(57)【要約】      （修正有）【課題】ボイラ火炉等の面で囲まれる空間の内部の検査に用い、基準点を床面に配置することが出来ない場合においても位置を特定することができる位置特定方法を提供する。【解決手段】前側壁及び後側壁は互いに平行且つ左右側壁と直角の関係であり、前記前後左右側壁上には等間隔で平行に同形の突起物が複数設けられており、前記特定する空間内部の位置が前記側壁上であり、該位置に配置されたレーザを、上下方向それぞれにレーザを照射して、それぞれへの到達時間から、前記照射器から上壁、下壁それぞれへの距離を算出するとともに、前記照射器より、前記特定する位置が存在する側壁と直角な２つの側壁と直角となる２方向それぞれに、前記突起物間隔の１／２の間隔で２本のレーザを照射して、該２本のレーザの側壁又は突起物への到達時間及び到達時間差から、前記照射器から２つの側壁それぞれへの距離を算出することで、前記照射器の位置を特定する。【選択図】図１
2010071818.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後左右各側壁、上壁及び下壁とで囲まれる空間内部の位置を特定する方法であって、
前記前側壁及び後側壁は互いに平行且つ前記左右側壁と直角の関係であり、
前記前後左右側壁上には等間隔で平行に同形の突起物が複数設けられており、
前記特定する空間内部の位置が前記側壁上であり、
該位置に配置されたレーザを照射可能な照射器より、上下方向それぞれにレーザを照射して、該レーザの前記上壁、下壁それぞれへの到達時間から、前記照射器から上壁、下壁それぞれへの距離を算出するとともに、
前記照射器より、前記特定する位置が存在する側壁と直角な２つの側壁と直角となる２方向それぞれに、前記突起物間隔の１／２の間隔で２本のレーザを照射して、該２本のレーザの側壁又は突起物への到達時間及び到達時間差から、前記照射器から２つの側壁それぞれへの距離を算出することで、前記照射器の位置を特定することを特徴とする空間内部の位置を特定する方法。
【請求項２】
前後左右各側壁、上壁及び下壁とで囲まれる空間内部の位置を特定する方法であって、
前記前側壁及び後側壁は互いに平行且つ前記左右側壁と直角の関係であり、
前記前後左右側壁上には等間隔で平行に同形の突起物が複数設けられており、
前記特定する空間内部の位置が前記側壁上であり、
該位置に配置されたレーザを照射可能な照射器より、上下方向それぞれにレーザを照射して、該レーザの前記上壁、下壁それぞれへの到達時間から、前記照射器から上壁、下壁それぞれへの距離を算出するとともに、
前記照射器より、前記特定する位置が存在する側壁と直角な２つの側壁と直角となる２方向それぞれにレーザを照射しながら、前記照射器を前記突起物の間隔分以上スライドし、該レーザの側壁への到達時間から、前記照射器から２つの側壁それぞれへの距離を算出することで、前記照射器の位置を特定することを特徴とする空間内部の位置を特定する方法。
【請求項３】
前記上壁及び下壁に代えて、前記上壁下方且つ照射器上方であり前記前後左右側壁それぞれと直角をなすように設けた板状部材及び前記下壁上方且つ照射器下方であり前記前後左右側壁それぞれと直角をなすように設けた板状部材を位置の特定に用いることを特徴とする請求項１又は２記載の空間内部の位置を特定する方法。
【請求項４】
前記前後左右各側壁、上壁及び下壁とで囲まれる空間がボイラ火炉であって、前記突起物が円形断面の蒸発管であることを特徴とする請求項１〜３何れかに記載の空間内部の位置を特定する方法。
【請求項５】
前後左右各側壁、上壁及び下壁とで囲まれる空間内部の位置を特定する装置であって、
前記前側壁及び後側壁は互いに平行且つ前記左右側壁と直角の関係であり、
前記前後左右側壁上には等間隔で平行に同形の突起物が複数設けられており、
前記特定する空間内部の位置が前記側壁上であり、
該位置に配置され、レーザを照射可能な照射器を有し、
前記照射器は、上下方向と、前記特定する位置が存在する側壁と直角な２つの側壁と直角となる２方向それぞれに、前記突起物間隔の１／２の間隔で２本のレーザを照射が可能であり、
前記照射器より上下方向それぞれに照射したレーザの前記上壁、下壁それぞれへの到達時間から、前記照射器から上壁、下壁それぞれへの距離を算出する第１の演算装置と、
前記照射器より、前記特定する位置が存在する側壁と直角な２つの側壁と直角となる２方向それぞれに、前記突起物間隔の１／２の間隔で照射した２本のレーザの側壁又は突起物への到達時間及び到達時間差から、前記照射器から２つの側壁それぞれへの距離を算出する第２の演算手段とを設けたことを特徴とする空間内部の位置を特定する装置。
【請求項６】
前後左右各側壁、上壁及び下壁とで囲まれる空間内部の位置を特定する装置であって、
前記前側壁及び後側壁は互いに平行且つ前記左右側壁と直角の関係であり、
前記前後左右側壁上には等間隔で平行に同形の突起物が複数設けられており、
前記特定する空間内部の位置が前記側壁上であり、
該位置に配置され、レーザを照射可能な照射器を有し、
前記照射器は、上下方向と、前記特定する位置が存在する側壁と直角な２つの側壁と直角となる２方向それぞれに、前記突起物間隔の１／２の間隔で２本のレーザを照射が可能であるとともに、前記突起物の間隔分以上スライドすることが可能であり
前記照射器より上下方向それぞれに照射したレーザの前記上壁、下壁それぞれへの到達時間から、前記照射器から上壁、下壁それぞれへの距離を算出する第１の演算装置と、
前記照射器を前記突起物の間隔分以上スライドしながら得られる、前記照射器より、前記特定する位置が存在する側壁と直角な２つの側壁と直角となる２方向それぞれに前記突起物間隔の１／２の間隔で照射した２本のレーザの側壁又は突起物への到達時間及び到達時間差の変化から、前記照射器から２つの側壁それぞれへの距離を算出する第２の演算手段とを設けたことを特徴とする空間内部の位置を特定する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、前後左右各側壁、上壁及び下壁とで囲まれる空間内部の保守検査などの作業に用いられる作業位置特定を特定する方法に関するものであり、特に大型タンク、ボイラ火炉等の内部に作業者が入って保守検査等の作業を行う場合に、作業者の居場所あるいは主に壁面の検査位置を特定するための位置特定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所で用いられるボイラ火炉は、製作時及び運転開始後定期的に開放し、内部に作業者が入り保守検査を行う必要がある。保守検査時には、検査箇所を明確にする必要があるが、ボイラ火炉は容量が大きく目視で検査箇所を正確に把握することは困難である。
そこで従来、検査箇所の高さ位置及び左右位置を巻尺等を用いて測定することで作業者の居場所即ち保守検査位置を把握していたが、この方法では位置の把握に多大な時間と人手を要する。
【０００３】
そこで、三次元測位システムといわれる方法を用いて位置を特定することが考えられる。これは、３点以上の位置座標既知の位置から位置を特定しようとする点への距離を、音波を用いてその伝播速度と伝播時間から算出し、その距離を用いて位置を特定するものであり、このような三次元測位システムは例えば特許文献１、特許文献２に開示されている。また音波に代えてレーザ光を用いて位置を特定する三次元測位システムが例えば特許文献３に開示されている。
【０００４】
従来の三次元測位システムを用いてボイラ火炉内の保守検査位置を特定する場合について図８及び図９を用いて説明する。
図９はボイラ火炉を表す斜視図である。ボイラ火炉１０２は、図９に示すように外壁近傍に多くの配管１０４が取り付けられており、また内部に燃料を燃焼するための燃焼室１０６を有し、内壁面に沿って蒸発管（不図示）が設置されている。
このようなボイラ火炉１０２の運転を停止し、内部に作業者が入り前記蒸発管の磨耗、腐食状態の検査を行う際には、前記三次元測位システムを用いて検査箇所を特定する必要がある。図８を用いて詳細に説明する。
【０００５】
図８はボイラ火炉１０２内の位置を特定する従来の方法を説明するための模式図である。
図８において、１０２は模式的に示したボイラ火炉である。ボイラ火炉１０２内のある点Ａの位置を特定する場合、まずボイラ火炉１０２内の位置座標が既知である３点の基準位置Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１０３に電波及び音波を受信可能な受波器を設置する。その後、点Ａから電波及び音波を同時に発信し、前記３点の基準位置Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１０３に配置した受波器それぞれで前記電波と音波の到達時間差を計測し、該到達時間差と音速を用いて位置Ａとそれぞれの基準位置Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１０３との間の距離Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３を算出し、該距離Ｌ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３と基準位置Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１０３の位置座標を用いて点Ａの位置を特定する。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−２６６３７６号公報
【特許文献２】特開２００４−１０８９７８号広報
【特許文献３】特開平３−２５１７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記３点の基準位置Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１０３によって形成される平面に対して点Ａと対称な点Ａ´から、前記３点の基準位置Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１０３への距離Ｌ１０１´、Ｌ１０２´、Ｌ１０３´は、それぞれＬ１０１＝Ｌ１０１´、Ｌ１０２＝Ｌ１０２´、Ｌ１０３＝Ｌ１０３´が成り立つ。
即ち、３点の基準位置Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１０３からの距離がそれぞれＬ１０１、Ｌ１０２、Ｌ１０３となる点は、前記３点の基準位置Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１０３によって形成される平面に対して対称な位置に２箇所（Ａ、Ａ´）存在するということである。図８に示した点Ａ´に相当する位置がボイラ火炉１０２外であれば、Ａ´に相当する位置は点Ａの候補から除外することができるため、点Ａを特定することができるが、図８に示したように点Ａ´がボイラ火炉１０２内である場合には、点Ａの位置を特定することができない。
【０００８】
特許文献１では、３点の基準位置によって形成される平面に対して、特定する点がどちらの方向に位置するか分かった状態で位置特定を行っているため、３点の基準位置によって形成される平面に対して特定する点と対称な位置にある点を考慮しておらず、また特許文献２では、３点の基準位置を地上に配置し、空中の位置を特定しているため、３点の基準位置によって形成される平面に対して特定する点と対称な位置にある点は地中となるので考慮していない。そのため、特許文献１、２に開示された何れの方法を用いてもボイラ火炉内の位置を特定することは常に可能であるわけではない。
また、特許文献２に開示されている位置算出方法は、測位点と既知位置との距離を音波到達時間から求めており、それには測位点で音波を送信した時刻をカウントする必要がある。そのため、送波器には別途送波時刻を演算装置に伝達するための電波送信手段が必要となり、機器が大型化する。さらに、特許文献２に開示されている方法では、ボイラ火炉内の検査時のように位置を特定するボイラ側壁近傍に足場が組まれている場合には、該足場が音波送受信の障害となり測位精度が低下することが予想される。
また特許文献３に開示されたレーザ光を用いる方法は、発信器と受信器の間にレーザ光を遮断する障害物があると測定が不可能であり、点検時には内部に足場等の障害物が多いボイラ火炉内の検査時に使用することは向いていない。
【０００９】
また、ボイラ火炉内においても、３点によって形成される平面から特定する点（検査位置）への方向が特定できるように、例えば３点の基準点を全てボイラ火炉底の床面に配置することが考えられるが、３点の基準点を床面に配置した場合、送波位置と受波位置との間に音波伝播の障害となる足場があり測位精度を低減する要因となる。
【００１０】
さらに、ボイラ火炉は大きな容量を有するため、開放点検時は複数の作業者が内部に入る。そのため、複数の作業者の検査位置を検知する必要があるが、特許文献１、２、３の何れも複数の作業者の位置の検知には対応することができない。
【００１１】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、ボイラ火炉等の面で囲まれる空間の内部の検査に用い、基準点を床面に配置することが出来ない場合においても位置を特定することができ、さらに複数の位置の検出が可能な容器の内部の検査に用いられる位置特定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため本発明においては、
前後左右各側壁、上壁及び下壁とで囲まれる空間内部の位置を特定する方法であって、前記前側壁及び後側壁は互いに平行且つ前記左右側壁と直角の関係であり、前記前後左右側壁上には等間隔で平行に同形の突起物が複数設けられており、前記特定する空間内部の位置が前記側壁上であり、該位置に配置されたレーザを照射可能な照射器より、上下方向それぞれにレーザを照射して、該レーザの前記上壁、下壁それぞれへの到達時間から、前記照射器から上壁、下壁それぞれへの距離を算出するとともに、前記照射器より、前記特定する位置が存在する側壁と直角な２つの側壁と直角となる２方向それぞれに、前記突起物間隔の１／２の間隔で２本のレーザを照射して、該２本のレーザの側壁又は突起物への到達時間及び到達時間差から、前記照射器から２つの側壁それぞれへの距離を算出することで、前記照射器の位置を特定することを特徴とする。
【００１３】
特定する必要がある位置が側壁上であれば、該位置から、該位置の存在する側壁と直角な２つの側壁及び上下壁までの距離を算出することで位置を特定することができる。
特定する必要がある位置から上下壁までの距離は、特定する必要がある位置に設けた照射器から照射するレーザの上下壁までの到達時間から求めることができる。
また、特定する位置から該位置の存在する側壁と直角な２つの側壁までの距離は、側壁上には等間隔で平行に同形の突起物が設けられてあるため１本のレーザの到達時間から求めると前記突起物の存在により正確な距離を算出することができない場合がある。そのため、前記突起物間隔の１／２の間隔で２本のレーザを照射して、該２本のレーザの側壁又は突起物への到達時間及び到達時間差から、前記照射器から２つの側壁それぞれへの距離を算出することで正確な距離を算出することができる。
よって、特定する必要がある位置から該位置の存在する側壁と直角な２つの側壁及び上下壁までの距離を算出することができるため、位置を特定することができる。
【００１４】
さらに、複数の位置を特定する必要がある場合においても、該複数の位置それぞれからレーザを照射すればよく、複数の位置の特定が可能である。
【００１５】
さらに、前記照射器から上壁までの距離と下壁までの距離の和が、前記空間の上壁から下壁までの設計距離誤差許容範囲にない場合には測定が正確に行われていないことを判断することも可能であり、信頼性の高い位置検出方法であるといえる。照射器から２つの側壁それぞれまでの距離の和についても同様である。
【００１６】
さらに、連続測定可能なレーザ距離センサを用いると、特定する位置が移動してもリアルタイムでその位置を検出することが可能である。
【００１７】
また、前後左右各側壁、上壁及び下壁とで囲まれる空間内部の位置を特定する方法であって、前記前側壁及び後側壁は互いに平行且つ前記左右側壁と直角の関係であり、前記前後左右側壁上には等間隔で平行に同形の突起物が複数設けられており、前記特定する空間内部の位置が前記側壁上であり、該位置に配置されたレーザを照射可能な照射器より、上下方向それぞれにレーザを照射して、該レーザの前記上壁、下壁それぞれへの到達時間から、前記照射器から上壁、下壁それぞれへの距離を算出するとともに、前記照射器より、前記特定する位置が存在する側壁と直角な２つの側壁と直角となる２方向それぞれにレーザを照射しながら、前記照射器を前記突起物の間隔分以上スライドし、該レーザの側壁への到達時間から、前記照射器から２つの側壁それぞれへの距離を算出することで、前記照射器の位置を特定することを特徴とする。
【００１８】
特定する必要がある位置が側壁上であれば、該位置から該位置の存在する側壁と直角な２つの側壁及び上下壁までの距離を算出することで位置を特定することができる。
特定する必要がある位置から上下壁までの距離は、特定する必要がある位置に設けた照射器から照射するレーザの上下壁までの到達時間から求めることができる。
また、特定する位置から該位置の存在する側壁と直角な２つの側壁までの距離は、側壁上には等間隔で平行に同形の突起物が設けられてあるため１本のレーザの到達時間から求めると前記突起物の存在により正確な距離を算出することができない場合がある。そのため、前記照射器を前記突起物の間隔分スライドさせ、該スライドさせる間に求められる照射器と側壁又は突起物までの距離のうち最長距離を、前記照射器から突起物の存在しない側壁までの距離として求めることができる。
よって、特定する必要がある位置から該位置の存在する側壁と直角な２つの側壁及び上下壁までの距離を算出することができるため、位置を特定することができる。
【００１９】
さらに、前記照射器をスライドさせるので、上壁及び下壁方向へ照射したレーザもスライドする。そこで、照射器から上壁及び下壁までの距離についても、前記照射器から側壁までの距離と同様にスライドさせる間に求められる距離のうち最長距離を採用すると、上壁又は下壁に付着物等が存在しても照射器から上壁及び下壁までの距離を正確に求めることができる。
【００２０】
さらに、照射器から照射するレーザは４本でよく照射器の構造を簡素化することができる。
【００２１】
さらに、複数の位置を特定する必要がある場合においても、該複数の位置それぞれからレーザを照射すればよく、複数の位置の特定が可能である。
【００２２】
さらに、前記照射器から上壁までの距離と下壁までの距離の輪が、前記空間の上壁から下壁までの設計距離誤差許容範囲にない場合には測定が正確に行われていないことを判断することも可能であり、信頼性の高い位置検出方法であるといえる。照射器から２つの側壁それぞれまでの距離の和についても同様である。
【００２３】
また、前記上壁及び下壁に代えて、前記上壁下方且つ照射器上方であり前記前後左右側壁それぞれと直角をなすように設けた板状部材及び前記下壁上方且つ照射器下方であり前記前後左右側壁それぞれと直角をなすように設けた板状部材を位置の特定に用いることを特徴とする。
これにより、上壁及び下壁が水平な形状でなくとも、前記照射器の高さ位置を正確に特定することができる。
【００２４】
また、前記前後左右各側壁、上壁及び下壁とで囲まれる空間がボイラ火炉であって、前記突起物が蒸発管であることを特徴とする。
ボイラ火炉においては、平行に等間隔で多数の蒸発管が設けられていることが多く、さらに位置を特定する必要がある場合が多いが、本発明により位置を容易に特定することが可能となる。
【００２５】
さらに、課題を実現するための装置発明として、前後左右各側壁、上壁及び下壁とで囲まれる空間内部の位置を特定する装置であって、前記前側壁及び後側壁は互いに平行且つ前記左右側壁と直角の関係であり、前記前後左右側壁上には等間隔で平行に同形の突起物が複数設けられており、前記特定する空間内部の位置が前記側壁上であり、該位置に配置され、レーザを照射可能な照射器を有し、前記照射器は、上下方向と、前記特定する位置が存在する側壁と直角な２つの側壁と直角となる２方向それぞれに、前記突起物間隔の１／２の間隔で２本のレーザを照射が可能であり、前記照射器より上下方向それぞれに照射したレーザの前記上壁、下壁それぞれへの到達時間から、前記照射器から上壁、下壁それぞれへの距離を算出する第１の演算装置と、前記照射器より、前記特定する位置が存在する側壁と直角な２つの側壁と直角となる２方向それぞれに、前記突起物間隔の１／２の間隔で照射した２本のレーザの側壁又は突起物への到達時間及び到達時間差から、前記照射器から２つの側壁それぞれへの距離を算出する第２の演算手段とを設けたことを特徴とする。
【００２６】
また、前後左右各側壁、上壁及び下壁とで囲まれる空間内部の位置を特定する装置であって、前記前側壁及び後側壁は互いに平行且つ前記左右側壁と直角の関係であり、前記前後左右側壁上には等間隔で平行に同形の突起物が複数設けられており、前記特定する空間内部の位置が前記側壁上であり、該位置に配置され、レーザを照射可能な照射器を有し、前記照射器は、上下方向と、前記特定する位置が存在する側壁と直角な２つの側壁と直角となる２方向それぞれに、前記突起物間隔の１／２の間隔で２本のレーザを照射が可能であるとともに、前記突起物の間隔分以上スライドすることが可能であり、前記照射器より上下方向それぞれに照射したレーザの前記上壁、下壁それぞれへの到達時間から、前記照射器から上壁、下壁それぞれへの距離を算出する第１の演算装置と、前記照射器を前記突起物の間隔分以上スライドしながら得られる、前記照射器より、前記特定する位置が存在する側壁と直角な２つの側壁と直角となる２方向それぞれに前記突起物間隔の１／２の間隔で照射した２本のレーザの側壁又は突起物への到達時間及び到達時間差の変化から、前記照射器から２つの側壁それぞれへの距離を算出する第２の演算手段とを設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
ボイラ火炉等の面で囲まれる空間の内部の検査に用い、基準点を床面に配置することが出来ない場合においても位置を特定することができ、さらに複数の位置の検出が可能な容器の内部の検査に用いられる位置特定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００２９】
図１、図２及び図４を用いて、実施例１における作業位置の特定方法の原理ついて、ボイラ火炉内の側壁に設けられた蒸発管の検査作業を行う場合について説明する。なお、前記蒸発管は火炉によって地面に対して垂直方向や斜め方向に設けられたものやスパイラル状に設けられたものが存在するが、本発明は蒸発管がどのような方向、状態で設置されていても適用することができる。
【００３０】
図１は実施例１におけるボイラ火炉内の位置を特定する方法を説明するための模式図であり、図２は実施例１におけるボイラ火炉内の一部を示す上平面図、図４は位置を算出する計算方法を説明するための図である。
【００３１】
図１において、２は模式的に示した内部検査を行うボイラ火炉である。該ボイラ火炉２は側部を囲う一対の側壁（前後壁）４、６と一対の側壁８と、前記一対の前後壁４、６それぞれの下端からボイラ火炉２中央方向へ向かって下向きに傾斜した傾斜面１０と、上壁１２とから概略構成されている。
ボイラ火炉２内の側壁８上の点の位置を特定する場合、該位置にレーザを照射可能な照射器１６を設置する。また、該照射器１６の下方且つ前記傾斜面１０の上方である位置に水平な板状部材１４を設置する。また、本実施例においては設けていないが、同様の板状部材を照射器１６の上方且つ上壁１２の下方である位置に設けてもよい。
【００３２】
また、図２に示すように、前後壁４、６及び側壁８には等間隔ＬＰで円形断面の蒸発管１８が多数設けられている。
【００３３】
このとき、特定する必要のある位置に配置された照射器１６より上下方向に各１本、左右方向に各２本のレーザを照射する。なお、左右方向に照射する２本のレーザ間の距離は前記蒸発管間隔の１／２である１／２Ｌｐとする。
該レーザの照射により、照射器１６から上壁１２までの距離Ｌｕ及び照射器１６から板状部材１４までの距離Ｌｂを、照射器１６から照射するレーザの上壁１２及び板状部材１４までの到達時間から求めることができる。
また、照射器１６から前壁４までの距離は、２本のレーザの前壁４又は突起物への到達時間及び到達時間差から、前記照射器から側壁又は突起物までの距離及び距離差を求め、該距離及び距離差を用いて算出することができる。
【００３４】
図４を用いて照射器１６から前壁４までの距離の算出について図４を用いて説明する。
照射器１６からのレーザはそれぞれ後述するｘ−ｙ座標系におけるＡ（ｘＡ、ｙＡ）、Ｂ（ｘＢ、ｙＢ）で蒸発管１８Ａ、１８Ｂに照射される。また蒸発管１８Ａ、１８Ｂ間にはフィン１９が設けられている。
図４において、前壁４をｘ軸、照射器１６からレーザのうち１本が照射される蒸発管１８Ａの前壁４と直角な中心線をｙ軸とする。
【００３５】
さらに、図４において、各寸法は下記とする。
管半径：ｒ
フィン幅：ＬＦ
管間隔：Ｌｐ＝１／２（ｒ＋ＬＦ）
照射器１６から点Ａの距離：ＬＡ
照射器１６から点Ｂの距離：ＬＢ
点Ａから前壁４までの距離：αＡ
【００３６】
このとき、照射器１６から前壁４までの距離はＬＡ＋αＡであり、ＬＡは測定値であるからαＡを求めれば照射器１６から前壁４までの距離が求まる。そこで、ＬＡとＬＢの差をΔＬＡＢとし、ΔＬＡＢからαＡを求めることとする。
【００３７】
２本のレーザの間隔は前述の通り管間隔の１／２であるから、
ｘＢ＝ｘＡ＋１／２Ｌｐ  ・・・（１）
また
１／２Ｌｐ＝ｘＡ＋（ｒ−ｘＡ）＋１／２ＬＦ＝ｒ＋１／２ＬＦ  ・・・（２）
が成立するから、（２）式を（１）式に代入して
ｘＢ＝ｘＡ＋ｒ＋１／２ＬＦ  ・・・（３）
が成立する。また、点Ｂとｙ座標が同じである蒸発管１８Ａ上の点をＢ´（ｘＢ´、ｙＢ´）、Ｂ´´（ｘＢ´´、ｙＢ´´）とすると、
ｙＢ＝ｙＢ´＝ｙＢ´´、｜ｘＢ´｜＝｜ｘＢ´´｜であるから
−ｘＢ´＝ＬＰ−ｘＢ＝ｘＢ´´  ・・・（４）
となり、（４）式に（２）（３）式を代入すると、
−ｘＢ´＝（２ｒ＋ＬＦ）−（ｘＡ＋ｒ＋１／２ＬＦ）＝ｘＢ´´  ・・・（５）
（５）式を整理すると
ｘＢ´´＝ｘＡ−ｒ−１／２ＬＦ  ・・・（６）
となる。また、蒸発管１８Ａは原点を中心とする半径ｒの円であるから
ｒ２＝ｘ２＋ｙ２
すなわち、
ｙ＝（ｒ２−ｘ２）１／２  ・・・（７）
が成り立ち、蒸発管１８Ａ上の点である点Ａについても
ｙＡ＝（ｒ２−ｘＡ２）１／２  ・・・（８）
が成り立つ。同様に点Ｂ´´についても
ｙＢ´´＝（ｒ２−ｘＢ´´２）１／２  ・・・（９）
が成り立ち、（９）式に（６）式を代入すると、
ｙＢ´´＝[ｒ２−（ｘＡ−ｒ−１／２ＬＦ）２]１／２  ・・・（１０）
が成り立つ。ここで前述の測定値ΔＬＡＢは
ΔＬＡＢ＝ＬＡ−ＬＢ＝｜ｙＡ−ｙＢ´´｜  ・・・（１１）
で表すことができるので、（１１）式に（８）（１０）式を代入すると
ΔＬＡＢ＝（ｒ２−ｘＡ２）１／２−[ｒ２−（ｘＡ−ｒ−１／２ＬＦ）２]１／２  ・・・（１２）
が成り立つ。ここで、（１２）式を変形すると、ｘＡはΔＬＡＢの関数となり（１３）式が成り立つ。
ｘＡ＝ｆ（ΔＬＡＢ）  ・・・（１３）
また、（８）式に、ｙＡ＝αＡの関係を代入し、さらに（１３）式を代入すると、
αＡ＝（ｒ２−ｘＡ２）１／２＝（ｒ２−ｆ（ΔＬＡＢ））１／２  ・・・（１４）
が成り立つ。ｒは蒸発管の半径であって既知の値であり、ΔＬＡＢは照射器１６から照射されるレーザから求まる測定値であるので、（１４）式によりαＡが求まる。従って、前述の通り照射器１６と前壁４との距離はＬＡ＋αＡであるので、照射器１６と前壁４との距離を求めることができる。
また、照射器１６から後壁６までの距離も同様にして求めることができる。
【００３８】
以上のようにして、照射器１６から上壁１２、板状部材１４、前壁４、後壁６それぞれまでの距離を求めることで、照射器１６の位置、即ち特定する必要のある位置を特定することができる。
【００３９】
次に図１及び図３を用いて、照射器１６について説明し、作業者が検査作業位置を特定する場合について説明する。図３は図１における照射器１６近傍の拡大斜視図である。
照射器１６は、特定する必要のある位置の側壁上の蒸発管に固定される固定部６０と、該固定部６０に取り付けられ後述するレーザ発振部６４、６６、６８、７０、７２、７４を支持するレーザ発振部用架台６２と、レーザを発振するレーザ発振部６４、６６、６８、７０、７２、７４から主に構成されている。レーザ発振部６４、６６は前壁４にレーザを照射可能に設けられその間隔は蒸発管間隔の１／２（１／２ＬＰ）であり、レーザ発振部６８、７０は後壁６にレーザを照射可能に設けられその間隔は蒸発管間隔の１／２（１／２ＬＰ）であり、レーザ発振部７２は上壁１２にレーザを照射可能に設けられ、レーザ発振部７４は板状部材１４にレーザを照射可能に設けられている。また、照射器１６にはコントローラ７６が設けられている。
【００４０】
このような照射器１６を用いて作業者が位置を特定する場合、作業者は照射器１６を所有してボイラ火炉内に入り、検査作業を行う側壁に照射器１６の固定部６０を固定する。
【００４１】
次いで、コントローラ７６に設けられたレーザ発振スイッチ（不図示）をＯＮにし、レーザ発振部６４、６６、６８、７０、７２、７４からレーザを発振させる。
レーザ発振部６４、６６、６８、７０、７２、７４から発振されたレーザがそれぞれ、前壁４、後壁６、上壁１２、板状部材１４に照射されると、前述の原理により照射器１６から上壁１２、板状部材１４までの距離を算出する第１の演算装置と、照射器１６から前壁４、後壁６までの距離を算出する第２の演算装置とが内臓されたコントローラ７６で前記各距離が算出され、照射器１６の位置が特定されコントローラ７６に表示される。
【００４２】
なお、ボイラ火炉は大きく、作業効率面から複数の作業者が内部に入って作業を行うことがあり、複数の作業位置を特定する必要があるが、この場合においても複数の作業者それぞれが照射器１６を所有してボイラ火炉内部に入れば、複数の作業者それぞれが各自の位置を特定することが可能である。
【００４３】
さらに、前記照射器から上壁までの距離と下壁までの距離の和が、前記空間の上壁から下壁までの設計距離誤差許容範囲にない場合には測定が正確に行われていないことを判断し、コントローラ７６にエラーメッセージを表示させることも可能であり、信頼性の高い位置検出方法であるといえる。照射器から２つの側壁（前後壁）それぞれまでの距離の和についても同様である。
【００４４】
さらに、連続測定可能なレーザ距離センサを用いると、特定する位置が移動してもリアルタイムでその位置を検出することが可能である。
【実施例２】
【００４５】
図５、図６及び図７を用いて、実施例２における作業位置の特定方法の原理及び作業者の検査作業位置の特定について、ボイラ火炉内の側壁に設けられた蒸発管の検査作業を行う場合について説明する。なお、前記蒸発管は火炉によって地面に対して垂直方向や斜め方向に設けられたものやスパイラル状に設けられたものが存在するが、本実施例は蒸発管がどのような方向、状態で設置されていても適用することができる。
【００４６】
実施例２においては、照射器以外の構成については実施例１と同様であるので、照射器以外の図示及び説明については省略し、図１〜図４と同一符号は同一物を表すものとする。図５は実施例２における照射器２６近傍の拡大斜視図であり、図６は実施例２におけるボイラ火炉内の一部を示す上平面図、図７は実施例２におけるレーザをスライドさせた際に求まる照射器から側壁又は蒸発管までの距離ＬＲを表すグラフであり、縦軸はＬＲ、横軸は側壁上における位置を表している。
【００４７】
図５において、照射器２６は、特定する必要のある位置の側壁上の蒸発管に該側壁と平行に固定される固定部８０と、該固定部８０に取り付けられ後述するレーザ発振部８４、８８、９０、９２を支持するレーザ発振部用架台８２と、レーザを発振するレーザ発振部８４、８８、９０、９２から主に構成されている。レーザ発振部８４は前壁４にレーザを照射可能に設けられ、レーザ発振部８８は後壁６にレーザを照射可能に設けられ、レーザ発振部９０は上壁１２にレーザを照射可能に設けられ、レーザ発振部９２は板状部材１４にレーザを照射可能に設けられている。またレーザ発振部用架台８２は、取っ手８３が設けられており、該取っ手８３を押し引きすることで固定部８０と平行に、蒸発管１８の間隔（１ピッチ）以上移動可能に構成されている。
【００４８】
このような照射器２６を用いて作業者が位置を特定する場合、作業者は照射器２６を所有してボイラ火炉内に入り、検査作業を行う側壁に照射器２６の固定部８０を固定する。該固定は必要に応じて固定用の器具を用いても良いが、固定部８０に設けられた取っ手８１を持って特定する必要のある位置に人手で押し当てれば十分である。
【００４９】
次いで、照射器２６に接続されたコントローラ（不図示）に設けられたレーザ発振スイッチをＯＮにし、レーザ発振部８４、８８、９０、９２からレーザを発振させる。
レーザ発振部８４、８８、９０、９２から発振されたレーザがそれぞれ、前壁４、後壁６、上壁１２、板状部材１４に照射する。該レーザの照射により、まず照射器２６から上壁１２までの距離Ｌｕ及び照射器２６から板状部材１４までの距離Ｌｂを、照射器２６から照射するレーザの上壁１２及び板状部材１４までの到達時間から求めることができる。また、照射器２６から前壁４又は前壁壁４に設けられた蒸発管１８までの距離ＬＲも求まる。
また、照射器２６から前壁４、後壁６までの距離は以下のようにして求めることができる。前記レーザ発振部からレーザを発振させると、作業者は取っ手８３を押し引きしてレーザ発振部用架台８２を蒸発管１８の間隔（１ピッチ）以上移動させる。これによりレーザ発振部用架台８２の位置に応じて異なるＬＲが求まる。図６においてレーザの照射部がＰＡからｂ、ａを経てＰＢまで移動するようにレーザ発振部用架台８２を移動させると図７（Ａ）に示したようなグラフが得られ、図６においてレーザの照射部がＰＡ´からａ、ｃを経てＰＢ´まで移動するようにレーザ発振部用架台８２を移動させると図７（Ｂ）に示したようなグラフが得られる。図７（Ａ）、図７（Ｂ）のグラフから明らかであるように、レーザ発振部用架台８２を蒸発管１８間隔（１ピッチ）以上移動させると例えばａで示した位置のような、蒸発管の存在しない位置を通過し、その位置はＬＲが最大となる。従って、レーザ発振部用架台８２を蒸発管間隔（１ピッチ）以上移動させ、その間に得られる最大のＬＲを照射器２６と前壁４との間の距離とすることができる。
なお、照射器２６と後壁６との間の距離も同様にして求めることができる。
このような原理により、第１の演算装置（不図示）によって照射器２６から上壁１２及び板上部材１４までの距離を求め、第２の演算装置（不図示）によって照射器２６から前壁４、後壁６までの距離を求める。求められた結果は作業者に表示結果装置を持たせ、該ＰＤＡに表示させることができる。
【００５０】
さらに、レーザ発振部用架台８２を移動させると、レーザ発振部９０、９２も移動するため、照射器２６と上壁１２及び板状部材１４までの距離も、照射器２６と前壁４との間の距離と同様にして求めることもでき、これにより上壁１２や板状部材１４に付着物が存在していても照射器２６と上壁１２及び板状部材１４までの距離を正確に求めることができる。
【００５１】
なお、ボイラ火炉は大きく、作業効率面から複数の作業者が内部に入って作業を行うことがあり、複数の作業位置を特定する必要があるが、この場合においても複数の作業者それぞれが照射器１６を所有してボイラ火炉内部に入れば、複数の作業者それぞれが各自の位置を特定することが可能である。
【００５２】
また、照射器から照射するレーザは４本でよいため照射器の構造が簡単である。
【００５３】
なお、実施例１及び実施例２においてはボイラ火炉について説明したが、化学プラントの大型タンク等の外壁部、内壁部の検査に本発明を適用することができることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
ボイラ火炉等の面で囲まれる空間の内部の検査に用い、基準点を床面に配置することが出来ない場合においても位置を特定することができ、さらに複数の位置の検出が可能な容器の内部の検査に用いられる位置特定方法として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施例１におけるボイラ火炉内の位置を特定する方法を説明するための模式図である。
【図２】実施例１におけるボイラ火炉内の一部を示す上平面図である。
【図３】実施例１における照射器周辺の斜視図である。
【図４】位置を算出する計算方法を説明するための図である。
【図５】実施例２における照射器近傍の拡大斜視図である。
【図６】実施例２におけるボイラ火炉内の一部を示す上平面図である。
【図７】実施例２におけるレーザをスライドさせた際に求まる照射器から側壁又は蒸発管までの距離を表すグラフである。
【図８】ボイラ火炉内の位置を特定する従来の方法を説明するための模式図である。
【図９】従来のボイラ火炉を表す斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
２    ボイラ火炉
４    前壁
６    後壁
８    側壁
１０    傾斜面
１２    上壁
１４    板状部材
１６    照射器
１８    蒸発管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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