中時(shí)使處理裝置執(zhí)行本發(fā)明的實(shí)施例的方法中的至少部分。
本發(fā)明的這些和其它方面將會(huì)更容易理解,因?yàn)橥ㄟ^參考下列具體實(shí)施方式并且連同附圖考慮,相同事物將變得更好理解,在附圖中,相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件。
附圖說明
圖1描繪了樓梯的透視圖以及本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖。
圖2描繪了本發(fā)明的方法的流程圖。
圖3描述了本發(fā)明的方法的一部分的實(shí)施例的流程圖。
圖4描繪了圖1的樓梯的三維映射的透視圖,該三維映射由本發(fā)明的系統(tǒng)獲得,并且示出了樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的支撐連接。
具體實(shí)施方式
圖1描繪了樓梯2的一部分。樓梯包括臺(tái)階4,每個(gè)臺(tái)階具有頂面4a、前面4b、以及凸緣(nose)4c。在圖1中,僅示出了三個(gè)臺(tái)階4。然而,樓梯2可以具有少于三個(gè)或多于三個(gè)的臺(tái)階4。樓梯2可以如圖1所指示的沿直線傾斜向上。然而,樓梯2還可以沿著曲線傾斜向上。不同的臺(tái)階4可以具有相同或不同的寬度和/或高度。如圖1所示,不同臺(tái)階4的頂面4a和/或前面4b可以具有矩形形狀,或者可以具有其它形狀。具體地,頂面4a可以具有大致梯形的形狀,特別是當(dāng)連續(xù)的多個(gè)臺(tái)階4的寬度增加或減少時(shí)。
樓梯2可以包括示意性示出的靠近樓梯2的墻壁結(jié)構(gòu)或欄桿結(jié)構(gòu)6??拷鼧翘?的臺(tái)階4可以存在其它墻壁、地板、天花板和/或欄桿結(jié)構(gòu)6靠近。
對(duì)于特定的樓梯2,需要設(shè)計(jì)樓梯升降機(jī)。樓梯升降機(jī)通常包括含有樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌的樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件、可沿著樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌移動(dòng)的運(yùn)載機(jī)、以及用于沿著樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌移動(dòng)運(yùn)載機(jī)的控制和驅(qū)動(dòng)裝置。
相對(duì)于樓梯2安裝樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件,使得沿著樓梯2的運(yùn)載機(jī)(包括在運(yùn)載機(jī)上的人員)的無阻礙運(yùn)動(dòng)是可能的。優(yōu)選地,不使用樓梯升降機(jī)的人們對(duì)樓梯2的使用也是可行的。考慮到樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件需要根據(jù)這些目標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì),并且應(yīng)當(dāng)被固定到樓梯2,使得必須承受在運(yùn)行期間作用于其上的所有力。
為了針對(duì)指定的樓梯2獲得樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的設(shè)計(jì),首先需要確定樓梯2的所有相關(guān)尺寸和其包括相鄰的墻壁、地板、天花板和欄桿結(jié)構(gòu)6的零件的位置。一旦這些尺寸被確定,就可以確定用于樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌的空間路徑,并且可以確定樓梯2上的支撐連接以便安裝樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件,使得一旦樓梯升降機(jī)被安裝就能夠獲得對(duì)于樓梯升降機(jī)的無誤運(yùn)行的樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件和運(yùn)載機(jī)的最佳配置。
如在圖1中所描繪的,光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)(諸如在WO 2007/043036 A1中所公開的系統(tǒng))被用于確定樓梯2的尺寸和位置。光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)包括投影器10和檢測(cè)器20。投影器10被配置為將光束12從相對(duì)于樓梯2的參考位置處投影在樓梯2的至少部分上。該光束由源自投影器10的一對(duì)漸擴(kuò)的虛線指示。檢測(cè)器20被配置為檢測(cè)來自被投影器10的光束12照射的樓梯2的至少部分的光。檢測(cè)到的從樓梯2至檢測(cè)器20的光由源自樓梯2的一對(duì)漸縮虛線13表示。
可以機(jī)械地連接投影器10和檢測(cè)器20。投影器10和檢測(cè)器20兩者被可以(有線或無線地)可操作地連接到用于控制投影器10和檢測(cè)器20的操作的控制裝置30??刂蒲b置30包括或者被聯(lián)接到用于處理檢測(cè)器20獲得的數(shù)據(jù)的處理器40。檢測(cè)器20獲得的數(shù)據(jù)和/或由處理器40處理的數(shù)據(jù)可以通過通信網(wǎng)絡(luò)50(例如互聯(lián)網(wǎng)或其它私有或公共(電信)通信網(wǎng)絡(luò))從控制裝置30發(fā)送到另外的數(shù)據(jù)處理裝置60。數(shù)據(jù)處理裝置60包括至少一個(gè)處理器。
參照?qǐng)D1,圖2示出了設(shè)計(jì)待被安裝到三維結(jié)構(gòu)(具體為樓梯2)的樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的方法的實(shí)施例的方法步驟。
根據(jù)步驟201,投影器10將包含光學(xué)圖案的光束12從相對(duì)于樓梯2的參考位置處投影在樓梯2的至少部分上,其中樓梯2也被稱為三維結(jié)構(gòu)。來自投影器10的圖案化的光學(xué)輻射(其可以包括可見光、紅外(IR)光和/或紫外(UV)光)的投影由控制裝置30控制。在本文中,參考位置是投影器10和/或檢測(cè)器20的位置,特別是其成像零件的位置。
根據(jù)步驟202,來自樓梯2的至少部分的光由檢測(cè)器20檢測(cè),并且將表示檢測(cè)到的光的數(shù)據(jù)和/或信號(hào)傳遞到控制裝置30。
根據(jù)步驟203,基于從檢測(cè)器20接收的數(shù)據(jù)和/或信號(hào),處理器40和/或處理裝置60生成樓梯2的所述至少部分的圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)步驟204,處理器40和/或處理裝置60加工/處理圖像數(shù)據(jù)以生成樓梯2的所述至少部分的映射數(shù)據(jù)集,該映射數(shù)據(jù)集表示樓梯2的所述至少部分的三維映射。
根據(jù)步驟205,處理器40和/或處理裝置60在三維映射中確定樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌的空間路徑和樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的支撐連接的位置。在本文中,樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的支撐連接是樓梯2的一部分,如在三維映射中所表示的,諸如承載類似墻壁支撐件或法蘭的安裝結(jié)構(gòu)的臂、支腿、或支柱可以安裝在樓梯2的該部分上。
根據(jù)步驟206,處理器40和/或處理裝置60基于樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌的空間路徑和樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的支撐連接的位置生成的樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)可以包括尺寸、彎曲半徑等。
與公開WO 2007/043036 A1一致,圖3分別在步驟301-304示出步驟201-204的指定實(shí)施例。
根據(jù)步驟301,投影器10投影光束的步驟201包括:在樓梯2的所述至少部分上投影由相干光源和光擴(kuò)散器生成的相干隨機(jī)散斑圖案,其中所述光擴(kuò)散器容納于照射光線從光源朝向樓梯的所述至少部分傳播的光學(xué)路徑中。
根據(jù)步驟302,檢測(cè)器20檢測(cè)光的步驟202包括:檢測(cè)來自樓梯2的所述至少部分的被照射區(qū)域的光響應(yīng)。
根據(jù)步驟303,處理器40和/或處理裝置60生成圖像數(shù)據(jù)的步驟203包括:利用所投影的散斑圖案生成樓梯2的所述至少部分的圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)步驟304,處理器40和/或處理裝置60處理圖像數(shù)據(jù)的步驟204包括:處理所述圖像數(shù)據(jù)以確定樓梯2的所述至少部分的圖像中的散斑圖案相對(duì)于該散斑圖案的參考圖像的變化,從而確定樓梯2的所述至少部分的映射數(shù)據(jù)集。
在一個(gè)實(shí)施例中,投影器10、檢測(cè)器20、控制裝置30、和處理器40可以是集成的手持式裝置,例如便攜式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、或平板計(jì)算機(jī)。在另一實(shí)施例中,諸如通用便攜式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、或平板計(jì)算機(jī)的通用手持式裝置可以以有線或無線兩者之一的方式聯(lián)接到投影器10和檢測(cè)器20,其中投影器10和檢測(cè)器20可以被安裝在通用手持式裝置之上或其中,或者與其分離。投影器10和檢測(cè)器20可以是集成單元,以確保檢測(cè)器20檢測(cè)到的光是從被投影器10投影的圖案化光線照射的區(qū)域中發(fā)出的。專用或通用手持式裝置可以包括被適配以及被配置為與通信網(wǎng)絡(luò)50數(shù)據(jù)通信的通信模塊。
在實(shí)際環(huán)境中,投影器10和/或檢測(cè)器20有時(shí)不能重疊完整的樓梯2,例如在檢測(cè)器的視線未重疊樓梯2的一部分時(shí)。因此,在這樣的情況下需要通過可選地從不同的參考位置獲取不同的映射數(shù)據(jù)集以可選地重疊樓梯2的不同部分的方式來執(zhí)行若干不同的成像動(dòng)作,以便收集不同的映射數(shù)據(jù)組來重疊完整的樓梯2。不同的映射數(shù)據(jù)集在處理器30和/或處理裝置60中被彼此數(shù)字地相關(guān)以提供表示樓梯2的不同部分的組合的三維映射的擴(kuò)展映射數(shù)據(jù)集。
在上述步驟205中,在三維映射中確定樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的支撐連接的位置的步驟包括:由處理器40和/或處理裝置60在所述三維映射中標(biāo)識(shí)樓梯的一系列臺(tái)階和/或靠近該樓梯的至少一個(gè)墻壁和/或欄桿結(jié)構(gòu)。一旦辨識(shí)了這些結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或者多個(gè),就可以基于設(shè)計(jì)規(guī)則投影臺(tái)階中的至少一些和/或至少一個(gè)墻壁和/或欄桿結(jié)構(gòu)上的支撐連接。設(shè)計(jì)規(guī)則提供要被保持的距離和位置,并且可以在軟件中實(shí)施從而自動(dòng)地提供支撐連接位置。
在上述步驟205中,標(biāo)識(shí)樓梯2的一系列臺(tái)階4的步驟包括:標(biāo)識(shí)每個(gè)臺(tái)階的頂面4a、前面4b、和凸緣4c中的至少一個(gè)。由于支撐連接可以在臺(tái)階4的頂面4a上,因此需要確定至少一些頂面4a的位置。這可以通過在處理器40或處理裝置60中加載的軟件自動(dòng)地完成。在已經(jīng)已知的方法Liefeng Bo,Xiaofeng Ren,Dieter Fox Intelligent Robots and Systems(IROS),2011IEEE的“Depth Kernel Descriptors for Object Recognition”中,標(biāo)識(shí)樓梯的一系列臺(tái)階和/或靠近該樓梯的至少一個(gè)墻壁和/或靠近該樓梯的欄桿結(jié)構(gòu)的步驟可以包括通過使用內(nèi)核描述符基于圖像像素屬性測(cè)量圖像塊的相似性,分析包括具有所述圖像像素屬性的圖像像素的圖像塊。從而可以辨識(shí)多個(gè)相鄰的圖像塊以表示樓梯的一系列臺(tái)階和/或靠近樓梯的至少一個(gè)墻壁和/或靠近該樓梯的欄桿結(jié)構(gòu)的特定結(jié)構(gòu)。
在該方法的用戶驅(qū)動(dòng)實(shí)施例中,支撐連接不由軟件標(biāo)識(shí),而是由用戶在顯示器上的樓梯2的三維映射的圖像中標(biāo)識(shí)。用戶可以在模型的一部分上定位指示符(pointer)以指示支撐連接的位置。指示符可以是可由鼠標(biāo)或其它輸入裝置在所顯示的模型的圖象上進(jìn)行移動(dòng)的標(biāo)記或十字。在觸摸屏顯示器的情況下,該指示符還可以是具有用來在顯示支撐連接的設(shè)想位置的位置處觸摸顯示器的尖端的觸摸裝置或人的手指。
由于標(biāo)識(shí)的一系列臺(tái)階的步驟可以包括在映射數(shù)據(jù)集中確定與臺(tái)階的頂面相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),為了從樓梯2的三維映射中移除量化誤差,可以將頂部平面擬合到與頂面相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),并且在映射數(shù)據(jù)集中將頂部平面重新定義為頂面。類似地,對(duì)于前面,可以將前部平面擬合到與前面相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),并且在映射數(shù)據(jù)集中將前部平面重新定義為前面。類似地,對(duì)于凸緣,可以將凸緣線擬合到與凸緣相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),并且在映射數(shù)據(jù)集中將該凸緣線重新定義為凸緣。
由于標(biāo)識(shí)靠近樓梯的墻壁、地板、或天花板的步驟可以包括在映射數(shù)據(jù)集中確定與墻壁、地板、或天花板相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),為了從樓梯2的三維映射中移除量化誤差,可以將一個(gè)或多個(gè)幾何表面擬合到與墻壁、地板、或天花板相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),并且在映射數(shù)據(jù)集中將一個(gè)或多個(gè)幾何表面重新定義為墻壁。
由于標(biāo)識(shí)靠近樓梯的欄桿結(jié)構(gòu)的步驟包括:在映射數(shù)據(jù)集中確定與欄桿結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),為了從樓梯2的三維映射中移除量化誤差,可以將一個(gè)或多個(gè)幾何表面擬合到與欄桿結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的多個(gè)點(diǎn),并且在映射數(shù)據(jù)集中將該一個(gè)或多個(gè)幾何表面重新定義為欄桿結(jié)構(gòu)。
圖4示出了通過以下方式獲得的樓梯2的三維映射:由投影器10將包含光學(xué)圖案的光束投影在樓梯2的不同部分上,由檢測(cè)器20檢測(cè)來自樓梯2的所述不同部分的光,基于檢測(cè)到的所述光生成樓梯2的所述不同部分的圖像數(shù)據(jù),以及處理圖像數(shù)據(jù)以生成樓梯2的所述不同部分的映射數(shù)據(jù)集,該映射數(shù)據(jù)集表示樓梯2的所述不同部分的三維映射。用虛線示出三維映射借以指示該映射由點(diǎn)群構(gòu)成。如以上所解釋的,基于點(diǎn)群和在其中標(biāo)識(shí)的元素,由軟件或由用戶確定諸如一系列臺(tái)階4、墻壁或欄桿結(jié)構(gòu)6、支撐連接400(的位置)。支撐連接400具有這樣的位置:具有遵循空間路徑410的樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌的樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件能夠諸如由遵循空間路徑420的支柱被固定和支撐,從而承受在運(yùn)行中(例如,當(dāng)被安裝到樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的運(yùn)載機(jī)接收人員,并且沿著樓梯2傳送人員時(shí))施加在其上的全部力。
樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的實(shí)際設(shè)計(jì)(其可以是用于樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的制造的技術(shù)說明的依據(jù),諸如技術(shù)圖紙)可以基于支撐連接400的位置和空間路徑410、420進(jìn)行。
如以上所解釋的,在設(shè)計(jì)待安裝到三維結(jié)構(gòu)上的樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的方法和系統(tǒng)中,將包括光學(xué)圖案的光束從相對(duì)于結(jié)構(gòu)的參考位置投影在結(jié)構(gòu)的至少部分上。檢測(cè)來自所述結(jié)構(gòu)的光?;跈z測(cè)到的所述光生成所述結(jié)構(gòu)的的圖像數(shù)據(jù)。處理圖像數(shù)據(jù)以生成表示所述結(jié)構(gòu)的三維映射的所述結(jié)構(gòu)的映射數(shù)據(jù)集。在三維映射中確定樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌的空間路徑和樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的支撐連接的位置。于樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌的空間路徑和樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的支撐連接的位置生成樓梯升降機(jī)導(dǎo)軌組件的設(shè)計(jì)基。
根據(jù)需要,本文中公開了本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施例,應(yīng)理解的是,所公開的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的示例,本發(fā)明可以以各種形式來實(shí)施。因此,在本文中公開的特定結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)被解釋為限制性的,而僅僅作為權(quán)利要求的基礎(chǔ),并作為教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員在幾乎任何適當(dāng)?shù)脑敿?xì)結(jié)構(gòu)中以各種方式使用本發(fā)明的代表性基礎(chǔ)。此外,在本文中使用的術(shù)語和短語不旨在是限制性的,而是相反地提供本發(fā)明的可理解的描述。
如本文所使用的,術(shù)語“一”被定義為一個(gè)或多于一個(gè)。如本文所使用的,術(shù)語“多個(gè)”被定義為兩個(gè)或兩個(gè)以上。如本文所使用的,術(shù)語“另一”被定義為至少第二個(gè)或更多個(gè)。如本文所使用的,術(shù)語“包括”和/或“具有”被定義為包括性的(即,開放式語言,不排除其它元件或步驟)。權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制權(quán)利要求或本發(fā)明的范圍。
特定措施被記載在彼此不同的從屬權(quán)利要求中這一事實(shí)并不表示這些措施的組合不能被使用以獲利。
如本文所使用的,術(shù)語“聯(lián)接”被定義為連接,然而不一定是直接地連接,并且不一定是機(jī)械地連接。
單個(gè)處理器、處理單元、或其它單元可以滿足權(quán)利要求中記載的若干項(xiàng)的功能。
如本文所使用的,術(shù)語“計(jì)算機(jī)程序”、“軟件應(yīng)用程序”等被定義為被設(shè)計(jì)用于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行的指令序列。程序、計(jì)算機(jī)程序或軟件應(yīng)用程序可以包括子例程、函數(shù)、過程、對(duì)象方法、對(duì)象實(shí)現(xiàn)、可執(zhí)行應(yīng)用、小應(yīng)用程序、伺服小程式、源代碼、目標(biāo)代碼、共享庫/動(dòng)態(tài)加載庫和/或被設(shè)計(jì)用于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上執(zhí)行的其它指令序列。
計(jì)算機(jī)程序可以被存儲(chǔ)和/或分布在合適的介質(zhì)上,諸如光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)或與其它硬件一起提供或作為其它硬件的一部分的固態(tài)介質(zhì),但是也以其它的形式分布,諸如經(jīng)由分布因特網(wǎng)或其它有線或無線電信系統(tǒng)通過信號(hào)分布。
文獻(xiàn)
WO 2013/137733A1用于提取關(guān)于一個(gè)或多個(gè)空間對(duì)象的信息抖動(dòng)方法,裝置,和計(jì)算機(jī)程序(Method,device and computer programme for extracting Information about one or more spatial objects)
WO2007/043036A1用于重建對(duì)象的方法和系統(tǒng)(Method and system for object reconstruction)
Liefeng Bo,Xiaofeng Ren,Dieter Fox.“Depth Kernel Descriptors for Object Recognition”,Intelligient Robots and Systems(IROS),2011 IEEE.