(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基盤の表面下に埋設された物体を検出手段（１）により探査し、その物体の位置を基盤表面上に表示する装置であって、走査ヘッド（３）と、位置測定手段（４）と、ハウジング（２）内に配置した評価ユニット（５）とを具えるマーキング装置において、評価ユニット（５）にマーキング手段（６）を接続し、該マーキング手段（６）を評価ユニット（５）と協働させることにより、走査ヘッド（３）内に複数のセンサ（１３ａ〜１３ｇ）を配置した検出手段（１）が検出した物体の位置を、前記マーキング手段（６）が基盤表面上に視認マークとして自動的に表示可能とし、該マーキング手段（６）が、マーク用の液体を収める少なくとも１個の容器（８）と、複数の塗布ノズル（９ａ〜９ｇ）と、バルブ手段（１０）とを有する供給ユニットを具え、前記複数のセンサ（１３ａ〜１３ｇ）を、それぞれ対応する塗布ノズル（９ａ〜９ｇ）に接続してなることを特徴とするマーキング装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、マーキング手段（６）を装置の移動方向（Ｓ）で走査ヘッド（３）から後方に離間した位置に配置し、装置が走査ヘッド（３）とマーキング手段（６）との間隔に対応する距離だけ更に移動した後、検出手段（１）によって検出した埋設物体の位置でマーキング手段（６）を自動的に作動させることを特徴とするマーキング装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置において、複数個の塗布ノズル（９ａ〜９ｇ）からなるノズル列を、装置の移動方向（Ｓ）に対して横方向に配置したことを特徴とするマーキング装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、走査ヘッド（３）におけるセンサ（１３ａ〜１３ｇ）と同数の塗布ノズル（９ａ〜９ｇ）を、個別的に制御可能とすると共に各センサ（１３ａ〜１３ｇ）に対応させて配置したことを特徴とするマーキング装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、前記複数の塗布ノズル（９ａ〜９ｇ）を、走査ヘッド（３）に配置した少なくとも１個のセンサ（１３）からの情報に応じて、装置の移動方向（Ｓ）に対して横方向に移動可能としたことを特徴とするマーキング装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、前記複数の塗布ノズル（９ａ〜９ｇ）を、基盤表面に対して平行な面内で回動可能に配置すると共に、走査ヘッド（３）に配置した少なくとも１個のセンサ（１３）からの情報に応じて塗布ノズル（９）の回動角度を調節可能としたことを特徴とするマーキング装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の装置において、走査ヘッド（３）における少なくとも１個のセンサ（１３；１３ａ〜１３ｇ）を走査ヘッド（３）に交換可能に配置したことを特徴とするマーキング装置。
【請求項８】
請求項１又は４〜７の何れか一項に記載の装置において、各塗布ノズル（９ａ〜９ｇ）にマーキング液体の容器（８）を対応して配置したことを特徴とするマーキング装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の装置において、マーキング手段（６）は、検出した物体の位置を視覚的に特定すると共に、例えば、測定した深度等の付加情報を再生するものとしたことを特徴とするマーキング装置。
【請求項１０】
請求項１〜９の何れか一項に記載の装置において、評価ユニット（５）を入力ユニット（１５）に接続したことを特徴とするマーキング装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載の装置において、マーキング手段（６）を検出手段（１）のハウジング（２）に対して解除可能に結合しうる別のハウジング（７）に配置し、これらのハウジング（２，７）に結合インターフェース（１１，１２）を設けることにより、検出手段（１）およびマーキング手段（６）を互いに接続可能としたことを特徴とするマーキング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、基盤の表面下に埋設された物体を検出手段により探査し、その物体の位置を基盤表面上に表示するマーキング装置に関し、特に、走査ヘッドと、位置測定手段と、ハウジング内に配置した評価ユニットとを具えるマーキング装置に係るものである。
【０００２】
【背景技術】
基盤の特定個所に穿孔を行い、又は釘等のファスナーを用いて固定作業を行う場合、その表面下に埋設されている物体を事前に検知しておく必要がある。これは、例えば電線又は液導管の損傷を回避する上で不可避的である。基盤が補強構造部材である場合、例えば、予定された個所に穿孔を行い、補強部材に対する衝突を回避するために、補強部材の位置及び方向を検知することが重要である。そのためには、既知の物理的原理に基づき、基盤表面から埋設物体の検査を行う各種の装置が提案されている。その一例として、ヨーロッパ特許出願第０５０６６０５号公報又はこれに対応する米国特許第５２９６８０７号明細書には、基盤中に埋設された磁性物質を探査する装置が開示されている。主として金属性物体を検出する装置以外に、超音波又は電磁波を利用して基盤中に埋設された非金属性物体を探査する装置も既知である。
【０００３】
基盤中の埋設物体を検出するため、基盤表面は、例えば、ヨーロッパ特許出願第０５０６６０５号公報に開示された走査装置や探査プローブにより探査する。探査プローブの場合、表面で埋設個所が決定され、それに基づいて作業者がペン又はスタンプを使ってマーキングを施す。ヨーロッパ特許出願第０５０６６０５号公報に開示された走査装置の場合、基盤表面下に埋設された補強部材が画面表示される。画面上の位置を測定スクリーンにより構造部材上の実際の埋設個所に対応させ、その測定スクリーン上の対応個所に手動でマーキングが施される。手書きによる表面のマーキングは煩雑であり、誤差の発生が不可避的である。ハウジングの側部又は内部に開口を具える探査プローブでは、その開口にマーク用のペンを差し込むことができる。開口を介してマーキングを施すことは、手書きであり、読み取りも不正確であるため、実際の埋設個所からの偏差を生じることがある。測定スクリーンによる作業では、そのマーキング精度が、埋設位置の伝達に際しての使用者の注意力に依存する。
【０００４】
【発明の課題】
したがって、本発明の課題は、従来技術における上述した欠点を解消し、基盤表面下に埋設された物体を表示する際に、システム的又は偶発的な誤差の発生を回避することにより高いマーキング精度を実現することにある。
【０００５】
【課題の解決手段】
この課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されたとおり、検出手段を用いて表面下に存在する物体を発見し、その物体の位置を基盤表面上に表示するマーキング装置において、走査ヘッドと、位置測定手段と、ハウジング内に配置した評価ユニットとを具え、評価ユニットにマーキング手段を接続し、該マーキング手段を評価ユニットと協働させることにより、走査ヘッド内に複数のセンサを配置した検出手段で検出した物体の位置を、前記マーキング手段が基盤表面で視認マークとして自動的に表示可能とし、該マーキング手段が、マーク用の液体を収める少なくとも１個の容器と、複数の塗布ノズルと、バルブ手段とを有する供給ユニットとを具え、前記複数のセンサを、それぞれ対応する塗布ノズルに接続してなることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明によるマーキング手段は、基盤表面下に埋設された補強部材等の物体を自動的に検出し、基盤表面上に視認マークを施す。マーキングは、基盤表面に直接施すことが可能である。また、マーキングは、基盤表面に貼付したマスキングテープ上に施すこともできる。発見された個所とマーキング個所との間には偏差が生じない。マーキング手段は実際の埋設個所のみにおいて作動するからである。これに加えて、検出手段の評価ユニットは、位置測定手段からの位置データと共に、埋設物体に係る情報を保存するための記憶回路を有する。記憶回路に保存された位置データと情報は、後にマーキング手段の制御に使用されるものであり、マーキング手段は検出手段と同一の位置測定手段を有する。マーキング手段の位置測定手段によって測定された位置データは、検出手段の位置測定手段による位置データと定常的に比較する。それらが一致した場合に、基盤表面上に視認マークを施すためにマーキング手段を直ちに自動的に作動させる。
【０００７】
本発明の好適な実施形態において、検出手段とマーキング手段とは装置ユニットに統合され、この装置ユニットは基盤表面上で移動する。マーキング手段は、装置の移動方向で走査ヘッドから後方に離間させて配置し、装置が走査ヘッドとマーキング手段との間隔に対応する距離だけ更に移動した後、検出手段により検出された埋設物体の個所で自動的に作動させる。このような配置は、単一の位置測定手段だけが必要とされる点で有利である。その結果、検出手段とマーキング手段との異なる位置測定手段に起因する誤差の発生を確実に排除することが可能である。
【０００８】
マーキング手段は、基盤表面下に物体を発見した個所で基盤表面上に非接触で自動的にマーキングを施す構成とする。そのために、本発明においては、マーキング手段が、マーク用液体を収める少なくとも１個の容器と、複数の塗布ノズルと、ノズル手段とを有する供給ユニットを具えるものである。
【０００９】
マーキング手段の塗布ノズルは、走査ヘッドに配置したセンサからの情報に基づき、装置の移動方向に対して横方向に移動可能とするのが好適である。本発明による別の実施形態において、塗布ノズルは基盤表面と平行な面内で回動可能に配置する。マーキングを施すために、塗布ノズルの回動角度は、走査ヘッドに配置した少なくとも１個のセンサからの情報に基づいて調整可能とする。
【００１０】
基盤表面自体にマーキングを施すため、本発明では複数個の塗布ノズルを装置の移動方向に対して横方向に延在するノズル列として配置するのが有利である。本発明の有利な実施形態において、マーキング手段の塗布ノズルの個数は、走査ヘッドにおけるセンサの個数と一致する。塗布ノズルを列状に配置することにより、装置の移動方向に対して横方向に一層大きな領域をカバーすることが可能である。センサと塗布ノズルが同数である場合、各センサには別個に制御可能な塗布ノズルを割り当てる。このように形成することにより、本装置では基盤表面の一層大きな領域を短時間に探査することができる。そのため、移動方向に対して傾斜して存在する表面下の埋設物体の姿勢を正確に確定し、表示することができる。装置の移動方向に対して平行に延在する物体は、多くの場合、少なくとも１個のセンサによって捕捉され、後続する塗布ノズルによって表示される。通常、基盤の探査は互いに直交する方向への走査運動を伴って格子状に行われるため、埋設物体は、装置の移動方向に対する相対変位とは無関係に必ず発見され、その存在は表面上における視認的なマーキングによって表示される。
【００１１】
センサを交換可能として走査ヘッドに配置することにより、種々の探査のために装置を容易に改造することができる。例えば、走査ヘッドには、構造部材の磁性物体を探査するための磁性センサの代わりに、非金属物体を検出することのできる超音波センサ又はレーダー送受信システムを装備することが可能である。
【００１２】
マーク用の液体を収めた別個の容器を各塗布ノズルに割り当てることにより、各種の視認マークを施すことができる。例えば、表面下で発見された物体の属性に係る特定の付加情報を、異なる色でコード化して表示することも可能である。したがって、例えば、埋設物体が補強部材なのか、電線なのか、それとも水道管であるのか表示することができる。
【００１３】
本発明の他の有利な実施形態において、マーキング手段は、検出された物体の位置を視覚的に表示すると共に、例えば、確定した深度等の付加的情報を再生する構成とすることが可能である。これは、例えば、塗布ノズルを適切に制御し、マーキング手段で埋設物体の姿勢を表示すると共に、数字、文字，記号、カラーマーク等を基盤表面上に施すことにより達成される。
【００１４】
評価ユニットは、例えば、しきい値等を入力する英数文字式入力ボード等の入力ユニットに接続するのが有利である。この場合、例えば、表面の発見された物体が所定のしきい値よりも近傍に位置する場合にのみマーキングを施すようにマーキング手段を制御することが可能である。
【００１５】
マーキング手段は、検出手段のハウジングに対して着脱可能に結合した別のハウジングに配置するのが望ましい。その際、マーキング手段は独自のエネルギ供給手段を有する構成とすることが可能である。しかしながら、マーキング手段は検出手段のエネルギ供給手段によって駆動するのが有利である。そのために必要とされるエネルギ的結合は、検出手段とマーキング手段とのハウジングにおける結合インターフェースにより、信号接続と同時に達成される。検出手段とマーキング手段を各別のハウジングに収めることにより、検出手段はマーキング手段から独立しても使用可能となる。また，使用者は、差し当たり検出手段だけの調達を選択し、後にマーキング手段の付加的な利点を享受しようとする場合、有利な完成システムを実現するために既存の検出手段を補完することが可能である。
【００１６】
【実施の形態】
以下、本発明を図示の好適な実施形態について更に具体的に説明する。
【００１７】
図１に示したマーキング装置は、ハウジング２に収めた検出手段１を有する。検出手段１は、例えば、構造部材における磁性物質を検出するものであり、例えばヨーロッパ特許出願公開第０５０６６０５号公報及びこれに対応する米国特許５２９６８０７号明細書に開示されている。これらの文献に開示されている検出手段１は、例えば、磁界を構造部材に導くための永久磁石と、永久磁石の単一の磁極面に配置された２枚の磁界プレートとを有する走査ヘッド３を具えている。磁界プレートは互いに差動接続され、磁性物質によって撹乱された永久磁石の磁界を計測する。対を成す磁界プレートの各位置で与えられる差動測定値により差動測定信号を形成し、この信号を微分して構造部材における磁性物質の位置、特に深度を特定する。構造部材内における磁性物質の相対位置は、例えば、表示画面に表示する。永久磁石と、互いに差動接続された磁界プレートにより、走査ヘッド３に交換可能に内蔵されるセンサ１３を形成する。
【００１８】
検出手段１により得られたデータは、記憶回路および演算回路を有する評価ユニット５、例えばマイクロプロセッサーにおいて評価する。例えば、回転数が記録される車輪で構成される位置測定手段４を用いて、構造部材の位置関係を特定する。車輪４又は車軸の周長と記録された回転数に基づき、評価ユニット５により基準点からの移動距離を算出する。
【００１９】
本発明において、検出手段１はマーキング手段６に接続する。マーキング手段６は別個のハウジング７内に、マーク用の液体を収める少なくとも１個の容器８と、バルブ１０で制御される少なくとも１個の塗布ノズル９とを具える。マーキング手段６の塗布ノズル９は、矢印Ｓで示す所定の移動方向で走査ヘッド３から後方に離間させて配置する。その間隔は評価ユニット５に記憶しておく。マーキング手段６は、装置が走査ヘッド３と塗布ノズル９との間隔だけ更に移動した場合、走査ヘッド３により基盤表面下の位置で検出した物体に応じて作動させる。その際、装置の移動距離は、検出手段１の位置測定手段４を介して制御される。図示の実施形態において、検出手段１とマーキング手段６とはそれぞれ別個のハウジング２，７に収める。マーキング装置の構成要素は、単一の共通ハウジングに収めることも可能である。
【００２０】
図２は、図１に示す矢印II方向から本発明装置の要部を示す底面図である。検出手段１とマーキング手段６とは、それぞれのハウジング２，７に設けたインターフェース１１，１２を介して互いに接続分離可能とする。インターフェース１１，１２における接点（詳細には図示せず）により、マーキング手段６のハウジング７に配置した塗布ノズル９ａ〜９ｇのためのバルブ１０ａ〜１０ｇを信号に従って評価ユニット（図示せず）に接続することができる。更に、結合インターフェース１１，１２にはコンタクトを具え、このコンタクトを介して検出手段１とマーキング手段６とはエネルギ的にも互いに結合する。マーキング手段６のハウジング７には、バルブ１０ａ〜１０ｇを駆動するための独立したエネルギ源を具えることができる。しかしながら、好適には検出手段１のハウジング２における既存のエネルギ源（詳細に図示せず）を使用する。通常、エネルギ源としてはバッテリー又は蓄電池を使用する。
【００２１】
図２に示すように、塗布ノズル９ａ〜９ｇの数は、走査ヘッド３に交換可能に配置されたセンサ１３ａ〜１３ｇの数に一致する。その際、センサ１３ａ〜１３ｇには、それぞれ塗布ノズル９ａ〜９ｇが対応する。塗布ノズル９ａ〜９gの配置は、対応するセンサ１３ａ〜１３ｇの後方で装置の移動方向Ｓに対して平行な延長線上に位置するように選択される。装置の移動方向Ｓは、位置測定手段４の車輪を適切に配置・調整することにより直線的とする。塗布ノズル９ａ〜９ｇには、マーク用液体を収める単一の容器を接続することができる。本発明の有利な実施形態において、各塗布ノズル９ａ〜９ｇにはマーク用液体の個別的な容器（図２には図示せず）を接続する。
【００２２】
図３は、本発明によるマーキング装置の構成要素を示すブロック線図である。検出手段は、走査ヘッド３に配置される少なくとも１個のセンサ１３が含まれる。センサ１３からの信号は、例えば、信号処理回路１４で増幅され、Ａ／Ｄ変換が施されると共に後続の評価ユニット５に適する形状に整形される。評価ユニット５は、例えば記憶回路および演算回路を有するマイクロプロセッサで構成する。位置測定手段４からの信号も適切に処理した後、評価ユニット５に記憶する。評価ユニット５は、複数のバッテリー又は蓄電池から形成されるエネルギ供給手段１６に接続する。エネルギ供給手段１６は、評価ユニット５及び関連構成要素の駆動に必要とされるエネルギを供給するものである。センサ１３の制御と、評価ユニット５による測定信号の評価に必要とされるパラメーターを、キーボード等の入力ユニット１５により入力する。すなわち、例えば、発見された物体の深度に係るしきい値、表示すべき物体の寸法、探査された物体の種類に関する情報等は、入力ユニット１５を介して入力する。入力されたデータ及び情報は、評価ユニット５の出力側に接続された表示ユニット１７により表示する。表示ユニット１７は、センサ１３によって探査した基盤中の埋設物体につき、評価ユニット５で処理した情報、例えば物体の埋設姿勢や深度等を表示する。評価ユニット５を少なくとも１個のバルブ１０に接続し、マーキング手段の塗布ノズル９を介して、少なくとも１個の容器に収めたマーク用液体について制御可能とする。マーキング手段は、例えば、インクが圧電素子又はバブルジェット機構により吐出されるインクジェット式プリンタとすることができる。センサ１３から得られた測定値は、使用者が設定できる判断基準に従って評価ユニット５で解析・処理される。これらの測定値に基づき、評価ユニット５を介してバルブ１０を制御とし、探査された基盤中の埋設物体に対応する表面位置に視認マークを施す。そのマークは、単色又は多色とすることができ、明度や幅の異なる点や線として表示することができる。マークは、英数記号や適宜のシンボル図形を含むことができる。なお、マークは、表示ユニット１７で表示される情報の全部又は一部を、例えばそのまま再現するものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるマーキング装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】  図１に示した装置の要部を示す底面図である。
【図３】  本発明によるマーキング装置のブロック線図である。
【符号の説明】
１  検出手段
２，７  ハウジング
３  走査ヘッド
４  位置測定手段
５  評価ユニット
６  マーキング手段
８  容器
９  塗布ノズル
１０  バルブ
１１，１２  結合インターフェース
１３  センサ
１４  信号処理機構
１５  入力ユニット
１６  エネルギ供給手段
１７  表示ユニット
【図１】
0004165957.tif 000002
【図２】
0004165957.tif 000003
【図３】
0004165957.tif 000004