レーザ計測用ターゲット治具及びレーザ計測システム
【課題】計測システム全体の小型化及び軽量化を図るとともに、配管の取付位置を正確に特定することができる、レーザ計測用ターゲット治具及びレーザ計測システムを提供する。
【解決手段】第一フランジ１１に一端部２ａ及び中間部２ｂが固定される計測器用固定治具２と、第二フランジ１２に固定されるレーザ計測用ターゲット治具３と、計測器用固定治具２の他端部２ｃに固定されるレーザ計測器４と、第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置を算出する演算手段５と、を備え、レーザ計測用ターゲット治具３は、第二フランジ１２に配置される台座３１と、レーザ光を反射可能な表面３２ａを有し台座３１に表面の一部が突出するように固定された球体３２と、台座３１を第二フランジ１２に固定する固定手段３３と、を有する。
【解決手段】第一フランジ１１に一端部２ａ及び中間部２ｂが固定される計測器用固定治具２と、第二フランジ１２に固定されるレーザ計測用ターゲット治具３と、計測器用固定治具２の他端部２ｃに固定されるレーザ計測器４と、第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置を算出する演算手段５と、を備え、レーザ計測用ターゲット治具３は、第二フランジ１２に配置される台座３１と、レーザ光を反射可能な表面３２ａを有し台座３１に表面の一部が突出するように固定された球体３２と、台座３１を第二フランジ１２に固定する固定手段３３と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ計測用ターゲット治具及びレーザ計測システムに関し、特に、配管等の接続部品の接続位置を計測するためのレーザ計測用ターゲット治具及び該レーザ計測用ターゲット治具を使用したレーザ計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶、プラント、橋梁等の大型構造物では、一般に、両端にフランジを有する配管を連結しながら、長距離の配管を敷設している。また、船舶の建造時によく行われているようなブロック建造では、船体を複数のブロックに分割し、ブロックごとに製造してから各ブロックを連結して船体を建造している。このとき、ブロック間においても配管を連結する必要がある。しかしながら、配管の製造誤差、ブロック建造時の組立誤差等の関係から、設計どおりの配管では適切に配管を接続できないことが多い。そこで、例えば、余長を有する配管を現場で切断して長さを調整する合わせ管、現場で配管を切断しアングル等を溶接して長さや形状を調整する金型管、現場で連結するフランジの位置をスケッチして配管の形状を特定するスケッチ管等を使用して、現場に仮の配管や製図用具等を持ち込み、現場で長さや形状を調整・特定し、工場にて正式な配管を製造して現場に調達し、配管を連結している。
【０００３】
このように現場で調整が必要な配管（以下、現場調整管という）では、長さや形状を正確に特定することが重要である。かかる現場調整管の取付位置を計測する方法として、例えば、特許文献１や特許文献２に記載された方法が既に提案されている。
【０００４】
特許文献１に記載された計測方法は、デジタルカメラとパソコンを使用した三次元写真計測方法であって、配管の取付位置を構成するフランジのボルト孔の外周又は機器取合部に嵌合されたオフセット治具の表面に、光反射部を有するシール状の計測用ターゲットを貼り付け、この計測用ターゲットをデジタルカメラで撮影することにより、計測ターゲットの座標を算出し、ボルト孔の中心座標やフランジの中心座標等を割り出し、配管の取付位置を特定している。
【０００５】
特許文献２に記載された計測方法は、一方のフランジ上に位置測定装置を配置し、他方のフランジのボルト孔にリングピンを嵌着し、位置測定装置からワイヤを導出してリングピンに係止することによって、ワイヤの長さや角度を測定し、フランジの位置を特定している。また、かかる計測方法により得られた計測データは、パソコンに取り込まれて管加工データに変換される。そして、管加工データに曲げ数、曲げ位置、管の種類（エルボー、ベンダー等）、抜き代、パッキン代等の条件を設定することにより、現場調整管の制作仕様書を作成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３６１２６５号公報
【特許文献２】特開２００９−２５８０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、計測ターゲットを貼り付ける位置によって計測精度が変動し、安定した計測を行うことができないという問題があった。また、配管の取付位置の座標を算出するためには、デジタルカメラの位置を固定して両方の計測ターゲットを一度に撮影できる位置を探し出す必要があり、船舶のような複雑で狭隘な作業現場では最適な撮影ポイントを確保することが難しいという問題もあった。
【０００８】
また、特許文献２に記載されたようなワイヤを使用した計測方法では、位置測定装置が大型化・重量化し易く、持ち運びに不便であるという問題があった。特に、船舶のような大型構造物では、移動距離が長く、現場調整管の本数も多い（数百〜数千本）ことから、取り扱い難く、作業員の負担が大きい。また、ワイヤを物理的に係止させていることから、他の構成機器との位置関係や取付位置の高さ等の関係で、ワイヤを係止できない、ワイヤを係止することに労力を要する等の問題もあった。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、計測システム全体の小型化及び軽量化を図るとともに、配管の取付位置を正確に特定することができる、レーザ計測用ターゲット治具及びレーザ計測システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、レーザ光を照射して反射光を受光することにより対象物の位置を計測する際に、前記対象物に配置される反射体を構成するレーザ計測用ターゲット治具であって、前記対象物に配置される台座と、前記レーザ光を反射可能な表面を有し前記台座に表面の一部が突出するように固定された球体と、前記台座を前記対象物に固定する固定手段と、を有することを特徴とするレーザ計測用ターゲット治具が提供される。
【００１１】
前記球体が固定された側の前記台座の表面は、前記レーザ光を散乱又は吸収させる加工が施されていてもよい。
【００１２】
前記固定手段は、磁石を備えていてもよいし、前記台座の背面に立設されたアンカーボルトと、前記対象物に形成された貫通孔に挿通された前記アンカーボルトに螺合されるとともに前記貫通孔に食い込むテーパ面を有するナットと、を備えていてもよい。
【００１３】
また、本発明によれば、配管によって接続される第一フランジ及び第二フランジの位置をレーザ光の反射光を受光することにより計測するレーザ計測システムであって、前記第一フランジに一端部及び中間部が固定されるとともに他端部が前記第一フランジから外方に延出された計測器用固定治具と、前記第二フランジに固定されるとともに反射体を構成するレーザ計測用ターゲット治具と、前記計測器用固定治具の前記他端部に固定されるとともに前記レーザ光を投受光して前記レーザ計測用ターゲット治具までの距離を計測するレーザ計測器と、前記レーザ計測器の出力データ、前記計測器用固定治具の形状、前記レーザ計測器の形状及び前記レーザ計測用ターゲット治具の形状に基づいて前記第一フランジ及び前記第二フランジの位置を算出する演算手段と、を備え、前記レーザ計測用ターゲット治具は、前記第二フランジに配置される台座と、前記レーザ光を反射可能な表面を有し前記台座に表面の一部が突出するように固定された球体と、前記台座を前記第二フランジに固定する固定手段と、を有することを特徴とするレーザ計測システムが提供される。
【００１４】
前記計測器用固定治具は、前記第一フランジの直径よりも長く形成された板状部材と、前記一端部に形成された治具固定用孔と、前記中間部に形成された治具固定用長孔と、前記他端部に形成された計測器固定用孔と、前記治具固定用孔及び前記第一フランジ並びに前記治具固定用長孔及び前記第一フランジに挿通される治具固定用ボルトと、該治具固定用ボルトに螺合されるとともに前記第一フランジに食い込むテーパ面を有する治具固定用ナットと、を備えていてもよい。
【００１５】
前記レーザ計測用ターゲット治具は、前記球体が固定された側の前記台座の表面に前記レーザ光を散乱又は吸収させる加工が施されていてもよい。
【００１６】
前記レーザ計測用ターゲット治具は、前記固定手段が、磁石を備えていてもよいし、前記台座の背面に立設されたアンカーボルトと、前記第二フランジに形成されたボルト孔に挿通された前記アンカーボルトに螺合されるとともに前記ボルト孔に食い込むテーパ面を有するナットと、を備えていてもよい。また、前記板状部材は、ジェラルミン素材により構成されていてもよいし、前記治具固定用ボルト及び前記治具固定用ナットは、ステンレス素材により構成されていてもよい。
【００１７】
前記レーザ計測器は、前記レーザ計測用ターゲット治具を含む範囲に前記レーザ光を走査させて最大の反射光強度が得られる位置の距離を計測するようにしてもよい。
【００１８】
前記レーザ計測用ターゲット治具は、少なくとも前記第二フランジの三箇所に固定され、前記演算手段は、前記レーザ計測用ターゲット治具が配置された箇所の座標を算出することにより前記第二フランジの面及び中心位置を特定するようにしてもよい。
【００１９】
前記演算手段は、前記第一フランジ及び前記第二フランジを含む構造物の三次元モデルに、前記第一フランジ及び前記第二フランジの位置座標を取り込み、前記配管が他の構造物と干渉しないように前記配管の長さ及び形状を算出するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
上述した本発明に係るレーザ計測用ターゲット治具及びレーザ計測システムによれば、計測手段としてレーザ計測を選択し、レーザ計測用ターゲット治具にレーザ光を反射する球体を配置したことにより、レーザ計測用ターゲット治具の位置（距離）を正確に計測することができ、機器の小型化及び軽量化を図ることもできる。
【００２１】
また、計測器用固定治具を介してレーザ計測器を固定することにより、レーザ光を照射又は受光し易い位置にレーザ計測器を配置することができる。また、レーザ計測器の小型化及び軽量化を図ることにより、容易に持ち運ぶことができ、高所部や天井部に容易に取り付けることができ、レーザ光をレーザ計測用ターゲット治具に向かって照射させるだけで容易に計測することができ、利便性の向上を図ることができる。
【００２２】
したがって、計上述した本発明によれば、計測システム全体の小型化及び軽量化を図るとともに、配管の取付位置を正確に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一実施形態に係るレーザ計測システムの概要を示す全体構成図である。
【図２】図１に示した計測器用固定治具を示す図であり、（ａ）は取付状態の平面図、（ｂ）は取付状態の側面図、を示している。
【図３】本発明の第一実施形態に係るレーザ計測用ターゲット治具を示す図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は第一変形例、（ｄ）は第二変形例、を示している。
【図４】図１に示した演算手段により得られる配管を示す側面図であり、（ａ）はエルボー管、（ｂ）はイナズマ管、（ｃ）はベンド管、を示している。
【図５】本発明の第二実施形態に係るレーザ計測システムの概要を示す全体構成図である。
【図６】図１に示したレーザ計測器及びレーザ計測用ターゲット治具の取付位置を示す図であり、（ａ）は第一変形例、（ｂ）は第二変形例、を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図１〜図６を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係るレーザ計測システムの概要を示す全体構成図である。図２は、図１に示した計測器用固定治具を示す図であり、（ａ）は取付状態の平面図、（ｂ）は取付状態の側面図、を示している。図３は、本発明の第一実施形態に係るレーザ計測用ターゲット治具を示す図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は第一変形例、（ｄ）は第二変形例、を示している。
【００２５】
本発明の第一実施形態に係るレーザ計測システム１は、図１に示したように、配管によって接続される第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置をレーザ光の反射光を受光することにより計測するレーザ計測システム１であって、第一フランジ１１に一端部２ａ及び中間部２ｂが固定されるとともに他端部２ｃが第一フランジ１１から外方に延出された計測器用固定治具２と、第二フランジ１２に固定されるとともに反射体を構成するレーザ計測用ターゲット治具３と、計測器用固定治具２の他端部２ｃに固定されるとともにレーザ光を投受光してレーザ計測用ターゲット治具３までの距離を計測するレーザ計測器４と、レーザ計測器４の出力データ、計測器用固定治具２の形状、レーザ計測器４の形状及びレーザ計測用ターゲット治具３の形状に基づいて第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置を算出する演算手段５と、を備え、レーザ計測用ターゲット治具３は、第二フランジ１２に配置される台座３１と、レーザ光を反射可能な表面３２ａを有し台座３１に表面の一部が突出するように固定された球体３２と、台座３１を第二フランジ１２に固定する固定手段３３と、を有する。
【００２６】
前記第一フランジ１１及び前記第二フランジ１２は、例えば、船舶、プラント等の大型構造物において隣接するブロックに配置された取り合い部を構成している。第一フランジ１１は、例えば、第一ブロックＢＬ１の床面１００に上方を向いて配置されており、第二フランジ１２は、例えば、第二ブロックＢＬ２の壁面２００に下方を向いて配置されている。第一ブロックＢＬ１及び第二ブロックＢＬ２は、個別に種々の艤装品が取り付けられて組み立てられた後、互いに溶接等に接続される。その後、第一ブロックＢＬ１と第二ブロックＢＬ２とを繋ぐ配管が第一フランジ１１及び第二フランジ１２に接続される。かかる配管は、製造誤差や組立誤差を吸収する配管であり、いわゆる現場調整管である。したがって、第一ブロックＢＬ１と第二ブロックＢＬ２とを接続して第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置が確定してから、第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置を計測し、現場調整管を製作することとなる。本実施形態は、かかる第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置の計測に適したものである。
【００２７】
前記計測器用固定治具２は、図２（ａ）及び（ｂ）に示したように、第一フランジ１１の直径よりも長く形成された板状部材２１と、一端部２ａに形成された治具固定用孔２２と、中間部２ｂに形成された治具固定用長孔２３と、他端部２ｃに形成された計測器固定用孔２４と、治具固定用孔２２及び第一フランジ１１並びに治具固定用長孔２３及び第一フランジ１１に挿通される治具固定用ボルト２５と、治具固定用ボルト２５に螺合されるとともに第一フランジ１１に食い込むテーパ面２６ａを有する治具固定用ナット２６と、を備えている。
【００２８】
また、板状部材２１は、例えば、ジェラルミン素材により構成され、治具固定用ボルト２５及び治具固定用ナット２６は、例えば、ステンレス素材により構成される。かかる素材の組み合わせにより、締結力を向上させつつ、部材の磨耗や切削を抑制することができる。
【００２９】
前記板状部材２１を第一フランジ１１の直径よりも長く形成することにより、第一フランジ１１から偏心した位置にレーザ計測器４を配置することができる。また、板状部材２１の固定位置を変更することにより、第一フランジ１１の外周における任意の位置にレーザ計測器４を配置することができる。したがって、第一フランジ１１と第二フランジ１２との間に障害物が存在している場合であっても、その障害物を避けてレーザ光を投受光できるように、レーザ計測器４を配置することができる。
【００３０】
なお、板状部材２１は、第一フランジ１１の直径の変化に対応できるように、例えば、大中小のように複数の長さのものを予め用意しておき、作業現場の環境等に応じて所望の長さの板状部材２１を選択できるようにしてもよい。
【００３１】
前記治具固定用長孔２３は、板状部材２１の中間部２ｂに長手方向に沿って形成されている。かかる治具固定用長孔２３を形成することにより、第一フランジ１１の直径の大きさが変わった場合であっても、容易に対応することができ、計測器用固定治具２を第一フランジ１１に固定することができる。ところで、第一フランジ１１には、複数のボルト孔１１ａが形成されており、任意に選択した二箇所のボルト孔１１ａに治具固定用孔２２及び治具固定用長孔２３を対応させた状態で治具固定用ボルト２５が挿通される。固定用に使用する一対のボルト孔１１ａは、対角線上にあってもよいし、隣接していてもよい。
【００３２】
前記計測器固定用孔２４は、レーザ計測器４の下端部に接続可能なアンカーボルト４ａが挿通される貫通孔である。アンカーボルト４ａには、板状部材２１の背面側からナット４ｂが螺合され、締め付けられることによって、レーザ計測器４は板状部材２１上に固定される。図２（ａ）において、計測器固定用孔２４の外周に配置された凹部２４ａは、レーザ計測器４の下端部に形成された凸部（図示せず）と係止可能に形成されており、レーザ計測器４の位置決めに寄与する。
【００３３】
前記治具固定用ボルト２５は、第一フランジ１１の上面に配置された板状部材２１の治具固定用孔２２及び治具固定用長孔２３に挿通され、第一フランジ１１のボルト孔１１ａに挿通される。そして、第一フランジ１１の背面から治具固定用ナット２６が螺合され、締め付けられる。このように、第一フランジ１１の背面から治具固定用ナット２６を接続することにより、締付力を向上させることができる。
【００３４】
前記治具固定用ナット２６は、側面が円錐面状に形成されており、円錐面がテーパ面２６ａを構成している。かかるテーパ面２６ａを形成することにより、治具固定用ボルト２５に治具固定用ナット２６を螺合させると、治具固定用ナット２６の先端がボルト孔１１ａに進入し、楔効果により第一フランジ１１に食い込んで治具固定用ボルト２５を強固に固定することができるとともに、容易に治具固定用ボルト２５の中心とボルト孔１１ａの中心とを一致させることができる。
【００３５】
前記レーザ計測用ターゲット治具３は、レーザ光を照射して反射光を受光することにより対象物（例えば、第二フランジ１２）の位置を計測する際に、対象物に配置される反射体を構成するレーザ計測用ターゲット治具である。レーザ計測用ターゲット治具３は、図３（ａ）に示したように、台座３１と、球体３２と、固定手段３３と、を有する。
【００３６】
前記台座３１は、第二フランジ１２に形成されたボルト孔１２ａよりも大きな面積を有する板状部材である。ここでは、図３（ｂ）に示したように、台座３１は円板形状を有しているが、かかる形状に限定されるものではなく、多角形状であってもよい。また、レーザ計測用ターゲット治具３は、球体３２が固定された側の台座３１の表面３１ａにレーザ光を散乱又は吸収させる加工が施されている。かかる加工は、表面３１ａに凹凸や溝を形成する機械加工であってもよいし、黒色や灰色に着色する加工であってもよいし、薄膜やコーティング層を形成する加工であってもよいし、フェルト等の布部材を貼付する加工であってもよい。このような加工を表面３１ａに施すことにより、台座３１から反射するレーザ光を低減したり、強度を弱くしたりすることができ、反射体である球体３２の誤検知を抑制することができる。
【００３７】
前記球体３２は、例えば、鉄球等の金属球により構成される。ただし、球体３２は、レーザ光を反射し易い素材であれば、金属に限定されるものではなく、表面３２ａに反射を強化するコーティングが施されていてもよい。球体３２は、台座３１の中心部にスポット溶接等により固定される。また、球体３２の表面３２ａの一部が台座３１から突出するように固定されていることから、レーザ計測用ターゲット治具３に照射されたレーザ光は、球体３２の表面３２ａで効率よく反射する。
【００３８】
球体３２の表面３２ａで反射した反射光は、球体３２の中心点Ｃｔを通る直線上の計測点Ｐで強度が最大となる。中心点Ｃｔを逸れたレーザ光は、入射角度に対して垂直に反射しないため、レーザセンサ４１で計測される反射光強度は低下する。それに対して、中心点Ｃｔを通る直線上に入射したレーザ光は、入射角度に対して垂直に反射するため、レーザセンサ４１で計測される反射光強度は最大となる。したがって、レーザ光の飛行時間からレーザセンサ４１と球体３２との距離Ｌ（すなわち、計測点Ｐの座標）を容易に算出することができる。
【００３９】
前記固定手段３３は、例えば、台座３１の背面に立設されたアンカーボルト３３ａと、対象物（第二フランジ１２）に形成された貫通孔（ボルト孔１２ａ）に挿通されたアンカーボルト３３ａに螺合されるとともに貫通孔（ボルト孔１２ａ）に食い込むテーパ面３３ｂを有するナット３３ｃと、を備えている。アンカーボルト３３ａは、台座３１の背面に溶接されていてもよいし、ネジ結合により固定されていてもよい。
【００４０】
ナット３３ｃは、側面が円錐面状に形成されており、円錐面がテーパ面３３ｂを構成している。かかるテーパ面３３ｂを形成することにより、アンカーボルト３３ａにナット３３ｃを螺合させると、ナット３３ｃの先端がボルト孔１２ａに進入し、楔効果により第二フランジ１２に食い込んでレーザ計測用ターゲット治具３を強固に固定することができるとともに、容易にレーザ計測用ターゲット治具３の中心とボルト孔１２ａの中心とを一致させることができる。なお、ナット３３ｃの後からスピードボルト３３ｄを螺合させて、ナット３３ｃの脱落を抑制するようにしてもよい。
【００４１】
また、固定手段３３は、図３（ｃ）に示したように、台座３１の背面に配置された磁石３３ｅを有していてもよい。第二フランジ１２が鋼材等のように磁石を吸着可能な素材である場合には、磁石３３ｅを利用することにより、レーザ計測用ターゲット治具３を第二フランジ１２等の対象物に固定することができる。磁石３３ｅは、永久磁石であってもよいし、吸着力のオン／オフを切替可能な電磁石であってもよい。固定手段３３を磁石３３ｅで構成することにより、ボルト孔１２ａを有しないフランジ、天井面、壁面、床面、艤装品等の構造物の表面にレーザ計測用ターゲット治具３を容易に配置することができる。
【００４２】
また、図３（ｄ）に示したように、ボルト孔１２ａ等に嵌合可能な突起部３３ｆを有していてもよい。かかる突起部３３ｆを形成することにより、容易にレーザ計測用ターゲット治具３の位置決めを行うことができる。
【００４３】
前記レーザ計測器４は、レーザ計測用ターゲット治具３を含む範囲にレーザ光を走査させて最大の反射光強度が得られる位置の距離を計測する機器である。具体的には、レーザ計測器４は、レーザ光を投受光可能なレーザセンサ４１と、レーザセンサ４１を回動可能に支持する本体部４２と、本体部４２の下端部に配置された回転台４３と、を有する。
【００４４】
レーザセンサ４１は、本体部４２に配置された駆動モータ（図示せず）により駆動軸周りに回動可能に構成されている。本体部４２は、回転台４３上に配置されており、回転台４３を計測器用固定治具２に固定した状態で回転可能に構成されている。また、本体部４２には、レーザ光の投光、レーザ光の走査（スキャン）、距離の演算等を処理する信号処理部４２ａが配置されている。本体部４２は、駆動モータ（図示せず）を介して回転台４３に接続されていてもよいし、手動で回転可能に回転台４３に接続されていてもよい。
【００４５】
信号処理部４２ａは、レーザ光の投光タイミング及び反射光の受光タイミングを計測し、レーザ光の飛行時間から飛行距離（往復距離）を算出し、レーザセンサ４１から対象物までの距離を演算する。また、信号処理部４２ａは、反射光強度を計測し、所定の計測時間内における最大値を検出し、その最大値を計時したときの対象物の距離をレーザセンサ４１からレーザ計測用ターゲット治具３までの距離として出力する。なお、距離演算は、受光強度の最大値を検出してから処理してもよいし、常時距離を算出しておいて受光強度が最大となるときの距離を選択するようにしてもよい。
【００４６】
また、信号処理部４２ａは、レーザセンサ４１を回動させる駆動モータ及び本体部４２を回転台４３上で回転させる駆動モータを制御して、レーザ光を一定の範囲内で走査（スキャン）させるようにしてもよい。なお、レーザ光の走査範囲内に計測対象のレーザ計測用ターゲット治具３が含まれるようにレーザ計測器４をセットする際には手動で行うようにしてもよい。
【００４７】
上述したレーザ計測器４は、比較的小型の電子部品、駆動モータ等を組み合わせて製作することができ、物理的に距離を計測するワイヤ計測よりも、小型化及び軽量化を図ることができる。例えば、従来のワイヤ計測器は２５ｋｇ程度の重量であったが、レーザ計測器４を使用することにより２〜３ｋｇ以下にまで重量を軽くすることができる。
【００４８】
前記演算手段５は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶装置、キーボード等の入力装置及びディスプレイ等の出力装置により構成された、いわゆるパソコン等の演算処理可能な機器により構成される。演算手段５は、図１に示したように、レーザ計測器４の信号処理部４２ａと電気的に接続されており、レーザセンサ４１からレーザ計測用ターゲット治具３までの距離を出力信号として受信可能に構成されている。
【００４９】
また、演算手段５の記憶装置には、第一フランジ１１の形状（例えば、第一フランジ１１の半径Ｒｆ１及び高さＨ１、ボルト孔１１ａの位置及び直径等）、計測器用固定治具２の形状（例えば、治具固定用孔２２と計測器固定用孔２４との中心間距離Ｌ２、板状部材２１の厚さＤ２等）、レーザ計測器４の形状（例えば、本体部４２及び回転台４３の高さＨ４、本体部４２とレーザセンサ４１との距離Ｌ４等）に関するデータが予め記憶されている。演算手段５は、これらのデータに基づいて幾何学的な計算を行うことにより、第一フランジ１１のフランジ面の位置、第一フランジ１１の中心線Ｍｆ１の位置、ボルト孔１１ａの位置等を特定することができる。
【００５０】
また、演算手段５の記憶装置には、図３に示したような、第二フランジ１２の形状（例えば、第二フランジ１２の半径Ｒｆ２、ボルト孔１２ａの位置及び直径等）、レーザ計測用ターゲット治具３の形状（例えば、球体３２の半径Ｒｔ、台座３１の背面から球体３２の中心点Ｃｔまでの高さＨｔ等）に関するデータが予め記憶されている。したがって、演算手段５は、レーザ計測用ターゲット治具３がボルト孔１２ａの中心線Ｍｂと一致するように固定されていれば、ボルト孔１２ａの第二フランジ１２上における中心点Ｑの位置（ＸＹＺ座標）を幾何学的な計算により容易に算出することができる。
【００５１】
また、レーザ計測用ターゲット治具３は、図１に示したように、少なくとも第二フランジ１２の三箇所（例えば、ボルト孔１２ａ）に固定され、演算手段５は、レーザ計測用ターゲット治具３が配置された箇所の座標（ＸＹＺ座標）を算出することにより第二フランジ１２の面及び中心位置（中心線Ｍｆ２の位置）を特定する。レーザ計測用ターゲット治具３を少なくとも対象物の三箇所に配置することにより、対象物の面を容易に特定することができる。
【００５２】
演算手段５は、レーザ計測器４の出力（レーザセンサ４１からレーザ計測用ターゲット治具３までの距離Ｌ）及び記憶装置の形状データに基づいて、第一フランジ１１及び第二フランジ１２の面及び中心位置を正確に特定することができる。
【００５３】
また、演算手段５は、特定された第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置から、第一フランジ１１及び第二フランジ１２を接続する配管の形状を設定できるように構成されていてもよい。例えば、演算手段５は、第一フランジ１１及び第二フランジ１２を含む構造物（第一ブロックＢＬ１及び第二ブロックＢＬ２）の三次元モデルに、第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置座標を取り込み、配管が他の構造物と干渉しないように配管の長さ及び形状を算出し、管製作図を作成する。三次元モデルの表示や管製作図の作成には、３Ｄ−ＣＡＤや３Ｄビューワ等のソフトウェアを使用する。
【００５４】
なお、管製作図には、製造された配管６の位置決めに使用する合わせマークを記入するようにしておくとよい。配管６を作業現場で取り付ける際に、配管６の向きを変更すると、接続したいフランジとは別のフランジと近接した位置に配管６の端部が配置されることがあり、接続箇所を誤ってしまうおそれがあるためである。
【００５５】
ここで、図４は、図１に示した演算手段により得られる配管を示す側面図であり、（ａ）はエルボー管、（ｂ）はイナズマ管、（ｃ）はベンド管、を示している。第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置及び他の構造物の位置関係から、図４（ａ）〜（ｃ）に示したように、配管６（現場調整管）は、例えば、エルボー管、イナズマ管、ベンド管の形状が選択され、曲がり位置や曲がり角度、各部の長さ等の条件が設定される。なお、図示した配管６の形状は単なる一例であり、図示した形状に限定されるものではない。
【００５６】
ここで、図５は、本発明の第二実施形態に係るレーザ計測システムの概要を示す全体構成図である。なお、図１に示した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００５７】
図５に示した第二実施形態に係るレーザ計測システム１は、演算手段５をインターネット等の電気通信回線７に接続したものである。電気通信回線７は、通信プロトコルＴＣＰ／ＩＰを用いて種々の通信回線（電話回線、ＩＳＤＮ回線、ＡＤＳＬ回線等の公衆回線、専用回線、無線通信網）を相互に接続して構築される分散型のＩＰ網であり、このＩＰ網には、１０ＢＡＳＥ−Ｔや１００ＢＡＳＥ−ＴＸ等によるイントラネット（企業内ネットワーク）や家庭内ネットワーク等のＬＡＮも含まれる。
【００５８】
電気通信回線７には、演算手段５の他に、三次元モデルを表示するための三次元データ等を記憶し、三次元モデルの表示や管製作図の作成に必要なデータを演算手段５に送受信可能なサーバ７１等が接続されている。演算手段５及びサーバ７１の接続は、有線であってもよいし、無線であってもよい。演算手段５は、例えば、現場調整管の計測を行う現場に持ち込み可能な携帯端末であることが好ましく、ノート型ＰＣ、タブレット型ＰＣ、スマートフォン等が使用される。
【００５９】
また、演算手段５をクラウド化し、三次元モデルの表示や管製作図の作成に必要なソフトウェア及びデータ（第一フランジ１１、第二フランジ１２、計測器用固定治具２の形状等）は、電気通信回線７を介して利用できるようにしてもよい。
【００６０】
船舶のような大型構造物では、移動距離が長く、現場調整管の本数も多い（数百〜数千本）ことから、電気通信回線７に接続可能な演算手段５を採用することにより、演算手段５の軽量化及び小型化を図ることができ、作業員の負担を軽減することができる。また、電気通信回線７には、複数の演算手段５やサーバ７１を接続することができ、同時に作業を行うこともできる。また、演算手段５が記憶しているレーザ計測器４の出力データ等をサーバ７１に転送し、記憶させることによって、演算手段５の負担を更に軽減することもできる。
【００６１】
また、電気通信回線７には、配管６を製作する工場に配置された工場端末７２を接続するようにしてもよい。演算手段５と工場端末７２とを電気通信回線７により接続することにより、演算手段５により作成した管製作図を容易に工場端末７２に転送することができ、出図する手間や管制作図を搬送する手間を省略することができ、配管６を準備する工期を短縮することができる。
【００６２】
上述した実施形態に係るレーザ計測用ターゲット治具３及びレーザ計測システム１によれば、計測手段としてレーザ計測を選択し、レーザ計測用ターゲット治具３にレーザ光を反射する球体３２を配置したことにより、レーザ計測用ターゲット治具３の位置（距離）を正確に計測することができ、レーザ計測に必要な機器の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００６３】
また、第一フランジ１１に計測器用固定治具２を固定し、第二フランジ１２にレーザ計測用ターゲット治具３を固定し、レーザ計測器４を計測器用固定治具２に固定し、レーザ計測器４のスイッチを入れてレーザ光を投受光させるだけで、対象物（例えば、第二フランジ１２）の位置を特定することができ、作業時間の短縮を図ることができる。例えば、従来のワイヤ計測では治具や計測器等を固定した後、第二フランジ１２の複数のボルト孔１２ａごとにワイヤを導出して一つずつ物理的に計測しなければならなかったことから、一つの現場調整管の計測に要する作業時間が長時間（例えば、数十分程度）に及んでいたが、本実施形態によれば、数分程度（例えば、５分前後）にまで作業時間を短縮することができる。
【００６４】
また、レーザ計測器４の小型化及び軽量化を図ることにより、容易に持ち運ぶことができ、高所部や天井部に容易に取り付けることができる。ここで、図６は、図１に示したレーザ計測器及びレーザ計測用ターゲット治具の取付位置を示す図であり、（ａ）は第一変形例、（ｂ）は第二変形例、を示している。説明の便宜上、各図において、演算手段５の図は省略してある。なお、図１に示した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００６５】
図６（ａ）に示した第一変形例は、第二ブロックＢＬ２の壁面２００に垂直に延出された配管の先端に第二フランジ１２が配置されている場合を示したものである。かかる場合には、図１に示した第一実施形態と同様に、第一フランジ１１に計測器用固定治具２を介してレーザ計測器４を固定し、第二フランジ１２のボルト孔１２ａにレーザ計測用ターゲット治具３を固定し、レーザ計測を行う。本実施形態（変形例を含む）では、レーザ計測を採用していることから、図６（ａ）に示したように、第一フランジ１１と第二フランジ１２とが、略垂直な配置関係にある場合であっても、レーザ計測用ターゲット治具３にレーザ光を照射することができれば、容易に計測を行うことができる。
【００６６】
また、第二フランジ１２が第一フランジ１１の真上にあるような場合であっても、本実施形態（変形例を含む）では、計測器用固定治具２を介してレーザ計測器４を固定していることから、レーザ計測器４の位置を第一フランジ１１の中心位置から偏心させることができ、レーザ計測用ターゲット治具３にレーザ光を照射可能な位置にレーザ計測器４を容易に配置することができる。
【００６７】
図６（ｂ）に示した第二変形例は、第一ブロックＢＬ１が壁面１０１及び天井部１０２を有し、天井部１０２から垂直に延出された配管の先端に第一フランジ１１が配置され、第二ブロックＢＬ２が床面２０１を有し、床面２０１から上方に延出された配管の先端に第二フランジ１２が配置されている場合を示したものである。このように、第一フランジ１１が天井部１０２や壁面１０１の高所に配置されている場合であっても、レーザ計測器４や計測器用固定治具２は小型化及び軽量化されていることから、第一フランジ１１に計測器用固定治具２を介してレーザ計測器４を容易に固定することができる。なお、第二フランジ１２には、レーザ計測用ターゲット治具３が固定される。
【００６８】
例えば、床面又は低所側のフランジ（ここでは、第二フランジ１２）にレーザ計測器４を固定する空間がないような場合には、天井部又は高所側のフランジ（ここでは、第一フランジ１１）にレーザ計測器４を固定することが好ましい。なお、図１及び図６（ａ）に示した実施形態において、第一フランジ１１と第二フランジ１２とを入れ替えて、高所側のフランジにレーザ計測器４を固定するようにしてもよい。
【００６９】
本発明は上述した実施形態に限定されず、船舶以外のプラント、橋梁、鉄道車両、ビル等の大型構造物にも適用することができる、配管以外の接続部品にも適用することができる、同一ブロック内又は同一構造物内の接続部品に対しても適用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７０】
１ レーザ計測システム
２ 計測器用固定治具
２ａ 一端部
２ｂ 中間部
２ｃ 他端部
３ レーザ計測用ターゲット治具
４ レーザ計測器
５ 演算手段
６ 配管
１１ 第一フランジ
１２ 第二フランジ
２１ 板状部材
２２ 治具固定用孔
２３ 治具固定用長孔
２４ 計測器固定用孔
２５ 治具固定用ボルト
２６ 治具固定用ナット
２６ａ テーパ面
３１ 台座
３１ａ 表面
３２ 球体
３２ａ 表面
３３ 固定手段
３３ａ アンカーボルト
３３ｂ テーパ面
３３ｃ ナット
３３ｅ 磁石
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ計測用ターゲット治具及びレーザ計測システムに関し、特に、配管等の接続部品の接続位置を計測するためのレーザ計測用ターゲット治具及び該レーザ計測用ターゲット治具を使用したレーザ計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶、プラント、橋梁等の大型構造物では、一般に、両端にフランジを有する配管を連結しながら、長距離の配管を敷設している。また、船舶の建造時によく行われているようなブロック建造では、船体を複数のブロックに分割し、ブロックごとに製造してから各ブロックを連結して船体を建造している。このとき、ブロック間においても配管を連結する必要がある。しかしながら、配管の製造誤差、ブロック建造時の組立誤差等の関係から、設計どおりの配管では適切に配管を接続できないことが多い。そこで、例えば、余長を有する配管を現場で切断して長さを調整する合わせ管、現場で配管を切断しアングル等を溶接して長さや形状を調整する金型管、現場で連結するフランジの位置をスケッチして配管の形状を特定するスケッチ管等を使用して、現場に仮の配管や製図用具等を持ち込み、現場で長さや形状を調整・特定し、工場にて正式な配管を製造して現場に調達し、配管を連結している。
【０００３】
このように現場で調整が必要な配管（以下、現場調整管という）では、長さや形状を正確に特定することが重要である。かかる現場調整管の取付位置を計測する方法として、例えば、特許文献１や特許文献２に記載された方法が既に提案されている。
【０００４】
特許文献１に記載された計測方法は、デジタルカメラとパソコンを使用した三次元写真計測方法であって、配管の取付位置を構成するフランジのボルト孔の外周又は機器取合部に嵌合されたオフセット治具の表面に、光反射部を有するシール状の計測用ターゲットを貼り付け、この計測用ターゲットをデジタルカメラで撮影することにより、計測ターゲットの座標を算出し、ボルト孔の中心座標やフランジの中心座標等を割り出し、配管の取付位置を特定している。
【０００５】
特許文献２に記載された計測方法は、一方のフランジ上に位置測定装置を配置し、他方のフランジのボルト孔にリングピンを嵌着し、位置測定装置からワイヤを導出してリングピンに係止することによって、ワイヤの長さや角度を測定し、フランジの位置を特定している。また、かかる計測方法により得られた計測データは、パソコンに取り込まれて管加工データに変換される。そして、管加工データに曲げ数、曲げ位置、管の種類（エルボー、ベンダー等）、抜き代、パッキン代等の条件を設定することにより、現場調整管の制作仕様書を作成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３６１２６５号公報
【特許文献２】特開２００９−２５８０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、計測ターゲットを貼り付ける位置によって計測精度が変動し、安定した計測を行うことができないという問題があった。また、配管の取付位置の座標を算出するためには、デジタルカメラの位置を固定して両方の計測ターゲットを一度に撮影できる位置を探し出す必要があり、船舶のような複雑で狭隘な作業現場では最適な撮影ポイントを確保することが難しいという問題もあった。
【０００８】
また、特許文献２に記載されたようなワイヤを使用した計測方法では、位置測定装置が大型化・重量化し易く、持ち運びに不便であるという問題があった。特に、船舶のような大型構造物では、移動距離が長く、現場調整管の本数も多い（数百〜数千本）ことから、取り扱い難く、作業員の負担が大きい。また、ワイヤを物理的に係止させていることから、他の構成機器との位置関係や取付位置の高さ等の関係で、ワイヤを係止できない、ワイヤを係止することに労力を要する等の問題もあった。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、計測システム全体の小型化及び軽量化を図るとともに、配管の取付位置を正確に特定することができる、レーザ計測用ターゲット治具及びレーザ計測システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、レーザ光を照射して反射光を受光することにより対象物の位置を計測する際に、前記対象物に配置される反射体を構成するレーザ計測用ターゲット治具であって、前記対象物に配置される台座と、前記レーザ光を反射可能な表面を有し前記台座に表面の一部が突出するように固定された球体と、前記台座を前記対象物に固定する固定手段と、を有することを特徴とするレーザ計測用ターゲット治具が提供される。
【００１１】
前記球体が固定された側の前記台座の表面は、前記レーザ光を散乱又は吸収させる加工が施されていてもよい。
【００１２】
前記固定手段は、磁石を備えていてもよいし、前記台座の背面に立設されたアンカーボルトと、前記対象物に形成された貫通孔に挿通された前記アンカーボルトに螺合されるとともに前記貫通孔に食い込むテーパ面を有するナットと、を備えていてもよい。
【００１３】
また、本発明によれば、配管によって接続される第一フランジ及び第二フランジの位置をレーザ光の反射光を受光することにより計測するレーザ計測システムであって、前記第一フランジに一端部及び中間部が固定されるとともに他端部が前記第一フランジから外方に延出された計測器用固定治具と、前記第二フランジに固定されるとともに反射体を構成するレーザ計測用ターゲット治具と、前記計測器用固定治具の前記他端部に固定されるとともに前記レーザ光を投受光して前記レーザ計測用ターゲット治具までの距離を計測するレーザ計測器と、前記レーザ計測器の出力データ、前記計測器用固定治具の形状、前記レーザ計測器の形状及び前記レーザ計測用ターゲット治具の形状に基づいて前記第一フランジ及び前記第二フランジの位置を算出する演算手段と、を備え、前記レーザ計測用ターゲット治具は、前記第二フランジに配置される台座と、前記レーザ光を反射可能な表面を有し前記台座に表面の一部が突出するように固定された球体と、前記台座を前記第二フランジに固定する固定手段と、を有することを特徴とするレーザ計測システムが提供される。
【００１４】
前記計測器用固定治具は、前記第一フランジの直径よりも長く形成された板状部材と、前記一端部に形成された治具固定用孔と、前記中間部に形成された治具固定用長孔と、前記他端部に形成された計測器固定用孔と、前記治具固定用孔及び前記第一フランジ並びに前記治具固定用長孔及び前記第一フランジに挿通される治具固定用ボルトと、該治具固定用ボルトに螺合されるとともに前記第一フランジに食い込むテーパ面を有する治具固定用ナットと、を備えていてもよい。
【００１５】
前記レーザ計測用ターゲット治具は、前記球体が固定された側の前記台座の表面に前記レーザ光を散乱又は吸収させる加工が施されていてもよい。
【００１６】
前記レーザ計測用ターゲット治具は、前記固定手段が、磁石を備えていてもよいし、前記台座の背面に立設されたアンカーボルトと、前記第二フランジに形成されたボルト孔に挿通された前記アンカーボルトに螺合されるとともに前記ボルト孔に食い込むテーパ面を有するナットと、を備えていてもよい。また、前記板状部材は、ジェラルミン素材により構成されていてもよいし、前記治具固定用ボルト及び前記治具固定用ナットは、ステンレス素材により構成されていてもよい。
【００１７】
前記レーザ計測器は、前記レーザ計測用ターゲット治具を含む範囲に前記レーザ光を走査させて最大の反射光強度が得られる位置の距離を計測するようにしてもよい。
【００１８】
前記レーザ計測用ターゲット治具は、少なくとも前記第二フランジの三箇所に固定され、前記演算手段は、前記レーザ計測用ターゲット治具が配置された箇所の座標を算出することにより前記第二フランジの面及び中心位置を特定するようにしてもよい。
【００１９】
前記演算手段は、前記第一フランジ及び前記第二フランジを含む構造物の三次元モデルに、前記第一フランジ及び前記第二フランジの位置座標を取り込み、前記配管が他の構造物と干渉しないように前記配管の長さ及び形状を算出するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
上述した本発明に係るレーザ計測用ターゲット治具及びレーザ計測システムによれば、計測手段としてレーザ計測を選択し、レーザ計測用ターゲット治具にレーザ光を反射する球体を配置したことにより、レーザ計測用ターゲット治具の位置（距離）を正確に計測することができ、機器の小型化及び軽量化を図ることもできる。
【００２１】
また、計測器用固定治具を介してレーザ計測器を固定することにより、レーザ光を照射又は受光し易い位置にレーザ計測器を配置することができる。また、レーザ計測器の小型化及び軽量化を図ることにより、容易に持ち運ぶことができ、高所部や天井部に容易に取り付けることができ、レーザ光をレーザ計測用ターゲット治具に向かって照射させるだけで容易に計測することができ、利便性の向上を図ることができる。
【００２２】
したがって、計上述した本発明によれば、計測システム全体の小型化及び軽量化を図るとともに、配管の取付位置を正確に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第一実施形態に係るレーザ計測システムの概要を示す全体構成図である。
【図２】図１に示した計測器用固定治具を示す図であり、（ａ）は取付状態の平面図、（ｂ）は取付状態の側面図、を示している。
【図３】本発明の第一実施形態に係るレーザ計測用ターゲット治具を示す図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は第一変形例、（ｄ）は第二変形例、を示している。
【図４】図１に示した演算手段により得られる配管を示す側面図であり、（ａ）はエルボー管、（ｂ）はイナズマ管、（ｃ）はベンド管、を示している。
【図５】本発明の第二実施形態に係るレーザ計測システムの概要を示す全体構成図である。
【図６】図１に示したレーザ計測器及びレーザ計測用ターゲット治具の取付位置を示す図であり、（ａ）は第一変形例、（ｂ）は第二変形例、を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図１〜図６を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係るレーザ計測システムの概要を示す全体構成図である。図２は、図１に示した計測器用固定治具を示す図であり、（ａ）は取付状態の平面図、（ｂ）は取付状態の側面図、を示している。図３は、本発明の第一実施形態に係るレーザ計測用ターゲット治具を示す図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は第一変形例、（ｄ）は第二変形例、を示している。
【００２５】
本発明の第一実施形態に係るレーザ計測システム１は、図１に示したように、配管によって接続される第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置をレーザ光の反射光を受光することにより計測するレーザ計測システム１であって、第一フランジ１１に一端部２ａ及び中間部２ｂが固定されるとともに他端部２ｃが第一フランジ１１から外方に延出された計測器用固定治具２と、第二フランジ１２に固定されるとともに反射体を構成するレーザ計測用ターゲット治具３と、計測器用固定治具２の他端部２ｃに固定されるとともにレーザ光を投受光してレーザ計測用ターゲット治具３までの距離を計測するレーザ計測器４と、レーザ計測器４の出力データ、計測器用固定治具２の形状、レーザ計測器４の形状及びレーザ計測用ターゲット治具３の形状に基づいて第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置を算出する演算手段５と、を備え、レーザ計測用ターゲット治具３は、第二フランジ１２に配置される台座３１と、レーザ光を反射可能な表面３２ａを有し台座３１に表面の一部が突出するように固定された球体３２と、台座３１を第二フランジ１２に固定する固定手段３３と、を有する。
【００２６】
前記第一フランジ１１及び前記第二フランジ１２は、例えば、船舶、プラント等の大型構造物において隣接するブロックに配置された取り合い部を構成している。第一フランジ１１は、例えば、第一ブロックＢＬ１の床面１００に上方を向いて配置されており、第二フランジ１２は、例えば、第二ブロックＢＬ２の壁面２００に下方を向いて配置されている。第一ブロックＢＬ１及び第二ブロックＢＬ２は、個別に種々の艤装品が取り付けられて組み立てられた後、互いに溶接等に接続される。その後、第一ブロックＢＬ１と第二ブロックＢＬ２とを繋ぐ配管が第一フランジ１１及び第二フランジ１２に接続される。かかる配管は、製造誤差や組立誤差を吸収する配管であり、いわゆる現場調整管である。したがって、第一ブロックＢＬ１と第二ブロックＢＬ２とを接続して第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置が確定してから、第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置を計測し、現場調整管を製作することとなる。本実施形態は、かかる第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置の計測に適したものである。
【００２７】
前記計測器用固定治具２は、図２（ａ）及び（ｂ）に示したように、第一フランジ１１の直径よりも長く形成された板状部材２１と、一端部２ａに形成された治具固定用孔２２と、中間部２ｂに形成された治具固定用長孔２３と、他端部２ｃに形成された計測器固定用孔２４と、治具固定用孔２２及び第一フランジ１１並びに治具固定用長孔２３及び第一フランジ１１に挿通される治具固定用ボルト２５と、治具固定用ボルト２５に螺合されるとともに第一フランジ１１に食い込むテーパ面２６ａを有する治具固定用ナット２６と、を備えている。
【００２８】
また、板状部材２１は、例えば、ジェラルミン素材により構成され、治具固定用ボルト２５及び治具固定用ナット２６は、例えば、ステンレス素材により構成される。かかる素材の組み合わせにより、締結力を向上させつつ、部材の磨耗や切削を抑制することができる。
【００２９】
前記板状部材２１を第一フランジ１１の直径よりも長く形成することにより、第一フランジ１１から偏心した位置にレーザ計測器４を配置することができる。また、板状部材２１の固定位置を変更することにより、第一フランジ１１の外周における任意の位置にレーザ計測器４を配置することができる。したがって、第一フランジ１１と第二フランジ１２との間に障害物が存在している場合であっても、その障害物を避けてレーザ光を投受光できるように、レーザ計測器４を配置することができる。
【００３０】
なお、板状部材２１は、第一フランジ１１の直径の変化に対応できるように、例えば、大中小のように複数の長さのものを予め用意しておき、作業現場の環境等に応じて所望の長さの板状部材２１を選択できるようにしてもよい。
【００３１】
前記治具固定用長孔２３は、板状部材２１の中間部２ｂに長手方向に沿って形成されている。かかる治具固定用長孔２３を形成することにより、第一フランジ１１の直径の大きさが変わった場合であっても、容易に対応することができ、計測器用固定治具２を第一フランジ１１に固定することができる。ところで、第一フランジ１１には、複数のボルト孔１１ａが形成されており、任意に選択した二箇所のボルト孔１１ａに治具固定用孔２２及び治具固定用長孔２３を対応させた状態で治具固定用ボルト２５が挿通される。固定用に使用する一対のボルト孔１１ａは、対角線上にあってもよいし、隣接していてもよい。
【００３２】
前記計測器固定用孔２４は、レーザ計測器４の下端部に接続可能なアンカーボルト４ａが挿通される貫通孔である。アンカーボルト４ａには、板状部材２１の背面側からナット４ｂが螺合され、締め付けられることによって、レーザ計測器４は板状部材２１上に固定される。図２（ａ）において、計測器固定用孔２４の外周に配置された凹部２４ａは、レーザ計測器４の下端部に形成された凸部（図示せず）と係止可能に形成されており、レーザ計測器４の位置決めに寄与する。
【００３３】
前記治具固定用ボルト２５は、第一フランジ１１の上面に配置された板状部材２１の治具固定用孔２２及び治具固定用長孔２３に挿通され、第一フランジ１１のボルト孔１１ａに挿通される。そして、第一フランジ１１の背面から治具固定用ナット２６が螺合され、締め付けられる。このように、第一フランジ１１の背面から治具固定用ナット２６を接続することにより、締付力を向上させることができる。
【００３４】
前記治具固定用ナット２６は、側面が円錐面状に形成されており、円錐面がテーパ面２６ａを構成している。かかるテーパ面２６ａを形成することにより、治具固定用ボルト２５に治具固定用ナット２６を螺合させると、治具固定用ナット２６の先端がボルト孔１１ａに進入し、楔効果により第一フランジ１１に食い込んで治具固定用ボルト２５を強固に固定することができるとともに、容易に治具固定用ボルト２５の中心とボルト孔１１ａの中心とを一致させることができる。
【００３５】
前記レーザ計測用ターゲット治具３は、レーザ光を照射して反射光を受光することにより対象物（例えば、第二フランジ１２）の位置を計測する際に、対象物に配置される反射体を構成するレーザ計測用ターゲット治具である。レーザ計測用ターゲット治具３は、図３（ａ）に示したように、台座３１と、球体３２と、固定手段３３と、を有する。
【００３６】
前記台座３１は、第二フランジ１２に形成されたボルト孔１２ａよりも大きな面積を有する板状部材である。ここでは、図３（ｂ）に示したように、台座３１は円板形状を有しているが、かかる形状に限定されるものではなく、多角形状であってもよい。また、レーザ計測用ターゲット治具３は、球体３２が固定された側の台座３１の表面３１ａにレーザ光を散乱又は吸収させる加工が施されている。かかる加工は、表面３１ａに凹凸や溝を形成する機械加工であってもよいし、黒色や灰色に着色する加工であってもよいし、薄膜やコーティング層を形成する加工であってもよいし、フェルト等の布部材を貼付する加工であってもよい。このような加工を表面３１ａに施すことにより、台座３１から反射するレーザ光を低減したり、強度を弱くしたりすることができ、反射体である球体３２の誤検知を抑制することができる。
【００３７】
前記球体３２は、例えば、鉄球等の金属球により構成される。ただし、球体３２は、レーザ光を反射し易い素材であれば、金属に限定されるものではなく、表面３２ａに反射を強化するコーティングが施されていてもよい。球体３２は、台座３１の中心部にスポット溶接等により固定される。また、球体３２の表面３２ａの一部が台座３１から突出するように固定されていることから、レーザ計測用ターゲット治具３に照射されたレーザ光は、球体３２の表面３２ａで効率よく反射する。
【００３８】
球体３２の表面３２ａで反射した反射光は、球体３２の中心点Ｃｔを通る直線上の計測点Ｐで強度が最大となる。中心点Ｃｔを逸れたレーザ光は、入射角度に対して垂直に反射しないため、レーザセンサ４１で計測される反射光強度は低下する。それに対して、中心点Ｃｔを通る直線上に入射したレーザ光は、入射角度に対して垂直に反射するため、レーザセンサ４１で計測される反射光強度は最大となる。したがって、レーザ光の飛行時間からレーザセンサ４１と球体３２との距離Ｌ（すなわち、計測点Ｐの座標）を容易に算出することができる。
【００３９】
前記固定手段３３は、例えば、台座３１の背面に立設されたアンカーボルト３３ａと、対象物（第二フランジ１２）に形成された貫通孔（ボルト孔１２ａ）に挿通されたアンカーボルト３３ａに螺合されるとともに貫通孔（ボルト孔１２ａ）に食い込むテーパ面３３ｂを有するナット３３ｃと、を備えている。アンカーボルト３３ａは、台座３１の背面に溶接されていてもよいし、ネジ結合により固定されていてもよい。
【００４０】
ナット３３ｃは、側面が円錐面状に形成されており、円錐面がテーパ面３３ｂを構成している。かかるテーパ面３３ｂを形成することにより、アンカーボルト３３ａにナット３３ｃを螺合させると、ナット３３ｃの先端がボルト孔１２ａに進入し、楔効果により第二フランジ１２に食い込んでレーザ計測用ターゲット治具３を強固に固定することができるとともに、容易にレーザ計測用ターゲット治具３の中心とボルト孔１２ａの中心とを一致させることができる。なお、ナット３３ｃの後からスピードボルト３３ｄを螺合させて、ナット３３ｃの脱落を抑制するようにしてもよい。
【００４１】
また、固定手段３３は、図３（ｃ）に示したように、台座３１の背面に配置された磁石３３ｅを有していてもよい。第二フランジ１２が鋼材等のように磁石を吸着可能な素材である場合には、磁石３３ｅを利用することにより、レーザ計測用ターゲット治具３を第二フランジ１２等の対象物に固定することができる。磁石３３ｅは、永久磁石であってもよいし、吸着力のオン／オフを切替可能な電磁石であってもよい。固定手段３３を磁石３３ｅで構成することにより、ボルト孔１２ａを有しないフランジ、天井面、壁面、床面、艤装品等の構造物の表面にレーザ計測用ターゲット治具３を容易に配置することができる。
【００４２】
また、図３（ｄ）に示したように、ボルト孔１２ａ等に嵌合可能な突起部３３ｆを有していてもよい。かかる突起部３３ｆを形成することにより、容易にレーザ計測用ターゲット治具３の位置決めを行うことができる。
【００４３】
前記レーザ計測器４は、レーザ計測用ターゲット治具３を含む範囲にレーザ光を走査させて最大の反射光強度が得られる位置の距離を計測する機器である。具体的には、レーザ計測器４は、レーザ光を投受光可能なレーザセンサ４１と、レーザセンサ４１を回動可能に支持する本体部４２と、本体部４２の下端部に配置された回転台４３と、を有する。
【００４４】
レーザセンサ４１は、本体部４２に配置された駆動モータ（図示せず）により駆動軸周りに回動可能に構成されている。本体部４２は、回転台４３上に配置されており、回転台４３を計測器用固定治具２に固定した状態で回転可能に構成されている。また、本体部４２には、レーザ光の投光、レーザ光の走査（スキャン）、距離の演算等を処理する信号処理部４２ａが配置されている。本体部４２は、駆動モータ（図示せず）を介して回転台４３に接続されていてもよいし、手動で回転可能に回転台４３に接続されていてもよい。
【００４５】
信号処理部４２ａは、レーザ光の投光タイミング及び反射光の受光タイミングを計測し、レーザ光の飛行時間から飛行距離（往復距離）を算出し、レーザセンサ４１から対象物までの距離を演算する。また、信号処理部４２ａは、反射光強度を計測し、所定の計測時間内における最大値を検出し、その最大値を計時したときの対象物の距離をレーザセンサ４１からレーザ計測用ターゲット治具３までの距離として出力する。なお、距離演算は、受光強度の最大値を検出してから処理してもよいし、常時距離を算出しておいて受光強度が最大となるときの距離を選択するようにしてもよい。
【００４６】
また、信号処理部４２ａは、レーザセンサ４１を回動させる駆動モータ及び本体部４２を回転台４３上で回転させる駆動モータを制御して、レーザ光を一定の範囲内で走査（スキャン）させるようにしてもよい。なお、レーザ光の走査範囲内に計測対象のレーザ計測用ターゲット治具３が含まれるようにレーザ計測器４をセットする際には手動で行うようにしてもよい。
【００４７】
上述したレーザ計測器４は、比較的小型の電子部品、駆動モータ等を組み合わせて製作することができ、物理的に距離を計測するワイヤ計測よりも、小型化及び軽量化を図ることができる。例えば、従来のワイヤ計測器は２５ｋｇ程度の重量であったが、レーザ計測器４を使用することにより２〜３ｋｇ以下にまで重量を軽くすることができる。
【００４８】
前記演算手段５は、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶装置、キーボード等の入力装置及びディスプレイ等の出力装置により構成された、いわゆるパソコン等の演算処理可能な機器により構成される。演算手段５は、図１に示したように、レーザ計測器４の信号処理部４２ａと電気的に接続されており、レーザセンサ４１からレーザ計測用ターゲット治具３までの距離を出力信号として受信可能に構成されている。
【００４９】
また、演算手段５の記憶装置には、第一フランジ１１の形状（例えば、第一フランジ１１の半径Ｒｆ１及び高さＨ１、ボルト孔１１ａの位置及び直径等）、計測器用固定治具２の形状（例えば、治具固定用孔２２と計測器固定用孔２４との中心間距離Ｌ２、板状部材２１の厚さＤ２等）、レーザ計測器４の形状（例えば、本体部４２及び回転台４３の高さＨ４、本体部４２とレーザセンサ４１との距離Ｌ４等）に関するデータが予め記憶されている。演算手段５は、これらのデータに基づいて幾何学的な計算を行うことにより、第一フランジ１１のフランジ面の位置、第一フランジ１１の中心線Ｍｆ１の位置、ボルト孔１１ａの位置等を特定することができる。
【００５０】
また、演算手段５の記憶装置には、図３に示したような、第二フランジ１２の形状（例えば、第二フランジ１２の半径Ｒｆ２、ボルト孔１２ａの位置及び直径等）、レーザ計測用ターゲット治具３の形状（例えば、球体３２の半径Ｒｔ、台座３１の背面から球体３２の中心点Ｃｔまでの高さＨｔ等）に関するデータが予め記憶されている。したがって、演算手段５は、レーザ計測用ターゲット治具３がボルト孔１２ａの中心線Ｍｂと一致するように固定されていれば、ボルト孔１２ａの第二フランジ１２上における中心点Ｑの位置（ＸＹＺ座標）を幾何学的な計算により容易に算出することができる。
【００５１】
また、レーザ計測用ターゲット治具３は、図１に示したように、少なくとも第二フランジ１２の三箇所（例えば、ボルト孔１２ａ）に固定され、演算手段５は、レーザ計測用ターゲット治具３が配置された箇所の座標（ＸＹＺ座標）を算出することにより第二フランジ１２の面及び中心位置（中心線Ｍｆ２の位置）を特定する。レーザ計測用ターゲット治具３を少なくとも対象物の三箇所に配置することにより、対象物の面を容易に特定することができる。
【００５２】
演算手段５は、レーザ計測器４の出力（レーザセンサ４１からレーザ計測用ターゲット治具３までの距離Ｌ）及び記憶装置の形状データに基づいて、第一フランジ１１及び第二フランジ１２の面及び中心位置を正確に特定することができる。
【００５３】
また、演算手段５は、特定された第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置から、第一フランジ１１及び第二フランジ１２を接続する配管の形状を設定できるように構成されていてもよい。例えば、演算手段５は、第一フランジ１１及び第二フランジ１２を含む構造物（第一ブロックＢＬ１及び第二ブロックＢＬ２）の三次元モデルに、第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置座標を取り込み、配管が他の構造物と干渉しないように配管の長さ及び形状を算出し、管製作図を作成する。三次元モデルの表示や管製作図の作成には、３Ｄ−ＣＡＤや３Ｄビューワ等のソフトウェアを使用する。
【００５４】
なお、管製作図には、製造された配管６の位置決めに使用する合わせマークを記入するようにしておくとよい。配管６を作業現場で取り付ける際に、配管６の向きを変更すると、接続したいフランジとは別のフランジと近接した位置に配管６の端部が配置されることがあり、接続箇所を誤ってしまうおそれがあるためである。
【００５５】
ここで、図４は、図１に示した演算手段により得られる配管を示す側面図であり、（ａ）はエルボー管、（ｂ）はイナズマ管、（ｃ）はベンド管、を示している。第一フランジ１１及び第二フランジ１２の位置及び他の構造物の位置関係から、図４（ａ）〜（ｃ）に示したように、配管６（現場調整管）は、例えば、エルボー管、イナズマ管、ベンド管の形状が選択され、曲がり位置や曲がり角度、各部の長さ等の条件が設定される。なお、図示した配管６の形状は単なる一例であり、図示した形状に限定されるものではない。
【００５６】
ここで、図５は、本発明の第二実施形態に係るレーザ計測システムの概要を示す全体構成図である。なお、図１に示した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００５７】
図５に示した第二実施形態に係るレーザ計測システム１は、演算手段５をインターネット等の電気通信回線７に接続したものである。電気通信回線７は、通信プロトコルＴＣＰ／ＩＰを用いて種々の通信回線（電話回線、ＩＳＤＮ回線、ＡＤＳＬ回線等の公衆回線、専用回線、無線通信網）を相互に接続して構築される分散型のＩＰ網であり、このＩＰ網には、１０ＢＡＳＥ−Ｔや１００ＢＡＳＥ−ＴＸ等によるイントラネット（企業内ネットワーク）や家庭内ネットワーク等のＬＡＮも含まれる。
【００５８】
電気通信回線７には、演算手段５の他に、三次元モデルを表示するための三次元データ等を記憶し、三次元モデルの表示や管製作図の作成に必要なデータを演算手段５に送受信可能なサーバ７１等が接続されている。演算手段５及びサーバ７１の接続は、有線であってもよいし、無線であってもよい。演算手段５は、例えば、現場調整管の計測を行う現場に持ち込み可能な携帯端末であることが好ましく、ノート型ＰＣ、タブレット型ＰＣ、スマートフォン等が使用される。
【００５９】
また、演算手段５をクラウド化し、三次元モデルの表示や管製作図の作成に必要なソフトウェア及びデータ（第一フランジ１１、第二フランジ１２、計測器用固定治具２の形状等）は、電気通信回線７を介して利用できるようにしてもよい。
【００６０】
船舶のような大型構造物では、移動距離が長く、現場調整管の本数も多い（数百〜数千本）ことから、電気通信回線７に接続可能な演算手段５を採用することにより、演算手段５の軽量化及び小型化を図ることができ、作業員の負担を軽減することができる。また、電気通信回線７には、複数の演算手段５やサーバ７１を接続することができ、同時に作業を行うこともできる。また、演算手段５が記憶しているレーザ計測器４の出力データ等をサーバ７１に転送し、記憶させることによって、演算手段５の負担を更に軽減することもできる。
【００６１】
また、電気通信回線７には、配管６を製作する工場に配置された工場端末７２を接続するようにしてもよい。演算手段５と工場端末７２とを電気通信回線７により接続することにより、演算手段５により作成した管製作図を容易に工場端末７２に転送することができ、出図する手間や管制作図を搬送する手間を省略することができ、配管６を準備する工期を短縮することができる。
【００６２】
上述した実施形態に係るレーザ計測用ターゲット治具３及びレーザ計測システム１によれば、計測手段としてレーザ計測を選択し、レーザ計測用ターゲット治具３にレーザ光を反射する球体３２を配置したことにより、レーザ計測用ターゲット治具３の位置（距離）を正確に計測することができ、レーザ計測に必要な機器の小型化及び軽量化を図ることができる。
【００６３】
また、第一フランジ１１に計測器用固定治具２を固定し、第二フランジ１２にレーザ計測用ターゲット治具３を固定し、レーザ計測器４を計測器用固定治具２に固定し、レーザ計測器４のスイッチを入れてレーザ光を投受光させるだけで、対象物（例えば、第二フランジ１２）の位置を特定することができ、作業時間の短縮を図ることができる。例えば、従来のワイヤ計測では治具や計測器等を固定した後、第二フランジ１２の複数のボルト孔１２ａごとにワイヤを導出して一つずつ物理的に計測しなければならなかったことから、一つの現場調整管の計測に要する作業時間が長時間（例えば、数十分程度）に及んでいたが、本実施形態によれば、数分程度（例えば、５分前後）にまで作業時間を短縮することができる。
【００６４】
また、レーザ計測器４の小型化及び軽量化を図ることにより、容易に持ち運ぶことができ、高所部や天井部に容易に取り付けることができる。ここで、図６は、図１に示したレーザ計測器及びレーザ計測用ターゲット治具の取付位置を示す図であり、（ａ）は第一変形例、（ｂ）は第二変形例、を示している。説明の便宜上、各図において、演算手段５の図は省略してある。なお、図１に示した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００６５】
図６（ａ）に示した第一変形例は、第二ブロックＢＬ２の壁面２００に垂直に延出された配管の先端に第二フランジ１２が配置されている場合を示したものである。かかる場合には、図１に示した第一実施形態と同様に、第一フランジ１１に計測器用固定治具２を介してレーザ計測器４を固定し、第二フランジ１２のボルト孔１２ａにレーザ計測用ターゲット治具３を固定し、レーザ計測を行う。本実施形態（変形例を含む）では、レーザ計測を採用していることから、図６（ａ）に示したように、第一フランジ１１と第二フランジ１２とが、略垂直な配置関係にある場合であっても、レーザ計測用ターゲット治具３にレーザ光を照射することができれば、容易に計測を行うことができる。
【００６６】
また、第二フランジ１２が第一フランジ１１の真上にあるような場合であっても、本実施形態（変形例を含む）では、計測器用固定治具２を介してレーザ計測器４を固定していることから、レーザ計測器４の位置を第一フランジ１１の中心位置から偏心させることができ、レーザ計測用ターゲット治具３にレーザ光を照射可能な位置にレーザ計測器４を容易に配置することができる。
【００６７】
図６（ｂ）に示した第二変形例は、第一ブロックＢＬ１が壁面１０１及び天井部１０２を有し、天井部１０２から垂直に延出された配管の先端に第一フランジ１１が配置され、第二ブロックＢＬ２が床面２０１を有し、床面２０１から上方に延出された配管の先端に第二フランジ１２が配置されている場合を示したものである。このように、第一フランジ１１が天井部１０２や壁面１０１の高所に配置されている場合であっても、レーザ計測器４や計測器用固定治具２は小型化及び軽量化されていることから、第一フランジ１１に計測器用固定治具２を介してレーザ計測器４を容易に固定することができる。なお、第二フランジ１２には、レーザ計測用ターゲット治具３が固定される。
【００６８】
例えば、床面又は低所側のフランジ（ここでは、第二フランジ１２）にレーザ計測器４を固定する空間がないような場合には、天井部又は高所側のフランジ（ここでは、第一フランジ１１）にレーザ計測器４を固定することが好ましい。なお、図１及び図６（ａ）に示した実施形態において、第一フランジ１１と第二フランジ１２とを入れ替えて、高所側のフランジにレーザ計測器４を固定するようにしてもよい。
【００６９】
本発明は上述した実施形態に限定されず、船舶以外のプラント、橋梁、鉄道車両、ビル等の大型構造物にも適用することができる、配管以外の接続部品にも適用することができる、同一ブロック内又は同一構造物内の接続部品に対しても適用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７０】
１ レーザ計測システム
２ 計測器用固定治具
２ａ 一端部
２ｂ 中間部
２ｃ 他端部
３ レーザ計測用ターゲット治具
４ レーザ計測器
５ 演算手段
６ 配管
１１ 第一フランジ
１２ 第二フランジ
２１ 板状部材
２２ 治具固定用孔
２３ 治具固定用長孔
２４ 計測器固定用孔
２５ 治具固定用ボルト
２６ 治具固定用ナット
２６ａ テーパ面
３１ 台座
３１ａ 表面
３２ 球体
３２ａ 表面
３３ 固定手段
３３ａ アンカーボルト
３３ｂ テーパ面
３３ｃ ナット
３３ｅ 磁石
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を照射して反射光を受光することにより対象物の位置を計測する際に、前記対象物に配置される反射体を構成するレーザ計測用ターゲット治具であって、
前記対象物に配置される台座と、
前記レーザ光を反射可能な表面を有し前記台座に表面の一部が突出するように固定された球体と、
前記台座を前記対象物に固定する固定手段と、
を有することを特徴とするレーザ計測用ターゲット治具。
【請求項２】
前記球体が固定された側の前記台座の表面は、前記レーザ光を散乱又は吸収させる加工が施されている、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ計測用ターゲット治具。
【請求項３】
前記固定手段は、磁石を備えている、又は、前記台座の背面に立設されたアンカーボルトと、前記対象物に形成された貫通孔に挿通された前記アンカーボルトに螺合されるとともに前記貫通孔に食い込むテーパ面を有するナットと、を備えている、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ計測用ターゲット治具。
【請求項４】
配管によって接続される第一フランジ及び第二フランジの位置をレーザ光の反射光を受光することにより計測するレーザ計測システムであって、
前記第一フランジに一端部及び中間部が固定されるとともに他端部が前記第一フランジから外方に延出された計測器用固定治具と、
前記第二フランジに固定されるとともに反射体を構成するレーザ計測用ターゲット治具と、
前記計測器用固定治具の前記他端部に固定されるとともに前記レーザ光を投受光して前記レーザ計測用ターゲット治具までの距離を計測するレーザ計測器と、
前記レーザ計測器の出力データ、前記計測器用固定治具の形状、前記レーザ計測器の形状及び前記レーザ計測用ターゲット治具の形状に基づいて前記第一フランジ及び前記第二フランジの位置を算出する演算手段と、を備え、
前記レーザ計測用ターゲット治具は、前記第二フランジに配置される台座と、前記レーザ光を反射可能な表面を有し前記台座に表面の一部が突出するように固定された球体と、前記台座を前記第二フランジに固定する固定手段と、
を有することを特徴とするレーザ計測システム。
【請求項５】
前記計測器用固定治具は、前記第一フランジの直径よりも長く形成された板状部材と、前記一端部に形成された治具固定用孔と、前記中間部に形成された治具固定用長孔と、前記他端部に形成された計測器固定用孔と、前記治具固定用孔及び前記第一フランジ並びに前記治具固定用長孔及び前記第一フランジに挿通される治具固定用ボルトと、該治具固定用ボルトに螺合されるとともに前記第一フランジに食い込むテーパ面を有する治具固定用ナットと、を備えている、ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ計測システム。
【請求項６】
前記板状部材は、ジェラルミン素材により構成され、前記治具固定用ボルト及び前記治具固定用ナットは、ステンレス素材により構成されている、ことを特徴とする請求項５に記載のレーザ計測システム。
【請求項７】
前記レーザ計測用ターゲット治具は、前記球体が固定された側の前記台座の表面に前記レーザ光を散乱又は吸収させる加工が施されている、ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ計測システム。
【請求項８】
前記レーザ計測用ターゲット治具は、前記固定手段が、磁石を備えている、又は、前記台座の背面に立設されたアンカーボルトと、前記第二フランジに形成されたボルト孔に挿通された前記アンカーボルトに螺合されるとともに前記ボルト孔に食い込むテーパ面を有するナットと、を備えている、ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ計測システム。
【請求項９】
前記レーザ計測器は、前記レーザ計測用ターゲット治具を含む範囲に前記レーザ光を走査させて最大の反射光強度が得られる位置の距離を計測する、ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ計測システム。
【請求項１０】
前記レーザ計測用ターゲット治具は、少なくとも前記第二フランジの三箇所に固定され、前記演算手段は、前記レーザ計測用ターゲット治具が配置された箇所の座標を算出することにより前記第二フランジの面及び中心位置を特定する、ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ計測システム。
【請求項１１】
前記演算手段は、前記第一フランジ及び前記第二フランジを含む構造物の三次元モデルに、前記第一フランジ及び前記第二フランジの位置座標を取り込み、前記配管が他の構造物と干渉しないように前記配管の長さ及び形状を算出する、ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ計測システム。
【請求項１】
レーザ光を照射して反射光を受光することにより対象物の位置を計測する際に、前記対象物に配置される反射体を構成するレーザ計測用ターゲット治具であって、
前記対象物に配置される台座と、
前記レーザ光を反射可能な表面を有し前記台座に表面の一部が突出するように固定された球体と、
前記台座を前記対象物に固定する固定手段と、
を有することを特徴とするレーザ計測用ターゲット治具。
【請求項２】
前記球体が固定された側の前記台座の表面は、前記レーザ光を散乱又は吸収させる加工が施されている、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ計測用ターゲット治具。
【請求項３】
前記固定手段は、磁石を備えている、又は、前記台座の背面に立設されたアンカーボルトと、前記対象物に形成された貫通孔に挿通された前記アンカーボルトに螺合されるとともに前記貫通孔に食い込むテーパ面を有するナットと、を備えている、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ計測用ターゲット治具。
【請求項４】
配管によって接続される第一フランジ及び第二フランジの位置をレーザ光の反射光を受光することにより計測するレーザ計測システムであって、
前記第一フランジに一端部及び中間部が固定されるとともに他端部が前記第一フランジから外方に延出された計測器用固定治具と、
前記第二フランジに固定されるとともに反射体を構成するレーザ計測用ターゲット治具と、
前記計測器用固定治具の前記他端部に固定されるとともに前記レーザ光を投受光して前記レーザ計測用ターゲット治具までの距離を計測するレーザ計測器と、
前記レーザ計測器の出力データ、前記計測器用固定治具の形状、前記レーザ計測器の形状及び前記レーザ計測用ターゲット治具の形状に基づいて前記第一フランジ及び前記第二フランジの位置を算出する演算手段と、を備え、
前記レーザ計測用ターゲット治具は、前記第二フランジに配置される台座と、前記レーザ光を反射可能な表面を有し前記台座に表面の一部が突出するように固定された球体と、前記台座を前記第二フランジに固定する固定手段と、
を有することを特徴とするレーザ計測システム。
【請求項５】
前記計測器用固定治具は、前記第一フランジの直径よりも長く形成された板状部材と、前記一端部に形成された治具固定用孔と、前記中間部に形成された治具固定用長孔と、前記他端部に形成された計測器固定用孔と、前記治具固定用孔及び前記第一フランジ並びに前記治具固定用長孔及び前記第一フランジに挿通される治具固定用ボルトと、該治具固定用ボルトに螺合されるとともに前記第一フランジに食い込むテーパ面を有する治具固定用ナットと、を備えている、ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ計測システム。
【請求項６】
前記板状部材は、ジェラルミン素材により構成され、前記治具固定用ボルト及び前記治具固定用ナットは、ステンレス素材により構成されている、ことを特徴とする請求項５に記載のレーザ計測システム。
【請求項７】
前記レーザ計測用ターゲット治具は、前記球体が固定された側の前記台座の表面に前記レーザ光を散乱又は吸収させる加工が施されている、ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ計測システム。
【請求項８】
前記レーザ計測用ターゲット治具は、前記固定手段が、磁石を備えている、又は、前記台座の背面に立設されたアンカーボルトと、前記第二フランジに形成されたボルト孔に挿通された前記アンカーボルトに螺合されるとともに前記ボルト孔に食い込むテーパ面を有するナットと、を備えている、ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ計測システム。
【請求項９】
前記レーザ計測器は、前記レーザ計測用ターゲット治具を含む範囲に前記レーザ光を走査させて最大の反射光強度が得られる位置の距離を計測する、ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ計測システム。
【請求項１０】
前記レーザ計測用ターゲット治具は、少なくとも前記第二フランジの三箇所に固定され、前記演算手段は、前記レーザ計測用ターゲット治具が配置された箇所の座標を算出することにより前記第二フランジの面及び中心位置を特定する、ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ計測システム。
【請求項１１】
前記演算手段は、前記第一フランジ及び前記第二フランジを含む構造物の三次元モデルに、前記第一フランジ及び前記第二フランジの位置座標を取り込み、前記配管が他の構造物と干渉しないように前記配管の長さ及び形状を算出する、ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ計測システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２４７２９２（Ｐ２０１２−２４７２９２Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８９４０（Ｐ２０１１−１１８９４０）
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（５０２４２２３５１）株式会社アイ・エイチ・アイ マリンユナイテッド (159)
【出願人】（５０３２２３２２３）株式会社ＩＨＩエスキューブ (27)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２７日（２０１１．５．２７）
【出願人】（５０２４２２３５１）株式会社アイ・エイチ・アイ マリンユナイテッド (159)
【出願人】（５０３２２３２２３）株式会社ＩＨＩエスキューブ (27)
【Ｆターム（参考）】
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