JP7444710B2 - 昇降路内計測装置、および、昇降路内計測システム - Google Patents

Description

本発明は、エレベータの据付前に、昇降路内の寸法を自動計測する昇降路内計測装置、および、昇降路内計測システムに関する。

新築ビルの昇降路にエレベータを据え付ける場合、据付作業者は、錘を用いて鉛直に敷設した複数のピアノ線を据付基準として、乗りかごの昇降をガイドするガイドレールを敷設したり、ホール側出入口を設置したりする。

しかしながら、昇降路には建築事業者が定めた建築精度の範囲内で建築誤差が存在するため、据付作業者は、まずエレベータ据付の前作業として、昇降路内の寸法を様々な高さで計測した後、それらの測定結果を踏まえて据付基準となるピアノ線の適切な敷設位置を決定する必要があった。

前作業としての寸法計測は、具体的には、昇降路内に鉛直方向に仮敷設したピアノ線と各階の出入口との距離や出入口の壁厚等を、据付作業員が測定するというものであった。その後、据付作業者は、ガイドレールを昇降路内のどの位置に設置すれば各フロアのエレベータ出入口の枠が同様に設置できるかを建築事業者と協議して決定し、決定したガイドレールの据付位置から逆算した位置に、仮敷設したピアノ線を移動させ、移動後のピアノ線を基準として以後の据付作業を行っていた。なお、所望の位置にピアノ線を敷設できるように、昇降路の天井部と最下部（ピット）には、取付治具と呼ばれる部材が設置されている。

上記のように据付作業者が昇降路内の寸法計測を実施する場合、据付作業者は各フロア間を階段で移動しながら様々な高さで寸法計測を実施する必要があるため、据付作業者にとって身体的負荷が大きかった。

このため、昇降路内の自動計測のニーズは高く、様々な自動計測システムが提案されている。例えば、特許文献１の請求項１では「エレベータシャフトなどの高層空洞空間の壁面の施工精度を算出する施工精度算出システムであって、基材に搭載され、壁面の位置の計測を行う測域センサを含むスキャナー部と、前記スキャナー部を鉛直方向に移動させる揚重部と、前記スキャナー部の姿勢と位置とを計測するトータルステーションと、前記測域センサによって計測されるデータと、前記トータルステーションによって計測されるデータと、設計データとから、壁面の施工精度を算出する算出部と、を有することを特徴とする施工精度算出システム」が提案されている。

特開２０１８－５４３４６号公報

特許文献１に記載の技術は、揚重機によって測域センサを含むスキャナー部を鉛直方向に移動させる構成であり、スキャナー部の位置姿勢はピットに設置したトータルステーションで計測する構成のため、新築のビルにおいても使用可能である。

しかし、昇降路内計測時に揚重機により吊り下げた状態となるスキャナー部が風等により揺れた場合にスキャナー部の位置姿勢をトータルステーションで正確に計測できないという課題があった。

また、昇降路が鉄骨構造の場合のガイドレールの固定は、鉄骨の上に設置されたファスナープレートと呼ばれる鉄製のプレートにブラケットを溶接で設置し、このブラケットを用いてガイドレールを固定するものであるが、特許文献１に記載のスキャナー部に設置された測域センサは、水平方向にレーザをスキャンして昇降路内を計測する方式のため、ファスナープレートのような鉛直方向の寸法が小さい薄板の構造物の計測が困難であるという課題があった。

そこで、本発明では、エレベータの据付前に昇降路内の計測を行う昇降路内計測装置であって、昇降路の内面や出入口周辺の計測や、昇降路内の鉄骨やファスナープレートを高精度に計測することができる昇降路内計測装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために本発明の昇降路内計測装置は、昇降路の最上部に設置した巻上機によって昇降する昇降路内計測装置であって、前記昇降路の最下部から鉛直上方に照射したレーザ光を受光し、前後方向と左右方向の絶対座標を計測する位置センサと、前記昇降路内における姿勢を検出する傾斜センサと、前記昇降路内の水平方向の対象物との距離を計測し、点群データを出力する水平距離センサと、該水平距離センサを回転させる回転ステージと、前記昇降路内の下方を撮影し画像を取得するカメラと、該カメラが撮影した画像を処理する画像処理ユニットと、前記カメラが撮影する垂直方向の対象物との距離を計測する垂直距離センサと、前記画像処理ユニットの出力および前記水平距離センサの出力を前記巻上機の巻き上げ高さと関連付けて保存する制御ユニットと、を備えた。

本発明の昇降路内計測装置によれば、昇降路内の最下部から鉛直上方に向けて照射したレーザを計測装置に搭載した基準レーザ検出手段により検出することで、昇降路内を昇降する計測装置の昇降路内における絶対座標が把握可能となるため、各階床で計測した昇降路の平面データの相対関係が演算可能となる。さらに、水平方向の寸法を計測する水平距離センサでは計測困難な昇降路内の鉄骨構造物についてもカメラを用いて計測可能となるため、様々なタイプの昇降路を計測し、エレベータのガイドレールを固定するための基準となるピアノ線位置を決めることが可能となる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施例１の昇降路内計測システムを例示する模式図である。 実施例１の昇降路内計測装置を例示する斜視図である。 実施例１の昇降路内計測装置の機能ブロック図である。 昇降路内計測装置による計測状態を例示する平面図である。 ターゲットプレートの構成を例示する図である。 昇降路内計測装置が撮影した鉄骨構造物を例示する説明図である。 昇降路内計測装置による計測手順を例示するフローチャートである。

以下、本発明に係る昇降路内計測装置（以下、単に「計測装置」と称する。）の実施例について説明する。なお、以下の説明において参照する図面は、本発明の実施例を概略的に示したものであるため、各部材のスケールや間隔、位置関係などが誇張、あるいは、部材の一部の図示が省略されている場合がある。また、以下の説明では、同一の名称及び符号については原則として同一又は同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略することとする。

以下、本発明の実施例１に係る計測装置１０について説明する。

まず、図１の模式図を参照して、計測装置１０を備えた昇降路内計測システムの全体構成について説明する。ここに示すように、昇降路１内には、鉄骨１ａや、鉄骨１ａに溶接されたファスナープレート１ｂ等の構造物が多数設置されている。また、昇降路１の天井付近の取付治具１ｃには、巻上機２と巻上機制御装置２ａが取り付けられている。この巻上機２には、巻き上げ長さを検出するセンサが設置されており、検出した巻き上げ長さは巻上機制御装置２ａを介して外部に出力することができる。また、昇降路１の天井と床面の間には、計測装置１０の姿勢を安定させるための２本のピアノ線３が設置されている。さらに、昇降路１の床面には２台の基準レーザ装置４が設置されており、鉛直上方に向けてレーザ光４ａが照射されている。

巻上機２のロープ２ｂの先端は本実施例の計測装置１０に連結されており、巻上機２を回転駆動させることで計測装置１０を昇降させることができる。さらに、計測装置１０や巻上機２に指示したり、計測装置１０の計測結果を確認したりするためのタブレットＰＣ等の携帯端末２０も備えられている。

次に、図２の斜視図を参照して、計測装置１０の詳細な構成を説明する。ここに示すように、計測装置１０は、下部プレート１１ｂ、中間プレート１１ｍ、上部プレート１１ｕを複数の縦柱で接続した積層構造となっており、各プレートに各種機器が固定された構成となっている。

下部プレート１１ｂには、下方からのレーザ光４ａを受光する左右一対の位置センサ１２と、各装置に電力を供給するバッテリ１３と、下方の構造物を撮影するＩＴＶカメラ等のカメラ１４と、カメラ１４の撮影画像を処理する画像処理ユニット１４ａと、下方の構造物（鉄骨１ａ等）と計測装置１０の垂直距離を計測する垂直距離センサ１５が固定されている。下部プレート１１ｂには、さらに、左右のピアノ線３を夫々保持するガイドアーム１６が両サイドに組みつけられている。

中間プレート１１ｍには、回転ステージ１７、回転ステージコントローラ１７ａ、水平距離センサ１８、アンプ１５ａ、１８ａ、および、傾斜センサ１９が設置されている。水平距離センサ１８は、回転ステージ１７のプレート上に設置されており、回転ステージ１７を回転させることで、任意方向の水平距離を計測する。アンプ１５ａは垂直距離センサ１５の出力を増幅し、アンプ１８ａは、水平距離センサ１８の出力を増幅する。傾斜センサ１９は、計測装置１０の姿勢を検出する。

上部プレート１１ｕには、ロープ２ｂを接続するアイボルト１６ａと、ピアノ線３を保持するガイドアーム１６が両サイドに組みつけられている。また、据付作業者が計測装置１０を運ぶ際に使用する一対の取っ手１６ｂが設置されている。

このように、上部プレート１１ｕと下部プレート１１ｂに設けた二対のガイドアーム１６により、左右のピアノ線３を保持することで、回転ステージ１７の駆動時のヨー方向の装置の回転や風による計測装置１０の揺れを防止することができる。

なお、図２では、画像処理ユニット１４ａや回転ステージコントローラ１７ａを設けた構成を例示しているが、これらを省略し、同等の機能を後述する制御ユニット１０ａで実現する構成としても良い。

次に、図３から図６を用いて計測装置１０の計測原理について説明する。図３は、計測装置１０の信号処理系の構成を示す機能ブロック図である。図４は、計測装置１０が昇降路内の壁面を距離センサで計測した状態を示す説明図である。図５は作業者が予めエレベータ開口部の両側に設置するターゲットプレート１ｄの一例を示す図である。図６は、カメラ１４が鉄骨構造物を撮影した際の一例を示す説明図である。

図３に示すように、計測装置１０は、図２の各構成に加え、制御ユニット１０ａと、無線通信ユニット１０ｂを備えている。制御ユニット１０ａは、位置センサ１２、カメラ１４の画像処理ユニット１４ａ、垂直距離センサ１５のアンプ１５ａ、水平距離センサ１８のアンプ１８ａ、傾斜センサ１９の各出力を処理し、回転ステージコントローラ１７ａを介して回転ステージ１７の回転を制御する。また、制御ユニット１０ａは、無線通信ユニット１０ｂを介して巻上機２の動作を制御し、携帯端末２０と双方向の通信を行う。なお、制御ユニット１０ａは、具体的には、ＣＰＵ等の演算装置、半導体メモリ等の主記憶装置、ハードディスク等の補助記憶装置、および、通信装置などのハードウェアを備えたパソコン等のコンピュータである。そして、補助記憶装置から主記憶装置にロードされたプログラムを演算装置が実行することで、後述する各機能を実現するが、以下では、このようなコンピュータ分野での周知技術を適宜省略しながら説明する。

図２に示すように、２台の基準レーザ装置４から鉛直上方に照射された左右のレーザ光４ａを左右の位置センサ１２で検出することで、制御ユニット１０ａは、昇降路１内における絶対座標を把握することが可能である。位置センサ１２は、例えば２次元ＰＳＤであり、センサ上に照射されたレーザ光４ａの位置を検出する。なお、基準レーザ装置４と計測装置１０間の距離が大きい場合、基準レーザ装置４のレーザ光４ａが距離に伴い広がってしまうため、レンズ等を位置センサ１２の下部に取付けることで、広がったレーザ光４ａを再び収束させる処置を施すことが望ましい。また、制御ユニット１０ａは、傾斜センサ１９の出力情報に基づいて、計測装置１０の姿勢を把握することができる。

計測装置１０の位置と姿勢を把握した後、制御ユニット１０ａは、図４に示すように、回転ステージ１７を回転駆動して、水平距離センサ１８に水平方向をスキャンさせることで、昇降路１の内面を点群データとして検出する。制御ユニット１０ａは、点群データを処理して直線を求めることで、昇降路１の内面の幅、奥行き等の寸法を計測できる。さらに、昇降路の出入口部分にターゲットプレート１ｄを予め設置しておくことで、昇降路１の出入口の開口幅や壁の厚さを計測することができる。なお、図５（ａ）は、図４の右側のターゲットプレート１ｄの上面図であり、図５（ｂ）は、その側面図である。

計測装置１０の昇降中に、下方に向けた垂直距離センサ１５が、鉄骨１ａやファスナープレート１ｂ等の鉄骨構造物を検出した場合、制御ユニット１０ａは、巻上機２に指令を送信して計測装置１０の昇降を停止させ、カメラ１４により図６に示したような鉄骨１ａやファスナープレート１ｂ等の鉄骨構造物を俯瞰した画像を撮影する。画像処理ユニット１４ａは、カメラ１４の撮影画像を処理し、鉄骨１ａの間隔や、鉄骨１ａからのファスナープレート１ｂの出幅等を計測する。このとき、昇降路の建築図面に基づいて、所定距離上方から鉄骨１ａやファスナープレート１ｂを撮影した場合の鉄骨構造物の画像テンプレートを予め作成しておき、この画像テンプレートと実際の撮影画像を比較することで寸法が許容範囲かどうかを判断することとしても良い。

なお、通常、昇降路１内は暗いため、カメラ１４の近傍に下向きの投光器を設置しておき、この投光器からスリット光等の光を照射すれば、鉄骨１ａやファスナープレート１ｂのエッジを容易に取得することが可能となる。これにより、計測のロバスト性を向上させることができる。

制御ユニット１０ａは、無線通信ユニット１０ｂを介して、携帯端末２０にデータを送信する。携帯端末２０では、制御ユニット１０ａから取得したデータを巻上機２の巻き上げ距離と関連付けて記録することで、昇降路１の鉛直方向で出入口部品との干渉がない乗りかごの位置（ガイドレールの位置）を決定することができる。

次に、図７のフローチャートを用いて計測装置１０の動作の詳細について説明する。

まず、ステップＳ１では、据付作業者は、携帯端末２０を操作して、巻上機制御装置２ａに指令を送信し、手動で巻上機２を動作させてロープ２ｂを１階まで伸ばし、ロープ２ｂの下端に計測装置１０のアイボルト１６ａを連結する。その後、据付作業者は、携帯端末２０を操作して計測装置１０に自動計測をスタートさせる。

ステップＳ２では、計測装置１０の制御ユニット１０ａは、無線通信ユニット１０ｂを介して巻上機制御装置２ａに指令を送信して巻上機２を巻上げ、計測装置１０の上昇を開始させる。

ステップＳ３では、制御ユニット１０ａは、水平距離センサ１８のアンプ１８ａの出力に基づいて、昇降路１の開口部の両側に予め設置されたターゲットプレート１ｄが検出されたか判定する。そして、ターゲットプレート１ｄが検出された場合は、ステップＳ４に進み、検出されなかった場合は、ステップＳ８に進む。

ステップＳ４では、昇降路１内の安定計測を行うために、制御ユニット１０ａは、ターゲットプレート１ｄの中央付近（図５（ｂ）参照）を計測できるように、巻上機制御装置２ａに所定の指令を送信して巻上機２を所定量巻き上げ、ターゲットプレート１ｄを最初に検出した高さから計測装置１０を更に一定距離上昇させる。

ステップＳ５では、制御ユニット１０ａは、回転ステージコントローラ１７ａを介して、水平距離センサ１８を載置した回転ステージ１７を回転させることで、水平距離センサ１８により昇降路壁面の点群情報（図４参照）を取得する。これにより、昇降路の内面形状および出入口の壁の厚さを計測することができる。

ステップＳ６では、制御ユニット１０ａは、巻上機２の巻き上げ高さと、ステップＳ５で取得した水平距離センサ１８のスキャンデータをファイルとして保管する。

ステップＳ７では、制御ユニット１０ａは、無線通信ユニット１０ｂを介して巻上機制御装置２ａに制御信号を送信して巻上機２をさらに巻上げ、計測装置１０をさらに上昇させる。

ステップＳ８では、制御ユニット１０ａは、垂直距離センサ１５のアンプ１５ａの出力に基づいて、ファスナープレート１ｂ（または鉄骨１ａ）が検出されたか判定する。そして、ファスナープレート１ｂ等が検出された場合は、ステップＳ９に進み、検出されなかった場合は、ステップＳ２に戻り計測装置１０をさらに上昇させる。

ステップＳ９では、制御ユニット１０ａは、巻上機制御装置２ａに停止指令を送信することで、計測装置１０の上昇を停止する。

ステップＳ１０では、カメラ１４により、鉄骨１ａやファスナープレート１ｂを撮影する（図６参照）。

ステップＳ１１では、画像処理ユニット１４ａは、カメラ１４の撮影画像を処理し、鉄骨１ａ同士の間隔や、ファスナープレート１ｂの鉄骨１ａからの出幅等を演算する。

ステップＳ１２では、制御ユニット１０ａは、巻上機制御装置２ａから取得した巻上機２の巻き上げ高さと、ステップＳ１１の演算結果を関連付けたファイルとして保存する。

ステップＳ１３では、制御ユニット１０ａは、予め読み込んでおいた建築図面の昇降路高さと、計測装置１０の現在の昇降高さを比較して計測の終了を判定する。そして、計測装置１０の現在高さが、設計上の昇降路高さとほぼ等しくなっており、全ての計測が終了したと判断できる場合は、ステップＳ１４に進み、計測終了でない場合は、ステップＳ２に戻り巻上機２により上昇し、計測を繰り返す。

ステップＳ１４では、制御ユニット１０ａは、保存した全データを携帯端末２０に送信し、携帯端末２０上でデータ処理を行い、各フロアの計測結果の平面図を重ねてエレベータの設置位置を演算して提示する。この結果、水平距離センサ１８が取得した点群（図４参照）に基づく昇降路１内の寸法情報や、カメラ１４が取得した撮影画像（図６参照）に基づく昇降路１内の寸法情報を、巻上機２の巻上情報に基づく計測装置１０の高さと関連付けて、携帯端末２０に表示することが可能となり、据付作業者や建築事業者は、昇降路１の鉛直方向で出入口部品との干渉がない乗りかごの位置（ガイドレールの位置）を容易に決定することができるようになる。

図７の処理により、昇降路１の内面形状を多様な高さで自動計測できるので、据付作業者は、自らが各フロア間を階段で移動しながら計測するという身体的負荷なしに、据付基準となるピアノ線の設置位置を決定することができる。

以上で説明したように、本実施例の昇降路内計測装置によれば、昇降路内の最下部から鉛直上方に向けて照射したレーザを計測装置に搭載した基準レーザ検出手段により検出することで、昇降路内を昇降する計測装置の昇降路内における絶対座標が把握可能となるため、各階床で計測した昇降路の平面データの相対関係が演算可能となる。また、水平方向の寸法を計測する水平距離センサでは計測困難な昇降路内の鉄骨構造物についてもカメラを用いて計測可能となるため、様々なタイプの昇降路を計測し、エレベータのガイドレールを固定するための基準となるピアノ線位置を決めることが可能となる。さらに、計測装置１０による自動計測中は、据付作業者は別の作業を実施可能なため、据付時間の短縮にも寄与する。

次に、本発明の実施例２に係る計測システムを説明する。なお、実施例１との共通点は重複説明を省略する。

実施例１では、図７のステップＳ３、Ｓ８に示したように、ファスナープレート１ｂ（または鉄骨１ａ）やターゲットプレート１ｄを検知した高さで、水平距離センサ１８やカメラ１４による昇降路１内の計測を実施した。

これに対し、本実施例では、予め建築図面から取り込んだ各階床の高さ情報に基づいて巻上機２を制御し、ファスナープレート１ｂ等やターゲットプレート１ｄが設置されていることを予め把握している所定の高さで計測装置１０を停止させて、昇降路１内を計測する。この場合、鉄骨１ａやファスナープレート１ｂを検出するための垂直距離センサ１５を省略することができるので、実施例１と同等の計測結果を取得できる計測装置１０をより安価に製造することができる。

１ 昇降路、
１ａ 鉄骨、
１ｂ ファスナープレート、
１ｃ 取付治具、
１ｄ ターゲットプレート、
２ 巻上機、
２ａ 巻上機制御装置、
２ｂ ロープ、
３ ピアノ線、
４ 基準レーザ装置、
４ａ レーザ光、
１０ 計測装置、
１０ａ 制御ユニット、
１０ｂ 無線通信ユニット、
１１ｂ 下部プレート、
１１ｍ 中間プレート、
１１ｕ 上部プレート、
１２ 位置センサ、
１３ バッテリ、
１４ カメラ、
１４ａ 画像処理ユニット、
１５ 垂直距離センサ、
１５ａ アンプ、
１６ ガイドアーム、
１６ａ アイボルト、
１６ｂ 取っ手、
１７ 回転ステージ、
１７ａ 回転ステージコントローラ、
１８ 水平距離センサ、
１８ａ アンプ、
１９ 傾斜センサ、
２０ 携帯端末

Claims (6)

1. 昇降路の最上部に設置した巻上機によって昇降する昇降路内計測装置であって、
   前記昇降路の最下部から鉛直上方に照射したレーザ光を受光し、前後方向と左右方向の絶対座標を計測する位置センサと、
   前記昇降路内における姿勢を検出する傾斜センサと、
   前記昇降路内の水平方向の対象物との距離を計測し、点群データを出力する水平距離センサと、
   該水平距離センサを回転させる回転ステージと、
   前記昇降路内の下方を撮影し画像を取得するカメラと、
   該カメラが撮影した画像を処理する画像処理ユニットと、
   前記カメラが撮影する垂直方向の対象物との距離を計測する垂直距離センサと、
   前記画像処理ユニットの出力および前記水平距離センサの出力を前記巻上機の巻き上げ高さと関連付けて保存する制御ユニットと、
   を備えたことを特徴とする昇降路内計測装置。
2. 昇降路の最上部に設置した巻上機によって昇降する昇降路内計測装置であって、
   前記昇降路の最下部から鉛直上方に照射したレーザ光を受光し、前後方向と左右方向の絶対座標を計測する位置センサと、
   前記昇降路内における姿勢を検出する傾斜センサと、
   前記昇降路内の水平方向の対象物との距離を計測し、点群データを出力する水平距離センサと、
   該水平距離センサを回転させる回転ステージと、
   前記昇降路内の下方を撮影し画像を取得するカメラと、
   該カメラが撮影した画像を処理する画像処理ユニットと、
   前記画像処理ユニットの出力および前記水平距離センサの出力を前記巻上機の巻き上げ高さと関連付けて保存する制御ユニットと、を備え、
   該制御ユニットは、建築図面から、前記昇降路の出入口、鉄骨、ファスナープレート、または、ターゲットプレートの位置を予め取り込んでおり、これらを前記水平距離センサまたは前記カメラで検出できる位置で停止するように前記巻上機を制御することを特徴とする昇降路内計測装置。
3. 前記カメラの近傍には、下方に光を投射する投光器を設置したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の昇降路内計測装置。
4. 前記昇降路内には、鉛直方向に敷設した一対のピアノ線が設けられており、
   前記一対のピアノ線を昇降時のガイドとして保持するアームを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の昇降路内計測装置。
5. 前記画像処理ユニットは、建築図面から鉄骨構造物の画像テンプレートを予め作成しており、前記画像テンプレートと前記カメラが撮影した画像を比較することで、前記鉄骨構造物の寸法が許容範囲かを判断することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の昇降路内計測装置。
6. 請求項１から請求項５の何れか一項に記載の昇降路内計測装置と、
   該昇降路内計測装置を昇降させる巻上機と、
   前記昇降路の最下部に設置され、前記レーザ光を照射するレーザ装置と、
   前記昇降路内計測装置と前記巻上機に指令を送信するとともに、昇降路内計測装置の計測結果を受信して表示する携帯端末と、
   を具備することを特徴とする昇降路内計測システム。

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