JP2019027072A

JP2019027072A - 計測器

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Publication number: JP2019027072A
Application number: JP2017145178A
Authority: JP
Inventors: 加藤　登; Noboru Kato; 登加藤
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2017-07-27
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2037-07-27
Also published as: JP6891068B2

Abstract

【課題】配筋検査作業を効率化させることが可能な計測器を提供する。【解決手段】本発明に係る計測器１は、ある間隔で繰り返し配される計測対象物を計測する計測器１において、長手方向に沿って目盛りが設けられたスケール面を有する外殻部と、前記外殻部に内挿され、前記外殻部に対して前記長手方向に変位する内殻部と、前記内殻部を変位させる動力を供する駆動部（リニアモーター３０）と、前記内殻部における前記外殻部と反対側の面に、前記長手方向に沿って等間隔で配される複数の距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊと、前記駆動部（リニアモーター３０）を制御し、前記複数の距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊで取得される計測データのデータ処理を行う制御部１００と、からなることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、建設工事現場において、鉄筋などの計測対象物が設計通りに組まれたものであるかについての検査などに好適な計測器に関する。

鉄筋コンクリート構造物の構築工程においては、例えば、柱部材や梁部材の主筋、及び帯筋やあばら筋といった補強筋とからなる鉄筋が組まれた後に、設計通りに組まれたものであるか検査を行い、確認することは非常に重要である。

このような検査においては、例えば、特許文献１（特開平９−１９８３号公報）に開示されている測定目盛りが表示された標尺を、組まれた鉄筋に添えて写真を撮影するなどして記録をとり、確認を行っていた。
特開平９−１９８３号公報

配筋工程において、現場の作業員が配筋された主筋の径や本数、補強筋の径やピッチを計測・確認することが一般的であるが、近年、その作業量は膨大になっており、作業にあたる作業員の確保の問題や、作業時間の長時間化の問題があった。

また、検査データの改ざん防止や、検査の客観性の確保による検査の信頼性の向上が望まれている。本発明は、このような課題を解決するものであって、検査時間を短縮化し、検査作業人員の削減に資する計測器の提供を目的とするものである。

この発明は、上記課題を解決するものであって、本発明に係る計測器は、ある間隔で繰り返し配される計測対象物を計測する計測器において、長手方向に沿って目盛りが設けられたスケール面を有する外殻部と、前記外殻部に内挿され、前記外殻部に対して前記長手方向に変位する内殻部と、前記内殻部を変位させる動力を供する駆動部と、前記内殻部における前記外殻部と反対側の面に、前記長手方向に沿って等間隔で配される複数の距離センサーと、前記駆動部を制御し、前記複数の距離センサーで取得される計測データのデータ処理を行う制御部と、からなることを特徴とする。

また、本発明に係る計測器は、前記制御部は、前記駆動部を一定速度で変位させつつ、前記複数の距離センサーから計測データを取得することを特徴とする。

また、本発明に係る計測器は、前記制御部が、前記複数の距離センサーで取得される計測データをマージする処理を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る計測器は、前記制御部によって、マージされた計測データを送信する通信部をさらに有する。

また、本発明に係る計測器は、計測時における姿勢を検出する姿勢検出部をさらに有し、前記姿勢検出部で検出される姿勢に応じて、前記通信部で送信するデータの種別を変更することを特徴とする。

本発明に係る計測器は、内殻部を駆動する駆動部を制御し、前記複数の距離センサーで取得される計測データのデータ処理を行う制御部を有するので、このような本発明に係る計測器によれば、客観的なデータを自動的に取得することが可能となり、ある間隔で繰り返して配される鉄筋などの計測対象物の検査作業が効率化し、作業にあたる作業員の確保の問題や、作業時間の長時間化の問題が解消する。

本発明の実施形態に係る計測器１を上面から見た図である。本発明の実施形態に係る計測器１のＸ−Ｘ’断面図である。本発明の実施形態に係る計測器１を側面から見た図である。本発明の実施形態に係る計測器１を裏面から見た図である。本発明の実施形態に係る計測器１のシステム構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る計測器１による計測の様子を示す図である。本発明の実施形態に係る計測器１における計測時の動作を示す図である。本発明の実施形態に係る計測器１における計測処理のフローチャートを示す図である。本発明の実施形態に係る計測器１におけるデータマージ処理のフローチャートを示す図である。本発明の実施形態に係る計測器１におけるデータマージ処理のイメージ図である。本発明の実施形態に係る計測器１における画像解析処理のフローチャートを示す図である。本発明の実施形態に係る計測器１における画像解析処理のイメージ図である。本発明の実施形態に係る計測器１における出力処理のフローチャートを示す図である。計測器１の計測時の姿勢のパターンを示す図である。本発明の実施形態に係る計測器１に用いられるタブレット型端末１８０による表示例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施形態に係る計測器１を上面から見た図である。また、図２は本発明の実施形態に係る計測器１のＸ−Ｘ’断面図である。また、図３は本発明の実施形態に係る計測器１を側面から見た図である。また、図４は本発明の実施形態に係る計測器１を裏面から見た図である。また、図５は本発明の実施形態に係る計測器１のシステム構成を示すブロック図である。

本発明に係る計測器１は、建設現場において、鉄筋コンクリート構造物の構築の際、ある間隔で繰り返して配筋された鉄筋などの特徴点を計測するのに好適に用いることができる。以下、本実施形態では、鉄筋を例に説明を行うが、本発明に係る計測器１が計測し得るものとしては、鉄筋に限らない。例えば、本発明に係る計測器１は、プレストレストコンクリートに設けられた穿孔などの位置の計測にも好適である。

建設工事現場などにおける検査・確認作業においては、画像データを取得し、保存しておくことが常套手段であり、これに対応するために、本発明に係る計測器１は、外殻部５０には、長手方向に沿って目盛りが設けられたスケール面５５が設けられている。本実施形態では、５０ｃｍの目盛りが設けられたスケール面５５が用いられているが、スケール面５５に設ける目盛りが特にこれに限定されるわけではない。

本発明に係る計測器１は、特に、撮影機能を有するタブレット型端末１８０などと併用すると、効率的に検査記録を残すことが可能となる。より詳しくは、本発明に係る計測器１により、検査対象である鉄筋に係る計測データを取得すると共に、それと同時に、前記タブレット型端末１８０で画像データを取得し、当該計測データと当該画像データとを関連付けて記録しておくことで、効率的に検査記録を残すことができる。

外殻部５０のスケール面５５と表裏の関係にある面には、スリット状の開口部５２が設けられており、この開口部５２の当接部５７に鉄筋などの計測対象を当接させて、計測データを取得する。

外殻部５０内には、外殻部５０に対して長手方向に変位する内殻部１０が内挿されている。外殻部５０と内殻部１０との間には、ボールベアリング或いはタイヤなどの部材を配し、内殻部１０の移動をよりスムーズにする構成とすることもできる。

内殻部１０には、基板１５が取り付けられており、当該基板１５には長手方向に沿って等間隔で距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊが設けられている。また、基板１５には、リニアモーター３０の本体部３３が固着されている。制御部１００からの制御指令に基づいて、リニアモーター３０の本体部３３が、シャフト部３５の長手方向に移動する。従って、リニアモーター３０の駆動により、内殻部１０が外殻部５０に対して変位するようになっている。

制御部１１０は、ＣＰＵとＣＰＵ上で動作するプログラムを保持するＲＯＭとＣＰＵのワークエリアであるＲＡＭや、ＥＰＲＯＭ等のメモリなどからなる汎用のマイクロコンピューターである。

なお、本実施形態では、外殻部５０に対して内殻部１０を変位させる駆動源として、リニアモーター３０が用いられているが、通常の回転モーターを駆動源として、ラックアンドピニオンを組み合わせる構成を用いてもよい。また、基板１５には、図示していないがバッテリーなどの電源や、距離センサー以外のセンサー類や、制御回路を構成する電子部品なども実装されている。

基板１５に設けられている距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊが照射する光は、内殻部１０の開口部１２、外殻部５０の開口部５２を通り、計測対象物にあたり、反射された光を距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊが受光するようになっている。これにより、各距離センサーと計測対象物との間の距離を計測することができるようになっている。距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊで計測されたデータは、制御部１００に送信され、制御部１００において各種データ処理に供される。

距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊは、所定のサンプリング周波数で距離の計測を行い、これを制御部１００に送信する。一方、距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊによって、計測中には、リニアモーター３０を駆動し、図１（Ａ）、図３（Ａ）、図４（Ａ）の状態から、図１（Ｂ）、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）の状態に、一定の速さで内殻部１０を変位させる。

これにより、例えば、距離センサー２０ａは、スケール面５５における目盛りで０ｃｍから５ｃｍまでの計測対象物までの距離データを取得することが可能となる。同様に、距離センサー２０ｂは、スケール面５５における目盛りで５ｃｍから１０ｃｍまでの計測対象物までの距離データを取得する。以上のように、本発明に係る計測器１では、複数の距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊとリニアモーター３０の駆動によって、スケール面５５における目盛りで０ｃｍから５０ｃｍまでの計測対象物までの距離データを短時間で取得することができるようになっている。

外殻部５０のスケール面５５には、ユーザー押下することによって入力操作がなされる入力部６０ａ、６０ｂ、６０ｃが設けられている。入力部６０ａ、６０ｂ、６０ｃの操作情報は、制御部１００に送信されるようになっている。例えば、入力部６０ａは「計測開始」の操作部、入力部６０ｂはタブレット型端末１８０への「データ送信」の操作部、入力部６０ｃは「電源ＯＮ／ＯＦＦ」の操作部などとして利用することができるようになっている。

姿勢検出部１１０は、計測器１本体の姿勢を検出可能なセンサーであり、例えば、ジャイロセンサーなどを用いることができる。姿勢検出部１１０で検出された姿勢情報は、制御部１００に送信され、制御部１００におけるデータ処理に利用される。

また、方位検出部１２０は、方位情報を検出する電子コンパスなどである。方位検出部１２０で検出された方位情報は、制御部１００に送信され、制御部１００におけるデータ処理に利用される。

また、位置情報検出部１３０は、計測器１本体の位置を検出するセンサーであり、例えば、汎用のＧＰＳセンサーを利用することができる。

設計データ記憶部１４０には、計測器１で計測する鉄筋コンクリート構造物の配筋に関する設計データ一切が記憶されており、制御部１００は設計データ記憶部１４０から必要とする設計データを適時参照することができるようになっている。

通信部１５０は、計測器１で計測したデータを、外部機器であるタブレット型端末１８０などに送信する無線通信モジュールであり、制御部１００から制御されることで、適切なデータが適宜外部へと送信される。

次に、以上のように構成される本発明に係る計測器１の使用態様やデータ処理について説明していく。図６は本発明の実施形態に係る計測器１による計測の様子を示す図である。

図６に示すように計測においては、本発明に係る計測器１を、計測対象物（本例では、鉄筋）が並ぶ方向と、外殻部５０の開口部５２の長手方向とが平行となるように配して、計測開始を実行する。

図７は本発明の実施形態に係る計測器１における計測時の動作を示す図であり、計測器１の側面から見た図である。図７においては、（Ａ）から（Ｂ）へと、内殻部１０が変位しつつ、距離センサー２０が距離計測データを取得している様子を示している。

ところで、距離センサー２０の計測の有効距離Ｔは、距離センサー２０の光の照射面・受光面から、当接部５７までの距離Ａと、計測対象である鉄筋の直径Ｄとすると、Ｔ≒Ａ＋Ｄ／２であればよい。これは、情報として、鉄筋の特徴点のみが抽出できれば良いからであり、距離センサー２０の計測有効距離Ｔが必要以上に長くある必要はない。

図６に示すように、本発明に係る計測器１をセットしたら、引き続き計測処理を開始する。図８は本発明の実施形態に係る計測器１における計測処理のフローチャートを示す図である。このようなフローチャートは、例えば、入力部６０ａにより「計測開始」の操作がなされたことを契機に実行される。

図８において、ステップＳ１００で、計測処理が開始されると、続いて、ステップＳ１０１において、リニアモーター３０の駆動を開始し、一定の規定の速さで内殻部１０を変位させ始める。引き続き、ステップＳ１０２では、全ての距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊにおいて所定のサンプリング周波数で計測対象物までの距離の計測を開始する。ステップＳ１０２において、全ての距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊにより計測された全ての計測データは、続く、ステップＳ１０３で記憶される。

ステップＳ１０４では、内殻部１０を規定の距離変位させたか否かが判定される。ステップＳ１０４の判定結果がＮＯであれば、ステップＳ１０２に戻りループし、ステップＳ１０４の判定結果がＹＥＳであれば、ステップＳ１０５へと進む。

ステップＳ１０５で、全ての距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊにおいて計測を終了し、ステップＳ１０６で、リニアモーター３０の駆動を終了し、次のステップＳ１０７で、計測処理を終了する。

以上のような本発明に係る計測器１の計測処理によって、複数の距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊとリニアモーター３０の駆動で、スケール面５５における目盛りで０ｃｍから５０ｃｍまでの計測対象物までの距離データを取得する。

引き続き、本発明に係る計測器１においては、複数の距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊで取得された計測データを連結する処理が実行される。図９は本発明の実施形態に係る計測器１におけるデータマージ処理のフローチャートを示す図である。

図９において、ステップＳ２００でデータマージ処理が開始されると、引き続き、ステップＳ２０１では、先の計測処理で計測された全距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊの計測データが取得される。

ステップＳ２０２では、取得された全距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊの計測データのマージ（結合）が行われる。このようなデータマージ処理の概要を図１０を参照して説明する。図１０は本発明の実施形態に係る計測器１におけるデータマージ処理のイメージ図である。

図１０において、水平方向の点線は、距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊの照射面と受光面が配されている基準面（垂直方向における０位置）を示している。一方、図１０におけるドットは、距離センサー２０で計測された基準面からの距離のデータを示している。両矢印で示される範囲は各距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊで計測された距離データを示している。本発明に係る計測器１においては、このような各距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊで計測された距離データを、図１０に示すように結合して、スケール面５５における目盛りで０ｃｍから５０ｃｍまでに対応する計測対象物までの距離データとなす。

さて、ステップＳ２０３では、上記のようなデータマージ処理を終了する。

次に、上記のようにして得られた計測距離データのマージデータから、計測対象物の特徴点を抽出する画像解析処理が実行される。図１１は本発明の実施形態に係る計測器１における画像解析処理のフローチャートを示す図である。また、図１２は本発明の実施形態に係る計測器１における画像解析処理のイメージ図である。適宜図１２を参照しつつ、各ステップで行われる処理の概要について説明する。なお、図１２におけるドットは、全距離センサー２０で計測された基準面からの距離のマージデータを示している。

図１１において、ステップＳ３００で、画像解析処理が開始されると、続いて、ステップＳ３０１に進み、先のデータマージ処理で作成されたマージデータを取得する。（図１２中のドット。）
続いて、ステップＳ３０２では、マージデータから連続した計測データを抽出する。連続した計測データとは、図１２に示すように、連続して得られた距離データの塊である。計測対象物においては、一の連続した計測データと、他の連続した計測データとの間には、距離データが存在しないことが想定される。ステップＳ３０２では、このような連続した計測データを抽出し、その数を計数する。この計数値をＮとして定義する。図１２の例では、計数値Ｎ＝５である。この例では、５本の鉄筋が計測されたこととなる。これによって、計測データから、繰り返して並ぶ鉄筋の本数に係る特徴点を抽出することができる。

続く、ステップＳ３０３では、連続した計測データのそれぞれの長さ（ｄ）を算出していく。図１２に示す例では、連続した計測データのそれぞれの長さ（ｄ）として、ｄ₁、ｄ₂、ｄ₃、ｄ₄、ｄ₅として算出されたことを示している。これらは、各鉄筋の直径に対応する値である。

続く、ステップＳ３０４では、連続した計測データのそれぞれの長さ（ｄ）の平均値であるｄ_avgを算出する。図１２に示す例では、
ｄ_avg＝（ｄ₁＋ｄ₂＋ｄ₃＋ｄ₄＋ｄ₅）／５
によって算出することできる。これによって、計測データから鉄筋の直径に係る特徴点を抽出することができる。

ステップＳ３０５では、連続した計測データ間の距離（ｐ）を算出する。図１２に示す例では、連続した計測データ間の距離（ｐ）として、ｐ₁、ｐ₂、ｐ₃、ｐ₄、ｐ₅として算出されたことを示している。例えば、ｐ₁を算出する際には、ｄ₁を形成する連続した計測データ中の１つのドットと、ｄ₂を形成する連続した計測データ中の１つのドットと、の間の距離によって求めるようにする。連続した計測データ中の１つの基準となるドットを決める際には、距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊの照射面と受光面が配されている基準面（垂直方向における０位置）から一番近いドットを選択する方法、或いは、例えば、ｄ₁を形成する連続した計測データの長手方向で見て略中央のドットを選択する方法などを挙げることができる。

ｐ₁、ｐ₂、ｐ₃、ｐ₄、ｐ₅として算出された値は、隣接する鉄筋の間のピッチに対応する値である。

続く、ステップＳ３０６では、連続した計測データ間の距離（ｐ）平均値であるｐ_avgを算出する。図１２に示す例では、
ｐ_avg＝（ｐ₁＋ｐ₂＋ｐ₃＋ｐ₄＋ｐ₅）／５
によって算出することできる。これによって、計測データから鉄筋のピッチに係る特徴点を抽出することができる。

次のステップＳ３０７で、画像解析処理を終了する。

計測処理によって得られた計測データに基づいて、データマージ処理によって得られたデータ、画像解析処理によって得られた各種のデータは、続いて、例えば、タブレット型端末１８０に出力されることで、ユーザーが参照することができるようになる。なお、本実施形態では、計測器１からデータ出力する情報処理装置として、タブレット型端末１８０を例に説明を行うが、パーソナルコンピューターやスマートフォンなどのその他の情報処理装置も用いることができる。

図１３は本発明の実施形態に係る計測器１における出力処理のフローチャートを示す図である。このようなフローチャートは、例えば、入力部６０ｂにより「データ送信」の操作がなされたことを契機に実行される。

図１３において、ステップＳ４００で出力処理が開始されると、続いて、ステップＳ４０１では、姿勢検出部１１０による姿勢データ、方位検出部１２０による方位データ、位置情報検出部１３０による位置データ基づいて、計測器１が建設中の建物内のどの位置を計測したのか、そして、計測器１自体がどのような姿勢であったのかが特定される。

続く、ステップＳ４０２では、特定された計測位置と対応する設計データを設計データ記憶部１４０から取得し、柱であるのか梁であるのかなどの計測対象を特定する。

次のステップＳ４０３では、ステップＳ４０２で特定された計測対象と、計測器１の姿勢データとから、計測器１による計測対象は主筋であるか否かが判定される。

このステップＳ４０３で行われる判定について例に基づいて説明する。以下、ステップＳ４０２で特定された計測対象が、柱である場合を例に取る。図１４は計測器１の計測時の姿勢のパターンを示す図である。

図１４において、柱を構成する鉄筋２００においては、鉛直方向に長手方向が配された鉄筋が主筋２１０であり、水平方向に長手方向が配された鉄筋が補強筋２２０である。従って、計測器１の姿勢データとして、計測器１が図１４（Ａ）の状態にあるというデータが得られた場合は、計測対象が主筋２１０であるものと判定することができる。逆に、計測器１の姿勢データとして、計測器１が図１４（Ｂ）の状態にあるというデータが得られた場合は、計測対象が補強筋２２０であるものと判定することができる。

ステップＳ４０３における判定がＹＥＳであるとき、すなわち、主筋２１０を計測器１で計測しているものと判定された場合には、通信部１５０からタブレット型端末１８０に対して、計測対象データと、マージデータと、鉄筋の径の平均値データｄ_avgと、鉄筋の本数のデータＮとを通信部１５０から送信する。タブレット型端末１８０がこれらのデータを受信した際の、タッチパネル部１８５における表示例を図１５（Ａ）に示す。

一方、ステップＳ４０３における判定がＮＯであるとき、すなわち、補強筋２２０を計測器１で計測しているものと判定された場合には、通信部１５０からタブレット型端末１８０に対して、計測対象データと、マージデータと、鉄筋の径の平均値データｄ_avgと、鉄筋間のピッチの平均値データｐ_avgを通信部１５０から送信する。タブレット型端末１８０がこれらのデータを受信した際の、タッチパネル部１８５における表示例を図１５（Ｂ）に示す。

このように、本発明に係る計測器１においては、姿勢検出部１１０で検出される姿勢データに応じて、通信部１５０で送信するデータの種別を変更し、ユーザーが知りたい情報を的確に送信するようにしている。

ステップＳ４０６では、本発明に係る計測器１による出力処理を終了する。

以上、本発明に係る計測器１は、内殻部１０を駆動する駆動部を制御し、前記複数の距離センサー２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊで取得される計測データのデータ処理を行う制御部１００を有するので、このような本発明に係る計測器１によれば、客観的なデータを自動的に取得することが可能となり、ある間隔で繰り返して配される鉄筋などの計測対象物の検査作業が効率化し、作業にあたる作業員の確保の問題や、作業時間の長時間化の問題が解消する。

１・・・計測器
１０・・・内殻部
１２・・・開口部
１５・・・基板
２０ａ、２０ｂ、〜２０ｊ・・・距離センサー
３０・・・リニアモーター
３３・・・本体部
３５・・・シャフト部
５０・・・外殻部
５２・・・開口部
５５・・・スケール面
５７・・・当接部
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ・・・入力部
１００・・・制御部
１１０・・・姿勢検出部
１２０・・・方位検出部
１３０・・・位置情報検出部
１４０・・・設計データ記憶部
１５０・・・通信部
１８０・・・タブレット型端末
１８５・・・タッチパネル部
２００・・・鉄筋
２１０・・・主筋
２２０・・・補強筋

Claims

ある間隔で繰り返し配される計測対象物を計測する計測器において、
長手方向に沿って目盛りが設けられたスケール面を有する外殻部と、
前記外殻部に内挿され、前記外殻部に対して前記長手方向に変位する内殻部と、
前記内殻部を変位させる動力を供する駆動部と、
前記内殻部における前記外殻部と反対側の面に、前記長手方向に沿って等間隔で配される複数の距離センサーと、
前記駆動部を制御し、前記複数の距離センサーで取得される計測データのデータ処理を行う制御部と、からなることを特徴とする計測器。
前記制御部は、前記駆動部を一定速度で変位させつつ、前記複数の距離センサーから計測データを取得することを特徴とする請求項１に記載の計測器。
前記制御部が、前記複数の距離センサーで取得される計測データをマージする処理を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の計測器。
前記制御部によって、マージされた計測データを送信する通信部をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の計測器。
計測時における姿勢を検出する姿勢検出部をさらに有し、
前記姿勢検出部で検出される姿勢に応じて、前記通信部で送信するデータの種別を変更することを特徴とする請求項４に記載の計測器。