JP7124774B2 - Shape measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、形状計測装置に関する。 The present invention relates to a shape measuring device.
従来、溶接工程においては、溶接した後に溶接接手部分が確実に溶接されているかどうかを確認するための溶接状態(隅肉)の確認や、溶接作業前に溶接予定部位の状態(開先形状)を確認する作業を行うのが一般的である。 Conventionally, in the welding process, confirmation of the welding state (fillet) to confirm whether the weld joint part is reliably welded after welding, and the state of the planned welding part (groove shape) before the welding work It is common to perform work to confirm the
開先部位を検出する方法としては、接触式と非接触式とがあり、前者はプローブ式の接触センサを用いる方式であり、開先形状が特定の形状、例えばY型やV型といったものしか適用できないという欠点がある。そのため、形状や位置を問わず検出が可能な非接触検出として、レーザーを開先幅方向にスキャニングするレーザースキャンセンサ方式が注目されている。 There are contact and non-contact methods for detecting the groove portion. The former is a method using a probe-type contact sensor. It has the drawback of not being applicable. Therefore, a laser scan sensor method that scans a laser in the width direction of the groove is attracting attention as a non-contact detection that can detect any shape or position.
レーザースキャンセンサを用いた検出作業は、これまで、作業者がレーザー変位計を保持しながら溶接部位を一点ずつ計測器で計測し、その結果を別の場所もしくは他の作業者が持っている表示装置でその都度確認し、確認した結果から計測姿勢の調整や、計測機器の計測条件の変更等を行って測定条件を調整している。そのため、検出すべき溶接部位の全長が長い場合や曲線の場合、また作業者が計測機器を所定位置に保持しにくい狭いまたは傾いた環境下での検出は、作業者が安定して計測機器を保持することが困難であり、また計測機器を支える手の振動によって、精度の高い安定した検出を行うことができない、という問題が生じていた。 Detection work using a laser scan sensor has traditionally been performed by a worker holding a laser displacement meter while measuring the welded part one by one with a measuring instrument, and displaying the results at another location or on a display held by another worker. The measurement conditions are adjusted by adjusting the measurement posture and changing the measurement conditions of the measuring equipment based on the results of checking each time with the device. Therefore, when the total length of the welded part to be detected is long or curved, or in a narrow or inclined environment where it is difficult for the operator to hold the measuring instrument in place, it is necessary for the operator to stably hold the measuring instrument. It is difficult to hold the measuring device, and the vibration of the hand supporting the measuring device has caused a problem that high-precision and stable detection cannot be performed.
一方、非接触型の検出方式を用いた計測機構であるレーザースキャンセンサを用いた計測機構としては、特許文献1及び2に記載の技術が知られている。
On the other hand, techniques described in
特許文献1は、レーザーを用いた非接触型計測センサ装置、特に大型水圧鉄管全周の開先形状を計測する計測装置に関する。従来の手作業による複数人での計測では、計測場所や計測姿勢が悪いために、労力及び時間が多大となる他、計測を行った作業者間での計測バラつきも大きい点に鑑み、前記計測センサを用いた自動計測装置を鉄管の溶接継手部に沿って自走する台車に搭載して計測する、というものである。
特許文献2は、開先内に入り込む所定のテーパー形状を備えた倣いローラを備え、その両側にレーザースキャンセンサを配置した装置本体を、複数の車輪上に搭載して自走またはけん引する検出機構が開示されている。係る構成、つまり倣いローラを開先から外れないように、検出位置を一定に保つように開先内に倣う構成を備えることによって、簡単且つ正確に開先幅や目違い量を検出することができる、というものである。
しかしながら、特許文献1に開示された技術は、大型水圧鉄管の溶接継手部という特定の予め決まった形状の計測部位を計測するために、係る部位に沿って予め設けられたレール上に台車を沿わせて自走させるものである。そのため、建築現場での開先や隅肉が形成される部位のように測定環境や計測部位の角度が様々な計測部位に柔軟に対応し、且つ、精度よく測定するものではない。また、大型水圧鉄管の溶接継手部に特化しているものゆえ、そのような柔軟な計測を必要とするものではない。
However, in the technology disclosed in
また、特許文献2に開示された技術は、開先幅が変化した場合に正確に検出する機構ではある。しかしながら建設現場では、開先のみならず鋼構造体に様々な位置や角度で形成されている隅肉などの溶接についても検出する必要があるが、そのような開先、隅肉の両方に適用可能なものとしては考慮されていない。
Further, the technique disclosed in
例えば、隅肉は接合する鋼板同士の継ぎ目などのため斜めに形成されている部位があるが、そのような部位を計測するのに対応できる構成ではなく、考慮もされていない。また、検出部位の形状を正確に把握するためには、レーザースキャンの幅方向は勿論、当該幅方向とは直交する方向の距離情報を正確に把握する必要があるが、係る配慮は何らなされていない。 For example, the fillet has a portion formed obliquely due to the seam between the steel plates to be joined, but the configuration is not suitable for measuring such a portion, nor is it taken into consideration. In addition, in order to accurately grasp the shape of the detection site, it is necessary to accurately grasp the distance information not only in the width direction of the laser scan but also in the direction perpendicular to the width direction, but no such consideration is made. do not have.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、溶接前または溶接後に鋼構造体に形成された開先や隅肉といった計測対象の形状を、全長にわたって安定して精度よく計測することができる形状計測装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to stably measure the shape of a measurement object such as a groove or fillet formed in a steel structure before or after welding over the entire length. An object of the present invention is to provide a shape measuring device capable of performing accurate measurement.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る形状計測装置は、溶接前または溶接後に鋼構造体に形成された計測対象の形状を計測する形状計測装置であって、複数の車輪を有し、前記車輪によって走行面上を走行可能な台車本体と、前記台車本体に設けられた、前記台車本体の進行方向と平行に延びる軸部と、前記軸部に設けられた、前記進行方向と直交する方向に延びる棒部材と前記棒部材の一端に設けられた前記計測対象と接触させる球面部とを有するガイドロッドと、前記計測対象を含む前記鋼構造体に照射されるレーザー光を照射するレーザー照射部と、前記レーザー照射部から照射されたレーザー光が前記計測対象を含む前記鋼構造体で反射された反射光を受光する受光部と、を有し、前記ガイドロッドと前記レーザー照射部とは、前記ガイドロッドの前記棒部材の軸線と前記レーザー照射部から前記計測対象を含む前記鋼構造体に照射されるレーザー光の前記進行方向と直交する方向における照射幅中心とが一致するように配置されると共に、前記軸部を中心に回転可能に構成され、前記計測対象の形状計測は、前記ガイドロッドの前記球面部を前記計測対象に接触させた状態で、前記計測対象に向けて前記レーザー照射部からレーザー光を照射して反射された反射光を前記受光部で受光して得られる受光結果に基づいて行うことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a shape measuring device according to the present invention is a shape measuring device for measuring a shape of a measurement target formed in a steel structure before or after welding, comprising a plurality of a truck body that can run on a running surface by means of the wheels; a shaft portion that is provided on the truck body and extends in parallel with the traveling direction of the truck body; A guide rod having a rod member extending in a direction orthogonal to the traveling direction and a spherical portion provided at one end of the rod member and brought into contact with the measurement object, and a laser beam irradiated to the steel structure including the measurement object. a laser irradiating part that irradiates light; and a light receiving part that receives the reflected light of the laser beam emitted from the laser irradiating part and reflected by the steel structure including the measurement object; The laser irradiating part is defined as the axis of the bar member of the guide rod and the irradiation width center in the direction orthogonal to the traveling direction of the laser beam radiated from the laser irradiating part to the steel structure including the measurement target. are aligned with each other and rotatable about the shaft portion, and the shape measurement of the measurement object is performed while the spherical portion of the guide rod is in contact with the measurement object. It is characterized in that the detection is performed based on the light receiving result obtained by receiving the reflected light from the laser irradiation section toward the object and receiving the reflected light with the light receiving section.
また、本発明に係る形状計測装置は、接触する前記計測対象に対して前記球面部を付勢する弾性部材を前記ガイドロッドに設けてもよい。 Further, in the shape measuring apparatus according to the present invention, the guide rod may be provided with an elastic member that biases the spherical portion against the object to be measured.
また、本発明に係る形状計測装置は、前記台車本体の進行方向の一方側に配置され、前記台車本体が走行する走行面に接触するとともに、前記台車本体の走行に基づく回転変位に応じて所定幅のパルスを出力するロータリーエンコーダを有しており、前記パルスの出力タイミングに応じて前記受光部で得た前記反射光の受光結果を、外部に出力する構成であってもよい。 Further, the shape measuring device according to the present invention is arranged on one side of the carriage body in the traveling direction, contacts the running surface on which the carriage body travels, and measures a predetermined amount according to rotational displacement based on the travel of the carriage body. It may have a rotary encoder for outputting a pulse with a width, and may be configured to output the light receiving result of the reflected light obtained by the light receiving unit to the outside according to the output timing of the pulse.
また、本発明に係る形状計測装置は、前記台車本体は、前記台車本体を走行させる際に作業者が把持する把持部を有し、前記把持部は、前記台車本体を前記進行方向と直交する前記台車本体の幅方向と平行な方向から見て、前記ロータリーエンコーダの鉛直上方に位置していてもよい。 Further, in the shape measuring apparatus according to the present invention, the carriage body has a gripping portion that is gripped by an operator when the carriage body is caused to travel, and the gripping portion perpendicularly intersects the carriage body with the traveling direction. It may be positioned vertically above the rotary encoder when viewed in a direction parallel to the width direction of the carriage body.
また、本発明に係る形状計測装置は、前記把持部は、前記台車本体の前記進行方向と平行な方向から見て前記ロータリーエンコーダの鉛直上方に位置していてもよい。 Further, in the shape measuring device according to the present invention, the holding part may be positioned vertically above the rotary encoder when viewed from a direction parallel to the traveling direction of the carriage body.
また、本発明に係る形状計測装置は、前記ガイドロッド及び前記レーザー照射部は、前記台車本体の前記進行方向と直交する方向における幅方向と鉛直上下方向の少なくとも一方の位置を調整可能な調整機構を備えていてもよい。 Further, in the shape measuring apparatus according to the present invention, the guide rod and the laser irradiation unit are an adjusting mechanism capable of adjusting at least one of the width direction and the vertical up-down direction in the direction orthogonal to the traveling direction of the carriage body. may be provided.
また、本発明に係る形状計測装置は、外部に出力された前記受光結果に基づいて、前記計測対象の形状データを表示可能な表示部を前記台車本体の上方に、前記台車本体に対して着脱可能に設けてもよい。 Further, in the shape measuring apparatus according to the present invention, a display unit capable of displaying the shape data of the object to be measured based on the light reception result output to the outside is provided above the trolley body and detachable from the trolley body. may be provided as possible.
また、本発明に係る形状計測装置は、前記台車本体を走行させる際に作業者が把持する把持部は、前記台車本体に対して位置変更が可能に構成してもよい。 Further, the shape measuring apparatus according to the present invention may be configured such that the gripping portion gripped by the operator when causing the carriage body to travel can be changed in position with respect to the carriage body.
本発明に係る形状計測装置は、溶接前または溶接後に鋼構造体に形成された開先や隅肉といった計測対象の形状を、全長にわたって安定して精度よく計測することができるというものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The shape measuring apparatus according to the present invention can stably and accurately measure the shape of a measurement object such as a groove or a fillet formed in a steel structure before or after welding over the entire length.
以下に、本発明に係る形状計測装置の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。 An embodiment of a shape measuring apparatus according to the present invention will be described below. It should be noted that the present invention is not limited by this embodiment.
図1は、実施形態に係る形状計測装置1の概略構成を示した側面図である。図2は、実施形態に係る形状計測装置1の概略構成を示した正面図である。図3は、実施形態に係る形状計測装置1の概略構成を示した背面図である。図4は、ガイドロッド20及び測定部30の一部を上下方向で切断した断面図である。図5は、形状計測装置1による計測時の開先3の近傍の拡大図である。図6は、図1のA-A断面図である。図7は、図1のB-B断面図である。
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a
図1に示すように、実施形態に係る形状計測装置1は、台車本体10、ガイドロッド20、測定部30、操作バー40、ロータリーエンコーダ50、及び、表示操作部60などを備えている。なお、ここでは、図2などに示すように、実施形態に係る形状計測装置1の計測対象が、鋼構造体を構成する鋼板2Aと鋼板2Bとの突き合わせ溶接を行う前に、鋼板2Aと鋼板2Bとの間に形成された開先3である場合について説明する。
As shown in FIG. 1, the
台車本体10は、台座部11及びステー部12などによって構成されている。台座部11には、台車本体10を鋼板2A,2B上で走行させる際に、鋼板2A,2Bの上面である走行面2a,2bに接触させる複数の車輪13が設けられている。ステー部12は、台車本体10の進行方向で台座部11の後方側で上方に立設された一対のサイドステー12a,12bや、サイドステー12a,12bの上端に固定された前記進行方向と直交する方向である幅方向に延在する上部ステー12cなどによって構成されている。
The
ガイドロッド20は、台車本体10の進行方向の前方側に配置されており、ガイドロッド軸部材21、先端部22、及び、スプリング23などによって構成されている。
The
ガイドロッド軸部材21は、前記進行方向と直交する方向に長尺な丸棒状の軸部材からなる。ガイドロッド軸部材21は、測定部30の前記進行方向の前方側の面に設けられたガイドロッドホルダー32に、ガイドロッド軸部材21の軸線方向(図4では上下方向)にスライド移動可能に保持されている。
The guide
先端部22は、鋼などの金属によって構成されており、図4に示すように、球体の一部を径方向に切断することによって形成された平坦部22aと、先端部22の平坦部22a以外の外周面を形成する球面部22bとを有している。ガイドロッド軸部材21の下端面21aには、雄ねじ部21bが設けられている。また、先端部22の平坦部22aには、雄ねじ部21bと螺合可能なねじ穴22cがあけられている。そして、先端部22は、雄ねじ部21bとねじ穴22cとを螺合させることにより、ガイドロッド軸部材21の下端に固定される。
The
また、ガイドロッド20には、先端部22を計測対象である開先3に向かって付勢するための弾性部材であるスプリング23が設けられている。このスプリング23は、中空内部にガイドロッド軸部材21が挿通されている。スプリング23の下端は、先端部22の平坦部22aと接触させている。スプリング23の上端は、ガイドロッドホルダー32の下面32aに接触させている。そして、先端部22とガイドロッドホルダー32とによってスプリング23を挟み込んで圧縮させることにより、スプリング23の弾性力(復元力)によって先端部22が開先3に向かって付勢される。これにより、ガイドロッド20の球面部22bは、スプリング23によって開先3に向かって付勢されて開先3に接触しているため、開先3から受ける反力に対しても形状計測装置1全体の上下振動を吸収し、比較的安定した計測が可能となる。
Further, the
図1に示すように、測定部30は、測定部30の外郭を形成する筐体31、ガイドロッドホルダー32、レーザー照射部33、及び、受光部34などを有しており、台車本体10に設けられている。また、図1に示すように、測定部30には、後述するコントローラ120(図12参照)との間で通信を行うための通信ケーブル80が接続されている。
As shown in FIG. 1, the
筐体31の前記進行方向で前方側の面である前面31aには、ガイドロッド軸部材21を保持する筒状のガイドロッドホルダー32が設けられている。図4に示すように、ガイドロッドホルダー32は、筐体31の前面31aとガイドロッドホルダー32とにあけられた、前記進行方向に貫通するねじ孔311,321にボルト91を挿通して、筐体31の前面31aにボルト91によって固定されている。ガイドロッドホルダー32には、ガイドロッド軸部材21が挿通可能な不図示の貫通孔があけられており、この貫通孔にガイドロッド軸部材21を挿通させることによって、ガイドロッドホルダー32にガイドロッド軸部材21が保持される。
A cylindrical
図1に示すように、レーザー照射部33は、前記進行方向と直交する方向の所定範囲にわたってレーザー光L1を照射するライン光源であって、筐体31内の下部に設けられている。図5に示すように、レーザー照射部33から開先3及び鋼構造体に向けてレーザー光L1を照射させるときには、レーザー照射部33から照射されるレーザー光L1の照射領域La内に開先3が位置する状態で行う。なお、レーザー照射部33は、ガイドロッド軸部材21の軸線AXと、照射領域Laにおける前記直交する方向での照射幅中心Pとが一致するように配置されている。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、受光部34は、筐体31内の下部であって、レーザー照射部33よりも前記進行方向で前方に設けられている。受光部34は、レーザー照射部33から照射されたレーザー光L1が、開先3及び鋼構造体(鋼板2A,2B)で反射された反射光L2を受光する。
As shown in FIG. 1, the
棒状の取手部材である操作バー40は、操作バー軸部41と、台車本体10を走行させる際に作業者が把持する把持部42とを有している。把持部42の下端面42aには、雄ねじ部42bが設けられている。また、操作バー軸部41の上端面41aには、雄ねじ部42bと螺合可能なねじ穴41bがあけられている。そして、把持部42は、雄ねじ部42bとねじ穴41bとを螺合させることにより操作バー軸部41の上端に固定される。
The
ロータリーエンコーダ50は、台車本体10の前記進行方向の後方側に配置され、台車本体10が走行する走行面2bに周面50aが接触されており、台車本体10の走行に基づくロータリーエンコーダ50の回転変位に応じて所定幅のパルスを出力する。そして、前記パルスの出力タイミングに応じて、受光部34で得た反射光L2の受光結果を、外部に出力、例えば、後述する処理装置100(図12参照)のコントローラ120(図12参照)に出力する。これにより、台車本体10を手動で走行させても、走行面2bに接触したロータリーエンコーダ50で一定距離毎にパルスを出力するため、受光結果(測定結果)は台車本体10の走行速度に関係なく一定の計測が可能となる。なお、台車本体10の走行に伴ってロータリーエンコーダ50が回転可能であれば、ロータリーエンコーダ50の周面50aの一部が前記幅方向で開先3の上に位置していてもよい。
The
また、実施形態に係る形状計測装置1は、図1に示すような形状計測装置1の前記幅方向から見た側面視で、操作バー40の把持部42がロータリーエンコーダ50の鉛直上方に位置している。具体的には、形状計測装置1の前記幅方向の側面視で、前記上下方向に延びる操作バー40の軸線と同一線上にロータリーエンコーダ50が位置するように、操作バー40の把持部42をロータリーエンコーダ50の鉛直上方に位置させるのがより好ましい。このように、操作バー40の把持部42をロータリーエンコーダ50の鉛直上方に配置することによって、走行面からロータリーエンコーダ50が走行時に受ける上下のばたつきを、操作バー40の把持部42を把持した作業者によって、しっかりと押さえつけて精度よくパルス出力を行うことが可能となる。
Further, the
表示操作部60は、外部に出力された受光結果に基づいて計測対象の形状データを表示可能であり、台車本体10の上方に、台車本体10に対して着脱可能に設けられている。それにより、測定して得られた測定対象の形状を上方から表示操作部60により作業者が把握可能である他、上方にスペースの制限があり測定対象の形状データを視認しにくい場合であっても表示操作部60を取り外して確認することができ、作業者が手元で見ながら台車本体10を操作することもできる。そのため、計測形状による作業判断をよりリアルタイムに行うことができる。
The
なお、表示操作部60は、台車本体10に対して角度調整可能であっても良く、その場合、上方にスペースの制限があるような場合でも台車本体10に配置したまま、例えば斜めから表示操作部60の計測結果を確認することが可能となる。
In addition, the
実施形態に係る形状計測装置1では、図2に示すように、計測対象である開先3にガイドロッド20の球面部22bを接触させた状態で、作業者が操作バー40の把持部42を把持して手動によって、台車本体10を前記進行方向に走行させる。そして、台車本体10を前記進行方向に走行させながら、開先3に向けてレーザー照射部33からレーザー光L1を照射し、開先3及び鋼構造体で反射された反射光L2を受光部34で受光し、受光結果に基づいて開先3の形状を計測する。
In the
また、実施形態に係る形状計測装置1は、ガイドロッド20及び測定部30を、台車本体10の進行方向と直交する方向である幅方向と上下方向との少なくとも一方に移動させて、台車本体10に対するガイドロッド20及び測定部30の前記幅方向と前記上下方向との少なくとも一方の位置を調整可能な調整機構70を備えている。調整機構70は、軸部材71、ホルダー72、ブラケット73、及び、ガイド部材74などを備えている。
Further, the
軸部材71は、前記進行方向に長尺な丸棒状であり、前記進行方向の前方側の端部が測定部30の前記進行方向の後方部分と接続されている。
The
図3及び図6を参照して、ホルダー72は、前記進行方向と直交する方向である幅方向に並んで配置された第1ホルダー部72aと第2ホルダー部72bとを有している。第1ホルダー部72aと第2ホルダー部72bとのそれぞれの前記幅方向で対向する面721a,721bには、軸部材71の周面に沿った不図示の凹み部が対を成して形成されている。また、第1ホルダー部72aには、前記幅方向に貫通するとともに、上下方向で前記凹み部を介して配置された不図示の一対のねじ孔が設けられている。また、第2ホルダー部72bには、前記幅方向で第1ホルダー部72aと対向する面721bに、第1ホルダー部72aに設けられた前記一対のねじ孔に対応した位置で、不図示の一対の有底のねじ穴があけられている。
3 and 6, the
そして、軸部材71の後方側の端部は、前記凹み部に嵌り込み、第1ホルダー部72aと第2ホルダー部72bとに挟まれた状態で、前記一対のねじ孔と前記一対のねじ穴とに挿通された2つのボルト92を締め付けることによって、ホルダー72に保持される。
Then, the rear end portion of the
なお、ホルダー72で保持する軸部材71の後方側の端部の位置は、2つのボルト92の締め付けを緩めて、第1ホルダー部72aと第2ホルダー部72bとに挟まれた状態の軸部材71を、ホルダー72に対して前記進行方向で前方側または後方側に移動させることによって調整可能である。また、この位置の調整によって、軸部材71に接続された測定部30、さらには測定部30のガイドロッドホルダー32に保持されたガイドロッド20の台車本体10に対する前記進行方向の位置の調整を行うことができる。
The position of the rear end of the
また、第1ホルダー部72aと第2ホルダー部72bとに軸部材71が挟まれた状態で、2つのボルト92の締め付けを緩めることによって、軸部材71を前記進行方向と同方向に延びる軸線を中心に回転させることが可能である。このように軸部材71を回転させることによって、軸部材71に接続された測定部30、さらには測定部30のガイドロッドホルダー32に保持されたガイドロッド20が、軸部材71の軸線を回転軸として、この回転軸を中心に回転する。
Further, in a state in which the
第2ホルダー部72bには、前記上下方向で貫通し、操作バー40の操作バー軸部41が挿通される貫通孔722bが設けられている。また、第2ホルダー部72bの前記幅方向で第1ホルダー部72a側とは反対側の面723bに、前記上下方向に延在するとともに貫通孔722bと連通した切り欠き部724bが設けられている。また、第2ホルダー部72bには、切り欠き部724bと交差するように前記進行方向に貫通し、前記上下方向に並んで配置された不図示の一対のねじ孔があけられている。
The
操作バー軸部41の下方側の端部は、貫通孔722bに挿通された状態で、前記一対のねじ孔に挿通された2つのボルト93を締め付けることにより、切り欠き部724bの前記進行方向の間隔が狭まるように第2ホルダー部72bが変形し、操作バー軸部41が貫通孔722bの内周面で挟み込まれて、ホルダー72に保持される。
The lower end portion of the operation
なお、操作バー軸部41とホルダー72との前記上下方向での相対位置は、2つのボルト93の締め付けを緩めて、貫通孔722bに操作バー軸部41が挿通された状態で、ホルダー72に対して操作バー軸部41、または、操作バー軸部41に対してホルダー72、を前記上下方向で上方側または下方側に移動させることによって調整可能である。
The relative position of the operation
そして、ホルダー72に軸部材71が保持された状態で、操作バー軸部41に対してホルダー72の前記上下方向に移動させることによって、この移動に連動して、ホルダー72に保持された軸部材71が前記上下方向に移動する。これにより、軸部材71に接続された測定部30も前記上下方向に移動することになるため、測定部30の前記上下方向の位置を調整することができる。
Then, in a state in which the
図3及び図7を参照して、ブラケット73は、前記上下方向で貫通し、操作バー40の操作バー軸部41が挿通される貫通孔731が設けられている。また、ブラケット73の前記進行方向で後方側の面732に、前記上下方向に延在するとともに貫通孔731と連通した切り欠き部733が設けられている。また、ブラケット73には、切り欠き部733と交差するように前記幅方向に貫通するねじ孔734があけられている。
3 and 7, the
操作バー軸部41は、貫通孔731に挿通された状態で、ねじ孔734に挿通されたボルト94を締め付けることにより、切り欠き部733の前記幅方向の間隔が狭まるようにブラケット73が変形し、操作バー軸部41が貫通孔731の内周面で挟み込まれて、ブラケット73に保持される。
By tightening the
なお、操作バー軸部41とブラケット73との前記上下方向での相対位置は、ボルト94の締め付けを緩めて、貫通孔731に操作バー軸部41が挿通された状態で、ブラケット73に対して操作バー軸部41を前記上下方向で上方側または下方側に移動させることによって調整可能である。
Note that the relative positions of the operation
ガイド部材74は、上部ステー12cの前記進行方向で後方側の面121cに4つのボルト97によって固定されており、ブラケット73を保持するとともに、ブラケット73の前記幅方向への移動をガイドする。ガイド部材74には、前記進行方向と前記上下方向との四方を面で囲んで中空内部741が形成されている。ガイド部材74の前記進行方向で後方側の面742には、前記幅方向に延在するとともに、中空内部741と連通した開口部743が設けられている。この開口部743には、前記幅方向に延在するとともに、前記上下方向で対向した下側ガイド面74aと上側ガイド面74bとが形成されている。
The
ブラケット73の前記幅方向で両端部には、2つのボルト95がそれぞれ挿通される一対のねじ孔735が前記進行方向に貫通して設けられている。また、ガイド部材74の中空内部741には、2つのボルト95と螺合させる2つの四角ナット96が設けられている。
A pair of screw holes 735 through which two
ガイド部材74に対するブラケット73の固定は、ブラケット73の前記進行方向で前方側の面736と、ガイド部材74の前記進行方向で後方側の面742とを対向させた状態で、ブラケット73の一対のねじ孔735に挿通された2つのボルト95を、ガイド部材74の開口部743から中空内部741に挿入する。そして、2つのボルト95と2つの四角ナット96とを螺合させて、2つのボルト95を締め付けることによって、ガイド部材74にブラケット73が固定される。
The
ガイド部材74に対するブラケット73の前記幅方向への移動は、ボルト95の締め付けを緩めて、開口部743に2つのボルト95が挿通された状態で、下側ガイド面74aと上側ガイド面74bとの少なくとも一方に2つのボルト94の周面を接触させながら、前記幅方向にブラケット73をスライドさせることによって可能である。これにより、ガイド部材74とブラケット73との前記幅方向での相対位置が調整可能である。このように、ガイド部材74とブラケット73との前記幅方向での相対位置を調整することによって、ブラケット73に操作バー軸部41が保持された操作バー40の前記幅方向の位置を調整することができる。
The movement of the
また、ホルダー72に軸部材71が保持されるとともに、ホルダー72及びブラケット73に操作バー軸部41が保持された状態で、ガイド部材74に対してブラケット73を前記幅方向に移動させることによって、この移動に連動して、図8に一点鎖線で示すように、軸部材71及びホルダー72が前記幅方向に移動する。これにより、軸部材71に接続された測定部30も前記幅方向に移動することになるため、測定部30、さらには測定部30のガイドロッドホルダー32に保持されたガイドロッド20の前記幅方向の位置を調整することができる。
Further, by moving the
実施形態に係る形状計測装置1では、台車本体10の上下または左右のスペースが制限されるような計測環境であっても、調整機構70によって台車本体10に対してガイドロッド20及び測定部30の前記上下方向及び前記幅方向の位置の調整を行って、計測対象の形状の計測を行うことができる。
In the
図9は、形状計測装置1によって隅肉4の形状を計測する場合を示した図である。図10は、形状計測装置1による計測時の隅肉4の近傍の拡大図である。図9に示すように、実施形態に係る形状計測装置1の計測対象が、鋼構造体を構成する鋼板2Cと鋼板2Dとの隅肉溶接によって形成された隅肉4である場合には、例えば、鋼板2Cの上面を走行面2cとして、台車本体10の車輪13を走行面2cに接触させて鋼板2C上に形状計測装置1を設置する。そして、ガイドロッド20における先端部22の球面部22bが隅肉4と接触するように、調整機構70によって、ガイドロッド20及び測定部30を、前記上下方向及び前記幅方向の位置を調整したり、軸部材71の軸線を中心にして回転位置を調整したりする。この際、図10に示すように、ガイドロッド軸部材21の軸線AXと、レーザー照射部33から照射されたレーザー光L1の照射幅中心Pとが一致するように、ガイドロッド20及び測定部30の位置が調整される。また、ガイドロッド20の球面部22bは、隅肉4に接触させることが好ましい。これにより、鋼板2Cの走行面2cでの凹凸による台車本体10の振動によって、隅肉4と、レーザー照射部33及び受光部34との距離が変動するのを抑えつつ、側面2dによってガイドロッド20の球面部22bをガイドして、隅肉4の長手方向にわたって精度よく計測することができる。
FIG. 9 is a diagram showing a case where the shape of the
そして、実施形態に係る形状計測装置1では、ガイドロッド20の球面部22bが隅肉4と接触した状態で、作業者が操作バー40の把持部42を把持して手動によって、台車本体10を前記進行方向に走行させる。そして、台車本体10を前記進行方向に走行させながら、隅肉4に向けてレーザー照射部33からレーザー光L1を照射し、隅肉4及び鋼板2C,2Dから反射された反射光L2を受光部34で受光し、受光結果に基づいて隅肉4の形状を計測する。
Then, in the
以上のように、実施形態に係る形状計測装置1では、測定方法や部位の角度が異なる開先3や隅肉4といった様々な形状の計測対象に対して、形状の計測が可能である。特に、ガイドロッド20とレーザー照射部33の光軸とが一致し、ガイドロッド20の回転位置調整と連動して前記光軸の調整が可能な構成であるため、常に計測対象である任意の開先3や隅肉4に対して一定の位置関係を保って、所定幅のレーザー計測が可能となり、精度の高い測定を安定して行うことが可能となる。また、台車本体10の走行は、自動走行ではなく操作バー40の把持部42を把持した作業者が台車本体10を押すことにより、任意の速度で台車本体10を走行させることができる。そのため、不意の走行面の凹凸による台車本体10の振動が予測される場合でも、台車本体10の速度を柔軟に作業者の判断で変更することができる。
As described above, the
また、実施形態に係る形状計測装置1では、台車本体10に対する操作バー40の把持部42の取り付け位置を変更可能に構成されている。実施形態に係る形状計測装置1では、図11に示すように、把持部42を操作バー軸部41から抜いて、軸部材71の前記進行方向で後方側の面71aにあけられたねじ穴71bと、把持部42の雄ねじ部42bとを螺合させることによって、軸部材71の後端に把持部42を固定することができる。これにより、台車本体10の上方にスペースの制限があるような測定環境下であっても、台車本体10を進行させる際に作業者が把持する操作バー40の把持部42の位置を、台車本体10を進行させやすい位置に変更することが可能となる。
Further, the
図12は、形状計測装置1及び処理装置100の構成を示したブロック図である。図12に示すように、形状計測装置1は、台車本体10に測定部30とロータリーエンコーダ50と表示操作部60とが設けられている。処理装置100は、小型コンピュータ110とコントローラ120とバッテリー130とを備えている。形状計測装置1の表示操作部60と、処理装置100の小型コンピュータ110とは、Wi-Fiなどの無線通信によって相互に通信が可能となっている。形状計測装置1の測定部30及びロータリーエンコーダ50と、処理装置100のコントローラ120とは、通信ケーブルによって相互に通信が可能なように接続されている。また、形状計測装置1の表示操作部60、測定部30及びロータリーエンコーダ50と、処理装置100のバッテリー130とは、電源ケーブルによってバッテリー130から表示操作部60、測定部30及びロータリーエンコーダ50に電力供給が可能なように接続されている。なお、処理装置100のバッテリー130からの電力供給に替えて、形状計測装置1の台車本体10に別途でバッテリーを設けて、その別途で設けたバッテリーから表示操作部60、測定部30及びロータリーエンコーダ50に電力を供給するように構成してもよい。また、表示操作部60にバッテリーを内蔵させて、その内蔵させたバッテリーによって表示操作部60を作動させるように構成してもよい。
FIG. 12 is a block diagram showing configurations of the
図13は、表示操作部60の画面表示の一例を示した図である。図13に示すように、表示操作部60の画面には、例えば、形状表示部61、取込データ数表示部62、取込開始ボタン63、取込中止ボタン64、取込停止ボタン65、及び、強制取込ボタン66などが表示される。なお、取込開始ボタン63、取込中止ボタン64、取込停止ボタン65、及び、強制取込ボタン66は、画面上にソフトウェア的に再現された入力装置であるソフトウェアキーである。形状表示部61には、計測対象の形状データとして、計測対象の形状を示した波形67が表示される。取込データ数表示部62には、計測を開始してからの取込データの数が表示される。取込開始ボタン63は、データの取り込みを開始するときに作業者が押下するボタンである。取込中止ボタン64は、データの取り込みを中止するときに作業者が押下するボタンである。取込停止ボタン65は、データの取り込みを停止するときに作業者が押下するボタンである。強制取込ボタン66は、形状計測装置1の現在の位置でのデータのみを取り込むときに作業者が押下するボタンである。
FIG. 13 is a diagram showing an example of a screen display of the
図14は、実施形態に係る形状計測装置1と処理装置100とを用いた形状計測の制御の一例を示したフローチャートである。
FIG. 14 is a flowchart showing an example of shape measurement control using the
まず、作業者は、計測対象に対して形状計測装置1を設置する(ステップS1)。具体的には、形状計測装置1のガイドロッド20の球面部22bが、計測対象と接触するように形状計測装置1と計測対象との位置関係を目視で確認したり、表示操作部60における形状表示部61の中央に測定対象の形状が表示されるように、形状表示部61に表示された波形67を見たりしながら、計測対象に対して形状計測装置1を設置する。なお、この際、表示操作部60に表示された強制取込ボタン66を作業者が押下することによって、形状計測装置1の現在の位置でのデータのみを取り込み、形状表示部61に測定対象の形状を示した波形67を表示させればよい。
First, the operator installs the
次に、作業者は、計測条件を設定する(ステップS2)。具体的には、形状計測装置1の表示操作部60から計測条件を入力し、その入力した計測条件を表示操作部60から処理装置100の小型コンピュータ110に無線通信によって出力する。
Next, the operator sets measurement conditions (step S2). Specifically, the measurement conditions are input from the display/
次に、計測を開始する(ステップS3)。具体的には、表示操作部60に表示された取込開始ボタン63を作業者が押下して開始する。つまり押下により計測対象に向けてレーザー照射部33からレーザー光L1を照射し、計測対象及び鋼構造体から反射された反射光L2を受光部34で受光することでデータの取得を行う。
Next, measurement is started (step S3). Specifically, the operator presses the
次に、作業者が形状計測装置1を手動で走行させてデータを取得する(ステップS4)。具体的には、形状計測装置1の操作バー40の把持部42を作業者が把持して、作業者が台車本体10を押すことにより、計測対象の長手方向に沿って任意の速度で台車本体10を鋼構造体の走行面上を走行させる。そして、走行面上で台車本体10を走行させながら、計測対象に向けてレーザー照射部33からレーザー光L1を照射し、計測対象及び鋼構造体から反射された反射光L2を受光部34で受光する。そして、受光部34での受光結果を、ロータリーエンコーダ50からのパルスの出力タイミングに応じて、処理装置100のコントローラ120に出力する。コントローラ120に出力された受光結果は、処理装置100の小型コンピュータ110によって計測対象の形状を示す波形などの形状データに処理される。そして、小型コンピュータ110の処理結果を、小型コンピュータ110から表示操作部60に無線通信によって出力し、表示操作部60の形状表示部61に計測対象の形状データとして、計測対象の形状を示した波形67を表示させる。なお、データを取得する際は、ロータリーエンコーダ50が走行面から離れないように注意する。また、表示操作部60の形状表示部61に表示された波形67が乱れないように注意する。さらには、形状計測装置1のガイドロッド20の球面部22bが計測対象から離れないように注意する。
Next, the operator manually runs the
次に、計測を終了する(ステップS5)。具体的には、計測対象の形状を前記長手方向で所望の長さ分だけ計測したら、データの取り込みを終了するときに、表示操作部60に表示された取込停止ボタン65を作業者が押下して、データの取り込みを終了する。
Next, the measurement ends (step S5). Specifically, when the desired length of the shape of the object to be measured is measured in the longitudinal direction, the operator presses the
1 形状計測装置
2A,2B,2C,2D 鋼板
2a,2b,2c 走行面
2d 側面
3 開先
4 隅肉
10 台車本体
11 台座部
12 ステー部
13 車輪
20 ガイドロッド
21 ガイドロッド軸部材
21a 下端面
21b 雄ねじ部
22 先端部
22a 平坦部
22b 球面部
22c ねじ穴
23 スプリング
30 測定部
31 筐体
32 ガイドロッドホルダー
33 レーザー照射部
34 受光部
40 操作バー
41 操作バー軸部
41a 上端面
41b ねじ穴
42 把持部
42a 下端面
42b 雄ねじ部
50 ロータリーエンコーダ
50a 周面
60 表示操作部
61 形状表示部
62 取込データ数表示部
63 取込開始ボタン
64 取込中止ボタン
65 取込停止ボタン
66 強制取込ボタン
70 調整機構
71 軸部材
71a 面
71b ねじ穴
72 ホルダー
72a 第1ホルダー部
72b 第2ホルダー部
73 ブラケット
74 ガイド部材
74a 下側ガイド面
74b 上側ガイド面
80 通信ケーブル
91,92,93,94,95,97 ボルト
96 四角ナット
100 処理装置
110 小型コンピュータ
120 コントローラ
130 バッテリー
311,321,734,735 ねじ孔
722b,731 貫通孔
724b,733 切り欠き部
741 中空内部
743 開口部
1
Claims (8)
複数の車輪を有し、前記車輪によって走行面上を走行可能な台車本体と、
前記台車本体に設けられた、前記台車本体の進行方向と平行に延びる軸部と、
前記軸部に設けられた、前記進行方向と直交する方向に延びる棒部材と前記棒部材の一端に設けられた前記計測対象と接触させる球面部とを有するガイドロッドと、
前記計測対象を含む前記鋼構造体に照射されるレーザー光を照射するレーザー照射部と、
前記レーザー照射部から照射されたレーザー光が前記計測対象を含む前記鋼構造体で反射された反射光を受光する受光部と、
を有し、
前記ガイドロッドと前記レーザー照射部とは、前記ガイドロッドの前記棒部材の軸線と前記レーザー照射部から前記計測対象を含む前記鋼構造体に照射されるレーザー光の前記進行方向と直交する方向における照射幅中心とが一致するように配置されると共に、前記軸部を中心に回転可能に構成され、
前記計測対象の形状計測は、前記ガイドロッドの前記球面部を前記計測対象に接触させた状態で、前記計測対象に向けて前記レーザー照射部からレーザー光を照射して反射された反射光を前記受光部で受光して得られる受光結果に基づいて行うことを特徴とする形状計測装置。 A shape measuring device for measuring a shape of a measurement object formed in a steel structure before or after welding,
a trolley body having a plurality of wheels and capable of traveling on a running surface with the wheels;
a shaft portion provided on the bogie body and extending in parallel with the traveling direction of the bogie body;
a guide rod having a rod member provided on the shaft portion and extending in a direction orthogonal to the traveling direction and a spherical portion provided at one end of the rod member and brought into contact with the measurement object;
a laser irradiation unit that irradiates the steel structure including the measurement target with a laser beam;
a light receiving unit that receives the reflected light of the laser beam emitted from the laser irradiation unit and reflected by the steel structure including the measurement target;
has
The guide rod and the laser irradiating section are arranged in a direction perpendicular to the traveling direction of the laser beam irradiated from the axis of the bar member of the guide rod and the laser irradiating section to the steel structure including the measurement target. arranged so that the center of the irradiation width coincides and is configured to be rotatable about the shaft,
The shape measurement of the measurement object is performed by irradiating a laser beam from the laser irradiation unit toward the measurement object with the spherical portion of the guide rod in contact with the measurement object, and measuring the reflected light as the measurement object. A shape measuring device characterized by performing measurement based on a light receiving result obtained by light receiving at a light receiving part.
前記パルスの出力タイミングに応じて前記受光部で得た前記反射光の受光結果を、外部に出力することを特徴とする請求項1または2に記載の形状計測装置。 A rotary encoder is provided on one side of the truck body in the direction of travel, contacts the running surface on which the truck body travels, and outputs a pulse of a predetermined width according to the rotational displacement caused by the running of the truck body. and
3. The shape measuring apparatus according to claim 1, wherein the light receiving result of said reflected light obtained by said light receiving unit is output to the outside according to the output timing of said pulse.
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