JPH08110229A - 自動マーキング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 指定された点の位置測定及びマーキング作業
に必要とされる人手を削減し、作業を容易に実行可能と
する。 【構成】 ＣＣＤカメラ１４１ａ〜１４１ｃは、各々、
ターゲットを撮像してターゲット情報を画像処理ボード
１４ａ〜１４ｃに出力する。画像処理ボード１４ａ〜１
４ｃは、ターゲット情報に基づいて文字認識等の所定の
処理を施し、結果を演算処理部１０に送出する。演算処
理部１０は、受け取った結果からマーキングロボット１
の現在位置を算出する。この際、距離情報と角度情報を
求め、マーキングロボット１が目標マーキング位置に移
動するように、駆動部１３１、操舵部１３２を制御す
る。マーキングロボット１が、目標マーキング位置に到
達した時、制御部１０は、マーカー１３３を使用してマ
ーキング処理を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、建築構造物の床面及
び天井面に墨出し用のマーキングを行なう際に適用され
る自動マーキング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建築現場等において、天井照明の
取付、及び内装工事一般を行なう場合、この内装工事を
実施するための図面を床面又は天井面に描く必要があ
る。このような図面は、墨出しにより描かれる。一般
に、墨出しを行なう場合、トランシッド等の測量機器を
用い、予め指定された各指定点を実測する。更に、指定
点をマーキングし、このマーク点に沿って墨出しを行な
う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の墨出し方法では、指定された各点の位置測定及びマー
キング作業を全て人手作業で実施しているため、墨出し
作業までに多くの作業者及び時間が必要とされる。

【０００４】この発明は、前記実情を鑑みてなされたも
のであり、マーキング作業を、小数の作業者で、自動的
に行ない、墨出し作業を容易に実行することが可能な自
動マーキング装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係る自動マー
キング装置は、予め指定されたマーキング領域内の複数
の所定位置に各々設置されたターゲットと、前記指定さ
れたマーキング領域内を走行するマーキングロボット
と、前記マーキングロボットに装備され、前記ターゲッ
トを標定する少なくとも３つのカメラと、このカメラよ
り得られるターゲット情報を処理する画像処理手段と、
この画像処理手段により求められた情報から前記マーキ
ングロボットの現在位置を算出し、算出された前記マー
キングロボットの現在位置と、目標マーキング位置との
差を求める演算処理手段と、この演算処理手段により求
められた前記マーキングロボットの現在位置と、目標マ
ーキング位置との差に基づいて前記マーキングロボット
の位置決めを行なう駆動・操舵手段と、前記マーキング
ロボットの現在位置が、前記目標マーキング位置に一致
した時、前記マーキング領域に対しマーキング処理を行
なうマーキング手段とを具備することを特徴とする。

【０００６】又、前記自動マーキング装置は、前記マー
キングロボットに対し、無線で走行指令を発信し、マー
キングロボットをリモート制御するリモート制御手段が
設けられることを特徴とする。又、このリモート制御手
段は、オペレータからの前記目標マーキング位置を入力
し、前記演算手段にこの目標マーキング位置を設定す
る。

【０００７】更に、前記ターゲットには、所定の目盛り
が付されていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】予め指定された（マーキング処理を実行する）
マーキング領域内において、このマーキング領域を囲む
壁面等の所定位置にターゲットを複数設置する。これら
のターゲットは、例えば、マーキング領域が直方体であ
れば、この領域に対する少なくとも３つの壁面に設けら
れる。又、このマーキング領域内を走行するマーキング
ロボットには、少なくとも３つのカメラ、例えばＣＣＤ
（charge coupleddevice ）カメラが設置され、予め設
置された前記ターゲットを各々撮像する。これにより、
前記各カメラから、予め設置された前記ターゲットの情
報が得られる。

【０００９】前記各カメラにより撮像された情報は、画
像処理手段に送られる。画像処理手段では、送られたタ
ーゲット情報に対して所定の処理を施す。画像処理手段
は、例えば、ターゲット情報に基づいて文字認識処理
や、ミリ単位の位置測定を行なう。これらの処理は、前
記各カメラ毎に実行される。画像処理手段により所定の
処理が施された情報は、演算処理手段に送られる。演算
処理手段では、前記画像処理手段により求められた情報
から、前記マーキングロボットの現在位置を算出する。
この際、演算処理手段は、前記マーキングロボットの距
離情報と位置情報とを求める。

【００１０】例えば、矩形のマーキング領域において、
マーキングロボットのカメラを、平面上で互いに９０゜
もしくは１８０゜の角度を有するように３台設け、各々
が異なる３つの壁面に設けられたターゲットを撮像する
ように設置する。この場合、各カメラの撮像するターゲ
ット上の点を結ぶことにより形成される３角形におい
て、短い２辺を各々直径とする２円の交点を求めること
により、前記マーキングロボットの現在位置が算出され
る。

【００１１】演算処理手段は、更に、算出した前記マー
キングロボットの現在位置と、オペレータ等により予め
指定された目標マーキング位置とを比較して差を求め
る。駆動・操舵手段は、前記差がゼロになるように、前
記マーキングロボットの位置決め制御を行なう。マーキ
ング手段は、前記駆動・操舵手段の制御により、前記マ
ーキングロボットが、前記目標マーキング位置に一致し
た時（前記差がゼロになった時）、前記マーキング領域
に対しマーキング処理を実行する。このマーキング処理
により、前記マーキング領域の床面等には、マーク点が
印される。後に行なわれる墨出し処理は、このマーク点
に基づいて実行される。これにより、指定された領域内
のマーキング作業には、前記ターゲットを設置するのみ
となり、マーキング作業に必要とされる人力を少なく
し、容易なマーキング処理が可能となる。従って、これ
らマーキング処理を含む墨出し処理を迅速、且つ的確に
実行することができる。

【００１２】又、マーキングロボットをリモート制御す
る制御手段により、オペレータが、マーキングロボット
の目標マーキング位置近傍の手動位置決めが可能とな
る。

【００１３】更に、前記ターゲットには、所定の目盛り
が付されているので、画像処理手段による画像処理が容
易となり、マーキングロボットの現在位置を迅速に算出
することができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明に係る一実施
例を説明する。

【００１５】この発明に係る自動マーキング装置の構成
を図１に、又、このマーキング装置におけるマーキング
ロボットの外観図を図２に示す。

【００１６】この自動マーキング装置は、図１に示され
るように、マーキングロボット１、ターゲット２、及び
リモート操作ユニット３により構成される。マーキング
ロボット１は、このマーキングロボット１全体の制御を
司る演算処理部１０を有する。この演算処理部１０に
は、メモリ１１、入力インターフェイス１２、出力イン
ターフェイス１３、及び画像処理ボード１４ａ〜１４ｃ
が接続される。メモリ１１は、所定の演算を実行するた
めのプログラムを記憶したり、各種データ、例えば、画
像処理ボードより送られる情報等を一時的に記憶する。
演算処理部１０は、メモリ１１に記憶されているプログ
ラムに従って、後述するマーキングロボット１の現在位
置の算出等の処理を実行する。

【００１７】入力インターフェイス１２は、マーキング
ロボット１の外部から送られたり、指示されたデータを
演算処理部１０に伝達する。この入力インターフェイス
１２には、操作部１２１及び受信部１２２が接続されて
いる。操作部１２１は、キーボード等により構成され、
オペレータにより指示されるデータを入力し、入力イン
ターフェイス１２を介して演算処理部１０にこのデータ
を送出する。受信部１２２は、前記リモート操作部から
発信される信号をアンテナを介して受け取り、この信号
を所定のデータ形式に変換した後、操作部１２１と同様
に、入力インターフェイス１２を介して演算処理部１０
にデータを送出する。

【００１８】出力インターフェイス１３には、駆動部１
３１、操舵部１３２、及びマーカー１３３が接続され、
出力インターフェイス１３は、演算処理部１０から送出
される各種命令又はデータを接続された前記要素に伝達
する。駆動部１３１は、演算処理部１０の制御に基づ
き、マーキングロボット１に設けられた車輪等を回転さ
せ、マーキングロボット１を所定の距離だけ移動させ
る。操舵部１３２は、演算処理部１０の制御に基づき、
前記駆動部１３１により移動されるマーキングロボット
１の移動方向を操舵する。マーカー１３３は、前記マー
キングロボット１が、予め指定された目標マーキング位
置に達した場合、演算処理部１０の命令に従ってマーキ
ング処理を実行する。これにより、床面又は天井面にマ
ーク点が印される。尚、図１及び図２に示されるマーキ
ングロボット１は、床上を走行するように構成されてい
る。

【００１９】画像処理ボード１４ａ〜１４ｃには、各々
ＣＣＤ（charge coupled device ）カメラ１４１ａ〜１
４１ｃが接続されており、各ＣＣＤカメラにより得られ
るターゲット情報に基づいて画像処理、例えば、文字認
識やミリ単位での位置測定等の処理を行い、処理結果を
演算処理部１０に送出する。

【００２０】ターゲット２は、所定の目盛りが付されて
おり、この実施例においては、矩形のマーキング領域を
囲む壁面の内、３壁面に取り付けられる。

【００２１】リモート操作ユニット３は、リモート操作
部３１及び送信部３２により構成されている。リモート
操作部３１は、キーボード等の入力機器を有し、オペレ
ータから指示される命令又はデータ等の各種指示を入力
し、これを送信部３２に送出する。送信部３２は、リモ
ート操作部３１から送られる命令又はデータを所定のフ
ォーマットの無線信号に変換してアンテナより信号を出
力する。これにより、オペレータと前記マーキングロボ
ット１が離れた場所に位置している場合であっても、リ
モート操作ユニット３から、マーキングロボット１に対
し、命令又はデータを送出することが可能となる。

【００２２】次に、前述したマーキングロボット１の一
例を図２を参照して説明する。この外観図は、マーキン
グロボット１の側面及び低面を示している。図２に示さ
れるマーキングロボット１は、直方体の筐体を有し、こ
の下部に車輪が２対（１５ａ及び１５ｂ，１５ｃ及び１
５ｄ）設けられており床面等の平面上を移動可能な構成
を有する。下部に設けられた車輪の内、一対（１５ａ，
１５ｂ）は駆動部１３１の制御の下、マーキングロボッ
ト１を所定距離移動するために使用され、他の一対（１
５ｃ，１５ｄ）は操舵部１３２の制御の下、マーキング
ロボット１の移動する方向を決定する。又、マーカー１
３３は、筐体の低部中央に設けられ、マーキングロボッ
ト１の走行する低面にマーキング処理を施すことができ
る。

【００２３】更に、前記筐体の上面には、突出部１６が
設けられている。この突出部１６には、前記ＣＣＤカメ
ラ１４１ａ〜１４１ｃが設置されている。ＣＣＤカメラ
１４１ａ〜１４１ｃは、マーキングロボット１が配設さ
れる床面に対して平行な方向に、且つ、各々が他のＣＣ
Ｄカメラに対して９０度又は１８０度いずれかの角度を
保持するように設置される。即ち、ＣＣＤカメラ１４１
ａ〜１４１ｃは、床面と平行な面において、隣接する方
向に対して９０゜の角度を有する４方向の内の、３方向
を向くように設置されている。

【００２４】次に、ターゲット２について説明する。図
３は、同実施例に適用されるターゲット２の一例を示
す。ターゲット２は、図３に示されるように上段、中
段、及び下段の３段に分割され、更に、各段は左右にセ
ンチメートル単位で分割されている。上段及び中段の各
枠内に記載されている数字は、ターゲット２の左端から
の距離を示し、上段の枠内の数字はメートル単位（ｍ）
を、中段の各枠内の数字はセンチメートル単位（ｃｍ）
を示す。例えば、図３に示される位置２−Ａは、ターゲ
ットの左端より７ｍ３２ｃｍの位置にあることを示す。
又、下段の枠内には数字は記入されず空白のまま使用さ
れる。

【００２５】次に、この実施例の動作を説明する。

【００２６】先ず、ここでは、マーキング処理を実行す
るマーキング領域が矩形であり、このマーキング領域に
対して垂直に壁面が設けられていると仮定する。そし
て、このマーキング領域を囲む３つの壁面に前述したタ
ーゲット２ａ〜２ｃを各々付す。更に、このマーキング
領域の任意の位置に前述したマーキングロボット１を配
置する。この際、マーキングロボット１に設けられてい
るＣＣＤカメラ１４１ａ〜１４１ｃが各々、壁面に付さ
れているターゲットを撮像できるように、マーキングロ
ボット１を配置する。尚、このような状態を上方から見
た図を図５（ａ）に示す。参照符号４はマーキング領域
を示し、マーキングロボット１の位置はＲで示される。

【００２７】このような状態に設置されたマーキングロ
ボット１の画像処理ボード１４ａ〜１４ｃでは、各壁面
に付されているターゲット２ａ〜２ｃから得られるター
ゲット情報に基づいて、各ターゲットに対する絶対位置
（点）を求める。即ち、例えば、画像処理ボード１４ａ
は、ＣＣＤカメラ１４１ａにより撮像されたターゲット
２ａのターゲット情報を受け取り、このターゲット情報
からターゲット２ａに対する絶対位置（点Ａ）を認識す
る。このような認識処理は、以下のように行なわれる。

【００２８】例えば、ＣＣＤカメラ１４１ａにより撮像
された画像が図４に示される画像枠内である場合、先
ず、縦方向の画像中心線が通過している上段及び中段の
ブロック内に記載されている文字を文字認識機能を使用
して読み取る。即ち、図４に示される画像がＣＣＤカメ
ラ１４１ａにより撮像された場合、「１」及び「４」を
先ず認識する。この後、縦方向の画像中心線と、この画
像中心線の通過する下段枠の各左右の縦方向のラインと
の間隔の比を求める。即ち、図４に示されるａとｂの比
を求める。下段の枠の左右のライン間隔は所定の値（同
実施例では１０ミリ）に定められているので、ａ、ｂの
比からミリ単位での値を求めることができる。

【００２９】前述した、処理をＣＣＤカメラ１４１ａ〜
１４１ｃから送られる、各ターゲット２ａ〜２ｃに対す
るターゲット情報各々について画像処理ボード１４ａ〜
１４ｃは行なうことにより、３つの壁面に付されたター
ゲット２ａ〜２ｃに対する絶対位置を得ることができ
る。得られた結果は、演算処理部１０に送られる。

【００３０】演算処理部１０は画像処理ボード１４ａ〜
１４ｂより各ターゲット２ａ〜２ｃの絶対位置（点）の
データを受け取り、これに基づいて以下の処理を実行す
る。各ターゲットに対して認識した点を、図５（ａ）に
示されるように、Ａ，Ｂ，Ｃとする場合、ＣＣＤカメラ
１４１ａと１４１ｂの撮像する方向と、ＣＣＤカメラ１
４１ｂと１４１ｃの撮像する方向は各々９０゜の角度を
有する。このため、マーキングロボット１の位置Ｒは、
ＡＢ、ＢＣを各々直径とした円弧の交点として算出する
ことができる。演算処理部１０は、前述した方法により
マーキングロボット１の位置Ｒ（X1,Y1 ）を算出する。
更に、予め与えられた目標マーキング位置を（X2,Y2 ）
とすると、（X2-X1,Y2-Y1 ）分だけ、駆動部１３１及び
操舵部１３２を制御してマーキングロボット１の位置を
補正する。

【００３１】演算処理部１０は、マーキングロボット１
の現在位置と、目標マーキング位置との差、即ち（X2-X
1,Y2-Y1 ）がゼロになった場合、マーカー１３３使用し
てマーキング処理を実行する。

【００３２】前述した処理を、目標マーキング位置全て
に対して繰り返し実行することにより、マーキング作業
が自動的に行なわれる。

【００３３】ここで、前述したマーキングロボット１の
現在位置の算出処理を図５（ｂ），（ｃ）を参照して詳
細に説明する。

【００３４】先ず、マーキングロボット１にＣＣＤカメ
ラ１４１ａ，１４１ｂの２つのカメラのみが設置され、
ＣＣＤカメラ１４１ａ，１４１ｂが各々ターゲット２
ａ，２ｂを撮像できるように位置している場合について
考える。ＣＣＤカメラ１４１ａ，１４１ｂが各々、ター
ゲット２ａ，２ｂを正面から撮像している場合、即ち、
各ＣＣＤカメラ１４１ａ，１４１ｂの軸線と、ターゲッ
ト２ａ，２ｂの横線が直交する場合、図５（ｂ）のＲ1
にマーキングロボット１は位置する。ＣＣＤカメラ１４
１ａ，１４１ｂは各々点Ａ，Ｂを撮像する。

【００３５】しかし、マーキングロボット１が走行して
いる間は、マーキングロボット１の走行特性等により、
あるいは、リモート操作ユニット３の操作によって、Ｃ
ＣＤカメラ１４１ａ，１４１ｂの軸線と、ターゲット２
ａ，２ｂの横軸が必ずしも直交するとは限らない。従っ
て、マーキングロボット１とターゲット２ａ，２ｂとの
間に傾きが生じた場合、ＣＣＤカメラ１４１ａ，１４１
ｂが、前記点Ａ及びＢを撮像する状態であっても、Ｒ2
に位置する場合がある。このような状態では、演算処理
部１０は、ＣＣＤカメラ１４１ａ，１４１ｂと、ターゲ
ット２ａ，２ｂとの間の距離情報及び角度情報が欠けて
いるため、マーキングロボット１の位置及び方位を一意
に定めることができない。即ち、演算処理部１０は、マ
ーキングロボット１の正確な現在位置を算出することが
できない。

【００３６】マーキングロボット１の正確な現在位置を
定めるためには、他の壁面にターゲット２ｃを設置し、
前述したように円弧の交点から現在位置を算出する必要
ある。

【００３７】２つの円弧の交点でマーキングロボット１
の位置を求めると、幾何学的にマーキングロボット１の
位置と方位が求められることを図５（ｃ）を参照して説
明する。図５（ｃ）に示されるように、マーキングロボ
ット１に設けられているＣＣＤカメラ１４１ａと１４１
ｂ、１４１ｂと１４１ｃとの間には９０゜の角度が設け
られている。従って、

【数１】

【００３８】となり、マーキングロボット１の位置Ｒ3
は、直線ＡＣ上に存在する。従って、任意のカメラを、
例えばＣＣＤカメラ１４１ｃの撮像方向と、マーキング
ロボット１の進行方向とを一致するようにした場合、進
行方向は最も簡単に求められ、ＡＣとＯＹとのなす角が
進行方向（Ｙ方向）からのずれ角αとなる。

【００３９】マーキングロボット１の位置補正を行なう
場合、先ず、ずれ角αを算出し、このずれと逆の方向に
−αだけ進行方向を変更し、進行方向とＹ方向の方位合
わせを行なった後、再度ターゲット２ａ，２ｂの絶対位
置（点Ａ，Ｂ）を認識する。この後、前述したように、
現在位置と目標ターゲット位置との差を算出すればよ
い。

【００４０】以上説明した理由により、２つの円弧交点
からマーキングロボット１の現在位置を求めることが最
適である。

【００４１】尚、前述した自動マーキング装置に照明の
照度を測定する装置を設けることにより、建築構造物に
おける、照明取付後の照度測定を、床面上で自動的に実
行することが可能となる。

【００４２】

【発明の効果】以上詳記したように、この発明によれ
ば、指定されたマーキング領域の壁面等に所定のターゲ
ットを設置し、ターゲットを撮像して目標マーキング位
置と、現在位置との距離情報及び角度情報を算出し、目
標ターゲット位置に移動し、マーキング処理を実行でき
る機能を有する自動マーキング装置を設けることによ
り、目標ターゲット位置を指定するのみでマーキング作
業を自動的に行なうことができる。従って、マーキング
作業を含む墨出し作業に必要な人手を削減でき、作業の
簡略化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る自動マーキング装置
の構成を示すブロック図。

【図２】同実施例における自動マーキング装置に使用さ
れるマーキングロボットの外観を示す図。

【図３】同実施例における自動マーキング装置に使用さ
れるターゲットの一例を示す図。

【図４】同実施例において、ターゲット情報からターゲ
ットに対する絶対位置（点）を求める処理を説明するた
めの図。

【図５】同実施例において、（ａ）はマーキングロボッ
トの現在位置を算出する処理を説明するための図であ
り、（ｂ）はターゲット及びＣＣＤカメラが２つの場合
のマーキングロボットの現在位置を算出処理を説明する
ための図であり、（ｃ）はターゲット情報から距離情報
と角度情報を算出する処理を説明するための図。

【符号の説明】

１…マーキングロボット、２，２ａ〜２ｃ…ターゲッ
ト、３…リモート操作ユニット、１０…演算処理部、１
１…メモリ、１２…入力インターフェイス、１３…出力
インターフェイス、１４ａ〜１４ｃ…画像処理ボード、
１５ａ〜１５ｄ…車輪、１６…突出部、３１…リモート
操作部、３２…送信部、１２１…操作部、１２２…受信
部、１３１…駆動部、１３２…操舵部、１３３…マーカ
ー、１４１ａ〜１４１ｃ…ＣＣＤカメラ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め指定されたマーキング領域内の複数
   の所定位置に各々設置されたターゲットと、 前記指定されたマーキング領域内を走行するマーキング
   ロボットと、 前記マーキングロボットに装備され、前記ターゲットを
   標定する少なくとも３つのカメラと、 このカメラより得られるターゲット情報を処理する画像
   処理手段と、 この画像処理手段により求められた情報から前記マーキ
   ングロボットの現在位置を算出し、算出された前記マー
   キングロボットの現在位置と、目標マーキング位置との
   差を求める演算処理手段と、 この演算処理手段により求められた前記マーキングロボ
   ットの現在位置と、目標マーキング位置との差に基づい
   て前記マーキングロボットの位置決めを行なう駆動・操
   舵手段と、 前記マーキングロボットの現在位置が、前記目標マーキ
   ング位置に一致した時、前記マーキング領域に対しマー
   キング処理を行なうマーキング手段とを具備することを
   特徴とする自動マーキング装置。