JPH11325318A

JPH11325318A - 配管位置測定装置

Info

Publication number: JPH11325318A
Application number: JP13643098A
Authority: JP
Inventors: Masaru Yokoyama; 大横山; Atsuyuki Matsumoto; 篤幸松本
Original assignee: Hitachi Plant Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】壁面スリーブに設置された配管の壁面通過位置
を正確且つ容易に測定することができる配管位置測定装
置を提供する。【解決手段】本発明に係る配管位置測定装置は、壁面１
０に埋設された壁面スリーブ１２に貫通設置された配管
１６の壁面通過位置を画像計測により測定する。画像計
測は、配管１６と壁面スリーブ１２の開口の画像を解析
して配管１６の壁面通過位置を求めるが、その際、画像
上の位置と実空間での位置との対応を取るために壁面ス
リーブ１２の開口に複数の基準点を有する標尺３０を設
置すると共に、配管１６の壁面通過位置を画像上で認識
できるように壁面スリーブ１２の開口にライン光源４４
を設置し、ライン光により配管１６の壁面通過位置を照
明する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は配管位置測定装置に
係り、特に壁面スリーブに挿通される配管の壁面通過位
置を測定する配管位置測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、壁に配管を貫通させて設置する場
合に、配管より大きな径を有する円筒状の鋼管（壁面ス
リーブ）を壁に埋設し、この壁面スリーブの内部に配管
を挿通させて壁に配管を貫通させる方法が知られてい
る。そして、このような方法で配管を壁に貫通させた場
合には、壁面スリーブの開口にシールプレートを設置し
て壁面スリーブの開口を閉止するようにしている。

【０００３】このシールプレートは、壁面スリーブの開
口形状と略同形状（通常は円形）に形成された板状部材
であり、シールプレートの中央付近には配管を挿通する
ための配管用孔が配管の輪郭と略同形状に形成されるよ
うになっている。このようなシールプレートを製作する
場合には、シールプレート毎に上記配管用孔を形成する
位置を知る必要があるため、配管が壁面において壁面ス
リーブのどの位置を通過しているか、即ち、配管の壁面
通過位置を測定するようにしている。従来、この配管の
壁面通過位置の測定は、例えば、壁面スリーブの内周面
と配管の外周面との隙間を物差し等で測定して配管を設
置した後の壁面スリーブの開口形状を測定することによ
って間接的に行っていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ような配管の壁面通過位置の測定方法では、煩雑な手間
を要すると共に誤差が大きく、シールプレートの作製
後、このシールプレートを壁面スリーブの開口に設置す
る際に、配管用孔の形成位置が適切ではなかったと判断
される場合があった。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、壁面スリーブに設置された配管の壁面通過位置
を正確且つ容易に測定することができる配管位置測定装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、壁に形成された孔に挿通された配管の前記
孔に対する位置を測定する配管位置測定装置において、
前記配管周辺の壁面に所定の位置関係で設置される複数
の基準点と、前記壁面と平行な面と前記配管の外周面と
が交差する位置に目視可能な線又は複数の点を表示する
配管通過位置表示手段と、前記基準点、前記目視可能な
線又は複数の点、及び、前記壁に形成された孔の輪郭を
１枚の画像で撮影する撮影手段と、前記撮影手段によっ
て得られた画像上の前記複数の基準点、前記線又複数の
点、及び、前記孔の輪郭の位置に基づいて、少なくとも
前記配管及び孔の中心位置を求める演算手段と、からな
ることを特徴としている。

【０００７】本発明によれば、簡単な測定器具を配管が
挿通される壁面の孔周辺に設置し、その画像を撮影し
て、画像計測の処理によって壁面の孔に対する配管の位
置を求めるようにしたため、煩雑な作業を要せず孔に対
する配管の位置を正確かつ容易に測定することができ
る。また、この測定によって得られた結果を用いて孔の
開口を閉止するシールプレートを精度良く製作すること
ができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る配管位置測定装置の好ましい実施の形態について詳説
する。図１は、本発明に係る配管位置測定装置の測定対
象である配管の設置の一実施の形態を示した図である。
同図に示すように例えばコンクリートの壁１０に円筒状
で金属性の壁面スリーブ１２が埋設され、この壁面スリ
ーブ１２の空洞によって壁１０に孔１４が形成される。
この孔１４、即ち、壁面スリーブ１２の空洞内には所定
径の配管１６が挿通され、壁面スリーブ１２の内周面と
配管１６の外周面に溶接される数本の支柱１８によって
配管１６が壁面スリーブ１２内の所定位置に設置される
ようになっている。尚、配管１６は、壁面スリーブ１２
の軸方向と略平行に設置される。

【０００９】図２は、上記壁面スリーブ１２の開口を閉
止するためにこの開口に取り付けられるシールプレート
の一実施の形態を示した構成図である。同図に示すよう
にシールプレート２０は、円形の板状部材が中央部で切
断された一対のプレート２０Ａ、２０Ｂから構成され
る。これらのプレート２０Ａ、２０Ｂには半円状の切り
欠き２２Ａ、２２Ｂが形成され、２つのプレート２０
Ａ、２０Ｂの直線部分を接合すると、切り欠き２２Ａ、
２２Ｂによって配管１６の外形と略同形状の配管用孔２
２が形成されるようになっている。

【００１０】このように形成された各プレート２０Ａ、
２０Ｂは、それぞれ図１に示した壁面スリーブ１２の開
口に配管１６の両側から取り付けられ、図３に示すよう
にシールプレート２０の配管用孔２２に配管１６が挿通
されて、壁面スリーブ１２の開口、即ち、壁面スリーブ
１２と配管１６との隙間が閉止されるようになってい
る。

【００１１】次に、本発明に係る配管位置測定装置につ
いて説明する。本発明に係る配管位置測定装置は、上記
シールプレート２０の配管用孔２２の形成位置を決める
ために、上記配管１６の壁面通過位置を測定する装置で
ある。図４は、本発明に係る配管位置測定装置に使用さ
れる測定器具の一実施の形態を示した構成図である。同
図に示すように、壁面スリーブ１２の開口の所望の位置
に、壁（壁面）１０と平行に標尺３０がマグネットブロ
ック３２により取り付けられる。この標尺３０は２本の
基準尺３４、３６を有し、これらの基準尺３４、３６は
連結部材３８、３８、３８介して平行に固定される。そ
して、各基準尺３４、４６の前面には複数の基準点（タ
ーゲット）４０、４０、４０、…が設けられるようにな
っている。尚、これらの基準点４０、４０、４０、…
は、同一平面内にあり、基準尺３４、３６上で精度良く
位置決めされている。従って、後述のように撮影手段に
よってこれらの基準点４０、４０、４０、…を撮影した
際に、画像上に示されるこれらの基準点４０、４０、４
０、…の位置から撮影手段の撮影位置及び撮影方向を認
識することができる。また、標尺３０を壁面スリーブ１
２に取り付ける際に、標尺３０の裏面を壁面スリーブ１
２の縁或いは壁面１０に当接させることによって、基準
点４０、４０、４０、…を壁面１０と平行な面上に配置
させることができるようになっている。

【００１２】図５は、上記基準尺３４を拡大して示した
斜視図である。同図に示すように基準尺３４の表面の基
準点４０は、円マークとその中心を示す十字マークとか
らなり、この十字マークの交点４０Ａが各基準点４０の
正確な位置を示している。また、基準尺３４の裏面には
マグネットブロック取付用板４２が固着され、このマグ
ネットブロック取付用板４２には、図６に示すような直
方体のマグネットブロック３２が磁力により取り付けら
れるようになっている。従って、このマグネットブロッ
ク３２の一面を基準尺３４のマグネットブロック取付用
板４２に装着すると共に、マグネットブロック３２の他
面を図４に示すように壁面スリーブ１２の内周面に磁力
により取り付けることによって基準尺３４（標尺３０）
が壁面１０に設置されるようになっている。

【００１３】また、図６に示すようにマグネットブロッ
ク３２には装着用ボタン３２Ａが設けられており、この
装着用ボタン３２Ａを押圧操作することにより、マグネ
ットブロック３２の磁力が発生又は解除されるようにな
っている。従って、装着用ボタン３２Ａを押圧操作する
ことによりマグネットブロック３２の着脱が容易に行
え、壁面スリーブ１２への標尺３０の着脱が容易に行え
るようになっている。

【００１４】また、図４に示すように、上記標尺３０と
共に壁面スリーブ１２の開口の所望位置にライン光源４
４が取り付けられる。ライン光源４４は、例えば直線上
を進行するレーザ光を所定平面内を進行するライン光に
拡散させるようにしたもので、このライン光源４４は、
ライン光が壁面１０と平行となるように取付治具４６に
よって壁面スリーブ１２の開口に取り付けられるように
なっている。これにより、壁面１０に平行な面と交差す
る配管１６の外周面の位置がライン光によって照明さ
れ、その位置が目視できるようになる。尚、図４の符号
４５で示す配管１６上の線がライン光によって照明され
た位置を示す。

【００１５】上記取付治具４６は、図７に示すように基
板４８、基板４８に突設されたライン光源保持部５０、
基板４８の裏面に固着されたマグネットブロック取付用
板５２とから構成される。ライン光源保持部５０は、上
記円筒状のライン光源４４が挿通される孔５０Ａとこの
孔５０Ａの径を調整するための隙間５０Ｂが形成され
る。前記孔５０Ａにライン光源４４を挿通させた後、ラ
イン光源保持部５０の一片に貫通形成されたネジ挿通孔
５０Ｃにネジ５４を挿通し、他片に形成されたネジ孔５
０Ｄにそのネジ５４を螺合させて隙間５０Ｂの幅を狭め
ることにより、ライン光源４４をライン光源保持部５０
の孔５０Ａに固定することができるようになっている。

【００１６】また、上記基板４８の裏面に固着されたマ
グネットブロック取付用板５２には上記図６に示したマ
グネットブロック３２と同様のマグネットブロックが装
着され、このマグネットブロックがマグネットブロック
取付用板５２に装着された面と異なる面で上記壁面スリ
ーブ１２の内周面に磁力によって装着される。これによ
り、取付治具４６に保持されたライン光源４４を壁面ス
リーブ１２の開口に簡単に着脱することができる。

【００１７】以上、図４に示したように壁面スリーブ１
２の開口に標尺３０及びライン光源４４を装着すること
によって本発明に係る配管位置測定装置の測定器具の装
着が完了し、次いで、デジタルカメラ等の撮影手段によ
る被測定部の撮影と、これによって得られた画像を用い
た画像計測の処理がパソコン（コンピュータ）によって
実行される。尚、画像計測の処理内容については後述す
る。

【００１８】次に、本発明に係る配管位置測定装置の作
用について図８のフローチャートを用いて説明する。先
ず、図４に示したように壁面スリーブ１２の開口の所望
位置に標尺３０とライン光源４４とを取り付ける（ステ
ップＳ１０）。そして、デジタルカメラにより壁面スリ
ーブ１２の開口周辺全体を撮影する（ステッップＳ１
２）。この撮影によって例えば、上記図４に示したよう
な図の画像が得られる。そして、このデジタルカメラで
撮影した画像をパソコンに転送する（ステップＳ１
４）。

【００１９】パソコンに画像を転送すると、パソコンは
所定のプログラムに従って以下の処理を実行する。先
ず、デジタルカメラから取り込んだ画像上において上記
標尺３０の基準点４０、４０、…の位置を読み取る（ス
テップＳ１６）。この基準点４０の位置はユーザがポイ
ンティングデバイス等を用いて画面上で指定するように
してもよいし、基準点４０の模様をパターンマッチング
により自動で検出するようにしてもよい。そして、この
基準点４０が４点検出されたか否かを判定する（ステッ
プＳ１８）。基準点４０が４点検出された場合には、次
に、壁面スリーブ１２の開口における壁面スリーブ１２
の輪郭点（スリーブ点）の読み取りを行う（ステッップ
Ｓ２０）。このスリーブ点は、ユーザが画面上でポイン
ティングディバイス等を用いて指定する。そして、スリ
ーブ点が４点検出されたか否かを判定する（ステップＳ
２２）。スリーブ点が４点検出された場合には、次に、
配管１６の輪郭点（配管点）を読み取る（ステップＳ２
４）。この配管点の読み取りは、上記ライン光源４４に
よってライン状に照明された線上の点をユーザがポイン
ティングディバイス等によって指定することにより行わ
れる。そして、この配管点が４点検出されたか否かを判
定する（ステップＳ２６）。

【００２０】以上のようにして基準点、スリーブ点、配
管点について４点ずつ読み取りを行うと、次に、基準点
４０の４点の位置に基づいて作業空間でのデジタルカメ
ラの中心位置と撮影方向（カメラ姿勢）を取得する（ス
テップＳ２８）。ここで、図９に画像上の座標と作業空
間（実空間）上の座標との対応関係を示す。同図に示す
ように、実空間上にＸ，Ｙ，Ｚ座標系を設定すると、撮
影対象物の所定点ＰがＰ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、カメラの中心
位置ＯがＯ（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）で表わされるものとす
る。このとき撮像面Ｓは、カメラの中心位置Ｏと撮影方
向Ｕに応じて実空間上の想定され、撮影対象物は、その
位置Ｐとカメラ中心位置Ｏとを結ぶ直線Ｌと撮像面Ｓと
が交わる点ｐ（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚｐ）に投影される。

【００２１】一方、撮像面Ｓ上の中心位置Ｏ′を原点と
して撮像面Ｓ上にｘ，ｙ座標を設定し、そのｚ座標の原
点をカメラの中心位置Ｏに設定すると、撮影対象物の位
置Ｐが撮像面Ｓに投影される位置ｐ（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｚ
ｐ）は、ｐ（ｘ，ｙ，−ｃ）で表される。ここで、ｘ，
ｙは画像上の位置から求められる値であり、ｃはカメラ
中心位置Ｏと撮像面Ｓとの位置関係で決定される定数
（焦点距離）である。

【００２２】そして、撮影対象物の位置Ｐとその対象物
が投影される画像上の位置ｐとの関係は次式（１）、
（２）のように与えられる。但し、ａ_ijはカメラの回転（撮影方向Ｕ）に関する行列
の（ｉ，ｊ）成分を示す。

【００２３】以上の関係式（１）、（２）を用い、壁面
スリーブ１２に設置された各基準点４０の作業空間上の
位置と、これらの基準点４０が撮像面Ｓ上に投影された
位置とに基づいて上式（１）、（２）の未知定数である
カメラの中心位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と撮影方向ａ_ij
とを算出する。ここで、各基準点４０の相対的な位置関
係は予め正確に設定されていることから作業空間に任意
のＸ，Ｙ，Ｚ座標系を設定することにより各基準点４０
の作業空間上の座標を設定することができる。

【００２４】次いで、このようにして求めたカメラの中
心位置（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）と撮影方向ａ_ijの値を上式
（１）、（２）に代入し、これらの式を用いて、画像上
のスリーブ点及び配管点の座標から実空間でのこれらの
点の座標を算出する（ステップＳ３０）。尚、図１０の
壁面１０の断面図に示すように壁面１０の表面ｍとライ
ン光源４４から出射されたライン光の通過位置ｍ′とが
異なる場合には、表面ｍと通過位置ｍ′との差（オフセ
ット量δ）を考慮して上式（１）、（２）の演算を行う
ようにしている。仮に、オフセット量δを考慮しないで
上式（１）、（２）をそのまま適用すると、ライン光で
照明される上記配管点Ａ′が撮像面Ｓに投影される位置
ａ′と、配管１６が本来壁面１０（表面ｍ）を通過する
位置Ａが撮像面Ｓに投影される位置ａとが異なるため、
配管１６はあたかも壁面１０（表面ｍ）を同図Ａ″で示
す位置を通過するという誤差を含んだ結果を得ることと
なる。

【００２５】但し、効率の良い測定を行うためには、可
能な限りライン光を壁面１０に近づけてオフセット量を
０に近づけるのが好ましい。また、少なくともライン光
の通過位置と各基準点４０との位置を合わせるようにす
ることにより、オフセット量の影響を２種類考慮する労
力が軽減される。上記ステップＳ３０において画像上の
スリーブ点及び配管点の実空間での位置を算出すると、
次に、これらの算出した位置に基づいてスリーブ点を通
る円及び配管点を通る円を求め、壁面スリーブ１２の中
心位置Ｏ、壁面スリーブ１２の半径Ｒ、配管１６の中心
位置Ｏ′、配管１６の半径ｒを計算する（ステップＳ３
２）。そして、図１１に示すような図によりその計算結
果を画面に表示する（ステップＳ３４）。尚、同図符号
Ｄは偏心量を示し、壁面スリーブ１２の中心位置Ｏと配
管１６の中心位置Ｏ′とからこの偏心量Ｄについても表
示する。

【００２６】以上の測定によって得られた結果に基づい
て図２に示したようなシールプレートを作成する。以
上、上記実施の形態では、デジタルカメラを用いて測定
場所の撮影を行ったが、写真フイルムを用いたカメラで
撮影し、現像した後にスキャナ等でコンピュータにその
撮影画像を取り込むようにしてもよい。また、ビデオカ
メラを用いてもよい。

【００２７】また、上記実施の形態では、標尺３０とラ
イン光源４４とを別々に壁面スリーブ１２に取り付ける
ようにしたが、これに限らずこれらの測定器具を一体と
して壁面スリーブ１２に取り付けられるようにしてもよ
い。例えば図１２に示すように図５に示した基準尺３４
に相当する部材６０に図７に示したライン光源保持部５
０に相当する部材６２を設けて、基準点６４、６４とラ
イン光源（図示せず）とを所要の位置関係で一体化す
る。尚、同図の基準点４０、４０は、ライン光源から出
射されるライン光の高さに一致するように形成されてい
る。

【００２８】また、上記実施の形態では、ライン光源４
４を用いて配管１６と壁面１０に平行な面との交差位置
を目視できるようにしたが、これに限らず、図１３に示
すように壁面１０に張り付けた水糸（ピアノ線）７０を
配管１６の外周面に当てるようにしてもよいし、配管１
６が壁面１０を通過する位置にマジックやシール等で線
や点の印を付けるようにしてもよい。

【００２９】また、上記実施の形態では、２つの基準尺
３４、３６を平行に固着して標尺３０を形成したが、こ
れに限らず、基準尺３４と基準尺３６を所望の位置に別
々に壁面スリーブ１２に取り付けるようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、標尺３０を用いて基準点４
０を表示するようにしたが、これに限らず、図１３に示
すように壁面１０に直接基準点７２、７２、…を示す部
材（シール等）を設置するようにしてもよい。この場合
には、各基準点７２の相互の位置関係を予め測定してお
く。

【００３０】また、上記実施の形態では、マグネットブ
ロック３２を用いて標尺３０及びライン光源４４を壁面
スリーブ１２に取り付けるようにしたが、これらの標尺
３０及びライン光源４４の取付手段はどのようなもので
もよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る配管位
置測定装置によれば、簡単な測定器具を配管が挿通され
る壁面の孔周辺に設置し、その画像を撮影して、画像計
測の処理によって壁面の孔に対する配管の位置を求める
ようにしたため、煩雑な作業を要せず孔に対する配管の
位置を正確かつ容易に測定することができる。また、こ
の測定によって得られた結果を用いて孔の開口を閉止す
るシールプレートを精度良く製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る配管位置測定装置の測定
対象である、壁面に貫通設置された配管を示した図であ
る。

【図２】図２は、壁面スリーブの開口を閉止するための
シールプレートの一実施の形態を示した構成図である。

【図３】図３は、壁面スリーブの開口をシールプレート
で閉止した様子を示した図である。

【図４】図４は、本発明に係る配管位置測定装置の測定
器具の一実施の形態を示した構成図である。

【図５】図５は、基準尺の構成を示した斜視図である。

【図６】図６は、マグネットブロックの構成を示した斜
視図である。

【図７】図７は、ライン光源の取付治具の構成を示した
斜視図である。

【図８】図８は、本発明に係る配管位置測定装置の作用
を示したフローチャートである。

【図９】図９は、画像上の座標と作業空間（実空間）上
の座標との対応関係を示した図である。

【図１０】図１０は、壁面とライン光との位置関係を示
した壁面の断面図である。

【図１１】図１１は、配管の壁面通過位置の演算結果画
面を示す図である。

【図１２】図１２は、標尺の他の実施の形態を示した斜
視図である。

【図１３】図１３は、配管の壁面通過位置を配管上に表
示する手段及び基準点を表示する手段の他の実施の形態
を示した図である。

【符号の説明】

１０…壁（壁面）１２…壁面スリーブ１６…配管２０…シールプレート３０…標尺３２…マグネットブロック３４、３６…基準尺４０…基準点４４…ライン光源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】壁に形成された孔に挿通された配管の前記
孔に対する位置を測定する配管位置測定装置において、前記配管周辺の壁面に所定の位置関係で設置される複数
の基準点と、前記壁面と平行な面と前記配管の外周面とが交差する位
置に目視可能な線又は複数の点を表示する配管通過位置
表示手段と、前記基準点、前記目視可能な線又は複数の点、及び、前
記壁に形成された孔の輪郭を１枚の画像で撮影する撮影
手段と、前記撮影手段によって得られた画像上の前記複数の基準
点、前記線又複数の点、及び、前記孔の輪郭の位置に基
づいて、少なくとも前記配管及び孔の中心位置を求める
演算手段と、からなることを特徴とする配管位置測定装置。
【請求項２】前記複数の基準点は、所定形状の基準尺部
材の所定位置に設けられ、該基準尺部材は、前記孔に着
脱自在であることを特徴とする請求項１の配管位置測定
装置。
【請求項３】前記配管通過位置表示手段は、前記孔に着
脱自在の発光手段から所定平面上を進行するライン光を
出射し、該ライン光によって前記配管の外周面に前記目
視可能な線を表示させることを特徴とする請求項１の配
管位置測定装置。