(57)【要約】【課題】マーキングすべき墨位置として提示された提示位置に作業者が近づくことなく、また、提示位置近傍の床面の状況に左右されることなく、安全且つ正確に提示位置にマーキングを行うことができる墨位置記録装置を提供する。【解決手段】施工現場において、設置物を据付けるための据付位置として三次元計測器１２により提示された提示位置（マークポイントＰ）に対して、マーキングロボット１４によりマーキングを行う。マーキングロボット１４は、台車部２０及び支持部２２により支持されたマーキング部２４を備えており、そのマーキング部２４のスタンプ５６をマークポイントＰの位置に押し当てる。その際、スタンプ５６の先端からレーザー光線が出射されており、そのレーザー光線が照射されている位置（スタンプポイント）がマークポイントＰに一致するようにスタンプ１４の支持位置を調整することによって正確にマークポイントＰの位置にマーキングを行うことができる。【選択図】  図１
2007118165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工現場の壁面に対してマーキングすべき墨位置として提示された提示位置にマーキングを行う墨位置記録装置において、
先端面を前記壁面に当接することによって該当接した壁面の位置に印を付けるスタンプと、
前記スタンプの先端面に対して直交方向に進退移動可能に前記スタンプを支持し、前記壁面に印を付ける際に前記スタンプの先端面を前記壁面と離間した位置から進行させて該先端面を前記壁面に当接させるスタンプ進退駆動手段と、
床面における設置位置に対して前記スタンプ進退駆動手段により支持された前記スタンプの位置及び姿勢を変更可能に支持する支持手段と、
前記スタンプ進退駆動手段により前記スタンプの先端面が前記壁面に当接する予定位置を提示する提示手段と、
を備えたことを特徴とする墨位置記録装置。
【請求項２】
前記スタンプ進退駆動手段により前記スタンプの先端面が前記壁面に当接する予定位置の周辺部に当接する当接枠を備えたことを特徴とする請求項１に記載の墨位置記録装置。
【請求項３】
前記提示手段は、前記スタンプ進退駆動手段により前記スタンプの先端面が進行する方向に対して前記スタンプの先端面から光線を出射する光出力手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載の墨位置記録装置。
【請求項４】
前記スタンプの先端面に対して平行方向に前記スタンプを移動させて前記当接枠に対する前記スタンプの相対的な支持位置を変更するスタンプ支持位置変更手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の墨位置記録装置。
【請求項５】
前記マーキングすべき墨位置として提示される提示位置は、光線の照射により提示されることを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の墨位置記録装置。
【請求項６】
前記スタンプ進退駆動手段により前記スタンプの先端面が前記壁面に当接する予定位置の周辺部を撮影するカメラと、該カメラにより撮影された画像を表示する表示手段と備えたことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１に記載の墨位置記録装置。
【請求項７】
前記スタンプ進退駆動手段により前記スタンプの先端面が前記壁面に当接する予定位置の周辺部を撮影するカメラを備え、前記カメラにより撮影された画像に基づいて前記提示手段により提示された予定位置が前記墨位置として提示された提示位置に一致するように前記スタンプ支持位置変更手段により前記スタンプの支持位置を自動で変更する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１に記載の墨位置記録装置。
【請求項８】
前記支持手段は、鉛直方向に立設された脚部と、脚部の先端で水平方向に支持された腕部とを備えると共に前記スタンブを前記腕部で支持し、前記脚部が前記腕部を支持する高さの変更が可能であると共に、前記腕部が前記スタンプを支持する水平方向の位置の変更が可能であることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１に記載の墨位置記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は墨位置記録装置に係り、特に施工現場の壁面に対してマーキング（墨出し）すべき墨位置として提示された提示位置にマーキングを行う墨位置記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、図１４に示す３次元モデルで表されるようなトンネルの施工現場１においては、図１５に示すような製缶物２（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い。符号３は、アンカーボルトの穴であり、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１に限らず、一般の施工現場でも天井壁面、側壁面、床面等に機器を設置する場合には、予め機器を据え付けるアンカーボルト打ち込み位置にマーキングを行う墨出し作業が必要となる。
【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、下げ降りやレーザー鉛直器を用いて、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】
ところで、墨出し作業の自動化を図るべく、自律移動型の墨出しロボットが提案されている（特許文献１）。この墨出しロボットは、天井壁面の据付位置の真下床面に移動した後、マーキング部を上方にリフティングして天井壁面の据付位置に印をマーキングするものである。この墨だしロボットによれば、上述のように下げ降りやレーザー鉛直器を用いて天井壁面に据付位置を提示する必要がないと共に、天井壁面の設計形状と実形状が異なっていても正しい据付位置にマーキングできるというメリットがある。
【特許文献１】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】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の墨出しロボットは、天井壁面の据付位置の真下床面に移動した後、マーキング部を上方に移動させる方式なので、天井壁面の据付位置の真下床面に機器や足場等の配設物がある場合には使うことができないという問題がある。また、特許文献１の墨出しロボットは、天井壁面へマーキングする装置であり、側壁面へのマーキングには対応できないという問題もある。
【０００６】
一方、下げ振りやレーザー鉛直器を用いて墨位置を提示する従来の墨出し作業では、提示された墨位置の近傍に待機している作業者が直接、マーキングを行うため、天井壁面等での墨出し作業が困難且つ危険を伴うという問題があった。そのため、作業者が直接マーキングするのではなく、提示された墨位置に作業者が近づくことなく、また、特許文献１のように墨位置近傍の床面の状況に左右されることなく、マーキングを行えるようにすることが望ましいが、その場合に提示された墨位置に正確にマーキングを行うことが難しくなるという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、マーキングすべき墨位置として提示された提示位置に作業者が近づくことなく、また、提示位置近傍の床面の状況に左右されることなく、安全且つ正確に提示位置にマーキングを行うことができる墨位置記録装置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】
【０００８】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の墨位置記録装置は、施工現場の壁面に対してマーキングすべき墨位置として提示された提示位置にマーキングを行う墨位置記録装置において、先端面を前記壁面に当接することによって該当接した壁面の位置に印を付けるスタンプと、前記スタンプの先端面に対して直交方向に進退移動可能に前記スタンプを支持し、前記壁面に印を付ける際に前記スタンプの先端面を前記壁面と離間した位置から進行させて該先端面を前記壁面に当接させるスタンプ進退駆動手段と、床面における設置位置に対して前記スタンプ進退駆動手段により支持された前記スタンプの位置及び姿勢を変更可能に支持する支持手段と、前記スタンプ進退駆動手段により前記スタンプの先端面が前記壁面に当接する予定位置を提示する提示手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、支持手段によって支持されたスタンプをマーキングすべき墨位置として提示された提示位置に移動させることができるため、作業者が提示位置に近づく必要がなく、天井壁面のような高所にマーキングを行う場合でも作業者の安全が図られる。また、装置の床面における設置位置に対してスタンプの支持位置を支持手段により変更することができるため、床面の配設物等によって装置の設置位置が限られる場合であっても所期の位置にマーキングを行うことができる。また、スタンプが実際にマーキングを行う予定位置が提示手段により提示されるため、その提示位置がマーキングすべき提示位置に一致するようにスタンプの位置と姿勢を調整することによって墨位置として提示された提示位置に正確にマーキングを行うことができる。
【００１０】
請求項２に記載の墨位置記録装置は、請求項１に記載の発明において、前記スタンプ進退駆動手段により前記スタンプの先端面が前記壁面に当接する予定位置の周辺部に当接する当接枠を備えたことを特徴としている。本発明によれば、当接枠を壁面に当接しながらスタンプを壁面に当接させることができるため、予定した位置に確実にマーキングすることができる。
【００１１】
請求項３に記載の墨位置記録装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記提示手段は、前記スタンプ進退駆動手段により前記スタンプの先端面が進行する方向に対して前記スタンプの先端面から光線を出射する光出力手段であることを特徴としている。本発明は、スタンプが当接する予定位置を提示する手段の一形態であり、例えばレーザー光線を提示手段として用いると好適である。但し、レーザー光線以外の光線であってもよい。
【００１２】
請求項４に記載の墨位置記録装置は、請求項２に記載の発明において、前記スタンプの先端面に対して平行方向に前記スタンプを移動させて前記当接枠に対する前記スタンプの相対的な支持位置を変更するスタンプ支持位置変更手段を備えたことを特徴としている。
【００１３】
本発明によれば、当接枠を壁面に当接してスタンプを安定した状態に支持してからスタンプの位置を調整してマーキングすべき墨位置として提示された提示位置と、スタンプが実際にマーキングする予定位置として提示された提示位置とを一致させることができる。
【００１４】
請求項５に記載の墨位置記録装置は、請求項１、２、３、又は、４に記載の発明において、前記マーキングすべき墨位置として提示される提示位置は、光線の照射により提示されることを特徴としている。本発明は、マーキングすべき墨位置を提示する手段の一形態を示している。
【００１５】
請求項６に記載の墨位置記録装置は、請求項１〜５のうちいずれか１に記載の発明において、前記スタンプ進退駆動手段により前記スタンプの先端面が前記壁面に当接する予定位置の周辺部を撮影するカメラと、該カメラにより撮影された画像を表示する表示手段と備えたことを特徴としている。本発明によればカメラの映像を見ながらスタンプの位置調整等の作業を行うことができ、マーキングする位置が作業者の位置から離れている場合であっても所定の墨位置に正確にマーキングを行うことができる。
【００１６】
請求項７に記載の墨位置記録装置は、請求項１〜６のうちいずれか１に記載の発明において、前記スタンプ進退駆動手段により前記スタンプの先端面が前記壁面に当接する予定位置の周辺部を撮影するカメラを備え、前記カメラにより撮影された画像に基づいて前記提示手段により提示された予定位置が前記墨位置として提示された提示位置に一致するように前記スタンプ支持位置変更手段により前記スタンプの支持位置を自動で変更する制御手段を備えたことを特徴としている。
【００１７】
本発明は、スタンプの支持位置を自動で調整できるようにした態様を示し、これによれば作業者の負担の軽減される。
【００１８】
請求項８に記載の墨位置記録装置は、請求項１〜７のうちいずれか１に記載の発明において、前記支持手段は、鉛直方向に立設された脚部と、脚部の先端で水平方向に支持された腕部とを備えると共に前記スタンブを前記腕部で支持し、前記脚部が前記腕部を支持する高さの変更が可能であると共に、前記腕部が前記スタンプを支持する水平方向の位置の変更が可能であることを特徴としている。本発明は、支持手段の構成の一態様を示している。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る墨位置記録装置によれば、マーキングすべき墨位置として提示された提示位置に作業者が近づくことなく、また、提示位置近傍の床面の状況に左右されることなく、安全且つ正確に提示位置に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】
【００２０】
以下、添付図面に従って本発明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施工支援システムの概念図である。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１２とマーキングロボット１４とで構成される。三次元計測器１２は、目標を視準して視準先にレーザー光（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１２の向きを変えることを意味しており、三次元計測器１２に内蔵されている望遠鏡１２Ａ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１２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１２に内蔵される駆動手段（図示せず）により望遠鏡１２Ａ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。しかしながら、施工現場では据付面１６の設計形状と実形状が異なることが多々あり、本実施の形態のように任意の位置に三次元計測器１２を設置した場合には設計図面における据付位置の三次元座標と、三次元計測器１２で計測して得られる据付位置の三次元座標とが異なる場合があり、修正が必要になる。
【００２２】
三次元計測器１２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１２に入力してもよいが、図２に示すように電子野帳１８を使用してＣＡＤ図面から直接取得して三次元計測器１２に自動入力することが好ましい。また、電子野帳１８は三次元計測器１２での計測結果を演算し、その結果をＣＡＤ図面に反映させることもできる。
【００２３】
三次元計測器１２には、レーザーポインタ（図示せず）が内蔵されており、視準先をレーザーポインタで照射することにより図１に示すようにマーキングロボット１４でマーキング（墨出し）すべき墨位置をマークポイントＰとして据付面１６に提示する。
【００２４】
マーキングロボット１４は、図１に示すように、主として、台車部２０と、支持部２２と、マーキング部２４とで構成される。台車部２０は、例えばモーターによって走行する自走式台車であり、この台車部２０によりマーキングロボット１４全体が支持されると共にマーキングロボット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。また、台車部２０には、制御装置２６やモニタ２８等が載置されている。制御装置２６は、オペレータにより操作される操作部を備え、そ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２２及びマーキング部２４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、これらの動作を操作部の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、操作部は操作装置２６に設けるのではなく、操作装置２６と無線通信を行うリモートコントローラに設けるようにしてもよい。
【００２５】
支持部２２は、マーキング部２４の位置や姿勢（向き）を変更可能にマーキング部２４を支持している。支持部２２は、昇降塔３０を備えており、この昇降塔３０が台車部２０上に鉛直方向に立設されている。昇降塔３０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芯周りに回動するようになっている。昇降部３０には、ガイドレール３４、スライドブロック３６等を介してマーキング部２４が支持されており、昇降部３０の伸縮動作によってマーキング部２４が昇降動作してマーキング部２４の高さが変更され、昇降部３０の回動によって昇降塔３０を軸としてマーキング部２４が旋回動作しマーキング部２４の回転位置が変更される。
【００２６】
昇降塔３０上端には、水平な支持台３２が固定されており、その支持台３２上にガイドレール３４が水平方向に支持されている。ガイドレール３４にはスライドブロック３６がスライド可能に支持されており、図示しない駆動部によってスライドブロック３６がガイドレール３４に沿って水平方向に移動されるようになっている。スライドブロック３６が移動することによってスライドブロック３６上に配置されたマーキング部２４が水平方向に移動し、マーキング部２４の水平方向の位置が変更される。尚、マーキング部２４の水平方向に位置を変更するための機構は、本実施の形態のように水平方向のガイドレール３４とそのガイドレール３４に沿って移動するスライドブロック３６によるものでなくてもよく、例えば、伸縮可能なアームを昇降塔３０の先端部で水平方向に支持し、アームの先端部にマーキング部２４を設置するようにしてもよい。
【００２７】
スライドブロック３６には、微動昇降塔３８とチルト駆動部４０を介してマーキング部２４が支持されている。微動昇降塔３８は、スライドブロック３６の上面に固定されており、昇降塔３０と同様に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芯周りに回動するようになっている。この微動昇降塔３８の動作によって、マーキング部２４が昇降動作すると共に微動昇降塔３８を軸として旋回動作し、マーキング部２４の高さと微動昇降塔３８を軸としたマーキング部２４の回動位置とが変更させる。尚、微動昇降塔３８を動作させることによって、昇降塔３０と比べて高精度にマーキング部２４の高さを調整することができる。
【００２８】
チルト駆動部４０は微動昇降塔３８の先端に固定されており、そのチルト駆動部４０にマーキング部２４が鉛直方向と水平方向との間でチルト（首振り）動作可能に支持されている。これによってマーキング部２４の姿勢（傾斜角度）が変更される。このチルト駆動部４０によってマーキング部２４を水平方向にして支持することができ、側壁面に対してもマーキングを行うことができる。
【００２９】
以上の支持部２２の構成によれば、マーキングする据付面１６（天井壁面又は側壁面等）の位置や傾斜角度に応じてマーキング部２４を適切な位置と姿勢で支持することができる。また、例えば、マーキングすべき墨位置として三次元計測器１２のレーザーポインタにより提示されたマークポイントＰの真下に配設物８０が存在する場合に、台車部２０を配設物８０から避けた位置に配置してもマーキング部２４をマークポイントＰの近傍に配置することができる。
【００３０】
尚、ガイドレール３４の基端部下側には、ウエイトバランス４２（錘）が吊り下げられており、ガイドレール３４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。また、支持台３２先端部の２カ所に支持された２本のワイヤ４４、４４が、案内車４６、４６…を経由して支持台３２基端部側近傍まで延設され、もう一つのウエイトバランス４８を吊り下げ支持する。これにより、ガイドレール３４と支持台３２の偏重により昇降塔３０が倒れて台車部２０が転倒することを防止すると共に、ガイドレール３４が撓まないようになっている。
【００３１】
マーキング部２４は、図１、図３の側面図及び図４の平面図に示すように基台５０、微動用支持台５２、シリンダ５４、スタンプ５６、レーザーポインタ５８、ＣＣＤカメラ６０、当接枠６２を備えている。基台５０は、上記支持部２２におけるチルト駆動部４０の本体４０Ａに対してチルト動作する可動部４０Ｂに固定され、基台５０の上面側に微動用支持台５２が固定されている。また、基台５０の上面側には４本の支柱６４、６４、６４、６４が固定され、それらの支柱６４によって当接枠６２が支持されている。
【００３２】
ここで、当接枠６２は、据付面１６に当接させることによって、マーキング部２４の位置や姿勢を安定した状態に保持すると共に、シリンダ５４の収縮状態でのスタンプ５６の先端面と据付面１６との間隔が適切な距離となるようにしている。また、シリンダ５４を伸長した際にスタンプ５６が据付面１６に押し当てられる位置は、少なくとも当接枠６２の範囲内となるため、三次元計測器１２のレーザーポインタによって据付面１６に提示（照射）されたマークポイントＰの位置を据付面１６に当接した当接枠６２が囲むように（マークポイントＰの位置が当接枠６２の範囲内（中心付近）となるように）支持部２２によってマーキング部２４の位置や姿勢が調整される。
【００３３】
微動用支持台５２は、可動部５２Ａを備えており、以下、基台５０の上面を水平面（Ｘ−Ｙ平面）として説明すると、その可動部５２Ａは、図示しない駆動部によってＸ方向とＹ方向の各々に移動するようになっている。可動部５２Ａにはシリンダ５４を介してスタンプ５６が支持されており、可動部５２ＡがＸ方向又はＹ方向に移動することによってスタンプ５６の位置がＸ方向又はＹ方向に平行移動する。これにより、据付面１６に提示されたマークポイントＰの位置が当接枠６２の範囲内となるように大まかな位置で当接枠６２を据付面１６に当接させた後に、スタンプ５６でマーキングする位置がマークポイントＰの位置と正確に一致するようにスタンプ５６のＸ方向とＹ方向の位置を調整することができる。
【００３４】
シリンダ５４は、シリンダ本体５４Ａとロッド５４Ｂとを備えており、シリンダ本体５４Ａの底面が微動用支持台５２の可動部５２Ａ上面に固定されている。シリンダ５４は、図示しない駆動部によりシリンダ本体５４Ａに対してロッド５４Ｂが伸縮動作するようになっている。ロッド５４Ｂの先端にはスタンプ５６が固定されており、ロッド５４Ｂが伸縮動作することによってスタンプ５６が進退移動するようになっている。据付面１６へのマーキングを実行する前後では、シリンダ５４が収縮状態にあり、スタンプ５６の先端面５６Ａが当接枠６２よりも下方に退避した状態に設定されている。当接枠６２を壁面に当接し、微動用支持台５２によりスタンプ５６の水平方向の位置を調整した後、シリンダ５４を伸長動作させると、スタンプ５６の先端面５６Ａが先端面５６Ａに対して垂直な方向に進行して据付面１６に押し当てられる。これにより、スタンプ５６の先端面５６Ａが据付面１６に当接した位置に所定の印がマーキングされるようになっている。
【００３５】
スタンプ５６は、図５の斜視図に示すように構成されている。同図に示すようにスタンプ５６の先端面５６Ａには同心円状の３つの円とそれらの円の中心で直交に交わる２本の直線とからなる凸面が形成されており、その先端面５６Ａを据付面１６に押し当てることによって、先端面５６のインクが据付面１６に付着し、図６に示すような印が据付面１６にマーキングされるようになっている。
【００３６】
また、スタンプ５６には感圧センサが内蔵されており、一定の圧力でスタンプ５６の先端面５６Ａが据付面１６に押し付けられるとシリンダ５４のロッド５４Ｂが自動的に収縮動作し、スタンプ５６の先端面５６Ａが据付面１６から離間した元の位置に退避するようになっている。尚、シリンダ５４の伸縮ストロークは２０ｃｍ程度が好ましい。
【００３７】
一方、スタンプ５６にはレーザーポインタ５８が内蔵されており（図３、図５参照）、スタンプ５６の先端面５６Ａの中心からシリンダ５４の伸縮方向（スタンプ５６が据付面１６に進行する方向）にレーザー光線が出射されるようになっている。このレーザーポインタ５８から出射されるレーザー光線が据付面１６に照射される位置は、シリンダ５４が伸長動作することによってスタンプ５６がマーキングする位置（マーキングされる印の中心：以下、スタンプポイントＳという）を示している。従って、レーザーポインタ５８によって提示されたスタンプポイントＳの位置が三次元計測器１２のレーザーポインタによって提示されたマークポイントＰの位置に一致するように微動用支持台５２によってスタンプ５６のＸ、Ｙ方向の位置を調整し、スタンプポイントＳの位置がマークポイントＰの位置に一致したところでシリンダ５４を伸長動作させてスタンプ５６を据付面１６に押し当てることによってマークポイントＰにより提示された提示位置に正確にマーキングすることができるようになっている。
【００３８】
また、スタンプポイントＳを提示するためのレーザーポインタ５８から出射されるレーザー光線の色は、マークポイントＰを提示するために三次元計測器１２のレーザーポインタがら出射されるレーザー光線の色とは違う色となっており、例えば、マークポイントＰを提示するレーザー光線が赤色であるとすると、スタンプポイントＳを提示するためにレーザーポインタ５８から出射されるレーザ光線は緑色となっている。そのため、スタンプポイントＳの位置がマークポイントＰの位置に一致したときに観測されるマークポイントＰとスタンプポイントＳの色が赤色と緑色の混色になるため容易にスタンプポイントＳの位置がマークポイントＰの位置に一致したことを検知することができるようになっている。
【００３９】
更に、マーキング部２４の微動用支持台５２上面にはＣＣＤカメラ６０が設置されており、このＣＣＤカメラ６０によってスタンプ５６がマーキングを行う位置の周辺部の映像が撮影されるようになっている。そして、そのＣＣＤカメラ６０によって得られた映像信号は、台車部２０に載置されたモニタ２８に送られ、モニタ２８にその映像が表示されるようになっている。オペレータは、据付面１６に提示（照射）されたマークポイントＰと、マーキング部２４又は据付面１６に提示（照射）されたスタンプポイントＳとの位置関係を直接視認するだけでなく、モニタ２８の映像も参照しながら、制御装置２６の操作部を操作し支持部２０の各可動部を動作させることによって、マークポイントＰがマーキング部２４の当接枠６２の範囲内となるように当接枠６２を据付面１６の位置に容易に当接させることができると共に、マーキング部２４の微動用支持台５２を動作させてスタンプポイントＳの位置をマークポイントＰの位置に容易に一致させることができる。
【００４０】
以上のマーキングロボット１４によれば、床面におけるマーキングロボット１４の設置位置と、マーキング部２４との位置関係が支持部２２の各可動部によって変更可能であるため、提示されたマークポイントＰの位置に対して特定の位置にマーキングロボット１４を設置する必要がないため、例えば、図１のようにマークポイントＰの真下に配設物８０が配置されている場合であってもマーキングを行うことができる。また、マーキング部２４の姿勢（向き）をチルト駆動部４０により変更できるため、天井壁面だけでなく側壁面にもマーキングを行うことができる。更に、スタンプ５６によりマーキングが行われる予定位置がレーザーポインタ５８によりスタンプポイントＳとして提示されるため、そのスタンプポイントＳとマークポイントＰとの位置を一致させることによって正確にマークポイントＰの位置にマーキングを行うことができる。また、マーキング部２４の当接枠６２を壁面に当接した状態でマーキングが行われるため、マーキング部２４の位置や姿勢を安定させることができ、所期の位置に的確にマーキングを行うことができる。
【００４１】
次に、上記の如く構成された施工支援システム１０を使用し、据付位置（墨位置）の提示からマーキングまでの施工支援方法の作業の流れを説明する。尚、設計図面はＣＡＤ図面を使用する例で説明すると共に、設置物を天井壁面（据付面）に据え付ける例で説明する。
【００４２】
図７は、施工支援方法の作業全体の流れを示した作業フロー図であり、図８は図７の主要作業を更に詳細に説明する作業フロー図である。図７に示すように、施工のために製作した既存のＣＡＤ図面を設計図面とする（ステップ１）。このＣＡＤ図面に据付位置を記載すると共に、据付位置情報を抽出する（ステップ２）。このステップ２については、本出願人が既に出願した特願２００４−２３５２５０の施工支援方法に沿って行うことが好ましい。即ち、先ず施工対象が表されたＣＡＤ図面を所定の画面に表示し、表示したＣＡＤ図面中に複数の墨位置（据付位置）に対応する複数の特定記号からなるパターンを配置させる。そして、このようなパターンが配置されたＣＡＤ図面に基づいて、所定の座標基準を基準とした複数の墨位置の寸法量を求めて墨位置寸法量の一覧を作成し、この一覧を出力する。この場合、座標基準が複数存在する場合には、各座標基準ごとにレイヤ（画層）を振り分けて、各画層ごとに墨位置の寸法量を求めて出力する。
【００４３】
ステップ２で得られた据付位置の三次元座標情報を三次元計測器１２へ入力する（ステップ３）。この入力方法としては、図８に示すように、図示しないＣＡＤ装置から電子野帳１８へ据付位置の三次元座標情報を読み込む（ステップ３−１）。そして、三次元計測器１２に電子野帳１８を接続することにより、三次元座標情報を三次元計測器１２に入力する（ステップ３−２）。尚、図８では、三次元計測器１２への電子野帳１８の接続は次に説明する座標系統一ステップ（ステップ４−１〜ステップ４−４）の後で行っているが、座標系統一の前に行ってもよい。
【００４４】
次に、据付け作業を行う施工現場の任意の位置に三次元計測器１２を設置して、設計図面の三次元座標系と施工現場における三次元計測器１２の三次元座標系を一致させる（ステップ４）。座標系の統一は、図８に示すように、三次元計測器１２での座標系の方向を設定することで行う（ステップ４−１）。即ち、設計図面の座標系が地軸と平行かどうかを確認し（ステップ４−２）、平行な場合には現場の基準点２点を計測し、設計図面における据付位置の三次元座標と現場の三次元座標との関係を座標変換により一致させる（ステップ４−２）。平行でない場合には、現場の基準点３点を計測し、同様に座標変換により一致させる（ステップ４−４）。
【００４５】
次に、入力された据付位置の三次元座標情報に基づいて三次元計測器１２により据付位置を視準して視準先をレーザーポインタにより提示すると共に提示位置を三次元計測する（ステップ５）。即ち、図８に示すように、据付位置の設計値方向へ三次元計測器１２の望遠鏡１２Ａの向きを変え、内蔵されたレーザーポインタにて据付位置（視準先）を提示する（ステップ５−１）。これにより、マーキングロボット１４でマーキングするマークポイントが提示される。
【００４６】
次に、三次元計測器１２により得られた提示位置の三次元座標（以下、提示座標という）と、設計図面から得られた据付位置の三次元座標（以下、設計座標という）とが同じか否かを確認する（ステップ６）。これは、図９に示すように、施工対象である据付面の設計形状と実形状との間に建築ズレがあることが多く、三次元計測器１２を施工現場の任意の位置に設置して斜めに視準する場合には、提示座標と設計座標が異なるためである。図９において修正据付位置とは実形状に応じた正しい据付位置を示す。従って、図８に示すように、視準した点の三次元計測を行い（ステップ６−１）、提示座標と設計座標との差が許容範囲内かどうかを確認する（ステップ６−２）。許容値は、設置物の据付け精度によって適宜設定すればよい。確認した結果、許容範囲内であれば、レーザーポインタで提示した提示位置が正しい据付位置を提示していることになり、据付位置１点分の提示作業が終了する（ステップ６−３）。
【００４７】
そして、許容範囲外であれば、図７のように建築ズレに応じて据付位置を修正する（ステップ７）。即ち、図８に示すように、三次元計測器１２で計測した計測値に基づいて提示位置の修正量を算出し、提示位置を修正する。この場合、修正量算出方法は修正回数と提示先である据付面の形状に応じて変更する（ステップ７−１）。この修正方法の原理は、据付面が天井壁面か側壁面かを確認し（ステップ７−２）、天井壁面の場合には平面座標（設計座標におけるＸ，Ｙ座標値）が一致する天井壁面の位置に提示位置を修正し（ステップ７−３）、側壁面の場合には壁面座標（設計座標におけるＹ，Ｚ座標値又はＸ、Ｚ座標値）が一致する側壁面の位置に提示位置を修正する（ステップ７−４）。
【００４８】
この修正ステップ７−１について、図１０を用いて詳細に説明する。
【００４９】
図１０（Ａ）に示すように、設置物を据付ける施工対象の据付面の形状が平面であると仮想してステップＳ−５−１で提示した提示座標のＺ座標値と設計座標のＸ、Ｙ座標値とを組み合わせた新たな座標位置を修正据付位置とする。この修正据付位置の三次元座標（以下、１回目修正座標という）に基づいて三次元計測器１２で視準して、視準先をレーザーポインタで提示すると共に三次元計測する（第１の修正ステップ）。そして、三次元計測した１回目修正座標と設計座標とが許容範囲内で一致しているかを確認する（第１の確認ステップ）。
【００５０】
第１の確認ステップにおいて許容範囲内である場合には１回目修正座標を正しい修正据付位置とする。
【００５１】
図１０（Ｂ）に示すように、許容範囲外である場合には、据付面の形状が傾斜平面であると仮想して、前述の提示座標と１回目修正座標を用いて傾斜平面の仮想形状を作成し、設計座標のＸ，Ｙ座標値と、該Ｘ，Ｙ座標平面からの垂線と傾斜平面とが交わる座標のＺ座標値とを組み合わせた新たな座標位置を更なる修正据付位置とする。この修正据付位置の三次元座標（以下、２回目修正座標という）に基づいて三次元計測器１２で視準して、視準先をレーザーポインタ提示すると共に三次元計測する（第２の修正ステップ）。そして、三次元計測した２回目修正座標と設計座標とが許容範囲内で一致しているかを確認する（第２の確認ステップ）。
【００５２】
第２の確認ステップにおいて許容範囲内である場合には１回目修正座標を正しい修正据付位置とする。
【００５３】
図１０（Ｃ）に示すように、許容範囲外である場合には、据付面の形状が曲面であると仮想して、上述の提示座標、１回目修正座標、及び２回目修正座標を用いて曲面の仮想形状を作成し、設計座標のＸ，Ｙ座標値と、該Ｘ，Ｙ座標平面からの垂線と曲面とが交わる座標のＺ座標値とを組み合わせた新たな座標位置を更なる修正据付位置とする。この修正据付位置の三次元座標（以下、３回目修正座標という）に基づいて三次元計測器１２で視準して、視準先をレーザーポインタで提示すると共に三次元計測する（第３の修正ステップ）。そして、三次元計測した３回目修正座標と設計座標とが許容範囲内で一致しているかを確認する（第３の確認ステップ）。
【００５４】
第３の確認ステップにおいて許容範囲内である場合には３回目修正座標を正しい修正据付位置とするが、許容範囲外である場合には、上記視準した過去の座標を用いて許容範囲内になるまで第３の修正ステップ及び確認ステップを繰り返す。
【００５５】
このように、本発明では、設置物を据付ける施工対象の据付面の形状を平面、傾斜平面、曲面の３通りに仮想して、設計座標のＸ，Ｙ座標値と、該Ｘ，Ｙ座標平面からの垂線と仮想形状の面とが交わるＺ座標値とを組み合わせた新たな座標位置を修正据付位置とするようにしたので、短時間で効率の良い修正を行うことができる。この場合、第２の修正ステップでは第１の修正ステップで視準した結果を利用でき、第３の修正ステップでは第１及び第２の修正ステップで視準した結果を利用できるので、視準回数を少なくできる。
【００５６】
上記の修正ステップ（ステップ７）により、修正据付位置が確定し、据付面にレーザーポインタによる据付位置のマークポイントが提示されると（ステップ８）、オペレータはマーキングロボット１４の台車部２０に設置されている制御装置２６の操作部を操作してマーキングロボット１４を操作する。まず、マーキング部２４が据付面に提示されたマークポイントの位置に届く範囲となるように台車部２０を移動させる（ステップＳ９）。このとき、マークポイントの下方床面に配設物８０がある場合であっても、配設部８０を避けた位置に台車部２０を設置することが可能である。
【００５７】
次にオペレータは、支持部２２における昇降塔３０を伸縮動作（又は回動）させると共に、スライドブロック３６を水平移動させてマーキング部２４の高さと水平方向の位置を粗調整し、マーキング部２４をマークポイントの近傍に移動させる（ステップＳ１０）。次いで、支持部２２の微動昇降塔３８を伸縮動作（又は回動）させると共にチルト駆動部４０をチルト駆動させ、マークポイントの位置がマーキング部２４の当接枠６２の範囲内（中央付近）となるように当接枠６２を据付面に当接させると共に、据付面の傾斜に対応した傾斜角度にマーキング部２４を傾斜させて当接枠６２全体を据付面に当接させる（ステップＳ１１）。
【００５８】
次にオペレータは、マーキング部２４の微動用支持台３４を動作させ、スタンプ５６のレーザーポインタ５８によって提示（照射）されているスタンプポイントをマークポイントの位置に一致させる（ステップ１２）。この作業は、ＣＣＤカメラ６０により撮影されている映像をモニタ２８で見ながら行うことができる。スタンプポイントがマークポイントに一致したことを確認すると、続いてオペレータはマーキング部２４のシリンダ５４を伸張動作させてスタンプ５６の先端面５６Ａを据付面に押し当てる（ステップＳ１３）。スタンプ５６の先端面５６Ａが据付面に対して一定の圧力で押し当てられると、シリンダ５４が自動的に収縮動作してスタンプ５６が据付面１６から離間した元の位置に退避する。これによって、提示されたマークポイントへのマーキングが実行される。
【００５９】
以上、図７に示した作業手順は、ステップＳ９からのマーキングロボット１４の操作をオペレータが手動で行う場合を示しているが、マーキングロボット１４の駆動に関する一部又は全ての操作を自動化することも可能である。
【００６０】
図１１は、図７のステップＳ９からのマーキングロボット１４の操作を自動化した場合の作業手順を示したフローチャートである。図７のステップＳ８により、据付面にレーザーポインタによる据付位置のマークポイントが提示されると、修正据付位置に関する三次元座標情報とマーキングロボット１４の位置情報（例えば台車基準の位置情報）を三次元計測器１２からマーキングロボット１４の制御装置２６に転送する（ステップ２０）。マーキングロボット１４の位置情報は例えばマーキング部２４にターゲットを設置し、そのターゲットの位置を三次元計測器１２で三次元計測することで得ることができる。これにより、マーキングロボット１４の制御装置２６は、三次元計測器１２と同じ座標系によりマーキングロボット１４の各部を制御することができる。マーキングロボット１４は、転送された修正据付位置に関する三次元座標と自分の位置情報とに基づいて、台車部２０を据付位置の下方周辺の床面位置に自走で移動させる（ステップ２１）。この場合、据付面に提示された修正据付位置の真下床面に機器等の配設物がない場合には、台車を真下床面に移動してマーキングできるが、図１のように配設物８０がある場合には、台車部２０を配設物８０の近くまで移動させる。
【００６１】
次に、三次元計測器１２でマーキング部２４のターゲットを再度三次元計測して、今度はスタンプ基準の位置情報をマーキングロボット１４の制御装置２６に転送する（ステップ２２）。マーキングロボット１４の制御装置２６は修正据付位置とスタンプ５６との正確な位置関係を把握した上で、図７の手動操作の場合と同様の手順により、支持部２２の昇降塔３０、スライドブロック３６、微動昇降塔３８、チルト駆動部４０を動作させて、マークポイントの位置がマークング部２４の当接枠６２の範囲内（中央付近）となるように当接枠６２を据付面に当接させる（ステップＳ２３）。
【００６２】
次に、制御装置２６は、ＣＣＤカメラ６０からの映像信号を取り込む。そして画像解析処理により画像内におけるマークポイントとスタンプポイントの位置を検出しながら、マーキング部２４の微動用支持台５２を駆動し、それらの位置を一致させる（ステップＳ２４）。マークポイントとスタンプポイントの位置が一致したことを確認すると、シリンダ５４を伸縮動作させてスタンプ５６の先端面５６Ａを据付面に押し当てる。そして、スタンプ５６の先端面５６Ａが据付面に対して一定の圧力で押し当てられたことを感圧センサからの信号により検出すると、シリンダ５４を収縮動作させてスタンプ５６を据付面から離間した元の位置に退避させる。これによって、マークポイントへのマーキングが実行される（ステップ２５）。
【００６３】
尚、マーキングロボット１４の操作の全てを自動で行う場合に限らず、一部の操作、例えば、マーキング部２４をマークポイントの近傍に移動させるまでの操作、又は、マーキング部２４の当接枠６２を据付面に当接した後からの操作を自動化し、その他のマーキングロボット１４の操作はオペレータが手動で行うものとしてもよい。
【００６４】
以上、上記実施の形態では、マーキング部２４のスタンプ５６によりマーキングされる予定位置（スタンプポイント）をレーザー光線によって提示するようにしたが、スタンプポイントを提示する手段はこれに限らない。例えば、図１２に示すようにスタンプ５６の先端面５６Ａの中心に先端面５６Ａに対して直交する方向（先端面５６Ａの進行方向）の当接棒１００を設けると共に、その当接棒１００をスタンプ５６の内部に完全に収容できるように伸縮動作可能にしてバネなどにより前方に付勢しておくようにしてもよい。これによれば、当接棒１００が据付面に当接する位置が提示されたスタンプポイントとなる。
【００６５】
また、上記実施の形態のマーキングロボット１４においてマーキング部２４の位置や姿勢を変更可能に支持する支持部２２の構造は、図１に示したものに限らず、床面でのマーキングロボット１４の設置位置に対してマーキング部２４の位置や姿勢を変更できる構造であればどうようなものでもよい。例えば、図１３に示すような構造でもよく、これによれば、図１と同様に台車部２０に固定された昇降塔３０を備えており、その昇降塔３０の先端に水平方向のアーム１１０が鉛直方向に揺動可能（起伏動作可能）に支持されている。アーム１１０は例えば伸縮可能となっており、その先端部にチルト動作可能なチルト駆動部１１２を介して図１と同様のマーキング部２４が取り付けられている。尚、図１又は図１３において台車部３０のような走行機能は必ずしも必要ではなく、３脚のように走行機能がないものによってマーキングロボット１４全体を支持するようにしてもよい。
【００６６】
また、上記実施の形態では、マーキングロボット１４の台車部２０や支持部２２は制御装置２６の制御により各可動部が電動力で動作する場合を想定したが、これに限らず、いずれかの可動部が手動力で動作する場合であってもよい。
【００６７】
また、上記実施の形態では、スタンプ５６によりインクを据付面に付けることによってマーキングを行うようにしたが、これに限らない。例えば、感熱紙等の原料となる感熱液をマーキングする付近の壁面に噴射して乾燥させておき、マーキングする提示位置にレーザー光線を照射してレーザー光線の熱により壁面の感熱液を感熱させることによって黒点等の印をマーキングできるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明が適用された施工支援システムの概念図
【図２】三次元計測器と電子野帳との関係を説明する説明図
【図３】マーキングロボットにおけるマーキング部の側面図
【図４】マーキングロボットにおけるマーキング部の平面図
【図５】スタンプの構成を示した斜視図
【図６】スタンプによりマーキングされる印を例示した図
【図７】施行支援方法の作業全体の流れを示した作業フロー図
【図８】施行支援方法の主要作業を更に詳しく説明するフロー図
【図９】据付面の設計形状と実形状による提示位置のズレを説明する説明図
【図１０】修正ステップを説明する説明図
【図１１】マーキングロボットの操作を自動化した場合の作業手順を示したフロー図
【図１２】スタンプの他の実施の形態を示した斜視図
【図１３】マーキングロボットの支持部の他の実施の形態を示した概念図
【図１４】施工対象の例を示す３次元のＣＡＤ図面
【図１５】設置物の例を示す３次元のＣＡＤ図面
【符号の説明】
【００６９】
１０…施工支援システム、１２…三次元計測器、１４…マーキングロボット、１６…据付面（天井壁面や側壁面）、１８…電子野帳、２０…台車部、２２…支持部、２４…マーキング部、２６…制御装置、２８…モニタ、３０…昇降塔、３２…支持台、３４…ガイドレール、３６…スライドブロック、３８…微動昇降塔、４０…チルト駆動部、５０…基台、５２…微動用支持台、５４…シリンダ、５６…スタンプ、５８…レーザーポインタ、６０…ＣＣＤカメラ、６２…当接枠
【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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【図１５】
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