(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の設置物が据付けられる据付面の据付位置にマーキングを行うマーキング装置において、
前記据付面に当接して前記据付面に印を付けるスタンプと、
前記スタンプの軸線と一致する光軸を有し、前記据付面に向けてレーザ光を照射することによって前記据付面上に前記スタンプの現在位置を投影するポイントレーザと、
前記スタンプを前記ポイントレーザとともに移動させることによって、前記据付面上に投影される前記スタンプの現在位置を変更するスタンプ移動部と、
前記据付位置と前記据付面上に投影されている前記スタンプの現在位置とを少なくとも含む前記据付面上の領域を撮影するカメラと、
前記カメラの撮影画像における前記据付位置と前記スタンプの現在位置との差分を求めるとともに、前記撮影画像における前記差分に対応する距離だけ前記スタンプ移動部により前記スタンプを前記ポイントレーザとともに移動させ、前記撮影画像における前記据付位置と前記スタンプの現在位置とが一致した状態で前記スタンプにより前記据付面上の前記据付位置に印を付ける制御を行う制御部と、
を備えたマーキング装置。
【請求項２】
前記制御部は、実空間における前記スタンプと前記カメラのレンズの中心位置との間の距離と、前記撮影画像における前記スタンプの現在位置と前記カメラのレンズの中心位置との差分を示すドット数とに基づいて、前記撮影画像における前記据付位置と前記スタンプの現在位置との差分を示すドット数を、前記スタンプの移動制御用の数値へ変換するための変換係数を算出し、該変換係数を用いて前記スタンプ移動部により前記スタンプを移動させることを特徴とする請求項１に記載のマーキング装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記変換係数を用いて前記スタンプ移動部により前記スタンプを移動する前後における、前記スタンプ移動部による前記スタンプの移動量と、前記撮影画像上の前記据付位置と前記スタンプの現在位置との位置関係の変化量とに基づいて、前記変換係数を更新することを特徴とする請求項２に記載のマーキング装置。
【請求項４】
所定の設置物が据付けられる据付面の据付位置にマーキングを行うマーキング方法において、
前記据付面に当接して前記据付面に印を付けるスタンプと、該スタンプの軸線と一致する軸線を有するポイントレーザとを用い、該ポイントレーザから前記据付面に向けてレーザ光を照射することによって前記据付面上に前記スタンプの現在位置を投影するステップと、
前記据付位置と前記据付面上に投影されている前記スタンプの現在位置とを少なくとも含む前記据付面上の領域をカメラにより撮影するステップと、
前記撮影により得られた撮影画像における前記据付位置と前記スタンプの現在位置との差分を求めるステップと、
前記撮影画像における前記差分に対応する距離だけ前記スタンプを前記ポイントレーザとともに移動させるステップと、
前記撮影画像における前記据付位置と前記スタンプの現在位置とが一致した状態で前記スタンプにより前記据付面上の前記据付位置に印を付けるステップと、
を含むことを特徴とするマーキング方法。
【請求項５】
実空間における前記スタンプと前記カメラのレンズの中心位置との間の距離と、前記撮影画像における前記スタンプの現在位置と前記カメラのレンズの中心位置との差分を示すドット数とに基づいて、前記撮影画像における前記据付位置と前記スタンプの現在位置との差分を示すドット数を、前記スタンプの移動制御用の数値へ変換するための変換係数を算出するステップを含むことを特徴とする請求項４に記載のマーキング方法。
【請求項６】
前記変換係数を用いて前記スタンプを移動する前後における、前記スタンプの移動量と、前記撮影画像上の前記据付位置と前記スタンプの現在位置との位置関係の変化量とに基づいて、前記変換係数を更新するステップを含むことを特徴とする請求項５に記載のマーキング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は施工現場における所定の施工対象に機器等の設置物を据付けるための据付位置のマーキングを行うマーキング装置およびマーキング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、トンネルの施工現場においては、製缶物（設置物）をアンカーボルトで天井壁面に取り付ける作業を行うことが多く、この場合にはアンカーボルトの穴の数だけ墨出し作業を必要とする。トンネルのような施工現場に限らず、一般の施工現場でも天井壁面、側壁面等に機器を設置する場合には、予め機器を据え付ける位置を決定する墨出し作業（据付位置へのマーキング）が必要となる。
【０００３】
従来の天井壁面への墨出し作業を説明すると、据付位置のＸ，Ｙ座標位置に対応する床面位置に先ず暫定マーキングを施し、次ぎに、下げ降りやレーザ鉛直器を用いて、床面のマーキング位置から真上の天井壁面位置を提示し、この提示位置に天井壁面近傍に待機していた作業者がマーキング（墨出し）を行っていた。
【０００４】
なお、特許文献１には、工事原図を転写した環境モデルと、その環境モデル内における作業地点の座標と、台車の移動、作業機器の位置出し及び作業メニューに関するプログラムを制御部のコンピュータに予め入力し、出発点での自己位置同定を終えた台車を作業地点に向かって移動させ、さらに、光波測距測角儀で床面の基準点に配置した反射ターゲットまでの距離を測定して作業地点の近くに停止した台車と作業地点との間のずれ量を演算し、そのずれをＸＹテーブルで修正して作業機器を作業地点に位置決めし、その後、作業機器による作業を実施するようにしたものが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、３本以上の柱が垂直方向に延伸している室内において既存の柱を利用して現在位置を検出しながら移動し天井面に墨出しを行うようにしたマーキング装置が記載されている。所定の墨出し位置へと移動するために必要な自己位置を検出するための位置検出部には、各柱の幾何学的形状と位置を入力するコンピユータと、レーザ光を水平方向に回転させながら走査するレーザ走査手段と、前記レーザ光の反射光をマーキング装置上で受光するセンサと、各柱のエッジを検出して各エッジとマーキング装置とのなす角度を算出する角度検出手段と、前記コンピユータに入力されている各柱のエッジの位置を基準としてマーキング装置の自己位置を算出する自己位置検出手段とが設けられている。
【特許文献１】特開２００１−２８９６３８号公報
【特許文献２】特開平８−１５５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の技術では、機器据付位置の確認のために数多くの基準点の計測や方位角の計測を行う必要があるため、時間や作業順序、マーキング装置の設置状況に注意する必要があり、また、設計情報がない場所ではマーキングを行うことができないなどの問題もあった。
【０００７】
本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解消し、効率よく据付位置のマーキングを行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所定の設置物が据付けられる据付面の据付位置にマーキングを行うマーキング装置において、前記据付面に当接して前記据付面に印を付けるスタンプと、前記スタンプの軸線と一致する光軸を有し、前記据付面に向けてレーザ光を照射することによって前記据付面上に前記スタンプの現在位置を投影するポイントレーザと、前記スタンプを前記ポイントレーザとともに移動させることによって、前記据付面上に投影される前記スタンプの現在位置を変更するスタンプ移動部と、前記据付位置と前記据付面上に投影されている前記スタンプの現在位置とを少なくとも含む前記据付面上の領域を撮影するカメラと、前記カメラの撮影画像における前記据付位置と前記スタンプの現在位置との差分を求めるとともに、前記撮影画像における前記差分に対応する距離だけ前記スタンプ移動部により前記スタンプを前記ポイントレーザとともに移動させ、前記撮影画像における前記据付位置と前記スタンプの現在位置とが一致した状態で前記スタンプにより前記据付面上の前記据付位置に印を付ける制御を行う制御部を備えたマーキング装置を提供する。
【０００９】
この発明によれば、据付位置の付近に本装置を設置すれば、特別な基準点の計測や方位角の計測を行うことなく、効率よくマーキングできる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制御部は、実空間における前記スタンプと前記カメラのレンズの中心位置との間の距離と、前記撮影画像における前記スタンプの現在位置と前記カメラのレンズの中心位置との差分を示すドット数とに基づいて、前記撮影画像における前記据付位置と前記スタンプの現在位置との差分を示すドット数を、前記スタンプの移動制御用の数値へ変換するための変換係数を算出し、該変換係数を用いて前記スタンプ移動部により前記スタンプを移動することを特徴とするマーキング装置を提供する。
【００１１】
この発明によれば、スタンプを自動で移動する際の初動を妥当な状況として整えることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記制御部は、前記変換係数を用いて前記スタンプ移動部により前記スタンプを移動する前後における、前記スタンプ移動部による前記スタンプの移動量と、前記撮影画像上の前記据付位置と前記スタンプの現在位置との位置関係の変化量とに基づいて、前記変換係数を更新することを特徴とするマーキング装置を提供する。
【００１３】
この発明によれば、マーキング対象である天井面や壁面などの据付面とスタンプとの位置関係が設置位置ごとに異なる場合であっても、特別な基準点の計測や方位角の計測を行うことなく、効率よくスタンプの現在位置を調整できることになる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、所定の設置物が据付けられる据付面の据付位置にマーキングを行うマーキング方法において、前記据付面に当接して前記据付面に印を付けるスタンプと、該スタンプの軸線と一致する軸線を有するポイントレーザとを用い、該ポイントレーザから前記据付面に向けてレーザ光を照射することによって前記据付面上に前記スタンプの現在位置を投影するステップと、前記据付位置と前記据付面上に投影されている前記スタンプの現在位置とを少なくとも含む前記据付面上の領域をカメラにより撮影するステップと、前記撮影により得られた撮影画像における前記据付位置と前記スタンプの現在位置との差分を求めるステップと、前記撮影画像における前記差分に対応する距離だけ前記スタンプを前記ポイントレーザとともに移動させるステップと、前記撮影画像における前記据付位置と前記スタンプの現在位置とが一致した状態で前記スタンプにより前記据付面上の前記据付位置に印を付けるステップを含むことを特徴とするマーキング方法を提供する。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、実空間における前記スタンプと前記カメラのレンズの中心位置との間の距離と、前記撮影画像における前記スタンプの現在位置と前記カメラのレンズの中心位置との差分を示すドット数とに基づいて、前記撮影画像における前記据付位置と前記スタンプの現在位置との差分を示すドット数を、前記スタンプの移動制御用の数値へ変換するための変換係数を算出するステップを含むことを特徴とするマーキング方法を提供する。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記変換係数を用いて前記スタンプを移動する前後における、前記スタンプの移動量と、前記撮影画像上の前記据付位置と前記スタンプの現在位置との位置関係の変化量とに基づいて、前記変換係数を更新するステップを含むことを特徴とする請求項５に記載のマーキング方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、効率よく据付位置のマーキングを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付図面に従って、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明が適用される施工支援システム１０の一例の構成図である。同図に示すように施工支援システム１０は、主として、三次元計測器１１とマーキング装置１４と携帯情報端末装置１８で構成される。三次元計測器１１は、目標を視準して視準先にレーザ光（或いは近赤外光）を照射し、再帰する反射光を受光検知することにより、視準先までの距離及び方位を測定して視準先の三次元座標を演算する機能を有する。視準とは、設定された方向に三次元計測器１１の向きを変えることを意味しており、三次元計測器１１に内蔵されている望遠鏡１２を覗いた場合に、その先に視準先である据付位置（墨出しすべき墨位置）が存在することになる。また、視準の向きの設定は、三次元計測器１１に入力された設計図面における据付位置の三次元座標情報に基づいて、三次元計測器１１に内蔵される駆動手段（図示を省略）により望遠鏡１２の向きが自動的に可変される。そして、視準先を三次元計測することにより、視準先（提示位置）の三次元座標が得られる。
【００２０】
三次元計測器１１に入力する据付位置の三次元座標データは、青図等の設計図面から手動で取得して三次元計測器１１に入力してもよいが、携帯情報端末装置１８から無線通信または有線通信により三次元計測器１１に自動入力することが好ましい。
【００２１】
三次元計測器１１には、ポイントレーザ（図示を省略）が内蔵されており、視準先をポイントレーザで照射することにより図１に示すようにマーキング装置１４でマーキング（スタンプ）すべき据付位置Ｐを据付面１６に提示する。
【００２２】
なお、三次元計測器１１に三次元座標データを入力しなくても、前述の視準を行うだけでも、視準先としての据付位置Ｐを据付面１６に提示することもできる。
【００２３】
マーキング装置１４は、図１に示すように、主として、台車部２０と、支持部３０と、ＸＹ移動部４０（スタンプ移動部）と、マーキング部５０と、カメラ６０によって構成されている。
【００２４】
台車部２０は、例えばモータによって走行する台車であり、この台車部２０によりマーキング装置１４全体が支持されると共にマーキング装置１４を所望の場所に容易に移動させることができるようになっている。図１に示す例では、台車部２０にキャスタ２２およびストッパ２４が取り付けられている。
【００２５】
また、台車部２０には、制御装置２６が載置されている。この制御装置２６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、操作部、表示部、記憶部等を有する周知のコンピュータからなる。制御装置２６は、オペレータにより操作される操作部（図示を省略）を備える。この制御装置２６の操作部の操作に従って台車部２０の走行動作や、後述の支持部３０、ＸＹ移動部４０及びマーキング部５０の可動部の動作が制御装置２６により制御されるようになっている。尚、これらの動作を制御装置における操作に従って制御する場合に限らず、後述のように制御装置２６が自動的に制御することも可能である。また、制御装置２６の操作部で操作を行う代りに、制御装置２６との間で無線通信を行う携帯情報端末装置１８で操作を行うこともできる。
【００２６】
支持部３０は、マーキング部５０の位置や姿勢（向き）を変更可能にマーキング部５０を支持している。支持部３０は、昇降塔３２を備えており、この昇降塔３２が台車部２０上に鉛直方向に立設されている。昇降塔３２は、入れ子構造に形成された複数のロッドによりロッドアンテナ状に形成され、内蔵された駆動部（図示せず）により上下方向に伸縮動作すると共に最先端のロッドが軸線周りに回動するようになっている。昇降塔３２の伸縮動作によってマーキング部５０が昇降動作してマーキング部５０の高さが変更され、昇降塔３２の回動によって昇降塔３２を軸として、後述の支持アーム３６が旋回動作し、マーキング部５０の回転位置が変更される。
【００２７】
昇降塔３２の上端には、支持アーム３６が水平方向に支持されている。支持アーム３６をスライド可能に構成し、支持アーム３６のスライドにより、マーキング部５０の水平方向の位置が変更されるようにしてもよい。なお、マーキング部５０のＸＹ面（水平面）における位置の調整は、後述のように、ＸＹ移動部４０で行われるようになっており、昇降塔３２の回動および支持アーム３６のスライドによるマーキング部５０のＸＹ面における位置の移動は、おおまかな移動でよい。
【００２８】
尚、支持アーム３６の基端部下側には、ウエイトバランス３４が吊り下げられており、支持アーム３６の先端と基端部との重量バランスが釣り合うように調整されている。
【００２９】
支持アーム３６の先端には、図中のＸ方向においてマーキング部５０を移動させるＸ方向アーム４４Ｘと図中のＹ方向においてマーキング部５０を移動させるＹ方向アーム４４Ｙによって構成されるＸＹアーム４４が、基板４２を介して取り付けられている。このＸＹアーム４４は、制御装置２６によって制御され、マーキング部５０をＸＹ平面において精密に（例えばｍｍ単位で）移動できる。すなわちスタンプ５６がＸＹ平面において精密に移動される。
【００３０】
図２は、マーキング部５０の構造図である。また、図３は、マーキング部５０およびＸＹ移動部４０を示す斜視図である。
【００３１】
マーキング部５０は、マーキング対象（記録対象）となる天井面や壁面などの据付面１６に据付位置のマーキング（記録）を行うものである。
【００３２】
マ−キング部５０の支柱５１は、マーキング部５０を移動させるＸＹアーム４４に対して垂直に、すなわちＸＹ平面に対して垂直に、取り付けられている。図３に示す例では、具体的にはＹ方向アーム４４Ｙに支柱５１が取り付けられている。
【００３３】
Ｚ方向に伸長するエアシリンダ５３には、中空のレーザ照射ガイド用のパイプ５５が、支柱５１に対して平行に、すなわちＺ方向に対して平行に、取り付けられている。パイプ５５の先端には、マーキングを行うスタンプ５６が取り付けられている。パイプ５５の内部には、レーザ光を発するポイントレーザ５２が取り付けられている。このようにパイプ５５によって、ポイントレーザ５２の軸線とスタンプ５６の軸線とが一致された構造となっており、ポイントレーザ５２から発したレーザ光は、パイプ５５に案内されて、スタンプ５６のレーザ照射孔５７から図のＺ方向に照射される。また、エアシリンダ５３を作動させると、エアシリンダ５３に取り付けられているスタンプ押出棒５４がＺ方向に伸長し、マーキング対象である天井面などの据付面１６にスタンプ５６の先端面が当接して、据付面１６にマーキングが行われる。
【００３４】
また、据付位置Ｐを提示するために三次元計測器１１のポイントレーザ（第１のレーザ）から据付面１６に対して照射されるレーザ光の色と、スタンプ５６の現在位置Ｓを提示するためにマーキング装置１４のポイントレーザ５２（第２のレーザ）から据付面１６に対して照射されるレーザ光の色とは、異なる色にしてある。例えば、据付位置Ｐを提示する第１のレーザの光が赤色であり、スタンプ５６の現在位置Ｓを提示する第２のレーザ５２の光が緑色である。そのため、スタンプ５６の現在位置Ｓが据付位置Ｐに一致したときに観測される第１のレーザの照射点（第１のレーザポイント）と第２のレーザ５２の照射点（第２のレーザポイント）の色が赤色と緑色の混色になるため、容易に２つのレーザポイントが一致したことを検知することができる。
【００３５】
更に、マーキング部５０がＸＹアーム４４を介して取り付けられている基板４２の上面には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子を有するカメラ６０が載置されており、このカメラ６０によって据付面１６が撮影されるようになっている。そして、カメラ６０によって得られた映像信号は、台車部２０に載置された制御装置２６に送られる。制御装置２６は図示を省略したモニタを備えており、そのモニタに据付面１６の映像が表示されるようになっている。制御装置２６から図１の携帯情報端末装置１８へ映像が送られ、携帯情報端末装置１８の画面に据付面１６の映像が表示されてもよい。
【００３６】
制御装置２６は、カメラ６０によって据付面１６をリアルタイムで撮影しながら、カメラ６０の撮影画像における据付位置とスタンプ５６の現在位置との差分（間隔）を求めるとともに、撮影画像における前記差分に対応する距離だけＸＹアーム４４によりスタンプ５６を第２のレーザ５２とともに移動させ、撮影画像における据付位置とスタンプ５６の現在位置とが一致した状態でスタンプ５６により据付面１６上の据付位置Ｐに印を付ける制御を行う。すなわち、カメラ６０の撮影画像に基づいてスタンプ５６の位置をＸＹ面内で変更できる。
【００３７】
ここで、撮影画像における据付位置とスタンプ５６の現在位置とが一致（すなわち２つのレーザポイントの一致）とは、撮影画像上で２つのレーザポイントの中心間距離が所定ドット以内（例えば１ドット以内）である。例えば、実長で０．７ｍｍ以内である。
【００３８】
図１、図２、図３に示したマーキング装置１４を用いて、施工現場で所定の設置物が据え付けられる据付面の所望の据付位置にマーキングを行う据付位置記録処理（マーキング処理）の流れの一例を、図４のフローチャートに示す。
【００３９】
図４において、まず、三次元計測器１１のポイントレーザ（以下「第１のレーザ」という）によって、据付面１６に設置物の据付位置Ｐが提示される（ステップＳ２）。本例では、第１のレーザが赤色のレーザ光を発し、据付面１６である天井面に、赤色の照射点（以下「第１のレーザポイント」という）が設置物の据付位置Ｐとして提示される。
【００４０】
また、据付位置Ｐの付近に、マーキング装置１４を設置する（ステップＳ４）。図１のマーキング装置１４は、手動で移動してストッパ２４で固定してもよく、また、携帯情報端末装置１８を操作して遠隔操作で自走させ停止させてもよい。
【００４１】
なお、マーキング装置１４のポイントレーザ５２（以下「第２のレーザ」という）によって、図５（ａ）に示すように、据付面１６にスタンプ５６の現在位置Ｓが提示される。本例では、第２のレーザが緑色のレーザ光を発し、据付面１６である天井面に、緑色の照射点（以下「第２のレーザポイント」という）がスタンプ５６の現在位置Ｓが投影される。
【００４２】
マーキング装置１４の台車部２０に載置されている制御装置２６は、マーキング装置１４に装着されているカメラ６０によって、据付面１６である天井面を撮影する（ステップＳ６）。
【００４３】
図５（ａ）に示すように、据付面１６において第１のレーザポイントＰと第２のレーザポイントＳとが不一致であるときには、カメラ６０の撮影画像６６には、第１のレーザポイントＰに対応する赤色の受光点６６Ｐと、第２のレーザポイントＳに対応する緑色の受光点６６Ｓとが、存在する。
【００４４】
制御装置２６は、カメラ６０の撮影画像６６上で、据付位置を示す第１のレーザポイントＰの認識（ステップＳ８）、および、スタンプ５６の現在位置を示す第２のレーザポイントＳの認識（ステップＳ１０）を行う。そして、制御装置２６は、撮影画像６６上での第１のレーザポイント６６Ｐと第２のレーザポイント６６Ｓとの間隔（６６Ｐ−６６Ｓ）を、ドット数単位で算出する（ステップＳ１２）。
【００４５】
次に、制御装置２６は、マーキング部５０の移動（すなわちスタンプ５６の移動）に必要なパラメータの初期値を算出する（ステップＳ１４）。ここで、パラメータは、撮影画像６６上での第１のレーザポイント６６Ｐと第２のレーザポイント６６Ｓとの差分（間隔）を、実空間上での第１のレーザポイントＰと第２のレーザポイントＳとの距離へ変換するための変換係数を含む。このステップＳ１４での変換係数の算出（初期値の算出）については、後に詳説する。
【００４６】
次に、制御装置２６は、撮像画像６６上での第１のレーザポイント６６Ｐと第２のレーザポイント６６Ｓとの間隔（６６Ｐ−６６Ｓ）と、変換係数とに基づいて、実空間上でのマーキング部５０の移動距離（単位：ｍｍ）を算出する（ステップＳ１６）。すなわち、実空間での第１のレーザポイントＰと第２のレーザポイントＳとの距離（Ｐ−Ｓ）が算出される。
【００４７】
次に、制御装置２６は、算出した移動距離（Ｐ−Ｓ）に基づいて、ＸＹアーム４４を用いて、スタンプ５６を含むマーキング部５０を移動する（ステップＳ１８）。
【００４８】
次に、制御装置２６は、カメラ６０による据付面１６の撮影と、画像処理による撮影画像６６上での２つのレーザポイント６６Ｐ、６６Ｓの位置確認を行い（ステップＳ２０）、撮影画像６６上で２つのレーザポイント６６Ｐ、６６Ｓが一致しているか否かを判定する（ステップＳ２２）。
【００４９】
図５（ｂ）に示すように、据付面１６において第１のレーザポイントＰと第２のレーザポイントＳとが一致している場合には、撮影画像６６上でも第１のレーザポイント６６Ｐと第２のレーザポイント６６Ｓとが一致しており、このような状態では、スタンプ５６によって、据付面１６に対してマーキングを実施する（ステップＳ２４）。
【００５０】
その一方で、撮影画像６６上で第１のレーザポイント６６Ｐと第２のレーザポイント６６Ｓとが不一致である場合には、ＸＹアーム４４によってマーキング部５０を移動させるＸＹ面と据付面１６とが平行な位置関係にない、初期値の推測が不十分であった等の理由が考えられるので、変換係数の見直しが必要となる。そこで、制御装置２６は、マーキング部５０の移動（ステップＳ１８）の前後で、撮影画像６６上での第１のレーザポイント６６Ｐと第２のレーザポイント６６Ｓとの位置関係の変化量を算出し（ステップＳ２６）、実空間でのマーキング部５０の移動量（すなわちスタンプ５６の移動量）を算出し（ステップＳ２８）、そして、撮影画像６６上での第１のレーザポイント６６Ｐと第２のレーザポイント６６Ｓとの位置関係の変化量と、実空間でのＸＹアーム４４によるスタンプ５６の移動量と、に基づいて、変換係数を更新する（ステップＳ３０）。
【００５１】
そして、制御装置２６は、更新した変換係数を用いて、実空間でのマーキング部５０の移動距離（単位：ｍｍ）を算出し（ステップＳ３２）、ＸＹアーム４４を用いて、スタンプ５６を含むマーキング部５０を移動する（ステップＳ３４）。
【００５２】
以後は、撮影画像６６上で、第１のレーザポイント６６Ｐと第２のレーザポイント６６Ｓとが一致するまで、画像処理、変換係数の更新およびマーキング部５０の移動を繰り返す（ステップＳ２０〜Ｓ３４）。撮影画像６６上で、２つのレーザポイント６６Ｐ、６６Ｓが一致したとき、マーキング部５０のスタンプ５６を伸長し、据付面１６にマーキングを行う。
【００５３】
次に、マーキング部５０の移動（すなわちスタンプ５６の移動）に必要なパラメータについて、詳細に説明する。
【００５４】
図５（ａ）の状況から図５（ｂ）の状況となるように、すなわち第１のレーザポイントＰと第２のレーザポイントＳとが不一致の状態から一致する状態となるように、ＸＹアーム４４によってマーキング部５０の移動を行う場合、制御装置２６によって、前述のように、図５（ａ）の撮影画像６６上の２つのレーザポイントの間隔（単位：ドット）に基づいて、マーキング部５０のＸ方向およびＹ方向における移動距離（単位：ｍｍ）を算出する（図４のステップＳ１６）。すなわち、撮影画像６６上での２点間の間隔を示すドット数を、実空間での２点間の距離に変換する。この変換に用いるパラメータが変換係数ｋである。
【００５５】
図６は、第１のレーザポイントＰ、第２のレーザポイントＳ、カメラ６０とスタンプ５６との位置関係、および、カメラ６０の要部の構造を示す。
【００５６】
カメラ６０は、画素を形成する光電素子が格子配列されてなる受光面６４を有する。このカメラ６０は、レンズ６２の中心（主点）を通過して受光面６４に投影された光を、格子配列状態の色情報で表現することによって、撮影画像を作成している。
【００５７】
図６において、Ｄは、実空間におけるカメラ６０のレンズ６２の中心軸６２０からスタンプ５６の軸線５２０（第２のレーザ５２の軸線でもある）までの距離、言い換えると、実空間のＸＹ平面に投影されたカメラ６０のレンズ中心６２Ｃと第２のレーザポイントＳとの距離である。Ｈは、実空間におけるカメラ６０のレンズ中心６２Ｃの高さと第２のレーザポイントＳの高さとの差分、言い換えると、実空間のＺ軸に投影されたカメラ６０のレンズ中心６２Ｃと第２のレーザポイントＳとの距離である。ｄは、カメラ６０の受光面６４上においてレンズ中心６２Ｃに対応する中心位置６４Ｃから第２のレーザポイントＳの受光位置６４Ｓまでの実長である。ｈは、カメラ６０のレンズ中心６２Ｃから受光面６４までの距離、すなわち焦点距離である。
【００５８】
なお、Ｄ、Ｈ、ｄ、ｈについて、数１が成立する。
[数１]
Ｄ／Ｈ＝ｄ／ｈ
また、ｄは数２で表される。
[数２]
ｄ＝ｐ×γ
ここで、γは、カメラ６０の撮影画像に投影されたレンズ中心６２Ｃと第２のレーザ５２の照射点Ｓとの間隔を示すドット数である。ｐは、γの単位である１ドットの実長、すなわち受光面６４における画素間のドットピッチである。
【００５９】
Ｈは、数１及び数２によって、数３で表される。
[数３]
Ｈ＝（Ｄ×ｈ）／（ｐ×γ）
なお、施工現場で据付位置のマーキングを行う前に、天井面までの距離Ｈが固定される環境で計測を行い、メーカが公表しているレンズ中心６２Ｃから受光面６４までの距離ｈ（焦点距離）、受光面６４のドット間隔ｐ、ドット数と受光面６４のドットピッチｐから求められるｄを用いて、レンズ中心６２Ｃからスタンプ５６までの距離Ｄを正確に求め、制御装置２６に記憶しておく。
【００６０】
以降、別の場所で据付位置のマーキングを行うときには、制御装置２６に記憶されているＤを用いることができ、ｈは固定値、ｄは撮影画像上のドット数と受光面６４におけるドットピッチｐから算出されるので、据付面１６までの距離Ｈも算出できる。
【００６１】
このＨは、スタンプ５６によるマーキングが可能な高さであるか否か判定するために用いることができる。なお、カメラ６０のレンズ６２の高さとスタンプ５６の高さとの差分、および、スタンプ５６のストロークは、既知である。さらに、Ｈに基づいて図１の昇降塔３２の昇降を制御するようにしてもよい。
【００６２】
変換係数ｋは、撮影画像上の２点間の間隔を示すドット数と、実空間のＸＹ平面おける２点間の距離との比であり、数４によって算出される。
[数４]
ｋ＝Ｄ／γ
制御装置２６は、変換係数の初期値を求める図４のステップＳ１４において、予め記憶されたＤ及びγを用いてｋを算出し、これを制御装置２６が記憶することで、変換係数が設定される。
【００６３】
また、変換係数Ｋは、制御装置２６が、以下のようにして更新する。
【００６４】
例えば、図７（ａ）に示す状態から、マーキング部５０の移動（図４のステップＳ１８）により、図７（ｂ）に示す状態に変化したとする。そうすると、制御装置２６は、撮影画像６６上での第２のレーザポイント６６Ｓの変化量ａと、実空間でマーキング部５０が実際に移動した量Ａとを算出し、さらに（Ａ／ａ）を算出する。この（Ａ／ａ）は、隣接するドット間の実空間での移動量を示す。要するに変換係数ｋ＝（Ａ／ａ）が算出されたことになり、これを制御装置２６が記憶する。
【００６５】
また、マーキング部５０の移動量Ｄ’は、数５で表される。
【００６６】
[数５]
Ｄ’＝γ’×ｋ
ここで、γ’は、撮影画像６６上での第１のレーザポイント６６Ｐと第２のレーザポイント６６Ｓとの差分（位置関係）である。
【００６７】
図８は、壁面１６０にマーキングするマーキング装置１４’を示す。このマーキング装置１４’は、図１に示すマーキング装置１４のうちで、マーキング部５０の基板４２を取り替えることにより、マーキング部５０とポール部３００との連結を変更してなる。図８において、基板４２’は、支持アーム３６の長手方向に対してスタンプ５６の移動方向（Ｚ方向）が平行となるように、マーキング部５０を支持アーム３６に連結している。他の構成要素は図１に示したマーキング装置１４と同じであり、説明を省略する。
【００６８】
なお、図１乃至図３に示した一実施形態のマーキング装置１４は台車部２０により移動する構成となっているが、本発明に係るマーキング装置は、このような場合に特に限定されず、人の手で移設可能な場合を含む。
【００６９】
図９は、本発明に係る他の実施形態のマーキング装置１４０を示す斜視図であり、図１０は、そのマーキング装置１４０の側面図である。なお、図９及び図１０において、図１乃至図３に示すマーキング装置１４の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してあり、説明を省略する。
【００７０】
図９、図１０に示すマーキング装置１４０は、人の手で把持可能なポール部３００を有し、このポール部３００によってマーキング部５０が支持されている。連結部４１０は、スタンプ５６の移動方向（Ｚ方向）がポール部３００の軸線方向に対して平行となるように、マーキング部５０をポール部３００に連結している。
【００７１】
ポール部３００は、手動で伸縮自在である。ポール部３００を最短の長さにした運搬状態のマーキング装置１４０を図１１（ａ）に示し、ポール部３００を最短時よりも伸長させた使用状態のマーキング装置１４０を図１１（ｂ）に示す。ポール部３００の長さは、例えば、最短時が１．８ｍ、最長時が４．３ｍである。
【００７２】
また、本実施形態のマーキング装置１４０は、ポール部３００によって押し付けられて据付面１６に当接することにより位置が固定される押付板４７０（据付面当接部）と、スタンプ５６を含むマーキング部５０と押付板４７０との間に介装され、図中に示すＸ方向およびＹ方向において、スタンプ５６を含むマーキング部５０を押付板４７０に対して相対移動させるＸＹ移動部４４０を備える。
【００７３】
また、ポール部３００には、図示を省略したが、マーキング部５０に内蔵したポイントレーザ（第２のレーザ、図１２の５２）の発光および非発光の切換え操作を行うポイントレーザスイッチ、ＸＹ移動部４４０を押付板４７０に対して相対移動させる開始操作を行うＸＹ移動スイッチ、スタンプ５６を据付面１６に押印させる操作（マーキング操作）を行うスタンプスイッチ等のスイッチと、三次元計測器（図１の１１）のポイントレーザ（第１のレーザ）の照射点（第１のレーザポイントＰ）とマーキング部５０に内蔵のポイントレーザ（第２のレーザ、図１２の５２）の照射点（第２のレーザポイントＳ）との一致及び不一致を示すスタンプ可否表示ランプ等のランプとが設けられている。さらに、図示を省略したが、カメラ６０の撮影画像を表示可能な小型のモニタをポール部３００に設けてもよい。
【００７４】
図１２（ａ）は、マーキング部５０の本体内へスタンプ押出棒５４が引き込まれた状態、すなわちＺ方向においてスタンプ５６が押付板４７０よりも内側（ポイントレーザ５２側）へ引き込まれた状態を示す。図１２（ｂ）は、マーキング部５０の本体からスタンプ押出棒５４が押し出された状態、すなわちＺ方向においてスタンプ５６が押付板４７０よりも外側（据付面１６側）へ押し出された状態を示す。
【００７５】
ＸＹ移動部４４０は、モータ４５０によって駆動されるＸＹステージ４４２を有している。ＸＹステージ４４２およびその周辺の拡大図を図１３に示す。ＸＹステージ４４２は、第１の連結部４３０を介して、マーキング部５０の支柱５１に連結されている。また、ＸＹステージ４４２は、第２の連結部４６０を介して、押付板４７０に連結されている。このような構成により、ＸＹステージ４４２がモータ４５０によって駆動されると、押付板４７０に対してスタンプ５６を含むマーキング部５０がＸ方向およびＹ方向において移動する。すなわち、据付面１６の据付位置（第１のレーザポイントＰ）に対して、スタンプ５６の現在位置（第２のレーザポイントＳ）が相対的に移動することになる。
【００７６】
カメラ６０は、本実施形態では、マーキング部５０の上端面に配置された基板４２０上に配置されている。
【００７７】
図１４は、壁面１６０にマーキングするマーキング装置１４０’の斜視図を示す。このマーキング装置１４０’は、図９に示すマーキング装置１４０のうちで、マーキング部５０とポール部３００との連結部４１０を４１０’に取り替えることにより構成を変更してなる。図１４において、連結部４１０’は、ポール部３００の軸線方向に対してスタンプ５６の移動方向（Ｚ方向）が直交するように、マーキング部５０をポール部３００に連結している。他の構成要素は図９に示したマーキング装置１４０と同じであり、説明を省略する。このマーキング装置１４０’を用いて略垂直な壁面１６０にマーキングを行う場合には、壁面１６０に対して略平行にポール部３００を立てる。壁面１６０に対して押付板４７０を押付け、ＸＹ移動部４４０によってマーキング部５０を図のＸ方向及びＹ方向において移動させることにより、据付位置に向けてスタンプ５６の現在位置を移動させて、スタンプ５６を壁面１６０に押印する点は、図９に示したマーキング装置１４０と同じである。
【００７８】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、本明細書において説明した例や図面に図示された例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の設計変更や改良を行ってよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に係る一実施形態のマーキング装置を含む施工支援システムの一例の全体構成図である。
【図２】図１のマーキング装置のマーキング部の側面透視図である。
【図３】図１のマーキング装置のＸＹ移動部のマーキング部の斜視図である。
【図４】マーキング処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）は据付位置Ｐとスタンプの現在位置Ｓとが不一致の状態及びその撮影画像を示す説明図であり、（ｂ）は据付位置Ｐとスタンプの現在位置Ｓとが一致した状態及びその撮影画像を示す説明図である。
【図６】据付位置Ｐ、スタンプの現在位置Ｓ、カメラとスタンプの位置関係、および、カメラの内部構造を示す説明図である。
【図７】（ａ）はマーキング部の移動後に未だ据付位置Ｐとスタンプの現在位置Ｓとが不一致の状態及びその撮影画像を示す説明図であり、（ｂ）はマーキング部の移動に必要な変換係数の更新の説明に用いる説明図である。
【図８】図１のマーキング装置の一部を変更したマーキング装置によって側壁面にマーキングする場合の説明に用いる説明図である。
【図９】本発明に係る他の実施形態のマーキング装置を示す斜視図である。
【図１０】図９のマーキング装置の側面図である。
【図１１】（ａ）は図９のマーキング装置のポール部を縮めた状態を示す説明図であり、（ｂ）は図９のマーキング装置のポール部を伸ばした状態を示す説明図である。
【図１２】（ａ）は図９のマーキング装置のスタンプが引き込まれた状態を示す側面透視図であり、（ｂ）は図９のマーキング装置のスタンプが押し出された状態を示す側面透視図である。
【図１３】図９のマーキング装置のＸＹ移動部の要部及びその周辺を示す側面透視図である。
【図１４】図９のマーキング装置の一部を変更したマーキング装置によって壁面にマーキングする場合の説明に用いる説明図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０…施工支援システム、１１…三次元計測器、１２…三次元計測器の望遠鏡、１４…マーキング装置、１６…据付面、１８…携帯情報端末装置、２０…台車部、２２…キャスタ、２４…ストッパ、２６…制御装置、３０…支持部、３２…昇降塔、３４…ウエイトバランス、３６…支持アーム、４０…ＸＹ移動部、４２…基板、４４…ＸＹアーム、５０…マーキング部、５１…マーキング部の支柱、５２…マーキング部のポイントレーザ（第２のレーザ）、５３…マーキング部のエアシリンダ、５４…マーキング部のスタンプ押出棒、５５…マーキング部のレーザ照射ガイドパイプ、５６…マーキング部のスタンプ、６０…カメラ、６２…カメラのレンズ、６４…カメラの受光面、１４０…マーキング装置、１６０…据付面、３００…ポール部、４１０…ポール部とマーキング部との連結部、４２０…基板、４３０…ＸＹ移動部とマーキング部との連結部、４４０…ＸＹ移動部、４５０…ＸＹ移動部の駆動モータ、４６０…ＸＹ移動部と押付板との連結部、４７０…押付板
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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