專利名稱：在由面圍成的空間內(nèi)部進行作業(yè)的位置的確定方法及作業(yè)結(jié)果管理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在由面圍成的空間內(nèi)部或外壁的維護檢查等作業(yè)中使用的作業(yè)位置 確定方法及作業(yè)結(jié)果管理裝置，尤其是涉及在作業(yè)人員進入大型箱，鍋爐爐膛等的內(nèi)部而 進行維護檢查等作業(yè)時，用于確定作業(yè)人員的所處位置或檢查位置的位置確定方法以及將 維護檢查結(jié)果與位置信息共同管理的檢修結(jié)果管理裝置。
背景技術(shù)：
在火力發(fā)電所中使用的鍋爐爐膛需要在制作時及運轉(zhuǎn)開始后定期地開放，作業(yè)人 員進入內(nèi)部進行維護檢查。在進行維護檢查時，需要明確檢查部位，但由于鍋爐爐膛的容量 大，因此在目視下難以正確地把握檢查部位。因此，目前，通過利用卷尺等來測定檢查部位的高度位置及左右位置來把握作業(yè) 人員的所處位置即維護檢查位置，但利用該方法需要花費大量的時間和人力來把握位置， 并且存在產(chǎn)生錯誤的可能性。因此，考慮使用稱為三維測位系統(tǒng)的方法來確定位置。該方法是使用聲波并根據(jù) 其傳播速度和傳播時間算出從位置坐標已知的三個點以上的點的位置到待確定的點的距 離，利用該距離確定位置，這樣的三維測位系統(tǒng)例如在專利文獻1、專利文獻2中公開。并 且，例如在專利文獻3中公開有取代聲波而利用激光束來確定位置的三維測位系統(tǒng)。利用圖14及圖15對現(xiàn)有的使用三維測位系統(tǒng)來確定鍋爐爐膛內(nèi)的維護檢查位置 的情況進行說明。圖14是表示鍋爐爐膛的立體圖。如圖14所示，鍋爐爐膛101在外壁附近安裝有 多個配管102，并且在內(nèi)部具有用于燃燒燃料的燃燒室103，沿著內(nèi)壁面設(shè)置有蒸發(fā)管。在使這樣的鍋爐爐膛101停止運轉(zhuǎn)，作業(yè)人員進入內(nèi)壁而進行所述蒸發(fā)管的減 壁、腐蝕狀態(tài)的檢查時，需要使用所述三維測位系統(tǒng)來確定檢查部位。利用圖15詳細說明。圖15是用于說明確定鍋爐爐膛101內(nèi)的位置的現(xiàn)有方法的示意圖。在圖15中，101是示意性示出的鍋爐爐膛。在確定鍋爐爐膛101內(nèi)的某一點A的 位置時，首先在鍋爐爐膛101內(nèi)的位置坐標已知的三個點的基準位置R1Q1、R102, R103設(shè)置能 夠接收電波及聲波的接收器。然后，從點A同時發(fā)出電波及聲波，由配置在所述三個點的基 準位置R1(ll、R102> R103的接收器分別計測所述電波和聲波的到達時間差，利用該到達時間差 和聲速來算出位置A與各基準位置R1(11、R1(12、R1(13之間的距離L1(11、L1(12、L1c13，利用該距離L1Q1、 L102> L103與基準位置R1Q1、R1Q2、R103的位置坐標來確定點A的位置。然而，對于從相對于由所述三個點的基準位置R1(11、R102, Rlt 形成的平面與點A對 稱的點A，到所述三個點的基準位置R皿、R102> R103的距離Lltll'、L102\ Lltl/，L101 = L101', L102 =L102，，L103 = L10/ 分另U成j!。即，距三個點的基準位置Rltll、Rltl2、Rltl3的距離分別為Lltll、Lltl2、Lltl3的點在相對于由 所述三個點的基準位置R1(ll、R102> R103形成的平面對稱的位置上存在兩處(A、A’ )。若相當于圖15所示的點A’的位置在鍋爐爐膛101外，則相當于A’的位置能夠從點A的候選中排 除，因此能夠確定點A，但是，在如圖15所示的點A’在鍋爐爐膛101內(nèi)的情況下，則無法確 定點A的位置。在專利文獻1中，在已知確定的點位于相對于由三個點的基準位置形成的平面的 哪個方向的狀態(tài)下進行位置確定，因此，無需考慮相對于由三個點的基準位置形成的平面 與確定的點對稱的位置處的點，另外在專利文獻2中，三個點的基準位置配置在地上，來確 定空中的位置，因此，相對于由三個點的基準位置形成的平面與確定的點對稱的位置處的 點位于地下因而不考慮。因此，無論使用專利文獻1、2中公開的任一方法都不能始終確定 鍋爐爐膛內(nèi)的位置。另外，專利文獻2中公開的位置算出方法根據(jù)聲波到達時間來求出測位點與已知 位置的距離，為此需要對在測位點發(fā)送聲波的時刻進行計數(shù)。因此，作為發(fā)送器需要另外設(shè) 置用于將發(fā)送時刻向運算裝置傳遞的電波發(fā)送機構(gòu)，設(shè)備被大型化。另外，在專利文獻2公 開的方法中，在如進行鍋爐爐膛內(nèi)的檢查時在確定位置的鍋爐側(cè)壁附近裝入腳手架時，可 以預(yù)想該腳手架成為聲波收發(fā)信號的障礙而使測位精度下降。另外，對于在專利文獻3中公開的利用激光束的方法，若在信號發(fā)送器與信號接 收器之間存在遮蔽激光束的障礙物則無法測定，因此在檢修時內(nèi)部具有較多腳手架等障礙 物的鍋爐爐膛內(nèi)的檢查時不適合使用該方法。此外，激光入眼危險，使用的激光強度被限 制。另外，在鍋爐爐膛內(nèi)，為使從由三個點形成的平面到確定的點(檢查位置)的方 向能夠確定，考慮例如將三個點的基準點全部配置在鍋爐爐膛底的底面，但在三個點的基 準點都配置在底面的情況下，在發(fā)送位置和接收位置之間存在成為聲波傳播的障礙的腳手 架，成為降低測位精度的主要原因。進而，由于鍋爐爐膛具有大容量，因此在開放檢修時有多位作業(yè)人員進入內(nèi)部。因 此，需要檢測多位作業(yè)人員的檢查位置，但專利文獻1、2、3均無法應(yīng)對多位作業(yè)人員的位 置的檢測。專利文獻1 日本特開昭63-266376號公報專利文獻2 日本特開2004-108978號公報專利文獻3 日本特開平3-251706號公報

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明鑒于上述的現(xiàn)有技術(shù)的問題，目的在于提供用于容器的內(nèi)部檢查的 位置確定方法及作業(yè)結(jié)果管理裝置，該位置確定方法用于鍋爐爐膛等的由面圍成的空間的 內(nèi)部的檢查，即使在無法將基準點配置在底面時也能夠確定位置，并且能夠檢測多個位置。
為了解決上述問題，在本發(fā)明中， 提供一種在由面圍成的空間內(nèi)部進行作業(yè)的位置的確定方法，其特征在于，所述 空間內(nèi)部的進行作業(yè)的位置是側(cè)壁，在三個點以上的點設(shè)置能夠接收聲波信號的接收器， 所述三個點以上的點在與該側(cè)壁大致平行的同一面上且不在同一直線上，并且所述三個點 以上的點的位置坐標已知，從在所述空間的側(cè)壁的進行作業(yè)的位置上配置的能夠發(fā)送聲波 的發(fā)送器發(fā)送信號，計測所述信號到達所述不在同一直線上的三個點以上的點的各接收器的到達時間，利用所述到達時間和所述三個點以上的點的接收器的位置坐標來確定所述發(fā) 送器的位置坐標。通過在位置坐標已知的不在同一直線上的三個點以上的點設(shè)置接收器，能夠根據(jù) 聲波到達所述三個點以上的點的接收器的到達時間和位置坐標求出發(fā)送器的位置的候選 兩個點(實際發(fā)送器的某一位置和與該位置相對于由所述三個點以上的點的接收器形成 的平面成鏡像關(guān)系的位置)，但由于使用與各側(cè)壁(前壁、后壁、左側(cè)壁、右側(cè)壁)平行配置 的已知位置的接收器來算出測位點，因此，即使算出包括所述鏡像位置在內(nèi)的兩點測定值， 也因作為測位數(shù)據(jù)必需的高度或距左右的距離相同而不會引起問題。由此，即使在難以將 接收器配置在底面時，也能夠確定進行維護檢查等作業(yè)的位置。此外，在檢修箱、鍋爐爐膛等容器內(nèi)部時，在容器內(nèi)部側(cè)壁附近臨時設(shè)置腳手架而 進行檢修，但為了檢查膛壁而在該腳手架與側(cè)壁之間形成具有通常約3 50cm的距離的空 間，該空間是障礙物較少之處。若在該空間利用聲波，則即使在發(fā)送器與接收器之間存在腳 手架構(gòu)件或膛壁突起物，聲波也不會十分受所述腳手架構(gòu)件或膛壁突起物影響，能夠高精 度地確定檢查位置。進而，由于聲音與激光等不同，是無害的，因此即使在膛內(nèi)進行作業(yè)，超 聲波域的本底噪聲小而能夠適用。此外，本發(fā)明的特征在于，在三個點以上的點設(shè)置能夠接收電波及聲波的接收器， 所述三個點以上的點在與所述空間內(nèi)部側(cè)壁大致平行的同一面上且不在同一直線上，并且 所述三個點以上的點的位置坐標已知，從在容器內(nèi)的進行作業(yè)的位置上配置的發(fā)送器同時 發(fā)送電波及聲波，利用所述三個點以上的點的各接收器計測所述電波和聲波的到達時間， 根據(jù)該時間算出發(fā)送器與所述三個點以上的點的各接收器之間的距離，利用所述算出的距 離和所述三個點以上的點的接收器的位置坐標來確定所述發(fā)送器的位置坐標。由于電波速度與聲波速度相比十分大，因此從發(fā)送器同時發(fā)送電波及聲波后到電 波到達所述三個點以上的各接收器為止的到達時間與到電波到達后聲波到達為止的時間 相比十分小，可以看作為0。因此，可以將到電波到達所述接收器后聲波到達為止的時間看 作從發(fā)送器發(fā)送聲波到聲波到達接收器為止的時間。也就是說，通過從所述發(fā)送器同時發(fā) 送電波和聲波，能夠計測聲波從所述發(fā)送器到達所述三個點以上的點的各接收器的時間， 利用該時間和音速能夠算出所述發(fā)送器與所述三個點以上的點的各接收器的距離。利用該 距離與所述三個點以上的接收器的位置坐標能夠確定所述發(fā)送器的位置。另外，本發(fā)明的特征在于，在三個點以上的點設(shè)置能夠接收聲波的接收器，所述三 個點以上的點在與所述空間內(nèi)部側(cè)壁大致平行的同一面上且不在同一直線上，并且所述三 個點以上的點的位置坐標已知，從在所述空間的側(cè)壁的進行作業(yè)的位置上配置的發(fā)送器發(fā) 送聲波，計測所述聲波到達所述三個點以上的點的各接收器的到達時間差，并根據(jù)該到達 時間差算出所述發(fā)送器與所述三個點以上的點的各接收器之間的距離之差，利用所述算出 的距離之差和所述三個點以上的點的接收器的位置坐標來確定所述發(fā)送器的位置坐標。由此，所述發(fā)送器僅能夠發(fā)送聲波即可，與同時發(fā)送聲波和電波的情況相比能夠 使發(fā)送器小型化。同樣還能夠使接收器小型化。此外，本發(fā)明的特征在于，所述空間內(nèi)部側(cè)壁的進行作業(yè)的位置存在多個，通過使 從所述多個進行作業(yè)的位置發(fā)送的聲波的波形不同來識別發(fā)送器。此外，本發(fā)明的特征在于，通過從各所述多個進行作業(yè)的位置發(fā)送頻率、發(fā)送時間、發(fā)送次數(shù)或發(fā)送間隔時間差中的一個以上不同的聲波來識別發(fā)送器。由于進行大型箱、鍋爐爐膛等的內(nèi)部檢查的容器容量大，若僅靠一個作業(yè)人員進 行檢查則需要大量的時間，因此多位作業(yè)人員進入鍋爐爐膛內(nèi)。這種情況下，需要各作業(yè)人 員把握檢查位置，這能夠通過所述聲波來識別。在所述空間內(nèi)部的不在同一直線上的任意三個點以上的點設(shè)置所述接收器，在所 述空間內(nèi)部的位置坐標已知且不在同一平面上的四個點以上的點配置能夠發(fā)送聲波的發(fā) 送器，從所述四個點以上的點的各發(fā)送器發(fā)送聲波，計測從所述四個點以上的點的發(fā)送器 發(fā)送的聲波到達各所述接收器的到達時間，利用所述到達時間和所述四點以上的點的發(fā)送 器的位置坐標來確定所述三點以上的各接收器的位置坐標，從而在已知接收器的坐標位置 后確定在所述空間內(nèi)部進行作業(yè)的位置。由于需要在空間內(nèi)的位置坐標已知的三處以上設(shè)置接收器，因此也可以在預(yù)先知 道位置坐標的位置設(shè)置接收器，但為了接收來自遍及空間內(nèi)的進行作業(yè)的廣泛范圍的位置 的電波及聲波，優(yōu)選在從容器內(nèi)的任一位置發(fā)送的電波及聲波都容易接收的位置設(shè)置接收 器。然而，從容器內(nèi)的任一位置發(fā)送的電波及聲波都容易接收的位置未必是位置坐標已知。因此，在空間內(nèi)的接收狀態(tài)良好的部位設(shè)置接收器，利用配置在位置坐標已知的 不在同一平面上的四個點以上的點的發(fā)送器進行逆運算，則能夠確定接收器的位置，進行 作業(yè)的位置的檢測精度提高。由此，由于能夠容易地確定在任意位置設(shè)置的接收器的位置坐標，因此可以在空 間內(nèi)的自由位置設(shè)置接收器。此外，本發(fā)明的特征在于，在所述空間側(cè)壁的進行作業(yè)的位置設(shè)置能夠發(fā)送聲波 的發(fā)送器，在與設(shè)置有該發(fā)送器的壁面隔有空間而設(shè)置的用于作業(yè)人員移動的腳手架設(shè)置 能夠接收聲波的接收器。通過這樣設(shè)置接收器，在接收器與發(fā)送器之間存在障礙物的可能性變小，能夠提 高作業(yè)位置的確定精度。并且，若所述接收器直接安裝在所述腳手架上，或使棒狀的安裝構(gòu) 件從所述腳手架向所述面方向延伸而安裝在該安裝構(gòu)件上，則能夠簡單地進行接收器的設(shè)置。此外，本發(fā)明作為管理容器內(nèi)的檢查結(jié)果的裝置的特征在于，具有接收器，其配置在三個點以上的點且能夠接收信號，其中所述三個點以上的點在 與由面圍成的空間內(nèi)部側(cè)壁大致平行的同一面上且不在同一直線上，并且所述三個點以上 的點的位置坐標已知；發(fā)送器，其配置在所述空間內(nèi)部側(cè)壁的進行作業(yè)的位置上且能夠發(fā)送信號；運算裝置，其利用從所述發(fā)送器發(fā)送的信號到達所述三個點以上的點的各接收器 的到達時間和所述三個點以上的點的接收器的位置坐標來確定所述發(fā)送器的位置坐標，所述發(fā)送器配置在容器內(nèi)側(cè)壁的多個部位，將由所述運算裝置確定的多個發(fā)送器各自的位置信息和所述發(fā)送器的各位置的 作業(yè)結(jié)果發(fā)送到外部的管理裝置，通過該管理裝置集中管理。由此，能夠自動地集中管理多個位置信息及檢查結(jié)果，能夠削減作業(yè)人員的作業(yè)工時。此外，本發(fā)明的特征在于，具有接收器，其配置在三個點以上的點且能夠接收電波及聲波，其中所述三個點以上的點在與所述空間內(nèi)部側(cè)壁大致平行的同一面上且不在同 一直線上，并且所述三個點以上的點的位置坐標已知；發(fā)送器，其配置在所述空間內(nèi)部側(cè)壁 的進行作業(yè)的位置上且能夠發(fā)送電波及聲波；運算裝置，其在所述三個點以上的點的各接 收器中計測從所述發(fā)送器發(fā)送的電波及聲波的到達時間差，根據(jù)該到達時間差算出所述發(fā) 送器和所述三個點以上的點的各接收器的距離，利用該算出的距離和所述三個點以上的點 的接收器的位置坐標來確定所述發(fā)送器的位置坐標，將由所述運算裝置確定的多個發(fā)送器 各自的位置信息和所述發(fā)送器的各位置的作業(yè)結(jié)果發(fā)送到外部的管理裝置，通過該管理裝 置集中管理。此外，本發(fā)明的特征在于，具有接收器，其配置在三個點以上的點且能夠接收聲 波，其中所述三個點以上的點在與所述空間內(nèi)部側(cè)壁大致平行的同一面上且不在同一直線 上，并且所述三個點以上的點的位置坐標已知；發(fā)送器，其配置在所述空間內(nèi)部側(cè)壁的進 行作業(yè)的位置上且能夠發(fā)送聲波；運算裝置，其計測從所述發(fā)送器發(fā)送的聲波到達所述三 個點以上的點的各接收器的到達時間差，根據(jù)該到達時間差算出所述發(fā)送器和所述三個點 以上的點的各接收器的距離之差，利用該算出的距離之差和所述三個點以上的點的接收器 的位置坐標來確定所述發(fā)送器的位置坐標，將由所述運算裝置確定的多個發(fā)送器各自的位 置信息和所述發(fā)送器的各位置的作業(yè)結(jié)果發(fā)送到外部的管理裝置，通過該管理裝置集中管 理。此外，本發(fā)明的特征在于，所述發(fā)送器在所述空間側(cè)壁上配置有多個，通過使從所 述多個發(fā)送器發(fā)送的聲波的波形不同來識別發(fā)送器。進而，本發(fā)明的特征在于，通過從各所述多個發(fā)送器發(fā)送頻率、發(fā)送時間、發(fā)送次 數(shù)或發(fā)送間隔時間差中的一個以上不同的聲波來識別發(fā)送器。本發(fā)明的特征在于，在所述空間側(cè)壁的進行作業(yè)的位置設(shè)置能夠發(fā)送聲波的發(fā)送 器，在與設(shè)置有該發(fā)送器的壁面隔有空間而設(shè)置的用于所述作業(yè)人員移動的腳手架設(shè)置有 能夠接收聲波的接收器。發(fā)明效果 本發(fā)明能夠提供用于容器的內(nèi)部檢查的位置確定方法及作業(yè)結(jié)果管理裝置，該位 置確定方法用于鍋爐爐膛等的由面圍成的空間的內(nèi)部的檢查，即使在無法將基準點配置在 底面時也能夠確定位置，并且能夠檢測多個位置。


圖1是用于說明實施例1中的進行內(nèi)部檢查(作業(yè))的容器內(nèi)的位置的確定方法 的示意圖。圖2是表示實施例1中的四個接收器接收到的聲波的到達時間的曲線圖。圖3是在x-y-z坐標上示出實施例1中的四個接收器與確定位置點的關(guān)系的曲線 圖。圖4是表示鍋爐爐膛內(nèi)的作業(yè)人員的位置確定順序的流程圖。圖5是用于說明鍋爐爐膛內(nèi)的多個檢查位置的識別方法的示意圖。圖6是表示從鍋爐爐膛內(nèi)的多個檢查位置發(fā)送的聲波的圖。圖7是檢查結(jié)果的管理的說明圖。
圖8是表示檢查結(jié)果的管理的順序的流程圖。圖9是用于說明實施例2中的進行內(nèi)部檢查(作業(yè))的容器內(nèi)的位置的確定方法 的示意圖。圖10是在x-y-z坐標上示出實施例2中的四個接收器與確定位置點的關(guān)系的圖。圖11是實施例2中的作業(yè)位置確定的說明圖。圖12是實施例2中的作業(yè)位置確定的變形例的說明圖。圖13是示出實施例2中的接收器設(shè)置位置的示例的示意圖。圖14是表示鍋爐爐膛的立體圖。圖15是用于說明確定鍋爐爐膛內(nèi)的位置的現(xiàn)有方法的示意圖。
具體實施例方式以下，參照附圖示例地詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選的實施例。其中，關(guān)于本實施例中記 載的構(gòu)成部件的尺寸、材質(zhì)、形狀及其相對的配置，若無特別特定的說明，則本發(fā)明的范圍 不局限于此，僅為說明例。實施例1首先，利用圖1、圖2及圖3說明實施例1中的作業(yè)位置的確定方法的原理。圖1是用于說明實施例1中的進行內(nèi)部檢查(作業(yè))的容器內(nèi)的位置的確定方法 的示意圖，圖2是表示實施例1中的三個接收器接收到的聲波的到達時間的曲線圖，圖3是 在x-y-z坐標上示出實施例1中的三個接收器與確定位置點的關(guān)系的曲線圖。在圖1中，10是示意性示出的進行內(nèi)部檢查的容器。該容器10大致由包圍側(cè)部的 一對側(cè)壁11和一對里壁12以及從所述一對側(cè)壁11各自的下端朝向容器10中央方向向下 傾斜的傾斜面13構(gòu)成。在確定容器10內(nèi)的側(cè)壁11上的點A的位置時，首先在容器10內(nèi)的位置坐標已知 的三個點的基準位置配置能夠接收電波及聲波的接收器Rn、R12、R13。上述的Rn、R12、R13接 收器在與側(cè)壁11大致平行的同一平面S上，并且以三個接收器不在同一直線上的方式配 置。另外，點A也可以配置在里壁12上，這時接收器Rn、R12、R13配置在與里壁12平行的面 上。然后，從點A具有的發(fā)送器同時發(fā)送電波及聲波，由配置在所述三個點的基準位 置的接收器Rn、R12> R13測定電波和聲波的到達時間差，從由所述發(fā)送器發(fā)送電波和聲波到 聲波到達所述接收器Rn、R12、R13為止的時間如下算出。利用圖2說明從由所述發(fā)送器發(fā)送電波和聲波到聲波到達所述接收器為止的時 間的算出方法。若從發(fā)送器發(fā)送電波及聲波，則首先電波到達各個接收器Rn、R12、R13，從所述發(fā)送 到電波到達為止的時間分別為砧、‘、‘。然后，從所述電波的到達時間‘、‘、‘分別經(jīng) 過ti、t2、t3后，聲波到達所述接收器Rn、R12、R13O由于電波速度與聲波速度相比足夠大，因此從發(fā)送器發(fā)送電波及聲波到電波到達 各個接收器Rn、R12、R13為止的時間t, t02, t03與到電波到達后聲波到達為止的時間ti、t2、 t3相比足夠小而可以看作為0。因此，到電波到達所述接收器后聲波到達為止的時間ti、t2、 、可以被看作是從發(fā)送器發(fā)送聲波到聲波到達接收器為止的時間。
由此，若在測位環(huán)境下的音速為C，從發(fā)送器(點A)到各個接收器Rn、R12、R13為止 的距離Lp L2、L3能夠根據(jù)以下的式(1) (2) (3)算出。L1 = tiXc ... (1)L2 = t2 X c ... (2)L3 = t3Xc ... (3)接下來，根據(jù)圖3對根據(jù)從發(fā)送器(點Α)到各個接收器Rn、R12、R13為止的距離Lp L2> L3確定點A的原理進行說明。在圖3中，發(fā)送器的位置(點A)由(x，y，z)表示，各個接收器R1、R2、R3的位置分 另1J 由(X1, Yi Z1)、(x2, Y2, z2)、(x3, y3, Z3)表示,為已知。這時，以下的聯(lián)立方程式(5) (6) (7)成立。L112 = (X-X1)2+ (Y-Y1)2+ (Z-Z1)2". (4)L122 = (x-x2)2+ (y-y2)2+ (z_z2)2··· (5)L132 = (x-x3)2+ (y-y3)2+ (z-z3)2··· (6)(4) (5) (6)表示分別以R1、R2, R3為中心的半徑為L11, L12, L13的球，三個球的交點 為式(4) (5) (6)構(gòu)成的聯(lián)立方程式的解，解存在兩個。但是，若在此求出的兩個解為(x，y， ζ) (x，，y，，ζ’)，則由于接收器Rn、R12、R13配置在與側(cè)壁平行的同一平面上，因此在將與側(cè) 壁垂直的方向為ζ坐標軸方向時，滿足χ = x',j = j',ζ = -ζ’的關(guān)系，需要的值為側(cè)壁的 寬度和高度的位置坐標U，y)，因此，無視ζ及ζ’的坐標也能夠確定發(fā)送器的位置。關(guān)于根據(jù)如上的利用圖1 圖3說明的原理來確定作業(yè)人員的位置的具體的事 例，對所述容器10為鍋爐爐膛，持有發(fā)送電波及聲波的發(fā)送器的作業(yè)人員進入該鍋爐爐膛 內(nèi)，進行設(shè)置在鍋爐爐膛側(cè)壁上的蒸發(fā)管的檢查作業(yè)的情況進行說明。其中，所述蒸發(fā)管存 在通過爐膛而設(shè)置在相對于地面的垂直方向或傾斜方向的蒸發(fā)管和設(shè)置成螺旋狀的蒸發(fā) 管，但無論蒸發(fā)管設(shè)置為任何方向、任何狀態(tài)，本實施例均能適用。利用圖4說明鍋爐爐膛內(nèi)的作業(yè)人員的位置確定。首先，在處理前，在位置坐標已知的三個點設(shè)置能夠接收聲波信號的接收器，其中 所述三個點在與需要確定作業(yè)位置的側(cè)壁大致平行的同一平面上且不在同一直線上。在本 實施例中，接收器設(shè)置在三個點，但也可以在四個點以上設(shè)置接收器。若在步驟Sl中處理開始，則在步驟S2中操作人員持有能夠發(fā)送電波及聲波的發(fā) 送器進入鍋爐爐膛內(nèi)，在進行檢查作業(yè)的側(cè)壁從發(fā)送器發(fā)送電波及聲波。若在步驟S2中從發(fā)送器發(fā)送電波及聲波，則在步驟S3中將所述位置坐標已知的 三處的接收器中各自的從接收電波到接收聲波為止的時間差的數(shù)據(jù)發(fā)送到運算裝置。所述 運算裝置若能夠接收所述時間差的數(shù)據(jù)則配置在任何之處均可以。若在步驟S3中將所述接收電波及接收聲波的時間差的數(shù)據(jù)發(fā)送到運算裝置，則 在步驟S4中，由所述運算裝置利用所述時間差的數(shù)據(jù)算出發(fā)送器與接收器之間的距離。所 述距離可以利用上述的式(1) (2) (3)算出。若在步驟S4中算出發(fā)送器與四處的各個接收器之間的距離，則在步驟S5中算出 發(fā)送器的位置坐標。發(fā)送器的位置坐標可以通過求出由上述的式(4) (5) (6)構(gòu)成的聯(lián)立方 程組的解來算出。若在步驟S5中算出發(fā)送器的位置坐標，則在步驟S6中通過將所述發(fā)送器的位置坐標與表示鍋爐爐膛內(nèi)的位置關(guān)系的圖等進行對照，從而確定發(fā)送器的位置。若在步驟S6中確定發(fā)送器的位置，則在步驟S7中在作業(yè)人員的手邊顯示位置信 息。通過將基于運算裝置的運算結(jié)果發(fā)送到作業(yè)人員持有的例如PDA (Personal Digital Assistant 個人數(shù)字助理)等末端而顯示位置信息，在步驟S8中處理結(jié)束。此外，由于鍋爐爐膛的容量大，若僅靠一位作業(yè)人員進行檢測需要花費大量的時 間，因此多位作業(yè)人員進入鍋爐爐膛內(nèi)。這時，為了各作業(yè)人員把握檢查位置，需要識別各 作業(yè)人員。利用圖5及圖6對多位作業(yè)人員進入鍋爐爐膛內(nèi)的情況的作業(yè)人員的識別進行說明。圖5使用于說明鍋爐爐膛內(nèi)的多個檢查位置的識別方法的示意圖，圖6是表示從 鍋爐爐膛內(nèi)的多個檢查位置發(fā)送的聲波的圖。在圖5中，1是示意性示出的鍋爐爐膛。在鍋爐爐膛1內(nèi)，在與側(cè)壁11平行的平面 S上設(shè)置有位置坐標已知的接收器Rn、R12> R13，需要知道側(cè)壁11上的點A、B、C、D的位置。 其中，所述接收器Rn、R12、R13設(shè)置在坐標位置已知的位置。并且，接收器不必局限于三個點， 也可以為了覆蓋位置的測定范圍而設(shè)置需要的個數(shù)，根據(jù)其中的至少三處的接收信號后的 接收器的位置來求出檢查位置。這時，從位于點A的作業(yè)人員持有的發(fā)送器發(fā)送電波及聲波，通過到達所述接收 器Rn、R12> R13的時間來求出發(fā)送器與接收器之間的距離(Ln、L12, L13),并通過求解由所述 式(4) (5) (6)構(gòu)成的聯(lián)立方程式，能夠確定點A的位置坐標。同樣地，從位于點B、C及D 的作業(yè)人員持有的發(fā)送器發(fā)送電波及聲波，但如圖6所示那樣使從點A、B、C、D分別發(fā)送的 聲波的發(fā)送時間、發(fā)送次數(shù)、發(fā)送時間間隔互不相同，使得能夠識別是從哪一位置發(fā)送的聲 波。并且，除了上述發(fā)送時間、發(fā)送次數(shù)、發(fā)送時間間隔以外，也可以改變例如頻率等其他的 能夠識別聲波的因子。這樣，通過使從各發(fā)送器發(fā)送的聲波的波形等特征不同，從而多位工作人員能夠 同時確定檢查位置。進而，利用上述確定的檢查位置，能夠?qū)z查結(jié)果進行簡單的管理。利用圖7及圖8說明檢查結(jié)果的管理。圖7是檢查結(jié)果的管理的說明圖，圖8是表示檢查結(jié)果的管理的順序的流程圖。首先利用圖7大致說明檢查結(jié)果的管理。在鍋爐爐膛1內(nèi)的A、B、C、D的位置進行檢查后，將各自的位置信息和檢查結(jié)果的 信息匯集到處理中心等。并且，在該處理中心將所述匯集的結(jié)果整理顯示。顯示的結(jié)果也 可以發(fā)送給位于A、B、C、D的位置的作業(yè)人員。結(jié)果的顯示方法為能夠了解位置和檢查結(jié)果的顯示方法即可，例如可以如圖7所 示那樣將鍋爐爐膛的壁面的檢查結(jié)果不合格的位置如區(qū)域a、b那樣用斜線顯示或改變顏 色而顯示等在視覺上能夠了解地顯示。另外，圖7中的Al A10、B1 B8、C1 C6、D1 D8表示用于安裝除渣器的孔，由于安裝除渣器的孔的位置已知，因此通過將安裝除渣器的 孔與檢查結(jié)果同時顯示，從而能夠在視覺上容易了解檢查結(jié)果。接下來，利用圖8的流程圖對檢查結(jié)果的管理的具體方法進行說明。若在步驟Sll中處理開始，則作業(yè)人員A、B、C、D……在步驟S12中在各自的負責位置實施腐蝕檢查等檢查。在此需要說明的是，由于各作業(yè)人員的作業(yè)相同，因此在此僅對 作業(yè)人員A進行說明。若在步驟S12中實施檢查，則在步驟S13中作業(yè)人員將該檢查結(jié)果向持有的 PDA (Personal Digital Assistant 個人數(shù)字助理)輸入。若在步驟S13中輸入檢查結(jié)果，則在步驟S14中從所述PDA自動對作業(yè)人員保持 的發(fā)送器發(fā)出電波及聲波的發(fā)送命令，根據(jù)圖4所示的流程圖的順序自動確定位置信息。另外，也可以由作業(yè)人員手動進行從所述發(fā)送器的電波及聲波的發(fā)信命令，但若 如本實施例這樣設(shè)置成根據(jù)檢查結(jié)果自動發(fā)出命令，則能夠防止忘記確定位置信息這一人 為失誤。若在步驟S14中確定位置信息，則在步驟S15中將位置信息及檢查結(jié)果向匯集信 息的處理中心傳送。在步驟S16中，將從各作業(yè)人員傳送的數(shù)據(jù)整理顯示，在步驟S17中處理結(jié)束。實施例2首先利用圖9及圖10說明實施例2中的作業(yè)位置的確定方法。圖9是用于說明實施例2中的進行內(nèi)部檢查(作業(yè))的容器內(nèi)的位置的確定方法 的示意圖，圖10是在x-y-z坐標上示出實施例2中的四個接收器與確定位置點的關(guān)系的曲 線圖。在圖9中，20是示意性表示的進行內(nèi)部檢查的容器。該容器20大致由包圍側(cè)部的 一對側(cè)壁21和一對里壁22以及從所述一對側(cè)壁21各自的下端朝向容器20中央方向向下 傾斜的傾斜面23構(gòu)成。在確定容器20內(nèi)的側(cè)壁21上的點A2的位置時，首先在容器20內(nèi)的位置坐標已 知的三個點的基準位置配置能夠接收聲波的接收器r21、R22、R23。上述的R21、R22、R23接收器 在與側(cè)壁21大致平行的同一平面S上，并且以三個接收器不在同一直線上的方式配置。另 外，點A2也可以配置在里壁22上，這時接收器R21、R22> R23配置在與里壁22平行的面上。然后，從點A2具有的發(fā)送器聲波，測定到達配置在所述三個點的基準位置的各個 接收器R21、R22> R23的聲波的到達時間差。接下來，參照圖10說明確定發(fā)送器(點A2)的原理。在圖10中，發(fā)送器的位置(點A2)由(X，y，ζ)表示，各個接收器R21、R22> R23的位 置由(X1, Yi Z1)、(x2, Y2, z2)、(x3, y3, Z3)表示,為已知。此外，如上所述，從發(fā)送器(點A2)發(fā)送聲波，由各接收器R21、R22、R23接收，對于各 接收器的所述聲波發(fā)送時的時刻不同步。若從發(fā)送器(點A2)到接收器R21、R22、R23的聲波傳播時間分別為Ht3,接收器 R21與R22> R21與R23> R22與R23的聲波接收時間差分別為t12、t13、t23，則以下的式(7) (8) (9) 成立。士 t12 = tftf (7)±t13 = tft3…(8)士 t23 = t2_t3…(9)其中，如上所述，對于各接收器的聲波發(fā)送時的時刻不同步，因此，、、t2、t3為未 知。
權(quán)利要求
一種在由面圍成的空間內(nèi)部進行作業(yè)的位置的確定方法，該方法確定在由面圍成的空間內(nèi)部進行作業(yè)的位置，所述在由面圍成的空間內(nèi)部進行作業(yè)的位置的確定方法的特征在于，所述空間內(nèi)部的進行作業(yè)的位置是側(cè)壁，在三個點以上的點設(shè)置能夠接收聲波信號的接收器，所述三個點以上的點在與所述側(cè)壁大致平行的同一面上且不在同一直線上，并且所述三個點以上的點的位置坐標已知，從在所述空間的側(cè)壁的進行作業(yè)的位置上配置的能夠發(fā)送聲波的發(fā)送器發(fā)送信號，計測所述信號到達所述不在同一直線上的三個點以上的點的各接收器的到達時間，利用所述到達時間和所述三個點以上的點的接收器的位置坐標來確定所述發(fā)送器的位置坐標。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在由面圍成的空間內(nèi)部進行作業(yè)的位置的確定方法，其特征 在于，在三個點以上的點設(shè)置能夠接收電波及聲波的接收器，所述三個點以上的點在與所述 空間內(nèi)部側(cè)壁大致平行的同一面上且不在同一直線上，并且所述三個點以上的點的位置坐 標已知，從在所述空間的側(cè)壁的進行作業(yè)的位置上配置的發(fā)送器同時發(fā)送電波及聲波， 在所述三個點以上的點的各接收器中計測所述電波和聲波的到達時間差，并根據(jù)該時 間差算出發(fā)送器與所述三個點以上的點的各接收器之間的距離，利用所述算出的距離和所述三個點以上的點的接收器的位置坐標來確定所述發(fā)送器 的位置坐標。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在由面圍成的空間內(nèi)部進行作業(yè)的位置的確定方法，其特征 在于，在三個點以上的點設(shè)置能夠接收聲波的接收器，所述三個點以上的點在與所述空間 內(nèi)部側(cè)壁大致平行的同一面上且不在同一直線上，并且所述三個點以上的點的位置坐標已 知，從在所述空間的側(cè)壁的進行作業(yè)的位置上配置的發(fā)送器發(fā)送聲波， 計測所述聲波到達所述三個點以上的點的各接收器的到達時間差，并根據(jù)該時間差算 出所述發(fā)送器與所述三個點以上的點的各接收器之間的距離之差，利用所述算出的距離之差和所述三個點以上的點的接收器的位置坐標來確定所述發(fā) 送器的位置坐標。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的在由面圍成的空間內(nèi)部進行作業(yè)的位置的確定 方法，其特征在于，所述空間內(nèi)部側(cè)壁的進行作業(yè)的位置存在多個，通過使從所述多個進行作業(yè)的位置各自發(fā)送的聲波的波形不同來識別發(fā)送器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在由面圍成的空間內(nèi)部進行作業(yè)的位置的確定方法，其特征 在于，通過從所述多個進行作業(yè)的位置各自發(fā)送頻率、發(fā)送時間、發(fā)送次數(shù)或發(fā)送間隔時間 差中的一個以上不同的聲波來識別發(fā)送器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項所述的在由面圍成的空間內(nèi)部進行作業(yè)的位置的確定方法，其特征在于，在所述空間側(cè)壁的進行作業(yè)的位置設(shè)置能夠發(fā)送聲波的發(fā)送器，在與設(shè)有該發(fā)送器的 壁面隔有空間設(shè)置的用于作業(yè)人員移動的腳手架設(shè)置能夠接收聲波的接收器。
7.—種由面圍成的空間內(nèi)部的作業(yè)結(jié)果管理裝置，其特征在于，具有接收器，其配置在三個點以上的點且能夠接收信號，其中所述三個點以上的點在與由 面圍成的空間內(nèi)部側(cè)壁大致平行的同一面上且不在同一直線上，并且所述三個點以上的點 的位置坐標已知；發(fā)送器，其配置在所述空間內(nèi)部側(cè)壁的進行作業(yè)的位置上且能夠發(fā)送信號； 運算裝置，其利用從所述發(fā)送器發(fā)送的信號到達所述三個點以上的點的各接收器的到 達時間和所述三個點以上的點的接收器的位置坐標來確定所述發(fā)送器的位置坐標， 所述發(fā)送器配置在容器內(nèi)側(cè)壁的多個部位，將由所述運算裝置確定的多個發(fā)送器各自的位置信息和所述發(fā)送器的各位置的作業(yè) 結(jié)果發(fā)送到外部的管理裝置，由該管理裝置集中管理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的由面圍成的空間內(nèi)部的作業(yè)結(jié)果管理裝置，其特征在于，具有接收器，其配置在三個點以上的點且能夠接收電波及聲波，其中所述三個點以上的點 在與所述空間內(nèi)部側(cè)壁大致平行的同一面上且不在同一直線上，并且所述三個點以上的點 的位置坐標已知；發(fā)送器，其配置在所述空間內(nèi)部側(cè)壁的進行作業(yè)的位置上且能夠發(fā)送電波及聲波； 運算裝置，其計測在所述三個點以上的點的各接收器中從所述發(fā)送器發(fā)送的電波及聲 波的到達時間差，并根據(jù)該到達時間差算出所述發(fā)送器和所述三個點以上的點的各接收器 的距離，利用該算出的距離和所述三個點以上的點的接收器的位置坐標來確定所述發(fā)送器 的位置坐標，將由所述運算裝置確定的多個發(fā)送器各自的位置信息和所述發(fā)送器的各位置的作業(yè) 結(jié)果發(fā)送到外部的管理裝置，由該管理裝置集中管理。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的由面圍成的空間內(nèi)部的作業(yè)結(jié)果管理裝置，其特征在于，具有接收器，其配置在三個點以上的點且能夠接收聲波，其中所述三個點以上的點在與所 述空間內(nèi)部側(cè)壁大致平行的同一面上且不在同一直線上，并且所述三個點以上的點的位置 坐標已知；發(fā)送器，其配置在所述空間內(nèi)部側(cè)壁的進行作業(yè)的位置上且能夠發(fā)送聲波； 運算裝置，其計測從所述發(fā)送器發(fā)送的聲波到達所述三個點以上的點的各接收器的到 達時間差，并根據(jù)該到達時間差算出所述發(fā)送器和所述三個點以上的點的各接收器之間的 距離之差，利用該算出的距離之差和所述三個點以上的點的接收器的位置坐標來確定所述 發(fā)送器的位置坐標，將由所述運算裝置確定的多個發(fā)送器各自的位置信息和所述發(fā)送器的各位置的作業(yè) 結(jié)果發(fā)送到外部的管理裝置，由該管理裝置集中管理。
10.根據(jù)權(quán)利要求7 9中任一項所述的由面圍成的空間內(nèi)部的作業(yè)結(jié)果管理裝置，其 特征在于，所述發(fā)送器在所述空間側(cè)壁上配置有多個，通過使從所述多個發(fā)送器發(fā)送的聲波的波形或發(fā)送間隔不同來識別發(fā)送器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的由面圍成的空間內(nèi)部的作業(yè)結(jié)果管理裝置，其特征在于， 通過從所述多個發(fā)送器各自發(fā)送頻率、發(fā)送時間、發(fā)送次數(shù)或發(fā)送間隔時間差中的一個以上不同的聲波來識別發(fā)送器。
12.根據(jù)權(quán)利要求7 11中任一項所述的由面圍成的空間內(nèi)部的作業(yè)結(jié)果管理裝置， 其特征在于，在所述空間側(cè)壁的進行作業(yè)的位置設(shè)置能夠發(fā)送聲波的發(fā)送器，在與設(shè)有該發(fā)送器的 壁面隔有空間設(shè)置的用于所述作業(yè)人員移動的腳手架設(shè)置能夠接收聲波的接收器。
全文摘要
本發(fā)明提供位置確定方法及作業(yè)結(jié)果管理裝置，用于鍋爐爐膛等由面圍成的空間的內(nèi)部檢查，進而用于能夠檢測多個位置的容器的內(nèi)部或外壁的檢查。該方法確定在由面圍成的空間內(nèi)部進行作業(yè)的位置，其特征在于，所述空間內(nèi)部的進行作業(yè)的位置是側(cè)壁，在三個點以上的點設(shè)置能夠接收聲波信號的接收器，所述三個點以上的點與該側(cè)壁大致平行且不在同一直線上，并且所述三個點以上的點的位置坐標已知，從在所述空間的側(cè)壁的進行作業(yè)的位置上配置的能夠發(fā)送聲波的發(fā)送器來發(fā)送信號，計測所述信號到達所述不在同一直線上的三個點以上的點的各接收器的時間，利用所述到達時間和所述三個點以上的點的接收器的位置坐標來確定所述發(fā)送器的位置坐標。
文檔編號G01S5/22GK101960325SQ20098010694
公開日2011年1月26日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者井田啟二, 宮地正和, 山田哲也, 田崎智, 菅沼直樹, 藤田正昭 申請人:三菱重工業(yè)株式會社