JP2007118165A - Ink position recording device - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a black position recording apparatus, and more particularly, to a black position recording apparatus that performs marking at a presentation position presented as a black position to be marked (marked out) on a wall surface of a construction site.
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。
For example, in the
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。 The conventional marking operation on the ceiling wall will be described. First, provisional marking is applied to the floor surface position corresponding to the X and Y coordinate positions of the installation position, and then the floor surface is lowered using a lowering / lowering or a laser vertical device. The ceiling wall surface position directly above the marking position was presented, and the worker who was waiting near the ceiling wall surface at this presentation position was marking (marking out).
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。
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。
However, the ink marking robot of
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。
On the other hand, in the conventional inking work that presents the black ink position using a downward swing or a laser vertical device, the worker standing by in the vicinity of the presented black ink position directly performs marking on the ceiling wall, etc. There was a problem that the inking process was difficult and dangerous. For this reason, the operator does not directly mark, but the worker does not approach the presented black position, and is not affected by the situation of the floor surface near the black position as in
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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the operator does not approach the presentation position presented as the black position to be marked, and is not affected by the situation of the floor near the presentation position. An object of the present invention is to provide a black position recording apparatus capable of marking a presentation position safely and accurately.
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。
In order to achieve the above object, the black position recording device according to
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。 According to the present invention, since the stamp supported by the support means can be moved to the presentation position presented as the black position to be marked, the operator does not have to approach the presentation position, and the height of the ceiling wall surface is increased. Even when marking is performed at a place, the safety of the operator is ensured. In addition, since the support position of the stamp can be changed by the support means with respect to the installation position on the floor surface of the apparatus, even if the installation position of the apparatus is limited by the arrangement of the floor surface, etc. Marking can be performed on the position. In addition, since the planned position where the stamp is actually marked is presented by the presenting means, it is presented as the black position by adjusting the position and posture of the stamp so that the presented position matches the presented position to be marked. It is possible to accurately mark the presentation position.
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。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the ink position recording apparatus according to the first aspect of the invention, wherein the stamp advancing / retreating drive means includes a contact frame that abuts a peripheral portion of a position where the leading end surface of the stamp abuts the wall surface. It is characterized by having prepared. According to the present invention, the stamp can be brought into contact with the wall surface while the contact frame is brought into contact with the wall surface, so that it is possible to reliably mark the planned position.
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。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the black position recording apparatus according to the first or second aspect of the invention, wherein the presenting means includes a leading end of the stamp with respect to a direction in which the leading end surface of the stamp advances by the stamp advance / retreat driving means. The light output means emits light from the surface. The present invention is a form of means for presenting a planned position where the stamp abuts. For example, a laser beam is preferably used as the presenting means. However, a light beam other than the laser beam may be used.
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。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the black position recording apparatus according to the second aspect of the invention, wherein the stamp is moved in a direction parallel to the front end surface of the stamp to support the stamp relative to the contact frame. A stamp support position changing means for changing the position is provided.
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。 According to the present invention, the abutting frame is abutted against the wall surface to support the stamp in a stable state, and then the position of the stamp is adjusted to be presented as the black position to be marked, and the stamp is actually marked. It is possible to match the presentation position presented as the planned position.
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。 According to a fifth aspect of the present invention, in the black position recording device according to the first, second, third, or fourth aspect, the presentation position presented as the black position to be marked is presented by light irradiation. It is characterized by that. The present invention shows one form of means for presenting the black position to be marked.
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。 A black position recording apparatus according to a sixth aspect of the invention is the invention according to any one of the first to fifth aspects, wherein a peripheral portion of a position where a front end surface of the stamp abuts on the wall surface by the stamp advance / retreat driving means. And a display means for displaying an image photographed by the camera. According to the present invention, it is possible to perform operations such as adjusting the position of the stamp while viewing the image of the camera, and even when the marking position is away from the operator's position, the marking is accurately performed at a predetermined black position. It can be carried out.
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。 According to a seventh aspect of the present invention, in the black position recording apparatus according to any one of the first to sixth aspects, a peripheral portion of a planned position where a front end surface of the stamp contacts the wall surface by the stamp advance / retreat driving means. The stamp support position changing means matches the stamp position presented by the presenting means based on the image photographed by the camera so as to coincide with the presentation position presented as the black position. It is characterized by comprising a control means for automatically changing the support position.
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。 The present invention shows an aspect in which the support position of the stamp can be automatically adjusted, and according to this, the burden on the operator is reduced.
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。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the black position recording apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the support means is a horizontal portion between a leg portion standing vertically and a tip end of the leg portion. An arm portion supported in a direction, the stub is supported by the arm portion, the height at which the leg portion supports the arm portion can be changed, and the arm portion supports the stamp. It is characterized in that the horizontal position can be changed. The present invention shows an embodiment of the structure of the support means.
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 According to the black position recording apparatus according to the present invention, an operator does not approach the presentation position presented as the black position to be marked, and is safe and independent of the situation of the floor near the presentation position. It is possible to accurately mark the presentation position
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。 The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
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。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a construction support system to which the present invention is applied. As shown in the figure, the
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。
The three-dimensional coordinate data of the installation position input to the three-
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。
The three-
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。
As shown in FIG. 1, the marking robot 14 mainly includes a
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。
The
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。
A
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。
On the
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。
The
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。
According to the configuration of the
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。
A weight balance 42 (weight) is suspended below the base end portion of the
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。
As shown in the side view of FIGS. 1 and 3 and the plan view of FIG. 4, the marking
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。
Here, the
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。
The fine
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。
The
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。
The
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。
Further, the
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。
On the other hand, a
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。
The color of the laser beam emitted from the
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。
Further, a
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。
According to the marking robot 14 described above, since the positional relationship between the installation position of the marking robot 14 on the floor surface and the marking
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。
Next, using the
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。
FIG. 7 is a work flow diagram showing the overall work flow of the construction support method, and FIG. 8 is a work flow diagram illustrating the main work of FIG. 7 in more detail. As shown in FIG. 7, an existing CAD drawing produced for construction is used as a design drawing (step 1). The installation position is described in the CAD drawing, and installation position information is extracted (step 2). About this
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。
The three-dimensional coordinate information of the installation position obtained in
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)。
Next, the three-
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。
Next, the three-
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)。
Next, whether the three-dimensional coordinates of the presentation position obtained by the three-dimensional measuring instrument 12 (hereinafter referred to as presentation coordinates) and the three-dimensional coordinates of the installation position obtained from the design drawing (hereinafter referred to as design coordinates) are the same. Confirm whether or not (step 6). As shown in FIG. 9, there are many architectural deviations between the design shape and the actual shape of the installation surface that is the construction target, and the three-
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)。
If it is out of the allowable range, the installation position is corrected according to the architectural displacement as shown in FIG. 7 (step 7). That is, as shown in FIG. 8, the correction amount of the presentation position is calculated based on the measurement value measured by the three-
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。 The correction step 7-1 will be described in detail with reference to FIG.
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)。
As shown in FIG. 10 (A), the Z coordinate value of the presentation coordinate and the X of the design coordinate presented in step S-5-1 assuming that the shape of the installation surface of the construction target for installing the installation object is a flat surface. , A new coordinate position combined with the Y coordinate value is set as a corrected installation position. Based on the three-dimensional coordinates of the corrected installation position (hereinafter referred to as the first corrected coordinates), the target is collimated by the three-
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。 If it is within the allowable range in the first confirmation step, the first correction coordinate is set as the correct correction installation position.
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)。
As shown in FIG. 10 (B), when it is outside the allowable range, it is assumed that the shape of the installation surface is an inclined plane, and the virtual shape of the inclined plane is determined using the above-described presentation coordinates and the first corrected coordinates. A new coordinate position obtained by combining the X and Y coordinate values of the design coordinates and the Z coordinate value of the coordinates at which the perpendicular and the inclined plane from the X and Y coordinate planes intersect is set as a further corrected installation position. . Based on the three-dimensional coordinates of the corrected installation position (hereinafter referred to as the second corrected coordinates), the target is collimated by the three-
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。 If it is within the allowable range in the second confirmation step, the first correction coordinate is set as the correct correction installation position.
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)。
As shown in FIG. 10C, if it is outside the allowable range, it is assumed that the shape of the installation surface is a curved surface, and the above-described presentation coordinates, first correction coordinates, and second correction coordinates are used. Create a virtual shape of the curved surface, and further modify and install new coordinate positions that combine the X and Y coordinate values of the design coordinates and the Z coordinate values of the coordinates where the perpendicular from the X and Y coordinate plane and the curved surface intersect Position. Based on the three-dimensional coordinates of the corrected installation position (hereinafter referred to as the third corrected coordinates), the target is collimated by the three-
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。 If it is within the allowable range in the third confirmation step, the third corrected coordinate is set as the correct corrected installation position. If it is out of the allowable range, it is within the allowable range using the collimated past coordinates. The third correction step and the confirmation step are repeated until it becomes.
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。 As described above, in the present invention, the shape of the installation surface to be installed on which the installation object is installed is virtually assumed to be a plane, an inclined plane, and a curved surface, and the X, Y coordinate values of the design coordinates and the X, Y coordinates Since a new coordinate position obtained by combining the Z-coordinate value at which the perpendicular from the plane and the surface of the virtual shape intersect is used as the correction installation position, it is possible to perform efficient correction in a short time. In this case, the result of collimation in the first correction step can be used in the second correction step, and the result of collimation in the first and second correction steps can be used in the third correction step. Can be reduced.
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。
When the corrected installation position is determined by the above-described correction step (step 7) and the mark point of the installation position by the laser pointer is presented on the installation surface (step 8), the operator is installed on the
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)。
Next, the operator expands and contracts (or rotates) the elevating
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。
Next, the operator operates the fine
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。 As described above, the work procedure shown in FIG. 7 shows a case where the operator manually operates the marking robot 14 from step S9. However, some or all operations relating to the driving of the marking robot 14 may be automated. Is possible.
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。
FIG. 11 is a flowchart showing a work procedure when the operation of the marking robot 14 from step S9 of FIG. 7 is automated. When the mark point of the installation position by the laser pointer is presented on the installation surface in step S8 of FIG. 7, the three-dimensional coordinate information regarding the corrected installation position and the position information of the marking robot 14 (for example, position information based on the carriage) are three-dimensionally displayed. The data is transferred from the measuring
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)。
Next, the target of the marking
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)。
Next, the
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。
The operation of the marking robot 14 is not limited to being performed automatically. Some operations, for example, the operation until the marking
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。
As described above, in the above embodiment, the planned position (stamp point) to be marked by the
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。
In addition, the structure of the
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。
In the above-described embodiment, it is assumed that the
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。
In the above embodiment, marking is performed by applying ink to the installation surface with the
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
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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。 In the black position recording device that performs marking on the presentation position presented as the black position to be marked on the wall surface of the construction site,
A stamp for marking the position of the wall surface in contact with the wall surface by contacting the tip surface with the wall surface;
The stamp is supported so as to be movable back and forth in a direction orthogonal to the front end surface of the stamp, and the front end surface of the stamp is advanced from a position separated from the wall surface when the wall surface is marked. A stamp advancing / retreating drive means for contacting the wall surface;
Support means for supporting the position and posture of the stamp supported by the stamp advance / retreat driving means with respect to the installation position on the floor so as to be changeable;
Presenting means for presenting a planned position at which the front end surface of the stamp contacts the wall surface by the stamp advance / retreat driving means;
A black position recording apparatus comprising:
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