WO2006041180A1 - 姿勢センサー付電子タグを用いた構造物組立法および構造物組立装置、構造物保守のためのデータ記憶装置 - Google Patents

姿勢センサー付電子タグを用いた構造物組立法および構造物組立装置、構造物保守のためのデータ記憶装置 Download PDF

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posture
electronic tag
reference line
posture sensor
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Tomohiro Marui
Nobuyoshi Kurosawa
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00—Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/02—Details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B73/00—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04G—SCAFFOLDING; FORMS; SHUTTERING; BUILDING IMPLEMENTS OR AIDS, OR THEIR USE; HANDLING BUILDING MATERIALS ON THE SITE; REPAIRING, BREAKING-UP OR OTHER WORK ON EXISTING BUILDINGS
    • E04G21/00—Preparing, conveying, or working-up building materials or building elements in situ; Other devices or measures for constructional work
    • E04G21/14—Conveying or assembling building elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/49764—Method of mechanical manufacture with testing or indicating
    • Y10T29/49778—Method of mechanical manufacture with testing or indicating with aligning, guiding, or instruction
    • Y10T29/4978—Assisting assembly or disassembly

Definitions

  • This proposal is a technology that applies an electronic tag with a sensor, and relates to a method for assembling large structures such as building 'bridge' ships, assembling equipment, and a data storage device for maintaining the structure.
  • an electronic tag is a tag with a built-in IC chip and antenna. Individual identification information, etc. is stored in this tag, and the identification information, etc. is read and written by radio waves to form an “automatic recognition system”. It is possible. By using radio waves, it is possible to read and write without touching, and to simultaneously read information from multiple tags.
  • Electronic tags, IC tags, wireless electronic tags, wireless IC tags, etc. are all the same.
  • the assembly of large structures includes work that requires precise alignment called V, a so-called high-precision alignment.
  • Electronic tags mainly have the following characteristics. 'Data can be sent and received.' Operates without a battery. ⁇ Thin and small types can be embedded in things. 'From low-cost products that only have an ID readout function to high-performance products that can read and write information. There are many types. The excellent features of RFID tags are energized and are expected to be used in a wide range, and a wide variety of RFID tags are being put into practical use depending on the usage scene and purpose. There are several forms, from those in which only information is written, those that have a memory area where information can be written, those that require power, and those that do not. For example, the contactless IC force represented by the “Trademark Suica” of East Japan Railway Company (CFR East) is a form of electronic tag.
  • Patent Document 8 The information receiving and transmitting device described in Patent Document 8 filed by the inventor is also one form of an electronic tag, and is an applied technology of an electronic tag with a sensor.
  • Patent Document 8 is a communication device that remotely transmits fixed information (fixed information) defined by the user. It uses objects with multiple stationary postures with a 3-axis posture sensor (3-axis acceleration sensor). Very simple It provides communication tools.
  • Patent Document 8 which is one of the background arts of the present invention will be described.
  • Examples of fixed information include fixed information on whether or not a financial institution store or an elderly person living alone is in an emergency state, whether a company employee is present, during a meeting, such as returning home. Information on whereabouts, information on fixed menu orders at restaurants, and the eyes of Sugorota.
  • Patent Document 8 is a simple communication device that employs a familiar object that is easy to handle, such as a rectangular parallelepiped or a sphere as a transmission tool, and that has a close design and excellent design.
  • the 3-axis attitude sensor P is a combination of three elements that detect mechanical sag (deflection) at the site of installation. That is, an element for detecting stagnation is fixed in the directions of the A-a axis, B-b axis, and C-c axis schematically shown in the regular hexahedron of FIG. These elements detect mechanical itch in each direction.
  • Each stagnation detection axis is not necessarily orthogonal, but if it is not parallel to each other, 3D posture and 3D acceleration can be obtained by linear transformation of axial direction information. (See Patent Document 6)
  • the element for detecting the sag is a material having a piezoelectric effect, and generates an electrical signal corresponding to the mechanical sag. If three of these piezoelectric elements are arranged in three non-parallel axes, the three-dimensional posture can be distinguished from the output of these elements. That is, for posture 1 in Fig. 7, the output of the A-a-axis stagnation detection element is 11, the output of the B-b-axis stagnation detection element is 21, and the output of the C-c axis stagnation detection element is 32 ( This is abbreviated as (11, 21, 32), (10, 21, 31) for posture 2, (11, 21, 30) for posture 3, (11, 22, 31) for posture 4, etc. Different sag output is obtained with different postures. Based on these outputs, postures 1, 2, 3, and 4 can be distinguished. The acceleration can be detected in the same manner as the itch. The explanation is omitted.
  • Three-dimensional posture ⁇ Three-dimensional acceleration sensors are known, for example, "Piezoresistive type three-axis acceleration sensor” manufactured by Hitachi Metals, Ltd. This is an analog sensor package that three-dimensionally incorporates three elements into an ultra-small and ultra-thin IC chip using MEMS (micromachine) technology.
  • MEMS micromachine
  • Patent Documents 1 and 2 Such detection and analysis can be used for health management and disease prediction, or rehabilitation. • Training of athletes and training! The purpose is to confirm safety.
  • a so-called vital sensor that detects body temperature, heart rate, pulse wave, respiration, and the like may be attached to the living body.
  • remote communication technology using portable terminals for convenience of ordering at restaurants and streamlining of order management which is one of the technical applications of Patent Document 8.
  • the present plan relates to a method for assembling large structures such as architecture and bridges and ships, and a structure assembling apparatus.
  • the use of electronic tags has also begun at construction sites such as this proposal. (See Patent Document 10)
  • Patent Documents 7 and 9 There are no actual examples of application of a sensor-equipped electronic tag with a force sensor (see Patent Documents 7 and 9) at construction sites.
  • a large structure also has a force of a plurality of various parts (hereinafter referred to as “structural parts”). Structures are assembled by combining and joining structural parts.
  • Figure 1 is an example of a ship and Figure 3 is an example of building assembly.
  • a crane is used for such assembly work.
  • Patent Document 7 is an example of this automation technology (see FIG. 5 and FIG. 6).
  • a so-called high-precision alignment there may be a need for precise alignment called a so-called high-precision alignment.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the suspension work assisting device of Patent Document 7 (FIG. 3 of Patent Document 7), and FIG. 6 is an explanatory diagram of problems in the suspension work.
  • Patent Document 7 Fig. 9 In Fig. 6, this is an example in which (a) the connection surface of the structural component is slanted, (b) the installation surface of the structural component is not horizontal. A posture (tilt) sensor is arranged on the surfaces to be joined. The parts are joined and assembled by inclining drive so that the data of the surface to be joined whose attitude (tilt) data has been measured in advance and the inclination measurement data of the sensor on the target surface coincide. In this way, Even in the cases shown in Fig. 6 (a) and (b), it is claimed that the parts can be easily joined together.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-113343 “Recognition Method and Apparatus and System for Motion and Action” Hitachi, Ltd.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-096630 “Living condition environment expression device, expression device and living condition environment expression method” Sekisui Chemical Co., Ltd.
  • Patent Document 3 Patent No. 2869720 “Order Management System at Restaurants” Nittsu Kogyo Co., Ltd.
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-219044 “Food and Drink Ordering Device at Restaurants” Kurako Co., Ltd.
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 11-316881 “Security Sensor” OMRON Corporation
  • Patent Document 6 Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-005104 “Three-dimensional attitude angle measurement method and three-dimensional posture angle measurement device for moving objects” Nippon Telegraph and Telephone Corporation
  • Patent Document 7 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-067355 “Suspension Work Auxiliary Device, Inclination Angle Sensor Jig, and Suspension Work Aid Method” Mitsubishi Electric Corporation
  • Patent Document 8 Japanese Patent Application No. 2004-247996 “Device that communicates fixed information related to the posture of an object” I.Pi'Bee Co., Ltd. (PCT / JP2005 / 15641)
  • Patent Document 9 Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-324958 “Method and Apparatus for Controlling Suspended Load Position” Tama 11 Seiki Co., Ltd.
  • Patent Document 10 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-140467 “Construction Work Support System” Hitachi Plant Construction Co., Ltd.
  • assembly work is often performed in a state where the structural component force is turned by 180 degrees.
  • the main engine of a propeller may be joined and assembled with the bottom parts turned upside down 180 ° and the main engine itself turned upside down 180 °.
  • This plan eliminates work errors in the assembly work of structural parts that are assumed to rotate 180 °, with a view to automating the assembly of structures and automation of crane control, and joining and assembling more parts.
  • a device that can collect and record data for data maintenance (maintenance) after assembly. For example, vibration data of high-rise building structures due to earthquakes and stagnation data of ship structures due to high waves.
  • a state in which all the parts of the structure are arranged so as to share a common horizontal and vertical direction is a structure completed state.
  • the reference line of a component is the horizontal direction 'vertical direction' and the reference lines of the two components to be joined match the horizontal direction 'vertical direction', it can be said that the state is appropriate before joining. Before joining, the reference lines of the two parts will not match, so you can move to reduce the vector difference between the two reference lines. Since the posture changes due to the movement, it is ideal that an electronic tag with a posture sensor that measures the posture data in real time is disposed on the structural part and feedback control of the moving means is performed in real time.
  • the present invention provides (Claim 1) moving and combining a plurality of structural parts each provided with an attitude sensor and provided with an attitude tag-attached electronic tag that remotely transmits attitude data detected by the attitude sensor.
  • the attitude data transmitted remotely by the electronic tag with attitude sensor arranged on the structural part is the reference line of the structural part with respect to the reference line direction in the finished structure design.
  • the posture data is received from the electronic tag with posture sensor of the two structural parts that combine the posture data, and one structural component is moved in a direction that reduces the difference between the two structural component posture data to be combined.
  • This is a structure assembly method using an electronic tag with a posture sensor that is assembled and assembled. As described in Patent Document 7, it is preferable that the electronic tag with a posture sensor disposed in the structural part is detachable.
  • Figure 2 (a) moves from A1 ⁇ A2 ⁇ A3 ⁇ A4 so as to reduce the difference in the reference line vector of the propeller support part from the horizontal straight direction vector S (horizontal reference line) of the ship. It is.
  • the horizontal straight direction vector S of the ship is given by the structural member (other parts already joined) to which the propeller support parts are joined (not shown).
  • the vertical upward vector Q is also given from the structural member to which the propeller support component is joined (already joined), and moves so as to reduce the difference from the vertical upward vector of the propeller support component. (Similar to the vector change for Q, Is not shown)
  • FIG. 2 (b) is an example of movement from B1 ⁇ B2 ⁇ B3 ⁇ B4 so as to reduce the difference between the reference line vector of S and the steering component.
  • the horizontal straight direction vector S of the ship is given by the structural member AO (already joined) to which the steering parts are joined. (Similar to Q vector change, not shown)
  • Fig. 1 is an explanatory view of the work of moving the structural parts for assembling the ship corresponding to Fig. 2.
  • the propeller support parts move from al ⁇ a2 ⁇ a3 ⁇ a4.
  • the steering part moves from bl ⁇ b2 ⁇ b3 ⁇ b4 and is joined to the propeller support part joined in the previous process.
  • Figure 1 (c) shows the completed state.
  • Figure 4 moves from A1 to A2 to A3 to A4 so as to reduce the difference of the reference vector of the outdoor staircase parts from the direction vector S (reference line) of the direction based on the reference of the front and back of the building
  • the orientation direction vector S based on the standard of the front and back of the building is given from the already joined structural parts (not shown).
  • the vertical upward vector Q is also given by the structural member to which the propeller support part is joined (already joined), and moves so as to reduce the difference from the vertical upward vector of the propeller support part. (Similar to Q vector change, not shown)
  • FIG. 3 is an explanatory view of the operation of moving the structural component (outdoor stair parts) for the assembly of a building that corresponds to FIG. 4, an outdoor stair parts moves al ⁇ a2 ⁇ a 3 ⁇ a 4 It is a situation diagram joined to the building parts joined in the previous process.
  • the reference line direction in the completed structure design is vertically upward or vertically downward, and the attitude data is vertically upward or vertically as illustrated by Q in FIG.
  • the angle formed by the reference line of the structural part with respect to the lower side is preferable.
  • the reference line direction in the finished structure design is in the horizontal plane
  • the posture data is the reference line in the horizontal plane.
  • the angle formed by the reference line of the structural component with respect to the direction is preferable. It is ideal to have both a reference line vertically above or below the reference line and a reference line in the horizontal plane, since it defines a plane stretched by two vector quantities. However, there is a condition that it is not necessary to automate a place that can be clearly checked visually, such as a 180 ° turning state. The quasi-line was made more appealing.
  • the reference line is as follows.
  • (Claim 4) The completed structure is a moving body, and the reference line direction in the horizontal plane is determined so that the moving body moves forward or backward.
  • the direction data is the angle formed by the reference line of the structural component with respect to the horizontal straight direction.
  • (Claim 5) the completed structure is a building, and the reference line direction in the horizontal plane is the direction based on the geographical orientation of the building site. Or, the direction is based on the front and back orientations of the building, and the posture data is the angle formed by the reference line of the structural component with respect to the direction based on the orientation.
  • FIG. 1 Explanatory diagram of work to move structural parts for ship assembly: (a) Propeller support parts are moved and joined from al ⁇ a2 ⁇ a3 ⁇ a4, (b) Steering parts are Moved from al ⁇ a2 ⁇ a3 ⁇ a4 and joined to the propeller support parts joined in the previous process. (c) Joined state
  • FIG.2 (a) Move from A1 ⁇ A2 ⁇ A3 ⁇ A4 so as to reduce the difference of the propeller support part reference line vector with respect to the horizontal straight direction vector S of the ship.
  • the horizontal straight direction vector S of the ship is given by a structural member (already joined) to which the propeller support parts are joined (not shown).
  • the vertical upward vector Q is also given from the structural member to which the propeller support part is joined (already joined), and moves so as to reduce the difference from the vertical upward vector of the propeller support part.
  • FIG.4 Move from A1 ⁇ A2 ⁇ A3 ⁇ A4 so as to reduce the difference in the reference line vector of the outdoor staircase component from the direction vector S of the direction based on the reference of the front and back of the building.
  • the orientation direction vector S based on the standard of the front side of the building is given by the already joined structural parts (not shown).
  • the vertical upward vector Q is also given from the structural member to which the propeller support component is joined (already joined), and moves slightly to reduce the difference from the vertical upward vector of the propeller support component.
  • FIG. 5 Explanatory drawing of the suspension work auxiliary device of Patent Document 7 (FIG. 3 of Patent Document 7 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-067355))
  • Patent Document 7 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-067355
  • Fig. 9 Explanatory diagram of the problem of suspension work: (a) When the connection surface of the structural parts is slanted, (b) (C) (d) When there is a surface of a structural part that is at the same inclination as the surface to be joined and is symmetrical to the surface to be joined, it is easy to misjoin! / ⁇
  • 3-axis attitude sensor P is a piezoelectric element force A-a, B-b, Cc sensors are arranged in a direction that is not parallel to each other. It is fixed.
  • FIG. 8 Explanatory diagram of how Mto (Truncated Octahedron) can be discriminated by the output of a 3-axis attitude sensor (Pto) that is fixed inside
  • FIG.10 Flowchart of n6 processing (processing to output information related to the posture of object M)
  • FIG.11 Flow chart of processing to store arbitrary information in n4 in association with the posture of object M
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of n4 (storage means having n4a, n4b, and n4c).
  • m2 Modulation means to modulate the attitude sensor output into a radio signal (with that information)
  • mlO Means to output secondary information liquid crystal display, lamp (light emitting diode), speaker power, etc.
  • mi l Means to receive secondary information signals
  • ml2 A means of demodulating the received radio wave to obtain a signal corresponding to the secondary information signal mounted on the radio wave
  • the object is a rectangular parallelepiped (hexahedron)
  • n3 Demodulate the received radio wave to obtain a signal corresponding to the attitude sensor output mounted on the radio wave Means
  • Storage means having n4 n4a, n4b, n4c
  • n4a First storage means for storing range data of posture sensor output when the object M is stationary
  • n4b Second storage means for storing fixed information associated with the posture of the object M corresponding to the storage of the first storage means
  • n4c Means for storing the correspondence between n4a output range data storage location and n4b information storage location
  • n5 Means to write or modify the stored information of n4 as needed
  • n6 n3 Signal strength 4a Output range of 4a is determined whether or not included, and if included, means to cite fixed information of n4b stored corresponding to the memory of n4a n7 Quoted by n6 Display means such as a liquid crystal display monitor that outputs the recorded n4b information
  • nl3 Modulation method that modulates an electrical signal of secondary information into a radio signal (with that information)
  • P 3-axis attitude sensor single-axis piezoelectric sensors A-a, B-b, Cc are fixed with their axes orthogonal to each other
  • Yl Mto is stationary with the Y side (not shown) down, and Mtx's eight-and-sensor is tilted in the “Yagaga” position
  • the proposed device is a device used in the structure assembling method using the electronic tag with posture sensor as described above (Claim 1), and the electronic tag with posture sensor transmits remotely.
  • Receiving means for receiving data remotely means for calculating the difference between the attitude data received value of one structural part and the attitude data received value of another structural part, and the structural part in a direction to reduce the difference value.
  • Using an electronic tag with a posture sensor having means for issuing a command to move It is a structure assembly apparatus.
  • the data collection / recording (data mouth gag) device of the present proposal is assembled by a structure assembly method using an electronic tag with a posture sensor as described above (Claim 1).
  • (claim 8) is a device for storing data relating to a structure assembled by the structure assembling method using the electronic tag with a posture sensor which is the above-mentioned method (claim 1).
  • a receiving unit that has an output function and receives acceleration data remotely transmitted by an electronic tag with a posture sensor disposed in a structural part of the assembled structure, and received data of the receiving unit and the data Structure of attitude sensor of transmission source Data storage device relating to structure having storage means for storing in association with component position It is a position.
  • the estimation of earthquake damage is as follows. (Claim 9) Calculation means for calculating the mechanical energy given to the structural component of the structure based on the acceleration output data of the attitude sensor, and the calculation result as the structure of the structural component This may be done by combining means for storing the information in association with the position in the object.
  • Patent Document 8 the following is added as an example of an electronic tag with a posture sensor used in the present plan.
  • the object M described below is an electronic tag with a posture sensor as described above, or a structural component in which an electronic tag with a posture sensor is arranged, or a structural component having a posture sensor as a central element. Electrical and electronic equipment.
  • the device of Patent Document 8 is a device that outputs fixed information related to the posture of an object M that takes a plurality of postures at a station N separated from the object M, and an object M force (three-axis) posture sensor P; (3-axis) Modulation means m2 that modulates the attitude sensor output into a radio signal and radio transmission means m3 with an antenna, and the remote station N has a reception means n2 with an antenna that remotely receives the radio wave And a storage means n4 having a means n3 for demodulating the received radio wave and n4a, n4b and n4c.
  • n4a is the first storage means for storing the range data of the posture sensor output when the object M is stationary
  • n4b is the fixed information associated with the posture of the object M is stored in the first storage means.
  • the second storage means n4c stored correspondingly is means for storing the correspondence between the storage location of the output range data of n4a and the storage location of the information of n4b by an address or a pointer.
  • the separation station N includes the following means n6. That is, it is determined whether or not the received signal of the receiving means is included in the range of one output range data stored in the first storage means n4a. Means for quoting the fixed information stored in the second storage means n4b, and means n7 for outputting (displaying) the quoted fixed information to a liquid crystal display monitor or the like.
  • the storage write of the storage means n4 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, “Is object M stationary? And “Is there any fixed information that I want to associate with the posture of object M?” Both are Ye s. In that state, at the remote station N, “Get the attitude sensor output reception signal from n3”. [0042]
  • the received signal is an attitude sensor signal corresponding to the stationary state of the object M. Therefore, in order to facilitate the determination described later, the range with an appropriate margin before and after the signal value is referred to as “attitude sensor output range data” and “the signal range including the signal obtained from n3 is“ Write to n4a as “range data of attitude sensor output”.
  • FIG. 13 illustrates the state of the storage means n4 (storage means having n4a, n4b, and n4c) that has been written.
  • the example in FIG. 13 is an example in which the fixed information associated with the posture of the object Mr in FIG. 12 is “present”, “going out”, “conference”, “going home”, and the fixed information may be anything.
  • this proposal for example, it is convenient to write a description about the specific posture of each structural component such as “the posture of the steering component” and “the posture of the prefab outdoor stairs” and associate it with the actual posture data. .
  • a remote signal with such a descriptive attitude is received on the on-site monitor, it can be displayed and output as a voice.
  • the electronic tag with a posture sensor according to the present invention can be disposed on a structural component having an arbitrary shape.
  • Fig. 8 shows an example of a polyhedron Mto called object Truncated octahedron: Truncated Octahedron, in which a triaxial attitude sensor (Pto) is fixedly arranged inside Mto.
  • Different posture outputs (Xl, X2, X3) ( ⁇ 1, ⁇ 2, ⁇ 3) (Zl, ⁇ 2, ⁇ 3) are output from the internal posture sensor Pto according to posture X ⁇ posture ⁇ ⁇ posture Z. Sent by m2'm 3 (not shown).
  • the above form is a unidirectional communication from the object M to the station N.
  • a two-way communication with Tation N is also effective.
  • the configuration is the one-way communication configuration described so far plus the following components (see Fig. 14).
  • the object M is an electrical / electronic device deployed in a structural component with the electronic tag with a posture sensor as the central element (Patent Document 8, Claim 2)
  • the stationary reference cited in the process of n6 Means for obtaining secondary information based on the information nlO, means for transmitting the secondary information remotely nl l, receiving the remote transmission signal of the secondary information at the object M, receiving means ml l, the secondary information of the secondary information
  • the output means mlO is combined.
  • the means for obtaining secondary information nlO is, for example, the above-mentioned third storage means for storing the expected signal reception pattern in advance and the difference (secondary information) between the expected signal reception pattern and the actual reception pattern. Means for determining and outputting ".
  • Secondary information is related to the specific posture of each structural component, for example, “steering component attitude check completed”, “prefab outdoor stairway attitude check completed”, “steering component falling over”, “prefab outdoor stairway turning”
  • a sound output means and an optical signal output means on the object M for output.
  • on-site assembly work high-precision alignment work
  • optical signal output means used in the electrical and electronic equipment (object M) deployed in the structural parts with the electronic tag with attitude sensor as the central element.
  • the information regarding the specific posture of each structural part is output from the structural part to the worker who is performing the above.
  • the status of structural members can be grasped in real time and is convenient and safe.

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Abstract

　構造物の組立て作業自動化、クレーン自動制御化を支援すべく、１８０°転回状態が想定される構造部品組立作業での作業ミスを排除でき、さらに多くの部品の接合・組立の姿勢（傾斜）条件を統一的に把握し、現場の組立て（高精度アライメント）作業を効率よく行える方法・装置を提案する。組立て後の構造物保守のためのデータ採取・記録（データロギング）ができる装置も提案する。たとえば、地震での高層ビル構造の振動データ、高波による船舶構造の撓みデータなどである。 　構造物の部品が共通の水平・鉛直方向を共有するよう配置された状態、が構造物完成状態である。接合前にては２つの部品の基準線は不一致状態であろうから、両者の基準線のベクトル的な差を減少するように移動すればよい。その移動で姿勢変化するので、その姿勢データをリアルタイムで計測する姿勢センサー付電子タグが構造部品に配設され、リアルタイムで移動手段をフィードバック制御する。

Description

明 細 書
姿勢センサー付電子タグを用いた構造物組立法および構造物組立装置 、構造物保守のためのデータ記憶装置
技術分野
[0001] 本案は、センサー付電子タグを応用した技術であって、建築 '橋梁'船舶などの大 型構造物の組立法および構造物組立装置、構造物を保守するためのデータ記憶装 置に関するものである。 ここで、電子タグとは、 ICチップとアンテナを内蔵したタグの ことであり、この中に個別の識別情報等を格納し、識別情報等を電波で読み書きする ことで「自動認識システム」とすることが可能である。電波を利用することで、接触する ことなく読み書きすることや、複数個のタグの情報を同時に読み取ることが可能である
。電子タグと ICタグ、無線電子タグ、無線 ICタグなどはすべて同じものである。大型 構造物の組立は、 V、わゆる高精度ァライメントと呼ばれる精密な位置合わせを必要と する作業も含まれる。
背景技術
[0002] 電子タグは主に以下の様な特徴を持つ。 'データの送受信が可能、 'バッテリーが なくても作動、 ·薄く小さなタイプは、モノに埋め込むことも可能、 'IDの読み出し機能 のみの安価な製品から情報の読み書き等が可能な高機能製品まで多種類が存在す る、などである。電子タグの優れた特徴を活力し幅広い範囲で活用されることが期待 されていて、その活用シーンや目的に応じ、多種多様な電子タグが実用化されつつ ある。 情報のみが書き込まれているものから、情報書き込み可能なメモリエリアを持 つているもの、電源を必要とするもの、しないものなど、いくつかの形態がある。例え ば、東日本旅客鉄道 CFR東日本)の「商標 Suica (スイカ）」に代表される非接触 IC力 ードも電子タグの一形態である。
[0003] 発明者が出願済みの特許文献 8に記載された情報受発信装置も電子タグの一形 態であって、センサー付電子タグの応用技術である。特許文献 8は利用者が定義す る固定的な情報 (fixed information)を遠隔伝達する通信装置で、 3軸姿勢センサー（ 3軸加速度センサー)を配設した複数の静置姿勢をとる物体を用いたきわめて簡素な コミュニケーションツールを提供するものである。以下本発明の背景技術のひとつで ある特許文献 8を説明する。
[0004] 固定的な情報 (fixed information)の例としては、金融機関等店舗や独居老人が危 急状態であるか否かの固定情報、会社員の在席 ·会議中'帰宅などの固定された所 在場所の情報、飲食店での固定メニューオーダの情報、スゴロタの目などである。特 許文献 8は、送信ツールとして直方体や球のような扱!ヽやすく親近感のある身近な物 体、かつ意匠性に優れた物体を採用した簡素な通信機器である。
[0005] 公知の 3軸加速度センサー（3軸姿勢センサー）につ 、て図 7で説明する。 3軸姿勢 センサー Pは、配設部位の機械的な橈み (たわみ）を検出する素子を 3つ組み合わせ たものである。すなわち図 7の正六面体にて模式的に示す A— a軸、 B— b軸、 C-c 軸の方向、または各軸が張る面に橈みを検出する素子が固定されている。それら素 子は各方向の機械的な橈みを検出する。それぞれの橈み検出軸は必ずしも直交せ ずとも、互いに平行でなければ軸方向情報の線形変換で 3次元姿勢と 3次元加速度 が求まる。（特許文献 6など参照）
[0006] 橈みを検出する素子はピエゾ圧電効果をもつ材料で、機械的な橈みに応じた電気 信号を出す。こういった圧電素子を非平行 3軸に 3っ配設すれば、それら素子の出力 から 3次元姿勢が弁別できる。すなわち、図 7の姿勢 1については A— a軸橈み検出 素子の出力は 11、 B— b軸橈み検出素子の出力は 21、 C c軸橈み検出素子の出 力は 32であり（これを（11、 21、 32)と略記）、姿勢 2については（10、 21、 31)、姿勢 3については（11、 21、 30)、姿勢 4については（11、 22、 31)といったように異なる 姿勢で異なる橈み出力が得られる。これら出力に基づいて姿勢 1、 2、 3、 4が弁別で きる。加速度についても橈み同様に検出可能である。その説明は略す。
[0007] 3次元姿勢 · 3次元加速度センサーは公知で、たとえば日立金属株式会社の「ピエ ゾ抵抗型 3軸加速度センサー」がある。これは、 3つの素子を MEMS (マイクロマシン） 技術により超小型 ·超薄型 ICチップの中に立体的に組み込んでアナログセンサーパ ッケージとしたものである。
[0008] 3次元姿勢 · 3次元加速度センサーを自動車や電車などの移動体に配設して、移 動体の姿勢 ·運動 (加速度)を検知 ·解析することは公知である。検知 ·解析の目的は 、移動体の制御や事故防止などである (特許文献 1参照)。これに類似する利用法で あるが、 3次元姿勢 · 3次元加速度センサーを扉や窓に配設して、その姿勢'運動 (加 速度)を検知し、防犯センサーとして利用することも公知である。（特許文献 5参照） [0009] また、 3次元姿勢 · 3次元加速度センサーを生体に装着して、その姿勢'運動 (行動 )を検知 ·解析することも公知である。（特許文献 1、 2参照） こういった検知 ·解析は、 健康管理や疾病の予知、な 、しはリハビリ ·運動選手のトレーニングと!/、つた運動動 作の改善'訓練、または独居老人の安否確認といったことが目的である。この場合、 体温、心拍、脈波、呼吸等を検知するいわゆるバイタルセンサーも生体に装着される ことがある。一方、特許文献 8の技術用途のひとつである飲食店における注文の利便 性や注文管理の合理化で、ポータブル端末を用いた遠隔通信技術の例がある。（特 許文献 3、 4参照）
[0010] 本案は建築 ·橋梁'船舶などの大型構造物の組立法および構造物組立装置に関 する。本案のような構造物建設現場でも、電子タグの利用は始まっている。（特許文 献 10参照） し力し姿勢センサー (特許文献 7、 9参照）を有するセンサー付電子タグ を建設現場で応用した実例は、まだない。
[0011] 大型構造物は複数の多種多様な部品（以下「構造部品」と記載する)力もなる。構 造部品を組み合わせ結合して構造物が組み立てられる。たとえば、図 1が船舶、図 3 が建築物の組立の例である。こういった組立作業についてはクレーンが使われる。ク レーン作業の効率化で「クレーン（吊り荷作業)の自動化」と 、う制御技術の一分野が ある。特許文献 7はこの自動化技術の例である（図 5図 6参照)。また、構造部品の組 み合わせによっては、 、わゆる高精度ァライメントと呼ばれる精密な位置合わせを必 要とする場合もある。
[0012] 図 5は、特許文献 7の吊り作業補助装置の説明図（特許文献 7図 3)であり、図 6は、 吊り作業の問題点の説明図である。（特許文献 7図 9)図 6で、（a)構造部品の接続面 が斜めである場合、（b)構造部品の設置面が水平ではない場合の例であり、図 5のよ うに構造部品の接合対象面に姿勢 (傾斜)センサーが配設されて 、る。あらかじめ姿 勢 (傾斜)データを測定した被接合対象面のデータと対象面のセンサーの傾斜測定 データとを一致させるように傾斜駆動し部品を接合し組み立てる。このようにすれば、 図 6 (a)、（b)のような場合でも部品同士の接合'組立作業がやりやすいと主張してい る。
[0013] 特許文献 1：特開平 10-113343号「動作及び行動の認識方法及び装置及びシステム」 株式会社日立製作所
特許文献 2：特開 2004-096630号「生活状況環境表現装置、表現装置及び生活状況 環境表現方法」積水化学工業株式会社
特許文献 3：特許 2869720号「飲食店における注文管理システム」日通工株式会社 特許文献 4:特開 2002-219044号「飲食店における飲食物注文装置」株式会社くらコ 一ポレーシヨン
特許文献 5：特開平 11-316881号「防犯センサ」オムロン株式会社
特許文献 6：特開平 09-005104号「移動物体の三次元姿勢角測定法および三次元姿 勢角計測装置」日本電信電話株式会社
特許文献 7：特開 2004-067355号「吊り作業補助装置、傾斜角センサー治具および吊 り作業補助方法」三菱電機株式会社
特許文献 8：特願 2004-247996号「物体の姿勢に関連付けた固定情報を通信する装 置」株式会社アイ ·ピ一'ビーほか（PCT/JP2005/15641)
特許文献 9：特開平 08-324958号「吊り荷姿勢の制御方法及び装置」多摩〗 11精機株 式会社
特許文献 10 :特開 2001-140467号「建設作業支援システム」日立プラント建設株式会 社
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0014] たとえば、図 6 (c)のように部品接合先の被接合対象面と同一の傾きの面が対称位 置にあって紛らわしい、逆に図 6 (d)のように接合対象面同一の傾きの面が対称位置 にあっても紛らわしい、などでクレーン制御を誤りやすい。従来はこれらの誤り排除が 完全にできていない。さらに、接合する構造部品が 180° 転回された逆さまの状態と なると、しかもとりわけ、正しい接合面と 90° の角度差の異なる面が付近にあると接合 対象ミスを犯しやすい。同様に、接合先の被接合構造部品が 180° 転回された逆さ の状態で仮置きされていると、移動中の部品中で正しい接合面と 90° の角度差の異 なる面があると、そちらを接合してしまうミスを犯しやす 、。
[0015] 造船所では、組立て時間短縮や作業の安全、部品損傷を避けるために構造部品 力 S180° 転回された状態で組立て作業を行うことも多い。たとえば、プロペラのメイン エンジンは、船底部品を 180° 転回された逆さの状態で、メインエンジン自体も 180 ° 転回された逆さで接合組立てを行うこともある。
[0016] また、建築現場でも、プレフアブ構造部品の形状によっては、 180° 転回された逆 さの状態で仮置きされることも多い。こういった 180° 転回状態が想定される組立て 作業では、クレーン運転者が注意深く目視チェックしつつ運転することが必要となり、 自動化の阻害要因、かつ工程時間短縮の阻害要因であった。
[0017] さらに、大型船舶 (タンカー)や大型建築物（高層ビル)では、当然のことながら多彩 な部品をさまざまな姿勢 (傾斜)で接合するので、何千何万の部品の接合'組立の姿 勢 (傾斜)条件のうちの対象部品の条件を、その都度現場で把握せねばならない。接 合面の傾斜などの条件は、設計時力 統一的に容易に入力され、その入力データを 現場で適宜容易に利用できるようにしておかな 、と現場作業は手間どり問題である。
[0018] 本案は、構造物の組立て作業自動化、クレーン制御の自動化を視野に、 180° 転 回状態が想定される構造部品組立作業での作業ミスを排除でき、さらに多くの部品 の接合 ·組立の姿勢 (傾斜)条件を統一的に把握し、現場の接合 ·組立てを効率よく 行える方法'装置を提案する。さらに、副次的課題であるが、組立て後の構造物保守 のためのデータ採取 ·記録 (データ口ギング）ができる装置も提案する。たとえば、地 震での高層ビル構造の振動データ、高波による船舶構造の橈みデータなどである。 課題を解決するための手段
[0019] 構造物の構造部品の面と、他の構造部品の面を面あわせして接合するには、お互 いの面の姿勢 3次元情報が必要で、従来方式では情報不足のケースが多い、という 認識カゝら本案は発明された。前述の 180° 転回状態があっても接合ミスを排除する ためには、各部品の姿勢情報を「2つのベクトル量」で把握していればよい。 2つのべ タトル量で張られた面は唯一性があり、空間上での表裏も弁別できるので (表状態と 裏状態をベクトル方向で弁別できる）、前述の 180° 転回状態があっても接合ミスを 回避できる。また本発明は、構造物の部品について、設計時から施工までの共通条 件である「水平'鉛直ベクトル」に関連させた統一的な情報付加をすべきだ、という認 識で発明された。つまり、何千何万もある部品の姿勢を共通条件として与えやすい 2 つのベクトル「水平'鉛直ベクトル」で与えておくのが好適である、という認識で発明さ れた。
[0020] 構造物のすべての部品が共通の水平'鉛直方向を共有するよう配置された状態、 が構造物完成状態である。つまり、部品の基準線を水平方向'鉛直方向とし、接合す べき 2つの部品の基準線が水平方向'鉛直方向に一致すれば、適切な接合前状態 といえる。接合前では 2つの部品の基準線は不一致状態であろうから、両者の基準 線のベクトル的な差を減少するように移動すればよ 、。その移動で姿勢変化するの で、その姿勢データをリアルタイムで計測する姿勢センサー付電子タグが、構造部品 に配設され、リアルタイムで移動手段をフィードバック制御するのが理想的である。
[0021] すなわち本発明は、（請求項 1) 姿勢センサーを具備し該姿勢センサーが検知す る姿勢データを遠隔送信する姿勢センサー付電子タグが配設された複数の構造部 品を移動し結合させて構造物を組み立てる構造物組立法であって、構造部品に配 設された姿勢センサー付電子タグが遠隔送信する姿勢データが、完成構造物設計 上の基準線方向に対する該構造部品の基準線の姿勢を示すものであり、前記姿勢 データを結合する 2つの構造部品の姿勢センサー付電子タグより受信し、前記結合 する 2つの構造部品姿勢データの差を減ずる方向に一方の構造部品を移動し結合 させて組み立てる姿勢センサー付電子タグを用いた構造物組立法である。構造部品 に配設する姿勢センサー付電子タグは、特許文献 7に記載されるように着脱自在とす るのが好適である。
[0022] 図 2 (a)が、船舶の水平直進方向ベクトル S (水平基準線）に対してプロペラ支持部 品の基準線ベクトルの差を減じるように A1→A2→A3→A4と移動する例である。船 舶の水平直進方向ベクトル Sはプロペラ支持部品が接合される構造部材 (既に接合 済みの他の部品）から与えられる（図示略)。鉛直上方方向ベクトル Qもプロペラ支持 部品が接合される構造部材 (既に接合済み)から与えられ、プロペラ支持部品の鉛直 上方方向ベクトルとの差を減じるように移動する。（Qに関するベクトル変化と同様、そ の図示略）
[0023] 図 2 (b)が、 Sと操舵部品の基準線ベクトルの差を減じるように B1→B2→B3→B4と 移動する例である。船舶の水平直進方向ベクトル Sは操舵部品が接合される構造部 材 AO (既に接合済み)から与えられる。（Qに関するベクトル変化と同様、その図示略 )
[0024] 図 1は図 2に対応した船舶の組立てのため構造部品を移動する作業の説明図であ り、図 1 (a)は、プロペラ支持部品が al→a2→a3→a4と移動して接合される状況、図 1 (b)は、操舵部品が bl→b2→b3→b4と移動して前工程で接合したプロペラ支持 部品に接合される。図 1 (c)は、接合完了状態である。
[0025] 図 4が、建築物の正面背面の基準に基づく方位の方向ベクトル S (基準線）に対し て屋外階段部品の基準線ベクトルの差を減じるように A1→A2→A3→A4と移動す る例である。建築物の正面背面の基準に基づく方位の方向ベクトル Sは既に接合済 みの構造部品から与えられる（図示略)。鉛直上方方向ベクトル Qもプロペラ支持部 品が接合される構造部材 (既に接合済み)から与えられ、プロペラ支持部品の鉛直上 方方向ベクトルとの差を減じるように移動する。（Qに関するベクトル変化と同様、その 図示略）
[0026] 図 3は図 4に対応した建築物の組立てのため構造部品 (屋外階段部品）を移動する 作業の説明図であり、屋外階段部品が al→a2→a3→a4と移動して前工程で接合し た建築物部品に接合される状況図である。
[0027] 図 2図 4の Qで例示したように、基準線につき、（請求項 2) 完成構造物設計上の 基準線方向が、鉛直上方または鉛直下方であり、姿勢データが鉛直上方または鉛直 下方に対して構造部品の基準線がなす角度であるのが好適である。
[0028] また基準線につき、図 2図 4の Pで例示したように、（請求項 3)完成構造物設計上の 基準線方向が、水平面内であり、姿勢データが前記水平面内の基準線方向に対し て構造部品の基準線がなす角度であるのが好適である。前記鉛直上方または鉛直 下方の基準線および水平面内の基準線の双方をもてば、 2つのベクトル量で張られ た面を規定するので理想的である。ただし、 180° 転回状態など目視であきらかにチ エックできるところは自動化しなくてよい、という条件もあるので、双方のいずれかの基 準線をもっと 、うクレームとした。
[0029] 基準線は具体的には、図 2の Pで例示したように、（請求項 4) 完成構造物が移動 体であり、水平面内の基準線方向が、移動体が前進または後退して水平直進する方 向であり、姿勢データが前記水平直進方向に対して構造部品の基準線がなす角度 である。また具体的には、図 4の Pで例示したように、（請求項 5)完成構造物が建築 物であり、水平面内の基準線方向が、該建築物敷地の地理的方位に基づく方向ま たは該建築物の正面 '背面の方位に基づく方向であり、姿勢データが前記方位に基 づく方向に対して構造部品の基準線がなす角度である。
発明の効果
[0030] 本案により、構造物の組立て作業、クレーン制御の自動化を視野に、 180° 転回状 態が想定される構造部品組立作業での作業ミスを排除でき、さらに多くの部品の接 合'組立ての姿勢 (傾斜)条件を統一的に把握し、現場の接合'組立てを効率よく行 える。本発明をベースに、クレーン運転支援システム、自動組み立て制御システムが 構築可能である。さらに、副次的であるが、組立て後の構造物保守のためのデータ、 たとえば、地震での高層ビル構造の振動データ、高波による船舶構造の橈みデータ の採取 ·記録 (データ口ギング）ができる（これにつ 、ては後述)。
図面の簡単な説明
[0031] [図 1]船舶の組立のため構造部品を移動する作業の説明図：（a)プロペラ支持部品 が al→a2→a3→a4と移動して接合される、（b)操舵部品が al→a2→a3→a4と移 動して前工程で接合したプロペラ支持部品に接合される、（c)接合完了状態
[図 2] (a)船舶の水平直進方向ベクトル Sに対してプロペラ支持部品の基準線べタト ルの差を減じるように A1→A2→A3→A4と移動する。船舶の水平直進方向ベクトル Sはプロペラ支持部品が接合される構造部材 (既に接合済み)から与えられる（図示 略)。鉛直上方方向ベクトル Qもプロペラ支持部品が接合される構造部材 (既に接合 済み)から与えられ、プロペラ支持部品の鉛直上方方向ベクトルとの差を減じるように 移動する。 (b) Sと操舵部品の基準線ベクトルの差を減じるように B1→B2→B3→B4 と移動する。船舶の水平直進方向ベクトル Sは操舵部品が接合される構造部材 AO ( 既に接合済み)カゝら与えられる。 圆 3]建築物の組立のため構造部品 (屋外階段部品）を移動する作業の説明図:屋 外階段部品が al→a2→a3→a4と移動して前工程で接合した建築物部品に接合さ れる。
[図 4]建築物の正面背面の基準に基づく方位の方向ベクトル Sに対して屋外階段部 品の基準線ベクトルの差を減じるように A1→A2→A3→A4と移動する。建築物の正 面背面の基準に基づく方位の方向ベクトル Sは既に接合済みの構造部品から与えら れる（図示略)。鉛直上方方向ベクトル Qもプロペラ支持部品が接合される構造部材（ 既に接合済み)から与えられ、プロペラ支持部品の鉛直上方方向ベクトルとの差を減 じるよう〖こ移動する。
[図 5]特許文献 7の吊り作業補助装置の説明図 (特許文献 7 (特開 2004-067355)の図 3)
圆 6]吊り作業の問題の説明図 (特許文献 7 (特開 2004- 067355)の図 9)： (a)構造部 品の接続面が斜めである場合、（b)構造部品の設置面が水平ではない場合の例、（ c) (d)被接合対象面と同一の傾斜で、かつ、被接合対象面と対称位置にある構造部 品の面があると誤接合しやす!/ヽ
[図 7]3軸姿勢センサーとその出力の説明図： 3軸姿勢センサー Pは圧電素子力 な る A— a、 B— b、 C cセンサーそれぞれの橈み検出軸を互いに平行でない方向に 配設固定したものである。
[図 8]Mto (Truncated Octahedron)の静置姿勢が内部に固定配設されている 3軸姿 勢センサー（Pto)の出力によって弁別できることの説明図
圆 9]物体の姿勢に関連付けた固定情報を通信する装置のブロック図
[図 10]n6の処理のフローチャート（物体 Mの姿勢に関連付けられた情報を出力する 処理）
[図 11]任意の情報を物体 Mの姿勢と関連付けて n4に記憶させる処理のフローチヤ ート
圆 12]直方体 (六面体) Mrにて、部分表面の姿勢によって「外出」「会議」「在席」「帰 宅」その他の情報との関連付け、会社員の所在自己申告 ·勤務管理に応用した実施 例の説明図 [図 13]n4 (n4a、 n4b、 n4cを有する記憶手段）の説明図
圆 14]物体の姿勢に関連付けた固定情報を通信する装置のブロック図
符号の説明
10 A- -a軸が「Aが上」の垂直姿勢であるときの A— a軸橈み検出素子の出力
11 A- - a軸が水平姿勢であるときの A— a軸橈み検出素子の出力
12 A- -a軸が「aが上」の垂直姿勢であるときの A— a軸橈み検出素子の出力
20 B- -b軸が「Bが上」の垂直姿勢であるときの B— b軸橈み検出素子の出力
21 B- -b軸が水平姿勢であるときの B— b軸橈み検出素子の出力
22 B- -b軸が「bが上」の垂直姿勢であるときの B— b軸橈み検出素子の出力
30 c- - c軸が「Cが上」の垂直姿勢であるときの C c軸橈み検出素子の出力
31 c- - c軸が水平姿勢であるときの C c軸橈み検出素子の出力
32 c- -c軸が「cが上」の垂直姿勢であるときの C c軸橈み検出素子の出力 ml 姿勢センサー出力を遠隔送信する手段
m2 姿勢センサー出力を変調して (その情報を搭載した)電波信号にする変調手段 m3 電波信号送信アンテナ
mlO 二次情報を出力する手段 (液晶ディスプレイ、ランプ (発光ダイオード）、スピー 力など
または、二次情報に基づいて駆動されるァクチユエ一ター
mi l 二次情報信号を受信する手段
ml2 受信電波を復調して電波に搭載された二次情報信号に対応した信号を得る 手段
ml 3 電波の受信アンテナ
Mr 複数の静置姿勢をとる物体 Mの例で、物体は直方体（六面体)である
Mto 複数の静置姿勢をとる物体 Mの例で、物体は Truncated Octahedronである
N 物体 Mから離隔したステーション
nl 姿勢センサー信号を受信する受信手段
n2 電波の受信アンテナ
n3 受信電波を復調して電波に搭載された姿勢センサー出力に対応した信号を得 る手段
n4 n4a、 n4b、 n4cを有する記憶手段
n4a 物体 M静置時の姿勢センサー出力の範囲データを記憶する第一記憶手段 n4b 物体 Mの姿勢に関連付ける固定情報が第一記憶手段の記憶と対応して記憶 された第二記憶手段
n4c n4aの出力範囲データの記憶場所と n4bの情報の記憶場所との対応を記憶す る手段
n5 必要に応じて n4の記憶情報の書き込みや修正を行う手段
n6 n3の信号力 4aの出力範囲データの範囲に含まれるか否かを判定し、含まれる 場合に、その n4aの記憶と対応して記憶された n4bの固定情報を引用する手段 n7 n6で引用された n4bの情報を出力する液晶ディスプレイモニターなどの表示手 段
nlO 物体 Mの姿勢に関連付けた固定情報に基づく二次情報を得る手段 ni l 二次情報を遠隔送信する手段
nl2 電波信号送信アンテナ
nl3 二次情報の電気信号を変調して (その情報を搭載した)電波信号にする変調 手段
P 3軸姿勢センサー（単軸圧電センサー A— a、 B— b、 C cが互いに軸を直交し て固定されている）
Pto Mtoの内部に固定配設されている 3軸姿勢センサー（P)
Q 鉛直上方方向ベクトル
S 完成構造物の設計基準線方向ベクトルで、移動体構造物では水平直進方向べ タトル（図 2)、建築構造物では建築物の正面背面の基準水平方位の方向ベクトル（ 図 4)
Sri 表面に「在席」と記された直方体 (六面体)の側面 (他の表面から視覚的に弁別 できる部分表面）
Sr2 表面に「帰宅」と記された直方体 (六面体)の側面 (他の表面から視覚的に弁別 できる部分表面） XI Mtoが、 X面（図示せず）を下に静止し、 Mtxの A— aセンサーが「Aが上」の斜 め姿勢である出力
X2 Mtoが、 X面（図示せず）を下に静止し、 Mtxの B— bセンサーが「Bが上」の斜 め姿勢である出力
X3 Mtoが、 X面（図示せず）を下に静止し、 Mtxの C— cセンサーが「cが上」の斜め 姿勢である出力
Yl Mtoが、 Y面（図示せず）を下に静止し、 Mtxの八ー&センサーが「八が上」の斜 め姿勢である出力
Y2 Mtoが、 Y面（図示せず）を下にして静止していて、 Mtxの B— bセンサーが「B が上」の特定の斜め姿勢であるときの出力
Y3 Mtoが、 Y面（図示せず）を下にして静止していて、 Mtxの C— cセンサーが「c が上」の特定の斜め姿勢であるときの出力
Zl Mtoが、 Z面（図示せず）を下にして静止していて、 Mtxの八ー&センサーが「&が 上」の特定の斜め姿勢であるときの出力
Z2 Mtoが、 Z面（図示せず）を下にして静止していて、 Mtxの B— bセンサーが「bが 上」の特定の斜め姿勢であるときの出力
Z3 Mtoが、 Z面（図示せず）を下にして静止していて、 Mtxの C— cセンサーが「C が上」の特定の斜め姿勢であるときの出力
発明を実施するための最良の形態
[0033] 本発明を実施するための形態として、前述の構造物組立法を実施する装置を説明 する。あわせて、組立て後の構造物保守のためのデータ、たとえば、地震での高層ビ ル構造の振動データ、高波による船舶構造の橈みデータの採取 ·記録 (データ口ギン グ)装置を説明する。
[0034] 本案装置は (請求項 6)、前述の方法 (請求項 1)である姿勢センサー付電子タグを 用いた構造物組立法に用いる装置であって、姿勢センサー付電子タグが遠隔送信 するデータを遠隔受信する受信手段と、一つの構造部品の姿勢データ受信値と他の 構造部品の姿勢データ受信値との差を演算する手段と、前記の差の値を減する方向 に構造部品を移動する指令を出す手段を有する姿勢センサー付電子タグを用いた 構造物組立装置である。
[0035] また、本案のデータの採取 ·記録 (データ口ギング)装置は（請求項 7)、 前述の方 法 (請求項 1)である姿勢センサー付電子タグを用いた構造物組立法によって組み立 てられた構造物に関するデータを記憶する装置であって、組み立てられた構造物の 構造部品に配設された姿勢センサー付電子タグが遠隔送信する姿勢データを受信 する受信手段と、前記受信手段の受信データと該データ送信源の姿勢センサーの 構造部品位置とを関連付けて記憶する記憶手段を有する構造物に関するデータ記 憶装置である。これは、組立て時に用いた姿勢センサー付電子タグをそのまま配設し たままにして、組立て後の構造物保守のためのデータ収集用のセンサーとする、とい うものである。
[0036] 特に、橈み、歪み、上反（うわぞり：キャンバー）が問題になるような部位は、組立て 時にも慎重に接合を行わねばならない。たとえば、船舶のプロペラシャフトや高層ビ ルの基礎構造の周縁がそういった部位に該当し、いわゆる高精度ァライメントと呼ば れる作業となる。ァライメント作業支援のために、多くの姿勢センサー付電子タグを取 り付けるとよい。姿勢センサー付電子タグが、構造部品の変形状態をモニターし、そ のデータを参考として変形状態をモニターしつつ接合する。接合完了後も変形状態 モニター用として、それらセンサーの一部を残留させればよい。同じセンサーを残留 させ、設置後の保守データの採取 ·記録 (データ口ギング)することは設置時からの対 応がとれるので好適である。
[0037] 高層ビルでは、地震振動ダメージの把握も重要である。圧電効果をもつ個体をもち いた姿勢センサーは、加速度も検知可能なので、それを利用すれば、たとえば地震 振動 (振動エネルギー)を構造物の所望の部位で観測する装置となる。すなわち (請 求項 8)、前述の方法 (請求項 1)である姿勢センサー付電子タグを用いた構造物組 立法によって組み立てられた構造物に関するデータを記憶する装置であって、姿勢 センサーが加速度出力機能を兼備するものであり、組み立てられた構造物の構造部 品に配設された姿勢センサー付電子タグが遠隔送信する加速度データを受信する 受信手段と、前記受信手段の受信データと該データ送信源の姿勢センサーの構造 部品位置とを関連付けて記憶する記憶手段を有する構造物に関するデータ記憶装 置である。
[0038] 地震ダメージの推定を、（請求項 9)姿勢センサーの加速度出力データに基づいて 構造物の構造部品に与えられた力学的エネルギーを演算する演算手段および該演 算結果を構造部品の構造物内位置と関連付けて記憶する手段を兼備することで行 つてもよい。
[0039] 以下に特許文献 8に関して、本案の利用する姿勢センサー付電子タグの一例とし て付記する。以下に記載された物体 Mとは、前記の姿勢センサー付電子タグそのも の、または姿勢センサー付電子タグを配設した構造部品、または姿勢センサー付電 子タグを中心要素として構造部品に配備された電気電子機器である。特許文献 8の 装置は、複数の姿勢をとる物体 Mの姿勢に関連付けた固定情報を、物体 Mから離隔 したステーション Nで出力する装置であって、物体 M力 （3軸）姿勢センサー Pと、 (3 軸)姿勢センサー出力を変調して電波信号にする変調手段 m2と、アンテナをもつ電 波送信手段 m3を具備し、離隔ステーション Nが、前記電波を遠隔受信するアンテナ をもつ受信手段 n2と、受信電波を復調する手段 n3と、 n4a、 n4b、 n4cを有する記憶 手段 n4を具備する。（図 9参照）ここで、 n4aは、物体 M静置時の姿勢センサー出力 の範囲データを記憶する第一記憶手段、 n4bは、物体 Mの姿勢に関連付ける固定 情報が第一記憶手段の記憶と対応して記憶された第二記憶手段、 n4cは、 n4aの出 力範囲データの記憶場所と n4bの情報の記憶場所との対応をアドレスやポインター などで記憶する手段である。
[0040] さらに、離隔ステーション Nは以下の手段 n6を具備する。すなわち、受信手段 の 受信信号が第一記憶手段 n4aに記憶されたひとつの出力範囲データの範囲に含ま れるか否かを判定し、含まれる場合に、その第一記憶手段の出力範囲データと対応 して記憶された第二記憶手段 n4bの固定情報を引用する手段、および引用された固 定情報を液晶ディスプレイモニターなどに出力する（表示する）手段 n7を具備する。
[0041] ここで、図 11のフロー図で記憶手段 n4の記憶書き込みを説明する。まず、『物体 M が静置状態か？』と『物体 Mの姿勢と関連付けたい固定情報があるか？』がともに Ye sであるとする。その状態にて離隔ステーション Nにて、『n3から姿勢センサー出力の 受信信号を得る』。 [0042] その受信信号は、物体 M静置状態に応じた姿勢センサー信号である。そこで、後 述の判定を容易にするために、その信号値の前後に適当な余裕値をもたせた範囲 を「姿勢センサー出力の範囲データ」とし、『n3から得た信号を含む信号範囲を「姿 勢センサー出力の範囲データ」として n4aに書き込む』。と同時に、『物体 Mの姿勢と 関連付けたい固定情報を n4bに書き込む』。さらに、『n4aの「姿勢センサー出力の範 囲データ」と n4bの「物体 Mの姿勢と関連付けた 、情報」との記憶場所の対応を n4c に書き込む』という 3つの書き込み操作を行う。これら書き込み操作には必要に応じて 書き込みや修正を行う手段 n5を用いる。書き込みが完了した記憶手段 n4 (n4a、 n4 b、 n4cを有する記憶手段）の状態を図 13に例示する。
[0043] 図 13の例は、図 12の物体 Mrの姿勢と関連付けた、固定情報が「在席」「外出」「会 議」「帰宅」である一例であって、固定情報は何でもよい。本案にては、たとえば「操舵 部品の姿勢」や「プレフアブ屋外階段の姿勢」といった個別の構造部品の固有の姿 勢に関する記載を書き込んおき、実際の姿勢データとの対応つけておくと便利である 。現場のモニターにこういった記載力かかる姿勢の遠隔信号を受信したときに表示し たり音声出力できる。
[0044] 本案の姿勢センサー付電子タグは、任意の形状の構造部品に配設可能である。配 設の簡単な例として図 8は物体 Mが切頂 8面体： Truncated Octahedronと呼ばれる 多面体 Mtoの例であって、 Mtoの内部に 3軸姿勢センサー（Pto)が固定配設されて いる。姿勢 X·姿勢 Υ·姿勢 Zに応じて、内部の姿勢センサー Ptoからそれぞれ異なつ た姿勢出力（Xl、 X2、 X3) (Υ1、 Υ2、 Υ3) (Zl、 Ζ2、 Ζ3)が出力され、これが m2'm 3 (図示略)で送信される。
[0045] 図 11のフローの記憶書込み操作を行ったあと、物体 Mが図 11のフローで固定情 報と関連付けられた特定の姿勢になると固定情報が離隔ステーション Nで出力 '表示 される。離隔ステーション Nでの処理（n6の処理）を、図 10のフロー図で説明すると、 まず『n3からの受信信号を得る』処理を行い次に、『n3からの受信信号値が n4aに記 憶されたデータ範囲に含まれるか？』を判定し、それが Yesであると、『n4aの記憶と 対応して記憶された n4bの情報を弓 I用し n7に出力する』と 、うことである。
[0046] 以上の形態は、物体 Mからステーション Nへの単方向通信であった力 物体 Mとス テーシヨン Nとの間で双方向通信する形態も有効である。その構成は、ここまで説明 した単方向通信の構成に、さらに以下の構成要素を加えたものである（図 14参照)。 すなわち物体 Mが、姿勢センサー付電子タグを中心要素として構造部品に配備さ れた電気電子機器であって、（特許文献 8請求項 2)離隔ステーション Nにて、 n6の 処理で引用された固定情報に基づく二次情報を得る手段 nlO、および該二次情報 を遠隔送信する手段 nl l、物体 Mにて、前記二次情報の遠隔送信信号を受信する 受信手段 ml l、前記二次情報の出力手段 mlOが兼備した構成である。二次情報を 得る手段 nlOは、たとえば前述の「期待される信号受信パターンをあらかじめ記憶す る第三記憶手段と前記期待される信号受信パターンと実際の受信パターンとの差異 (二次情報)を判定して出力する手段」である。
二次情報を、たとえば「操舵部品の姿勢チェック完了」、「プレフアブ屋外階段の姿 勢チェック完了」、「操舵部品転倒中」、「プレフアブ屋外階段転回中」といった個別の 構造部品の固有の姿勢に関する自動制御指令，制御状況として、物体 Mに音声出 力手段、光学的な信号の出力手段を配設し出力すると好適である。すなわち、姿勢 センサー付電子タグを中心要素として構造部品に配備された電気電子機器 (物体 M )に兼備された音声出力手段、光学的な信号の出力手段から、現場の組立て作業（ 高精度ァライメント作業)を行っている作業者に個別の構造部品の固有の姿勢に関 する情報が当該構造部品から出力伝達される。構造部材の状況がリアルタイムで把 握でき便利かつ安全である。（特許文献 8に関する付記おわり）

Claims

請求の範囲
[1] 姿勢センサーを具備し該姿勢センサーが検知する姿勢データを遠隔送信する姿勢 センサー付電子タグが配設された複数の構造部品を移動し結合させて構造物を組 み立てる構造物組立法であって、
構造部品に配設された姿勢センサー付電子タグが遠隔送信する姿勢データが、 完成構造物の設計基準線方向に対する該構造部品の基準線の姿勢であり、 前記姿勢データを結合する 2つの構造部品の姿勢センサー付電子タグより受信し、 前記結合する 2つの構造部品姿勢データの差を減ずる方向に一方の構造部品を移 動し結合させて組み立てる姿勢センサー付電子タグを用いた構造物組立法
[2] 完成構造物の設計基準線方向が、鉛直上方または鉛直下方であり、姿勢データが 鉛直上方または鉛直下方に対して構造部品の基準線がなす角度である
請求項 1の姿勢センサー付電子タグを用いた構造物組立法
[3] 完成構造物設計上の基準線方向が、水平方向であり、姿勢データが前記水平基 準線方向に対して構造部品の基準線がなす角度である
請求項 1の姿勢センサー付電子タグを用いた構造物組立法
[4] 完成構造物が移動体であり、水平面内の基準線方向が、移動体が水平に直進す る方向であり、姿勢データが前記水平直進方向に対して構造部品の基準線がなす 角度である
請求項 3の姿勢センサー付電子タグを用いた構造物組立法
[5] 完成構造物が建築物であり、水平面内の基準線方向が、該建築物敷地の地理的 方位に基づく方向または該建築物の正面 '背面の方位に基づく方向であり、姿勢デ ータが前記方位に基づく方向に対して構造部品の基準線がなす角度である 請求項 3の姿勢センサー付電子タグを用いた構造物組立法
[6] 請求項 1に記載された姿勢センサー付電子タグを用いた構造物組立法に用いる装 置であって、
姿勢センサー付電子タグが遠隔送信するデータを遠隔受信する受信手段と、 一つの構造部品の姿勢データ受信値と他の構造部品の姿勢データ受信値との差を 演算する手段と、 前記の差の値を減する方向に構造部品を移動する指令を出す手段を有する 姿勢センサー付電子タグを用いた構造物組立装置
[7] 請求項 1に記載された姿勢センサー付電子タグを用いた構造物組立法によって組 み立てられた構造物を保守するためのデータを記憶する装置であって、組み立てら れた構造物の構造部品に配設された姿勢センサー付電子タグが遠隔送信する姿勢 データを受信する受信手段と、
前記受信手段の受信データと該データ送信源の姿勢センサーの構造部品位置とを 関連付けて記憶する記憶手段を有する構造物保守のためのデータ記憶装置
[8] 請求項 1に記載された姿勢センサー付電子タグを用いた構造物組立法によって組 み立てられた構造物に関するデータを記憶する装置であって、姿勢センサーが加速 度出力機能を兼備するものであり、
組み立てられた構造物の構造部品に配設された姿勢センサー付電子タグが遠隔送 信する加速度データを受信する受信手段と、
前記受信手段の受信データと該データ送信源の姿勢センサーの構造部品位置とを 関連付けて記憶する記憶手段を有する構造物保守のためのデータ記憶装置
[9] 姿勢センサーの加速度出力データに基づいて構造物の構造部品に与えられた力 学的エネルギーを演算する演算手段および該演算結果を構造部品の構造物内位 置と関連付けて記憶する手段を兼備する
請求項 8の構造物保守のためのデータ記憶装置
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