JP4987754B2 - 架台水平度調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電気機器を設置する架台の水平度を調整する架台水平度調整装置に関する。

機械や電気設備等を設置する条件として、設置物の内部に取付けられた機械部品や配管内の液体の流れ方あるいは回転機器などの回転性能を確保するために水平度を規定値以内に収めることが要求される。よって、機器を設置する際は機器の任意の面の水平度を規定値以内に収める必要がある。

例えば４本以上の脚に支持される架台の水平度を規定値以内に収める方法としては、架台高さを脚位置で測定し、任意の脚の長さあるいは脚と床面が接する距離をライナー等で増減した後で各脚の高さを再度測定するといった作業を各脚の高さが目標値に限りなく近づくまで繰り返し行う方法がある。架台等の水平度を測定する技術としては、トランシットを用いて水平度を求める方法が知られている。

また、例えば、レール等の長尺対象物の水平度検査のためにレール上を走行させた受光機にレーザ光を水平照射して当該受光機による受光高さの変化から水平に対するずれを求めるものや（例えば特許文献１参照）、床上に設置した反射体によるレーザ反射光を照射側で検出して当該検出位置から反射角度を求めることで水平度を求めたりするものがある（例えば特許文献２参照）。
特開平７−４３１５０号公報 特開２００３−１４８９５５号公報

架台の対象面を水平に近づけるためには、前述したように架台高さを測定した上で作業員による架台の脚の長さの調整作業が必要になるが、この調整作業を行なうためには作業員が架台高さの測定結果を確認した上で、架台のどの脚を調整すれば対象面が水平に近づくかを判断する必要がある。

架台の対象面が水平からずれている場合、対象面の状態によって長さを調整すべき脚を短くまたは長くする必要があったり、調整すべき脚が単一であったり複数であったりするので、その判断に時間を要するばかりでなく、作業員が常に適切な判断に基づいて調整を行なえるとは限らない。

そこで、本発明の目的は、水平度調整対象物の水平度の適切な調整を作業員が容易に行なうことが可能になる架台水平度調整装置を提供することにある。

すなわち、本発明に係わる架台水平度調整装置は、架台から離れた箇所に設置される主装置および架台の水平度調整対象面の複数の箇所に設置される受光機を有し、主装置は、高さ測定用のレーザ光を受光機に向かって水平方向に送信するレーザ送信手段と、受光機からの相対高さ情報をもとに対象面の複数の箇所についての高さ情報を測定する測定手段と、測定手段により測定した高さ情報をもとに、対象面の水平度が予め定めた条件を満たすか否かを判定する判定手段と、条件を満たしていないと判定手段が判定した場合に条件を満たすための対象面の各箇所の高さの調整作業の指示情報を生成する生成手段とを備え、受光機は、主装置により送信されたレーザ光を受光するために鉛直方向に沿った複数のセンサと、レーザ光を受光したセンサの相対高さ情報を送信する送信手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、水平度調整対象物の水平度の適切な調整を作業員が容易に行なうことができる。

以下図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置の構成例を示す図である。
図１に示すように、本発明の実施形態における架台水平度調整装置は、主装置１および複数の受光機２およびコミュニケーション装置３を有する。
コミュニケーション装置３は、マイクロフォン４およびヘッドセット５と接続される。

水平度調整対象の架台６は長方形の平板であり、当該架台６の裏面の四隅の近傍および各長辺のそれぞれの中点の近傍の２箇所をあわせた計６箇所を脚７が支持している。
主装置１は架台６から離れた箇所に設置され、受光機２は架台６の表面のうち脚７による支持箇所に対応した箇所にそれぞれ設置される。
コミュニケーション装置３は架台６の調整作業を行なう作業員８が携行する。作業員８はマイクロフォン４およびヘッドセット５を身に着けながら調整作業を行なう。

また、主装置１は、自装置の水平度を測定するための３軸センサを備える。この３軸センサは主装置１を支持する３本の脚９を有し、これらの脚９のうち１本を長さ固定として残り２本を長さ調整可能とすることで水平度を調整可能である。

作業員８は、測定系の後述する校正作業後に架台６の調整作業を行なう。主装置１は、調整作業において高さ測定用のレーザ光をポリゴンミラーを用いて水平方向の送信角度を変えながら各受光機２に向かって送信する。

受光機２は高さを測定する目的から横方向の情報ではなく縦方向の情報が必要であるため複数の光センサを縦長に繋げたものあるいは、線状の光センサを備える。この光センサは、主装置１から送信されるレーザ光の径よりも十分長い形状のフォトダイオードやＣＣＤなどの受光素子であり、受光機２が架台６に設置された状態で長手方向が鉛直方向に並ぶようになっている。受光機２は、光センサが主装置１からの高さ測定用のレーザ光を受信すると、この受信した光センサの識別情報を主装置１に送信する。

主装置１は、受光機２からの情報をもとに高さ測定用のレーザ光の受光高さ情報を取得する。この受光高さとは基準高さに対する相対高さである。前述した校正作業は基準高さを架台６の水平度の調整作業前に定める作業である。校正作業では、受光機２の鉛直方向の複数の光センサのうち主装置１からの校正作業用のレーザ光を受信した特定の光センサの高さを基準高さとする。この基準高さより高い位置の光センサの高さがプラスの高さとなり、基準高さより低い位置の光センサの高さがマイナスの高さとなる。

主装置１は、受光高さの値および基準高さの値の差分をもとに、架台６の水平度が概ね水平とみなせる所定の水平判定条件を満たしているか否かを判定する。主装置１は、水平判定条件を満たしていないと判定した場合は、架台６の水平度が当該条件を満たすための架台６の脚７の高さの調整指示情報を音声合成により生成してコミュニケーション装置３に送信する。

図２は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置の主装置の構成例を示すブロック図である。
図２に示すように、主装置１は、装置全体の動作を司る制御部１１、記憶装置１２、水平度検出部１３、反射光検出部１４、距離演算部１５、位置特定部１６、測定値取得部１７、ピーク検出部１８、ずれ演算部１９、予測処理部２１、手順生成部２２、水平判定部２０、レーザ光送信部２３、通信インタフェース２４および音声生成部２５を備え、それぞれがバス２６により相互に接続される。

主装置１の水平度検出部１３は、主装置１自身の水平度を検出し、この水平度が水平とみなせる水平度であるか否かを判定する。水平度検出部１３は、水平度が水平とみなせる水平度でない場合にはこれを示す通知信号を通信インタフェース２４を介してコミュニケーション装置３に送信する。コミュニケーション装置３は通知信号を受信すると主装置１が水平でない旨を示す音声をヘッドセット５から出力させる。作業員８は、この音声を聞くことで主装置１の３軸センサの脚９を調整することで主装置１の水平度を調整することになる。

主装置１は、調整作業のために設置した主装置１と受光機２との間の相対位置を求めるために距離測定用レーザ光を各受光機２に向けて送信する。反射光検出部１４は距離測定用レーザ光の送信先の受光機２からの反射光を検出する。

距離演算部１５は、距離測定用レーザ光の送信タイミングと反射光の受信タイミングをもとに主装置１と当該距離測定用レーザ光の送信先の受光機２との間の距離を演算する。
位置特定部１６は、距離演算部１５により演算した距離および距離測定用レーザ光の送信角度をもとに、主装置１の設置箇所に対する送信先の受光機２の設置箇所の相対位置を特定する。

受光機２は、高さが異なる複数の光センサにより高さ測定用レーザ光を受信し、それぞれの高さの光センサで受信したレーザ光の強さを示す値および受信した光センサの識別情報を主装置１に送信する。

測定値取得部１７は、受光機２からの情報をもとに、レーザ送信先の受光機２の光センサの相対高さに対するレーザ光のエネルギの強さの分布を取得する。
ピーク検出部１８は、測定値取得部１７により取得した分布におけるエネルギの強さを示す値が最大である光センサの相対高さを受光高さとして検出する。

ずれ演算部１９は、校正作業により定めた基準高さの値およびピーク検出部１８により検出した受光高さの値の差分であるずれを演算する。基準高さは、校正作業において主装置１からの校正作業用のレーザ光を受信した受光機２の光センサのうちレーザ光のエネルギの強さが最大となる光センサの相対高さに相当する。

水平判定部２０は、各受光機２についてのずれ演算部１９により演算したずれをもとに架台６の水平度が水平判定条件を満たすか否かを判定する。
予測処理部２１は、水平判定条件を満たしていないと水平判定部２０が判定した場合に、この条件を満たすべく脚７の高さを調整したと仮定した場合の、それぞれの受光機２での受光高さの変化を予測する。
手順生成部２２は予測処理部２１による予測結果にしたがって調整作業の指示情報を音声合成により生成する。

レーザ光送信部２３は、各受光機２に向けて校正作業用、高さ測定用、距離測定用の夫々の機能を兼ねた１種類のレーザ光を送信する。また、レーザ光送信部２３は、主装置１の３軸センサの３本の脚９の内、長さが固定である１本の脚の上方延長上からレーザ光を送信する。これにより、脚９の長さを調整してもレーザ光送信部２３からのレーザ光の送信高さは変化しない。

また、レーザ光送信部２３が送信するレーザ光は商用電源周波数より十分に高く逓倍数でない周波数のパルス発振光である。パルス発振光とすることで、外乱となる太陽光や照明光とのＳ／Ｎ比を向上させている。また、レーザ光を商用電源周波数より十分に高く逓倍数でない周波数のパルス発振光とすることで商用電源周波数との分離性能を向上させている。
通信インタフェース２４は、受光機２やコミュニケーション装置３との間の無線通信を行なう。

主装置１の記憶装置１２は、例えばハードディスクドライブや不揮発性メモリなどの記憶媒体であり、制御部１１、水平度検出部１３、反射光検出部１４、距離演算部１５、位置特定部１６、測定値取得部１７、ピーク検出部１８、ずれ演算部１９、水平判定部２０、予測処理部２１、手順生成部２２、レーザ光送信部２３、音声生成部２５による処理動作のための制御プログラムを記憶するのに加え、校正値記憶部３１、音声情報記憶部３２、判定基準記憶部３３および相対位置情報記憶部３４を有する。

記憶装置１２の校正値記憶部３１は、受光機２のそれぞれについて校正作業により導かれた基準高さの値を記憶する。
音声情報記憶部３２は、調整指示情報の音声合成の元となる音声情報を記憶する。つまり、音声生成部２５は音声情報記憶部３２に記憶される音声情報をもとにした音声合成を行なうことでヘッドセット５への出力用音声を生成する。

判定基準記憶部３３は、前述した水平判定条件を記憶する。水平判定条件とは、例えば受光機２についての受光高さ情報で示される値が当該受光機２について校正作業で定められた基準高さ情報で示される値のプラスマイナス１ミリメートル以内である事などである。
相対位置情報記憶部３４は、位置特定部１６により特定した各受光機２の主装置１に対する相対位置情報を記憶する。

図３は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置の受光機の構成例を示すブロック図である。
図３に示すように、受光機２は、装置全体の動作を司る制御部４１、記憶装置４２、レーザ光受信部４３、通信インタフェース４４を備え、それぞれがバス４５により相互に接続される。

記憶装置４２は例えば不揮発性メモリなどの記憶媒体であり、制御部４１やレーザ光受信部４３による処理動作のための制御プログラムを記憶するのに加え、受光機２のそれぞれに固有の識別ナンバを記憶するための識別情報記憶部４６を有する。この識別ナンバは、作業員８が視認できるように該当の受光機２の筐体にシールなどにより貼付される。
レーザ光受信部４３は前述した複数の光センサで構成され、主装置１からの各種レーザ光を受信する。通信インタフェース４４は主装置１との間の無線通信を行なう。

次に、図１に示した構成の架台水平度調整装置の動作について説明する。
図４は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置による校正作業時の処理の一例を示すフローチャートである。
まず、作業員８により主装置１および校正値測定対象の受光機２が平板上に設置された状態で（ステップＳ１）、３軸センサの脚９の長さの調整により主装置１の水平度が調整されたとする（ステップＳ２）。

ここで、主装置１の水平度検出部１３は、自装置の水平度が水平とみなせる水平度であるか否かを判定する（ステップＳ３）。
主装置１の水平度が水平とみなせる水平度でないと水平度検出部１３が判定した場合には（ステップＳ３のＮＯ）、音声生成部２５は、水平度の再調整の指示情報を音声合成により生成してコミュニケーション装置３へ送信する。この音声はコミュニケーション装置３を介してヘッドセット５から出力される。作業員８は、この音声にしたがって主装置１の水平度の再調整を行なう（ステップＳ３→Ｓ２）。

一方、主装置１の水平度が水平とみなせる水平度であると水平度検出部１３が判定した場合には（ステップＳ３のＹＥＳ）、レーザ光送信部２３は、校正作業用のレーザ光を受光機２へ送信する。

受光機２のレーザ光受信部４３を構成するそれぞれの光センサには当該受光機２の設置時の高低を示す番号が割り当てられている。具体的には、それぞれの光センサのうち、受光機２の設置時に最上段に位置するセンサに最も大きい番号が割り当てられ、最下段に位置するセンサに向かうにしたがって小さい番号が割り当てられる。

受光機２の制御部４１は、レーザ光を検出した光センサによるレーザ光の強さの値を当該光センサの割り当て番号とともに取得し（ステップＳ４）、これらの情報を記憶装置４２の記憶装置４２の識別情報記憶部４６に記憶される自装置の識別ナンバとともに通信インタフェース４４を介して主装置１に送信する。本実施形態ではレーザ光を検出した光センサは複数であるとする。

ステップＳ１からＳ４のまでの処理が各受光機２についてなされることで各受光機２からの情報が主装置１の通信インタフェース２４により受信されると、測定値取得部１７は、これら受信した情報で示されるレーザ光の強さが最大である光センサの割り当て番号を校正作業対象の各受光機２の校正値として記憶装置１２の校正値記憶部３１の校正値管理テーブルに識別ナンバと関連付けて記憶する（ステップＳ５）。

図５は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置の主装置の記憶装置に記憶される校正値管理テーブルの構成例を表形式で示す図である。
図５に示すように、校正値管理テーブルでは、各受光機２での校正値が当該受光機２の識別ナンバと関連付けて管理される。この校正値は前述した基準高さに相当する。

図６は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置による架台水平度測定処理の一例を示すフローチャートである。
ここでは、作業員８が主装置１を基準位置、ここでは架台６の所定の目標高さと同じ高さの台に設置し（ステップＳ１１）、主装置１の脚９の長さの調整により主装置１の水平度が調整されたとする（ステップＳ１２）。本実施形態では、架台６の脚７の高さを目標高さに近づけることで水平判定条件を満たすようにしている。
この状態で、主装置１の水平度検出部１３は、自装置の水平度が水平とみなせる水平度であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。

主装置１の水平度が水平とみなせる水平度でないと水平度検出部１３が判定した場合には（ステップＳ１３のＮＯ）、音声生成部２５は、水平度の再調整の指示情報を音声合成により生成してコミュニケーション装置３へ送信する。この音声はコミュニケーション装置３を介してヘッドセット５から出力される。作業員８は、この音声にしたがって主装置１の水平度の再調整を行なう（ステップＳ１３→Ｓ１２）。

主装置１の水平度が水平とみなせる水平度であると水平度検出部１３が判定した場合には（ステップＳ１３のＹＥＳ）、音声生成部２５は、主装置１の水平度の調整完了を示す音声を音声情報記憶部３２に記憶される音声情報をもとに生成してコミュニケーション装置３へ送信する。

この音声をヘッドセット５から聞いた作業員８が、受光機２を主装置１から見える位置に、つまり主装置１間に障害物が無いように架台６の表面における脚７による支持箇所に設置した状態で（ステップＳ１４）、レーザ光送信部２３はポリゴンミラーを用いて送信角度を変えながら各受光機２にレーザ光を送信する。受光機２は、光センサがレーザ光を受信すると、受信した旨を通知するために自装置の識別ナンバを通信インタフェース４４を介して主装置１に送信する。

主装置１の記憶装置１２には受光機２の設置数が予め記憶される。受光機２からの信号を通信インタフェース２４が受信すると、位置特定部１６は、受信した情報に含まれる識別ナンバの数と前述した設置数を比較することで、主装置１からのレーザ光が全ての受光機２に当たっているか否かを判定する（ステップＳ１５）。

位置特定部１６は、受信した情報に含まれる識別ナンバの数が前述した設置数に満たない場合には、設置した受光機２のうち主装置１からのレーザ光が当たっていない受光機２があると判定する（ステップＳ１５のＮＯ）。すると、音声生成部２５は、受光機２の設置箇所の再調整の指示情報を音声合成により生成してコミュニケーション装置３へ送信する。この音声はコミュニケーション装置３を介してヘッドセット５から出力される。作業員８は、この音声にしたがって主装置１の設置位置の再調整を行なう（ステップＳ１５→Ｓ１４）。

位置特定部１６は、受信した情報に含まれる識別ナンバの数が前述した設置数と一致した場合には、設置した全ての受光機２に主装置１からのレーザ光が当たっていると判定する（ステップＳ１５のＹＥＳ）。

主装置１は、架台６の水平度調整のための指示情報を生成するために、調整対象の脚７を作業員８に指示する必要があるので、設置した受光機２と自装置との間の相対位置を特定する必要がある。そこで、レーザ光送信部２３は、ステップＳ１５の処理で「ＹＥＳ」と判定された場合に、距離測定用のレーザ光を水平方向の送信角度を変えながら各受光機２に向けて送信する。

各受光機２は、距離測定用のレーザ光の反射板を備え、その反射板は受光機同士による反射光が主装置１で誤計測されないように受光機２の受光センサより一回り大きい程度の形状とし主装置１の方向を向くように設置する。主装置１の反射光検出部１４は、送信した距離測定用レーザ光の受光機２の反射板から反射光を検出する。

距離演算部１５は、距離測定用レーザ光の送信タイミングと当該距離測定用レーザ光の送信先の受光機２からの反射光の受信タイミングをもとに主装置１とレーザ光送信先の各受光機２との間の距離分布を演算する。

位置特定部１６は、距離演算部１５により演算した距離および距離測定用レーザ光の送信角度をもとに、主装置１の設置箇所に対する送信先の受光機２の設置箇所の相対位置を特定する。

ここで、相対位置の特定の具体例を説明する。
図７は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置の主装置と各受光機との間の距離測定結果の第１の例を示す図である。
図８は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置の主装置と各受光機との間の相対位置関係の第１の例を示す図である。
図７に示した縦軸の距離は主装置１から距離測定用のレーザ送信先の受光機２までの距離であり、横軸の送信角度はレーザ光の送信範囲を主装置１から見て１８０度とした場合で走査開始点を０度とした場合の角度である。

図７に示すように、距離分布が送信角度の低い順に「短」、「長」、「長」、「短」ならば、測定点を線で結ぶと図８に示すように台形に見える。この関係は主装置１が架台６の一方の辺にほぼ直角に相対していることを意味する。

図９は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置の主装置と各受光機との間の距離測定結果の第２の例を示す図である。
図１０は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置の主装置と各受光機との間の相対位置関係の第２の例を示す図である。
図９に示すように、距離分布が送信角度の低い順に「中」、「短」、「長」、「中」ならば、測定点を線で結ぶと図１０に示すようにほぼ菱形に見える。この関係は主装置１が架台６の一方の辺に対して斜め方向から相対していることを意味する。

また、位置特定部１６は、距離測定用レーザ光が送信される際、送信角度の低い順に各受光機２に識別ナンバの送信要求信号を出力する。
受光機２は識別名の情報を受信すると、記憶装置４２の識別情報記憶部４６に記憶される識別ナンバを主装置１に送信する。

主装置１は、受光機２からの識別ナンバおよび送信角度の関係を示す情報を記憶装置１２の相対位置情報記憶部３４に記憶する。このようにして、主装置１は受光機２との間の相対位置を当該受光機２の識別ナンバとともに取得することができる（ステップＳ１６）。

架台６を設置した際は、脚７のいずれかが宙に浮いている場合がある。そこで、調整作業開始時、作業員８の目視により床から浮いている脚７を確認させ、各脚７を接地したと仮定した場合の当該接地した脚７に対応する受光機２の受光高さを測定し、これを初期接地データとして登録する。２本の脚が浮いている場合には１本ずつ接地させて測定する。

このとき、主装置１は受光高さおよび基準高さの比較を行い、当該接地した状態で受光高さが基準高さを上回る脚を検出した場合には、その脚７を短くするか接地先の床面を削って低くするかの指示を作業員８に与える。脚７の高さの調整作業はその作業後に改めて開始する。

具体的には、まず音声生成部２５は、浮いている脚７の問い合わせ指示の音声を生成して、通信インタフェース２４を介してコミュニケーション装置３に送信する（ステップＳ１７）。

作業員８は、浮いている脚７の問い合わせ指示の音声をコミュニケーション装置３を介してヘッドセット５から聞いた上で、浮いている単一または複数の脚７のシールで示される識別ナンバを確認し、この識別ナンバをマイクロフォン４を用いて音声入力する。コミュニケーション装置３は入力された音声を主装置１に送信する。ここでは音声入力された識別ナンバが複数であるとする。

主装置１の音声生成部２５は、コミュニケーション装置３からの音声で示される識別ナンバを取得すると（ステップＳ１８）、取得済みの識別ナンバの一つを選択し、当該識別ナンバに対応する脚７の床への接地指示の音声を生成して、通信インタフェース２４を介してコミュニケーション装置３に送信する（ステップＳ１９）。

作業員８は、接地指示の音声をコミュニケーション装置３を介してヘッドセット５から聞いた上で該当の脚７を接地させ、接地完了を示す音声をマイクロフォン４を用いて入力する。コミュニケーション装置３は入力された音声を主装置１に送信する。

主装置１の音声生成部２５がコミュニケーション装置３からの音声を入力すると（ステップＳ２０）、レーザ光送信部２３は、接地させた脚７の初期接地データ取得のための高さ測定用レーザ光を接地させた脚７に対応して設置される受光機２に送信する。

図１１は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置による受光高さ測定のためのレーザ光の送受信形態の一例を示す図であり、この場合の光センサ形状は複数センサを縦長に組合せたもので各センサの位置に対応した番号が割当てられ位置情報イコール高さ情報に替えられるものである。
図１１に示すように、主装置１および受光機２が同一平面上にない場合で主装置１から高さ測定用のレーザ光を送信した場合には、受光機２での受光位置は校正作業時と異なることになる。

受光機２の制御部４１は、初期接地データ取得のための高さ測定用のレーザ光を検出した光センサによるレーザ光の強さの値を当該光センサの割り当て番号とともに取得し、これらの情報を識別ナンバとともに主装置１に送信する。

主装置１の測定値取得部１７は、受光機２からの情報で示されるレーザ光の強さが最大である光センサの割り当て番号を識別ナンバと関連付けて初期接地データとして記憶装置１２に記憶する（ステップＳ２１）。

このように取得した初期接地データは、いずれかの脚を上下させることによってそれまで浮いていた脚が接地し、それまで接地していた脚が浮く場合についての後述する高さ変化予測に用いられる。

そして、音声生成部２５は、ステップＳ１８の処理で入力した識別ナンバに対応する脚のうち、接地指示を行なっていない脚があれば（ステップＳ２２のＮＯ）、当該脚７の床への接地指示の音声を生成する（ステップＳ２２→Ｓ１９）。

また、音声生成部２５がステップＳ１８の処理で入力した識別ナンバに対応する脚の全てについて接地指示を行なっていると判定した場合には（ステップＳ２２のＹＥＳ）、受光高さ測定処理に移行する（ステップＳ２３）。この処理は各受光機２のうち受光高さ測定対象を１つずつ選択して行なう。

受光高さ測定処理として、まず、レーザ光送信部２３は、選択済みの受光機２に高さ測定用のレーザ光を送信する。
受光機２の制御部４１は、高さ測定用のレーザ光を検出した光センサによるレーザ光の強さの値を当該光センサの割り当て番号とともに取得し、これらの情報を自装置の識別ナンバとともに主装置１に送信する。

主装置１の測定値取得部１７は、校正作業時および受光高さ測定処理時に受光機２からの各光センサの割り当て番号、レーザ光の強さおよび識別ナンバの情報をもとに、送信先の受光機２の光センサの高さに対するレーザ光のエネルギの強さを示す値の分布を取得する。

図１２は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置の主装置からの高さずれ測定のためのレーザ光の受光機での受光量の高さ分布の一例を示す図である。
図１２に示した基準値は基準高さに相当し、測定値は受光高さに相当する。また、図１２に示した縦軸は、基準高さを０とし、当該基準高さより高い高さをプラスの高さとし、基準高さより高い高さをマイナスの高さとしている。

本実施形態では、各受光機２の鉛直方向に隣接する光センサ間の高さが記憶装置１２に記憶されており、測定値取得部１７は、隣接する光センサ間の高さをもとに基準高さからの高さを計算している。

次に、ピーク検出部１８は、前述した分布をもとに、受光高さ測定処理時の各受光機２からの情報で示されるレーザ光の強さが最大である光センサの割り当て番号と当該受光機２の識別ナンバとを関連付けた情報を受光高さ情報として記憶装置１２に記憶する。

ずれ演算部１９は、校正値記憶部３１に記憶される校正値管理テーブルで示されるずれ演算対象の受光機２についての割り当て番号および前述したように記憶装置１２に記憶された当該演算対象の受光機２についての受光高さ情報で示される割り当て番号の差分をもとに、基準高さおよび受光高さの差分であるずれを各受光機２についてそれぞれ演算する。

水平判定部２０は、各受光機２についてずれ演算部１９により演算したずれ、および記憶装置１２の判定基準記憶部３３に記憶される判定基準をもとに架台６の水平度が水平判定条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２４）。

判定基準記憶部３３に記憶される判定基準は、ずれの許容範囲の値である。水平判定部２０は、いずれかの受光機２についてのずれ演算部１９により演算したずれが許容範囲を超えていれば、架台６の水平度が水平判定条件を満たしていないとみなし、脚７の高さの調整が必要であると判定する（ステップＳ２４のＮＯ）。

ここで、脚７の高さの調整方法の具体例を説明する。
まず、基本的な調整手順について説明する。基本的に平面は３点をもって位置が決まる。つまり脚７が３本以上の場合はいずれか３本の組合せにより平面の水平度が決められことになる。

つまり、架台６の水平度が水平判定条件を満たすためには、複数本の脚７の中から３本選択して高さを調整すれば済み、その他調整不要の脚７は機器全体の強度や荷重バランスをとるために必要となるものである。

次に、脚７の数ごとの調整手順について説明する。図１３は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の架台の所定の水平ラインへの調整手順の例を示す図である。

図１３に示すように、架台６のうち水平とする箇所が１次元、つまり線状の場合、まず架台６の一端を長さＬ１だけ上方に持ち上げて所定の目標高さに合わせ、その後、もう一端を長さＬ２だけ上方に持ち上げて目標高さに合わせれば架台６は水平となる。

図１４は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の三角形の架台の所定の第１の調整手順の例を示す図である。図１５は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の三角形の架台の所定の第２の調整手順の例を示す図である。図１６は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の三角形の架台の所定の第３の調整手順の例を示す図である。

図１４に示すように、調整対象の機器の水平に合わせる面が三角形の場合で、この三角形の１隅を持ち上げ、他の２隅を含む１辺を動かさないようにすれば、３隅の高さを１回ずつ所定の目標高さに調整することによって水平にすることが出来る。

具体的には、まず、三角形の三辺のうち第１の辺である長さＬ４の辺を固定して当該辺に含まれない頂点を目標高さまで持ち上げ、この頂点を含む第２の辺である長さＬ５の辺を固定して、当該辺に含まれない頂点を目標高さまで持ち上げる。そして、これら持ち上げた頂点を含む長さＬ６の辺を固定して当該辺に含まれない頂点を目標高さまで持ち上げる。以上により、三角形の面全体が目標高さに調整されるので面が水平となる。

図１７は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の四角形の架台の調整領域の一例を示す図である。
図１７に示すように、調整対象の機器の形状の水平に合わせる面が四角形の場合、この四角形は対角線を中心に三角形を２つ合わせた形状とみなすことが可能である。したがって、図１７中の矢印で示すように、一方の三角形の面を水平に調整すれば、他方の三角形の面も水平になるので、四角形全体を水平にすることができる。

また、高さ調整の不要であった脚は架台調整完了時はそのままで良いが、調整対象とならなかったので浮いている脚は仕上げとしてスペーサあるいはライナーと呼ばれる補助材料を用いて高さ補填することで調整完了となる。

図１８は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の四角形の架台の調整方法の一例を示す図である。
図１８に示すように、四角形は任意の１隅を頂点とする２つの三角形から構成される。この例では、２つの三角形の内のいずれか一方の三角形の底辺を基礎に接したまま固定させて、当該底辺に含まれない残りの頂点Ａを持ち上げると、他方の三角形における前述した底辺に含まれない頂点Ｂの持ち上がる高さは頂点Ａを持ち上げた高さと同じであり、達する高さは床の高さ分布に応じた高さとなる。
その後、当該一方の三角形の他の２つの頂点の高さを調整して１つの三角形の高さ調整によって四角形の高さ調整が完了する。

図１９は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の四角形の架台の設置状況の一例を示す図である。
図２０は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の四角形の架台の対角線を支点とした動きの一例を示す図である。
図１９に示した例は、床の高さが高い順に架台６の四隅の頂点を支持する脚７をＢ脚、Ｄ脚、Ｃ脚、Ａ脚として、Ｂ脚，Ｄ脚は接地している状態を示している。

図２０に示すように、架台６の対角線ＢＤを中心としてＡ脚側とＣ脚側の重量バランスが均等ならばＡ脚，Ｃ脚は共に浮いた状態となるが、均等でなければいずれか一方の脚が接地する。

Ｂ脚，Ｄ脚が接地していて、Ａ脚，Ｃ脚が浮いている場合、Ａ脚，Ｃ脚の一方を押さえると、この押さえた脚の高さが最低点となり、Ａ脚，Ｃ脚のうち対角線ＢＤを中心線とした他方の脚が持ち上がり、この脚の高さが最高点となる。
また、調整のためにＡ脚を持ち上げて辺ＢＣを固定した場合は脚Ｄが持ち上がり、Ａ脚を持ち上げて辺ＣＤを固定した場合はＢ脚が持ち上がる。

また、最高点にあるＡ脚が浮いている場合は最低点にあるＣ脚が接地しているが、最高点にあるＡ脚を押さえると最低点にあるＣ脚が浮き、前述したように押さえられたＡ脚は最低点となる。

前述したように、高さ調整が必要であると水平判定部２０が判定した場合、予測処理部２１は、架台６の水平度が水平判定条件を満たすために脚７の高さを調整したと仮定した場合の、それぞれの受光機２での受光高さの変化を予測する（ステップＳ２５）。

受光高さの変化の予測の具体例を説明する。脚７の高さの調整により変化する受光高さの予測のためには脚７と床との接地状態の把握が必要である。
脚７が複数ある架台６において床などに設置した場合には床の性状に係らず少なくとも３本の脚が接地することは自明である。予測計算のためのモデルとして、長方形の架台６の四隅に夫々１本ずつの脚７があり、そのうち３本の脚７を接地させた状態を取り上げる。また、浮いている残りの１脚とその対角にあって接地している脚との関係を明らかにすることで調整手順を明確にする。

図２１は、本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の四角形の架台の対角線の交点の高さを示す図である。
まず、初期条件として架台６は長方形であり、この架台６は図２１に示すように対角線上にあるＢ脚，Ｄ脚が接地し、残りのＡ脚，Ｃ脚が浮いている状態であるとする。
初期接地データは、浮いているＡ脚，Ｃ脚を１本ずつ接地させ、当該接地させた脚の受光高さを測定したデータであるとする。

第１に、浮いていたＡ脚，Ｃ脚のうち１本のＡ脚を目標高さまで持ち上げたと仮定した場合の高さ変化について説明する。
このようにＡ脚を持ち上げた場合で、調整前に接地していたＢ脚，Ｄ脚が調整後も接地したままの場合、これらの脚の高さに変化はない。

また、Ａ脚の調整前に接地していたＢ脚，Ｄ脚のうちＢ脚が調整後に浮いた場合には、調整前に接地していたもう１本の脚Ｄの高さは調整前のままなので、浮いたＢ脚は調整されたＡ脚と同様の高さ変化を受ける。よって、Ｂ脚の高さは取得済みの当該Ｂ脚の初期接地データの高さにＡ脚の高さ調整量を加えた高さとなる。

また、Ａ脚の調整により当該調整前に浮いていたＣ脚が接地する場合には、Ｃ脚の高さは取得済みの当該Ｃ脚の初期接地データの高さとなる。
また、Ａ脚の調整により当該調整前に浮いていたＣ脚が浮いたままの場合には、Ｃ脚の高さ変化の方向は調整されたＡ脚と逆となる。よって、Ｃ脚の高さは調整前の高さからＡ脚を持ち上げた高さだけ低い高さとなる。

第２に、浮いていた脚ではなく接地していた２本のＢ脚，Ｄ脚のうち１本のＢ脚の高さを高くしたと仮定した場合の高さ変化について説明する。
まず、調整したＢ脚の高さは接地時の高さに調整量を加えた高さとなる。また、調整前に浮いていたＡ脚，Ｃ脚が調整により接地となる場合、これらの脚の高さは取得済みの該当する脚の初期接地データの高さとなる。

また、調整前に浮いていたＡ脚，Ｃ脚が調整後も浮いたままとなる場合には、これらの脚の高さは、浮いていた高さに調整量を加えた高さとなる。
この浮いていた高さは、Ａ脚，Ｃ脚の一方が接地している場合の測定により求めるか、あるいは接地している２本の脚の高さから求められる対角線の中点高さと同脚間距離から求める。

浮いている脚の高さ算出方法について説明する。図２１に示した架台６の対角線の交点の高さＨｍは、図２１に示すように接地しているＢ脚の高さＨｂとＤ脚の高さＨｄを足して２で割った値であるので、下記の式（１）にしたがって算出される。
Ｈｍ＝（Ｈｂ＋Ｈｄ）／２ …式（１）
浮いているＡ脚，Ｃ脚のうちＣ脚を接地させたことに伴って浮いたＡ脚の高さＨａ２は、接地したＣ脚の高さをＨｃ１とすると、以下の式（２）にしたがって算出される。
Ｈａ２＝２Ｈｍ−Ｈｃ１ …式（２）
また、浮いているＡ脚，Ｃ脚のうちＡ脚を接地させたことに伴って浮いたＣ脚の高さＨｃ２は、接地したＡ脚の高さをＨａ１とすると、以下の式（３）にしたがって算出される。
Ｈｃ２＝２Ｈｍ−Ｈａ１ …式（３）
補足説明として、Ａ脚あるいはＢ脚において、接地した脚の高さおよび一方が接地されて浮いた脚の高さの差ｄは、対角線の交点の高さが固定となって支点となることから、以下の式（４）で表される。
ｄ＝Ｈａ２−Ｈａ１＝Ｈｃ２−Ｈｃ１ …式（４）
また、対角線の中点の高さをＡ脚，Ｃ脚の高さを用いると、以下の式（５）で示される。
ＨＭ＝（Ｈａ１＋Ｈｃ２）／２＝（Ｈｃ１＋Ｈａ２）／２ …式（５）
これらの式から式（２）、式（３）が導かれる。

このような、予測処理部２１による高さ変化の予測情報にしたがって、手順生成部２２は、調整対象とする脚を選択する（ステップＳ２６）。
接地時の脚高さが基準値を上回る場合には脚あるいは床等の接地箇所を削る等により基準値あるいはそれ以下の高さにする必要性がある。この理由から調整手順生成ソフトは調整開始すると先ず全脚の高さ測定を行った後に、最も高い脚から作業を着手するようにプログラミングされる。

手順生成部２２は、選択した脚の調整作業の指示情報を生成する。音声生成部２５は、この生成された指示情報の音声を生成してコミュニケーション装置３に送信する（ステップＳ２７）。この指示情報には、調整対象の脚の識別ナンバ、高さの調整方向、および調整高さの情報が含まれる。この指示情報で示される調整作業は、単一の脚の調整作業を示すものであってもよいし、複数の脚のそれぞれの調整作業を順番に示すものであってもよい。

コミュニケーション装置３により受信した調整指示情報の音声はヘッドセット５から出力される。作業員８はヘッドセット５からの音声にしたがった脚７の高さの調整作業を実施し、調整作業の終了時にマイクロフォン４に対して作業終了を示す音声入力を行なう。この入力する音声には調整を行なった脚の識別ナンバが含まれる。
コミュニケーション装置３は、この音声入力があった場合に、調整指示情報にしたがった調整作業が終了したとみなし、これを示す作業終了報告信号を主装置１に送信する。

主装置１は、コミュニケーション装置３からの作業終了報告信号を受信すると（ステップＳ２８）、指示情報にしたがった調整作業の結果、架台６の水平度が水平判定条件を満たしたか否かを再び判定するために受光機２によるレーザ光の受光高さ情報の再測定を行なう（ステップＳ２８→Ｓ２３）。

水平判定部２０は、ステップＳ２３の処理の結果、全ての受光機２についてずれ演算部１９により演算したずれが許容範囲以内であれば、架台６の水平度が水平判定条件を満たしたと判定し、処理を終了する（ステップＳ２４のＹＥＳ）。

以上のように、本発明の実施形態における架台水平度調整装置では、架台６の水平度を調整するために、主装置１から架台６の上の受光機２に向けてレーザ光を送信して脚７の相対高さを求め、この相対高さと基準高さの差が許容範囲以内となるような指示情報を生成して作業員８のヘッドセット５から出力させる処理を行なう。よって、作業員８は、架台を水平にするための脚７の調整手順を時間をかけて考える必要が無く、身に付けているヘッドセット５から出力される指示情報にしたがって脚７の高さの調整を行なえば、架台６の水平度を水平とみなせるように正しく調整することができる。

なお、この発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の実施形態における架台水平度調整装置の構成例を示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置の主装置の構成例を示すブロック図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置の受光機の構成例を示すブロック図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置による校正作業時の処理の一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置の主装置の記憶装置に記憶される校正値管理テーブルの構成例を表形式で示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置による架台水平度測定処理の一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置の主装置と各受光機との間の距離測定結果の第１の例を示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置の主装置と各受光機との間の相対位置関係の第１の例を示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置の主装置と各受光機との間の距離測定結果の第２の例を示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置の主装置と各受光機との間の相対位置関係の第２の例を示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置による受光高さ測定のためのレーザ光の送受信形態の一例を示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置の主装置からの高さずれ測定のためのレーザ光の受光機での受光量の高さ分布の一例を示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の架台の所定の水平ラインへの調整手順の例を示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の三角形の架台の所定の第１の調整手順の例を示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の三角形の架台の所定の第２の調整手順の例を示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の三角形の架台の所定の第３の調整手順の例を示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の四角形の架台の調整領域の一例を示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の四角形の架台の調整方法の一例を示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の四角形の架台の設置状況の一例を示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の四角形の架台の対角線を支点とした動きの一例を示す図。 本発明の実施形態における架台水平度調整装置による水平度調整対象の四角形の架台の対角線の交点の高さを示す図。

符号の説明

１…主装置、２…受光機、３…コミュニケーション装置、４…マイクロフォン、５…ヘッドセット、６…架台、７，９…脚、８…作業員、１１，４１…制御部、１２，４２…記憶装置、１３…水平度検出部、１４…反射光検出部、１５…距離演算部、１６…位置特定部、１７…測定値取得部、１８…ピーク検出部、１９…ずれ演算部、２０…水平判定部、２１…予測処理部、２２…手順生成部、２３…レーザ光送信部、２４，４４…通信インタフェース、２５…音声生成部、２６，４５…バス、３１…校正値記憶部、３２…音声情報記憶部、３３…判定基準記憶部、３４…相対位置情報記憶部、４３…レーザ光受信部、４６…識別情報記憶部。

Claims (13)

1. 架台から離れた箇所に設置される主装置および前記架台の水平度調整対象面の複数の箇所に設置される受光機を有し、
   前記主装置は、
   高さ測定用のレーザ光を前記受光機に向かって水平方向に送信するレーザ送信手段と、
   前記受光機からの相対高さ情報をもとに前記対象面の複数の箇所についての高さ情報を測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定した高さ情報をもとに、前記対象面の水平度が予め定めた条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
   前記条件を満たしていないと前記判定手段が判定した場合に前記条件を満たすための前記対象面の各箇所の高さの調整作業の指示情報を生成する生成手段とを備え、
   前記受光機は、
   前記主装置により送信されたレーザ光を受光するために鉛直方向に沿った複数のセンサと、
   前記レーザ光を受光したセンサの相対高さ情報を送信する送信手段と
   を備えたことを特徴とする架台水平度調整装置。
2. 前記主装置のレーザ送信手段は、当該主装置と前記受光機との間の距離測定用のレーザ光を前記受光機の光センサに向かって水平方向にさらに送信し、
   前記受光機は、前記距離測定用のレーザ光を前記センサにより受光した旨を示す情報を前記主装置に送信する受光情報送信手段をさらに備え、
   前記主装置は、
   前記レーザ送信手段により送信した距離測定用のレーザの送信タイミングおよび当該送信にともなって前記受光機の受光情報送信手段により送信された情報の受信タイミングをもとに、当該送信元に対応する前記受光機および前記主装置の間の距離を演算した上で、当該演算した距離および前記距離測定用のレーザの送信角度をもとに前記主装置および前記各受光機の間の相対位置を演算する演算手段をさらに備え、
   前記生成手段は、前記演算手段により演算した相対位置を加味して前記調整作業の指示情報を生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の架台水平度調整装置。
3. 前記主装置は、自装置の水平度を検出する３軸センサを備え、
   前記主装置のレーザ送信手段は、前記３軸センサが検出した水平度が所定の条件を満たす場合に前記レーザ光を送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の架台水平度調整装置。
4. 前記主装置の３軸センサは、当該主装置を支持する３本の脚を備え、これらの脚のうち１本は長さが固定であって他の２本は長さが調整可能である
   ことを特徴とする請求項３に記載の架台水平度調整装置。
5. 前記主装置のレーザ送信手段は、前記３軸センサの３本の脚の内、長さが固定である１本の脚の上方延長上から前記レーザ光を送信する
   ことを特徴とする請求項４に記載の架台水平度調整装置。
6. 前記主装置のレーザ送信手段により送信するレーザ光は、商用電源周波数より高く逓倍数でない周波数のパルス光である
   ことを特徴とする請求項１に記載の架台水平度調整装置。
7. 前記主装置のレーザ送信手段は、ポリゴンミラーを用いて前記レーザ光の水平方向の送信角度を調整する
   ことを特徴とする請求項１に記載の架台水平度調整装置。
8. 前記主装置は、前記架台に設置する前の前記受光機および前記主装置を同一の水平な面に設置した状態で、前記受光機のそれぞれについて、前記主装置から水平方向に送信されたレーザ光を受光した前記受光機のセンサの相対高さ情報をもとに前記判定手段による判定のための基準高さ情報を演算する演算手段をさらに備え、
   前記主装置の判定手段は、前記測定手段により測定した高さ情報の値および当該箇所に設置された受光機に関して前記演算手段により演算した基準高さ情報の値の差分をもとに前記対象面の水平度が前記定めた条件を満たすか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の架台水平度調整装置。
9. 前記生成手段は、前記調整作業の指示情報を音声合成により生成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の架台水平度調整装置。
10. 前記生成手段は、
    前記架台の複数の箇所のいずれかの高さを調整した場合の他の箇所の高さの変化を予測し、当該予測結果をもとに前記調整作業の指示情報を生成する
    ことを特徴とする請求項１に記載の架台水平度調整装置。
11. 前記受光機の光センサは線状であって前記主装置から送信されるレーザ光の径よりも所定の条件を満たして長い複数の受光素子であり、
    前記受光機は、これらの光センサの長手方向が鉛直方向となるように前記架台の複数の箇所にそれぞれ設置される。
    ことを特徴とする請求項１に記載の架台水平度調整装置。
12. 前記生成手段は、前記調整作業の指示情報である音声情報を前記架台の水平度調整対象面の前記調整作業員のヘッドセットに出力する
    ことを特徴とする請求項９に記載の架台水平度調整装置。
13. 前記主装置は、前記生成手段により生成した指示情報である音声情報にしたがって調整作業を行なった前記調整作業員によってマイクロフォンを介して入力された作業終了報告の音声を入力する入力手段をさらに備え、
    前記測定手段は、前記入力手段による入力後、前記架台の複数の箇所の高さ情報を再測定する
    ことを特徴とする請求項９に記載の架台水平度調整装置。

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