(57)【要約】      （修正有）【課題】工場内で組み立てられた橋梁ブロックや配管ブロック等を計測対象とし、３次元形状を計測する際、計測対象物が大型になる程に、運搬に要する労力と時間とが嵩んでいる。この工場における形状計測に要する作業性を、向上させる。【解決手段】工場に敷設されると共に物を吊り下げるフックを備えたクレーンと、フックに支持され、計測対象物の形状を非接触計測する計測手段と、該計測手段の姿勢を特定の姿勢に保持する姿勢保持手段とを具備する。【選択図】図１
2013217795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工場に敷設されると共に物を吊り下げるフックを備えたクレーンと、
前記フックに支持され、計測対象物の形状を非接触計測する計測手段と、
該計測手段の姿勢を特定の姿勢に保持する姿勢保持手段と
を具備することを特徴とする工場計測システム。
【請求項２】
前記クレーンは、工場建屋内に敷設された天井クレーンであることを特徴とする請求項１記載の工場計測システム。
【請求項３】
前記姿勢保持手段は、
互いの姿勢関係を保持した状態で摺動自在な一対の摺動部材からなり、摺動方向が垂直方向となるように一方の摺動部材が前記天井クレーンのトロリに固定されたスライド機構と、
該スライド機構における他方の摺動部材に装着され、前記計測手段を支持すると共に前記フックに固定された支持部材とを備えることを特徴とする請求項２記載の工場計測システム。
【請求項４】
前記計測手段は、レーザ光を計測対象物に測定光として走査状に照射し、当該測定光の反射光を受光することにより計測対象物の形状を非接触計測するレーザレーダであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の工場計測システム。
【請求項５】
工場に敷設されたクレーンのフックに計測対象物の形状を非接触計測する計測手段を吊り下げ、前記クレーンによって計測手段を移動させて計測対象物の形状を非接触計測することを特徴とする工場における計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場計測システム及び工場における計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、下記特許文献１には測距手段を橋梁ブロック等の計測対象物に対して移動させる必要のない３次元計測方法が開示されている。この３次元計測方法は、計測対象物をターンテーブル上に載置して所定角度ずつ回転させながらターンテーブルから一定距離離れた非接触式位置検出装置を用いて計測対象物における複数の各要所位置を計測することにより、計測対象物の３次元形状を計測する。
また、下記特許文献２には、配管ブロック等の３次元構造物を所定の検査台上に載置し、ロボットの先端に設けられたカメラで３次元構造物を複数の方向から撮影することにより、３次元構造物の３次元形状を計測する形状検査方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３３２３４７号公報
【特許文献２】特開平０９−１８４７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１の技術は、工場内で組み立てられた橋梁ブロックや配管ブロック等を計測対象とするものであり、工場内に予め設けられたターンテーブルや検査台上に計測対象物（３次元構造物）を載置して計測するもの、つまり工場内においてターンテーブルや検査台が設置された場所（計測場所）に計測対象物（３次元構造物）を運搬して計測するものである。しかしながら、このような計測対象物（３次元構造物）の運搬は煩雑な作業であり、計測対象物（３次元構造物）が大型になる程に運搬に要する労力と時間とが嵩むので、作業効率が悪いという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、工場等の施設における形状計測に要する作業性を従来よりも向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、工場計測システムに係る第１の解決手段として、工場に敷設されると共に物を吊り下げるフックを備えたクレーンと、フックに支持され、計測対象物の形状を非接触計測する計測手段と、該計測手段の姿勢を特定の姿勢に保持する姿勢保持手段とを具備する、という手段を採用する。
【０００７】
また、本発明では、工場計測システムに係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、クレーンは、工場建屋内に敷設された天井クレーンである、という手段を採用する。
【０００８】
また、本発明では、工場計測システムに係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、姿勢保持手段は、互いの姿勢関係を保持した状態で摺動自在な一対の摺動部材からなり、摺動方向が垂直方向となるように一方の摺動部材が前記天井クレーンのトロリに固定されたスライド機構と、該スライド機構における他方の摺動部材に装着され、計測手段を支持すると共にフックに固定された支持部材とを備える、という手段を採用する。
【０００９】
また、本発明では、工場計測システムに係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、計測手段は、レーザ光を計測対象物に測定光として走査状に照射し、当該測定光の反射光を受光することにより計測対象物の形状を非接触計測するレーザレーダである、という手段を採用する。
【００１０】
また、本発明では、工場における計測方法に係る解決手段として、工場に敷設されたクレーンのフックに計測対象物の形状を非接触計測する計測手段を吊り下げ、クレーンによって計測手段を移動させて計測対象物の形状を非接触計測する、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、クレーンと計測手段とを具備するので、工場内において計測手段をクレーンによって水平方向及び垂直方向に移動させることが可能であり、また姿勢保持手段を備えるので、クレーンのフックに垂下された計測手段の姿勢を特定の姿勢に保持することができる。
したがって、本発明によれば、計測対象物を工場内において移動させる必要がないので、またクレーンによって工場内を移動自在な計測手段の姿勢（計測姿勢）を特定の姿勢に保持することができるので、工場における形状計測に要する作業性を従来よりも向上させることが可能であると共に、工場において安定した計測あるいは／及び精度の良い計測を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る工場計測システムＡのシステム構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る工場計測システムＡの要部詳細を示す正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る工場計測システムＡの要部詳細を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る工場計測システムＡは、図１〜図３に示すように、天井クレーン１、非接触計測装置２（計測手段）及び振れ止め機構３（姿勢保持手段）によって構成されている。
【００１４】
この工場計測システムＡは、図示するように工場建屋内に設けられるものであり、当該工場建屋内の各所に載置された各種の計測対象物の形状を非接触計測する。天井クレーン１は、工場内の設備として周知のものであるが、一対の走行レール１ａ、一対のガーダ１ｂ、一対の横行レール１ｃ及びトロリ１ｄ等から構成されている。
【００１５】
この天井クレーン１は、工場建屋内に必要に応じて設備される一般的な搬送装置であり、作業者が操作盤（図示略）に操作指示を入力すると、当該操作指示に従って一対のガーダ１ｂ及びトロリ１ｄが作動して搬送作業を行う。本工場計測システムＡは、このような天井クレーン１の搬送機能を工場建屋内における非接触計測装置２の搬送に利用するものである。
【００１６】
一対の走行レール１ａは、平面視で矩形状に構築された工場建屋において、互いに平行対峙する一対の側壁（例えばコンクリート壁）の天井近傍にそれぞれ設けられている。すなわち、上記一対の側壁の天井近傍には、図示するように内側に突出する凸部がそれぞれ設けられており、一方の側壁の凸部の上面（水平面）に一方の走行レール１ａが設けられ、また他方の側壁の凸部の上面（水平面）に他方の走行レール１ａが設けられている。このような一対の走行レール１ａは、互いに平行関係にあり、矩形状の工場建屋の一端から他端にかけて延在する。
【００１７】
一対のガーダ１ｂは、図示するように上記一対の走行レール１ａ上に差し渡すような状態、かつ、一定間隔を空けた状態て設けられた断面矩形状の長尺状部材である。この一対のガーダ１ｂの下面（水平面）には、各走行レール１ａに対向する部位に走行輪（駆動輪）１ｅがそれぞれ設けられている。このような一対のガーダ１ｂは、走行輪１ｅが図示しない駆動源（例えば電動機）によって駆動されることによって、一対の走行レール１ａに対して直行する姿勢のまま当該一対の走行レール１ａに沿って移動する。すなわち、このような一対のガーダ１ｂは、互いに一定間隔を保持した状態で工場建屋内の天井近傍を工場建屋の一端と他端との間、つまり走行方向に移動する。
【００１８】
一対の横行レール１ｃは、このような一対のガーダ１ｂの上面（水平面）にそれぞれ設けられている。すなわち、一方のガーダ１ｂ上には一方の横行レール１ｃが当該一方のガーダ１ｂに沿って設けられ、また他方のガーダ１ｂ上には他方の横行レール１ｃが当該一方のガーダ１ｂに沿って設けられている。このような一対の横行レール１ｃは、互いに平行関係にあり、工場建屋において走行レール１ａが設けられた上記一対の側壁の一方から他方にかけて延在する。
【００１９】
トロリ１ｄは、上記一対のガーダ１ｂによって支持された一対の横行レール１ｃ上に設けられた台車である。このトロリ１ｄの下面（水平面）には、一対の横行レール１ｃに対向する部位に横行輪（駆動輪）１ｆが設けられている。このようなトロリ１ｄは、各横行輪１ｆが図示しない駆動源（例えば電動機）によって駆動されることによって一対の側壁間を一対の横行レール１ｃに沿って横行方向に移動する。
【００２０】
また、このようなトロリ１ｄは、図２に示すように巻上ロープ１ｇを介して下方に垂下するフック１ｈを備えている。このフック１ｈは、巻上ロープ１ｇが図示しない巻上装置によって巻き取られることによってあるいは巻き戻されることによって上下方向に移動する。このようなフック１ｈは、天井クレーン１の本来の用途（荷役用途）においては荷物を吊り下げるものであるが、本工場計測システムＡに天井クレーン１を適用した場合には、図２に示すように支持板３ｃ（支持部材）を支持する。
【００２１】
非接触計測装置２は、計測対象物Ｗの形状を非接触計測する装置であり、図２に示すように支持板３ｃ上に設けられることにより、振れ止め機構３を介してトロリ１ｄに支持されている。この非接触計測装置２は、計測対象物Ｗに向けて測定光を放射し、当該測定光の計測対象物Ｗからの反射光に基づいて計測対象物Ｗの外形形状を計測する。このような非接触計測装置２は、天井クレーン１と同様に上述した操作盤によって遠隔操作される。なお、この非接触計測装置２は上記支持板３ｃ等を介してトロリ１ｄに支持されているので、計測対象物Ｗに対して上方あるいは斜め上方に位置する。
【００２２】
このような非接触計測装置２は、例えばレーザレーダであり、レーザ光を計測対象物Ｗに測定光として走査状に照射し、当該測定光の反射光を受光することにより計測対象物Ｗの形状を非接触計測する。すなわち、非接触計測装置２は、計測対象物Ｗに対して２次元走査状に測定光を照射し、当該測定光の計測対象物Ｗからの反射光を受光することにより計測対象物Ｗの各反射位置までの距離情報を取得し、当該各反射位置までの距離情報に基づいて計測対象物Ｗの全体形状を計測する。
【００２３】
振れ止め機構３は、図２及び図３に示すように、外筒３ａ（摺動部材）、内筒３ｂ（摺動部材）、支持板（支持部材）３ｃ及びストッパ３ｄ等から構成されている。この振れ止め機構３は、非接触計測装置２の上下動を許容すると共に、非接触計測装置２の姿勢を特定の姿勢に保持するためのもの機構である。
【００２４】
外筒３ａは、断面が矩形状の貫通孔が軸心に沿って形成された角柱状部材であり、トロリ１ｄの一端に垂直姿勢で固定されている。内筒３ｂは、上記外筒３ａの貫通孔に嵌合する矩形状外形を有する角柱状部材であり、外筒３ａの貫通孔にスライド自在（摺動自在）に挿入されている。すなわち、内筒３ｂは、外筒３ａにおける矩形状の貫通孔に嵌合するので、外筒３ａに対して軸心（垂直軸）周りに回転することなく垂直方向（上下方向）に摺動自在である。このような外筒３ａ及び内筒３ｂは、本実施形態におけるスライド機構を構成している。
【００２５】
支持板（支持部材）３ｃは、上記内筒３ｂの下端部に水平姿勢で固定された板状部材であり、図示するように上部に非接触計測装置２が固定されている。このような支持板３ｃは、非接触計測装置２を内筒３ｂの下端部に固定するための仲介部材として設けられている。
【００２６】
ストッパ３ｄは、上記内筒３ｂの上端部に固定された棒状部材である。このストッパ３ｄは、内筒３ｂが外筒３ａから抜けて落下することを防止するための部材であり、外筒３ａの貫通孔の孔径よりも長く、かつ、内筒３ｂの上端部に横倒し状態で取り付けられることにより内筒３ｂの落下を防止する。
【００２７】
次に、このように構成された工場計測システムＡの動作について詳しく説明する。
本工場計測システムＡを用いて工場建屋内に載置された計測対象物Ｗの形状を計測する場合、作業者は、上述した操作盤を操作することにより、非接触計測装置２を計測対象物Ｗの近傍まで移動させる。
【００２８】
すなわち、天井クレーン１は、フック１ｈを最上位位置まで引き上げた状態つまり非接触計測装置２を天井近傍まで引き上げた状態で、走行輪１ｅを回転駆動することにより工場建屋内を計測対象物Ｗの近傍まで走行方向に移動する。そして、天井クレーン１は、走行輪１ｅの駆動を停止させた状態で横行輪１ｆを駆動することによって、トロリ１ｄつまり当該トロリ１ｄに支持された非接触計測装置２を横行方向に移動して計測対象物Ｗの近傍の直上に移動させる。
【００２９】
さらに、天井クレーン１は、巻取装置を作動させることによってフック１ｈを降下させることにより、非接触計測装置２を所望の高さに移動させる。すなわち、内筒３ｂは外筒３ａに対して上下方向にスライド自在であり、かつ、内筒３ｂの下端に設けられた支持板３ｃは、フック１ｈによって支持されているので、支持板３ｃはフック１ｈと共に降下する。したがって、このような支持板３ｃ上に設けられた非接触計測装置２も、フック１ｈの下降に伴って下降する。
【００３０】
このような天井クレーン１の搬送動作によって、非接触計測装置２は、工場建屋内を走行方向、横行方向及び上下方向つまり工場建屋内を三次元的に移動して非接触計測装置２を計測対象物Ｗの近傍において形状計測に適した位置に位置決めされる。
【００３１】
このような非接触計測装置２の三次元的な位置決めが完了すると、作業者は、操作盤を操作することにより非接触計測装置２に計測を開始させる。すなわち、非接触計測装置２は、計測対象物Ｗに対して２次元走査状に測定光を照射し、当該測定光の計測対象物Ｗからの反射光を受光することにより計測対象物Ｗの各反射位置までの距離情報を取得し、当該距離情報に基づいて計測対象物Ｗの全体形状を計測する。
【００３２】
このような本工場計測システムＡによれば、非接触計測装置２が天井クレーン１によって移動されるので、専用の搬送機能を非接触計測装置２に別途付加する必要がない。したがって、本工場計測システムＡによれば、工場建屋における計測対象物Ｗの形状計測に要する作業性を従来よりも向上させることが可能である。
【００３３】
また、非接触計測装置２は、上述したように振れ止め機構３を介してトロリ１ｄに支持されているので、つまり内筒３ｂが外筒３ａに対して軸心（垂直軸）周りに回転しないので、フック１ｈの下降に伴って下降しても、軸心（垂直軸）周りに振動（回動）して測定光の照射方向が不必要に乱れることがない。
【００３４】
したがって、本工場計測システムＡによれば、天井クレーン１のフック１ｈによって非接触計測装置２を上下方向に支持するものの、振れ止め機構３を設けているので、非接触計測装置２の姿勢を安定化することが可能であり、よって計測対象物Ｗの安定した形状計測あるいは／及び計測対象物Ｗの精度の良い形状計測を実現することができる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、天井クレーン１を用いて計測手段を搬送（移動）する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。天井クレーン１以外のクレーン、例えばジブクレーンを用いてもよい。ジブクレーンを用いる場合には、ジブの先端近傍に設けられた姿勢保持手段によって計測手段の姿勢を特定の姿勢に保持すると共にジブの先端から垂下されるフックによって計測手段を上下方向に支持する。
【００３６】
（２）上記実施形態では、工場建屋内に載置された計測対象物Ｗの形状を計測する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本願発明によれば、例えば工場建屋内における空きスペース（フロアスペース）の大きさや形状を計測することも可能である。また、工場建屋内に設けられた各種設備の大きさや形状を計測することも可能である。
【００３７】
（３）上記実施形態では、支持板３ｃ（支持部材）上に非接触計測装置２を直接取り付けたが、本発明はこれに限定されない。例えば支持板３ｃと非接触計測装置２との間に支持板３ｃに対する非接触計測装置２の向きを可変設定する取付機構を設けることにより、非接触計測装置２の計測方向を可変設定できるようにしてもよい。このような取付機構を設けることにより、計測対象物Ｗを複数の方向から計測することが容易となる。
【００３８】
（４）上記実施形態では、非接触計測装置２としてレーザレーダを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。測定光の走査機能を備えないレーザセンサ、赤外線や超音波あるいは電波を用いて計測対象物Ｗを非接触計測する計測器等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
Ａ…工場計測システム、１…天井クレーン、１ａ…走行レール、１ｂ…ガーダ、１ｃ…横行レール、１ｄ…トロリ、１ｅ…走行輪、１ｆ…横行輪、１ｇ…巻上ロープ、１ｈ…フック、２…非接触計測装置（計測手段）、３…振れ止め機構（姿勢保持手段）、３ａ…外筒、３ｂ…内筒、３ｃ…支持板（支持部材）、３ｄ…ストッパ
【図１】
2013217795.tif 000003
【図２】
2013217795.tif 000004
【図３】
2013217795.tif 000005