(57)【要約】【課題】床の凹凸を高密度かつ高精度に計測でき、かつ、計測作業の効率を向上することのできる床の平滑性計測システムおよび計測方法を提供する。【解決手段】床１２の平滑性を計測するシステム１０であって、計測対象の床１２の上に立てられる円柱状の標尺１４と、この標尺１４の外面に設けられた受光センサ２４と、標尺１４の傾斜を検出する傾斜センサ２６と、計測対象の床１２から離れた基準位置に設置され、水平方向にレーザ光を照射して標尺１４の受光センサ２４に当たって跳ね返った光を検出して測距データを取得する測域センサ１６と、受光センサ２４で検出したレーザ光検出位置と、測域センサ１６で取得した測距データと、傾斜センサ２６で検出した標尺１４の傾斜とに基づいて、標尺１４が立てられた床１２の三次元位置を演算する演算手段１８とを備えるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
床の平滑性を計測するシステムであって、
計測対象の床の上に立てられる円柱状の標尺と、この標尺の外面に設けられた受光センサと、標尺の傾斜を検出する傾斜センサと、
計測対象の床から離れた基準位置に設置され、水平方向にレーザ光を照射して標尺の受光センサに当たって跳ね返った光を検出して測距データを取得する測域センサと、
受光センサで検出したレーザ光検出位置と、測域センサで取得した測距データと、傾斜センサで検出した標尺の傾斜とに基づいて、標尺が立てられた床の三次元位置を演算する演算手段とを備えることを特徴とする床の平滑性計測システム。
【請求項２】
標尺の下端部に設けられた車輪をさらに備え、標尺は床に沿って移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の床の平滑性計測システム。
【請求項３】
床の平滑性を計測する方法であって、
傾斜を検出するための傾斜センサと、レーザ光を受光するための受光センサを備える円柱状の標尺を計測対象の床の上に立てるステップと、
計測対象の床から離れた基準位置に、水平方向にレーザ光を照射して標尺の受光センサに当たって跳ね返った光を検出して測距データを取得する測域センサを設置するステップと、
受光センサで検出したレーザ光検出位置と、測域センサで取得した測距データと、傾斜センサで検出した標尺の傾斜とに基づいて、標尺が立てられた床の三次元位置を演算するステップとを備えることを特徴とする床の平滑性計測方法。
【請求項４】
標尺は下端部に設けられた車輪をさらに備え、標尺を床に沿って移動して停止した後、標尺が立てられた床の三次元位置を演算することを特徴とする請求項３に記載の床の平滑性計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、床の平滑性計測システムおよび計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、床の凹凸（平滑性）を計測する場合には、図４に示すように、基準位置に設置したレベル１を視準して、作業員２が測定対象の床３に立てた標尺４の目盛を読み取ることによって計測していた。このように、従来は人手に頼った計測方法のため、時間当たりに計測可能な数に限界があり、床の凹凸を高密度に把握することは困難であった。また、このような計測方法では、人為的な誤差発生の確率が高いため計測精度に関する信頼性が低くなるおそれがあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このため、床の凹凸を高密度かつ高精度に計測でき、かつ、計測作業の効率を向上することのできる技術が求められていた。
【０００４】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、床の凹凸を高密度かつ高精度に計測でき、かつ、計測作業の効率を向上することのできる床の平滑性計測システムおよび計測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】
【０００５】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る床の平滑性計測システムは、床の平滑性を計測するシステムであって、計測対象の床の上に立てられる円柱状の標尺と、この標尺の外面に設けられた受光センサと、標尺の傾斜を検出する傾斜センサと、計測対象の床から離れた基準位置に設置され、水平方向にレーザ光を照射して標尺の受光センサに当たって跳ね返った光を検出して測距データを取得する測域センサと、受光センサで検出したレーザ光検出位置と、測域センサで取得した測距データと、傾斜センサで検出した標尺の傾斜とに基づいて、標尺が立てられた床の三次元位置を演算する演算手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る他の床の平滑性計測システムは、上述した発明において、標尺の下端部に設けられた車輪をさらに備え、標尺は床に沿って移動可能であることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る床の平滑性計測方法は、床の平滑性を計測する方法であって、傾斜を検出するための傾斜センサと、レーザ光を受光するための受光センサを備える円柱状の標尺を計測対象の床の上に立てるステップと、計測対象の床から離れた基準位置に、水平方向にレーザ光を照射して標尺の受光センサに当たって跳ね返った光を検出して測距データを取得する測域センサを設置するステップと、受光センサで検出したレーザ光検出位置と、測域センサで取得した測距データと、傾斜センサで検出した標尺の傾斜とに基づいて、標尺が立てられた床の三次元位置を演算するステップとを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る他の床の平滑性計測方法は、上述した発明において、標尺は下端部に設けられた車輪をさらに備え、標尺を床に沿って移動して停止した後、標尺が立てられた床の三次元位置を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る床の平滑性計測システムによれば、床の平滑性を計測するシステムであって、計測対象の床の上に立てられる円柱状の標尺と、この標尺の外面に設けられた受光センサと、標尺の傾斜を検出する傾斜センサと、計測対象の床から離れた基準位置に設置され、水平方向にレーザ光を照射して標尺の受光センサに当たって跳ね返った光を検出して測距データを取得する測域センサと、受光センサで検出したレーザ光検出位置と、測域センサで取得した測距データと、傾斜センサで検出した標尺の傾斜とに基づいて、標尺が立てられた床の三次元位置を演算する演算手段とを備えるので、標尺の立て方に多少の傾斜があっても、各センサの検出に基づいて計測対象の床の三次元位置を比較的容易に得ることができる。したがって、床の凹凸を高密度かつ高精度に計測でき、かつ、計測作業の効率を向上することができるという効果を奏する。
【００１０】
また、本発明に係る他の床の平滑性計測システムによれば、標尺の下端部に設けられた車輪をさらに備え、標尺は床に沿って移動可能であるので、床の凹凸を高密度かつ作業効率よく計測することができるという効果を奏する。
【００１１】
また、本発明に係る床の平滑性計測方法によれば、床の平滑性を計測する方法であって、傾斜を検出するための傾斜センサと、レーザ光を受光するための受光センサを備える円柱状の標尺を計測対象の床の上に立てるステップと、計測対象の床から離れた基準位置に、水平方向にレーザ光を照射して標尺の受光センサに当たって跳ね返った光を検出して測距データを取得する測域センサを設置するステップと、受光センサで検出したレーザ光検出位置と、測域センサで取得した測距データと、傾斜センサで検出した標尺の傾斜とに基づいて、標尺が立てられた床の三次元位置を演算するステップとを備えるので、標尺の立て方に多少の傾斜があっても、各センサの検出に基づいて計測対象の床の三次元位置を比較的容易に得ることができる。したがって、床の凹凸を高密度かつ高精度に計測でき、かつ、計測作業の効率を向上することができるという効果を奏する。
【００１２】
また、本発明に係る他の床の平滑性計測方法によれば、標尺は下端部に設けられた車輪をさらに備え、標尺を床に沿って移動して停止した後、標尺が立てられた床の三次元位置を演算するので、床の凹凸を高密度かつ作業効率よく計測することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明に係る床の平滑性計測システムおよび計測方法の実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】図２は、計測対象の床の三次元位置の計算方法の説明図であり、（１）は側面図、（２）は平面図である。
【図３】図３は、円柱標尺中心位置の説明図である。
【図４】図４は、従来の床の凹凸を計測する方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る床の平滑性計測システムおよび計測方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
図１に示すように、本発明に係る床の平滑性計測システム１０は、床の平滑性を計測するシステムであって、計測対象の床１２の上に立てられた円柱棒状の標尺１４と、計測対象の床１２から離れた基準位置に設置された測域センサ１６と、データ収集・解析装置１８（演算手段）と、データ受信装置２０とからなる。
【００１６】
標尺１４の下端部には車輪２２が設けてあり、車輪２２は計測対象の床面に接地している。標尺１４は、図示しない作業員などによって支持されるが、必ずしも鉛直に保持する必要はない。車輪２２は、例えば、どのような方向にも滑らかに回転する球形状の自在キャスターで構成することができる。なお、標尺１４の円柱の半径、標尺に対する車輪２２の車軸位置（車輪の中心）および半径は、あらかじめ把握されており、データ収集・解析装置１８に備わる図示しないデータベース等に格納されているものとする。
【００１７】
標尺１４には、ラインセンサ２４（受光センサ）と、ジャイロセンサ２６（傾斜センサ）と、データ伝送装置２８とが設けられている。
【００１８】
ラインセンサ２４は、測域センサ１６からのレーザ光を受光して、ラインセンサ２４内におけるレーザ光検出位置を検出するものであり、標尺１４外面において測域センサ１６と同程度の高さ位置に設けられる。標尺１４の下端部からのラインセンサ２４の位置および設置範囲はあらかじめ把握されており、これらの情報はデータ収集・解析装置１８に備わる図示しないデータベース等に格納されているものとする。このラインセンサ２４は、受光素子を標尺１４の長手方向に一列に並べたもので構成することができる。なお、ラインセンサ２４の代わりに、受光素子が二次元的に配列したエリアセンサを用いることもできる。
【００１９】
ジャイロセンサ２６は、標尺１４の傾斜姿勢情報を検出するためのものであり、例えば標尺１４を鉛直に立てた場合を基準姿勢として、鉛直軸に対する標尺の中心軸Ｃの傾斜角度を傾斜姿勢情報として検出する。データ伝送装置２８は、ラインセンサ２４の検出データおよびジャイロセンサ２６の検出データを無線または有線通信回線を通じてデータ受信装置２０に伝送するためのものである。
【００２０】
測域センサ１６は、レーザ光の走査回転軸Ｄが所定の基準位置（座標原点Ｏ）を通りかつ鉛直になるように三脚３０等の頂部に設置される。この測域センサ１６は、水平方向にレーザ光を照射して標尺１４のラインセンサ２４に当たって跳ね返った光を検出して測距データを取得することにより、測域センサ１６からラインセンサ２４の受光位置までの水平距離を計測する光走査型距離計測センサである。この測域センサ１６は走査平面（水平面）上を輪切りしたような形状データ（点群データ）を出力する。測域センサ１６の出力データおよび測距データは、無線または有線通信回線を通じてデータ収集・解析装置１８に送られるようになっている。また、データ受信装置２０で受信したラインセンサ２４およびジャイロセンサ２６の検出データは、データ収集・解析装置１８に送られるようになっている。
【００２１】
データ収集・解析装置１８は、ラインセンサ２４で検出したレーザ光検出位置と、測域センサ１６の出力データおよび測距データと、ジャイロセンサ２６で検出した傾斜姿勢情報とに基づいて、標尺１４が立てられた床１２の三次元位置を演算するものであり、例えばコンピュータなどを用いて構成される。なお、データ収集・解析装置１８による演算結果は、図示しないディスプレイなどの表示手段に出力表示される。
【００２２】
次に、上記の床の平滑性計測システム１０による計測対象位置（車輪接地位置）の三次元座標を計算する方法（本発明の床の平滑性計測方法）について説明する。
【００２３】
図２に示すように、データ収集・解析装置１８は、受信したラインセンサ２４上でのレーザ光検出位置に基づいて、車輪２２の中心Ｑとレーザ光検出位置との間の距離Ｌを演算する。上述したように、標尺１４の下端部からのラインセンサ２４の位置および設置範囲、車輪２２の中心Ｑの位置に関する情報は、あらかじめデータ収集・解析装置１８に備わる図示しないデータベースに格納されている。したがって、距離Ｌは、レーザ光検出位置とこれらの情報を用いて求めることができる。
【００２４】
一方、データ収集・解析装置１８は、測域センサ１６の出力データ（点群データ）から、円柱棒状の標尺１４の中心軸Ｃの水平位置座標であるＸＹ座標（ｘ１，ｙ１）を演算する。この演算の具体的方法は後述する。ここで、測域センサ１６の中心位置の座標を（０，０，ｚ１）とする。ｚ１は既知の値であり、あらかじめ図示しないデータベースに登録してあるものとする。
【００２５】
また、データ収集・解析装置１８は、ジャイロセンサ２６で検出した円柱棒状の標尺１４の傾斜角度に基づいて、標尺１４の中心軸Ｃ方向の単位方向ベクトルＶを演算する。
【００２６】
次に、データ収集・解析装置１８は、下記の式（１）を用いて車輪２２接地位置の三次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）に対応する位置ベクトルＰ＝（ｘ，ｙ，ｚ）Ｔを演算する。
【００２７】
【数１】
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【００２８】
ここで、Ｐ１は標尺１４の中心軸Ｃのレーザ光受光位置の高さの位置ベクトルであり、Ｐ１＝（ｘ１，ｙ１，ｚ１）Ｔである。Ｒは車輪２２の半径（既知）である。
【００２９】
図３に、測域センサ１６による円柱棒状の標尺１４のレーザ光走査面断面における点群データの分布を示す。上記の標尺１４の中心軸Ｃの水平位置座標（ｘ１，ｙ１）については、これらの点群データを任意の楕円にフィッティングさせることで楕円の中心位置を推定し、推定した楕円の中心位置に基づいて求めることができる。
【００３０】
測域センサ１６では周辺の多くの点群データが得られるが、その中から上記の点群データを抽出するための方法はさまざま考えられる。例えば、初期の標尺１４の中心軸Ｃ位置を指定すると、標尺１４の移動速度に対して十分に速い周期で点群データの取得ができれば、「時系列の検出位置は連続計測の前後で大きな位置変動をしないこと」、「標尺の上下の走査断面点群のＸＹ位置は標尺の傾きが少ない場合には近いこと」を利用することで、連続して標尺１４の中心軸Ｃの位置座標（ｘ１，ｙ１）を検出することができる。
【００３１】
本実施の形態によれば、標尺１４の立て方に多少の傾斜があっても、各センサ１６、２４、２６の検出に基づいて計測対象の床１２の水平面内での位置、高さという三次元位置を比較的容易に得ることができる。したがって、床１２の凹凸を高密度かつ高精度に計測でき、かつ、計測作業の効率を向上することができる。また、標尺１４は車輪２２を介して床１２に沿って移動可能であるので、床１２の凹凸を高密度かつ作業効率よく計測することができる。
【００３２】
なお、上記の従来の計測方法では、作業員の手で標尺を鉛直に立てることが求められ、それにより人為的な誤差が生じるおそれがあった。これに対して、本実施の形態では、作業員が標尺１４を鉛直に保持する必要性をなくすために、標尺１４の傾きをジャイロセンサ２６で求めるようにしている。標尺１４を立てた水平面上のＸＹ位置は、測域センサ１６およびラインセンサ２４等を用いて別途求める必要があるが、水平面上のＸＹ位置と高さＺは同時に求めることができる。また、水平面上のＸＹ位置の計測精度が向上するとともに、多くのＸＹ位置にて高さＺの値を容易に取得することができる。
【００３３】
以上説明したように、本発明に係る床の平滑性計測システムによれば、床の平滑性を計測するシステムであって、計測対象の床の上に立てられる円柱状の標尺と、この標尺の外面に設けられた受光センサと、標尺の傾斜を検出する傾斜センサと、計測対象の床から離れた基準位置に設置され、水平方向にレーザ光を照射して標尺の受光センサに当たって跳ね返った光を検出して測距データを取得する測域センサと、受光センサで検出したレーザ光検出位置と、測域センサで取得した測距データと、傾斜センサで検出した標尺の傾斜とに基づいて、標尺が立てられた床の三次元位置を演算する演算手段とを備えるので、標尺の立て方に多少の傾斜があっても、各センサの検出に基づいて計測対象の床の三次元位置を比較的容易に得ることができる。したがって、床の凹凸を高密度かつ高精度に計測でき、かつ、計測作業の効率を向上することができる。
【００３４】
また、本発明に係る他の床の平滑性計測システムによれば、標尺の下端部に設けられた車輪をさらに備え、標尺は床に沿って移動可能であるので、床の凹凸を高密度かつ作業効率よく計測することができる。
【００３５】
また、本発明に係る床の平滑性計測方法によれば、床の平滑性を計測する方法であって、傾斜を検出するための傾斜センサと、レーザ光を受光するための受光センサを備える円柱状の標尺を計測対象の床の上に立てるステップと、計測対象の床から離れた基準位置に、水平方向にレーザ光を照射して標尺の受光センサに当たって跳ね返った光を検出して測距データを取得する測域センサを設置するステップと、受光センサで検出したレーザ光検出位置と、測域センサで取得した測距データと、傾斜センサで検出した標尺の傾斜とに基づいて、標尺が立てられた床の三次元位置を演算するステップとを備えるので、標尺の立て方に多少の傾斜があっても、各センサの検出に基づいて計測対象の床の三次元位置を比較的容易に得ることができる。したがって、床の凹凸を高密度かつ高精度に計測でき、かつ、計測作業の効率を向上することができる。
【００３６】
また、本発明に係る他の床の平滑性計測方法によれば、標尺は下端部に設けられた車輪をさらに備え、標尺を床に沿って移動して停止した後、標尺が立てられた床の三次元位置を演算するので、床の凹凸を高密度かつ作業効率よく計測することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
以上のように、本発明に係る床の平滑性計測システムおよび計測方法は、建物内外の床の凹凸の計測に有用であり、特に、床の凹凸形状を高密度かつ容易に得るのに適している。
【符号の説明】
【００３８】
１０  床の平滑性計測システム
１２  床
１４  標尺
１６  測域センサ
１８  データ収集・解析装置（演算手段）
２０  データ受信装置
２２  車輪
２４  ラインセンサ（受光センサ）
２６  ジャイロセンサ（傾斜センサ）
２８  データ伝送装置
３０  三脚
Ｃ  中心軸
Ｄ  走査回転軸
Ｌ  距離
Ｏ  座標原点
Ｑ  中心
Ｒ  車輪の半径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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