(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の計測対象面を有する計測対象物に設置される支軸部と、
前記支軸部に支持される梁部と、
前記梁部に保持される一対の非接触式距離センサと、
を備え、
前記梁部は、前記一対の計測対象面と交差する平面内において回動可能であり、
一方の前記非接触式距離センサは、一方の前記計測対象面までの距離を検出し、他方の前記非接触式距離センサは、他方の前記計測対象面までの距離を検出する
ことを特徴とする計測対象物寸法計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の計測対象物寸法計測装置と、
前記一対の非接触式距離センサの検出結果に基づいて、前記計測対象物の対向する一対の計側対象面の間の長さを前記計測対象物の寸法として算出する計測対象物寸法算出部と、
を備え、
前記非接触式距離センサは、当該非接触式距離センサと対向する前記計測対象面までの距離を検出する
ことを特徴とする計測対象物寸法計測システム。
【請求項３】
前記一対の非接触式距離センサは、前記計測対象物を挟んで対向しており、
前記計測対象物寸法算出部は、前記一対の非接触式距離センサの間の距離をＡとし、前記一対の非接触式距離センサによって検出された前記距離の最大値をそれぞれＢＭＡＸ，ＣＭＡＸとし、前記計測対象物の寸法をＸとしたとき、
Ｘ＝Ａ−（ＢＭＡＸ＋ＣＭＡＸ）
によって前記計測対象物の寸法を算出する
ことを特徴とする請求項２に記載の計測対象物寸法計測システム。
【請求項４】
前記一対の非接触式距離センサは、前記計測対象物を挟んで対向しており、
前記計測対象物寸法算出部は、前記一対の非接触式距離センサの間の距離をＡとし、一方の前記非接触式距離センサによって検出された前記距離の最大値をＢＭＡＸとし、ＢＭＡＸと同時刻に他方の前記非接触式距離センサによって検出された前記距離をＣ１とし、前記計測対象物の寸法をＸとしたとき、
Ｘ＝Ａ−（ＢＭＡＸ＋Ｃ１）
によって前記計測対象物の寸法を算出する
ことを特徴とする請求項２に記載の計測対象物寸法計測システム。
【請求項５】
前記一対の非接触式距離センサは、前記計測対象物を挟んで対向しており、
前記計測対象物寸法算出部は、前記一対の非接触式距離センサの間の距離をＡとし、一方の前記非接触式距離センサによって検出された前記距離の最大値をＢＭＡＸとし、ＢＭＡＸと同時刻に他方の前記非接触式距離センサによって検出された前記距離をＣ１とし、他方の前記非接触式距離センサによって検出された前記距離の最大値をＣＭＡＸとし、ＣＭＡＸと同時刻に一方の前記非接触式距離センサによって検出された前記距離をＢ１とし、前記計測対象物の寸法をＸとしたとき、
Ｘ＝Ａ−（ＢＭＡＸ＋ＣＭＡＸ＋Ｂ１＋Ｃ１）/２
によって前記計測対象物の寸法を算出する
ことを特徴とする請求項２に記載の計測対象物寸法計測システム。
【請求項６】
請求項２に記載の計測対象物寸法計測システムを用いた計測対象物寸法計測方法であって、
前記梁部を回転させつつ、前記一対の非接触式距離センサが、当該非接触式距離センサと対向する前記計測対象物の計測対象面までの距離をそれぞれ検出するステップと、
前記計測対象物寸法算出部が、前記一対の非接触式距離センサによって検出された前記距離に基づいて、前記計測対象物の対向する一対の前記計側対象面の間の長さを前記計測対象物の寸法として算出するステップと、
を含むことを特徴とする計測対象物寸法計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材等の計測対象物の寸法を計測する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場での製作後又は現場搬入時において部材の寸法を計測する際には、メジャー、マイクロメータ、ノギス、定規、巻尺等の計測器が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１５５００１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
計測器は、部材の大きさや計測精度に比例して大型化かつ重量化する傾向にある。計測器が大型化かつ重量化すると、扱いにくいものとなる。例えば、幅１５００ｍｍのシールド工事用セグメントの幅寸法を計測する場合には、長さ２ｍ重さ１０ｋｇのノギスが用いられる。
このように長くて重い計測器を用いると、計測器の操作が困難となるため、作業に時間がかかるとともに作業者の負担も大きくなる。また、計測器に傾き等が発生すると、測定誤差が発生してしまう。
【０００５】
本発明は、前記した事情に鑑みて創案されたものであり、短時間で正確な計測が可能な計測対象物寸法計測装置、計測対象物寸法計測システム及び計測対象物寸法計測方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明の計測対象物寸法計測装置は、対向する一対の計測対象面を有する計測対象物に設置される支軸部と、前記支軸部に支持される梁部と、前記梁部に保持される一対の非接触式距離センサと、を備え、前記梁部は、前記一対の計測対象面と交差する平面内において回動可能であり、一方の前記非接触式距離センサは、一方の前記計測対象面までの距離を検出し、他方の前記非接触式距離センサは、他方の前記計測対象面までの距離を検出することを特徴とする。
【０００７】
ここで、「前記一対の計測対象面と交差する平面」は、一対の計測対象面を延長した延長面と平面とが交差する場合も含む。
例えば、計測対象物が矩形等であり、その対向する一対の計測対象面間の距離を計測対象物の寸法として計測する場合には、梁部は、一対の計測対象面を延長した延長面と交差する平面内において回動可能となるように設けられ、一対の非接触式距離センサは、計測対象物を挟んで対向するように内向きに設けられる。
また、計測対象物に形成された凹部において対向する一対の計測対象面間の距離を計測対象物の寸法として計測する場合には、梁部は、凹部内において回動可能となるように設けられ、一対の非接触式距離センサは、計測対象面に向かうように外向きに設けられる。
【０００８】
かかる構成によると、一対の非接触式距離センサを一対の計測対象面と交差する平面内において（すなわち基準軸周りに）旋回させることによって計測対象物の寸法を計測することができるので、短時間で正確な計測が可能となる。
【０００９】
また、本発明の計測対象物寸法計測システムは、前記計測対象物寸法計測装置と、前記一対の非接触式距離センサの検出結果に基づいて、前記計測対象物の対向する一対の計側対象面の間の長さを前記計測対象物の寸法として算出する計測対象物寸法算出部と、を備え、前記非接触式距離センサは、当該非接触式距離センサと対向する前記計測対象面までの距離を検出することを特徴とする。
【００１０】
前記一対の非接触式距離センサは、前記計測対象物を挟んで対向しており、前記計測対象物寸法算出部は、前記一対の非接触式距離センサの間の距離をＡとし、前記一対の非接触式距離センサによって検出された前記距離の最大値をそれぞれＢＭＡＸ，ＣＭＡＸとし、前記計測対象物の寸法をＸとしたとき、
Ｘ＝Ａ−（ＢＭＡＸ＋ＣＭＡＸ）
によって前記計測対象物の寸法を算出する構成であってもよい。
【００１１】
また、前記一対の非接触式距離センサは、前記計測対象物を挟んで対向しており、前記計測対象物寸法算出部は、前記一対の非接触式距離センサの間の距離をＡとし、一方の前記非接触式距離センサによって検出された前記距離の最大値をＢＭＡＸとし、ＢＭＡＸと同時刻に他方の前記非接触式距離センサによって検出された前記距離をＣ１とし、前記計測対象物の寸法をＸとしたとき、
Ｘ＝Ａ−（ＢＭＡＸ＋Ｃ１）
によって前記計測対象物の寸法を算出する構成であってもよい。
【００１２】
また、前記一対の非接触式距離センサは、前記計測対象物を挟んで対向しており、前記計測対象物寸法算出部は、前記一対の非接触式距離センサの間の距離をＡとし、一方の前記非接触式距離センサによって検出された前記距離の最大値をＢＭＡＸとし、ＢＭＡＸと同時刻に他方の前記非接触式距離センサによって検出された前記距離をＣ１とし、他方の前記非接触式距離センサによって検出された前記距離の最大値をＣＭＡＸとし、ＣＭＡＸと同時刻に一方の前記非接触式距離センサによって検出された前記距離をＢ１とし、前記計測対象物の寸法をＸとしたとき、
Ｘ＝Ａ−（ＢＭＡＸ＋ＣＭＡＸ＋Ｂ１＋Ｃ１）/２
によって前記計測対象物の寸法を算出する構成であってもよい。
【００１３】
また、本発明の計測対象物寸法計測方法は、前記計測対象物寸法計測システムを用いた計測対象物寸法計測方法であって、前記梁部を回転させつつ、前記一対の非接触式距離センサが、当該非接触式距離センサと対向する前記計測対象物の計測対象面までの距離をそれぞれ検出するステップと、前記計測対象物寸法算出部が、前記一対の非接触式距離センサによって検出された前記距離に基づいて、前記計測対象物の対向する一対の前記計側対象面の間の長さを前記計測対象物の寸法として算出するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、計測対象物の寸法の短時間で正確な計測が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態に係る計測対象物寸法計測装置を示す側面図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る計測対象物寸法計測システムを示す機能ブロック図である。
【図２】（ａ）は、計測対象物寸法計測システムの第一の動作例を示す平面図であり、（ｂ）（ｃ）は、非接触式距離センサの検出結果の例を示すグラフである。
【図３】（ａ）は、計測対象物寸法計測システムの第二及び第三の動作例を示す平面図であり、（ｂ）（ｃ）は、非接触式距離センサの検出結果の例を示すグラフであり、（ｄ）は、計測される寸法の例を示す計測対象物の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。図１（ａ）に示すように、本発明の実施形態に係る計測対象物寸法計測システム１は、計測対象物１０の対向する一対の計測対象面１１，１２間の長さを計測対象物１０の寸法として計測するシステムである。図１（ｂ）に示すように、計測対象物寸法計測システム１は、計測対象物寸法計測装置２０と、計測対象物寸法算出部３１と、入力部３２と、通知部３３と、を備える。図１（ａ）に示すように、計測対象物部材寸法計測装置２０は、支軸部２１と、梁部２２と、操作部２３と、一対の非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃと、を備える。
【００１７】
支軸部２１は、一対の計測対象面１１，１２を繋ぐ表面１３上に設けられるターンテーブルである。支軸部２１の底面は、滑り止め機能を有しており、計測対象物１０の表面１３上に設置される。
【００１８】
梁部２２は、一対の非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃを保持するものであって、支軸部２１の上部に取り付けられている。梁部２２は、当該梁部２２の中央部が支軸部２１によって支持されることによって、表面１３と交差する（本実施形態では直交する）基準軸Ｐ周りに回動可能となっている。換言すると、梁部２２は、表面１３と平行な面内で回動可能となっている。梁部２２の長さは、計測対象物１０の計測すべき寸法よりも長く設定されている。梁部２２は、金属製のハンガーレール等によって形成可能である。
【００１９】
操作部２３は、梁部２２の中央部の上部に取り付けられた作業用取っ手である。作業者は、当該操作部２３を把持して梁部２２を基準軸Ｐ周りに回動させることができる。
【００２０】
一対の非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃは、それぞれ梁部２２の端部の下部に取り付けられている。非接触式距離センサ２４Ｂと基準軸Ｐ（すなわち支軸部２１）との間の距離と、非接触式距離センサ２４Ｃと基準軸Ｐとの間の距離とは、互いに等しい。非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃとしては、レ―ザ式等の各種距離センサが好適に利用可能である。
【００２１】
一方の非接触式距離センサ２４Ｂは、梁部２２の中央側（すなわち基準軸Ｐ）に向けられており、計測対象物１０の一方の計側対象面１１と対向する。非接触式距離センサ２４Ｂは、当該非接触式距離センサ２４Ｂから計測対象物１０の計測対象面１１までの距離Ｂを検出し、検出結果を計測対象物寸法算出部３１へ出力する。
他方の非接触式距離センサ２４Ｃは、梁部２２の中央側（すなわち基準軸Ｐ）に向けられており、計測対象物１０の他方の計側対象面１２と対向する。非接触式距離センサ２４Ｃは、当該非接触式距離センサ２４Ｃから計測対象物１０の計側対象面１２までの距離Ｃを検出し、検出結果を計測対象物寸法算出部３１へ出力する。
【００２２】
計測対象物寸法計測装置２０の支軸部２１、梁部２２、操作部２３及び一対の非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃは、計測対象物として幅１５００ｍｍのシールド工事用セグメントの寸法を計測する場合には、３ｋｇ程度で具現化することが可能であり、軽量化を実現している。
【００２３】
計測対象物寸法算出部３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力回路等によって構成されたいわゆる制御部である。計測対象物寸法算出部３１は、非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃの検出結果を取得し、かかる検出結果に基づいて、計側対象面１１，１２間の長さを計測対象物１０の寸法Ｘとして算出し、算出結果を通知部３３へ出力する。計測対象物寸法算出部３１による計測対象物１０の寸法Ｘの算出手法に関しては、後記する各動作例において詳細に説明する。
【００２４】
入力部３２は、キーボード、マウス等であり、作業者による入力結果を計測対象物寸法算出部３１へ出力する。通知部３３は、モニタ等であり、計測対象物寸法算出部３１によって算出された計測対象物１０の寸法Ｘを表示して作業者へ通知する。
【００２５】
＜第一の動作例＞
続いて、計測対象物寸法計測システム１による計測対象物１０の寸法Ｘの計測方法の一例について、図１，２を参照して説明する。図２（ａ）に示すように、第一の動作例において、寸法を計測する一対の計測対象面１１，１２は、互いに平行であり、表面１３は、一対の計側対象面１１，１２に対して直交している。また、基準軸Ｐは、一対の計測対象面１１，１２に平行である。
【００２６】
まず、作業者が、図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、計測対象面１１，１２を繋ぐ表面１３の中央部に、計測対象物寸法計測装置２０の支軸部２１を設置し、表面１３における基準軸Ｐの位置を決定する。かかる状態において、非接触式距離センサ２４Ｂは計測対象面１１と対向しており、非接触式距離センサ２４Ｃは、計測対象面１２と対向している。
【００２７】
続いて、作業者が、入力部３２を操作することによって、計測対象物寸法計測装置２０による検出開始を指定する。続いて、作業者が、図２（ａ）に示すように、操作部２３を把持して梁部２２を回転させる。ここで、一対の非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃは、基準軸Ｐの周りを旋回しながらそれぞれ計測対象面１１，１２までの距離Ｂ，Ｃを検出し続けるとともに、検出結果である距離Ｂ，Ｃを計測対象物寸法算出部３１へ出力する。作業者による梁部２２の回転が終了すると、作業者は、入力部３２を操作することによって、計測対象物寸法計測装置２０による検出終了を指定する。
【００２８】
続いて、計測対象物寸法算出部３１は、検出開始から検出終了までの間に検出された距離Ｂ，Ｃの最大値ＢＭＡＸ，ＣＭＡＸ、及び、予め記憶された一対の非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃ間の距離Ａに基づいて、下記式（１）を用いて計測対象物１０の寸法Ｘを算出する。
Ｘ＝Ａ−（ＢＭＡＸ＋ＣＭＡＸ）  …式（１）
本動作例では、梁部２２が平面視で計側対象面１１，１２と直交する時刻ｔ１において、距離Ｂ，Ｃがそれぞれ最大値ＢＭＡＸ，ＣＭＡＸとなる（図２（ｂ）（ｃ）参照）。
【００２９】
＜第二の動作例＞
続いて、計測対象物寸法計測システム１による計測対象物１０の寸法Ｘの計測方法の他の例について、第一の動作例との相違点を中心に、図１，３を参照して説明する。図３（ａ）に示す例では、一対の計測対象面１１，１２は、互いに非平行であり、表面１３は、一対の計側面１１，１２に対して直交しているとともに台形形状を呈している。また、図３（ｂ）（ｃ）のグラフは、梁部２２を平面視で時計回りに回転させた場合の距離Ｂ，Ｃの経時変化の例を示している。第二の動作例では、計測対象物寸法算出部３１は、一対の計側対象面１１，１２間の寸法Ｘとして、後記する寸法Ｘ１，Ｘ２を算出することができる。
【００３０】
すなわち、計測対象物寸法算出部３１は、検出開始から検出終了までの間に検出された距離Ｂの最大値ＢＭＡＸと、ＢＭＡＸと同時刻ｔ２に検出された距離Ｃの値Ｃ１と、予め記憶された一対の非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃ間の距離Ａと、に基づいて、下記式（２）を用いて計測対象物１０の寸法Ｘ１を算出する（図３（ｂ）（ｃ）参照）。
Ｘ１＝Ａ−（ＢＭＡＸ＋Ｃ１）  …式（２）
図３（ｄ）に示すように、寸法Ｘ１は、計側対象面１１に直交して梁部２２の回転中心である基準軸Ｐを通る直線に沿った、計側対象面１１から計側対象面１２までの長さである。
【００３１】
また、計測対象物寸法算出部３１は、検出開始から検出終了までの間に検出された距離Ｃの最大値ＣＭＡＸと、ＣＭＡＸと同時刻ｔ３に検出された距離Ｂの値Ｂ１と、予め記憶された一対の非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃ間の距離Ａと、に基づいて、下記式（３）を用いて計測対象物１０の寸法Ｘ２を算出することもできる（図３（ｂ）（ｃ）参照）。
Ｘ２＝Ａ−（ＣＭＡＸ＋Ｂ１）  …式（３）
図３（ｄ）に示すように、寸法Ｘ２は、計側対象面１２に直交して梁部２２の回転中心である基準軸Ｐを通る直線に沿った、計側対象面１２から計側対象面１１までの長さである。
【００３２】
なお、計測対象物寸法算出部３１は、作業者による入力部２６の操作に基づいて、寸法算出の基準面を一対の非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃに対向する一対の計側対象面１１，１２のどちらにするかを決定することができる。
【００３３】
＜第三の動作例＞
続いて、計測対象物寸法計測システム１による計測対象物１０の寸法Ｘの計測方法のさらに他の例について、第二の動作例との相違点を中心に、図１，３を参照して説明する。
【００３４】
第三の動作例において、計測対象物寸法算出部３１は、前記した寸法Ｘ１，Ｘ２の算術平均を求めることによって、計測対象物１０の寸法Ｘを算出する。すなわち、計測対象物寸法算出部３１は、下記式（４）を用いて寸法Ｘを算出する。
Ｘ＝Ａ−（ＢＭＡＸ＋ＣＭＡＸ＋Ｂ１＋Ｃ１）／２  …式（４）
【００３５】
本発明の実施形態に係る計測対象物寸法計測装置２０及びこれを備える計測対象物寸法計測システム１は、一対の非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃを基準軸Ｐ周りに旋回させることによって寸法を計測するので、短時間で正確な計測が可能であるとともに計測対象物寸法計測装置２０の軽量化を実現することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、計測対象物寸法計測装置２０は、梁部２０を回転させるために、モータ等からなる回転駆動部を備える構成であってもよい。また、第二の動作例を行う場合には、非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃの検出結果のどちらの最大値を用いるかが、計測対象物寸法算出部３１に予め記憶されており、最大値が用いられるセンサ又は梁部２２における当該センサの近傍となる部位にマークが付されている構成とすることができる。また、第二及び第三の動作例は、図２（ａ）に示すように一対の計測対象面１１，１２が互いに平行な場合にも適用可能である。
【００３７】
また、計測対象物１０に形成された凹部の対向する計測対象面の間の長さを計測対象物１０の寸法として計測する場合には、計測対象物寸法計測装置２０は、非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃを基準軸Ｐとは反対側に向ける構成とすることができる。
すなわち、本発明の計測対象物寸法計測装置は、対向する一対の計測対象面を有する計測対象物に設置される支軸部と、前記支軸部に支持される梁部と、前記梁部に保持される一対の非接触式距離センサと、を備え、前記梁部は、前記一対の計測対象面と交差する（好ましくは、直交する）平面内において回動可能であり、一方の前記非接触式距離センサは、一方の前記計測対象面までの距離を検出し、他方の前記非接触式距離センサは、他方の前記計測対象面までの距離を検出する。
【００３８】
計測対象物１０の凹部の対向する計測対象面の長さを計測対象物１０の寸法Ｘとして計測する場合において、前記した第一の動作例を用いる場合には、計測対象物寸法算出部３１は、検出開始から検出終了までの間に検出された距離Ｂ，Ｃの最小値Ｂｍｉｎ，Ｃｍｉｎ、及び、予め記憶された一対の非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃ間の距離に基づいて、下記式（５）を用いて計測対象物１０の寸法Ｘを算出する。
Ｘ＝Ａ＋（Ｂｍｉｎ＋Ｃｍｉｎ）  …式（５）
【００３９】
また、計測対象物１０の凹部の対向する計測対象面の長さを計測対象物１０の寸法Ｘとして計測する場合において、前記した第二の動作例を用いる場合には、検出開始から検出終了までの間に検出された距離Ｂの最小値Ｂｍｉｎと、Ｂｍｉｎと同時刻に検出された距離Ｃの値Ｃ２と、予め記憶された一対の非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃ間の距離Ａと、に基づいて、下記式（６）を用いて計測対象物１０の寸法Ｘ３を算出する。
Ｘ３＝Ａ＋（Ｂｍｉｎ＋Ｃ２）  …式（６）
また、計測対象物寸法算出部３１は、検出開始から検出終了までの間に検出された距離Ｃの最小値Ｃｍｉｎと、Ｃｍｉｎと同時刻に検出された距離Ｂの値Ｂ２と、予め記憶された一対の非接触式距離センサ２４Ｂ，２４Ｃ間の距離Ａと、に基づいて、下記式（７）を用いて計測対象物１０の寸法Ｘ４を算出することもできる。
Ｘ４＝Ａ＋（Ｃｍｉｎ＋Ｂ２）  …式（７）
【００４０】
また、計測対象物１０の凹部の対向する計測対象面の長さを計測対象物１０の寸法Ｘとして計測する場合において、前記した第三の動作例を用いる場合には、計測対象物寸法算出部３１は、前記した寸法Ｘ３，Ｘ４の算術平均を求めることによって、計測対象物１０の寸法Ｘを算出する。すなわち、計測対象物寸法算出部３１は、下記式（８）を用いて寸法Ｘを算出する。
Ｘ＝Ａ＋（Ｂｍｉｎ＋Ｃｍｉｎ＋Ｂ２＋Ｃ２）／２  …式（８）
【符号の説明】
【００４１】
１      計測対象物寸法計測システム
１０    計測対象物
１１，１２  計側対象面
２０    計測対象物寸法計測装置
２２    梁部
２４Ｂ，２４Ｃ  非接触式距離センサ
３１    計測対象物寸法算出部
Ｐ      基準軸
【図１】
0006438807.tif 000002
【図２】
0006438807.tif 000003
【図３】
0006438807.tif 000004