JP2006071517A - 移動・振動計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 大地震などにより生ずる構造物の倒壊などの過程の解明の計測においてその計測前の準備段階の作業の効率化を図る。
【解決手段】 移動又は振動する被計測用の対象物８の所定複数個所に取付けた発光手段６と、これら発光手段６から隔離して設置された受像手段３と、該受像手段３からの出力信号を入力する画像演算処理手段２とからなる移動・振動計測装置１において、該画像演算処理手段２に接続し前記受像手段３により受像した前記発光手段６の受光像を表示する表示手段５と、前記発光手段６に接続しこれら発光手段６を順次単独で発光させる発光制御手段７を具備している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば大地震などにより起こる構造物の破壊過程や崩壊過程を解明するために、構造物の変位する空間位置を離れた位置から計測したり又は、建築構造物などのヘルスモニタリングに応用したり、ＥＴＣ等の交通制御システムやロボット等の移動制御システムその他種々の対象物の移動を高精度で計測できる移動・振動計測装置に関する。

従来この種の移動・計測装置として、移動又は振動する被計測用の対象物の所定複数個所に取付けた発光手段と該発光手段に対向する複数の受像手段とこれら受像手段からの出力により前記発光手段の移動量又は振動量を算出する画像演算処理手段とからなり、前記発光手段の本体の正面に複数の発光素子を配設した装置が知られている（特許文献１参照。）。
特開２００３−２２２５５４号公報

この従来の移動計測装置において、移動計測の前に前記各受像手段にそれぞれ対応する表示部に表示される前記各発光手段の受光像の座標の特定をするためには所定の演算を行なわなければならなかった。

このように表示部における各発光手段の受光像の座標の特定のために所定の演算が不可欠であり、この演算に作業上の手間がかかり、特に受像手段である受像カメラの台数が増加した場合には、この作業上の手間がかなりかかる問題点があった。

本発明はこのような問題点を解消し作業の効率化を図ると共に作業上のミスをなくす移動・振動計測装置を提供することを目的とする。

本発明はこの目的を達成すべく、移動又は振動する被計測用の対象物の所定複数個所に取付けた発光手段と、これら発光手段から隔離して設置された受像手段と、該受像手段からの出力信号を入力する画像演算処理手段とからなる移動・振動計測装置において、該画像演算処理手段に接続し前記受像手段により受像した前記発光手段の受光像を表示する表示手段と、前記発光手段に接続しこれら発光手段を順次単独で発光させる発光制御手段を具備している。

本発明は表示手段において各発光手段の受光像の特定が容易になり本計測前の準備段階の作業の効率化が図れると共に作業上のミスをなくす効果を有する。

本発明の最良の実施形態の実施例を以下に説明する。

本発明の実施例１を図面により説明する。

１は移動・振動計測装置を示し、該移動・振動計測装置１は、画像演算処理手段２と受像手段３と記憶手段４と表示手段５と発光手段６と発光制御手段７とからなる。

該各発光手段６は図３の如く計測対象面である正面６ｂが正方形の箱体の本体６ａの該正面６ｂの中央部を半球状の凸面６ｃに形成し、該凸面６ｃに四方に向って光を発するように単体発光素子である発光ダイオード６ｄを所定位置に複数配設した集合発光体に形成し、更に、該各発光手段６は図４の如く前記箱体内に受信アンテナを有する無線受信機９と該無線受信機９からの信号を入力し発光部６ａに発光信号を出力する発光制御手段である小型の演算制御装置７ａと該演算制御装置７ａに接続されている記憶装置８とこれらの電源を有している。

そして前記発光手段６は例えば第１発光手段６−１、第２発光手段６−２、第３発光手段６−３、……第１２発光手段６−１２の１２個存在し、図２に示す如く底板１２ａと該底板１２ａ上に立設した四方の複数の柱１２ｂとこれら柱１２ｂの上端に支持固定された天板１２ｃとからなる被計測用の対象物である模擬の構造物１２の各柱１２ｂの側面や天板１２ｃの側面等の各所定個所に前記第１発光手段６−１、第２発光手段６−２、第３発光手段６−３、……第１２発光手段６−１２を順次取付けた。

尚、前記構造物１２は、入力されたデータに基いて振動する振動発生源に連なる振動台Ａ上に設置されている。

１１は前記構造物１２から離れた場所に設置されている無線発信装置を示し、該無線発信装置１１はこれに接続した操作装置１０からの出力信号に応じて無線出力を発信するようにした。

前記受像手段３は図１に示す如く例えば６台の受像カメラ３ａ、３ｂ、……３ｆからなり、前記構造物１２より例えば１０数メートル離れた個所に設置され、該構造物１２のコーナ部の左側面の個所を計測するための３台の受像カメラ３ａ、３ｂ、３ｃと同コーナ部の右側面の個所を計測するための３台の受像カメラ３ｄ、３ｅ、３ｆが設けられている。

前記画像演算処理手段２はコンピュータからなり、前記各受像カメラ３ａ、３ｂ、３ｃ、……３ｆからの画像信号に基き、前記各発光手段６−１、６−２、６−３、……６−１２の変位位置即ち移動量又は振動量等を算出するためのものであり、記憶手段であるＤＶＤなどの画像記憶装置４や表示部である液晶その他からなる表示装置５が接続されている。

そして該表示装置５の前面の表示部は図５乃至図７の如く各受像カメラ３ａ、３ｂ、３ｃ、……３ｆによりそれぞれ対応して各受像カメラ３ａ、３ｂ、３ｃ、……３ｆにより受像される各発光手段の発光像が表示されるようになっている。

次に本発明の実施例１の使用方法及び作動について説明する。

図１及び図２に示す如く、振動台Ａ上に構造物１２を設置してから該構造物１２の柱１２ｂと天板１２ｃの側面の所定個所に第１発光手段６−１、第２発光手段６−２、第３発光手段６−３……第１２発光手段６−１２をそれぞれのベース板６ｅにおいて順次ネジ止めや磁石や接着などの係着手段により強固に係着する。

次に、操作装置１０において、本計測前の準備スイッチを押すと、無線発信装置１１より図５のＢの如く「準備」の信号の電波を発信すると、各発光手段６−１、６−２、６−３、……６−１２において無線受信装置９は演算制御装置７に「準備」の信号を出力する。

そして各発光手段６−１、６−２、６−３、……６−１２において、前記「準備」の信号を入力した前記演算制御装置７は、記憶装置８から発光プログラムを読み出してそれぞれの発光手段を発光するように該発光手段の発光部６ａに制御信号を出力する。

即ち、第１発光手段６−１において、記憶装置８には第１番目の所定の短時間発光させるための発光プログラムが記憶されているので、演算制御装置７は「準備」の信号を入力すると当該記憶装置８から当該発光プログラムを読み出して第１番目の所定の短時間例えば１秒間の発光制御信号を出力して第１発光手段６−１は図５のＣの如く発光する。この間他の発光手段６−２、６−３、……６−１２は発光しない。

次に、第２発光手段６−２において、記憶手段８に前記第１番目の所定の短時間の発光の後の第２番目の所定の短時間発光させるための発光プログラムが記憶されているので、演算制御装置７は「準備」の信号を入力すると当該記憶装置８から当該発光プログラムを読み出して第２番目の所定の短時間例えば１秒間の発光制御信号を出力して第２発光手段６−２は図５のＤの如く第１発光手段６−１の発光後に発光する。この間他の発光手段６−１、６−３、……６−１２は発光しない。

次に第３発光手段６−３において、記憶手段８に前記第２番目の所定の短時間の発光の後の第３番目の所定の短時間発光させるための発光プログラムが記憶されているので、演算制御装置７は「準備」の信号を入力すると、当該記憶装置８から当該発光プログラムを読み出して第３番目の所定の短時間例えば１秒間の発光制御信号を出力して第３発光手段６−３は図５のＥの如く第２発光手段６−２の発光後に発光する。この間他の発光手段６−１、６−２、６−４、……６−１２は発光しない。

その後、第４発光手段６−４、第５発光手段６−５等について順次短時間単独に発光していき、第１２発光手段６−１２において図５のＭの如く短時間単独に発光して準備を終了する。

そこで前述した第１発光手段６−１のみ発光した状態のときに該第１発光手段６−１の光を各受像カメラ３ａ、３ｂ、３ｃ、……３ｆにより受光してその各受像カメラ毎の画像演算処理手段２を介しての受光像は図６の如くなる。

即ち、第１受像カメラ３ａの第１表示部Ｎｏ．１には受光像ａ−１が、第２受像カメラ３ｂの第２表示部Ｎｏ．２には受光像ｂ−１が表われるが、第１発光手段６−１は図１に示す如く第３受像カメラ３ｃ、第４受像カメラ３ｄ、第５受像カメラ３ｅ及び第６受像カメラ３ｆの受像角度範囲外となるので、図６の如くこれらの第３、第４、第５、第６表示部Ｎｏ．４、Ｎｏ．５及びＮｏ．６には前記第１発光手段６−１の受光像が表われない。

そしてこれらにより、第１発光手段６−１の位置は、第１表示部Ｎｏ．１における受光像ａ−１の座標位置として、又第２表示部Ｎｏ．２における受光像ｂ−１の座標位置としてそれぞれ特定され、これらの座標を記憶手段４に記憶する。

次に前述した第２発光手段６−２のみが発光した状態のときは、図７の如く第１受像カメラ３ａの第１表示部Ｎｏ．１には受光像ａ−２が、第２受像カメラ３ｂの第２表示部Ｎｏ．２には受光像ｂ−２が表われ、又第３受像カメラ３ｃ、第４受像カメラ３ｄ、第５受像カメラ３ｅ及び第６受像カメラ３ｆに対しては第１発光手段６−１と同様に第２発光手段６−２も図１に示す如く第３受像カメラ３ｃ、第４受像カメラ３ｄ、第５受像カメラ３ｅ及び第６受像カメラ３ｆの受像角度範囲外となるので、図７の如く第３〜６表示部Ｎｏ．３、Ｎｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６には第２発光手段６−２の受光像が表われない。

そして、これらにより第２発光手段６−２の位置は、第１表示部Ｎｏ．１における受光像ａ−２の座標位置として、又第２表示部Ｎｏ．２における受光像ｂ−２の座標位置として特定され、これらの座標を記憶手段４に記憶する。

このように、第３発光手段６−３のみが発光のとき、第４発光手段６−４のみが発光のとき、第５発光手段６−５のみが発光のとき、第６発光手段６−６のみが発光のときの前記各表示部におけるそれぞれの受光像の座標位置を特定する。

そして第７発光手段６−７のみが発光した状態のときは、図８の如く第１受像カメラ３ａの第１表示部Ｎｏ．１には受光像ａ−７が第２受像カメラ３ｂの第２表示部Ｎｏ．２には受光像ｂ−７が、第３受像カメラ３ｃの第３表示部Ｎｏ．３には受光像ｃ−７が、第４受像カメラＮｏ．４には受光像ｄ−７が、第５受像カメラＮｏ．５には受光像ｅ−７が表われ、第７発光手段６−７は図１の如く第６受像カメラ３ｆのみの受像角度範囲外となるので、第６表示部Ｎｏ．６には第７発光手段６−７の受光像が表われない。

そして第７発光手段６−７の位置は、第１表示部Ｎｏ．１における受光像ａ−７の座標位置として、第２表示部Ｎｏ．２における受光像ｂ−７の座標位置として、第３表示部Ｎｏ．３における受光像ｃ−７の座標位置として、第４表示部Ｎｏ．４における受光像ｄ−７の座標位置として、第５表示部Ｎｏ．５における受光像ｅ−７の座標位置としてそれぞれ特定され、これらの座標が記憶手段４に記憶される。

このようにして各発光手段毎に、各受像カメラの表示部において受光像の座標の特定ができ、作業能率が格段に向上する。

尚、図１において各受像カメラ３の受光面から延びる両点線の間が受像角度範囲内である。

又、静止状態の構造物の実測の物体座標系と前記表示部の画像座標系との間に成立する特定の座標変換式は求められており、該座標変換式は予め記憶手段４に記憶されている。

このようにして各表示部における各発光手段６の受光像を特定した準備作業の終了後、操作装置１０を操作して無線発信装置１１より図５のＰの如く「計測」の無線信号を発生すると、全ての発光手段６−１、６−２、６−３、……６−１２において無線受信装置９は演算制御装置７に「計測」の信号を出力し、該演算制御装置７が図５のＱの如く全ての発光手段６−１、６−２、６−３、……６−１２を発光し、例えば阪神大地震の震動データに応じて振動を振動台Ａに加えて構造物が倒壊していくとこれに応じて各発光手段６が移動し、これら移動する各発光手段に応じた表示手段５における受光像の移動量から、前記特定の座標変換式により実物の物体座標系の高精度の移動量を算出する。

尚、演算制御装置７は無線受信装置９を介して無線信号を捕捉できるので、無線のシリアル信号として、「何番の発光手段を発光せよ」というコマンドで、それぞれの発光手段の発光と発光させないことを制御することも可能である。

本発明は例えば大地震などにより生ずる構造物の倒壊などの過程の解明のための計測の準備段階に利用できる。

実施例１の移動・振動計測装置のブロック線図である。 発光手段を取付けた被測定の構造物の斜視図である。 発光手段の斜視図である。 発光手段のブロック線図である。 無線発信装置及び発光手段の出力波形である。 第１発光手段の受光像が表示されている表示手段の正面図である。 第２発光手段の受光像が表示されている表示手段の正面図である。 第７発光手段の受光像が表示されている表示手段の正面図である。

符号の説明

１ 移動・振動計測装置
２ 画像演算処理手段
３ 受像手段
５ 表示手段
６ 発光手段
７ 発光制御手段
９ 無線受信装置
１０ 操作装置
１１ 無線発信装置
１２ 対象物

Claims (4)

1. 移動又は振動する被計測用の対象物の所定複数個所に取付けた発光手段と、これら発光手段から隔離して設置された受像手段と、該受像手段からの出力信号を入力する画像演算処理手段とからなる移動・振動計測装置において、該画像演算処理手段に接続し前記受像手段により受像した前記発光手段の受光像を表示する表示手段と、前記発光手段に接続しこれら発光手段を順次単独で発光させる発光制御手段を具備していることを特徴とする移動・振動計測装置。
2. 前記発光制御手段は、前記発光手段を順次単独で発光させる発光プログラムを記憶した記憶装置が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の移動・振動計測装置。
3. 前記発光制御手段は、操作装置に接続した無線発信装置からの無線操作信号を受信する無線受信装置が接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２いずれか１に記載の移動・振動計測装置。
4. 前記各発光手段に、前記発光制御手段と前記記憶装置と前記無線受信装置をそれぞれ具備していることを特徴とする請求項３に記載の移動・振動計測装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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