特開 2024-74430 罫書支援装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024074430

(43)【公開日】2024-05-31

(54)【発明の名称】罫書支援装置および方法

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/00 20060101AFI20240524BHJP

   B25H 7/04 20060101ALI20240524BHJP

   E04G 21/18 20060101ALI20240524BHJP

【ＦＩ】

G03B21/00 D

B25H7/04 E

E04G21/18 B

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022185558

(22)【出願日】2022-11-21

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-11-28

(71)【出願人】

【識別番号】514172954

【氏名又は名称】川田テクノロジーズ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】591211917

【氏名又は名称】川田建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001542

【氏名又は名称】弁理士法人銀座マロニエ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】林 篤史

(72)【発明者】

【氏名】岡本 勇也

(72)【発明者】

【氏名】川合 徳男

(72)【発明者】

【氏名】吉田 章

(72)【発明者】

【氏名】山本 康幸

【テーマコード（参考）】

2E174

2K203

【Ｆターム（参考）】

2E174DA14

2E174DA17

2E174DA41

2K203FA75

2K203FB06

2K203KA03

2K203KA04

2K203KA05

2K203KA12

2K203MA23

(57)【要約】

【課題】構造体の持つ設置面に実寸の図面を投影する罫書支援技術を提供する。
【解決手段】罫書対象部の近傍の設置面に配置し罫書支援用の図面を投影するための超短焦点プロジェクタと、前記設置面に垂直な軸に回転可能かつ設置面に平行な軸に回転規制し、前記設置面に対し垂直方向に移動規制しかつ設置面に対し平行に移動可能に前記超短焦点プロジェクタを固定するとともに、前記設置面から所定距離離隔するための脚部を持つ台座と、前記台座を前記設置面に吸着するための吸盤部と、前記吸盤部を真空吸引するための真空ポンプと、前記超短焦点プロジェクタおよび前記真空ポンプを稼働させるための電源と、を備えるものである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

罫書対象部の近傍の設置面に配置し罫書支援用の図面を投影するための超短焦点プロジェクタと、
前記設置面に垂直な軸に回転可能かつ設置面に平行な軸に回転規制し、前記設置面に対し垂直方向に移動規制しかつ設置面に対し平行に移動可能に前記超短焦点プロジェクタを固定するとともに、前記設置面から所定距離離隔するための脚部を持つ台座と、
前記台座を前記設置面に吸着するための吸盤部と、
前記吸盤部を真空吸引するための真空ポンプと、
前記超短焦点プロジェクタおよび前記真空ポンプを稼働させるための電源と、
を備える、罫書支援装置。

【請求項2】

さらに、前記脚部が揺動および振動を抑制する機能を有する、請求項１に記載の罫書支援装置。

【請求項3】

前記設置面から前記超短焦点プロジェクタのレンズ中心までの離隔が２５０～５５０ｍｍであり、罫書支援用の図面を投影する範囲が少なくとも１０００ｍｍ×５００ｍｍの範囲である、請求項１に記載の罫書支援装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の罫書支援装置を用いて、罫書作業を支援する方法であって、
あらかじめ、
ａ）罫書対象部に画像補正用図面を設置すること、および、
ｂ）定点カメラにより罫書対象面を撮影すること
のいずれか一方または両方を実施し、
前記罫書支援装置から前記罫書対象部に対し、歪補正用画像を投影し、
投影画像の歪を計測して、前記罫書支援装置から投影する罫書支援用画像の歪を補正する、罫書支援方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構造体の持つ設置面に図面を実寸投影し、削孔位置を罫書支援する罫書支援装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、コンクリートの壁面（構造体の持つ設置面）に、あと施工によって各種部材を設置する場合、アンカーボルトが用いられている。この設置の際、まずコンクリート壁面にドリル等でアンカー孔を穿孔し、このアンカー孔にアンカーボルトを挿入して、先端の拡張部を開かせる、または接着剤を充填することで固定するようになっている。このアンカー孔を設計図面通り穿孔するために、従来は、金尺などを用いて罫書作業を行っていた。既設の橋梁の保全作業では、狭隘な空間や天井、垂直壁、傾斜面などを設置面とすることも多い。

【0003】

特許文献１には、部材の天面に図面を実寸投影する投影装置が開示されている。この投影装置は、天面に対向して設けられるプロジェクタと、プロジェクタの位置を測定するための距離計と、プロジェクタおよび距離計を保持する骨組と、骨組を天面に略平行に移動させるための移動手段を有し、プロジェクタは距離計が検出する位置の変化に基づいて天面に投影する図面を変化させるものである。

【0004】

特許文献２には、建物外周面の建設工事において、工事範囲を定める位置決め、及び基準線のマーキング作業に用いる、吸盤機能を備えた墨出し装置が開示されている。この墨出し装置は、レーザ墨出し器と、建物外壁面に吸着させる吸盤本体と、吸盤本体に取付けられたレベル設置治具と、を備え、レベル設置治具は、平滑部と、前記吸盤本体と当該平滑部とを接続する連結部で構成されており、前記平滑部の上面には、前記レーザ墨出し器が設置され、当該レーザ墨出し器と前記平滑部、または前記連結部は落下防止手段で係止されているものである。

【0005】

特許文献３には、基板の周囲にパッドを設けた吸着装置において、上記基板には、パッドで囲まれた吸着エリアのエアを排出する真空ポンプと、この真空ポンプに電源を供給するためのバッテリと、上記真空ポンプをオンオフするスイッチとを備えた持ち運び可能な吸着装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０２１－１３０１７３号公報

【特許文献2】特開２０１７－１４２０９７号公報

【特許文献3】登録実用新案第３１４３０９１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に記載の技術では、設置面に対向してプロジェクタを配置する必要があり、狭隘な空間が多い橋梁の保全工事では適用が困難であった。また、部材の天面を対象としており、天井や垂直面、傾斜面への適用は考慮されていない。

【0008】

特許文献２に記載の技術は、建物外周面のフラット上のガラス面や鋼板面に吸着することはできるが、コンクリートの打ち放し面のように、粗面の場合には吸着力が低下し、支えることができないおそれがあった。

【0009】

特許文献３に記載の技術は、単に高所作業用の取っ手を真空吸着するためのものであった。

【0010】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、構造体の持つ設置面に実寸の図面を投影する罫書支援装置および方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

発明者らは鋭意検討の結果、罫書対象部の近傍の設置面に超短焦点プロジェクタを配置し、実寸図面を投影することで罫書の支援ができることを見出し、本発明を開発した。

【0012】

上記課題を有利に解決する本発明の罫書支援装置は、罫書対象部の近傍の設置面に配置し罫書支援用の図面を投影するための超短焦点プロジェクタと、前記設置面に垂直な軸に回転可能かつ設置面に平行な軸に回転規制し、前記設置面に対し垂直方向に移動規制しかつ設置面に対し平行に移動可能に前記超短焦点プロジェクタを固定するとともに、前記設置面から所定距離離隔するための脚部を持つ台座と、前記台座を前記設置面に吸着するための吸盤部と、前記吸盤部を真空吸引するための真空ポンプと、前記超短焦点プロジェクタおよび前記真空ポンプを稼働させるための電源と、を備える、ものである。

【0013】

なお、本発明の罫書支援装置は、
（１）さらに、前記脚部が揺動および振動を抑制する機能を有すること、
（２）前記設置面から前記超短焦点プロジェクタのレンズ中心までの離隔が２５０～５５０ｍｍであり、罫書支援用の図面を投影する範囲が少なくとも１０００ｍｍ×５００ｍｍの範囲であること、
などが好ましい解決手段になり得るものと考えられる。

【0014】

上記課題を有利に解決する本発明の罫書支援方法は、上記いずれかの罫書支援装置を用いて、罫書作業を支援する方法であって、あらかじめ、ａ）罫書対象部に画像補正用図面を設置すること、および、ｂ）定点カメラにより罫書対象面を撮影することのいずれか一方または両方を実施し、前記罫書支援装置から前記罫書対象部に対し、歪補正用画像を投影し、投影画像の歪を計測して、前記罫書支援装置から投影する罫書支援用画像の歪を補正する、ものである。

【発明の効果】

【0015】

本発明の罫書支援装置および方法によれば、たとえば、橋梁等既設床版の補修に際し、床面だけでなく、床版下面や橋脚側面など、天井面や垂直面、傾斜面に対しても、所定の離隔でプロジェクタを設置できるので、等倍の図面を投影できる。固定が簡便で、基準墨出し線への位置合わせも容易に行うことができる。加えて、所定角度で投影することで台形補正を不要とすることができる。さらに、投影画像の歪補正を簡便に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態にかかる罫書支援装置を示す概略斜視図である。

【図2】（ａ）～（ｆ）はそれぞれ上記罫書支援装置の平面図、右側面図、正面図、左側面図、背面図および底面図を表す。

【図3】上記実施形態の罫書支援装置の使用例を示す概念図であって、（ａ）は画像の投影状態を示す斜視図であり、（ｂ）は投影画像の一例を示す平面図である。

【図4】本発明の他の実施形態にかかる罫書支援方法における投影画像の補正方法を示す概念図であって、（ａ）は座標上の補正概念を表し、（ｂ）は投影画像の補正フローを表す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について図面に基づき具体的に説明する。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

【0018】

図１は本発明の一実施形態にかかる罫書支援装置の概略を示す斜視図である。図２はその六面図であって、図２（ａ）～（ｆ）はそれぞれ罫書支援装置の平面図、右側面図、正面図、左側面図、背面図および底面図を表す。本実施形態の罫書支援装置１００は、超短焦点プロジェクタ１と、台座２と、ゴムパッドからなる吸盤部３と、真空ポンプ４と、を備える。図３（ａ）は、罫書支援装置１００が図面を投影している様子の概念図であって、図３（ｂ）は罫書対象部としての投影部１０の一例を示す平面図である。

【0019】

超短焦点プロジェクタ１は、罫書対象部の近傍の設置面に所定の離隔で設置されて、所定の範囲の投影画像を投影できるように台座２に固定されている。たとえば、設置面から垂直方向に３００ｍｍの離隔で超短焦点プロジェクタ１のレンズを配置する。そのとき１０００ｍｍ×５００ｍｍ以上の投影画像を投影できることが好ましい。投影画像の範囲の大きさは、離隔を調節することで変更できる。

【0020】

台座２は、超短焦点プロジェクタ１の固定部と台座２本体とをつなぐ連結部２１と、揺れを防止し、超短焦点プロジェクタ１の離隔を一定にする脚部２２を有する。連結部２１は、設置面に垂直な軸を回転軸とする回転台２１Ａと、設置面に平行な面内で直交方向に移動可能なＸＹステージとを持つ。本実施形態では、連結部は、設置面に平行な軸に対する回転が規制され、設置面に垂直な方向への移動が規制されている。そうすることで、罫書支援装置１００を移動することなく、かつ、投影画像の大きさを変えることなく、設置面上で等倍の投影画像を移動させることができる。

【0021】

脚部２２は、本実施形態では、４か所設けており、台座を設置面に平行にかつ揺動することなく設置できるとともに、超短焦点プロジェクタ１を設置面から所定の離隔で設置できるように、設置面に垂直方向に伸縮できるようになっている。たとえば、ねじ機構であることが好ましい。脚部２２は３か所以上設けることで台座を安定させることができる。

【0022】

吸盤部３は、設置面の状態、たとえば、コンクリートのようにざらざらした面によらず、吸い付くことができるように、ゴムパッドなどとすることが好ましい。吸盤部３は真空ポンプ４による吸引により、たとえば、罫書支援装置１の総重量を１０ｋｇ程度として、１００ｋｇｆ（９８０Ｎ）以上の吸着力とすることが好ましい。

【0023】

超短焦点プロジェクタ１および真空ポンプ４を稼働させるための電源は、たとえば、超短焦点プロジェクタ１に内臓されたものであってもよいし、別途台座に固定されたものでもよく、罫書支援装置１を所定時間稼働できるものとする。

【0024】

図３（ｂ）の例は、橋脚の略垂直面に設置するブラケット１１を固定するために、アンカー用の削孔１４位置を投影したものである。橋脚内の鉄筋１３は事前に磁気探査などで位置が求められ、橋脚のブラケット設置面にチョークなどで表示される。たとえば、図３（ｂ）では、破線で鉄筋配置を示す。投影図としては、ブラケット１１の範囲およびブラケット１１のリブ１２の配置、ならびに、設計上の削孔位置１５を等倍で投影する。鉄筋と干渉する設計上の削孔位置１７がある場合には、設計の変更に反映し、あらたな設計上の削孔位置１７を投影することができる。設計変更に際し、鉄筋１３だけでなくブラケット１１のリブ１２との干渉も起きないようにすることが必要である。作業者は投影された削孔位置１５や設計変更された削孔位置１７を罫書きし、削孔作業を正確に行うことができる。

【0025】

次に、本発明の他の実施形態としての罫書支援方法について説明する。まず、罫書支援用に投影用図面をＣＡＤ等で等倍に投影されるように作成する。作成した投影用図面データは、ＵＳＢなどの記憶メディアで、または、無線通信で短焦点プロジェクタ１に伝達することが好ましい。

【0026】

上記実施形態の罫書支援装置１を罫書対象部の近傍の設置面、たとえば、橋梁の床版や橋脚の側面に配置する。真空ポンプ４を起動して、吸盤部３を設置面に吸着させる。脚部２２を調整し、所定の離隔および台座の安定を確保する。

【0027】

超短焦点プロジェクタ１から罫書対象部１０に図面を投影する。投影する図面には、たとえば、ブラケットの位置や削孔位置が含まれる。投影された図面に沿ってなぞるように削孔位置を罫書することができる。その際、事前に超音波探査機などで内部配筋の位置を罫書対象部１０に表示しておけば、図面上の削孔位置と内部配筋とが干渉するときに、削孔位置の設計変更に反映することができる。

【0028】

投影画像としての等倍図面は、あらかじめ罫書対象部に表示した基準墨出し線に合うように連結部２１の回転台２１ＡおよびＸＹステージ２１Ｂをもちいて、微調整することが好ましい。

【0029】

床版や橋脚の状態によっては罫書対象部１０が完全な平面ではなく、投影画像がねじれたり、ゆがんだりして等倍にならない場合がある。したがって、事前に投影画像の歪を補正することが好ましい。補正の方法としては、画像補正用の図面、たとえば、碁盤目やチェッカーマークを投影面に設置し、等倍の碁盤目やチェッカーマークの画像を超短焦点プロジェクタ１から投影して、格子の位置の差を補正する。定点カメラにより、罫書対象部を撮影して、投影画像の歪を撮影してもよい。具体的には、以下のように補正する。
（１）図４（ａ）に示すように、投影したいデータの位置Ａの座標を原点Ｏからの距離で求め、Ａ（Ｘａ、Ｙａ）とする。
（２）実際に投影されたデータの位置Ｂを原点Ｏからの距離で、Ｂ（Ｘｂ、Ｙｂ）と測定されたとする。
（３）歪を補正した投影用のデータの位置Ｃを原点Ｏからの距離で、Ｃ（Ｘｃ、Ｙｃ）と変換する。
（４）歪を補正したデータを投影すれば、投影されたデータの位置Ｄは、当初予定した位置（Ｘａ、Ｙａ）に投影される。
変換するデータは、下記式で計算される。
Ｘｃ＝Ｘａ－（Ｘｂ－Ｘａ）
Ｙｃ＝Ｙａ－（Ｙｂ－Ｙａ）

【0030】

上記の補正フローを図４（ｂ）に示す。左列は外形の概念であり、右列はチェッカーマークを表す。投影すべき画像がＡの矩形である。そのまま投影したときの投影図がＢである。たとえば図４（ｂ）では矩形の辺中央が内側に変形し、頂点が外側に変形している。補正された投影すべき画像がＣである。Ａに比較して、辺が外側に膨らみ、頂点が内側に移動している。Ｄは補正された投影図であり、Ａと同等の図となっている。

【0031】

離隔３００ｍｍで投影範囲１０００ｍｍ×５００ｍｍに４０ｍｍピッチの格子を投影したところ。上辺に最大５ｍｍの変位が観測された。上記補正を適用したところ上辺の変位は最大２ｍｍに低減できた。ここで変位とは、本来投影すべき格子点から実際に投影された格子点までの距離である。

【符号の説明】

【0032】

１００ 罫書支援装置
１ 超短焦点プロジェクタ
２ 台座
２１ 連結部
２１Ａ 回転台
２１Ｂ ＸＹステージ
２２ 脚部
３ 吸盤部（ゴムパッド）
４ 真空ポンプ
１０ 投影部（罫書対象部）
１１ ブラケット（実線）
１２ リブ（実線）
１３ （探査した）鉄筋（破線）
１４ （アンカー用）削孔（丸）
１５ （設計上の）削孔位置（十字）
１６ （鉄筋と干渉した）削孔位置（点線十字）
１７ （設計変更した）削孔位置（十字）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2023-10-24

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

罫書対象部の近傍の設置面に配置し罫書支援用の図面を投影するための超短焦点プロジェクタと、
前記設置面に垂直な軸に回転可能かつ設置面に平行な軸に回転規制し、前記設置面に対し垂直方向に移動規制しかつ設置面に対し平行に移動可能に前記超短焦点プロジェクタを固定するとともに、前記設置面から所定距離離隔するための脚部を持つ台座と、
前記台座を前記設置面に吸着するための吸盤部と、
前記吸盤部を真空吸引するための真空ポンプと、
前記超短焦点プロジェクタおよび前記真空ポンプを稼働させるための電源と、
を備える、罫書支援装置。

【請求項2】

さらに、前記脚部が３か所以上設けられている、請求項１に記載の罫書支援装置。

【請求項3】

前記設置面から前記超短焦点プロジェクタのレンズ中心までの離隔が２５０～５５０ｍｍであり、罫書支援用の図面を投影する範囲が少なくとも１０００ｍｍ×５００ｍｍの範囲である、請求項１に記載の罫書支援装置。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の罫書支援装置を用いて、罫書作業を支援する方法であって、
あらかじめ、
ａ）罫書対象部に画像補正用図面を設置すること、および、
ｂ）定点カメラにより罫書対象面を撮影すること
のいずれか一方または両方を実施し、
前記罫書支援装置から前記罫書対象部に対し、歪補正用画像を投影し、
投影画像の歪を計測して、前記罫書支援装置から投影する罫書支援用画像の歪を補正する、罫書支援方法。