JP2009211454A - 施工確認装置及びそれを用いた設計支援システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】配管部品3Aには、所定の位置に、複数のRFIDタグ11(図中、11A,11B,11Cと表示)が取り付けられており、工場で取り付けられる。そのICチップ11aには、タグ識別情報41、設計位置情報42、構構成品図面情報44、製造検査記録情報45が工場出荷段階で記憶させられている。施工確認装置5は、GPSによる測位機能を有し、取得した測位情報を基準点1及び基準方位2にもとづくXYZ座標系に変換し、設計位置情報42と比較する。誤差が所定値以上の場合は、施工確認装置5は、ネットワーク81を介して設計部門の設計端末91Aに不具合情報を送信する。
【選択図】図1
Description
また、施工図面を見る専門知識や3次元計測器(例えば、トータルステーション)の操作の専門知識を有しない作業員でも3次元位置計測をして位置確認が正確に行える。
また、作業員(計測作業員)が、3次元計測器(例えば、トータルステーション)を用いた3次元位置計測の作業を行いながら確認が行える。
また、施工図面を見る専門知識や3次元計測器の操作の専門知識を有しない作業員でも、3次元位置計測の作業を行いながら確認が行える。
その結果、設計室において不具合対策の検討が容易に開始できる。
(設計支援システムの概要説明)
次に、本発明の第1の実施形態に係わる設計支援システムについて図1及び図2を参照しながら説明する。
図1は、第1の実施形態に係わる設計支援システムの構成図である。図2は、施工確認装置の機能ブロック構成図である。
設計支援システム100Aは、施工確認装置5、現地端末8A、無線端末8C、LAN(Local Area Network)9、ネットワーク(通信ネットワーク)81、LAN82、設計端末91A、CADサーバ93等を含んで構成されている。
なお、現地端末8B、設計端末91Bについては、後記する第1の実施形態の変形例において説明する。
図1に示すようにプラントの建設現場では、配管構造物の一部品である配管部品(構成品)3Aの仮組みが完了している。配管部品3Aには、所定の位置に、複数のRFIDタグ11(図1では11A,11B,11Cと表示)が取り付けられている。このRFIDタグ11は、工場で配管部品3Aが製造されるときに取り付けられるもので、そのICチップ11a(図2参照)には、各種情報、例えば、図2に示すようにタグ識別情報41(以下、タグIDと称する)、設計位置情報(第2の位置情報)42、相対設計位置情報43、構成品図面情報(CAD関連情報)44、製造検査記録情報45が工場出荷段階で記憶させられている。
なお、情報そのものが記憶されていても良いし、情報の存在場所(例えば、URL)や、情報の識別子が記憶されていても良い。
前記した各種情報の詳細については後記する。
本実施形態では、後記するようにタグ取り付け位置が施工確認装置5によって計測されるので、タグR/Wとの通信距離が短い方が位置が正確になり、有利である。
配管部品3AにRFIDタグ11を取り付ける位置(以下、タグ取り付け位置と称する)は、配管部品3Aが、接続する相手の配管部品等との位置関係がわかるように、配管部品3Aの端部近傍、例えば、図1においてRFIDタグ11A、11Cが取り付けられた位置や、配管部品3Aが直管ではなく曲がり管の場合にその向き等が決まるように更に少なくとも1箇所の適切な位置、例えば、図1においてRFIDタグ11Bが取り付けられた位置である。
LAN9に接続する現地端末8Aは、施工検査記録情報46を収集して、図示しない施工検査データベースに登録する。
ここで、少なくとも設計端末91Aは、CADソフトを搭載したパーソナルコンピュータ又はエンジニアリングワークステーションである。
次に、施工確認装置について図2を参照して適宜図1を参照しながら説明する。
図2の(b)に示すように、RFIDタグ11はICチップ11aと接続したアンテナ11bを有している。図2の(b)に示す施工確認装置5は、RFIDタグ11と近距離、例えば、数cm以内で通信可能なタグR/Wで構成された通信部(タグ情報取得手段)56、GPS(Global Positioning System)衛星21からの電波を受信する通信部51A、計算センタ25と通信して位置補正データを受信する通信部51B、建設現場に設けられたLAN9に接続する無線端末8Cを介して現地端末8Aと通信する通信部58を有する携帯端末である。
ここで、通信部51A、51B、測位制御部52、及び測位演算部53は、請求項1及び請求項2に記載の第1の位置取得手段を構成する。
測位制御部52は、入力部5bからの作業員31Aの操作入力を受けて、GPS衛星21からの電波を通信部51Aに受信させて、測位演算部53において、緯度、経度、高度の測位情報(第1の位置情報)の演算をさせる。このとき、測位制御部52は、計算センタ25からの、例えば、基準点1に設けた仮想基準点における位置補正データを通信部51Bに受信させて、前記した緯度、経度、高度の測位情報を測位演算部53において精度良く演算させる。
なお、日本国内では計算センタ25は、VRSセンタと呼ばれ、VRSセンタとGPS測位装置との間は携帯電話で接続されているのが普通であり、前記した通信部51Bは、例えば、携帯電話機能を有している。
基準位置情報取得部54は、作業員が入力部5bを操作したのを受けて、測位制御部52及び測位演算部53において基準点1の測位情報を前記したように取得し、それを前記した内蔵の記憶装置に基準点測位情報として一時保存する機能、及び入力部5bにより入力された基準方位2を記憶装置に保存する機能を有する。
また、前記X座標及びY座標の軸の向きを定めるために、基準点から所定の方向を、基準方位2とする。基準方位2の呼称としては、例えば、「プラント・ノースN」ということもあり、プラント・ノースN方向をY座標軸(プラス側)、それを含む水平面内でY座標軸から右回りに直角な方向をX座標軸(プラス側)と定める。そして、基準点1から鉛直方向をZ座標軸(プラス側)と定める。
そして、計測位置換算部55は、測位演算部53で演算し取得された、計測対象のRFIDタグ11が取り付けられた位置の測位情報を、一時保存された基準点測位情報及び基準方位を用いて、前記したXYZ座標系に変換して、計測位置情報として、計測位置情報処理制御部57に出力する。
なお、前記した緯度、経度、高度座標系からXYZ座標系への変換は、測位情報に応じて緯度線方向に沿った長さが変わることを考慮して、換算されることは当然であり、換算用のテーブルデータ等を内蔵の記憶装置に格納させて容易に変換できる。
計測位置情報処理制御部57は、位置情報比較部(位置情報比較手段)57a、判定部(判定手段)57b、検査記録登録部57cを含んで構成され、取得された計測位置情報に対し、RFIDタグ11に記憶されている各種情報に含まれる設計位置情報42と比較して、その誤差(位置情報差)が所定値以上か否かを判定し、その判定結果に応じた出力を、表示部5aに表示したり、計測位置情報を施工検査記録情報46として、RFIDタグ11に通信部56を介して書き込ませたりする。
この計測位置情報処理制御部57の詳細な機能説明については、後記する図4、図5のフローチャートの説明に回す。
次に、図3を参照し、適宜図1、図2を参照しながらRFIDタグに書き込まれるRFIDタグ情報について説明する。
図3は、プラントの設計から現地施工までの流れの中の本発明に係る工程と、工場及び建設現場におけるRFIDタグに情報を書き込む流れを説明する図である。
図中、白抜き矢印は設計から現地施工までの工程の流れを示し、実線矢印はRFIDタグに情報を書き込む流れを示している。破線矢印は、設計から現地施工までの工程における作業と、RFIDタグに情報を書き込むステップとの対応関係を示す。
ここで、「タグ取り付け位置を設定する」とは、以下の2つの作業を含む。(1)先ず、配管部品3A(図1参照)のタグ取り付け位置を、建設現場に設ける予定の予め決められた基準点1(図1参照)及び基準方位2(図1参照)にもとづいたXYZ座標系の位置座標として計算して求める。(2)次に、求めたXYZ座標系の位置座標を設計位置情報(第2の位置情報)42(図2参照)として、スプール図に表示させたタグ取り付け位置に関係付けて、そのスプール図の付帯情報の一部としてCADサーバ93のCADデータベース93a(図1参照)に登録する。
配管製造部門の材料手配担当者は、CADデータベース93aから配管製作用図面(スプール図)を呼び出し、スプール図のデータを読み出す(ステップS11)。
ここで、読み出されるスプール図のデータとは前記した付帯情報に含まれているものも含み、図3の吹き出しに記載の、(a)タグ識別情報41(タグID)、(b)設計位置情報42(建設現場の基準点に対する位置情報)、(c)相対設計位置情報43(配管部品内の相対位置情報)、(d)構成品図面情報44(スプールNo.(構成品ID)等)である。
以下、図3の説明において、前記情報等の種類を記載するときに、省略して(a),(b),(c),(d),後記する(e)の項目符号だけを記載してある。
なお、項目(a),(b),(c),(d)の情報を総称して、請求項に記載の「RFIDタグ情報」と称する。
配管製作の作業員は、構成品図面情報44の対応するスプール図を確認しながら、相対設計位置情報43に含まれるスプール図固有のxyz座標系の相対位置情報にもとづき、所定の配管部品3Aの所定のRFIDタグ11に対応する所定のタグ取り付け位置を計測して、そこに当該のRFIDタグ11を取り付ける。
その後、検査員は、製造部門用CAD端末と接続しているタグR/Wを用いて、前記したxyz座標系及びX1Y1Z1座標系で表示した相対位置情報をRFIDタグ11に項目(e)の製造検査記録情報45として登録する(ステップS13)。
なお、施工図面22に従って配管部品3Aの単品を複数地上で組み合わせて(この作業を「地組み」という)溶接等し、組み立てた複数の配管部品3A全体を、クレーン等を使って持ち上げ、配管構造物として組み上げていくことが多い。このような場合に、地組みの作業ミスで、エルボ等の取り付け方向がずれる等の作業ミスが発生し易い。
従って、仮組みのとき、前記した項目(a),(b),(d)を確認し、施工図面22に記載されているRFIDタグ11のタグ取り付け位置を施工確認装置5(図2参照)で計測する。
施工検査記録情報の内容については後記する。
次に、施工確認装置5を用いてRFIDタグ取り付け位置を計測して施工確認する作業の流れを図4及び図5を参照し、適宜図1、図2を参照しながら説明する。
図4、図5は施工確認装置を用いてRFIDタグ取り付け位置を計測して施工確認する作業の流れを示すフローチャートである。
ここで、施工確認装置5(図2参照)は、既に起動されて、施工確認プログラムが立ち上がっている。図1から図3までの説明では、構成品の例として配管部品3A(図2参照)を取り扱っているが、フローチャートの説明の中では、一般化した名称である「構成品」という用語を使う。
なお、作業員31Aは、施工確認装置5を操作して、予め基準点1において前記基準点測位情報を取得し、基準方位2を入力部5bを操作して入力し、基準点測位情報及び基準方位2を記憶させておく。
ステップS21では、作業員31A(図1参照)が携帯している図示しないIDカードに内蔵されているRFIDタグに施工確認装置5の通信部56(図2参照)を近づけたのを受けて、計測位置情報処理制御部57(図2参照)が、前記したIDカードのRFIDタグから作業員IDを取得する。次いで、構成品に取り付けられたRFIDタグ11(図2参照)の1つのRFIDタグ11に施工確認装置5の通信部56を近づけ、RFIDタグ情報を取得して一時記憶する(ステップS22)。
ステップS25では、計測位置情報処理制御部57の制御を受けて、計測位置換算部55が、予め保存しておいた前記基準点測位情報にもとづきステップS24で取得した測位情報を計測位置情報に換算し、計測位置情報処理制御部57に出力する。
なお、設計位置情報42はステップS22で取得されたRFIDタグ情報の中に含まれている。
ステップS27では、計測位置情報処理制御部57は、表示部5aにメッセージを出力して、同一の構成品に取り付けられた残りのRFIDタグがある(Yes)か、ない(No)かを作業員31Aにチェックさせる。入力部5bを介してYesとの入力を受けた場合は、ステップS22に戻り、Noとの入力を受けた場合は、ステップS28へ進む。
具体的には、ステップS26で一時記憶されたタグIDに対応させた計測位置情報及び設計位置情報42(両方ともXYZ座標系で表されている)の組を検索し、計測位置情報から設計位置情報を差し引いたものを位置情報差とする。
閾値以上の場合(Yes)は、ステップS31に進み、位置情報差にフラグを立て、ステップS32へ進む。閾値未満の場合(No)は、ステップS32に進む。
ここで、閾値は予め決められたものであり、前記した施工確認プログラムの中のデータとして設定されており、例えば、数cmから数十cmのオーダの値である。プラントの配管施工においては、配管が長い場合、組み立て誤差としてこの程度の差が生じるもので、施工中に用いる配管部品の長さ調整でこのような差を吸収しうる。
閾値以上の場合(Yes)は、ステップS33に進み、ベクトル角度差にフラグを立て、符号(2)で示すようにステップS34へ進む。閾値未満の場合(No)は、ステップS34に進む。
ここで、閾値は予め決められたものであり、前記した施工確認プログラムの中のデータとして設定されており、例えば、数度のオーダの値である。プラントの配管施工においては、配管が長い場合、組み立て誤差としてこの程度の差が生じるもので、施工中に用いる配管部品の角度調整や、撓みでこのような差を吸収しうる。
その方が、施工の流れの下流側において上流側の公差の蓄積結果を許容し、特定の構成品においてその公差の蓄積を調整するように、構成品、例えば、配管部品の長さや取り付け方向を建設現場において調整可能に設計してある場合には、柔軟に閾値を構成品毎に設定できる。
この場合、作業員31Aは、その表示結果を作業監督者に見せて、対応を協議し、仮組み不良か、設計不良かを検討する。
作業員31A及び図示しない作業監督者は、施工確認装置5の表示部5aに表示された計測位置情報、設計位置情報42、製造検査記録情報45と、施工図22例えば、配管アイソメ図とを見ながら、容易に仮組みが不良か、タグ取り付け位置の公差の影響なのか、設計不良なのかが、判別できる。
この表示状態では、計測位置情報処理制御部57は、表示部5aに「設計部門に報告(通信) Yes/No」のアイコンボタンを表示させるようになっている。
ステップS36において設計部門に報告しない場合(No)、例えば、仮組み不良である場合や、タグ取り付け位置の公差の影響の場合は、そのままステップS38へ進む。
ここで、特にフローチャートのステップS22が請求項1及び請求項2に記載のタグ情報取得手段を、ステップS25が請求項1及び請求項2に記載の位置情報換算手段を、ステップS28、S29が請求項1、請求項2及び請求項7に記載の位置情報比較手段を、ステップS30〜S35が請求項1、請求項2及び請求項7に記載の判定手段を、構成する。
次に、図6を参照して適宜図1、図2、図5を参照しながら施工確認装置5から不具合情報を受けた場合の、設計端末91Aにおける不具合検討方法について説明する。
図6は、設計端末側で不具合情報を受けた場合の不具合情報図面を生成する流れを示すフローチャートである。
図1に示すように現地端末8Aは、無線端末8C経由で施工確認装置5からの不具合情報をいつでも受信できるように待機しているとする。
なお、設計端末91AはCAD端末機能を有している。
不具合検討コマンドを受信した場合(Yes)は、ステップS42へ進み、受けていない場合(No)は、ステップS41を繰り返す。
エンジニア33が、図形の移動コマンドを入力操作するのを受けて、設計端末91Aは、当該構成品を計測位置情報に合わせて移動表示して、エンジニア33の操作入力に応じて、別ファイル(不具合情報図面)を作成する(ステップS47)。
従って、構成品に含まれる全てのRFIDタグ11の計測位置情報を全て取り込む操作しなくても、直管の配管部品3Aなら2点の計測位置情報の取り込み操作、曲がり配管の配管部品3Aなら少なくとも3点の計測位置情報の取り込み操作で、図形の正確な意図通りの移動が可能である。
ちなみに、前記したような当該構成品の領域の色を異ならせる代わりに、当該構成品の領域の輪郭線の色を異ならせても良い。
特に、RFIDタグ11B,11E,11I,11Mをエルボの曲がり部内側に取り付けることによって、配管アイソメ図におけるエルボ角隅の座標に対応する設計位置情報42が指定されることになる。
本実施形態では、仮想線で示した位置(配管部品3A’)に仮組みした段階で、RFIDタグ11L,11M,11Nの取り付け位置を、図1に示すように施工確認装置5で計測して計測位置情報を含む不具合情報として、無線端末8C、現地端末8A、ネットワーク81を介して設計端末91Aに送信する。そして、エンジニア33が不具合情報に含まれる計測位置情報を表示されているCAD図面に取り込む操作をして、前記したフローチャートのステップS46〜S48に従って、スプールNo.SP04で示した配管部品3Aが、CAD図面上で図8の仮想線で示した位置(配管部品3A’)に旋回移動して表示される。その結果、RFIDタグ11Lが取り付けられた側の管端が大きくオリジナルのCAD図面からずれていることがわかり、関係するスプールNo.SP01〜SP03(図7参照)の配管部品を含めて、配管引き回しを見直す必要が発生したとする。
(1)スプールNo.SP01〜SP04の配管部品で構成される給水配管123全体の配管引き回しを見直し、応力等の評価を再度行い、給水配管123全体又は一部の配管部品を再度製作して出荷する。
(2)もし、スプールNo.SP01〜SP03の配管部品が配管製作工場から出荷前であるならば、新しく得られた配管部品3Aの位置を前提として、干渉チェックや、スプールNo.SP01〜SP04の配管部品で構成される給水配管123全体の応力等の評価を再度行い、スプールNo.SP01〜SP03の配管部品を修正製作して、出荷する。
(3)スプールNo.SP04の仮想線で示した配置(配管部品3A’)を前提として、他の配管部品のルートをできるだけ正規位置にするように、干渉チェックや、給水配管123全体の応力等の評価を行い、追加の配管部品や、修正設計された一部配管部品の再製作を行って出荷する。
等の対策が考えられる。
このような勾配が設計通りになっていない施工は、一連の配管内の液体を少数の箇所に配置されたドレイン配管で、完全に抜くことができるように配管設計されたものを台無しにしてしまうので、配管部品の取り付け直しや、ドレイン配管の追加等が必要になる。
設計部門においては、遠隔地の建設現場から送られた不具合情報を取得すると、容易にCADソフトの入力となるタグIDや構成品図面情報44や計測位置情報を入手でき、現地の構成品の施工工事における不具合状況が正確に把握できる。
これにより、現地の作業員や作業監督者による不具合時の構成品の位置確認作業、計測位置情報の設計部門への連絡時間が削減でき、転記や入力時のヒューマンエラーを防止できる。
なお、パッシブタイプのRFIDタグ11は、設置条件やアンテナの構造などにより通信距離は大きく異なるが、本実施形態では数cmという短距離での通信の方がタグ取り付け位置の計測精度が向上するため、特別なRFIDタグを必要としない。
次に、本実施形態の設計支援システム100Aの変形例について図1及び図9を参照し、適宜図7、図8を参照しながら説明する。本変形例では図1に破線枠で示すように、LAN9にはTV会議機能とCAD機能を有する現地端末8Bが接続されている。また、設計部門のLAN82にもTV会議機能とCAD機能を有する設計端末91Bが接続されている。
(TV会議装置)
現地端末8Bと設計端末91Bは、スピーカ101a(図9参照)を有する表示部101、カメラ102、マイク103、TV会議用リモートコントローラ105、入力部107(図9参照)を含み、テレビ会議を互いに行えるように、テレビ会議ソフトが搭載されている。
TV会議は、建設現場側の現地端末8B(図1参照)と設計側の設計端末91B(図1参照)を操作することにより行われる。
そして、図9に示すように設計部門側のTV会議参集者が、設計端末91Bの入力部107を操作してCAD部131において、CADサーバ93からから当該の不具合情報図面や、関係するオリジナルのCAD図面(以下、これらの図面のデータを初期設計データd0と称する)を呼び出し、更に、入力部107を操作してCAD部131においてそれらを設計データ蓄積部132に格納させるコマンドを入力すると、CAD部131からデータ制御部133に対して初期設計データ入力イベントが通知される。データ制御部133は、初期設計データ入力イベントを受け、初期設計データd0を設計データ蓄積部132に書き込む処理を行う。
また、通信部117は、差分データΔd1を受信したことを、データ制御部113を介して、CAD部111に通知する。現地端末8Bの前のTV会議参集者は、差分データΔd1の受信を表示部101で確認して、入力部107を操作して、CAD部111において表示部101に表示させる。
これにより、両者が共通のCAD図面情報を有して表示閲覧可能となる。
また、通信部137は、差分データΔd2を受信したことを、データ制御部133を介して、CAD部131に通知する。設計端末91Bの前のTV会議参集者は、差分データΔd2の受信を表示部101で確認して、入力部107を操作して、CAD部131において表示部101に表示させる。
なお、CAD情報共有部110(130)、CAD部111(131)が処理できるデータは、3次元CAD図面のデータに限定されることは無く、2次元CAD図面のデータ、工程表等のデータも含めることができる。
TV会議用リモートコントローラ105を操作して、カメラ102の撮像範囲を変えたり、画像の表示倍率を変えたり、スピーカ101aの音量を変えたりできる。
また、このTV会議機能とCAD図面の共有機能を用いて、設計側で行った対策案の検討結果を現地側に説明したり、現地側と設計側が同時に会話形式で検討したり、工事工程の検討をしたりすることが迅速に行える。
この結果、構成品の位置確認作業の時間削減、設計エンジニアがプラント建設現場へ出向くことを極力なくすことができ、設計エンジニアの現地対応費用の削減できる。また、不具合が生じた場合に対策会議の効率化による対策までの必要時間の削減とデータの現地と設計側との間のやり取りの信頼性が向上する。
次に、本発明の第2の実施形態に係わる設計支援システムについて図10及び図11を参照しながら説明する。
(設計支援システム)
第1の実施形態では、GPS衛星21からの信号にもとづく測位機能とRFIDタグ11との通信機能を有する施工確認装置5を用いることを特徴としたが、本実施形態では、RFIDタグ12(図10中、12A,12B,12Cで表示)との通信機能を有する3次元計測器(以下、トータルステーションと称する)を用いることを特徴とする。
図10は、第2の実施形態に係わる設計支援システムの構成図であり、図11は、トータルステーションの機能ブロック構成図である。
第1の実施形態及びその変形例と異なるのは、構成品、ここでは配管部品3Bに取り付けられているRFIDタグ12は、第1の実施形態及びその変形例におけるRFIDタグ11と異なり、電池を内蔵したアクティブタイプ(Active Type)のものであり、通信距離も数十m〜100m程度であることと、GPS電波による測位機能を有する施工確認装置5の代わりに、トータルステーション6を用いる点である。
第1の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
なお、工場及び建設現場におけるRFIDタグ12に情報を書き込む流れは、第1の実施形態における図3に示した流れと同じである。ただし、RFIDタグ11をRFIDタグ12と読み替える。
図10に示すトータルステーション6は、例えば、特開2003−240548号公報の段落[0014]から[0053]に記載のような公知の構成を有し、視準用望遠鏡6aは、計測対象物を高倍率で撮像する撮像装置として図示しない視準カメラ光学系の他に、計測対象物を低倍率の広い視野で撮像する撮像装置として図示しない広角カメラ光学系を備えている。そして、このトータルステーション6は、図10 HYPERLINK "http://www6.ipdl.inpit.go.jp/Tokujitu/tjitemdrw.ipdl?N0000=231&N0500=1E#N/;%3e:=;?:;7///&N0001=34&N0552=9&N0553=000005" \t "tjitemdrw" に示すように、整準台6b上に水平回転可能に水平回転部6cを取り付け、この水平回転部6cに立設された一対の柱部6d,6d間に垂直(鉛直)回転可能に視準用望遠鏡6aを取り付けている。即ち、水平回転部6cと一対の柱部6dによって一体のトータルステーション本体が構成され、トータルステーション本体の柱部6d,6d間に視準用望遠鏡6aが垂直(鉛直)回転可能に設けられている。
なお、視準用望遠鏡6aは、水平制御部(水平サーボモータ)と垂直制御部(垂直サーボモータ)によってその駆動が制御されるが、手動で微動ネジ68A,68B(図10参照)により容易に回動させることもできる。
トータルステーション6のCPU60は、その付随する記憶装置に予め格納されたアプリケーションプログラムである、3次元位置計測プログラムや施工確認プログラムを実行することによって、図11に示す基準位置情報取得部63、計測位置換算部(位置情報換算手段)64、計測位置情報処理制御部65等の各種の機能を実現する。
ここで、作業員31Bは、トータルステーション6の操作に習熟し、トータルステーション6による3次元位置計測技術を理解している技術者である。
そして、計測位置換算部64は、演算制御部60aで演算して取得された、目的のRFIDタグ12が取り付けられた位置のトータルステーション6の現在位置から計測した計測データを、一時保存された基準点位置情報を用いて、前記したXYZ座標系に変換して、計測位置情報として、計測位置情報処理制御部65に出力する。
計測位置情報処理制御部65は、位置情報比較部(位置情報比較手段)65a、判定部(判定手段)65b、検査記録登録部65cを含んで構成され、取得された計測位置情報に対し、RFIDタグ12に記憶されている各種情報(RFIDタグ情報)の中の設計位置情報(第2の位置情報)42と比較して、その誤差(位置情報差)が予め決められた所定値以上であるか否かを判定し、その判定結果に応じた出力を、表示部62aに表示したり、計測位置情報を施工検査記録情報46として、RFIDタグ12に通信部66を介して書き込ませたりする。
計測位置情報処理制御65は、第1の実施形態における計測位置情報処理制御部57と略同じ構成及び、同じ機能を有する。
図12、図13は、第1の実施形態の説明における図4、図5のフローチャートに対応する、本実施形態におけるトータルステーションを用いてRFIDタグ取り付け位置を計測して施工確認する作業の流れを示すフローチャートである。
第1の実施形態の計測位置情報処理制御部57における図4、図5に示した処理と似ているが、ここでは異なるところを示し、同じところは説明を省略する。
ステップS51では、作業員31B(図10参照)が表示部62a(図10参照)や入力部62b(図10参照)を操作したのを受けて、計測位置情報処理制御部65に作業員31Bが携帯しているIDカードに内蔵されている図示しないRFIDタグから作業員IDを取得する。次いで、作業員31Bは、トータルステーション6を操作して、構成品に取り付けられたRFIDタグ12中から1つのRFIDタグ12のタグ取り付け位置の測距、測角を行う。ステップS52では、演算制御部60aは、作業員31Bによる距離と角度(水平角度及び鉛直角度)の取り込み操作があったか否かをチェックする。取り込み操作があった場合(Yes)は、ステップS53へ進み、無かった場合(No)は、ステップS52を繰り返す。
ステップS55では、計測位置情報処理制御部65は、タグIDの入力を受付け、入力されたタグIDのRFIDタグ12と通信し、RFIDタグ情報を取得して、一時記憶する(ステップS56)。
なお、設計位置情報42はステップS56で取得されたRFIDタグ情報に含まれている。
具体的には、ステップS58で一時記憶された計測位置情報と設計位置情報42の組を呼び出し、XYZ座標系で表されたその計測位置情報から設計位置情報を差し引いたものを位置情報差とする。
ステップS60では、計測位置情報処理制御部65は、位置情報差が閾値以上か否かをチェックする。閾値以上の場合(Yes)は、ステップS61へ進み、閾値未満の場合(No)は、ステップS62へ進む。
ステップS62では、計測位置情報処理制御部65は、この計測位置情報を確定するか否かをチェックする。作業員31Bが確定の操作をしたことを検出した場合(Yes)は、ステップS64へ進み、キャンセル操作をしたことを検出した場合(No)は、ステップS63へ進む。
ステップS64では、計測位置情報処理制御部65は、メッセージを表示部62aに出力して、同一の構成品に取り付けられた残りのRFIDタグがある(Yes)か、ない(No)かを、作業員31Bにチェックさせる。Yesとの入力を受けた場合は、符号(4)に従いステップS52に戻り、Noとの入力を受けた場合は、ステップS65へ進む。
更に、現地端末8Bや設計端末91Bを用いたTV会議やCAD図面情報の共有機能も第1の実施形態における変形例と同じである。
また、施工図22に記載の計測箇所の設計位置情報42をトータルステーション6に取得させるためには、当該のRFIDタグ12のタグIDを入力部62bから入力するだけで済み、簡略化されているので、データ入力のミスが少ない。
また、トータルステーション6を用いて据え付け位置を計測し、RFIDタグ12とは数十mから100m程度の通信距離で通信するので、容易に多数のRFIDタグ12のタグ取り付け位置の計測ができ、計測効率が良い。
これにより、現地の作業員や作業監督者による構成品の位置確認作業時間が削減できる。
また、このTV会議機能とCAD図面の共有機能を用いて、設計側で行った対策案の検討結果を現地側に説明したり、現地側と設計側が同時に会話形式で検討したり、工事工程の検討をしたりすることが迅速に行える。
この結果、構成品の位置確認作業の時間削減、設計エンジニアがプラント建設現場へ出向くことを極力なくすことができ、設計エンジニアの現地対応費用の削減できる。また、不具合が生じた場合に対策会議の効率化による対策までの必要時間の削減とデータの現地と設計側との間のやり取りの信頼性が向上する。
次に、本発明の第3の実施形態に係わる設計支援システムについて図14及び図15を参照しながら説明する。
(設計支援システム)
第1の実施形態では、GPS衛星21からの信号にもとづく測位機能とRFIDタグ11との通信機能を有する施工確認装置5を用いることを特徴としたが、本実施形態では、RFIDタグ13(図14中、13A,13B,13Cで表示)との通信によって位置計測をする測位サーバ7を用いることを特徴とする。
図14は、第3の実施形態に係わる設計支援システムの構成図であり、図15は、測位サーバの機能ブロック構成図である。
第1の実施形態及びその変形例と異なるのは、構成品、ここでは配管部品3Cに取り付けられているRFIDタグ13は、第1の実施形態及びその変形例におけるRFIDタグ11と異なり、電池を内蔵したアクティブ型のものであり、通信距離も数十mから100m程度であることと、GPS電波による測位機能を有する施工確認装置5の代わりに、3つ以上のレシーバ(タグリーダ)70(図14中、70A,70B,70Cで表示)と接続した測位サーバ7を用いる点である。測位サーバ7は通常のパーソナルコンピュータで構成されている。
ここで、測位サーバ7が請求項5に記載の施工確認装置に対応する。
第1の実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
RFIDタグ13は、前記したように内蔵の電池により、周期的に所定の信号を発信し、電池は、例えば、2年間から5年間程度有効である。
ちなみに、各RFIDタグ13の周期的な発信は、ランダムとなるように初期設定がなされる。
図14に示す測位サーバ7は、RFIDタグ13と無線通信することができる複数のレシーバ70と接続されている。各レシーバ70は、各RFIDタグ13が周期的に発信する所定の信号、例えば、タグIDを示す信号を受信したとき、各レシーバ70における信号の受信時刻を確認して、受信したタグIDと受信時刻情報を測位サーバ7に送信する。
各レシーバ70は、RFIDタグ13と通信可能なタグR/Wで構成され、基準点1(図14参照)と設計方位2(図14参照)にもとづいてXYZ座標系で位置が予め計測された位置に配置され、建設現場全体に、RFIDタグ13との通信可能距離(数十mから100m以内の距離)内に、3個以上はレシーバ70が存在するように予め配置されているものとする。
測位サーバ7は、図15に示すようにネットワークで構成されたレシーバ70と通信できる通信部74、LAN9を介して現地端末8Aと通信する通信部75を有する。
計測位置情報処理制御部73は、遅延時間取得部73a、位置情報比較部(位置情報比較手段)73b、判定部(判定手段)73c、検査記録登録部73dを含んで構成される。計測位置情報処理制御部73は、遅延時間取得部73aにおいて取得された遅延時間情報を3次元計測位置算出部71に出力して、3次元計測位置算出部71においてXYZ座標系の計測位置情報を算出させ、RFIDタグ13に記憶されている各種情報の中の設計位置情報42と比較して、その誤差(位置情報差)が予め決められた所定値以上であるか否かを判定し、その判定結果に応じた出力を、表示部7aに表示したり、計測位置情報を施工検査記録情報46として、RFIDタグ13に通信部74やレシーバ70を介して書き込ませたりする。
次に、この3次元計測位置算出部71と計測位置情報処理制御部73の詳細な機能説明について、図16、図17を参照し、適宜図14、図15を参照ながら詳細に説明する。
図16、図17は、第3の実施形態の説明における図4、図5のフローチャートに対応する、本実施形態における測位サーバを用いてRFIDタグ取り付け位置を計測して施工確認する作業の流れを示すフローチャートである。
第1の実施形態の計測位置情報処理制御部57における図4、図5に示した処理と似ているが、ここでは異なるところを示し、同じところは説明を省略する。
ステップS71では、作業員31C(図14参照)が入力部7b(図15参照)を操作したのを受けて、計測位置情報処理制御部73(図15参照)に作業員31Cの作業員IDを取得する。
これは、RFIDタグ12がアクティブ型のRFIDタグであり、複数のRFIDタグ13がレシーバ70を介して通信部74と通信可能であるので、これからタグ取り付け位置を計測する所定のRFIDタグ13を、特定するための操作である。
なお、ここでは、RFIDタグ13は、周期的にタグIDを発信するものとしたが、それに限定されない。RFIDタグ13が受信待機状態にいて、ステップS72で取得されたタグIDを、遅延時間取得部73a(図15参照)が通信部74(図15参照)及び各レシーバ70(図15参照)を介して質問送信し、RFIDタグ13が、質問信号を受信して自分が呼びかけられていると判定したときに、自分のタグIDを含む応答信号を発信するようにしても良い。
3次元計測位置算出部71は、各レシーバ70の配置とレシーバIDを付された遅延時間情報にもとづき、遅延時間情報に対応する当該のレシーバ70からの距離を算出し(ステップS74)、更に基準点1からの計測位置情報に換算して、表示部7aに表示する(ステップS75)。
なお、設計位置情報42はステップS76で取得されたRFIDタグ情報に含まれている。
具体的には、ステップS75で一時記憶されたタグIDに対応させた計測位置情報と設計位置情報42の組を検索し、XYZ座標系で表されたその計測位置情報から設計位置情報を差し引いたものを位置情報差とする。
更に、現地端末8Bや設計端末91Bを用いたTV会議やCAD図面情報の共有機能も第1の実施形態における変形例と同じである。
また、測位サーバ7を用いてレシーバ70から、例えば、数十m以内のRFIDタグ13と通信して構成品の据え付け位置を計測するので、容易に多数のRFIDタグ取り付け位置の計測ができ、計測効率が良い。
これにより、現地の作業員や作業監督者による構成品の位置確認作業時間が削減できる。
また、このTV会議機能とCAD図面の共有機能を用いて、設計側で行った対策案の検討結果を現地側に説明したり、現地側と設計側が同時に会話形式で検討したり、工事工程の検討をしたりすることが迅速に行える。
この結果、構成品の位置確認作業の時間削減、設計エンジニアがプラント建設現場へ出向くことを極力なくすことができ、設計エンジニアの現地対応費用の削減できる。また、不具合が生じた場合に対策会議の効率化による対策までの必要時間の削減とデータの現地と設計側との間のやり取りの信頼性が向上する。
2 基準方位
3A,3B,3C 配管部品(構成品)
5 施工確認装置
5a 表示部
5b 入力部
6 トータルステーション(施工確認装置)
7 測位サーバ(施工確認装置)
7a 表示部
7b 入力部
8A,8B 現地端末
9,82 LAN
11,11A,11B,11C,11F,11L,12,12A,12B,12C、13,13A,13B,13C RFIDタグ
21 GPS衛星
22 施工図面
25 計算センタ
31A,31B,31C 作業員
33 エンジニア
41 タグ識別情報
42 設計位置情報(第2の位置情報)
43 相対設計位置情報
44 構成品図面情報(CAD関連情報)
45 製造検査記録情報
46 施工検査記録情報
51A 通信部(第1の位置取得手段)
51B 通信部(第1の位置取得手段)
52 測位制御部(第1の位置取得手段)
53 測位演算部(第1の位置取得手段)
54 基準位置情報取得部
55 計測位置換算部(位置情報換算手段)
56 通信部(タグ情報取得手段)
57 計測位置情報処理制御部
57a 位置情報比較部(位置情報比較手段)
57b 判定部(判定手段)
57c 検査記録登録部
58 通信部
60 CPU
60a 演算制御部(第2の位置取得手段)
61A 測距部(第2の位置取得手段)
61B 測角部(第2の位置取得手段)
62a 表示部
62b 入力部
63 基準位置情報取得部(第2の位置取得手段)
64 計測位置換算部(第2の位置取得手段)
65 計測位置情報処理制御部
65a 位置情報比較部(位置情報比較手段)
65b 判定部(判定手段)
65c 検査記録登録部
66 通信部(タグ情報取得手段)
67 通信部
70A,70B,70C レシーバ(タグリーダ、タグ情報取得手段、第3の位置取得手段)
71 3次元計測位置算出部(第3の位置取得手段)
72 基準位置情報取得部(第3の位置取得手段)
73 計測位置情報処理制御部
73a 遅延時間取得部(第3の位置取得手段)
73b 位置情報比較部(位置情報比較手段)
73c 判定部(判定手段)
73d 検査記録登録部
74 通信部(タグ情報取得手段)
75 通信部
81 ネットワーク(通信ネットワーク)
82 LAN
91A,91B 設計端末
93 CADサーバ
93a CADデータベース
100A,100B,100C 設計支援システム
107 入力部
110 CAD情報共有部(第2のCAD情報共有手段)
111 CAD部
117 通信部
118 TV会議制御部(第2の会議手段)
121A 給水加熱器
121B 給水過熱器
121b 出口ノズル
123 給水配管
130 CAD情報共有部(第1のCAD情報共有手段)
131 CAD部
137 通信部
138 TV会議制御部(第1の会議手段)
Claims (9)
- GPS衛星からの電波を受信し、自身の位置を算出して第1の位置情報として取得する第1の位置取得手段と、
建設現場において施工される構造物の構成品の所定の位置に固定され、所定の基準点にもとづく前記固定された所定の位置に対応する第2の位置情報を記憶したRFIDタグと電波により通信して、前記第2の位置情報を取得するタグ情報取得手段と、
前記第1の位置取得手段が取得した前記第1の位置情報を前記基準点にもとづく計測位置情報に換算する位置情報換算手段と、
前記第2の位置情報と前記計測位置情報とを比較する位置情報比較手段と、
前記位置情報比較手段で取得した位置情報差が所定値以上か否かを判定して出力する判定手段と、
を有することを特徴とする施工確認装置。 - 前記RFIDタグに接近させて、前記タグ情報取得手段により前記第2の位置情報を取得したとき、
前記第1の位置取得手段により前記第1の位置情報を取得し、前記位置情報換算手段により前記計測位置情報に換算し、前記位置情報比較手段における前記位置情報差にもとづいて前記判定手段が判定結果を出力することを特徴とする請求項1に記載の施工確認装置。 - 建設現場において施工される構造物の構成品の所定の位置に固定され、所定の基準点にもとづく前記固定された所定の位置に対応する第2の位置情報を記憶したRFIDタグと電波により通信して、前記第2の位置情報を取得するタグ情報取得手段と、
前記RFIDタグの位置を計測し、前記基準点にもとづく計測位置情報を取得する第2の位置取得手段と、
前記第2の位置情報と前記計測位置情報とを比較する位置情報比較手段と、
前記位置情報比較手段で取得した位置情報差が所定値以上か否かを判定して出力する判定手段と、
を有することを特徴とする施工確認装置。 - 前記施工確認装置は、前記RFIDタグを識別するタグ識別情報を入力する入力手段を有しており、
また、前記RFIDタグは、タグ識別情報を予め記憶しており、
前記入力手段から入力された前記タグ識別情報に対応する特定の前記RFIDタグの前記計測位置情報を第2の位置取得手段が取得したとき、
前記タグ情報取得手段により前記タグ識別情報に対応する特定の前記RFIDタグと通信して前記第2の位置情報を取得し、前記位置情報比較手段における前記位置情報差にもとづいて前記判定手段が判定結果を出力することを特徴とする請求項3に記載の施工確認装置。 - 建設現場において施工される構造物の構成品の所定の位置に固定され、所定の基準点にもとづく前記固定された所定の位置に対応する第2の位置情報を記憶したRFIDタグと電波により通信して、前記第2の位置情報を取得するタグ情報取得手段と、
前記RFIDタグと通信する複数のタグリーダを有し、該タグリーダによる前記RFIDタグとの通信にもとづいて位置を計測し、所定の基準点にもとづく計測位置情報を取得する第3の位置取得手段と、
前記第2の位置情報と前記計測位置情報とを比較する位置情報比較手段と、
前記位置情報比較手段で取得した位置情報差が所定値以上か否かを判定して出力する判定手段と、
を有することを特徴とする施工確認装置。 - 前記施工確認装置は、前記RFIDタグを識別するタグ識別情報を入力する入力手段を有しており、
また、前記RFIDタグはタグ識別情報を予め記憶しており、
前記入力手段から入力された前記タグ識別情報に対応する特定の前記RFIDタグの前記計測位置情報を第3の位置取得手段が取得したとき、
前記タグ情報取得手段により前記入力指定された特定のRFIDタグと通信して前記第2の位置情報を取得し、前記位置情報比較手段における前記位置情報差にもとづいて前記判定手段が判定結果を出力することを特徴とする請求項5に記載の施工確認装置。 - 前記構成品には、離間した予め決められた位置に少なくとも2個以上の複数の前記RFIDタグが固定され、
前記位置情報比較手段は、前記複数のRFIDタグの内の任意の2個に対応して前記取得した計測位置情報間の第1のベクトルと、前記2個に対応する前記RFIDタグの前記第2の位置情報間の第2のベクトルを算出し、前記第1のベクトルと前記第2のベクトルとを比較し、
前記判定手段は、前記位置情報比較手段で比較したベクトル角度差が所定値以上か否かを判定して出力することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の施工確認装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の施工確認装置と、
前記施工確認装置と通信する現地端末と、
前記現地端末と通信ネットワークを介して接続する設計端末と、
該設計端末と接続し、CAD情報を格納しているCADデータベースと、
を備える設計支援システムであって、
前記RFIDタグは、更に、前記CAD情報を検索するための検索キーであるCAD関連情報を記憶しており、
前記施工確認装置の前記タグ情報取得手段は、前記RFIDタグから前記CAD関連情報も取得し、
前記現地端末は、
前記施工確認装置から少なくとも前記CAD関連情報及び前記計測位置情報を取得して前記通信ネットワークを介して前記設計端末に送信する現地情報送信手段を有し、
前記設計端末は、
前記CADデータベースからCAD情報を取得するCAD情報取得手段と、前記施工確認装置から送信された少なくとも前記CAD関連情報及び前記計測位置情報を取得する現地情報取得手段と、を有し、
前記CAD情報取得手段が、前記取得されたCAD関連情報に対応する前記CAD情報を前記CADデータベースから取得し、
更に、前記取得されたCAD関連情報と前記計測位置情報にもとづいて、施工された前記構成品の位置関係を前記取得した対応するCAD情報に区別可能に重ね書きすることを特徴とする設計支援システム。 - 前記設計端末は、更に、
前記通信ネットワークを介して、前記区別可能に重ね書きされた前記CAD情報及びその変更を前記現地端末へ送信し、前記現地端末上での前記重ね書きされたCAD情報への変更を受信して、前記現地端末と共有する第1のCAD情報共有手段と、
前記設計端末との間で画像情報及び音声情報を、前記通信ネットワークを介して双方向に通信して表示及び会話が可能な第1の会議手段と、
を有し、
前記現地端末は、更に、
前記通信ネットワークを介して、前記設計端末から送信された前記区別可能に重ね書きされた前記CAD情報及びその変更を受信し、自身の前記区別可能に重ね書きされた前記CAD情報への変更を前記設計端末へ送信して、前記設計端末と共有する第2のCAD情報共有手段と、
前記設計端末との間で画像情報及び音声情報を、前記通信ネットワークを介して双方向に通信して表示及び会話が可能な第2の会議手段と、
を有することを特徴とする請求項8に記載の設計支援システム。
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