JP2016080456A - Pipe measuring method and pipe measuring system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配管計測方法及び配管計測システムに関し、特に、製作された配管の形状誤差を計測可能な配管計測方法及び配管計測システムに関する。 The present invention relates to a pipe measurement method and a pipe measurement system, and more particularly to a pipe measurement method and a pipe measurement system capable of measuring a shape error of a manufactured pipe.
船舶やプラントでは、複数の配管を接続して構成される配管構造体が多数使用されている。かかる配管構造体を構成する配管は、設計図通りに製作されることが理想的であるが、現実には、配管の製作精度は他の機械加工部品以上に精度を確保することが困難である。例えば、特許文献１や特許文献２に記載されたように、既設配管に継ぎ足される配管の形状を特定するための方法は提案されているものの、特定した形状通りの配管を製作することができなかった場合には、現場に配管を搬入してから形状が合わずに再製作を余儀なくされることも少なくない。 In ships and plants, a large number of piping structures configured by connecting a plurality of pipes are used. It is ideal that the piping constituting such a piping structure is manufactured according to the design drawing, but in reality, it is difficult to ensure the accuracy of manufacturing the piping more than other machined parts. . For example, as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, although a method for specifying the shape of a pipe added to an existing pipe has been proposed, a pipe having the specified shape cannot be manufactured. In such cases, it is often the case that the pipes are brought into the field and then re-manufactured because the shapes do not match.
一般に、製作された配管は、巻尺、コンベックス、金尺（指矩）等の計測器具を用いて出荷検査が実施されている。しかしながら、かかる出荷検査では、正確な計測を行うことは困難であり、作業者の熟練度によって精度も異なることとなる。また、大型の配管や三次元的に屈曲した複雑な形状の配管の場合には、計測そのものが困難な場合もある。 Generally, the manufactured piping is inspected for shipment using a measuring instrument such as a tape measure, a convex, a gold ruler (finger). However, in such a shipping inspection, it is difficult to perform accurate measurement, and the accuracy varies depending on the skill level of the operator. Further, in the case of a large pipe or a pipe having a complicated shape bent three-dimensionally, the measurement itself may be difficult.
本発明は、上述した問題点に鑑みて創案されたものであり、製作された配管の形状を容易に計測することができる、配管計測方法及び配管計測システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a pipe measurement method and a pipe measurement system that can easily measure the shape of a manufactured pipe.
本発明によれば、直管部を有する配管の寸法を計測する配管計測方法であって、前記直管部の外周に沿って複数の計測用ターゲットを配置するターゲット配置工程と、前記計測用ターゲットの位置を計測する計測工程と、前記計測用ターゲットの計測位置から計測中心点及び計測平面を算出する基礎データ算出工程と、前記計測中心点を通る前記計測平面の垂線を算出する垂線算出工程と、前記垂線を前記直管部の中心線と仮定して前記配管の寸法を算出する寸法算出工程と、を有することを特徴とする配管計測方法が提供される。 According to the present invention, there is provided a pipe measurement method for measuring a dimension of a pipe having a straight pipe portion, a target placement step of placing a plurality of measurement targets along an outer periphery of the straight pipe portion, and the measurement target. A measurement step for measuring the position of the measurement, a basic data calculation step for calculating a measurement center point and a measurement plane from the measurement position of the measurement target, and a perpendicular calculation step for calculating a perpendicular of the measurement plane passing through the measurement center point; And a dimension calculating step of calculating the dimension of the pipe on the assumption that the perpendicular is a center line of the straight pipe portion.
前記配管が複数の前記直管部を有する場合に、前記直管部のそれぞれについて前記垂線を算出した後、前記垂線の交点を算出することにより前記配管の経路を算出する配管経路算出工程を有していてもよい。 In the case where the pipe has a plurality of the straight pipe portions, a pipe route calculation step for calculating a route of the pipe by calculating an intersection of the perpendicular lines after calculating the perpendicular for each of the straight pipe portions. You may do it.
前記ターゲット配置工程は、前記配管に形成されたフランジ部の外周に沿って複数の計測用ターゲットを配置することを含んでいてもよい。 The target placement step may include placing a plurality of measurement targets along the outer periphery of the flange portion formed in the pipe.
また、本発明によれば、直管部を有する配管の寸法を計測する配管計測システムであって、前記直管部の外周に沿って複数の計測用ターゲットを配置するターゲット治具と、前記計測用ターゲットの位置を計測する計測器と、前記計測器の計測結果から前記配管の寸法を算出する演算装置と、を備え、前記演算装置は、前記計測用ターゲットの計測位置から計測中心点及び計測平面を算出し、前記計測中心点を通る前記計測平面の垂線を算出し、前記垂線を前記直管部の中心線と仮定して前記配管の寸法を算出する、ことを特徴とする配管計測システムが提供される。 In addition, according to the present invention, there is provided a pipe measuring system for measuring a dimension of a pipe having a straight pipe part, the target jig for arranging a plurality of measurement targets along the outer periphery of the straight pipe part, and the measurement A measuring instrument for measuring the position of the target for measurement, and an arithmetic device for calculating the dimensions of the pipe from the measurement result of the measuring instrument, wherein the arithmetic device measures the measurement center point and the measurement from the measurement position of the target for measurement. A pipe measurement system characterized in that a plane is calculated, a perpendicular of the measurement plane passing through the measurement center point is calculated, and a dimension of the pipe is calculated on the assumption that the perpendicular is a center line of the straight pipe portion. Is provided.
前記配管が複数の前記直管部を有する場合に、前記演算装置は、前記直管部のそれぞれについて前記垂線を算出した後、前記垂線の交点を算出することにより前記配管の経路を算出するようにしてもよい。 In a case where the pipe has a plurality of straight pipe portions, the arithmetic unit calculates the perpendicular of each of the straight pipe portions, and then calculates the path of the pipe by calculating the intersection of the vertical lines. It may be.
前記ターゲット治具は、ヒンジ部を介して直列に接続された複数のブロック体と、該ブロック体の表面に設置可能な台座と、該台座に配置された前記計測用ターゲットを構成する球体と、前記ブロック体の両端を連結可能な連結部材と、を有していてもよい。 The target jig includes a plurality of block bodies connected in series via a hinge portion, a pedestal that can be installed on the surface of the block body, and a sphere that constitutes the measurement target disposed on the pedestal, A connecting member capable of connecting both ends of the block body.
本発明に係る配管計測方法及び配管計測システムによれば、配管の直管部に計測用ターゲットを配置して、計測中心点及び計測平面を算出し計測平面の垂線を算出することにより、直管部の中心線を算出することができる。したがって、算出された中心線（垂線）を基準にして製作された配管の形状を容易に計測することができる。 According to the pipe measurement method and the pipe measurement system according to the present invention, the measurement target is arranged in the straight pipe portion of the pipe, the measurement center point and the measurement plane are calculated, and the perpendicular of the measurement plane is calculated. The center line of the part can be calculated. Therefore, it is possible to easily measure the shape of the pipe manufactured on the basis of the calculated center line (perpendicular line).
以下、本発明の実施形態について図１〜図５を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の一実施形態に係る配管計測システムを示す全体構成図である。図２は、ターゲット治具を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、である。図３は、ターゲット治具の使用状態を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は図４（Ａ）におけるＢ矢視図、である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a pipe measuring system according to an embodiment of the present invention. 2A and 2B are diagrams showing a target jig, where FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a side view. FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a usage state of the target jig, where FIG. 3A is a side view, and FIG. 3B is a view taken in the direction of arrow B in FIG.
本発明の一実施形態に係る配管計測システム１は、図１に示したように、直管部２１を有する配管２の寸法を計測するシステムであって、直管部２１の外周に沿って複数の計測用ターゲット３１を配置するターゲット治具３と、計測用ターゲット３１の位置を計測する計測器４と、計測器４の計測結果から配管２の寸法を算出する演算装置５と、を備え、演算装置５は、計測用ターゲット３１の計測位置から計測中心点Ｏｔ及び計測平面Ｐｔを算出し、計測中心点Ｏｔを通る計測平面Ｐｔの垂線Ｌを算出し、垂線Ｌを直管部２１の中心線と仮定して配管２の寸法を算出するように構成されている。 A pipe measuring system 1 according to an embodiment of the present invention is a system for measuring the dimensions of a pipe 2 having a straight pipe portion 21 as shown in FIG. A target jig 3 for arranging the measurement target 31, a measuring instrument 4 for measuring the position of the measuring target 31, and an arithmetic device 5 for calculating the dimensions of the pipe 2 from the measurement result of the measuring instrument 4, The computing device 5 calculates the measurement center point Ot and the measurement plane Pt from the measurement position of the measurement target 31, calculates the perpendicular L of the measurement plane Pt passing through the measurement center point Ot, and uses the perpendicular L as the center of the straight pipe portion 21. It is configured to calculate the dimensions of the pipe 2 assuming a line.
配管２は、例えば、船舶やプラントに使用される配管構造体の一部を構成するものである。かかる配管２は、他の構造物との干渉を避けるために、図示したように、複雑に屈曲した三次元形状を有することが多い。図示した配管２は、両端にフランジ部２２を有し、一端（図の左側）のフランジ部２２に第一直管部２１ａが接続され、屈曲部を介して第二直管部２１ｂが接続され、屈曲部を介して第三直管部２１ｃが接続され、屈曲部を介して第四直管部２１ｄが接続され、他端（図の右側）のフランジ部２２が接続されている。なお、配管２は図示した形状に限定されるものではなく、屈曲部を有しないものであってもよいし、直管部２１の個数が異なるものであってもよいし、フランジ部２２を有しないものであってもよい。 The piping 2 constitutes a part of a piping structure used for ships and plants, for example. In order to avoid interference with other structures, the pipe 2 often has a complicatedly bent three-dimensional shape as illustrated. The illustrated pipe 2 has flange portions 22 at both ends, the first straight pipe portion 21a is connected to the flange portion 22 at one end (the left side in the figure), and the second straight pipe portion 21b is connected via a bent portion. The third straight pipe portion 21c is connected via the bent portion, the fourth straight pipe portion 21d is connected via the bent portion, and the flange portion 22 at the other end (right side in the figure) is connected. Note that the pipe 2 is not limited to the shape shown in the figure, and may have no bent part, or may have a different number of straight pipe parts 21 or have a flange part 22. It may not be.
配管２の直管部２１（第一直管部２１ａ〜第四直管部２１ｄ）には、直管部用のターゲット治具３が取り付けられ、フランジ部２２にはフランジ部用のターゲット治具３′が取り付けられている。これらのターゲット治具３，３′は、例えば、光の反射を利用した計測方法では、金属の球体を計測用ターゲット３１，３１′として使用することが多い。なお、計測用ターゲット３１，３１′は、金属の球体に限定されるものではなく、計測方法との組み合わせによって適宜選択することができ、例えば、反射板、反射シール、反射塗料、撮像機器により認識可能な目印等であってもよい。 A straight pipe portion target jig 3 is attached to the straight pipe portion 21 (first straight pipe portion 21a to fourth straight pipe portion 21d) of the pipe 2, and a flange portion target jig is attached to the flange portion 22. 3 'is attached. These target jigs 3 and 3 ′ often use metal spheres as measurement targets 31 and 31 ′, for example, in measurement methods using light reflection. Note that the measurement targets 31 and 31 'are not limited to metal spheres, and can be appropriately selected depending on the combination with the measurement method. For example, the measurement targets 31 and 31' are recognized by a reflector, a reflective seal, a reflective paint, and an imaging device. Possible landmarks may be used.
フランジ部用のターゲット治具３′は、例えば、フランジ部２２の外周に沿って係止可能なクリップ部と、クリップ部の表面に配置された計測用ターゲット３１′を構成する金属の球体と、を有している。かかるフランジ部用のターゲット治具３′は、例えば、フランジ部２２の外周に複数（例えば、三個）配置され、計測用ターゲット３１′の位置を計測することによってフランジ面が算出される。そして、フランジ面を特定することにより、第一直管部２１ａや第四直管部２１ｄに対するフランジ部２２の取付角度を算出することができる。 The flange portion target jig 3 ′ includes, for example, a clip portion that can be locked along the outer periphery of the flange portion 22, a metal sphere that constitutes the measurement target 31 ′ disposed on the surface of the clip portion, have. For example, a plurality of (for example, three) target jigs 3 'for the flange portion are arranged on the outer periphery of the flange portion 22, and the flange surface is calculated by measuring the position of the measurement target 31'. And the attachment angle of the flange part 22 with respect to the 1st straight pipe part 21a and the 4th straight pipe part 21d is computable by specifying a flange surface.
直管部用のターゲット治具３は、例えば、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、ヒンジ部３２ａを介して直列に接続された複数のブロック体３２と、ブロック体３２の表面に設置可能な台座３３と、台座３３に配置された計測用ターゲット３１を構成する球体と、ブロック体３２の両端を連結可能な連結部材３４と、を有している。 For example, as shown in FIGS. 2A and 2B, the straight pipe portion target jig 3 includes a plurality of block bodies 32 connected in series via a hinge portion 32 a and a block body 32. A pedestal 33 that can be installed on the surface, a sphere that constitutes the measurement target 31 disposed on the pedestal 33, and a connecting member 34 that can connect both ends of the block body 32 are provided.
ブロック体３２は、例えば、略Ｈ字形状を有しており、凹部にリンク３５が挿入されピン結合されている。このピン結合によってヒンジ部３２ａが形成されている。なお、リンク３５を省略し、凹部を有するブロック体と凸部を有するブロック体とを組み合わせてピン結合することによりヒンジ部を形成するようにしてもよい。 The block body 32 has, for example, a substantially H shape, and a link 35 is inserted into the recess and is pin-coupled. A hinge portion 32a is formed by this pin connection. The link 35 may be omitted, and the hinge portion may be formed by combining the block body having the concave portion and the block body having the convex portion and pin-coupling them.
図２（Ａ）に示したように、ブロック体３２の表面には、台座３３を螺合可能なボルト穴３２ｂが形成されていてもよい。また、図２（Ｂ）に示したように、ブロック体３２の裏面には凹部３２ｃを形成するようにしてもよい。かかる凹部３２ｃを形成することにより、配管２の表面に対して少なくとも二箇所でブロック体３２を接触させることができ、ブロック体３２の姿勢を安定させることができる。 As shown in FIG. 2A, a bolt hole 32 b into which the base 33 can be screwed may be formed on the surface of the block body 32. Further, as shown in FIG. 2B, a recess 32 c may be formed on the back surface of the block body 32. By forming the recess 32c, the block body 32 can be brought into contact with the surface of the pipe 2 at at least two places, and the posture of the block body 32 can be stabilized.
台座３３は、例えば、円板形状を有しているが、かかる形状に限定されるものではなく、多角形状であってもよい。また、台座３３の表面には、光を散乱又は吸収する加工を施すようにしてもよい。かかる加工は、例えば、凹凸や溝を形成する機械加工であってもよいし、黒色や灰色に着色する加工であってもよいし、薄膜やコーティング層を形成する加工であってもよいし、フェルト等の布部材を貼付する加工であってもよい。このような加工を台座３３の表面に施すことにより、台座３３から反射する光を低減したり、強度を弱くしたりすることができ、反射体である計測用ターゲット３１の誤検知を抑制することができる。 The pedestal 33 has, for example, a disk shape, but is not limited to such a shape, and may be a polygonal shape. Further, the surface of the pedestal 33 may be processed to scatter or absorb light. Such processing may be, for example, mechanical processing to form unevenness and grooves, processing to be colored black or gray, processing to form a thin film or coating layer, The process which sticks cloth members, such as a felt, may be sufficient. By applying such processing to the surface of the pedestal 33, the light reflected from the pedestal 33 can be reduced or the intensity can be reduced, and erroneous detection of the measurement target 31 that is a reflector can be suppressed. Can do.
計測用ターゲット３１は、上述したように、例えば、金属の球体である。ただし、計測用ターゲット３１である球体は、光を反射し易い素材であれば、金属に限定されるものではなく、表面に反射を強化するコーティングが施されていてもよい。また、この球体は、台座３３の中心部にスポット溶接等により固定される。かかる構成により、計測用ターゲット３１の表面の一部が台座３３から突出するように固定されることから、ターゲット治具３に照射された光を計測用ターゲット３１の表面で効率よく反射することができる。 As described above, the measurement target 31 is, for example, a metal sphere. However, the sphere that is the measurement target 31 is not limited to a metal as long as it is a material that easily reflects light, and a coating that enhances reflection may be applied to the surface. The sphere is fixed to the center of the pedestal 33 by spot welding or the like. With this configuration, a part of the surface of the measurement target 31 is fixed so as to protrude from the pedestal 33, so that the light irradiated on the target jig 3 can be efficiently reflected on the surface of the measurement target 31. it can.
台座３３の裏面には、ブロック体３２に形成されたボルト穴３２ｂに螺合可能なボルトが形成されている。図２（Ａ）及び（Ｂ）では、中間部に配置された三個のブロック体３２に計測用ターゲット３１を有する台座３３が固定されている。ここでは、連続するブロック体３２に台座３３を固定しているが、かかる配置に限定されるものではなく、ボルト穴３２ｂを有するブロック体３２から任意に選択して台座３３を設置することができる。 Bolts that can be screwed into bolt holes 32 b formed in the block body 32 are formed on the back surface of the pedestal 33. In FIGS. 2A and 2B, a pedestal 33 having a measurement target 31 is fixed to three block bodies 32 arranged in the intermediate portion. Here, the pedestal 33 is fixed to the continuous block body 32, but the arrangement is not limited to this, and the pedestal 33 can be installed by arbitrarily selecting from the block body 32 having the bolt holes 32 b. .
なお、ブロック体３２の個数やボルト穴３２ｂを有するブロック体３２の個数は、図示した個数に限定されるものではなく、配管２の太さや必要な計測用ターゲット３１の個数等によって任意に変更することができる。また、ここでは、三個の計測用ターゲット３１を配置する場合について説明したが、計測用ターゲット３１の個数は配管２の太さや計測したい寸法に応じて任意に選択することができる。 Note that the number of the block bodies 32 and the number of the block bodies 32 having the bolt holes 32b are not limited to the illustrated number, and may be arbitrarily changed depending on the thickness of the pipe 2 or the number of necessary measurement targets 31. be able to. Although the case where three measurement targets 31 are arranged has been described here, the number of measurement targets 31 can be arbitrarily selected according to the thickness of the pipe 2 and the dimension to be measured.
また、両端に配置されたブロック体３２には、連結部材３４を挿通するための係合孔３２ｄが形成されている。両端に配置されたブロック体３２は、他の中間部のブロック体３２にように略Ｈ字形状である必要はなく、例えば、図示したように、略Ｕ字形状に形成される。連結部材３４は、例えば、樹脂製の帯状のベルト部材である。連結部材の表面には、一部に面ファスナ３４ａが接続されており、連結部材の一端をブロック体３２の係合孔３２ｄに挿通させた後、折り返して面ファスナ３４ａ同士を接続する。図示しないが、連結部材３４の他端も同様にしてブロック体３２に係合される。 Further, the block bodies 32 arranged at both ends are formed with engagement holes 32d through which the connecting member 34 is inserted. The block bodies 32 arranged at both ends do not need to be substantially H-shaped like the other intermediate block bodies 32, and are formed, for example, in a substantially U-shape as illustrated. The connecting member 34 is, for example, a resin belt-shaped belt member. A surface fastener 34a is connected to a part of the surface of the connecting member, and after one end of the connecting member is inserted into the engagement hole 32d of the block body 32, the surface fastener 34a is folded back to connect the surface fasteners 34a. Although not shown, the other end of the connecting member 34 is engaged with the block body 32 in the same manner.
連結部材３４は、連接されたブロック体３２を配管２の表面に固定する機能を有していれば、図示した構成に限定されるものではない。例えば、連結部材３４とブロック体３２との接続方法は、固縛であってもよいし、ピンやボルト等を使用した方法であってもよい。また、連結部材３４は、皮革製であってもよい。連結部材３４は、種々の太さの配管２に対応できるように、長さを調節できるように構成しておくことが好ましい。図示した連結部材３４では、ブロック体３２の係合孔３２ｄに挿通する分量を調節することにより、連結部材３４の長さを変更することができる。 The connecting member 34 is not limited to the illustrated configuration as long as it has a function of fixing the connected block bodies 32 to the surface of the pipe 2. For example, the connecting method of the connecting member 34 and the block body 32 may be lashing, or may be a method using pins or bolts. Further, the connecting member 34 may be made of leather. It is preferable that the connecting member 34 is configured so that the length can be adjusted so that the pipe 2 can have various thicknesses. In the illustrated connecting member 34, the length of the connecting member 34 can be changed by adjusting the amount of insertion through the engagement hole 32 d of the block body 32.
上述したターゲット治具３は、例えば、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示したように配管２に巻き付けるようにして設置される。このとき、ターゲット治具３は、配管２（直管部２１）の直進方向に対して垂直に巻き付けるようにすることが好ましい。ターゲット治具３は、複数のヒンジ部３２ａを有していることから、図３（Ａ）に示したように、配管２の外周に沿って屈曲させることができる。最終的に連結部材３４を締め付けることにより、ターゲット治具３を配管２に固定する。なお、図３（Ｂ）において、ターゲット治具３は、計測用ターゲット３１を有しない部分の図を省略してある。 The target jig 3 described above is installed so as to be wound around the pipe 2 as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B), for example. At this time, the target jig 3 is preferably wound perpendicularly to the straight direction of the pipe 2 (straight pipe portion 21). Since the target jig 3 has a plurality of hinge portions 32a, it can be bent along the outer periphery of the pipe 2 as shown in FIG. The target jig 3 is fixed to the pipe 2 by finally tightening the connecting member 34. In FIG. 3B, the target jig 3 is not shown in a portion that does not have the measurement target 31.
ターゲット治具３は、三個の計測用ターゲット３１を有していることから、計測器４により計測用ターゲット３１の中心点の位置を計測することにより、この三点を含む平面（計測平面Ｐｔ）を特定することができる。また、三点の計測位置を通る円を幾何学的に算出することができ、計測中心点Ｏｔを特定することができる。このように、計測用ターゲット３１の計測位置のみから計測中心点Ｏｔ及び計測平面Ｐｔを特定するには、少なくとも三点以上の計測位置（三個以上の計測用ターゲット３１）が必要であるが、他の条件（例えば、配管の径等）を参照して計測中心点Ｏｔ及び計測平面Ｐｔを特定することができる場合には、二個の計測用ターゲット３１を用いるようにしてもよい。 Since the target jig 3 has three measurement targets 31, the measurement instrument 4 measures the position of the center point of the measurement target 31 to obtain a plane including the three points (measurement plane Pt ) Can be specified. Further, a circle passing through the three measurement positions can be calculated geometrically, and the measurement center point Ot can be specified. Thus, in order to specify the measurement center point Ot and the measurement plane Pt from only the measurement position of the measurement target 31, at least three measurement positions (three or more measurement targets 31) are required. In the case where the measurement center point Ot and the measurement plane Pt can be specified with reference to other conditions (for example, the diameter of the pipe), the two measurement targets 31 may be used.
そして、ターゲット治具３を用いて、計測中心点Ｏｔ及び計測平面Ｐｔを算出することにより、図３（Ｂ）に示したように、計測中心点Ｏｔを通る計測平面Ｐｔの垂線Ｌを算出することができる。計測中心点Ｏｔは直管部２１の中心点に略一致し、計測平面Ｐｔは直管部２１の垂直断面と略一致することから、垂線Ｌは直管部２１の中心線と仮定することができる。 Then, by using the target jig 3 to calculate the measurement center point Ot and the measurement plane Pt, as shown in FIG. 3B, the perpendicular L of the measurement plane Pt passing through the measurement center point Ot is calculated. be able to. Since the measurement center point Ot substantially coincides with the center point of the straight pipe portion 21 and the measurement plane Pt substantially coincides with the vertical cross section of the straight pipe portion 21, the perpendicular L may be assumed to be the center line of the straight pipe portion 21. it can.
計測器４は、例えば、レーザ計測器である。計測器４は、ターゲット治具３を含む範囲にレーザ光を照射し、最大の反射光強度が得られる位置の距離を計測する機器である。なお、計測器４は、レーザ計測器に限定されるものではなく、超音波や赤外線を用いた距離測定器やビデオカメラやデジタルカメラ等の撮像器であってもよい。 The measuring instrument 4 is, for example, a laser measuring instrument. The measuring device 4 is a device that irradiates a range including the target jig 3 with laser light and measures the distance of the position where the maximum reflected light intensity is obtained. Note that the measuring instrument 4 is not limited to a laser measuring instrument, and may be a distance measuring instrument using ultrasonic waves or infrared rays, or an imaging device such as a video camera or a digital camera.
計測器４は、例えば、床面等に配置されたレール６上を走行可能な台車６１に配置される。台車６１の駆動手段には、ラック・ピニオン機構、ボールねじ機構、リニアクチュエータ等、公知の駆動機構を任意に選択して使用することができる。図１に示したように、配管２が複数の直管部２１（例えば、第一直管部２１ａ〜第四直管部２１ｄ）を有する場合には、レール６に沿って台車６１を走行させることにより、直管部２１にそれぞれ配置された複数のターゲット治具３の計測を容易に処理することができる。 The measuring instrument 4 is arrange | positioned at the cart 61 which can drive | work on the rail 6 arrange | positioned on the floor surface etc., for example. As the driving means of the carriage 61, a known driving mechanism such as a rack and pinion mechanism, a ball screw mechanism, or a linear actuator can be arbitrarily selected and used. As shown in FIG. 1, when the pipe 2 has a plurality of straight pipe portions 21 (for example, the first straight pipe portion 21 a to the fourth straight pipe portion 21 d), the carriage 61 is caused to travel along the rail 6. Thereby, the measurement of the several target jig | tool 3 each arrange | positioned at the straight pipe part 21 can be processed easily.
なお、配管２が短い場合や特殊な形状を有している場合には、レール６や台車６１を省略してもよいし、他の駆動手段（マニピュレータや旋回機構等）により代用するようにしてもよい。また、計測器４の一回の走行では全てのターゲット治具３を計測することが難しい場合には、配管２又はレール６の位置を変更することにより、計測器４を複数回に渡って走行させるようにしてもよい。 In addition, when the pipe 2 is short or has a special shape, the rail 6 or the carriage 61 may be omitted, or other driving means (manipulator, turning mechanism, etc.) may be substituted. Also good. Further, when it is difficult to measure all the target jigs 3 by one run of the measuring instrument 4, the measuring instrument 4 is run a plurality of times by changing the position of the pipe 2 or the rail 6. You may make it make it.
演算装置５は、計測器４及び台車６１の駆動手段と有線又は無線によりデータ送受信可能に接続されている。演算装置５は、計測器４のレーザ光の発信制御、台車６１の走行制御、計測器４の受信信号の処理等を行う機能を有している。また、演算装置５は、例えば、上述した計測中心点Ｏｔ及び計測平面Ｐｔを算出する処理、垂線Ｌを算出する処理、後述する配管２の経路を算出する処理、配管２の寸法を算出する処理を行う。なお、演算装置５は、処理結果を表示するモニタやプリンタ等の外部出力機器を有していてもよい。 The arithmetic device 5 is connected to the measuring device 4 and the driving means of the carriage 61 so that data can be transmitted and received by wire or wirelessly. The arithmetic device 5 has functions of performing laser beam transmission control of the measuring instrument 4, traveling control of the carriage 61, processing of received signals of the measuring instrument 4, and the like. Further, the arithmetic device 5, for example, the process for calculating the measurement center point Ot and the measurement plane Pt described above, the process for calculating the perpendicular L, the process for calculating the path of the pipe 2 described later, and the process for calculating the dimension of the pipe 2. I do. The arithmetic device 5 may have an external output device such as a monitor or a printer that displays the processing result.
ここで、図４は、本発明の一実施形態に係る配管計測方法を示すフロー図である。また、図５は、図４に示した配管計測方法の工程を示すイメージ図であり、（Ａ）は基礎データ算出工程、（Ｂ）は垂線算出工程、（Ｃ）は寸法算出工程、を示している。 Here, FIG. 4 is a flowchart showing a pipe measuring method according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is an image diagram showing the steps of the pipe measuring method shown in FIG. 4, wherein (A) shows a basic data calculation step, (B) shows a perpendicular calculation step, and (C) shows a dimension calculation step. Yes.
本実施形態に係る配管計測方法は、図４に示したように、配管２を設置する配管設置工程Ｓｔｅｐ１と、計測器４をレール６上に設置する計測器設置工程Ｓｔｅｐ２と、直管部２１（第一直管部２１ａ〜第四直管部２１ｄ）の外周に沿ってターゲット治具３を設置することにより計測用ターゲット３１を配置するターゲット配置工程Ｓｔｅｐ３と、計測用ターゲット３１の位置を計測する計測工程Ｓｔｅｐ４と、計測用ターゲット３１の計測位置から計測中心点Ｏｔ及び計測平面Ｐｔを算出する基礎データ算出工程Ｓｔｅｐ５と、計測中心点Ｏｔを通る計測平面Ｐｔの垂線Ｌを算出する垂線算出工程Ｓｔｅｐ６と、直管部２１（第一直管部２１ａ〜第四直管部２１ｄ）のそれぞれについて垂線Ｌを算出した後、垂線Ｌの交点Ｑを算出することにより配管２の経路を算出する配管経路算出工程Ｓｔｅｐ７と、垂線Ｌを直管部２１（第一直管部２１ａ〜第四直管部２１ｄ）の中心線と仮定して配管２の寸法を算出する寸法算出工程Ｓｔｅｐ８と、を有している。 As shown in FIG. 4, the pipe measurement method according to the present embodiment includes a pipe installation process Step 1 for installing the pipe 2, a measuring instrument installation process Step 2 for installing the measuring instrument 4 on the rail 6, and the straight pipe section 21. A target placement step Step 3 for placing the measurement target 31 by placing the target jig 3 along the outer periphery of the first straight pipe portion 21a to the fourth straight pipe portion 21d and the position of the measurement target 31 are measured. Measurement step Step 4 to perform, a basic data calculation step Step 5 for calculating the measurement center point Ot and the measurement plane Pt from the measurement position of the measurement target 31, and a perpendicular calculation step for calculating the perpendicular L of the measurement plane Pt passing through the measurement center point Ot. After calculating the perpendicular L for Step 6 and each of the straight pipe portions 21 (the first straight pipe portion 21a to the fourth straight pipe portion 21d), the intersection point Q of the perpendicular L is calculated. And calculating the dimension of the pipe 2 on the assumption that the vertical line L is the center line of the straight pipe portion 21 (first straight pipe portion 21a to fourth straight pipe portion 21d). A dimension calculation step Step 8 to be performed.
ターゲット配置工程Ｓｔｅｐ３は、配管２の直管部２１（第一直管部２１ａ〜第四直管部２１ｄ）にターゲット治具３を設置する工程であるが、配管２を計測位置に設置する前に配管２に設置してもよい。すなわち、配管設置工程Ｓｔｅｐ１、計測器設置工程Ｓｔｅｐ２及びターゲット配置工程Ｓｔｅｐ３は、任意に順番を入れ替えることができる。また、ターゲット配置工程Ｓｔｅｐ３には、配管２に形成されたフランジ部２２の外周に沿って複数の計測用ターゲット３１′を配置することも含まれる。 The target placement step Step 3 is a step of installing the target jig 3 in the straight pipe portion 21 (the first straight pipe portion 21a to the fourth straight pipe portion 21d) of the pipe 2, but before the pipe 2 is placed at the measurement position. The pipe 2 may be installed. That is, the order of the pipe installation process Step 1, the measuring instrument installation process Step 2, and the target arrangement process Step 3 can be arbitrarily changed. Further, the target placement step Step 3 includes placing a plurality of measurement targets 31 ′ along the outer periphery of the flange portion 22 formed in the pipe 2.
なお、図１では、直管部２１（第一直管部２１ａ〜第四直管部２１ｄ）のそれぞれに一つのターゲット治具３を設置しているが、一つの直管部２１に対して複数のターゲット治具３を設置するようにしてもよい。一つの直管部２１に設置するターゲット治具３の個数を増やすことにより、より正確に垂線Ｌを算出することができる。 In FIG. 1, one target jig 3 is installed in each of the straight pipe portions 21 (the first straight pipe portion 21 a to the fourth straight pipe portion 21 d). A plurality of target jigs 3 may be installed. By increasing the number of target jigs 3 installed in one straight pipe portion 21, the perpendicular L can be calculated more accurately.
計測工程Ｓｔｅｐ４は、レール６に沿って台車６１を走行させることにより、計測器４を配管２に沿って移動させ、ターゲット治具３の計測を行う工程である。具体的には、レール６上でそれぞれのターゲット治具３の計測に適した位置で台車６１を停止し、その場でレーザ光を照射してターゲット治具３毎に計測を行う。 The measurement step Step 4 is a step of measuring the target jig 3 by moving the measuring instrument 4 along the pipe 2 by running the carriage 61 along the rail 6. Specifically, the carriage 61 is stopped at a position suitable for the measurement of each target jig 3 on the rail 6, and laser light is irradiated on the spot to perform measurement for each target jig 3.
なお、図４に示したフロー図は、計測器４の一回の走行で全てのターゲット治具３を計測することができる場合を示しているが、計測工程Ｓｔｅｐ４を複数回繰り返す場合には、必要に応じて、配管設置工程Ｓｔｅｐ１、計測器設置工程Ｓｔｅｐ２又はターゲット配置工程Ｓｔｅｐ３を繰り返すようにすればよい。 In addition, although the flowchart shown in FIG. 4 has shown the case where all the target jig | tools 3 can be measured by one driving | running | working of the measuring device 4, when repeating measurement process Step4 in multiple times, What is necessary is just to make it repeat piping installation process Step1, measuring device installation process Step2, or target arrangement process Step3 as needed.
基礎データ算出工程Ｓｔｅｐ５は、計測器４の受信信号を演算装置５に取り込み、演算装置５を用いて、計測用ターゲット３１の計測位置を算出し、計測中心点Ｏｔ及び計測平面Ｐｔ（基礎データ）を算出する工程である。例えば、図５（Ａ）に示したように、ターゲット治具３，３′のそれぞれについて、計測中心点Ｏｔ及び計測平面Ｐｔを算出することができる。 The basic data calculation step Step 5 takes the received signal of the measuring instrument 4 into the arithmetic device 5, calculates the measurement position of the measurement target 31 using the arithmetic device 5, and measures the measurement center point Ot and the measurement plane Pt (basic data). Is a step of calculating. For example, as shown in FIG. 5A, the measurement center point Ot and the measurement plane Pt can be calculated for each of the target jigs 3 and 3 ′.
垂線算出工程Ｓｔｅｐ６は、演算装置５を用いて、図５（Ａ）に示した計測中心点Ｏｔ及び計測平面Ｐｔのそれぞれについて、計測中心点Ｏｔを通る計測平面Ｐｔの垂線Ｌを算出する工程である。かかる処理により、図５（Ｂ）に示したように、配管２の直管部２１の中心線と同一視することができる垂線Ｌを引くことができる。また、これらの垂線Ｌは、配管２の屈曲部で交点Ｑを有することとなる。なお、垂線Ｌを引いたときに、屈曲部において二本の垂線が一定の許容範囲内に存在している場合には、これらの二本の垂線Ｌは交わっているものとして交点Ｑを算出するようにしてもよいし、一定の許容範囲内で垂線Ｌの位置を補正して交点Ｑを形成するようにしてもよい。 The perpendicular calculation step Step 6 is a step of calculating the perpendicular L of the measurement plane Pt passing through the measurement center point Ot for each of the measurement center point Ot and the measurement plane Pt shown in FIG. is there. With this process, as shown in FIG. 5B, a perpendicular L that can be identified with the center line of the straight pipe portion 21 of the pipe 2 can be drawn. In addition, these perpendicular lines L have an intersection point Q at the bent portion of the pipe 2. In addition, when two perpendicular lines exist within a certain allowable range at the bent portion when the perpendicular line L is drawn, the intersection point Q is calculated assuming that the two perpendicular lines L intersect. Alternatively, the intersection point Q may be formed by correcting the position of the perpendicular L within a certain allowable range.
配管経路算出工程Ｓｔｅｐ７は、演算装置５を用いて、図５（Ｃ）に示したように、余分な垂線Ｌを除去して一端のフランジ部２２から他端のフランジ部２２までの配管経路を算出する工程である。また、配管経路の算出時には、フランジ部２２の計測中心点Ｏｔ及び計測平面Ｐｔを残しておくことが好ましい。かかる処理により、配管２の形状を模擬した三次元形状を特定することができる。 As shown in FIG. 5 (C), the piping path calculation step Step 7 uses the arithmetic unit 5 to remove the excess perpendicular line L and create a piping path from the flange portion 22 at one end to the flange portion 22 at the other end. It is a process of calculating. Moreover, it is preferable to leave the measurement center point Ot and the measurement plane Pt of the flange portion 22 when calculating the piping path. With this process, a three-dimensional shape simulating the shape of the pipe 2 can be specified.
寸法算出工程Ｓｔｅｐ８は、演算装置５を用いて、算出した配管２の三次元形状に基づいて配管２の所定の寸法を算出する工程である。かかる配管２の三次元形状を用いることにより、図５（Ｃ）に示したように、フランジ部２２の計測中心点Ｏｔを結ぶフランジ相対距離Ｄｆ、フランジ部２２の取付角度α、第一直管部２１ａを含む配管長さＤ１、第二直管部２１ｂを含む配管長さＤ２、第三直管部２１ｃを含む配管長さＤ３、第四直管部２１ｄを含む配管長さＤ４、第一直管部２１ａと第二直管部２１ｂのなす角度θ１２、第二直管部２１ｂと第三直管部２１ｃのなす角度θ２３、第三直管部２１ｃと第四直管部２１ｄのなす角度θ３４、等の寸法を容易に算出することができる。 The dimension calculation step Step 8 is a step of calculating a predetermined dimension of the pipe 2 based on the calculated three-dimensional shape of the pipe 2 using the arithmetic device 5. By using the three-dimensional shape of the pipe 2, as shown in FIG. 5C, the flange relative distance Df connecting the measurement center point Ot of the flange portion 22, the mounting angle α of the flange portion 22, the first straight pipe Pipe length D1 including part 21a, pipe length D2 including second straight pipe part 21b, pipe length D3 including third straight pipe part 21c, pipe length D4 including fourth straight pipe part 21d, first Angle θ 12 formed by the straight pipe portion 21a and the second straight pipe portion 21b, angle θ 23 formed by the second straight pipe portion 21b and the third straight pipe portion 21c, and the third straight pipe portion 21c and the fourth straight pipe portion 21d. It is possible to easily calculate dimensions such as the angle θ 34 formed.
配管２の各部の寸法を算出した結果、その寸法が設計データと一致している又は誤差の範囲内である場合には、配管２は設計図通りに製作されているものとして出荷される。一方、配管２の寸法が設計データに対して誤差の範囲を超えている場合には、配管２の再製作又は形状修正を行い、再度、配管２の計測を行う。 As a result of calculating the dimensions of each part of the pipe 2, if the dimensions match the design data or are within the error range, the pipe 2 is shipped as manufactured according to the design drawing. On the other hand, when the dimension of the pipe 2 exceeds the error range with respect to the design data, the pipe 2 is remanufactured or the shape is corrected, and the pipe 2 is measured again.
上述した本実施形態に係る配管計測方法及び配管計測システム１によれば、配管２の直管部２１（例えば、第一直管部２１ａ〜第四直管部２１ｄ）に計測用ターゲット３１を配置して、計測中心点Ｏｔ及び計測平面Ｐｔを算出し計測平面Ｐｔの垂線Ｌを算出することにより、直管部２１（第一直管部２１ａ〜第四直管部２１ｄ）の中心線を算出することができる。したがって、算出された中心線（垂線Ｌ）を基準にして製作された配管２の三次元形状を模擬することができ、その形状を容易に計測することができる。 According to the pipe measurement method and the pipe measurement system 1 according to the present embodiment described above, the measurement target 31 is arranged in the straight pipe portion 21 (for example, the first straight pipe portion 21a to the fourth straight pipe portion 21d) of the pipe 2. Then, the center line of the straight pipe portion 21 (first straight pipe portion 21a to fourth straight pipe portion 21d) is calculated by calculating the measurement center point Ot and the measurement plane Pt and calculating the perpendicular L of the measurement plane Pt. can do. Therefore, the three-dimensional shape of the pipe 2 manufactured on the basis of the calculated center line (perpendicular line L) can be simulated, and the shape can be easily measured.
また、いわゆる３Ｄスキャナを用いた計測方法では、配管２の表面全体の三次元座標により点群データを採取し、配管２の三次元形状をモデリングした後、近似計算により配管２の各部の寸法を算出する必要があるところ、本実施形態に係る配管計測方法によれば、取得する三次元座標が、直管部２１の三点、フランジ部２２の三点のみであり、短時間で計測が可能である。さらに、本実施形態に係る配管計測方法によれば、配管２の全体をモデリングする必要がなく、配管経路を算出だけでよいことから、処理時間を大幅に短縮することができる。 Also, in the measurement method using a so-called 3D scanner, point cloud data is collected from the three-dimensional coordinates of the entire surface of the pipe 2, and after modeling the three-dimensional shape of the pipe 2, the dimensions of each part of the pipe 2 are calculated by approximation calculation. Since it is necessary to calculate, according to the pipe measuring method according to the present embodiment, the three-dimensional coordinates to be acquired are only three points of the straight pipe portion 21 and the three points of the flange portion 22, and can be measured in a short time. It is. Furthermore, according to the pipe measuring method according to the present embodiment, it is not necessary to model the entire pipe 2 and only the pipe route needs to be calculated, so that the processing time can be greatly shortened.
本発明は上述した実施形態に限定されず、船舶やプラントの他に、橋梁、鉄道車両、ビル等の大型構造物にも適用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention, such as being applicable to large structures such as bridges, railway vehicles, and buildings in addition to ships and plants. Of course, it is possible.
１ 配管計測システム
２ 配管
３，３′ ターゲット治具
４ 計測器
５ 演算装置
６ レール
２１ 直管部
２１ａ 第一直管部
２１ｂ 第二直管部
２１ｃ 第三直管部
２１ｄ 第四直管部
２２ フランジ部
３１，３１′ 計測用ターゲット
３２ ブロック体
３２ａ ヒンジ部
３２ｂ ボルト穴
３２ｃ 凹部
３２ｄ 係合孔
３３ 台座
３４ 連結部材
３４ａ 面ファスナ
３５ リンク
６１ 台車
Ｓｔｅｐ１ 配管設置工程
Ｓｔｅｐ２ 計測器設置工程
Ｓｔｅｐ３ ターゲット配置工程
Ｓｔｅｐ４ 計測工程
Ｓｔｅｐ５ 基礎データ算出工程
Ｓｔｅｐ６ 垂線算出工程
Ｓｔｅｐ７ 配管経路算出工程
Ｓｔｅｐ８ 寸法算出工程
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piping measurement system 2 Piping 3, 3 'Target jig 4 Measuring instrument 5 Arithmetic device 6 Rail 21 Straight pipe part 21a First straight pipe part 21b Second straight pipe part 21c Third straight pipe part 21d Fourth straight pipe part 22 Flange part 31, 31 'Measurement target 32 Block body 32a Hinge part 32b Bolt hole 32c Recess 32d Engagement hole 33 Base 34 Connection member 34a Surface fastener 35 Link 61 Carriage Step1 Piping installation process Step2 Measuring instrument installation process Step3 Target arrangement process Step4 Measurement process Step 5 Basic data calculation process Step 6 Perpendicular calculation process Step 7 Piping route calculation process Step 8 Dimension calculation process
Claims (6)
前記直管部の外周に沿って複数の計測用ターゲットを配置するターゲット配置工程と、
前記計測用ターゲットの位置を計測する計測工程と、
前記計測用ターゲットの計測位置から計測中心点及び計測平面を算出する基礎データ算出工程と、
前記計測中心点を通る前記計測平面の垂線を算出する垂線算出工程と、
前記垂線を前記直管部の中心線と仮定して前記配管の寸法を算出する寸法算出工程と、
を有することを特徴とする配管計測方法。 A pipe measuring method for measuring the dimensions of a pipe having a straight pipe part,
A target placement step of placing a plurality of measurement targets along the outer periphery of the straight pipe portion;
A measurement step of measuring the position of the measurement target;
A basic data calculation step for calculating a measurement center point and a measurement plane from the measurement position of the measurement target;
A perpendicular calculation step of calculating a perpendicular of the measurement plane passing through the measurement center point;
A dimension calculating step of calculating the dimension of the pipe assuming the perpendicular to be a center line of the straight pipe portion;
A pipe measuring method characterized by comprising:
前記直管部の外周に沿って複数の計測用ターゲットを配置するターゲット治具と、
前記計測用ターゲットの位置を計測する計測器と、
前記計測器の計測結果から前記配管の寸法を算出する演算装置と、を備え、
前記演算装置は、前記計測用ターゲットの計測位置から計測中心点及び計測平面を算出し、前記計測中心点を通る前記計測平面の垂線を算出し、前記垂線を前記直管部の中心線と仮定して前記配管の寸法を算出する、
ことを特徴とする配管計測システム。 A pipe measuring system for measuring the dimensions of a pipe having a straight pipe part,
A target jig for arranging a plurality of measurement targets along the outer periphery of the straight pipe portion;
A measuring instrument for measuring the position of the measurement target;
An arithmetic unit that calculates the dimensions of the pipe from the measurement result of the measuring instrument,
The arithmetic unit calculates a measurement center point and a measurement plane from a measurement position of the measurement target, calculates a perpendicular of the measurement plane passing through the measurement center point, and assumes that the perpendicular is a center line of the straight pipe portion To calculate the dimensions of the pipe,
This is a piping measurement system.
The target jig includes a plurality of block bodies connected in series via a hinge portion, a pedestal that can be installed on the surface of the block body, and a sphere that constitutes the measurement target disposed on the pedestal, The piping measurement system according to claim 4, further comprising a connecting member capable of connecting both ends of the block body.
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