JP2005054430A

JP2005054430A - 多次元移動位置決め装置

Info

Publication number: JP2005054430A
Application number: JP2003285546A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Miyazaki; 康信宮崎; Akira Mizutani; 亮水谷; Tomo Yamada; 友山田
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2003-08-04
Filing date: 2003-08-04
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2023-08-04
Also published as: JP4090963B2

Abstract

【課題】リアルタイムで揚重物の位置を計測することで、現座標から目標座標まで高精度で正確に移動でき、目標座標である位置決め座標を座標計測器からダイレクトに得られる正確な座標とすることで、高精度の位置決め精度を確保できる。
【解決手段】少なくとも２方からワイヤ４などの索条で吊り下げられ、多次元方向に移動する揚重物１に取り付ける３６０度全周型の反射ターゲットプリズム６と、前記反射ターゲットプリズム６を追尾することにより揚重物１の座標を計測する自動追尾型の座標計測器５を有する操作制御盤７とで構成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、建物の外壁面などに沿って揚重物を移動する際の移動位置決め装置に関するものである。

例えば２本のワイヤで揚重物を吊り、これらのワイヤの巻き込みまたは繰り出し量を制御することで建物の壁面の任意の位置へ揚重物を移動させることのできる装置がある（例えば特許文献１参照）。

これは、建築物の壁面に沿って揚重物を吊るためにその一端がこの揚重物に取り付けられている少なくとも２本のワイヤと、建築物の所定の位置に間隔をおいて設置され前記ワイヤのそれぞれの端を巻き込み或いは送り出すウインチ装置と、入力信号に応じて少なくともウインチドラムの回転方向を決定し、回転速度を計算するマイクロコンピュータと、前記ウインチ装置から送り出されるワイヤの送り量を検出して前記ウインチドラムの回転を制御するためのワイヤ送り量検出器とからなる建築物壁面移動装置である。

そして、この建築物壁面移動装置では、建築物の壁面に沿って移動する揚重物は、前記のように２定点からそれぞれのワイヤで吊下げられており、また、この２定点に設置されるウインチ装置にはワイヤの送り出し量検出器とワイヤ張力検出器が設けられ、制御部にはコンピュータが設けられていて、必要ワイヤ送り出し量を演算処理し、目的地点まで揚重物が移動すると検出器が検出して巻取ドラムの回転が停止するようになっている。
特開昭６０−３７３６７号公報

前記のように移動位置決め座標をワイヤ送り出し量によって決定する方法では、ワイヤの伸びや撓みを考慮して計算することになると、計算が複雑になり、揚重物の移動先の目標座標の座標精度も確保できないことが考えられ、目標座標の地点に正確に移動できないおそれがある。

この発明は前記従来例の不都合を解消するため、請求項１記載の発明は、少なくとも２方から索条で吊り下げられ、多次元方向に移動する揚重物に取り付ける３６０度全周型の反射ターゲットプリズムと、前記反射ターゲットプリズムを追尾することにより揚重物の座標を計測する自動追尾型の座標計測器を有する操作制御手段とで構成することを特徴とする。

請求項１記載の本発明によれば、揚重物に取り付けた反射ターゲットプリズムを座標計測器で追尾することにより、揚重物の座標を計測するから、揚重物の座標を外部からのリアルタイム計測により把握できる。よって、その計測結果を索条の送り出しおよび巻取りを行うウインチ装置などの制御装置にフィードバックすることで、移動位置決めを行えば、座標精度を確保できる。

請求項２記載の発明は、前記揚重物は、建物の外壁面を移動するロボットであり、少なくとも壁面状態検査機能を備え、前記操作制御手段により前記索条の送り出し量を決定することを特徴とする。

請求項２記載の本発明によれば、外壁面上の任意の部位へのロボットの移動位置決めを正確に行うことができ、壁面状態を正確に把握できる。

この発明の多次元移動位置決め装置は、リアルタイムで揚重物の位置を計測するから、現座標から目標座標まで高精度で正確に移動できる。そして、目標座標である位置決め座標は座標計測器からダイレクトに得られる正確な座標であるから、高精度の位置決め精度が確保できる。

以下、図面についてこの発明の実施の形態を詳細に説明する。図１はこの発明の多次元移動位置決め装置の実施の形態を示す全体説明図で、各種ロボットや建設資材などの揚重物１を建物の外壁面２にそって移動させる場合を例にとって説明する。

建物の屋上などの所定の２定点位置に間隔をおいてウインチ装置３などの巻上装置を設置し、このウインチ装置３に一端が巻回されるワイヤ４などの索条の他端を前記外壁面２にそって吊りおろし、このワイヤ４の他端に揚重物１を取り付け、これにより、揚重物１を２本のワイヤ４で外壁面２にそって吊下げる。

一方、地上などの制御操作しやすい場所に前記揚重物１の二次元座標を計測するための座標計測器５として自動追尾型のトータルステーションを設置する。この自動追尾型のトータルステーションは、レーザー測距と水平角・垂直角により三次元座標を計測する測量器である。

そして、揚重物１には、前記座標計測器５が移動位置を追尾しやすいように３６０度全周型の反射ターゲットプリズム６を設置しておく。ここで全周型とは、複数のプリズムを球状に配置することで３６０度の全周からのレーザー光反射を可能にしたタイプのものの意味である。

さらに、前記座標計測器５は操作制御盤７に組み込まれるものであり、この操作制御盤７には座標計測器５の他にマイクロコンピュータなどの制御装置や操作盤が搭載されて、揚重物１の座標計測機能と移動制御機能を備え、ウインチ装置３の駆動機構に対して移動制御信号を出力する。

次にかかる操作制御盤７と反射ターゲットプリズム６を使用してロボットなどの揚重物１を所定位置に移動させる方法を説明する。操作制御盤７を外壁面２の近くの見通しのよい場所に設置し、操作制御盤７に搭載してある座標計測器５のＸＹＺの回転座標を原点の０．０．０にセットする。

建物の屋上から２本のワイヤ４で吊下げられた揚重物１には反射ターゲットプリズム６が取り付けられており、この反射ターゲットプリズム６の中心点（ＸＹＺ）を位置決め座標とする。この場合、反射ターゲットプリズム６と揚重物１とは相対的な位置関係がわかっているから、揚重物１の座標は反射ターゲットプリズム６の座標から得ることができる。

座標計測器５で反射ターゲットプリズム６を追尾し、反射ターゲットプリズム６の三次元座標をリアルタイムで得る。すなわち、座標計測器５から反射ターゲットプリズム６に対してレーザー光を発し、レーザー測距により反射ターゲットプリズム６までの距離を測定し、さらにその方向を水平角度と垂直角度との２角で得ることにより反射ターゲットプリズム６の三次元座標を得る。そして、この反射ターゲットプリズム６の三次元座標に基づいて揚重物１の三次元座標を得る。

このようにして揚重物１の現在位置の三次元座標が判明したならば、揚重物１を外壁面２上で移動したい位置の目標座標を操作制御盤７に入力すれば、コンピュータ処理により現座標から目標座標までの軌道が算出される。

よって、この操作制御盤７から建物の屋上に設置の２台のウインチ装置３の駆動機構に対して移動制御信号を出力すれば、前記のようにして算定された軌道から外れないようにワイヤ４の繰り出し量が設定され、ウインチ装置３が駆動されてワイヤ４が送り出されて外壁面２上に設定された目標座標位置に揚重物１が移動させられる。

このとき、揚重物１及び反射ターゲットプリズム６の移動は、座標計測器５でリアルタイムでダイレクトに追尾されるから、設定された軌道を確実に移動し、移動位置決め座標も座標計測器５からダイレクトに得られる正確な座標であるから高精度の位置決め精度が確保できる。

なお、目標座標まで移動するための軌道は、任意に設定することが可能であり、最短距離に限定されるものではなく、例えば、壁面の左上端から左下端まで移動し、次に右に１ｍ移動した後、上端まで移動するなどの全自動的な移動位置決めが可能である。

また、目標座標を操作制御盤７からマニュアル操作することで揚重物１を外壁面２上の任意の位置に自由に移動させることも可能であり、このシステムによれば、従来からのクレーンやリフトに代わる新しい水平垂直搬送システムが可能となる。

移動方向も前記のような二次元方向に限定されるものではなく、吊り点を３点以上にすれば、三次元方向への移動位置決めにも実施できる。

図２は、揚重物１として外壁リニューアルのための事前診断ロボット８に実施した場合であり、事前診断ロボット８は、外壁の補修前の診断のみを小型で簡易的なロボットで行う外壁事前診断システムに採用されるものと、補修前診断と補修作業とを共通移動装置内にモジュールを変更して使い分ける外壁診断および自動補修システムに採用されるものとがある。

図２は、壁事前診断システムを示すものであるが、基本構成は図１に示した移動システムと同様であるが、図２に示すように事前診断ロボット８は外壁面２に容易に対応できるように小型軽量なものに構成され、壁面診断装置とＣＣＤカメラのような撮影装置を搭載しており、操作制御盤７からは事前診断ロボット８に対して診断データや診断制御信号が出力される。

図３、図４は事前診断ロボット８の一例を示すもので、壁面状態を検査する機能（タイル剥離検知、亀裂検出、画像撮影、異常個所のマーキングなど）を持つ検査モジュール１１と、移動時に段差や障害をかわし壁面との距離を最適に保つ壁面支持脚９と検査結果を地上の操作制御盤７に無線データ伝送する機能を持つ移動モジュール１２とで構成されている。図中１０は診断データや画像・座標信号を操作制御盤７との間で送受信するための送受信アンテナを示す。

かかる事前診断ロボット８を使用して外壁面２を診断するには、地上で操作員が操作制御盤７を操作して建物の屋上に設置したウインチ装置などの駆動装置を無線制御し、事前診断ロボット８を診断のための目標座標位置に移動させる。

事前診断ロボット８は外壁面２上の診断範囲を自動で移動・診断し、診断結果を座標と照合記録するとともに、異常判定箇所については画像撮影および位置マーキングを行う。診断結果および撮影された画像などは送受信アンテナ１０から地上の操作制御盤７に伝送される。診断方法は、打音式、振動式、赤外線式などの各種判定装置を検査モジュールとして組み込んでおき、任意の方式の採用が可能である。

操作制御盤７では必要に応じて診断結果データをもとに外壁面２の診断マップを作成する。前記位置マーキングは診断マップにしたがって補修を実施する場合に、補修箇所を明示するためのものとして有効に機能する。この場合、マーキングは例えば紫外線照射によりはじめて視覚化できるものにしておくことで、外壁面２が汚れることを防げる。

また、この事前診断ロボット８を操作制御盤７から遠隔操作し、外壁面２上の任意の部位をリアルタイムに映像確認することにより、打診と目視の両面からのマニュアル壁面検査も可能となる。

この発明の多次元移動位置決め装置の実施の形態を示す全体説明図である。この発明の多次元移動位置決め装置の実施の形態を示す外壁事前診断システムに実施した場合の全体説明図である。この発明の多次元移動位置決め装置の実施の形態を示す外壁事前診断ロボットの正面図である。この発明の多次元移動位置決め装置の実施の形態を示す外壁事前診断ロボットの側面図である。

符号の説明

１揚重物２外壁面
３ウインチ装置４ワイヤ
５座標計測器６反射ターゲットプリズム
７操作制御盤８事前診断ロボット
９壁面支持脚１０送受信アンテナ
１１検査モジュール１２移動モジュール

Claims

少なくとも２方から索条で吊り下げられ、多次元方向に移動する揚重物に取り付ける３６０度全周型の反射ターゲットプリズムと、前記反射ターゲットプリズムを追尾することにより揚重物の座標を計測する自動追尾型の座標計測器を有する操作制御手段とで構成することを特徴とする多次元移動位置決め装置。
前記揚重物は、建物の外壁面を移動するロボットであり、少なくとも壁面状態検査機能を備え、前記操作制御手段により前記索条の送り出し量を決定することを特徴とする請求項１記載の多次元移動位置決め装置。