(57)【要約】【課題】効率よく配管を所定位置に設置し、モジュールの作成支援を行うことができる配管位置表示装置、及び、配管の位置を計測するための計測ターゲットを配管の中心位置に容易且つ迅速に設置できるようにした配管位置計測用治具を提供することを目的とする。【解決手段】三次元計測器に接続された制御機又は無線モニタにおいて、モニタの画面上に配管の設置位置（目標値）と三次元計測器により計測された現在位置（計測値）とを視覚的（三次元座標上の点）又は数値により表示させる。この表示を参考にして配管を移動させることによって、配管を設計値の位置に効率よく設置することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管を設置する三次元位置を示す設計値、三次元計測器により計測された現在の配管の三次元位置を示す計測値、及び、前記設計値と前記計測値との差の各々に関する情報を、モニタの画面上において、数値により、又は、三次元座標上で視覚的に、逐次更新しながら表示する表示手段を備えたことを特徴とする配管位置表示装置。
【請求項２】
無線通信により前記情報の一部又は全部を取得して前記情報をモニタの画面上に表示することを特徴とする請求項１の配管位置表示装置。
【請求項３】
前記表示手段は、前記情報を前記モニタの画面上における三次元座標上に視覚的に表示する場合に、前記三次元座標上の前記設計値が示す配管の位置と前記計測値が示す配管の位置の各々に配管の図形を表示することを特徴とする請求項１又は２の配管位置表示装置。
【請求項４】
前記表示手段は、前記情報を前記モニタの画面上における三次元座標上で視覚的に表示する場合に、前記三次元座標上に前記配管の移動方向を視覚的に表示することを特徴とする請求項１、２、又は、３の配管位置表示装置。
【請求項５】
前記表示手段は、前記三次元座標上に前記計測器の位置、及び、前記配管の位置を前記三次元計測器により計測するために前記配管に設置された計測ターゲットの位置を視覚的に表示することを特徴とする請求項４の配管位置表示装置。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか１に記載の配管位置表示装置において前記配管の三次元位置を前記三次元計測器により計測するための計測ターゲットを前記配管に設置するための治具であって、前記計測ターゲットが取り付けられる棒状部材の軸心から複数方向に同一張出し量で張り出されると共に、該張り出し量が可変の当接部を備え、該当接部を前記配管の内壁面に当接することによって前記計測ターゲットを前記配管の中心に設置することを特徴とする配管位置計測用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配管位置表示装置及び配管位置計測用治具に係り、特に施工における配管やサポートなどの設置作業において、三次元計測器による計測結果を用いて、配管などを所定の場所へ効率よく誘導する配管位置表示装置、及び、配管の位置を計測するための計測ターゲットを配管の中心位置に設置するための配管位置計測用治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の配管モジュール組立作業では、現場担当者が現地基準に基づいてフレームを設置し、その中へ配管を設置する。しかしながら、配管の設置位置については、物差しや下げ振りなどを用いて配管端面位置を確認しながら所定位置へ誘導していた。
【０００３】
本願出願人は、位置を確認、指示する方法として特許文献１に記載の据付位置自動記録装置などを提案している。また、所定位置へ配管などを誘導する技術としては、特許文献２のような自走式作業装置が提案されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の据付位置自動記録装置では、指示位置周辺は連続面上で設計値に基づいた点を提示するため、配管端面などの位置を逐次監視し、設計値の位置へ誘導することはできない。一方、特許文献２に記載の自走式作業装置では、装置を誘導することが可能となるが、配管そのものを誘導するためには装置自身が自己の位置を逐次計測する必要があるために本発明で目的とする配管位置の誘導には使用できない。
【特許文献１】特願２００５−２０４４５２号
【特許文献２】特開２００１−２８９６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
記録装置を必要とせず、人力に頼っていた従来技術では、加工場の原点および基準軸にフレームの原点と基準軸をあわせた後に、図面で指示されている設計値の場所へ配管などを誘導・設置することでモジュールを作成していた。しかし、配管の現在位置の確認（計測値の取得）はコンベックスなどを用いて行っており、設計値と計測値の比較を行い、配管の誘導方向を直感的に決定することは困難であった。さらに、配管の中心位置を何らかの治具を使わずに複数回にわたって計測することは不可能に近い。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、従来技術の欠点を解消し、効率よく配管を所定位置に設置し、モジュールの作成支援を行うことができる配管位置表示装置、及び、配管の位置を計測するための計測ターゲットを配管の中心位置に容易且つ迅速に設置できるようにした配管位置計測用治具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】
【０００７】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の配管位置表示装置は、配管を設置する三次元位置を示す設計値、三次元計測器により計測された現在の配管の三次元位置を示す計測値、及び、前記設計値と前記計測値との差の各々に関する情報を、モニタの画面上において、数値により、又は、三次元座標上で視覚的に、逐次更新しながら表示する表示手段を備えたことを特徴としている。
【０００８】
本発明によれば、配管などの対象物を効率よく所定の位置に誘導することが可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の配管位置表示装置は、請求項１に記載の発明において、無線通信により前記情報の一部又は全部を取得して前記情報をモニタの画面上に表示することを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、計測器周辺でなくても、配管の移動を行う作業員が配管の設置位置や現在位置等に関する情報をモニタ画面で確認することができるため、作業効率が向上する。
【００１１】
請求項３に記載の配管位置表示装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記表示手段は、前記情報を前記モニタの画面上における三次元座標上に視覚的に表示する場合に、前記三次元座標上の前記設計値が示す配管の位置と前記計測値が示す配管の位置の各々に配管の図形を表示することを特徴としている。
【００１２】
本発明によれば、誘導対象となる配管の図形が表示されるため、数値情報での表示に比べて、より直感的な作業が実現する。
【００１３】
請求項４に記載の配管位置表示装置は、請求項１、２、又は、３に記載の発明において、前記表示手段は、前記情報を前記モニタの画面上における三次元座標上で視覚的に表示する場合に、前記三次元座標上に前記配管の移動方向を視覚的に表示することを特徴としている。
【００１４】
本発明によれば、配管の誘導方向が直感的に理解できるようになる。
【００１５】
請求項５に記載の配管位置表示装置は、請求項４に記載の発明において、前記表示手段は、前記三次元座標上に前記計測器の位置、及び、前記配管の位置を前記三次元計測器により計測するために前記配管に設置された計測ターゲットの位置を視覚的に表示することを特徴としている。
【００１６】
本発明によれば、配管の誘導方向が直感的に理解できるようになる。
【００１７】
請求項６に記載の配管位置計測用治具は、請求項１〜５のうちのいずれか１に記載の配管位置表示装置において前記配管の三次元位置を前記三次元計測器により計測するための計測ターゲットを前記配管に設置するための治具であって、前記計測ターゲットが取り付けられる棒状部材の軸心から複数方向に同一張出し量で張り出されると共に、該張り出し量が可変の当接部を備え、該当接部を前記配管の内壁面に当接することによって前記計測ターゲットを前記配管の中心に設置することを特徴としている。
【００１８】
本発明によれば、配管の中心位置に容易且つ迅速に計測ターゲットを設置することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る配管位置表示装置によれば、効率よく配管を所定位置に設置することができるようになる。また、本発明に係る配管位置計測用治具によれば、配管の中心位置に容易且つ迅速に計測用ターゲットを設置することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面に従って本発明に係る配管位置表示装置及び配管位置計測用治具を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明が適用される配管施工支援システムの構成図である。同図に示す配管施工支援システムは、計測器１０、制御機１２、無線モニタ１４、配管２０、計測ターゲット２２、治具２４等から構成されている。
【００２２】
計測器１０は、例えばレーザ光を計測点に照射してその反射を検出することによって、レーザ光の照射方向、飛行時間などから計測点の三次元座標を計測する装置であり、標準の機能として、配管２０に設置される計測ターゲット２２の位置（三次元座標）を逐次計測しながら、計測ターゲット２２が移動した際には計測ターゲット２２を自動で追尾する仕様となっている。
【００２３】
制御機１２は、例えばパソコン（ＰＣ）であり、計測器１０にケーブル等で接続される。この制御機１２によって計測器１０が制御され、また、計測器１０での計測値が取得され、制御機１２のモニタに計測結果等が表示されるようになっている。
【００２４】
無線モニタ１４は制御機１２との間で無線（電波、赤外線等）により接続できるようになっており、制御機１２のモニタに表示されたものと同様の内容の画面が無線モニタ１４にも表示される仕様となっている。これによって、制御機１２のモニタに表示される表示画面が遠隔地でも確認できるようになっている。
【００２５】
計測ターゲット２２は、計測器１０から照射されたレーザ光を光反射率で反射させる反射面を有している。計測ターゲット２２が取り付けられる治具２４は、計測ターゲット２２を配管２０の中心に配置するためのもので、詳細を後述するが、治具２４には、軸心から放射方向に同一の張出し量で張り出される接地パッドを有しており、それらの接地パッドが配管２０の内面に当接することによって軸心が配管２０の中心に固定される構造となっている。そのため、治具２４の軸心に計測ターゲット２２を取り付け、治具２４を配管２０に取付けることによって、配管２０の中心位置に計測ターゲット２２が設置されるようになっている。
【００２６】
図２は、上記配管施工支援システムでの作業手順を示したフローチャートである。まず、施工現場の設計図面として作成されたＣＡＤデータから配管据付位置の設計値（三次元位置情報）、即ち、配管２０を据付位置に据え付けた場合に配管２０に設置された計測ターゲット２２が計測されるべき位置（設計値）を任意のパソコンなどで抽出する（ステップＳ１０）。そして、それらの設計値を制御機１２に転送し、制御機１２のモニタにおいてそれらの設計値を一覧表示する（ステップＳ１２）。尚、計測器１０を施工現場の任意の位置に配置した場合に、例えば、事前に設計図面の中の所定の位置に対応した実際の位置の三次元座標を計測して設計図面の座標系と施工現場の実際の座標系とを一致させる処理が行われている。
【００２７】
次に、制御機１２のモニタに一覧表示された設計値のうちから計測を行う点（目標とする設計値）を作業員が指定する（ステップＳ１４）。続いて、計測器１０により計測点（計測ターゲット２２）の計測を開始する（ステップＳ１６）。これによって、計測器１０により計測された計測点の座標値（計測値）が制御機１２に読み込まれ、計測ターゲット２２が配置されるべき設計値（ステップＳ１４で指定された設計値）と計測値とを対応付けてそれらの差が算出される（ステップＳ１８）。そして、制御機１２のモニタにおいて計測値、設計値の位置関係が三次元情報として数値的、視覚的に表示される（ステップＳ２０）。尚、表示画面の内容については後述する。
【００２８】
また、制御機１２から無線モニタ１４に情報が送信され、制御機１２のモニタに表示された表示画面と同様の内容が無線モニタ１４にも遠隔表示される（ステップＳ２２）。これによって、遠隔地で作業する作業員へも表示画面の内容が提示され、計測器１０および制御機１２周辺に作業員がいなくとも設計値と計測値の状況を確認することができ、配管２０を誘導しながらどちらの方向にどの程度配管２０を誘導すべきかを確認することができるようになっている。尚、無線モニタ１４は、制御機１２と同様の内容の画面を表示するために、制御機１２から配管２０の設計値、計測値、それらの差に関する情報の全てを取得するようにしてもよいし、一部の情報、例えば、計測値のみの情報を取得し、他の情報は制御機１２と同様に事前に取得しておくか、又は、自己の演算機能により算出するようにしてもよい。また、ステップＳ１６からステップＳ２２の処理は繰り返し実行され、配管２０の位置の移動に伴い、制御機１２や無線モニタ１４での表示が逐次更新される。
【００２９】
計測が終了すると、計測終了時の三次元計測結果と設計値の一覧表が制御機１２のモニタに並列表示される（ステップＳ２４）。
【００３０】
図３は、制御機１２や無線モニタ１４に表示される表示画面の一例を示した図である。同図の表示画面によれば、２次元画面に想定された三次元座標の空間において、現在据え付けようとしている配管２０の計測ターゲット２２に関して、設計値（目標値）を示すポイントＰ０、計測値を示すポイントＰ１が表示される。また、他の配管の据付位置の設計値を示すポイントＰ２や、他の配管に設置され既に計測が終了している計測ターゲット２２の計測終了時の計測値を示すポイント（計測終了点）Ｐ３が表示される。尚、目標値（ポイントＰ０）は、図２のフローチャートのステップＳ１４において複数の設計値のうちから指定された目標の設計値を示す。
【００３１】
更に、表示画面には、計測値として得られたリアルタイムの座標値が数値により表示されると共に、設計値（目標値）と計測値との差が数値により表示される。このように三次元座標上における設定値と計測値との表示により、それらの情報が視覚的に把握できると共に、それらの差も視覚的に把握することができるようになっている。また、計測値や、計測値と設計値との差の数値による表示によりそれらの正確な情報を把握することができるようになっている。尚、同図の表示画面において設計値（目標値）も数値で表示するようにしてもよい。また、同図の表示画面は逐次更新されており、配管２０の実際の位置が移動に伴い、計測値のポイントＰ１も三次元座標上で移動する。
【００３２】
図４は、制御機１２や無線モニタ１４に表示される表示画面の他の例を示した図である。同図の表示画面では、基本的に図３と同様の情報が表示されるが、図３と相違する点として、三次元座標上において設計値（目標値）のポイントＰ０と計測値のポイントＰ１が表示されると共に、設計値の参照元になる配管２０の図形データに基づいて、三次元座標上に、配管２０が設置されるべき位置と、実際の配管の位置とに配管２０の図形が表示されるようになっている。
【００３３】
図５は、制御機１２や無線モニタ１４に表示される表示画面の他の例を示した図である。同図の表示画面では、基本的に図４と同様の情報が表示されるが、図４と相違する点として、配管２０の図形以外に、計測器１０の図形がその設置位置に対応する三次元座標上の位置に表示される。また、計測点（計測ターゲット２２）の移動方向が矢印Ａ１により表示される。尚、計測器１０の設置位置は、設計図面の座標系で表される位置の点を複数計測することで把握可能であり、計測点の移動方向については逐次計測を行った最終の計測点の位置と直近の計測点の三次元座標を結ぶことで表示可能である。
【００３４】
次に、計測ターゲット２２を配管２０の中心に配置するための治具２４の構造について説明する。設計図面上において、配管の据付位置を示す設計値は、配管の中心によって示されることが多い。そのため、配管の位置を計測する場合には、配管の中心を計測する必要がある。そこで、配管の中心に計測ターゲット２２を設置するための治具２４が使用される。図６（Ａ）、（Ｂ）は、治具２４の構造を示した正面図及び側面図である。同図に示す治具２４は、計測ターゲット２２が先端に取付けられる調整ボルト（棒状部材）５０と、調整ボルト５０に対し、放射方向の三方向に張り出される接地パッド５２、５２、５２と、調整ボルト５０に対して接地パッド５２、５２、５２を同一の張出し量で張り出す張出部５４、５４、５４等から構成されている。
【００３５】
各張出部５４、５４、５４は、調整ボルト５０の前側と後側に嵌装された共通の環状部材６０、６２を備えると共に、各張出部５４、５４、５４ごとに同一長の前側アーム６４及び後側アーム６６を備えている。尚、前側アーム６４と後側アーム６６の長さは異なっていてもよい。環状部材６０は調整ボルト５０の前端に固定され、前側アーム６４の基端部がその環状部材６０に揺動可能に連結されている。一方、環状部材６２は調整ボルト５０の後側にスライド可能に配置され、後側アーム６６の基端部がその環状部材６２に揺動可能に連結されている。そして、前側アーム６４と後側アーム６６の先端部に接地パッド５２が揺動可能に連結されている。従って、環状部材６２を調整ボルト５０に沿ってスライドさせることによって、各接地パッド５２、５２、５２が同一の張出し量によって張り出されるようになっている。環状部材６２の背面側には調整ボルト５０に対して固定位置を可変できるストッパ６８が配置されており、そのストッパ６８の固定位置を変えることによって、接地パッド５２、５２、５２の張出し量を固定することができるようになっている。
【００３６】
このような治具２４を用いて計測ターゲット２２を配管２０に設置する場合、治具２４を配管中心位置付近に挿入し、ストッパ６８と共に環状部材６２をスライドさせて、接地パッド５２、５２、５２の張出し量を調整する。そして、接地パッド５２、５２、５２が配管２０の内壁に当接した状態でストッパ６８を調整ボルト５０に固定する。これによって、調整ボルト５０の先端に取り付けられた計測ターゲット２２が配管２０の中心に設置される。尚、図７（Ａ）、（Ｂ）は、治具２４の外観を示しており、図７（Ｂ）は、治具２４を配管２０に設置した状態を示している。図６では示されていないが、図７（Ａ）、（Ｂ）において治具２４の調整ボルト５０の前端には、放射方向の三方向に棒状部材７０、７０、７０が設けられており、この棒状部材７０を配管２０の端面に当接させた状態で治具２４を配管２０に設置すると、計測ターゲット２２が配管２０の端面の位置（端面からの決められた距離の位置）に設置されるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明が適用される配管施工支援システムの構成図。
【図２】配管施工支援システムでの作業手順を示したフローチャート。
【図３】制御機や無線モニタに表示される表示画面の一例を示した図。
【図４】制御機や無線モニタに表示される表示画面の他の例を示した図。
【図５】制御機や無線モニタに表示される表示画面の他の例を示した図。
【図６】治具の構造を示した図。
【図７】治具の外観を示した図。
【符号の説明】
【００３８】
１０…計測器、１２…制御機、１４…無線モニタ、１６…サービス提供施設、２０…配管、２２…計測ターゲット、２４…治具、５０…調整ボルト、５２…接地パッド、５４…張出部、６０、６２…環状部材、６４…前側アーム、６６…後側アーム、６８…ストッパ
【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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