CN107615006B

CN107615006B - 井道尺寸计测装置及井道尺寸计测方法

Info

Publication number: CN107615006B
Application number: CN201680033556.8A
Authority: CN
Inventors: 川西亮辅; 茑田广幸; 三本木慧介; 榎本优; 田口裕一; J·桑顿
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2019-09-27
Anticipated expiration: 2036-06-09
Also published as: US10926973B2; US20180155155A1; KR101944210B1; DE112016002618T5; KR20180004246A; WO2016199850A1; CN107615006A; HK1245387B; JPWO2016199850A1; JP6381800B2

Abstract

本发明的井道尺寸计测装置具有：多个3D距离图像传感器，其配置成在同一圆周上朝向圆的圆心方向且相对于水平面呈仰角，拍摄向作为摄像对象物的井道的内壁照射的图案而输出计测数据；以及计算机，其对关于井道内的多个高度位置分别从多个3D距离图像传感器输出的计测数据进行整合，生成覆盖水平方向360度的第一整合计测数据，对第一整合计测数据彼此进行对位，生成对位后的第二整合计测数据，根据第二整合计测数据计算井道的尺寸。

Description

井道尺寸计测装置及井道尺寸计测方法

技术领域

本发明涉及对供电梯轿厢升降的井道的三维尺寸进行计测的井道尺寸计测装置及井道尺寸计测方法。

背景技术

作为计测井道尺寸的现有技术，存在在电梯轿厢上设置激光测距仪，通过轿厢移动来测定井道内的三维形状的技术，该激光测距仪能够向水平方向照射激光而进行测距(例如，参照专利文献1)。该专利文献1所记载的电梯的井道内尺寸测定装置的特征在于，在进行形状测定时，向垂直方向分支照射激光，由此也同时取得传感器的位置(高度)信息。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4666842号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，现有技术存在如下所述的问题。

在考虑计测井道整体时，存在使用能够通过水平方向的扫描来取得二维计测数据的激光测距仪的情况。在这种情况下，通过使设置了计测装置的电梯轿厢移动，由此能够三维地计测井道。

在这种装置结构中，为了更精密地计测井道内部，需要使电梯轿厢的移动速度足够慢来提高激光扫描的空间分辨率。但是，在使电梯轿厢的移动速度较慢时，虽然能够提高测定精度，但是存在计测时间变长的问题。

本发明正是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于，提供一种能够一并实现测定精度的提高和计测时间的缩短来计测井道的三维尺寸的井道尺寸计测装置及井道尺寸计测方法。

用于解决问题的手段

本发明的井道尺寸计测装置具有：多个3D距离图像传感器，其配置为在同一圆周上朝向圆的圆心方向且相对于水平面呈仰角，以便能够在井道中进行水平方向360度计测，该多个3D距离图像传感器在水平方向及垂直方向的计测范围中向作为摄像对象物的井道的内壁照射测距用图案，并通过拍摄照射到内壁的测距用图案而输出构成为三维点群的计测数据；数据取得器，其取得从多个3D距离图像传感器分别输出的计测数据；计测数据整合器，其针对井道内的多个高度位置分别对从多个3D距离图像传感器输出并由数据取得器取得的各个计测数据进行整合，生成覆盖水平方向360度的第一整合计测数据；计测数据对位处理器，其对在井道内的多个高度位置分别被整合的第一整合计测数据彼此进行对位，生成对位后的第二整合计测数据；以及尺寸计算器，其根据第二整合计测数据计算从多个3D距离图像传感器各自到内壁的距离，由此沿井道的全长计算井道的尺寸。

另外，本发明的井道尺寸计测方法通过计算机对多个3D距离图像传感器的检测结果进行数据处理，由此沿井道的全长计算井道的尺寸，该多个3D距离图像传感器配置成在同一圆周上朝向圆的圆心方向且相对于水平面呈仰角，以便能够在井道中进行水平方向360度计测，该多个3D距离图像传感器在水平方向及垂直方向的计测范围中向作为摄像对象物的井道的内壁照射测距用图案，并通过拍摄照射到内壁的测距用图案而输出构成为三维点群的计测数据，所述井道尺寸计测方法包括：数据取得步骤，取得从多个3D距离图像传感器分别输出的计测数据；计测数据整合步骤，对从多个3D距离图像传感器输出并通过数据取得步骤取得的各个计测数据进行整合，生成覆盖水平方向360度的第一整合计测数据；反复步骤，在井道内的多个高度位置处分别反复进行数据取得步骤及计测数据整合步骤，由此针对多个高度位置分别生成第一整合计测数据；计测数据对位处理步骤，对在反复步骤生成的第一整合计测数据彼此进行对位，生成对位后的第二整合计测数据；以及尺寸计算步骤，根据第二整合计测数据计算从多个3D距离图像传感器各自到内壁的距离，由此沿井道的全长计算井道的尺寸。

发明效果

根据本发明，通过配置能够进行精密的三维计测的多个3D距离图像传感器，能够快速且精密地计测井道整体。而且，发挥如下的显著效果：通过按照能够获得覆盖计测装置周围360度的视场的配置方法配置多个3D距离图像传感器，能够减少所需的传感器数量，简化装置结构。

附图说明

图1是本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置的外观图。

图2是示出本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置的构成要素的配置例的俯视图。

图3是示出本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置的构成要素的配置例的侧视图。

图4A是示出井道内的计测情形的说明图。

图4B是示出使用6台3D距离图像传感器时的计测范围的图。

图5A是示出在本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置中具有仰角θ时的视场范围的扩大的俯视图。

图5B是示出在本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置中具有仰角θ时的视场范围的扩大的侧视图。

图6是示出在本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置中，使作为摄像对象物的壁与3D距离图像传感器之间的距离变长时的视场范围的扩大的说明图。

图7是本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置的功能框图。

图8是示出本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置的一系列处理的流程图。

图9是本发明的实施方式2的井道尺寸计测装置的功能框图。

图10是示出本发明的实施方式2的井道尺寸计测装置的一系列处理的流程图。

图11是本发明的实施方式3的井道尺寸计测装置的功能框图。

图12是示出本发明的实施方式3的井道尺寸计测装置的一系列处理的流程图。

图13是本发明的实施方式4的井道尺寸计测装置的功能框图。

图14是示出本发明的实施方式4的井道尺寸计测装置的一系列处理的流程图。

具体实施方式

下面，使用附图说明本发明的井道尺寸计测装置及井道尺寸计测方法的优选的实施方式。

实施方式1

图1是本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置的外观图。本实施方式1的井道尺寸计测装置构成为具有照明2、计算机3和配置在多个位置处的3D距离图像传感器1。3D距离图像传感器1均是能够在被照明2照亮的井道中一并实现拍摄二维图像及取得作为三维点群的计测数据的传感器。

更具体地讲，3D距离图像传感器1由用于取得摄影对象物的颜色信息的摄像机、投影仪、及投影仪光的受光部构成。摄像机可以是取得对象物的亮度的单色摄像机，也可以是取得RGB各颜色的成分的彩色摄像机。

投影仪光可以是可见光，也可以是红外线等不可见波长的光线。在此，在投影仪光是可见光的情况下，可以将投影仪光的受光部和摄像机设为同一个装置。并且，在不使用对象物的颜色信息的情况下，即在不提取视觉性信息的情况下，也可以不搭载摄像机。

计算机3执行由多个3D距离图像传感器1取得的各个计测数据的运算处理。具体地讲，由受光部拍摄从投影仪向摄像对象物照射的图案。并且，计算机3通过观测由受光部拍摄的图案的变形，能够根据三角测量原理计算3D距离图像传感器1与摄像对象物之间的距离。

距离数据是按照受光部的每个元件得到的。在相对于视场角的元件数越多时，能够取得精密的计测数据。作为示例，在受光部的元件的排列是纵480、横640的情况下，一次的摄像能够得到30万点以上的作为三维点群的距离数据。

所取得的距离数据可以作为用颜色的浓淡表示距离的距离图像进行处理，也可以作为各点具有传感器坐标系中的三维坐标信息的三维点群进行处理。通过最少1次的图案照射和受光部的1次摄像，即可进行三维计测。因此，能够以受光部的摄像帧频进行三维计测。

下面，说明使具有这种结构的3D距离图像传感器1移动的同时计测井道的情况。水平地设置3D距离图像传感器1，假定垂直方向的可计测范围为1m，假定3D距离图像传感器1的帧频是与普通摄像机同等的每秒30帧。

在该假定条件下，在使传感器沿垂直方向移动的同时没有漏测地进行计测的情况下，能够以每秒30m进行计测。其结果是，能够取得的三维点群达到每秒900万点。根据以上情况，可以说通过使用3D距离图像传感器1，能够实现快速且精密的计测。

下面，对3D距离图像传感器1的配置进行说明。图2是示出本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置的构成要素的配置例的俯视图。另外，图3是示出本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置的构成要素的配置例的侧视图。

在本发明的井道尺寸计测装置中，多个3D距离图像传感器1以相等的间隔配置在成为传感器配置的基准的圆4的同一圆周上。另外，各个3D距离图像传感器1被设置成，使光轴朝向圆的圆心方向，且以照明2的照射方向侧为仰角，设置为与设置平面呈规定的仰角θ。另外，在图3中，Daxis是指光轴方向。

在此，考虑与图2、图3所示的本发明的配置不同，将3D距离图像传感器1配置在井道的中心、将光轴方向设为水平方向的情况。在这种情况下，当假定3D距离图像传感器1的水平视场角为60度时，为了覆盖井道的水平视场360，需要6台3D距离图像传感器1。

图4A是示出井道内的计测情形的说明图。并且，图4B是示出使用6台3D距离图像传感器1时的计测范围的图。更具体地讲，本发明的井道尺寸计测装置配置在井道11的中央，一面在井道11内的各个电梯层站12之间进行升降动作，一面计测井道内的尺寸。在图4A中，移动前的井道尺寸计测装置用P1示出，移动后的井道尺寸计测装置用P2示出。

另外，如图4B所示，在设置了6台水平视场角60度的3D距离图像传感器1的情况下，通过各个传感器对用虚线围起的计测范围Rm收集计测数据。

另一方面，与此相对，在本发明的配置中，通过使光轴方向倾斜仰角θ，实现了可计测范围的扩大。图5A是示出在本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置中具有仰角θ时的视场范围的扩大的俯视图。并且，图5B是示出在本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置中具有仰角θ时的视场范围的扩大的侧视图。

在图5A、图5B中，用虚线围起的区域是仰角为0度时的视场范围，用实线围起的区域是仰角为θ[度]时的视场范围。考虑沿着光轴的方向，在设光轴朝向水平方向时的到井道壁面13的距离为L时，通过倾斜仰角θ，从3D距离图像传感器1到井道壁面13的距离实质上变长，其结果是，可计测范围扩大。在图5A中，示出了仰角为θ[度]时的水平视场Fh(θ)比仰角为0度时的水平视场Fh(0)扩大的状态。

另外，图6是示出在本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置中，使作为摄像对象物的壁与3D距离图像传感器的距离变长时的视场范围的扩大的说明图。

在图6中，用虚线示出的区域是到井道壁面13的距离为L、仰角为0度时的视场范围，用实线示出的区域是到井道壁面13的距离为L、仰角为θ度时的视场范围，用双点划线示出的区域是到井道壁面13的距离为L+r、仰角为θ’时的视场范围。其中，仰角θ和θ’具有如后面所述的θ’<θ的关系。

如图6所示，通过将3D距离图像传感器1配置成在同一个圆上且朝向圆的圆心方向，与将3D距离图像传感器1配置在井道的中心时相比，能够将距井道壁面13的距离延长r的量。其中，r相当于3D距离图像传感器1被配置在同一个圆上时的圆的半径。

其结果是，可计测范围进一步扩大。在以井道的水平截面考虑该计测范围的扩大时，能够视为实质上是水平视场角增大。因此，根据本发明的传感器配置，与单纯地将3D距离图像传感器1配置在井道的中心、并配置成使其朝向成为放射状的情况相比，能够用数量较少的3D距离图像传感器1覆盖井道的水平方向360度。

在如前面的图4B所示的放射状配置的情况下，假设使用了n个3D距离图像传感器1时，每1台3D距离图像传感器1所需要的水平方向的视场角H如下式(1)所示。

H＝360/n (1)

作为示例，在设3D距离图像传感器1的个数为n＝3时，在将3D距离图像传感器1配置在井道中心的情况下，每1台3D距离图像传感器1的水平方向的视场角H需要在120度以上。

在3D距离图像传感器1的水平方向的视场角H＝120度时，在离开了从井道的中心位置到壁面的距离L[m]的位置处，水平方向的可计测范围M[m]用下式(2)表示。

M＝2Ltan(120°/2) (2)

为了以成为与水平视场角120度相当的计测范围的方式在装置上配置3D距离图像传感器1，在井道的水平截面中确定满足可计测范围M[m]的传感器仰角θ[度]即可。

在此，在设3D距离图像传感器1的实际的水平视场角为φ[度]时，在沿着倾斜传感器仰角θ[度]的光轴的方向到壁面的距离为D[m]的情况下，水平截面的可计测范围M’[m]用下式(3)表示。

M’＝2Dtan(φ/2) (3)

说明在3D距离图像传感器1的可计测范围成为与水平视场角120度相当时、即上式(3)的M’与上式(2)的M相等时的情况。此时，根据上式(2)和上式(3)计算出在沿着传感器仰角θ[度]的方向上到壁面的距离D[m]即下式(4)。

D＝M/2tan(φ/2) (4)

由此，计算出传感器仰角θ[度]即下式(5)。

θ＝cos^-1(L/D) (5)

设本发明的计测装置设置在井道的中心，配置3D距离图像传感器1的半径为r[m]的圆的圆心位于装置的中心。在这种情况下，在沿着光轴的方向上到壁面的实际距离如图6所示变长了圆的半径r的量。因此，上式(5)成为下式(6)。

θ’＝cos^-1((L+r)/D) (6)

其结果是，如图6所示，能够利用比在装置中心部配置3D距离图像传感器1时的传感器仰角θ[度]小的传感器仰角θ’[度]，确保所需要的水平计测范围。

通常，光学系统的测距传感器在计测对象面相对于传感器光轴的角度较大时，即在本发明中的传感器仰角θ’[度]较大时，计测精度下降。与此相对，在本发明的传感器配置中，通过增大配置3D距离图像传感器1的圆的半径r，能够减小传感器仰角θ’[度]。因此，具有能够防止计测精度下降的优点。

此时，如果已知3D距离图像传感器1的每个传感器仰角θ’[度]的计测精度，则能够根据作为目标的计测精度决定适当的传感器仰角θ’[度]。另外，如果已知传感器仰角θ’[度]，则能够计算传感器水平视场角φ[度]、传感器数量n、配置3D距离图像传感器1的圆的半径r[m]这些有关传感器配置的参数。这样，能够针对适用场景决定足够必要的计测装置的结构。

下面，关于本实施方式1的井道尺寸计测装置的具体的尺寸计测处理，使用功能框图及流程图进行说明。图7是本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置的功能框图。另外，图8是示出本发明的实施方式1的井道尺寸计测装置的一系列处理的流程图。

首先，在步骤S101中，传感器数据取得器101从3D距离图像传感器1取得计测数据，并保存在计算机3中。

接着，在步骤S102中，多个传感器数据整合器102对从多个3D距离图像传感器1得到的计测数据进行整合，生成第一整合计测数据。多个传感器数据整合器102利用预先通过校正而取得的装置上的各3D距离图像传感器1之间的位置和姿势的关系，使从各个3D距离图像传感器1得到的计测数据重叠。

这样，通过对从多个3D距离图像传感器1得到的计测数据进行整合，能够将计测数据作为从具有较广视场的一个3D距离图像传感器1得到的计测数据进行处理。

另外，在将多个3D距离图像传感器1设置成视场重叠的情况下，通过将从不同的3D距离图像传感器1得到的计测数据之间重叠的部分对应起来进行对位，也能够对从多个传感器得到的计测数据进行整合。

在这种情况下，具有不需要对各3D距离图像传感器1之间的位置和姿势进行事先校正的优点。另一方面，由于计测数据的对位处理的次数对应于传感器的数量而增加，因而存在花费处理时间的不足。另外，在视场重叠的部分是单一颜色的平面的情况等没有形状上或视觉上的特征的情况下，还存在计测数据的对位困难的缺点。

接着，关于第一整合计测数据，进行在不同地点或时刻取得的第一整合计测数据彼此的对位。为了进行对位，需要知道在不同的第一整合计测数据之间对应的部分是何处。因此，在步骤S103中，特征提取器103从第一整合计测数据中提取用于进行第一整合计测数据之间的对应的特征。

在使用摄像机的情况下，能够从摄像机图像中提取视觉上的特征并将其用于第一整合计测数据之间的对应处理中。作为视觉上的特征，可以提取物体的外观上的角部和/或线段，也可以预先存储特定的纹理图案，通过在取得图像中进行匹配来提取。

另外，在使用通过受光部取得的计测数据的情况下，能够从第一整合计测数据中提取三维形状的特征，并将其用于进行第一整合计测数据之间的对应处理中。作为形状上的特征，可以提取物体的角部和/或棱线、平面，也可以预先存储基本要素(球或正方形等)和基于3D CAD数据的特定的形状图案，通过在所取得的计测数据中进行匹配来提取。

另外，在进行第一整合计测数据之间的对应时，也可以并用视觉上的特征和形状上的特征。在并用的情况下，能够获得不同的第一整合计测数据之间的对应较容易的基于视觉上的特征的优点、并且可以得到能够获得第一整合计测数据的对位所需的三维信息的基于形状上的特征的优点这两种优点，因而能够实现对位的高精度化。

另外，在利用视觉上的特征的情况下，而且是在井道内较暗的情况下，可以设置用于照亮井道内的照明2。照明2可以安装在井道内，也可以搭载于井道尺寸计测装置。当在井道内安装照明2的情况下，照明的照射方式不因井道尺寸计测装置的位置而变化。因此，具有容易进行特征提取及对应的优点。

另一方面，当井道尺寸计测装置搭载了照明2的情况下，能够将视场内的光量始终保持恒定。因此，不需要动态地调整搭载于3D距离图像传感器1中的摄像机的曝光时间，具有能够期待稳定的图像摄影的优点。并且，针对因照明2的照射方式导致的特征的观察方式的变化，能够通过应用对照明变动具有鲁棒性的特征提取手法来解决。

接着，在步骤S104中，计测数据对位处理器104使用第一整合计测数据间的如上所述的特征的对应关系，进行在不同的地点或时刻取得的第一整合计测数据彼此的对位，生成对位后的第二整合计测数据。

该对位等同于对计测数据求解平动方向3自由度、旋转方向3自由度的合计6自由度的优化问题。对此进行全方面地求解时需要非常长的处理时间。但是，在能够获得棱线和/或平面等形状上的特征的对应关系的情况下，能够减少对位的自由度。其结果是，能够大幅减少处理时间。

作为示例，当在计测数据之间一个平面已被对应的情况下，要对位的平动方向限定于平面上的移动。因此，平动方向的自由度从3自由度减少为2自由度。

另外，要对位的旋转方向限于以平面的法线方向为轴的1自由度的旋转。因此，旋转方向的自由度从3自由度减少为1自由度。在利用了多个形状特征的组合的情况下，自由度进一步减少，能够实现对位所需要的计算时间的缩短及高精度化。

接着，在步骤S105中，尺寸计算器105使用通过对位而取得的井道整体的对位后的第二整合计测数据计算井道的尺寸。在此，井道的尺寸是指从井道的底面到天井的高度、以及第二整合计测数据的水平截面中的壁面和/或电梯部件等物体间的距离。

关于水平截面的尺寸，可以指定成为井道内的基准的点，计算基准点到计测各壁面和/或已设的电梯部件得到的三维点群的最短距离，也可以计算平均距离。并且，关于井道内的基准点，可以使用水平截面中的计测数据的重心，也可以手动选择任意的基准点。

根据如上所述的实施方式1，通过使用能够取得精密的计测数据的多个3D距离图像传感器，能够快速且精密地计测井道尺寸。另外，3D距离图像传感器被配置成在同一个圆上朝向圆的圆心方向且呈仰角。其结果是，与在装置的中心且在水平方向配置3D距离图像传感器相比，能够用数量较少的传感器实现覆盖井道整体的水平方向视场。

因此，本发明的井道尺寸计测装置在井道尺寸计测的快速化和高密度化的基础上，还具有也能够实现装置的小型化和简洁化的良好效果。

实施方式2

在本实施方式2中，使用功能框图及流程图说明在前面的实施方式1的井道尺寸计测装置中还具有基准物体提取器106的结构。

图9是本发明的实施方式2的井道尺寸计测装置的功能框图。另外，图10是示出本发明的实施方式2的井道尺寸计测装置的一系列处理的流程图。下面，以基准物体提取器106的步骤S106的处理为中心进行说明。

在步骤S106中，基准物体提取器106从对位后的第二整合计测数据中提取位于井道内的已知形状的物体。并且，在步骤S105中，尺寸计算器105将由基准物体提取器106提取出的物体的位置用作尺寸计算的基准。

关于成为基准的物体的示例，可以举出电梯轿厢的导轨和三方框等要求安装精度的部件。这些部件的形状是由规格决定的，并保留有计测数据，因而能够事先取得形状数据。并且，由于保证了安装的精度，因而能够用作尺寸计算的基准。

因此，基准物体提取器106将对位后的第二整合计测数据和部件形状数据进行拟合(fitting)，由此能够从对位后的第二整合计测数据中提取出部件。另外，尺寸计算器105能够使用由基准物体提取器106提取出的部件作为尺寸计算的基准。

部件形状数据可以是具有如3D CAD那样的三维形状信息的数据。另外，关于导轨等截面形状不变的部件，部件形状数据也可以是二维的截面形状数据。

在此，在成为尺寸计算的基准的物体因每个物件而不同的情况下，为了比较不同物件的井道尺寸和沿用设计数据，而产生以相同基准重新计算尺寸的工时。因此，通过统一作为基准的物体，使尺寸的比较和设计数据的沿用变容易。

根据如上所述的实施方式2，具有将保证了安装精度的部件作为基准来计算尺寸的结构。其结果是，能够提高计算出的尺寸的可靠性。

并且，通过将对于井道共同的部件作为尺寸计算的基准，由此比较不同物件的井道尺寸变得容易。其结果是，在伴随有电梯改装的设计作业中，能够实现作业的高效化，如一部分沿用过去的设计数据等。

实施方式3

在本实施方式3中，作为在前面的实施方式2中说明的基准物体提取器106的具体示例，使用功能框图及流程图说明将导轨作为提取对象的情况。

图11是本发明的实施方式3的井道尺寸计测装置的功能框图。另外，图12是示出本发明的实施方式3的井道尺寸计测装置的一系列处理的流程图。在本实施方式3中，设置导轨信息取得器107、导轨检测器108及导轨基准校正器109，替代前面的实施方式2中的基准物体提取器106，下面以这些不同的结构及步骤S107～步骤S109的处理为中心进行说明。

在步骤S107中，导轨信息取得器107取得作为对象的井道导轨的尺寸信息。导轨的尺寸信息可以参照事先登记了导轨尺寸的数据库来取得，也可以手动输入导轨形状。

导轨的截面形状的尺寸是按照规格决定的，因而仅参照型号即可容易地取得导轨的尺寸信息。并且，导轨信息取得器107能够从对象电梯的设计数据或者现场的实测结果取得两条导轨间的距离。

接着，在步骤S108中，导轨检测器108根据在步骤S104中生成的对位后的第二整合计测数据，检测电梯的导轨。作为检测方法，可以使用由摄像机拍摄的图像，通过模式匹配来检测与导轨相同形状的物体，也可以通过使导轨的3D CAD与作为三维点群而得到的计测数据拟合而进行检测。

另外，作为其它的检测方法，可以利用导轨的截面形状固定的特点，将导轨截面形状与将三维点群投影在与导轨的长度方向垂直的平面上得到的二维数据进行模式匹配，由此检测导轨。

但是，在将井道尺寸计测装置配置在井道的中心并通过上下运动进行计测的情况下，不能计测物体相对于装置的背面侧。因此，作为三维点群所得到的是导轨的截面形状的一部分，担忧导轨位置的检测精度下降。

因此，通过采用如下的前提条件等，导轨检测器108能够提高导轨位置的检测精度：所述前提条件是指两条导轨为一对，分别相对于地面是铅直的，彼此平行地安装各条导轨，并且导轨间的尺寸始终相等。

接着，在步骤S109中，导轨基准校正器109考虑电梯轿厢的导轨形状，校正在步骤S104中对位后的第二整合计测数据的对位结果。导轨是在构成电梯的部件中安装的位置和姿势的精度较高的部件之一。因此，通过校正对位后的第二整合计测数据使得导轨能计测出与设计一致的位置、姿势，由此能够提高计测精度。

具体地讲，利用两条导轨相互平行的特点，即导轨相对于地面铅直地进行安装、以及从相对于地面铅直的方向观察时的两条导轨间的距离从任何高度位置计测都相等的特点。

另外，3D距离图像传感器1通过投影仪和其受光部实现的三角测量进行计测。但是，根据传感器个体，有时产生因制造时投影仪与受光部的位置关系偏差而导致的计测误差。此处所讲的计测误差包括因投影仪与受光部间的基线长度的偏差而导致的计测刻度的误差、和因光轴方向的偏移而导致的变形。

这种计测误差能够预先校对并校正。但是，难以使计测误差完全为零。因此，本实施方式3利用导轨的截面形状固定的特点，设计通过放大缩小变换来校正传感器单体的计测数据的刻度的结构。

此外，导轨基准校正器109也能够利用导轨不弯曲的特点，校正传感器单体的计测数据的变形。另外，导轨基准校正器109能够利用相互面对的一对的导轨平行的特点，校正对位时的计测数据的变形及刻度。

另外，导轨基准校正器109以导轨的方向为基准校正计测数据的坐标系。作为具体示例，导轨基准校正器109进行使计测数据整体旋转的坐标变换，使得计测数据的坐标系的Z轴方向与导轨的方向一致。

在电梯设计时，需要取得仅1层部分等特定的高度范围内的尺寸。因此，为了取得正确的井道截面，知道在计测数据中哪个方向是铅直方向很重要。

于是，本实施方式3的井道尺寸计测装置通过进行计测数据的对位，也能够同时取得装置的移动路径。在将井道尺寸计测装置设置于电梯轿厢进行计测的情况下，可以考虑使用其移动方向作为铅直方向。

但是，3D距离图像传感器1的计测数据中包含计测误差。为此，所得到的移动路径不限于直线。因此，在将所取得的装置的移动路径直接用作铅直方向时，有可能不能得到正确的井道截面。

与此相对，在本实施方式3中，通过设置导轨信息取得器107、导轨检测器108及导轨基准校正器109，能够以导轨的方向为基准校正计测数据的坐标系。其结果是，能够提高井道尺寸计测的精度。

另外，在基准物体提取器106中，在使用电梯的导轨作为成为基准的物体的情况下，能够沿用由导轨检测器108检测出的导轨信息。

如上所述，根据实施方式3，具有能够使用导轨形状及导轨间尺寸校正计测数据的刻度及变形的结构。其结果是，能够提高井道尺寸的计测精度。

另外，通过将计测数据的铅直方向用作导轨的安装方向，能够取得正确的井道截面。

实施方式4

在本实施方式4中，使用功能框图及流程图说明在前面的实施方式1～3的井道尺寸计测装置中还具有高度信息取得器110及高度方向校正器111的结构。

图13是本发明的实施方式4的井道尺寸计测装置的功能框图。另外，图14是示出本发明的实施方式4的井道尺寸计测装置的一系列处理的流程图。在本实施方式4中，相对于前面的实施方式3追加了高度信息取得器110及高度方向校正器111的步骤S110及步骤S111的处理，下面，以这些追加处理为中心进行说明。

计测数据对位处理器104在步骤S104中根据不同位置的第一整合计测数据间的特征的对应关系，进行了第一整合计测数据的对位。但是，当在井道内进行对位所需要的特征不足的情况下，认为对位的精度下降。

作为这样的示例，说明井道的截面形状相同、且在垂直方向上形状的变化较小、在壁面上纹理较少的情况。在这种情况下，虽然能够根据在水平方向上井道的角部等的壁面的凹凸进行计测数据的对位，但是高度方向上的对位的精度下降。

该问题能够通过使用装置的高度信息来解决。作为所取得的高度信息，如果知道任意一个3D距离图像传感器1的光学中心相对于井道的底面的高度等、3D距离图像传感器1在高度方向上的相对移动量，则可以将任意位置作为基准。

因此，在下面的说明中，设为虽然能够通过计测数据对位处理器104及导轨基准校正器109进行水平方向的对位，但是高度方向上的对位产生误差。

在这种情况下，在步骤S110中，高度信息取得器110取得装置的高度信息。剩余的对位的自由度仅是沿着井道的高度方向的1自由度。因此，在水平方向的对位后的步骤S111中，高度方向校正器111可以将通过前面的步骤S110取得的高度信息作为基准来校正高度方向的对位。由此，即使是井道的壁面没有纹理等在井道内用于对位的特征较少的情况下，也能够高精度地计测井道内的尺寸。

在此，作为高度信息取得器110，在将装置设置于电梯轿厢的情况下，考虑使用电梯轿厢的位置作为装置的高度信息的轿厢设置方式。

另外，作为其它的高度信息取得器110，可以考虑通过在装置中追加激光测距仪等传感器来取得高度信息的传感器追加方式，在利用专用吊具等吊挂装置来计测井道内的尺寸的情况下，可以考虑使用吊挂高度作为装置的高度信息的吊挂方式。

在此，在第一个的轿厢设置方式中，安装装置的轿厢的状态因每台电梯而不同。因此，有时难以对轿厢设置装置。另外，在第二个的传感器追加方式中，需要另外追加传感器。此外，在将装置设置于轿厢的情况下，也产生伴随轿厢设置的问题，另外由于轿厢晃动，也产生由激光测距仪取得的高度信息的可靠性下降的问题。

另一方面，在第三个的吊挂方式中，具有不受电梯轿厢的状态影响的优点。但是，能够应用吊挂方式的限定于能够按照计测数据间的特征的对应关系进行计测数据的对位的计测方式。在吊挂方式中，认为装置在吊挂时摆动，因而在基于激光扫描的计测方法中，计测数据的对位精度明显下降。

为了使装置不摆动，如果对吊挂装置追加机构、或利用金属棒等刚性较高的部件替代钢丝绳等绳状物来吊挂装置，则能够解决伴随摆动的问题。但是，产生吊挂装置的复杂化、大型化的问题。

根据如上所述的实施方式4，具有高度方向的对位能够使用装置的高度信息的结构。其结果是，即使是在井道内能够用于对位的特征较少的情况下，也能够进行计测数据的高度方向上的对位，能够实现计测精度的提高及装置的应用范围的扩大。

Claims

1.一种井道尺寸计测装置，其中，该井道尺寸计测装置具有：

多个3D距离图像传感器，它们配置成在同一圆周上朝向圆的圆心方向且相对于水平面呈仰角，以便能够在井道中进行水平方向360度计测，该多个3D距离图像传感器在水平方向及垂直方向的计测范围中向作为摄像对象物的井道的内壁照射测距用图案，并通过拍摄照射到所述内壁的所述测距用图案而输出构成为三维点群的计测数据；以及

计算机，其根据分别在所述井道内的多个高度位置处从所述多个3D距离图像传感器分别输出的计测数据，计算从所述多个3D距离图像传感器各自到所述内壁的距离，由此沿着所述井道的全长计算所述井道的尺寸。

2.根据权利要求1所述的井道尺寸计测装置，其中，

所述计算机对从所述多个3D距离图像传感器各自输出的计测数据进行整合，根据整合后的计测数据，计算从所述多个3D距离图像传感器各自到所述内壁的距离，由此沿着所述井道的全长计算所述井道的尺寸。

3.根据权利要求2所述的井道尺寸计测装置，其中，

所述计算机具有：

计测数据整合器，其分别在所述井道内的多个高度位置处，对从所述多个3D距离图像传感器各自输出的计测数据进行整合，生成覆盖所述水平方向360度的第一整合计测数据；

计测数据对位处理器，其对在所述井道内的所述多个高度位置处分别被整合的所述第一整合计测数据彼此进行对位，生成对位后的第二整合计测数据；以及

尺寸计算器，其根据所述第二整合计测数据计算从所述多个3D距离图像传感器各自到所述内壁的距离，由此沿着所述井道的全长计算所述井道的尺寸。

4.根据权利要求3所述的井道尺寸计测装置，其中，

所述井道尺寸计测装置还具有特征提取器，该特征提取器从所述计测数据整合器针对所述井道内的多个高度位置分别生成的所述第一整合计测数据中，提取在由所述计测数据对位处理器对所述第一整合计测数据彼此进行对位时使用的特征数据，

所述计测数据对位处理器使用由所述特征提取器提取出的所述特征数据，对所述第一整合计测数据彼此进行对位，生成所述第二整合计测数据。

5.根据权利要求3或4所述的井道尺寸计测装置，其中，

所述井道尺寸计测装置还具有基准物体提取器，该基准物体提取器从由所述计测数据对位处理器生成的所述对位后的第二整合计测数据中，提取存在于井道内的已知形状的部件作为成为尺寸计算的基准的物体，

所述尺寸计算器将由所述基准物体提取器提取出的所述已知形状的部件的位置用作尺寸计算的基准，沿着所述井道的全长计算所述井道的尺寸。

6.根据权利要求5所述的井道尺寸计测装置，其中，

所述基准物体提取器具有：

导轨信息取得器，其将电梯轿厢的导轨作为尺寸计测对象，取得所述导轨的截面形状的尺寸及导轨间尺寸；

导轨检测器，其从由所述计测数据对位处理器生成的所述第二整合计测数据中，将与所述导轨信息取得器取得的所述截面形状的尺寸及所述导轨间尺寸对应的位置检测为所述导轨的位置；以及

导轨基准校正器，其使用由所述导轨检测器检测出的所述导轨的位置，校正由所述计测数据对位处理器生成的所述第二整合计测数据的位置。

7.根据权利要求3或4所述的井道尺寸计测装置，其中，

所述井道尺寸计测装置还具有：

高度信息取得器，其取得所述井道内的所述多个高度位置的信息作为高度信息；以及

高度方向校正器，其使用由所述高度信息取得器取得的所述高度信息，校正由所述计测数据对位处理器生成的所述第二整合计测数据的位置。

8.根据权利要求5所述的井道尺寸计测装置，其中，

所述井道尺寸计测装置还具有：

9.根据权利要求6所述的井道尺寸计测装置，其中，

所述井道尺寸计测装置还具有：

10.一种井道尺寸计测方法，通过计算机对多个3D距离图像传感器的检测结果进行数据处理，由此沿井道的全长计算所述井道的尺寸，该多个3D距离图像传感器配置成在同一圆周上朝向圆的圆心方向且相对于水平面呈仰角，以便能够在所述井道中进行水平方向360度计测，该多个3D距离图像传感器在水平方向及垂直方向的计测范围中向作为摄像对象物的所述井道的内壁照射测距用图案，并通过拍摄照射到所述内壁的所述测距用图案而输出构成为三维点群的计测数据，其中，所述井道尺寸计测方法包括：

数据取得步骤，取得从所述多个3D距离图像传感器分别输出的所述计测数据；以及

尺寸计算步骤，根据从所述多个3D距离图像传感器各自输出并通过所述数据取得步骤取得的各个计测数据，计算从所述多个3D距离图像传感器各自到所述内壁的距离，由此沿着所述井道的全长计算所述井道的尺寸。