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技術 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

出願人 大成建設株式会社
発明者 青木浩章片山三郎
出願日 2015年3月13日 (5年11ヶ月経過) 出願番号 2015-050643
公開日 2016年9月23日 (4年4ヶ月経過) 公開番号 2016-170091
状態 特許登録済
技術分野 光学的手段による測長装置 測定手段を特定しない測長装置
主要キーワード 部材寸法 寸法計測装置 計測対象面 ハンガーレール シールド工事 計測対象物 基準軸 算出手法
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年9月23日)のものです。
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図面 (4)

課題

短時間で正確な計測が可能な計測対象物寸法計測装置を提供する。

解決手段

計測対象物寸法計測装置20は、対向する一対の計測対象面11,12を有する計測対象物10に設置される支軸部21と、支軸部21に支持される梁部22と、梁部22に保持される一対の非接触式距離センサ24B,24Cと、を備え、梁部22は、一対の計測対象面11,12と交差する平面内において回動可能であり、非接触式距離センサ24Bは、計測対象面11までの距離を検出し、非接触式距離センサ24Cは、計測対象面12までの距離を検出する。

概要

背景

従来、工場での製作後又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)。

概要

短時間で正確な計測が可能な計測対象物寸法計測装置を提供する。計測対象物寸法計測装置20は、対向する一対の計測対象面11,12を有する計測対象物10に設置される支軸部21と、支軸部21に支持される梁部22と、梁部22に保持される一対の非接触式距離センサ24B,24Cと、を備え、梁部22は、一対の計測対象面11,12と交差する平面内において回動可能であり、非接触式距離センサ24Bは、計測対象面11までの距離を検出し、非接触式距離センサ24Cは、計測対象面12までの距離を検出する。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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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。

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

0003

特開2000−155001号公報

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のシールド工事セグメント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

(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。
(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。
(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。

実施例

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)

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

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