TWI814456B - 形狀取得方法、對象物之管理方法及鋼骨構造之組裝方法、以及形狀取得系統 - Google Patents

形狀取得方法、對象物之管理方法及鋼骨構造之組裝方法、以及形狀取得系統 Download PDF

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Abstract

可不使用光而容易取得對象物之形狀資訊的形狀取得方法，包含：使用安裝於對象物之複數個傾斜感測器，於複數個點分別取得對象物之傾斜角之資訊之步驟（步驟S2、S4）；以及藉由使用於所取得之複數點之傾斜角之資訊來運算而求出對象物之形狀資訊之步驟（步驟S5）。

Description

形狀取得方法、對象物之管理方法及鋼骨構造之組裝方法、以及形狀取得系統
本發明係關於形狀取得方法、對象物之管理方法及鋼骨構造之組裝方法、以及形狀取得系統，更詳細而言，係關於適合於以例如包含鋼骨等之構造物(以下亦稱為建築物或者構造體等)之至少一部分作為對象物之情形的形狀取得方法、對象物之管理方法及利用形狀取得方法之鋼骨構造之組裝方法、以及適合於以構造物之至少一部分作為對象物之情形的形狀取得系統。
以往，於對建築構造物進行施上時，必須對構成柱或壁等之構築材料不傾倒或應變而拼裝之情況進行檢查。例如鋼骨組裝精度之測量通常使用對安裝於鋼骨柱之靶之位置進行光學測量之三維測量機來進行。但是，於實際之建築現場亦存在障礙物等，因此亦存在難以利用使用光之測量機來測量之情形。作為改善此不良情況者，為了測量鋼骨組裝精度，而發明有利用不使用光之傾倒測定器(感測器)來測量鋼骨柱之傾倒的傾倒測定裝置(例如參照專利文獻1)。
但是，專利文獻1所記載之裝置中，雖可對應鋼骨組裝步驟中之鋼骨柱之傾倒之測量，但無法正確測定鋼骨柱之柱頭之位移量，而且無法測量鋼骨柱之形狀。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2018-179533號公報
根據本發明之第1形態，提供一種形狀取得方法，其取得對象物之形狀資訊，包含：使用安裝於對象物之複數個感測器，於複數個點分別取得上述對象物之傾斜角之資訊之步驟；以及使用所取得之上述複數點之上述傾斜角之資訊，藉由運算而求出上述對象物之形狀資訊之步驟。
根據本發明之第2形態，提供一種對象物之管理方法，包含：反覆執行第1形態之形狀取得方法之步驟；以及根據每次執行時所求出之形狀資訊來監測上述對象物之形狀之經時變化之步驟。
根據本發明之第3形態，提供一種鋼骨構造之組裝方法，其係包含複數節柱之鋼骨構造之組裝方法，包含：於在以既定之配置來組裝之複數個下節柱之每一個上各別地建造複數個上節柱時，使用第1形態之形狀取得方法而取得複數個下節柱各自之於長邊方向延伸之一面之形狀資訊之步驟；根據所取得之形狀資訊，算出上述複數個下節柱各自之關於與上述一面正交之方向之柱頭的自基準起之第1位置偏移量；以及考慮到所求出之上述第1位置偏移量，來重新決定上述複數個上節柱各自之設置目標值之步驟。此處，所謂「建造」，係意指柱之垂直程度之用語，所謂設置目標值，意指柱之垂直程度之目標值，即傾斜角之目標值。
根據本發明之第4形態，提供一種鋼骨構造之組裝方法，其係包含複數節柱之鋼骨構造之組裝方法，包含：於在以既定之配置來組裝之複數個下節柱之每一個上各別地建造複數個上節柱時，以於上述複數個下節柱之每一個上各別地載置有上述複數個上節柱之狀態，分別使用複數個組裝治具來將各個 下節柱與上節柱連結之步驟；關於上述複數個上節柱之每一個，使用請求項4所記載之形狀取得方法來取得於長邊方向延伸且相互交叉之第1面及第2面之形狀資訊之步驟；以及根據與所取得之上述複數個上節柱之每一個有關之上述第1面及上述第2面之形狀資訊，控制裝置對各別地設置於上述複數個組裝治具之複數個驅動裝置並行控制，藉此自動調整上述複數個上節柱之柱頭之位置之步驟。
根據本發明之第5形態，提供一種形狀取得系統，其係取得對象物之形狀資訊者，具備：分析裝置及終端裝置，相互經由廣域網路而連接；以及複數個感測器裝置，經由通訊線路而分別連接於上述終端裝置，使用時分別安裝於上述對象物之不同位置，將包含各個安裝位置之傾斜角之資訊的感測器資料經由上述通訊線路而輸出；上述複數個感測器裝置之每一個根據外部指令或者於預先決定之時點輸出上述感測器資料；上述終端裝置將自上述複數個感測器裝置之每一個輸出之上述感測器資料，經由上述廣域網路而發送至上述分析裝置；上述分析裝置使用經由上述廣域網路而接收之上述複數個感測器資料中所包含之上述傾斜角之資訊，藉由運算而求出上述對象物之形狀資訊，且將所求出之形狀資訊儲存於儲存器中。
此處，通訊線路與廣域網路亦可為同一網路之一部分。
10:形狀取得系統
12:伺服器
13:廣域網路
14:現場側控制器
16:行動終端
181~186、18i:感測器裝置
30P:組裝治具
32:本體框架
34:傾倒調整螺栓
36:錯位調整螺栓
38:防傾覆螺栓
40:固定螺栓
42:支承構件
44:上推構件
46:可動桿
48:推壓桿
501~504、50P:驅動裝置
100:鋼骨柱
1001:柱
100m:柱(下節柱)
100n:柱(上節柱)
102a、102b:組裝件
110:鋼骨建築物
181:角度感測器
182:運算處理部
183:無線通訊部
184:電源部
185:殼體
187:顯示操作部
188:緩衝構件
190:永久磁鐵
200:樑
200a:樑端構件
200b:中央構件
[圖1]係概略性示出用以實施形狀取得方法之第1實施形態之形狀取得系統之整體構成的圖。
[圖2]係表示圖1之感測器裝置之構成之一例的方塊圖。
[圖3]係將作為形狀測量之對象物之包含多個鋼骨柱之鋼骨建築物省略一部分而示出的立體圖。
[圖4(A)]係表示固定於鋼骨柱之感測器裝置之側視圖，圖4(B)係表示感測器裝置之仰視圖。
[圖5]係表示本實施形態之形狀取得方法之流程之流程圖。
[圖6]係表示用於對本實施形態之形狀取得方法進行說明的被選作測量對象之柱以及安裝於該柱之3個感測器裝置的圖。
[圖7]係表示由感測器裝置之運算處理部之CPU來執行之處理演算法的流程圖。
[圖8]係表示由伺服器之CPU來執行之中斷服務程序之處理演算法的流程圖。
[圖9]係用以對自感測器裝置輸出之傾斜角之含義進行說明之圖。
[圖10]係用以對算出安裝有感測器裝置181~183之柱1001之測量面(第1面)之形狀的方法進行說明之圖。
[圖11]係表示將感測器裝置配置於柱之在長邊方向延伸且相互正交之2個面之相同高度位置之例的圖。
[圖12]係表示用以實施鋼骨構造之組裝方法之系統之構成之一例的圖。
[圖13]係用以對組裝治具進行說明之圖，係表示將柱100m之組裝件102a與柱100n之組裝件102b連結之狀態之組裝治具的圖。
[圖14]係表示拼裝於柱100m之柱頭之組裝件102a之組裝治具的圖，且為表示打開之狀態之組裝治具的圖。
[圖15]係表示n節柱之組裝方法之處理之流程的流程圖。
[圖16]係用以對樑用鋼骨進行說明之圖。
[圖17]係用以對2節柱之設置目標值之重新設定進行說明之圖，該2節柱之設置目標值用以抵銷於在1節柱建造2節柱之情形時之1節柱之柱頭之關於X軸方向之位置偏移量。
《第1實施形態》
以下，根據圖1~圖11來對第1實施形態進行說明。此處，作為一例，針對對象物為構成圖3所示之鋼骨建築物110的鋼骨柱100之情形進行說明，但對象物並不限定於鋼骨柱。以下，如圖3所示，將鉛直方向(重力方向)設為Z軸方向，在與Z軸正交之面內，將圖3中之紙面內左右方向設為X軸方向，且將與Z軸及X軸正交之方向設為Y軸方向，將圍繞X軸、Y軸及Z軸之傾斜(旋轉)方向分別設為θx、θy及θz方向，來進行說明。
圖1中，概略性示出用以實施形狀取得方法之第1實施形態之形狀取得系統10之整體構成。形狀取得系統10包含：經由網際網路等廣域網路(以下簡稱為網路)13而相互連接的亦作為分析裝置來發揮功能之伺服器12、亦作為終端裝置來發揮功能之現場側控制器14及行動終端16；以及經由通訊線路、例如無線LAN(Local Area Network，區域網路)，而與現場側控制器14連接之複數個感測器裝置18i(i=1、2、3......)。圖1中，複數個感測器裝置18i中，代表性示出3個感測器裝置181~183。此外，通訊線路可全部為無線，亦可至少一部分為有線。又，終端裝置14未必需要設置，亦可設為經由網路13而將複數個感測器裝置181之輸出直接提供給伺服器12之構成。即，通訊線路及廣域網路13可為同一網路之一部分。又，終端裝置亦可不包含現場側控制器，而僅包含行動PC或者智慧型手機。
作為伺服器12，本實施形態中，使用通常所使用之伺服器用之電腦，但亦可使用雲端(電腦)。伺服器12包含未圖示之CPU(Central Processing Unit，中央處理器)、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)、HDD(Hard Disk Drive，硬磁碟驅動機)等 (儲存器)，CPU例如利用RAM來作為作業區域，來執行由儲存於ROM、HDD等中之各種程式所規定之各種處理演算法。此外，亦作為分析裝置來發揮功能之伺服器12之構成並不限定於本實施形態，只要至少包含可根據複數個感測器裝置18i之輸出且藉由運算而求出對象物(鋼骨柱100)之形狀資訊之構成(或者功能)即可。又，分析裝置並非如本實施形態般限定為硬體，例如亦可為至少可執行運算功能之軟體。
又，伺服器12若如後所述，經由網路13而自現場側控制器14接收感測器資料(包含ID)，則執行後述之中斷服務程序之處理，求出對象物(測量對象)之一部分之形狀資訊。後文對中斷服務程序之處理進行詳細說明。
現場側控制器14於本實施形態中為通常使用之電腦。現場側控制器14作為一例，內藏有未圖示之CPU、ROM、RAM、HDD，CPU例如利用RAM來作為作業區域，執行由儲存於ROM、HDD等中之程式所規定之處理演算法。現場側控制器14具備鍵盤、滑鼠等操作部以及液晶顯示器等顯示畫面。本實施形態中，現場側控制器14根據藉由現場監督及其他管理者且經由操作部而輸入之指示，經由網路13而於伺服器12及行動終端16之間進行資料通訊。又，現場側控制器14若如後所述，經由通訊線路而自複數個感測器裝置18i發送複數個感測器資料，則自複數個感測器資料中抽取與同一對象物有關之感測器資料，加以歸納(例如使用同一ID來賦予關聯後)，發送至伺服器12。
行動終端16係由建築現場之作業員攜帶。行動終端16係通常使用之攜帶用之電腦，例如平板PC。行動終端16亦可為智慧型手機。
感測器裝置18i之每一個如圖2所示，包含：角度感測器181、運算處理部182、無線通訊部183及例如包含電池之電源部184、以及將該等收納於其內部之防水性之殼體185。自電源部185向感測器裝置之各部之電力供給可藉由設置於殼體185之電源開關186之操作而打開/關閉。此外，通訊部183並不限定於 無線，亦可至少一部分為有線。又，感測器裝置18i未必需要設置電源開關186，亦可設為能夠藉由來自外部(伺服器12或者現場側控制器14等)之操作而進行電源之打開/關閉的構成。又，感測器裝置18i並不限定於本實施形態之構成，可將角度感測器181、通訊部183等不構成為一體，只要僅具有至少對角度感測器181、亦即感測器裝置18i之設置部位之角度資訊進行測量之功能即可。例如，亦可構成如下：將角度感測器181、與其以外之其他部(包含運算處理部182等)，以無線或有線之通訊線路來連接，經由通訊線路而輸出來自角度感測器181之感測器資料、以及向角度感測器181供給電力。於此情形時，無需於每個角度感測器181上設置其他部，亦可將複數個角度感測器181經由通訊線路而連接於同一其他部。又，亦可使現場側控制器14具有該其他部之功能。
作為角度感測器181，本實施形態中，使用3DMEMS(三維微機電系統，Three-Dimensional Micro-Electromechanical System)傾斜角(傾斜角度)感測器來作為一例。3DMEMS傾斜角感測器係使用3DMEMS技術而產生之精密傾斜感測器，以下亦簡稱為3DMEMS感測器。3DMEMS傾斜角感測器之所需電力極低，為微安區域之電力消耗量，適合於無線用途。角度感測器181係使用內藏有輸出特性對稱之2個MEMS加速度感測器及ASIC(Application Specific Integrated Circuit，特定應用積體電路)者，輸出例如3個方向(θx方向、θy方向、θz方向)之傾斜角(α、β、γ)之資訊。角度感測器並不限定於3DMEMS傾斜角感測器，亦可使用其他種類之三維傾斜角感測器。又，角度感測器根據測量對象物，並不限定於三維傾斜角感測器，亦可使用二維傾斜角感測器或者一維傾斜角感測器。此時，亦可將二維傾斜角感測器與一維傾斜角感測器加以組合，或者將二維或一維傾斜角感測器組合複數個來使用。
運算處理部182包含例如微控制器(MCU，Microcontroller Unit)，包含未圖示之CPU、記憶體裝置(RAM、ROM)、輸入輸出電路、以及定時器電 路。運算處理部182執行由儲存於ROM中之程式所規定之處理演算法。此外，亦可不設置運算處理部182，而是使內藏於角度感測器181中之ASIC兼具運算處理部182之功能。
此處，對用以將感測器裝置18i安裝於鋼骨柱(以下，適當略記為柱)之構造之一例進行說明。圖4(A)中，示出固定於柱100之感測器裝置18i之側視圖。又，圖4(B)中示出感測器裝置18i之仰視圖。
如圖4(A)及圖4(B)所示，於殼體185之底面，鋪設有例如包含胺基甲酸乙酯、矽、橡膠或毛氈等之平板狀之緩衝構件188。在與緩衝構件188相向之殼體185之底部，形成有複數處、例如6處之凹部，且於各個凹部內配置有永久磁鐵190。感測器裝置18i經由緩衝構件188，且利用複數個永久磁鐵190之磁力而安裝於柱100。藉此，基本上不會受到由於鏽等而產生之柱100之安裝面之凹凸等之影響，可有效抑制感測器裝置18i之安裝時之傾斜誤差之發生。於殼體185之底部近旁設置有磁屏蔽構件189。此外，永久磁鐵之數量、形狀等並無特別要求，形成於殼體185底部之凹部之形狀只要為可配置永久磁鐵之形狀即可。又，根據安裝感測器裝置18i之柱之設置面之平坦度等，緩衝構件188亦可不必設置。
其次，根據圖5之流程，對本實施形態之形狀取得方法之流程進行說明。感測器裝置18i安裝於構成圖3所示之鋼骨建築物110的多個柱中被選作測量對象之柱。以下，適當採取圖6所示之1根柱1001以及安裝於柱1001之3個感測器裝置181~183來進行說明。圖6中，於柱1001之+X側之面(以下亦稱為第1面或者測量面)，自下而上並排配置有3個感測器裝置181~183。
作為前提，藉由現場側控制器14與伺服器12之經由網路13之交換，伺服器12將鋼骨建築物110之設計圖之資料等儲存於儲存器(HDD等)內。又，伺服器根據該設計圖之資料，對現場側控制器14指示成為測量前提之條件。該條件包含對於測量對象之柱而言的感測器裝置之安裝個數及安裝位置等。
首先，現場監督等現場之管理者根據來自伺服器之指示，經由現場側控制器14來指定測量對象之柱以及測量部位(亦稱為測量點或者測量點)，將指定內容以郵件等來通知現場之作業者，並且指示測量準備之執行(圖5之步驟S1)。其指示內容亦顯示於行動終端16之顯示畫面。此處，柱之指定係使用柱編號(001、002......)來進行，測量部位之指定係自下起依序使用編號(01、02......)來進行。此外，各測量部位係以例如於建造有柱之狀態下自基礎起之距離達到預先決定之值的方式來決定。又，本實施形態中，經由現場側控制器14來對現場之作業者發出指示，但亦可經由網路13而自伺服器12對作業者所持之行動終端16發送作業指示。於此情形時，測量部位等指定內容亦可事先由管理者輸入至伺服器12中。
已確認郵件等之指示內容之現場作業者根據該指示，於測量對象之柱1001以及測量部位依序安裝感測器裝置18i，並且進行所安裝之各感測器裝置18i之初始設定(圖5之步驟S2)。此處，各感測器裝置18i為了不產生測量誤差，而預先進行校準(校正)。又，各感測器裝置18i係以可經由通訊線路(無線LAN)而與現場側控制器14進行通訊之方式，預先進行必需之設定。但，於該設定後，開關186暫時設定為OFF(關閉)。此處，本實施形態中，感測器裝置18i於柱1001之安裝係如上所述，利用磁力來一鍵式進行。此外，亦可於將感測器裝置18i之開關186設為ON(打開)之狀態(打開狀態)下安裝於柱1001上。
上述感測器裝置18i之初始設定包含：將該感測器裝置18i之開關186設為ON，並且經由顯示操作部187而輸入該感測器裝置18i之識別資訊。例如，對圖6所示之3個感測器裝置181、182、183之每一個，各別地輸入識別資訊(001-01)、(001-02)、(001-03)，各個運算處理部182將所輸入之識別資訊記憶於內部記憶體(RAM)中。藉此，感測器裝置18i成為無論何時皆可測量之待機狀態。此外，於將感測器裝置18i以打開狀態來安裝之情形時，不需要開關186之操作。
若用於測量之所有感測器裝置之安裝及初始設定結束，則現場之作業者利用郵件等來聯絡現場監督等管理者，以通知被指示之測量準備結束(圖5之步驟S3)。
其次，分別使用感測器裝置來取得測量對象之柱1001之各自之測量點(測量點)之傾斜角之資訊(圖5之步驟S4)。
若測量對象之柱(即，作為對象物之柱)之各自之測量點之傾斜角之資訊之取得結束，則使用所取得之傾斜角之資訊來算出測量對象之柱各自之柱頭之位置及形狀(圖5之步驟S5)。本實施形態中，算出安裝有感測器裝置之一面之二維形狀(XZ面內之形狀)來作為柱之形狀。
若柱之形狀之算出結束，則根據所算出之形狀，求出柱頭相對於基準(參照圖10之Z軸)之分離量以及自基準起之分離量(相當於柱之撓曲量)為最大之點以及該分離量(圖5之步驟S6)。
本實施形態中，上述步驟S4至步驟S6係由形狀取得系統10來進行，因此，以下對形狀取得系統10之構成各部之運作進行說明。
首先，關於步驟S4之處理中所使用之各感測器裝置之運作，根據圖7之流程圖來進行說明。該流程圖表示由運算處理部182之CPU來執行的由程式所規定之處理演算法。為方便起見，圖7之流程圖所表示之處理演算法開始，係上述各感測器裝置之初始設定結束時。
首先，於步驟S22中，等待測量開始之指示輸入。測量開始之指示係由管理者經由現場側控制器14而輸入。管理者藉由於上述步驟S3中自作業者接收測量準備結束之含義之聯絡，可認識到測量準備完畢，因此於該時間點以後，於適當之時點，對於各感測器裝置18i，經由操作部而將測量開始之指示輸入至現場側控制器14。
然後，若自現場側控制器14，經由通訊線路及無線通訊部183而 輸入測量開始之指示，則推進至步驟S24。步驟S24中，指示角度感測器181進行測量，取入由角度感測器181所測量之傾斜角(最大3軸中之至少1軸)之資訊。
於接下來之步驟S26中，對所取入之輸出資訊標註ID(識別符號)而作為1個資料，經由無線通訊部183而發送至現場側控制器14。此處，作為ID，於初始設定時由作業者輸入，使用根據儲存於RAM內之識別資訊而製成之編號(符號)。例如，感測器裝置181、182、183中，作為ID，製成分別與識別資訊001-01、001-02、001-03對應之編號(符號)。
若步驟S26之處理結束，則結束處理。藉此，感測器裝置18i成為待機狀態，直至下一個測量開始之指示被輸入為止。
上述步驟S22~S26之處理由所有感測器裝置18i來進行。
現場側控制器14中，將發送而來之感測器資料依序儲存於RAM之既定之儲存區域。於複數個感測器資料同時發送而來之情形時，於現場側控制器14中，藉由分時處理而將感測器資料同時並行地儲存於RAM之既定之儲存區域。而且，重新儲存之資料於同一柱關於上中下3處之測量點之感測器資料一致之階段，藉由現場側控制器14且經由網路13而發送至伺服器12。例如，若對柱1001進行說明，則分別包含與識別資訊001-01、001-02、001-03對應之ID的3個資料整批向伺服器12發送。
現場側控制器14亦可於向伺服器12發送時，將與所發送之資料對應之柱之識別資料顯示於顯示畫面。
其次，根據圖8之流程圖，對藉由步驟S5及步驟S6之處理中所使用之伺服器之運作進行說明。該流程圖係由伺服器12之CPU來執行的由程式所規定之中斷服務程序之處理演算法的流程圖。
該中斷服務程序係於例如自現場側控制器14發送而來之感測器資料之取入結束之每個時點執行。此外，執行中斷服務程序之時點並不限定於此，亦可於感 測器資料之取入結束複數次之時點進行。
首先，於步驟S32中，使用所取入之感測器資料來算出柱1001之形狀之資料。
此處，對柱之形狀之算出方法之一例進行說明。此處作為一例，對算出柱1001之安裝有感測器裝置181~183之第1面(以下表述為測量面Ws)之XZ面內之形狀的情形進行簡單說明。此處，採取XZ面內之形狀之原因在於，於柱1001，於測量面Ws上沿著上下方向而配置有3個感測器裝置181~183。感測器裝置18i由於包含包含3DMEMS感測器之角度感測器181，故而以將圖9之左側所示之測量面Ws之各測量點(測量點)中之法線向量之傾斜角βi示於圖9之右側之方式，作為感測器裝置18i之傾斜度(以重力方向之軸作為基準之角)來輸出。因此，不需要如現有之利用三維測量機之測量等之基準設定。
如圖10所示，若將感測器裝置181、182、183分別以點P1、P2、P3來表示，將感測器裝置181、182、183分別安裝之測量面Ws上之位置設為P1(X1、Z1)、P2(X2、Z2)、P3(X3、Z3)，則藉由計算，點P2之X位置X2、點P3之X位置X3可以如下方式來求出。此外，XZ座標系之原點設定於應求出形狀之測量面Ws之下端點。
X2=X1+tan{(β1+β2)/2}×(Z2-Z1)......(1)
X3=X2+tan{(β2+β3)/2}×(Z3-Z2)......(2)
然而，圖10(及圖9)中，為了於視覺上容易理解說明，尤其利用感測器裝置181來測量之傾斜角β1大於實際而圖示。實際上，由於傾斜角β1為微小角，故而點P1之X位置X1成為X1
Figure 111123458-A0305-02-0013-1
Z1tanβ1
Figure 111123458-A0305-02-0013-2
0，藉由將其代入式(1)中，可根據已知之值Z2、Z1、β1、β2來算出X2，進一步藉由將所求出之X2代入式(2)中，可根據已知之值X2、Z2、Z3、β2、β3來算出X3。
其次，藉由將所求出之點P1(X1、Z1)、P2(X2、Z2)、P3(X3、 Z3)，使用適當之函數來擬合，可求出測量面Ws之XZ面之形狀。
此外，至此之說明中，已對將感測器裝置18i於測量面上沿著上下方向而配置3個之情形進行說明，但亦考慮將感測器裝置18i於測量面上二維配置。尤其，於對象物之測量面為三維之曲面之情形時，必須將感測器裝置二維配置於測量面上。然而，實際上，感測器裝置18i由於輸出測量面Ws之法線向量之傾斜角(三維之傾斜角)，故而亦可由測量點座標及法線向量之測量值來導出對象物之測量面之形狀(表面形狀)。例如，亦可藉由根據各測量點之表面斜坡及其一階積分來求出各測量點之相對於基準面之高度，從而算出形狀；亦可根據將對根據藉由測量而獲得之關於同一對象物之複數個資料所獲得之傾斜分布之資料進行擬合之函數改變為積分系之函數，來求出對象物之形狀。擬合函數可使用例如微分冊尼克(Zernike)等函數。亦可藉由使用對象物之測量面中的有限數之離散之測量點之座標與法線向量之實測值，以例如由傅立葉級數展開來表示之近似曲面於各測量點之誤差達到最小之方式，使次數及係數最佳化，來算出形狀。除此以外，本實施形態之形狀取得方法中，若可使用複數個測量點之傾斜角來算出形狀，則可使用利用各種函數之各種方法。
返回至圖8之說明，於接下來之步驟S34中，根據所算出之形狀，求出相對於基準(此處為Z軸)而言之柱頭之分離量以及自基準起之分離量為最大之點以及該分離量(相當於柱之最大撓曲量)。
而且，於接下來之步驟S36中，將所求出之資料(形狀、柱頭之分離量、分離量最大之點以及該分離量之資料)與柱編號賦予關聯，儲存於儲存器(HDD等)中後，退出中斷服務程序。
於本實施形態中，圖8之中斷服務程序係於柱(對象物)之感測器資料之取入之每個時點進行。即，關於所有測量對象之柱(對象物)之每一個，於感測器資料之取入之每個時點，反覆進行形狀之算出、柱頭之分離量、最大分 離量(相當於最大撓曲量)之算出、以及與柱編號(對象物之編號)賦予關聯之算出結果之記憶。因此，預先於儲存器之既定區域，準備與對象物之編號(柱編號)相對應之可覆寫之資料表格，於算出結果之記憶時，亦可在與對象物之編號(柱編號)相對應之區域反覆覆寫(即更新記憶內容)。進而，伺服器裝置12亦可將儲存於儲存器中之最新資訊作為與設計資料賦予關聯之表格資料，於每次進行資料表格之製成、其更新時，亦可經由網路13而發送至現場側控制器14。於此情形時，現場側控制器14可使用發送而來之表格資料，例如儲存於RAM、HDD等記憶裝置內而製成資料庫並更新。
於此情形時，亦可根據上述製成、更新之資料庫，來監視對象物(柱)之形狀之經時變化等。又，亦可根據形狀來進行強度計算，算出對象物(柱)中所產生之應力等。
此外，於長期進行經時變化之監視等情形時，必須對各感測器裝置進行電力供給(供電)，作為此情形時之對策，例如可進行：使用MEMS振動電樞之供電、利用於電磁感應方式送電側與受電側之間產生之感應磁通來輸送電力之無線供電(非接觸供電)、利用太陽能之發電、或者使用LAN纜線之有線LAN供電等。
本實施形態中，如圖11所示，亦可將感測器裝置18i配置於柱100之於長邊方向延伸之相互正交之2個面(與X軸正交之第1面以及與Y軸正交之第2面)之相同高度位置。
例如，設為於第1面上配置感測器裝置181、182、183，且於第2面上配置感測器裝置184、185、186者。於此情形時，可藉由上述中斷服務程序，根據感測器裝置181、182、183之輸出而求出第1面之形狀，且根據感測器裝置184、185、186之輸出而求出第2面之形狀之資訊。
此處，各感測器裝置輸出三維之傾斜角，故而即使僅於第1面上 安裝感測器裝置181、182、183，理論上亦可求出第2面之形狀，但實際上，感測器裝置可能圍繞安裝面之法線而產生安裝時之旋轉誤差，因此於欲獲知第1面之形狀及第2面之形狀之情形時，較佳為於兩者之面上安裝感測器裝置。又，亦可將利用現有之測量機對第1面及第2面進行測定之結果作為初始值，且利用安裝於第1面之感測器來繼續測定自該結果起之變動，從而作為第1面與第2面之變動結果。
如以上所說明，根據本實施形態之形狀取得方法，使用由安裝於柱之複數個感測器裝置所取得之柱之複數個測量點之傾斜角之資訊來進行既定之運算，藉此可取得對象物之一部分、例如安裝有感測器裝置之面(測量面)之形狀及柱之形狀，以及測量區域之全域中之自基準面起之最大分離量等。藉此，可不使用光來求出柱之形狀，使用光之三維測量機等不再需要，即使有障礙物等，亦不受其影響。
又，藉由反覆取得測量面之形狀、柱之形狀及最大分離量等，可進行柱之管理(絕對值管理/經時變化管理)。尤其於使用上述實施形態之形狀取得系統10來實施本實施形態之形狀取得方法之情形時，除測量之準備處理以外，可進行自動之測量面之形狀及柱之形狀之取得、以及測量區域之全域中之自基準起之分離量之取得、以及柱之管理(絕對值管理/經時變化管理)。因此，根據上述實施形態之形狀取得系統10，可消除利用人手之鋼骨工程測量作業，藉此可改善人手不足，且可實現鋼骨工程之工期縮短。
此外，根據本實施形態之形狀取得方法，可於外裝工程開始之前先取得鋼骨柱之測量面之形狀，因此亦可於工廠內進行使用外裝面板之治具之調整等。
此外，上述實施形態中，已例示出對於各感測器裝置18i，於各自之初始設定時經由顯示操作部來輸入識別資訊之情形，但識別資訊對於感測器 裝置之輸入(或者於RAM(記憶體)中之記憶)之時期、方法等並無特別限定，但本實施形態所使用之感測器裝置較佳為輸出包含該感測器裝置之識別符號(ID)之資料。此外，上述實施形態中，作為各感測器裝置之識別符號(ID)，設為包含安裝各感測器裝置之對象物之識別符號以及該對象物中之安裝位置之識別符號者，但亦可不包含對象物之識別符號。
又，上述實施形態中，已對現場側控制器(終端裝置)14根據自複數個感測器裝置18i輸出之複數個感測器資料中所包含之ID，將與同一對象物有關之感測器資料整批發送至伺服器12(分析裝置)之情形進行說明，但亦可代替其而採用如下構成：分析裝置自所接收之複數個感測器資料中，根據感測器資料中所包含之ID而取出與同一對象物有關之複數個感測器資料，且使用所取出之複數個感測器資料中所包含之傾斜角之資訊，藉由運算而求出對象物之形狀資訊。本實施形態中，使用與取得傾斜角資訊之複數個測量點之個數相同之數量之感測器裝置，但未必需要設為相同數量。於此情形時，只要使用1個感測器裝置來取得2個以上之測量點之傾斜角資訊即可。
《第2實施形態》
本第2實施形態中，作為上述第1實施形態之形狀取得方法之利用方法之一例，採取包含複數節柱(鋼骨柱)之鋼骨構造之組裝方法來進行說明。此處，關於與上述第1實施形態相同或同等之構成構件，使用同一符號，並且省略其詳細說明。
圖12中，示出用以實施該鋼骨構造之組裝方法的系統10A之構成之一例。
系統10A包含：經由網際網路等網路13而相互連接之伺服器12、現場側控制器14、行動終端16、複數個感測器裝置18i(i=1、2、3......)以及複數個驅動裝置50p(p=1、2、3、4......)。圖12中，複數個感測器裝置18i中代表 性地示出3個感測器裝置181~183，複數個驅動裝置50p中代表性地示出4個驅動裝置501~504。複數個感測器裝置18i以及複數個驅動裝置50p之每一個經由無線LAN等通訊線路而與網路13連接。此外，通訊線路可全部為無線，亦可至少一部分為有線。複數個驅動裝置50p分別各別地安裝於後述組裝治具30p(p=1、2、3、4......)。
本第2實施形態中，作為柱100，係使用具有矩形剖面之角柱，柱1001之於長邊方向延伸之4個面，於柱頭部及柱腳部分別突設有組裝件102(102a、102b)(參照圖13及圖14)。各組裝件102與柱100之各面正交，且向上下方向延伸。本第2實施形態中，為方便起見，將設置於柱頭部之組裝件102設為組裝件102a，且將設置於柱腳部之組裝件102設為組裝件102b。
如圖13所示，組裝方法中，下節之柱(以下稱為下節柱)100m之組裝件102a、與建造於下節柱100m之上的上節之柱(以下稱為上節柱)100n之組裝件102b係使用組裝治具30p，而於柱之在長邊方向延伸之4個面之每一個上連結。
組裝治具30p如圖13所示，包含：本體框架32、設置於該本體框架32之傾倒調整螺栓34、錯位調整螺栓36、防傾覆螺栓38以及固定螺栓40等各種螺栓。本實施形態中，該等螺栓係使用帶有六角孔之螺栓來作為一例。
本體框架32係於寬度比組裝件102a、102b之厚度更寬之中空部形成於寬度方向之中央部的既定方向(圖13中為上下方向)上延伸之框構件。
固定螺栓40係用以將組裝治具30p，以可起伏轉動(可搖動)之方式安裝於安裝對象之組裝件之螺栓。固定螺栓40包含頭部及軸部，軸部具有包含大徑部及小徑部之帶有肩之圓筒狀之形狀。大徑部設置於軸部之頭部側之一部分，於其外周面形成螺紋部，與螺紋部之頭部相反之側、亦即前端側成為小徑部。
當將組裝治具30p安裝於安裝對象之組裝件(圖13中為組裝件 102a)上時，固定螺栓40自前端側(小徑部)插入至形成於本體框架32之一個側面之下端部近旁之螺紋孔之內部，螺紋部螺入至該螺紋孔中。固定螺栓40之小徑部經由形成於組裝件102a之長孔而插入至形成於本體框架32之另一面之孔中。於組裝治具30p安裝於組裝件102a之狀態下，小徑部之前端於本體框架32之外側露出既定量。藉此，組裝治具30p於可以固定螺栓40之軸心為中心而起伏轉動之狀態下安裝於安裝對象之組裝件102a(參照圖14)。
於本體框架32之中空部之長邊方向之中央部之內部配置有上推構件44。上推構件44係於圖13所示之下節柱100m之組裝件102a與上節柱100n之組裝件102b之利用組裝治具30p之連結狀態(即，組裝治具30p相對於上下節之柱的安裝狀態)下，位於組裝件102b、102a間之空間中。上推構件44包含：可動桿46，其一端(圖13中之下端)經由支承銷而以轉動(搖動)自如之方式支承於本體框架32上；以及推壓桿48，其一端連結於可動桿46之前端部。推壓桿48係以轉動自如之方式連結於可動桿46。於推壓桿48之與連結部相反側之另一端(圖13中之上端)安裝有貫穿銷。貫穿銷之兩端插入至形成於本體框架32之兩側壁之上下方向之導孔中，貫穿銷可沿著導孔而上下移動。上推構件44係以形成V字形之形狀之狀態來安裝於本體框架32。藉由推壓可動桿46與推壓桿48之連結部，則以上推構件44之上端與下端之距離變長之方式，成為上推構件44之整體形狀變化(變形)之構成。
以覆蓋可動桿46與推壓桿48之連結部之方式，剖面為U字形之支承構件42固定於本體框架32。於支承構件42之一面形成螺紋孔，且於該螺紋孔中螺入傾倒調整螺栓34。
於圖13所示之組裝治具30p於上下節之柱之安裝狀態下，藉由使傾倒調整螺栓34順時針旋轉(螺入)，成為藉由上推構件44之推壓桿48而將上節柱100n之組裝件102b上推之構成。除此以外，上推之構件之構成亦考慮使用凸輪 之構成等，其構成並無特別限定。
此外，本實施形態中，亦採用組裝治具30p以與圖13上下相反之朝向來安裝於上下節之柱之使用方法，但於此情形時，亦藉由使傾倒調整螺栓34順時針旋轉(螺入)，藉由上推構件44之變形而將成為上節柱100n之組裝件102b上推之構成。
錯位調整螺栓36於本體框架32之圖13中之上半部之兩側面上各設置1個，且於本體框架32之下半部之一個側面上設置1個，合計3個。錯位調整螺栓36經由螺紋孔而螺入至本體框架32中。上半部之2個錯位調整螺栓36藉由順時針旋轉，而於上節柱之組裝件102b之兩側面上壓接各自之前端部，相互向相反之朝向推壓組裝件102b。因此，於錯位調整時，2個錯位調整螺栓36必須一邊相互向相反之朝向旋轉一邊進行調整。下半部之1個錯位調整螺栓36藉由順時針旋轉，而推壓下節柱之組裝件102a之一個面。
如圖13所示，於組裝治具30p安裝於組裝件102a、102b，將上下節之柱連結後，經由未圖示之支承構件，驅動裝置50p安裝於組裝治具30p。具體而言，支承構件構成為：可以不妨礙上述各螺栓之操作之狀態，且以難以產生相對於本體框架32而言之相對位移之姿勢，安裝於本體框架32。於該支承構件，在與傾倒調整螺栓34之頭部之頂面相向之位置形成圓形之開口，且經由該開口而連接有嵌合於傾倒調整螺栓34之六角孔中之六角棒扳鉗狀之構件之一端。六角棒扳鉗狀之構件之另一端經由旋轉軸部而連接於驅動裝置50p所包含之減速機構。減速機構連接於驅動裝置50p所包含之馬達。本實施形態中，驅動裝置50p包含MPU(Microprocessor Unit，微處理單元)(控制用微型計算機)，且於該MPU上電性連接有測量旋轉軸部之旋轉量之感測器及馬達。
本實施形態中，於分別配置於下節柱100m及上節柱100n之4面，且將組裝件102a、102b連結之4個組裝治具30p之本體框架32，分別經由未圖示之 支承構件而各別地安裝4個驅動裝置50p。
各個驅動裝置50p之MPU經由通訊部而連接於網路13。
本實施形態中，根據經由網路13而自外部終端、一例為伺服器12提供之指令值，來控制各個驅動裝置50p所具有之馬達之旋轉量。當然，旋轉量由於利用各個驅動裝置50p所包含之感測器來測量，故而進行正確之馬達旋轉量之控制、亦即傾倒調整螺栓34之調整。
此外，具有與組裝治具30p相同之構成之鋼骨柱傾倒調整裝置之詳細構成例如揭示於日本特開2001-355340號公報中。關於組裝治具30p之更詳細說明省略。
其次，關於鋼骨構造之組裝方法，以n(≧2)節之鋼骨(以下，適當表述為n節柱)之組裝方法為中心，按照圖15之流程圖來進行說明。圖15表示n節柱之組裝方法之處理之流程。作為n節柱之組裝方法開始之前提，(n-1)節柱之組裝方法結束。此處，前提為鉛直地建造下節柱(此處為(n-1)節柱)100m。
首先，於步驟S102中，利用起重機將上節柱(此處為n節柱)100n懸吊而離地。
於接下來之步驟S104中，於下節柱100m之柱頭之組裝件102a(或者上節柱100n之柱腳之組裝件102b)拼裝(安裝)組裝治具30p。於4面之組裝件102a分別拼裝4個組裝治具30p(參照圖14)。
於接下來之步驟S106中，將上節柱100n利用起重機來吊入，利用組裝治具30p來暫時固定於下節柱100m。即，於吊入上節柱100n，且將安裝於下節柱100m之柱頭之組裝件102a(或者上節柱100n之柱腳之組裝件102b)之4個組裝治具30p打開之狀態(參照圖14)下，將上節柱100n載置於下節柱100m上，將上節柱100n之組裝件102b(或者下節柱100m之組裝件102a)由4個組裝治具30p之本體 框架32來分別包入，將分別設置於上節柱100n之柱腳以及下節柱100m之柱頭之4組組裝件102a、102b彼此由4個組裝治具30p來分別連結。
於接下來之步驟S108中，實施柱之錯位調整。所謂錯位，係指下節柱100m之柱頭與上節柱100n之柱腳於水平面內之位置偏移，該錯位之調整係藉由如下方式來進行：於將上節柱100n以起重機來吊起之狀態下，且於將上節柱100n載置於下節柱100m之狀態下，上下節之柱看起來成為1根柱之方式，例如藉由目視來調整4個組裝治具30p各自之複數個錯位調整螺栓36之旋轉方向及旋轉量，從而調整上節柱100n相對於下節柱100m之X軸方向、Y軸方向之位置。藉由該調整，下節柱100m之組裝件102a與上節柱100n之組裝件102b於4面之每一面大致位於鉛直線上。換言之，所謂錯位調整，亦可稱為：以下節柱100m之組裝件102a與上節柱100n之組裝件102b於4面之每個面上大致位於鉛直線上之方式，調整4個組裝治具30p各自之複數個錯位調整螺栓36之旋轉方向及旋轉量，從而調整上節柱100n相對於下節柱100m之X軸方向、Y軸方向之位置偏移。
然後，起重機被釋放(步驟S110)。此外，於柱之重量輕於既定值之情形時，亦可於錯位調整之實施前釋放起重機。
於接下來之步驟S112中，實施柱之傾倒調整。該傾倒調整於本實施形態中，係利用伺服器12以及安裝於4個組裝治具30p之每一個之驅動裝置50p之MPU來自動進行。
進一步對其進行詳細說明。作為一例，以與圖11所示之柱100相同之配置，對安裝有6個感測器裝置18i之上節柱100n之傾倒調整進行說明。
伺服器12對安裝於上節柱100n之6個感測器裝置18i發出測量開始之指示，取得來自6個感測器裝置18i之感測器資料。
其次，伺服器12根據自安裝於上節柱100n之第1面之3個感測器裝置18i輸出之感測器資料，利用上述方法來求出上節柱100n之第1面之形狀資訊。又，伺服 器12根據自安裝於上節柱100n之第2面之3個感測器裝置18i輸出之感測器資料，利用上述方法來求出上節柱100n之第2面之形狀資訊。此處，各個感測器裝置18i之感測器資料中所包含之ID與感測器裝置18i之安裝對象之柱、安裝位置(即感測器裝置之測量點)之關係係由伺服器12來管理。
感測器裝置18i係於柱100之建造前或者建造後安裝於柱100，但對其安裝位置標註標記，該標記之位置係根據設計資訊，由伺服器12來決定。又，那一個感測器裝置18i要安裝(或已安裝)於那一個柱之那一位置之資訊係與上述第1實施形態同樣，由負責安裝感測器裝置18i之作業者來進行感測器裝置18i之初始設定，亦可將於該初始設定時輸入之資訊作為ID資訊而包含於感測器資料中。或者，亦可於感測器裝置18i之出貨階段，於感測器裝置18i中，將柱編號及安裝位置之資訊預先輸入至運算處理部182中，使其記憶於記憶體中，並且於顯示操作部187之畫面上顯示柱編號及安裝位置之資訊。
其次，伺服器12根據上節柱100n之第1面及第2面之形狀資訊來求出上節柱100n之柱頭之自基準起之X軸方向及Y軸方向之位置偏移量(△x、△y)，以該位置偏移量大致成為零(或者在既定之容許值內)之方式，使用4個組裝治具30p來調整上節柱100n之傾斜角。該調整係藉由如下方式來實現：伺服器12將位置偏移量(△x、△y)換算為上節柱100n之傾斜角，將如該傾斜角被抵銷般之各個馬達之控制量之指令值提供給4個驅動裝置50p各自之MPU，藉此來並行控制4個組裝治具30p之傾倒調整螺栓34之旋轉。本實施形態中，由於可並行控制4個組裝治具30p之傾倒調整螺栓34之旋轉，故而與如先前般藉由多人之共同作業來逐個依序進行4個組裝治具30p各自之傾倒調整螺栓34之旋轉調整的情形相比，可迅速且正確地進行上節柱100n之傾斜角調整。
於接下來之步驟S114中，使用組裝治具30p來固定上節柱100n及下節柱100m。該固定係藉由如下方式來進行：使用專用之工具，將4個組裝治具 30p所具備之固定螺栓40及防傾覆螺栓38暫時鎖緊(輕輕鎖緊)。
上述步驟S102~S114之處理係對複數個上節柱(n節柱)100n依序(或者一部分並行)進行。
圖16中，關於複數個上節柱(n節柱)100n，至步驟S114為止之處理結束之狀態省略一部分而示出。又，圖16中，組裝治具亦省略圖示。
於接下來之步驟S116中，進行插樑、以及插樑後之再測量。此處，所謂插樑，通常係指於2個柱之間配置樑用鋼骨，將該樑用鋼骨之兩端分別連結於2個柱。本實施形態中，如圖16所示，作為樑用鋼骨(鋼骨樑)，係使用樑200，其包含：位於鋼骨樑之兩端部並且接合於柱100之一對樑端構件200a、以及一端及另一端接合於該一對樑端構件200a之樑之中央構件200b(圖16中之二點鏈線部)。因此，本實施形態中，所謂插樑，意指於分別接合於2個柱100之2個樑端構件200a之間配置中央構件200b，將中央構件200b與兩側之樑端構件200a分別以樑接頭來連結。然而，由於樑用鋼骨中存在之不可避免的製造誤差，於插樑時，由於對連結於樑用鋼骨之兩端之柱100發揮作用之水平力，而存在柱100之傾斜角與插樑前相比發生變化之情況。為確認該變化，必須進行上述插樑後之傾斜角之再測量。
返回至圖15之說明。於接下來之步驟S118中，根據再測量之結果，視需要實施插樑後之再調整。插樑後之再調整可包含柱之錯位之調整、柱之傾倒調整。柱之錯位之調整係與上述同樣，藉由以目視來調整4個組裝治具30p各自之複數個錯位調整螺栓36之旋轉量及旋轉方向而進行。另一方面，，柱之傾倒調整係自動進行。具體而言，藉由伺服器12、以及於用於將複數個上下節柱連結之各4個組裝治具30p之每一個上安裝之驅動裝置50p之MPU，以與上述步驟S112相同之方式，對調整對象之複數個上節柱100n並行自動地進行。藉此，調整為調整對象之複數個上節柱100n之傾斜誤差暫時大致成為零(或者在預先決定之容許值 內)。
於接下來之步驟S120中，實施樑接頭及柱接頭之正式鎖緊。樑接頭之正式鎖緊係藉由將樑接頭之強力螺栓鎖固而進行，柱接頭之正式鎖緊係藉由將4個組裝治具30p之防傾覆螺栓38以及固定螺栓40(以及視需要之錯位調整螺栓36)正式鎖緊而進行。於該正式鎖緊後，進行上節柱100n之傾斜角之測量，確認傾斜誤差在預先決定之容許值內。此處，容許值與規格值(長度為10m之鋼骨且柱頭之位置偏移為10mm以內)不同，決定小於規格值且大於零之值。此處，於上述再調整(步驟S118)之階段，自動調整為傾斜誤差大致為零(或者在預先決定之容許值內)，因此，通常柱之傾斜誤差在容許值內。
經過既定時間後，將上節柱100n對下節柱100m熔接後，拆除4個組裝治具(步驟S122)。然後，進行組裝件之切斷。為了確認於熔接後，上節柱100n之傾斜角亦在容許值內，而進行上節柱100n之傾斜角之測量。此處，由於在上述步驟S120中確認傾斜誤差為容許值內，故而通常，上節柱100n之傾斜誤差在容許值內。然而，正式鎖緊結束後，至熔接開始之前，會經過相當長之時間，故而亦存在上節柱100n之傾斜誤差，換言之，柱頭之位置偏移量未在容許值內之情形。於如上所述之情形時，由於熔接結束，故而已經難以進行再調整，但可將傾斜角之測量結果有效地利用於之後的步驟中。例如，可根據該傾斜角之測量結果，來對該上節柱(此處為(n+1)節柱)之(柱頭位置之)設置目標值設定用以消除該傾斜誤差(之影響)的關閉設置等。
至此為止之說明係以下節柱100m被鉛直地建造為前提而進行，實際上，即使於下節柱100m之建造結束時間點為鉛直，自下節柱100m之建造結束至上節柱100n之建造開始為止，亦會由於經過一定程度之時間，而於上節柱100n之建造開始之時間點，存在下節柱100m不鉛直之情形。
因此，當於以既定之配置來組裝之複數個下節柱100m之每一個上 各別地建造複數個上節柱100n時，使用複數個感測器裝置18i來取得複數個下節柱100m各自之於長邊方向延伸之相互交叉(例如相互正交)第1面與第2面之形狀資訊，且根據所取得之形狀資訊，求出複數個下節柱100m各自之關於與第1面正交之方向(Y軸方向)之柱頭之自基準起之第1位置偏移量以及關於與第2面正交之方向(X軸方向)之第2位置偏移量，亦可考慮到該等第1位置偏移量以及第2位置偏移量，來重新決定複數個上節柱100n之設置目標值。於此情形時，例如可以第1位置偏移量及第2位置偏移量被抵銷之方式來重新決定上節柱之設置目標值。
此處，作為一例，根據圖17，對在1節柱100m上組裝2節柱100n之情形時，用以抵銷1節柱100m之柱頭之關於X軸方向之位置偏移量的2節柱100n之設置目標值之重新設定進行說明。
根據使用由安裝於作為下節柱之1節柱100m之第1面100a之3個感測器裝置18i而來的感測器資料來算出之1節柱100m之第1面100a之形狀，1節柱100m之柱頭之X軸方向之位置偏移量為+△x(參照圖17)。實際上，該△x為小於規格值之值，因此於10m長度之鋼骨柱之情形時為小於10mm之值。圖17之1節柱100m、2節柱100n之彎曲形狀為了便於說明而描畫得相當誇張。
若將1節柱100m以及2節柱100n各自之長度設為L，則如圖17所示，+△x/L=tanθy成立，若將其改寫，則成為+△x=L‧tanθy。因此，為將其抵銷，而將-△x=L‧tan(-θy)重新設定為2節柱100n之柱頭之關於X軸方向之目標位置。
上述2節柱100n之柱頭之關於X軸方向之目標位置之重新設定如圖17所明示，與將2節柱100n之傾斜度(傾斜角度)之目標值設為(-θy)，實質上(結果上)一致。此處，θy設為順時針方向為正。θy並不是由感測器裝置18i所測量之各測量點之柱之第1面之傾斜角βi，而是指柱之整體之圍繞Y軸之傾斜度(將柱之第1面之下端與上端連結之直線之XZ面內之相對於Z軸之傾斜度)。
因此，若根據1節柱(下節柱)100m之第1面之形狀來求出1節柱100m之關於X軸方向之柱頭位置(位置偏移量)，且根據該柱頭位置(位置偏移量)來求出傾斜度θy，將抵銷該傾斜度θy之傾斜角(-θy)重新設定為2節柱(上節柱)100n之設置目標值(傾斜角之目標值)，則結果為，將抵銷上述位置偏移量+△x=L‧tanθy之2節柱100n之柱頭之關於X軸方向之目標位置重新設定。
用以將1節柱100m之關於Y軸方向之柱頭之位置偏移量抵銷的2節柱100n之設置目標值之重新設定亦可以與上述相同之方式來進行。此外，根據情況，亦可能存在1節柱100m之柱頭之X軸方向及Y軸方向中之其中一方向之位置偏移量為零之情形。於如上所述之情形時，亦可僅關於X軸方向及Y軸方向中之另一方向，來設定2節柱(上節柱)100n之新的設置目標值(傾斜角之新目標值)。
又，於使用上述傾倒調整螺栓34之自動調整之方法，來實現使2節柱100n之柱頭位於2節柱(上節柱)100n之關於X軸方向及Y軸方向之目標位置，其中該目標位置係為了抵銷1節柱100m之關於X軸方向及Y軸方向之位置偏移量而重新設定之情形時，只要伺服器12對安裝於用於將各上下節柱固定之組裝治具30p上的各4個驅動裝置50p之MPU，發出如1節柱100m之柱頭之位置偏移量被抵銷之類的各個馬達之控制量之指令值即可。於此情形時，於以與1節柱100m相同之方式，在2節柱100n上安裝感測器裝置18i之情形時，伺服器12亦可根據使用感測器裝置18i來測量之傾斜角之資訊，求出2節柱100n之第1面及第2面之形狀以及柱頭之X軸方向及Y軸方向之位置，以該位置與上述目標位置之差消失之方式，進一步進行傾倒調整螺栓34之自動調整。1節柱100m與2節柱100n未必限定為以相同之方式變形，因此可藉由進行如上所述之調整而使2節柱100n之柱頭更確實地位於目標位置。
此外，上述第2實施形態中，作為鋼骨柱之種類，已列舉角柱為 例來進行說明，但亦可為圓柱。進而，亦可為將H鋼或者I鋼組合為十字形狀之鋼骨柱。
又，上述第2實施形態中，根據由感測器裝置18i之輸出資料(感測器資料)所獲得之柱之形狀或者位置資訊，將柱之柱頭之XY面內之位置(柱之傾倒)經由4個組裝治具30p來自動調整(即，將4個組裝治具30p各自之傾倒調整螺栓34之旋轉進行自動調整)，但除此以外，亦可根據由感測器裝置18i之輸出資料所獲得之柱之位置資訊來自動調整柱之錯位等。例如，亦可將搭載驅動裝置50p之未圖示之支承構件之形狀及構造，設為亦可搭載可調整錯位調整螺栓36之旋轉方向及旋轉量之調整裝置的形狀及構造，或者設置與搭載驅動裝置50p之支承構件不同之其他支承構件，於該其他支承構件上搭載調整裝置。無論如何，藉由設為由伺服器12來控制調整裝置之構成，亦可進行柱之錯位之自動調整。
此外，上述第1實施形態中，已採取鋼骨柱來作為對象物，對其形狀算出、以及利用其之最大分離量(相當於最大撓曲量)之管理、經時變化之管理進行說明，但上述第1實施形態之形狀取得方法以及形狀取得系統(以下，略記為上述第1實施形態之方法及系統)當然可應用於鋼骨柱以外之鋼骨之管理(絕對值管理/經時變化管理)，亦可應用於其他之建築工程管理。又，上述第1實施形態中，雖使用磁鐵(磁力)將感測器裝置固定於鋼骨柱，但亦可代替磁鐵或者與磁鐵一起使用其他固定手段。例如，於對象物為藉由螺止而獲得充分強度之構件、例如金屬等之情形時，亦可代替磁鐵或者與磁鐵一起使用螺釘(包含螺栓)來將感測器裝置固定於對象物。除此以外，根據對象物之原材料，亦可使用黏接材將感測器裝置固定於對象物。又，對象物並不限定於上述實施形態(高樓等之鋼骨柱)，亦可為其他基礎設施，例如橋樑、水壩、隧道(包含設置於內壁、隧道內之射流風機等構造物)、高速道路、高架、工廠(包含水箱等)、屋內設施(室內游泳池、體育館、大廳)等，亦可為風力發電用風車葉片(刀片)、飛機 之主體或機翼或者螺旋槳、高速鐵路(新幹線等)之車體(尤其是先頭車輛)、鐵軌、船舶(例如船體、螺旋槳)等。除該等之外，對象物亦可為：交通工具(包含F1車等的汽車、飛機、鐵路、船舶等)、水中之交通工具(潛水艇、深海探測艇等)、太空相關(太空船、返回艙等)、飛行體(火箭、飛彈、衛星等)、發電廠(水力、火力、天然氣、原子能等)等。
作為適合應用上述第1實施形態之方法及系統之建築工程管理，亦可列舉：打樁之管理(絕對值管理、經時變化管理)、以及擋土牆之管理(經時變化管理)等。此處，所謂樁，意指成為建築時之基礎之構造物，所謂擋土牆，意指於為了製作地下構造而挖掘時抑制周圍之土砂之壁。
上述第1實施形態之方法及系統亦可應用於基礎設施管理。例如，可適合應用於：橋樑之維護(經時變化管理)、橋樑施工時之管理(絕對值管理)、水壩壁面之維護(經時變化管理)、隧道之維護(經時變化管理)、以及設備/儲氣槽之維護(經時變化管理)等。除此以外，上述實施形態之方法及系統亦可應用於各種變形量分析。例如，可適合應用於：船底之變形量分析(經時變化)、風力發電葉片之變形量分析(經時變化)、無人機之機翼變形量分析(經時變化)、鐵路軌道之變形量分析(經時變化)等。
於將上述第1實施形態之方法及系統應用於橋樑之維護之情形時，例如將複數個感測器裝置配置於橋樑，隨時監視自初始狀態起之三維形狀之變化，例如於形狀變化之指標(例如感測器裝置所輸出之傾斜角、最大分離量等)超過閾值時，例如自伺服器12向現場側控制器14發出警報。若如上所述，則現場側控制器14之管理者可迅速認識到異常之發生及發生部位，因此不需要由作業員來定期檢查，可實現高效率之檢查。
此外，若伺服器12之管理者與現場側控制器14之管理者共通持有包含設置感測器裝置之對象物(上述實施形態中為柱)的構造物之設計資料等， 則伺服器12之管理者並無特別限定。例如，伺服器12可處於建築公司等感測器裝置之使用者之管理下，亦可處於感測器裝置之供給公司(製造商、供應商等)之管理下。又，伺服器亦可為雲端。於伺服器12處於感測器裝置之供給公司之管理下之情形時，供給公司將感測器裝置出租(或者租借)給使用者，並且提供根據預先取得之使用目的而決定的感測器裝置之安裝位置等最佳資訊。供給公司根據該資訊而接受使用者提供利用感測器裝置來取得之資料，且使用該資料來進行既定之分析(包含形狀算出)，將分析結果之資訊提供給使用者。而且，由使用者來接受感測器裝置之出租(或租借)以及資訊提供之對價。如上所述之商業方法(商業模式)亦可實現。於此情形時，亦可代替分析及分析結果之提供，而將分析處理用之應用軟體(應用程式)與感測器裝置一起出租。

Claims (31)

  1. 一種形狀取得方法，其取得對象物之形狀資訊，包含：使用安裝於對象物之複數個感測器，於複數個點分別取得上述對象物之傾斜角之資訊之步驟；以及使用所取得之上述複數點之上述傾斜角之資訊，藉由運算而求出上述對象物之形狀資訊之步驟；上述複數個感測器係以重力方向為基準來測量上述傾斜角之資訊。
  2. 如請求項1之形狀取得方法，其中，上述對象物係於建築現場定位排列之鋼骨柱。
  3. 如請求項2之形狀取得方法，其中，於上述取得之步驟中，於上述鋼骨柱之在長邊方向延伸之一面的於上述長邊方向分離之複數個點取得第1傾斜角之資訊；以及於上述求出之步驟中，使用上述複數個上述第1傾斜角之資訊，藉由運算而求出上述鋼骨柱之上述一面之形狀資訊。
  4. 如請求項3之形狀取得方法，其中，於上述取得之步驟中，於上述鋼骨柱之與上述一面交叉之另一面的於上述長邊方向分離之複數點進一步取得第2傾斜角之資訊；以及於上述求出之步驟中，使用上述複數個上述第2傾斜角之資訊，進一步求出上述鋼骨柱之上述另一面之形狀資訊。
  5. 如請求項1至4中任一項之形狀取得方法，其中，上述對象物包含：高樓、橋樑、隧道、水壩、風車、飛機、高速鐵路、船舶中之至少1個。
  6. 如請求項1至4中任一項之形狀取得方法，其進一步包含：根據所求出之上述形狀資訊，求出上述對象物之一部分之產生自基準起之 最大分離量之點以及最大分離量之步驟。
  7. 一種對象物之管理方法，包含：反覆執行請求項1至6中任一項之形狀取得方法之步驟；以及根據每次執行時所求出之形狀資訊來監測上述對象物之形狀之經時變化之步驟。
  8. 一種鋼骨構造之組裝方法，其係包含複數節柱之鋼骨構造之組裝方法，包含：於以既定之配置來組裝之複數個下節柱之每一個上，各別地定位排列複數個上節柱時，使用請求項1至6中任一項之形狀取得方法，而取得複數個下節柱各自之於長邊方向延伸之一面之形狀資訊之步驟；根據所取得之形狀資訊，求出上述複數個下節柱各自之關於與上述一面正交之方向之柱頭的自基準起之第1位置偏移量之步驟；以及考慮到所求出之上述第1位置偏移量，來重新決定上述複數個上節柱各自之設置目標值之步驟。
  9. 如請求項8之鋼骨構造之組裝方法，其中，於上述決定之步驟中，以上述第1位置偏移量被抵銷之方式，重新決定上述複數個上節柱各自之設置目標值。
  10. 如請求項8或9之鋼骨構造之組裝方法，其中，於上述取得之步驟中，使用請求項3之形狀取得方法，進一步取得複數個下節柱各自之在與上述一面交叉之長邊方向延伸之另一面之形狀資訊；於上述求出之步驟中，進一步求出與所取得之上述複數個下節柱各自之與上述另一面正交之方向有關之柱頭之自基準起之第2位置偏移量；於上述決定之步驟中，進一步考慮到上述複數個下節柱各自之柱頭之上述 第2位置偏移量，來重新決定上述複數個上節柱各自之設置目標值。
  11. 如請求項10之鋼骨構造之組裝方法，其中，於上述決定之步驟中，以上述第1位置偏移量及第2位置偏移量被抵銷之方式，來重新決定上述上節柱各自之設置目標值。
  12. 一種鋼骨構造之組裝方法，其係包含複數節柱之鋼骨構造之組裝方法，包含：於在以既定之配置設置之複數個下節柱之每一個上各別定位排列複數個上節柱時，於在上述複數個下節柱之每一個上各別載置有上述複數個上節柱之狀態下，分別使用複數個組裝治具來將各個下節柱與上節柱連結之步驟；關於上述複數個上節柱之每一個，使用請求項4之形狀取得方法而取得於長邊方向延伸且相互交叉之第1面及第2面之形狀資訊之步驟；以及根據與所取得之上述複數個上節柱之每一個有關之上述第1面及上述第2面之形狀資訊，控制裝置將各別設置於上述複數個組裝治具之複數個驅動裝置並行控制，藉此自動調整上述複數個上節柱之柱頭之位置之步驟。
  13. 如請求項12之鋼骨構造之組裝方法，其中，於上述柱之各自之於長邊方向延伸之4面之柱頭部及柱腳部，分別設置有組裝件；分別使用上述複數個組裝治具，將下節柱之柱頭部之組裝件與上節柱之柱腳部之組裝件於上述4面之每個面上連結，藉此將上述上節柱與上述下節柱連結。
  14. 如請求項12或13之鋼骨構造之組裝方法，其中，上述複數個組裝治具之每一個具有：傾倒調整機構、錯位調整機構、及防傾覆機構； 上述驅動裝置至少用於調整上述傾倒調整機構。
  15. 一種形狀取得系統，其係取得對象物之形狀資訊者，具備：分析裝置及終端裝置，相互經由廣域網路而連接；以及複數個感測器裝置，經由通訊線路而分別連接於上述終端裝置，使用時分別安裝於上述對象物之不同位置，將包含各個安裝位置之傾斜角之資訊的感測器資料，經由上述通訊線路而輸出；上述感測器資料中所包含之上述傾斜角之資訊係以重力方向為基準之傾斜角之資訊；上述複數個感測器裝置之每一個根據外部指令或者於預先決定之時點輸出上述感測器資料；上述終端裝置將自上述複數個感測器裝置之每一個輸出之上述感測器資料，經由上述廣域網路而發送至上述分析裝置；上述分析裝置使用經由上述廣域網路而接收之上述複數個感測器資料中所包含之上述傾斜角之資訊，藉由運算而求出上述對象物之形狀資訊，且將所求出之形狀資訊儲存於儲存器中。
  16. 如請求項15之形狀取得系統，其中，於上述廣域網路中，進一步連接有可在與上述複數個感測器裝置之間進行無線通訊之行動終端。
  17. 如請求項15或16之形狀取得系統，其中，上述外部指令係經由通訊線路而由上述終端裝置提供。
  18. 如請求項15或16之形狀取得系統，其中，上述感測器資料包含用以識別各感測器裝置之ID。
  19. 如請求項18之形狀取得系統，其中，上述ID包含上述各感測器裝置之識別符號以及上述對象物中之安裝位置之 識別符號。
  20. 如請求項18之形狀取得系統，其中，上述對象物設置複數個，上述ID進一步包含安裝有上述各感測器裝置之對象物之識別符號；上述終端裝置根據自上述複數個感測器裝置輸出之複數個感測器資料中所包含之上述ID，將與同一對象物有關之上述感測器資料整批發送至上述分析裝置；上述分析裝置使用所接收之與同一對象物有關之整批之上述感測器資料中所包含之上述傾斜角之資訊，藉由運算而求出上述對象物之形狀資訊。
  21. 如請求項18之形狀取得系統，其中，上述對象物設置複數個，上述ID進一步包含安裝有上述各感測器裝置之對象物之識別符號；上述分析裝置自所接收之複數個感測器資料中，根據上述感測器資料中所包含之ID而取出與同一對象物有關之複數個感測器資料，使用所取出之上述複數個感測器資料中所包含之上述傾斜角之資訊，藉由運算而求出上述對象物之形狀資訊。
  22. 如請求項15或16之形狀取得系統，其中，上述感測器裝置之每一個具有：殼體、收納於該殼體之內部之傾斜感測器、運算處理部及無線通訊部、以及電源部。
  23. 如請求項22之形狀取得系統，其中，於上述殼體中設置有與上述運算處理部連接之顯示操作部。
  24. 如請求項22之形狀取得系統，其中，上述對象物為於建築現場建造之鋼骨柱。
  25. 如請求項24之形狀取得系統，其中， 上述複數個感測器裝置之每一個藉由以埋入至上述殼體之一面中之狀態來設置之磁鐵之磁力，而固定於上述鋼骨柱。
  26. 如請求項25之形狀取得系統，其中，上述複數個感測器裝置之每一個經由配置於上述殼體之上述一面之緩衝構件，而固定於上述鋼骨柱。
  27. 如請求項24之形狀取得系統，其中，上述複數個感測器裝置之每一個安裝於上述鋼骨柱之於長邊方向延伸之一面之於上述長邊方向分離之複數點，分別輸出上述感測器資料；上述分析裝置使用複數個感測器資料中所包含之上述傾斜角之資訊，藉由運算而求出上述鋼骨柱之上述一面之形狀資訊。
  28. 如請求項27之形狀取得系統，其中，上述分析裝置根據所求出之形狀資訊，進一步求出上述一面之自基準起之最大分離量，且儲存於上述儲存器中。
  29. 如請求項15或16之形狀取得系統，其中，上述分析裝置將儲存於上述儲存器中之資訊，經由上述網路而發送至上述終端裝置；上述終端裝置接收自上述分析裝置發送之上述資訊，且儲存於上述終端裝置所包含之記憶裝置中。
  30. 如請求項15或16之形狀取得系統，其中，上述分析裝置處於上述感測器裝置之供給公司之管理下，上述終端裝置處於上述感測器裝置之使用者之管理下。
  31. 如請求項15或16之形狀取得系統，其中，以預先設定之間隔，自上述複數個感測器裝置之每一個，反覆對上述終端裝置輸出包含上述傾斜角之資訊之上述感測器資料； 上述分析裝置使用經由上述廣域網路而接收之與上述對象物有關之複數個感測器資料中所包含之上述傾斜角之資訊，藉由運算，在與來自上述終端裝置之輸出之間隔對應之時點反覆求出上述對象物之形狀資訊，且於每次求出時儲存於上述儲存器中。
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