JP4090963B2 - Multi-dimensional moving positioning device - Google Patents
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Description
この発明は、建物の外壁面などに沿って揚重物を移動する際の移動位置決め装置に関するものである。 The present invention relates to a movement positioning device for moving a lifted object along an outer wall surface of a building or the like.
例えば2本のワイヤで揚重物を吊り、これらのワイヤの巻き込みまたは繰り出し量を制御することで建物の壁面の任意の位置へ揚重物を移動させることのできる装置がある(例えば特許文献1参照)。 For example, there is an apparatus that can move a lifted object to an arbitrary position on a wall surface of a building by suspending the lifted object with two wires and controlling the winding or feeding amount of these wires (for example, Patent Document 1). reference).
これは、建築物の壁面に沿って揚重物を吊るためにその一端がこの揚重物に取り付けられている少なくとも2本のワイヤと、建築物の所定の位置に間隔をおいて設置され前記ワイヤのそれぞれの端を巻き込み或いは送り出すウインチ装置と、入力信号に応じて少なくともウインチドラムの回転方向を決定し、回転速度を計算するマイクロコンピュータと、前記ウインチ装置から送り出されるワイヤの送り量を検出して前記ウインチドラムの回転を制御するためのワイヤ送り量検出器とからなる建築物壁面移動装置である。 In order to suspend the lifted object along the wall surface of the building, at least two wires, one end of which is attached to the lifted object, and a predetermined position of the building are installed at intervals. A winch device that winds or feeds each end of the wire, a microcomputer that determines at least the direction of rotation of the winch drum according to the input signal, calculates the rotational speed, and detects the feed amount of the wire sent from the winch device The building wall surface moving device comprises a wire feed amount detector for controlling the rotation of the winch drum.
そして、この建築物壁面移動装置では、建築物の壁面に沿って移動する揚重物は、前記のように2定点からそれぞれのワイヤで吊下げられており、また、この2定点に設置されるウインチ装置にはワイヤの送り出し量検出器とワイヤ張力検出器が設けられ、制御部にはコンピュータが設けられていて、必要ワイヤ送り出し量を演算処理し、目的地点まで揚重物が移動すると検出器が検出して巻取ドラムの回転が停止するようになっている。
前記のように移動位置決め座標をワイヤ送り出し量によって決定する方法では、ワイヤの伸びや撓みを考慮して計算することになると、計算が複雑になり、揚重物の移動先の目標座標の座標精度も確保できないことが考えられ、目標座標の地点に正確に移動できないおそれがある。 In the method of determining the movement positioning coordinates based on the wire feed amount as described above, the calculation becomes complicated when the calculation is performed in consideration of the elongation and deflection of the wire, and the coordinate accuracy of the target coordinates of the destination of the lifted object is increased. May not be able to be secured, and there is a possibility that it cannot move to the target coordinate point accurately.
この発明は前記従来例の不都合を解消するため、請求項1記載の発明は、少なくとも2方から索条で吊り下げられ、建物の外壁面を多次元方向に移動する揚重物に取り付ける360度全周型の反射ターゲットプリズムと、前記揚重物とは別の場所で制御操作しやすい場所に設置されて前記反射ターゲットプリズムを追尾することにより揚重物の座標を計測する自動追尾型の座標計測器を有する操作制御手段とで構成し、前記揚重物を吊り下げる索条の巻上装置は揚重物とは別の離れた場所に設置することを特徴とする。 In order to eliminate the inconveniences of the conventional example, the invention according to claim 1 is mounted at 360 degrees on a lifting object that is suspended from at least two sides by a rope and moves on the outer wall surface of the building in a multidimensional direction. An all-round reflective target prism and an automatic tracking coordinate system that measures the coordinates of the lifted object by tracking the reflective target prism installed in a place that is easily controlled and operated separately from the lifted object. It is comprised with the operation control means which has a measuring device, The winding device of the rope which suspends the said lifting thing is installed in the place distant from the lifting thing, It is characterized by the above-mentioned.
請求項1記載の本発明によれば、揚重物に取り付けた反射ターゲットプリズムを座標計測器で追尾することにより、揚重物の座標を計測するから、揚重物の座標を外部からのリアルタイム計測により把握できる。よって、その計測結果を索条の送り出しおよび巻取りを行うウインチ装置などの制御装置にフィードバックすることで、移動位置決めを行えば、座標精度を確保できる。 According to the first aspect of the present invention, since the coordinates of the lifted object are measured by tracking the reflective target prism attached to the lifted object with the coordinate measuring instrument, the coordinates of the lifted object are real-time from the outside. It can be grasped by measurement. Therefore, if the positioning is performed by feeding back the measurement result to a control device such as a winch device that feeds and winds the rope, the coordinate accuracy can be ensured.
請求項2記載の発明は、前記揚重物は、建物の外壁面を移動するロボットであり、少なくとも壁面状態検査機能を備え、前記操作制御手段により前記索条の送り出し量を決定することを特徴とする。
The invention according to
請求項2記載の本発明によれば、外壁面上の任意の部位へのロボットの移動位置決めを正確に行うことができ、壁面状態を正確に把握できる。 According to the second aspect of the present invention, the robot can be accurately positioned to move to any part on the outer wall surface, and the wall surface state can be accurately grasped.
この発明の多次元移動位置決め装置は、リアルタイムで揚重物の位置を計測するから、現座標から目標座標まで高精度で正確に移動できる。そして、目標座標である位置決め座標は座標計測器からダイレクトに得られる正確な座標であるから、高精度の位置決め精度が確保できる。 Since the multi-dimensional movement positioning apparatus of the present invention measures the position of the lifted object in real time, it can move accurately from the current coordinates to the target coordinates with high accuracy. And since the positioning coordinate which is a target coordinate is an exact coordinate obtained directly from a coordinate measuring device, highly accurate positioning accuracy is securable.
以下、図面についてこの発明の実施の形態を詳細に説明する。図1はこの発明の多次元移動位置決め装置の実施の形態を示す全体説明図で、各種ロボットや建設資材などの揚重物1を建物の外壁面2にそって移動させる場合を例にとって説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall explanatory view showing an embodiment of a multi-dimensional movement positioning apparatus according to the present invention. An example of moving a lifted object 1 such as various robots and construction materials along an
建物の屋上などの所定の2定点位置に間隔をおいてウインチ装置3などの巻上装置を設置し、このウインチ装置3に一端が巻回されるワイヤ4などの索条の他端を前記外壁面2にそって吊りおろし、このワイヤ4の他端に揚重物1を取り付け、これにより、揚重物1を2本のワイヤ4で外壁面2にそって吊下げる。
A hoisting device such as a
一方、地上などの制御操作しやすい場所に前記揚重物1の二次元座標を計測するための座標計測器5として自動追尾型のトータルステーションを設置する。この自動追尾型のトータルステーションは、レーザー測距と水平角・垂直角により三次元座標を計測する測量器である。 On the other hand, an automatic tracking type total station is installed as a coordinate measuring instrument 5 for measuring the two-dimensional coordinates of the lifted object 1 in a place where the control operation is easy, such as the ground. This automatic tracking type total station is a surveying instrument that measures three-dimensional coordinates using laser ranging and horizontal and vertical angles.
そして、揚重物1には、前記座標計測器5が移動位置を追尾しやすいように360度全周型の反射ターゲットプリズム6を設置しておく。ここで全周型とは、複数のプリズムを球状に配置することで360度の全周からのレーザー光反射を可能にしたタイプのものの意味である。 A 360-degree all-round reflection target prism 6 is installed on the lift 1 so that the coordinate measuring instrument 5 can easily track the movement position. Here, the all-round type means a type in which a plurality of prisms are arranged in a spherical shape so that laser light can be reflected from 360 degrees all around.
さらに、前記座標計測器5は操作制御盤7に組み込まれるものであり、この操作制御盤7には座標計測器5の他にマイクロコンピュータなどの制御装置や操作盤が搭載されて、揚重物1の座標計測機能と移動制御機能を備え、ウインチ装置3の駆動機構に対して移動制御信号を出力する。
Further, the coordinate measuring instrument 5 is incorporated in the
次にかかる操作制御盤7と反射ターゲットプリズム6を使用してロボットなどの揚重物1を所定位置に移動させる方法を説明する。操作制御盤7を外壁面2の近くの見通しのよい場所に設置し、操作制御盤7に搭載してある座標計測器5のXYZの回転座標を原点の0.0.0にセットする。
Next, a method for moving the lifted object 1 such as a robot to a predetermined position using the
建物の屋上から2本のワイヤ4で吊下げられた揚重物1には反射ターゲットプリズム6が取り付けられており、この反射ターゲットプリズム6の中心点(XYZ)を位置決め座標とする。この場合、反射ターゲットプリズム6と揚重物1とは相対的な位置関係がわかっているから、揚重物1の座標は反射ターゲットプリズム6の座標から得ることができる。
A reflection target prism 6 is attached to the lifting object 1 suspended from the roof of the building by two
座標計測器5で反射ターゲットプリズム6を追尾し、反射ターゲットプリズム6の三次元座標をリアルタイムで得る。すなわち、座標計測器5から反射ターゲットプリズム6に対してレーザー光を発し、レーザー測距により反射ターゲットプリズム6までの距離を測定し、さらにその方向を水平角度と垂直角度との2角で得ることにより反射ターゲットプリズム6の三次元座標を得る。そして、この反射ターゲットプリズム6の三次元座標に基づいて揚重物1の三次元座標を得る。 The reflection target prism 6 is tracked by the coordinate measuring instrument 5, and the three-dimensional coordinates of the reflection target prism 6 are obtained in real time. That is, a laser beam is emitted from the coordinate measuring instrument 5 to the reflection target prism 6, the distance to the reflection target prism 6 is measured by laser distance measurement, and the direction is obtained by two angles of a horizontal angle and a vertical angle. Thus, the three-dimensional coordinates of the reflection target prism 6 are obtained. Then, the three-dimensional coordinates of the lifted object 1 are obtained based on the three-dimensional coordinates of the reflection target prism 6.
このようにして揚重物1の現在位置の三次元座標が判明したならば、揚重物1を外壁面2上で移動したい位置の目標座標を操作制御盤7に入力すれば、コンピュータ処理により現座標から目標座標までの軌道が算出される。
If the three-dimensional coordinates of the current position of the lifted object 1 are found in this way, the target coordinates of the position at which the lifted object 1 is to be moved on the
よって、この操作制御盤7から建物の屋上に設置の2台のウインチ装置3の駆動機構に対して移動制御信号を出力すれば、前記のようにして算定された軌道から外れないようにワイヤ4の繰り出し量が設定され、ウインチ装置3が駆動されてワイヤ4が送り出されて外壁面2上に設定された目標座標位置に揚重物1が移動させられる。
Therefore, if a movement control signal is output from the
このとき、揚重物1及び反射ターゲットプリズム6の移動は、座標計測器5でリアルタイムでダイレクトに追尾されるから、設定された軌道を確実に移動し、移動位置決め座標も座標計測器5からダイレクトに得られる正確な座標であるから高精度の位置決め精度が確保できる。 At this time, the movement of the lifted object 1 and the reflection target prism 6 is directly tracked in real time by the coordinate measuring instrument 5, so that the set trajectory is reliably moved, and the moving positioning coordinates are also directly from the coordinate measuring instrument 5. Therefore, it is possible to ensure high positioning accuracy.
なお、目標座標まで移動するための軌道は、任意に設定することが可能であり、最短距離に限定されるものではなく、例えば、壁面の左上端から左下端まで移動し、次に右に1m移動した後、上端まで移動するなどの全自動的な移動位置決めが可能である。 The trajectory for moving to the target coordinates can be arbitrarily set, and is not limited to the shortest distance. For example, the trajectory moves from the upper left end of the wall surface to the lower left end and then 1 m to the right. Fully automatic movement positioning such as moving to the upper end after moving is possible.
また、目標座標を操作制御盤7からマニュアル操作することで揚重物1を外壁面2上の任意の位置に自由に移動させることも可能であり、このシステムによれば、従来からのクレーンやリフトに代わる新しい水平垂直搬送システムが可能となる。
Further, it is possible to freely move the lifted object 1 to an arbitrary position on the
移動方向も前記のような二次元方向に限定されるものではなく、吊り点を3点以上にすれば、三次元方向への移動位置決めにも実施できる。 The moving direction is not limited to the two-dimensional direction as described above. If the number of hanging points is three or more, the moving direction can also be implemented in the three-dimensional direction.
図2は、揚重物1として外壁リニューアルのための事前診断ロボット8に実施した場合であり、事前診断ロボット8は、外壁の補修前の診断のみを小型で簡易的なロボットで行う外壁事前診断システムに採用されるものと、補修前診断と補修作業とを共通移動装置内にモジュールを変更して使い分ける外壁診断および自動補修システムに採用されるものとがある。
FIG. 2 shows a case where the
図2は、壁事前診断システムを示すものであるが、基本構成は図1に示した移動システムと同様であるが、図2に示すように事前診断ロボット8は外壁面2に容易に対応できるように小型軽量なものに構成され、壁面診断装置とCCDカメラのような撮影装置を搭載しており、操作制御盤7からは事前診断ロボット8に対して診断データや診断制御信号が出力される。
2 shows the wall pre-diagnosis system, the basic configuration is the same as that of the mobile system shown in FIG. 1, but the
図3、図4は事前診断ロボット8の一例を示すもので、壁面状態を検査する機能(タイル剥離検知、亀裂検出、画像撮影、異常個所のマーキングなど)を持つ検査モジュール11と、移動時に段差や障害をかわし壁面との距離を最適に保つ壁面支持脚9と検査結果を地上の操作制御盤7に無線データ伝送する機能を持つ移動モジュール12とで構成されている。図中10は診断データや画像・座標信号を操作制御盤7との間で送受信するための送受信アンテナを示す。
FIGS. 3 and 4 show an example of the
かかる事前診断ロボット8を使用して外壁面2を診断するには、地上で操作員が操作制御盤7を操作して建物の屋上に設置したウインチ装置などの駆動装置を無線制御し、事前診断ロボット8を診断のための目標座標位置に移動させる。
In order to diagnose the
事前診断ロボット8は外壁面2上の診断範囲を自動で移動・診断し、診断結果を座標と照合記録するとともに、異常判定箇所については画像撮影および位置マーキングを行う。診断結果および撮影された画像などは送受信アンテナ10から地上の操作制御盤7に伝送される。診断方法は、打音式、振動式、赤外線式などの各種判定装置を検査モジュールとして組み込んでおき、任意の方式の採用が可能である。
The
操作制御盤7では必要に応じて診断結果データをもとに外壁面2の診断マップを作成する。前記位置マーキングは診断マップにしたがって補修を実施する場合に、補修箇所を明示するためのものとして有効に機能する。この場合、マーキングは例えば紫外線照射によりはじめて視覚化できるものにしておくことで、外壁面2が汚れることを防げる。
The
また、この事前診断ロボット8を操作制御盤7から遠隔操作し、外壁面2上の任意の部位をリアルタイムに映像確認することにより、打診と目視の両面からのマニュアル壁面検査も可能となる。
Further, remote control of the
1 揚重物 2 外壁面
3 ウインチ装置 4 ワイヤ
5 座標計測器 6 反射ターゲットプリズム
7 操作制御盤 8 事前診断ロボット
9 壁面支持脚 10 送受信アンテナ
11 検査モジュール 12 移動モジュール
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