JP2017009557A - Boundary point extraction method and measurement method using total station - Google Patents

Boundary point extraction method and measurement method using total station Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a boundary point extraction method which enables highly accurate measurement of place dimension of a measurement object and a measurement method using a total station.SOLUTION: The measurement method using a total station includes the steps of: setting a first base point P1 and a second base point P2 sandwiching a measurement object line 4 on a surface of a measurement object; extracting a boundary point on the measurement object line by a bisection method using the first base point P1 and the second base point P2; projecting the boundary point onto a three-dimensional plane; converting a three-dimensional plane coordinate on the three-dimensional plane into a two-dimensional coordinate; and calculating, by using the two-dimensional coordinate on the boundary point, a straight line equation on the measurement object line by a least square method.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、境界点抽出方法およびトータルステーションを用いた測定方法に関する。   The present invention relates to a boundary point extraction method and a measurement method using a total station.

構造物の平面寸法を測定する場合には、構造物に設置されたターゲットをトータルステーション等により測定する方法が一般的に採用される。ところが、大型の構造物に対して、各測点にターゲットを設置するのは困難である。
一方、非接触で測定を行えば、簡易かつ安全に測定を行うことができる。このような構造物を非接触で測定する方法としては、カメラで撮影した画像を基に行う方法(例えば、特許文献1参照)や、3Dスキャナーによる測定データを利用する方法(例えば、特許文献2参照)等がある。
When measuring the planar dimensions of a structure, a method of measuring a target installed in the structure with a total station or the like is generally employed. However, it is difficult to install a target at each measurement point for a large structure.
On the other hand, if the measurement is performed in a non-contact manner, the measurement can be performed simply and safely. As a method for measuring such a structure in a non-contact manner, a method based on an image photographed by a camera (for example, see Patent Document 1) or a method using measurement data obtained by a 3D scanner (for example, Patent Document 2). See).

特開2013−224861号公報JP 2013-224861 A 特許第4769028号公報Japanese Patent No. 4769028

カメラの撮影画像を利用する方法は、カメラ画素数に限界があり、大型構造物の測定では数ミリ程度の誤差が生じるおそれがある。また、カメラのレンズ歪が測定結果に影響するおそれもある。
また、3Dスキャナーは、機械的に一定のサイクルで回転するミラーによって測定するものであるため、点群が所定のピッチで測定される。そのため、特に大型の構造物に設定された測点の位置を正確に測定できないおそれがあった。
このような観点から、本発明は、測定対象物の平面寸法を高精度に測定することを可能とした境界点抽出方法およびトータルステーションを用いた測定方法を提案することを課題とする。
The method using a photographed image of a camera has a limit on the number of camera pixels, and an error of about several millimeters may occur in the measurement of a large structure. In addition, camera lens distortion may affect the measurement results.
In addition, since the 3D scanner measures with a mirror that rotates mechanically at a constant cycle, the point cloud is measured at a predetermined pitch. For this reason, there is a possibility that the position of the measuring point set on a particularly large structure cannot be measured accurately.
From such a viewpoint, an object of the present invention is to propose a boundary point extraction method and a measurement method using a total station, which can measure the planar dimension of a measurement object with high accuracy.

前記課題を解決するために、本発明の境界点抽出方法は、トータルステーションの視準方向が異なる2つの測点までの距離を測定する第一ステップと、前記2つの測点までの距離の大きさが異なっている場合に、前記2つの測点を基点として、前記基点同士の中間に中点を設定する第二ステップと、前記中点までの距離を測定する第三ステップと、前記中点までの距離と前記各基点までの距離とを比較し、前記中点までの距離との差が大きい方の基点および前記中点を新たな基点として、当該基点同士の中間に新たな中点を設定する第四ステップとを備え、以後、前記第三ステップと前記第四ステップとを繰り返すことで境界点を求めることを特徴としている。   In order to solve the above-described problem, the boundary point extraction method of the present invention includes a first step of measuring a distance to two measuring points having different collimation directions of the total station, and a magnitude of the distance to the two measuring points. Are different from each other, the second step of setting the midpoint between the two base points, the third step of measuring the distance to the midpoint, and the midpoint And the distance to each of the base points, and set a new midpoint between the base points, with the base point having the larger difference from the distance to the midpoint and the midpoint as a new base point. A fourth step, and thereafter, the boundary point is obtained by repeating the third step and the fourth step.

かかる境界点抽出方法によれば、構造物の縁部や段差等の境界を、ターゲット等を用いずとも高精度に抽出することが可能となる。すなわち、測定値同士を比較して測定方向を制御する作業を繰り返すことで境界点を抽出するため、トータルステーション等の測距儀の測定精度以上の精度を確保することが可能である。
なお、当該境界抽出方法は、自動制御されたノンプリズム式トータルステーションにより実施するのが望ましい。
According to this boundary point extraction method, it is possible to extract the boundary of the edge of the structure, the step, and the like with high accuracy without using a target or the like. That is, since the boundary point is extracted by repeating the operation of comparing the measurement values and controlling the measurement direction, it is possible to ensure the accuracy higher than the measurement accuracy of a distance measuring instrument such as a total station.
Note that the boundary extraction method is preferably performed by an automatically controlled non-prism total station.

また、本発明のトータルステーションを用いた測定方法は、測定対象物の表面の測定対象線を挟むように、または、測定対象物の表面の円の内側と外側に、それぞれ第一の基点および第二の基点を設定する工程と、前記第一の基点および前記第二の基点を利用して二分法により前記測定対象線上または円上の境界点を抽出する工程と、前記境界点を三次元平面上に投影する工程と、前記三次元平面上の前記境界点の三次元平面座標を二次元座標に変換する工程と、前記境界点の二次元座標を用いて最小二乗法により前記測定対象線の直線方程式または前記円の中心の座標値を算出する工程とを備えることを特徴としている。   In addition, the measuring method using the total station of the present invention includes the first base point and the second base point so as to sandwich the measuring object line on the surface of the measuring object, or inside and outside the circle on the surface of the measuring object, respectively. A step of setting a base point of the method, a step of extracting a boundary point on the measurement target line or a circle by a bisection method using the first base point and the second base point, and the boundary point on a three-dimensional plane Projecting on the three-dimensional plane, converting the three-dimensional plane coordinates of the boundary point on the three-dimensional plane into two-dimensional coordinates, and using the two-dimensional coordinates of the boundary point, the straight line of the measurement target line by the least square method And calculating a coordinate value of the center of the equation or the circle.

かかるトータルステーションを用いた測定方法によれば、構造物が大型であっても、高精度に平面寸法を測定することができる。構造物の縁部や段差部等の境界やボルト孔等の中心点を高精度に測定することが可能となる。そのため、測定対象物の規模や形状にかかわらず、高精度な製品検査や現況調査を実施することが可能となる。   According to the measuring method using such a total station, even if the structure is large, the plane dimension can be measured with high accuracy. It becomes possible to measure the boundary of the edge or step of the structure, and the center point of the bolt hole or the like with high accuracy. Therefore, it is possible to carry out highly accurate product inspections and current state surveys regardless of the scale and shape of the measurement object.

本発明の境界点抽出方法およびトータルステーションを用いた測定方法によれば、測定対象物の平面寸法を高精度に測定することが可能となる。   According to the boundary point extraction method and the measurement method using the total station of the present invention, it is possible to measure the planar dimension of the measurement object with high accuracy.

本発明の第一の実施形態の測定方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the measuring method of 1st embodiment of this invention. 境界点抽出方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the boundary point extraction method. 本発明の第二の実施形態の測定方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the measuring method of 2nd embodiment of this invention.

<第一の実施形態>
第一の実施形態では、図1に示すように、表面に凹凸を有する板状の壁ボード2に対し、ノンプリズム式トータルステーション1により壁ボード2の平面寸法を測定する場合について説明する。
本実施形態では、壁ボード2に表面に矩形状の凸部3が形成されている場合について説明するが、凸部3の形状は限定されるものではない。
<First embodiment>
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, a case will be described in which the planar dimensions of a wall board 2 are measured by a non-prism total station 1 for a plate-like wall board 2 having an uneven surface.
Although this embodiment demonstrates the case where the rectangular convex part 3 is formed in the surface on the wall board 2, the shape of the convex part 3 is not limited.

凸部3の縁部は、平面図においては線として表示される。出来形を設計図面等と対比するためには、凸部3の縁部(境界線4)を抽出する必要がある。本実施形態では、境界点(境界線4上の点)をトータルステーション1により抽出する。
本実施形態のトータルステーション1を用いた平面寸法の測定方法は、基点設定工程、境界点抽出工程、三次元平面投影工程、二次元座標変換工程および直線方程式算出工程を備えている。
The edge part of the convex part 3 is displayed as a line in a top view. In order to compare the completed shape with a design drawing or the like, it is necessary to extract the edge (boundary line 4) of the convex portion 3. In the present embodiment, boundary points (points on the boundary line 4) are extracted by the total station 1.
The planar dimension measuring method using the total station 1 of this embodiment includes a base point setting step, a boundary point extraction step, a three-dimensional plane projection step, a two-dimensional coordinate conversion step, and a linear equation calculation step.

基点設定工程は、図2に示すように、壁ボード2の段差(境界線4)を挟む第一の基点P1および第二の基点P2を設定する工程である。
基点設定工程では、まず、境界線4を概略的に視準し、その後、トータルステーション1により、壁ボード2上の異なる方向に設定された2つの測点までの距離L1,L2を測定する。
2つの測点までの距離L1,L2の大きさが異なっている場合は、これら2つの測点をそれぞれ第一の基点P1および第二の基点P2に設定する。一方、2つの距離の大きさが同一の場合は、トータルステーション1の振り角を変化させて、新たな測点までの距離を再度測定する。
なお、本実施形態では、トータルステーション1を自動制御することにより基点設定工程を実施する。
The base point setting step is a step of setting a first base point P1 and a second base point P2 that sandwich the step (boundary line 4) of the wall board 2, as shown in FIG.
In the base point setting step, first, the boundary line 4 is roughly collimated, and thereafter, the total station 1 measures the distances L1 and L2 to two measuring points set in different directions on the wall board 2.
When the distances L1 and L2 to the two measuring points are different in size, these two measuring points are set as the first base point P1 and the second base point P2, respectively. On the other hand, when the magnitudes of the two distances are the same, the swing angle of the total station 1 is changed and the distance to the new measurement point is measured again.
In the present embodiment, the base point setting step is performed by automatically controlling the total station 1.

境界点抽出工程は、第一の基点P1および第二の基点P2を利用して、いわゆる二分法により境界点を抽出する工程である。
本実施形態の境界点抽出工程は、中点設定ステップ、距離測定ステップ、距離比較ステップおよび基点設定ステップを備えている。
The boundary point extraction step is a step of extracting boundary points by a so-called bisection method using the first base point P1 and the second base point P2.
The boundary point extraction process of this embodiment includes a midpoint setting step, a distance measurement step, a distance comparison step, and a base point setting step.

中点設定ステップでは、第一の基点P1および第二の基点P2の中間方向に中点P3を設定する。中点P3は、両基点P1,P2の中間方向であって、第一の基点P1から第二の基点P2までの角度θの1/2の角度θ(=θ/2)の方向に設定する(区間分解)。すなわち中点P3は、角Oの二等分線上に設定する。
距離測定ステップでは、トータルステーション1により中点P3までの距離L3を測定する。
距離比較ステップでは、中点P3までの距離L3と、各基点P1,P2までの距離L1,L2とを比較する。
基点設定ステップでは、中点P3までの距離L3との差が大きい方の基点(本実施形態では、第一の基点P1)および中点P3を、それぞれ新たな第一の基点P1’および第二の基点P2’に設定する。
In the midpoint setting step, a midpoint P3 is set in an intermediate direction between the first base point P1 and the second base point P2. The midpoint P3 is an intermediate direction of both the base point P1, P2, the direction of the angle theta 1 of half of the angle theta 2 from the first base point P1 to a second base point P2 (= θ 1/2) Set to (interval decomposition). That is, the midpoint P3 is set on the bisector of the corner O.
In the distance measuring step, the total station 1 measures the distance L3 to the midpoint P3.
In the distance comparison step, the distance L3 to the middle point P3 is compared with the distances L1 and L2 to the base points P1 and P2.
In the base point setting step, the base point (the first base point P1 in the present embodiment) and the midpoint P3 having a larger difference from the distance L3 to the midpoint P3 are set as the new first base point P1 ′ and the second base point, respectively. To the base point P2 ′.

中点設定ステップにおける区間分解が最小値(振り角の分割が最小)になるまで、中点設定ステップ、距離測定ステップ、距離比較ステップおよび基点設定ステップを繰り返すことにより(図1のP1”〜P3”参照)、段差の境界点Uを抽出する。
境界点Uを抽出したら、境界点Uの三次元座標を測定する。
なお、境界点抽出工程は、トータルステーション1を用いた自動制御により行う。
本実施形態では、図1に示すように、矩形状の凸部3の上辺に沿って4点の境界点U1〜U4および、凸部3の下辺に沿って4点の境界点D1〜D2をそれぞれ抽出する。なお、境界点U,Dの設定数は、最小二乗の直方程式を求める観点から、3点以上設定すればよい。
By repeating the midpoint setting step, the distance measuring step, the distance comparing step, and the base point setting step until the interval resolution in the midpoint setting step reaches a minimum value (dividing the swing angle is minimum) (P1 ″ to P3 in FIG. 1). ”), The boundary point U of the step is extracted.
After extracting the boundary point U, the three-dimensional coordinates of the boundary point U are measured.
Note that the boundary point extraction step is performed by automatic control using the total station 1.
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, four boundary points U1 to U4 along the upper side of the rectangular projection 3 and four boundary points D1 to D2 along the lower side of the projection 3 are defined. Extract each one. Note that the number of boundary points U and D may be set to three or more from the viewpoint of obtaining a least-squares direct equation.

三次元平面投影工程は、抽出された境界点U1〜U4,D1〜D4を三次元平面上に投影する工程である。
まず、図1に示すように、壁ボード2の同一平面(本実施形態では、凸部3以外の平面)上にある任意の3点B1,B2,B3の三次元座標を測定する。
次に、この3点B1,B2,B3の座標値を二次元平面上の座標値として定義する。本実施形態では、点B1を原点(0,0)とし、線分B1−B2の長さをL12とし、点B2の座標値を(L12,0)とする。すなわち、B1−B2をX軸とする二次元平面座標を定義する。
続いて、B1−B2間およびB1−B3間の辺長を求め、幾何学的に点B3の二次元座標(XB3,ZB3)を求める。
The three-dimensional plane projection step is a step of projecting the extracted boundary points U1 to U4 and D1 to D4 on the three-dimensional plane.
First, as shown in FIG. 1, three-dimensional coordinates of arbitrary three points B1, B2, and B3 on the same plane of the wall board 2 (in this embodiment, a plane other than the convex portion 3) are measured.
Next, the coordinate values of these three points B1, B2, and B3 are defined as coordinate values on a two-dimensional plane. In the present embodiment, the point B1 is the origin (0, 0), the length of the line segment B1-B2 is L12, and the coordinate value of the point B2 is (L12, 0). That is, a two-dimensional plane coordinate having B1-B2 as the X axis is defined.
Subsequently, the side length between B1-B2 and between B1-B3 is obtained, and the two-dimensional coordinates (X B3 , Z B3 ) of the point B3 are obtained geometrically.

ここで、点B1,B2,B3の三次元座標および二次元座標を以下のように定義する。
点B1:三次元座標(x,y,z)、二次元座標(0,0)
点B2:三次元座標(x,y,z)、二次元座標(XB2,0)
点B3:三次元座標(x,y,z)、二次元座標(XB3,ZB3
Here, the three-dimensional coordinates and two-dimensional coordinates of the points B1, B2, and B3 are defined as follows.
Point B1: Three-dimensional coordinates (x 1 , y 1 , z 1 ), two-dimensional coordinates (0, 0)
Point B2: three-dimensional coordinates (x 2 , y 2 , z 2 ), two-dimensional coordinates (X B2 , 0)
Point B3: three-dimensional coordinates (x 3 , y 3 , z 3 ), two-dimensional coordinates (X B3 , Z B3 )

点B1,B2,B3の三次元座標を用いて、基準平面方程式を求める。
まず、点B1,B2,B3の三次元座標を式1の行列に対応させる演算を行う。
A reference plane equation is obtained using the three-dimensional coordinates of the points B1, B2, and B3.
First, an operation for making the three-dimensional coordinates of the points B1, B2, and B3 correspond to the matrix of Expression 1 is performed.

Figure 2017009557
Figure 2017009557

次に、式1の行列から最小二乗法による三次元平面方程式を導き出す。
最小二乗法の計算(式2)で、平面方程式の定数項(a,b,c)が決定されるため、基準平面方程式(式3)が求まる。
Next, a three-dimensional plane equation by the least square method is derived from the matrix of Equation 1.
Since the constant terms (a, b, c) of the plane equation are determined by the calculation of the least square method (Equation 2), the reference plane equation (Equation 3) is obtained.

Figure 2017009557
Figure 2017009557

次に、境界点座標の座標値(x,y,z)を三次元平面に投影する。三次元平面に投影した座標値を(x,y,z)とすると、式4により、基準平面上の座標に変換できる。 Next, the coordinate values (x, y, z) of the boundary point coordinates are projected onto a three-dimensional plane. If the coordinate values projected onto the three-dimensional plane are (x R , y R , z R ), they can be converted into coordinates on the reference plane by Equation 4.

Figure 2017009557
Figure 2017009557

二次元座標変換工程は、三次元平面上の境界点の三次元平面座標(x,y,z)を二次元座標(x,0,z)に変換する工程である。
まず、点B1,B2,B3の測定座標値から、式5を利用して、二次元マトリックスを作成する。このとき、X−Z平面変換のため、Y=0とする。
二次元マトリックスを作成したら、式6により、三次元座標を二次元座標に変換する。
The two-dimensional coordinate conversion step is a step of converting the three-dimensional plane coordinates (x R , y R , z R ) of the boundary points on the three-dimensional plane into two-dimensional coordinates (x P , 0, z P ).
First, a two-dimensional matrix is created from the measured coordinate values of the points B1, B2, and B3 using Equation 5. At this time, Y = 0 is set for XZ plane conversion.
When the two-dimensional matrix is created, the three-dimensional coordinates are converted into the two-dimensional coordinates by Expression 6.

Figure 2017009557
Figure 2017009557

直線方程式算出工程は、境界点の二次元座標を用いて、最小二乗法により段差境界線4の直線方程式(Ax+z+B=0)を算出する工程である。
上辺、下辺について、それぞれ直線方程式を算出する。
同様に、基点設定工程、境界点抽出工程、三次元平面投影工程、二次元座標変換工程および直線方程式算出工程を凸部3の左右の辺について実施することで、凸部3の形状を平面上に作図することが可能となる。
The linear equation calculation step is a step of calculating a linear equation (Ax + z + B = 0) of the step boundary line 4 by the least square method using the two-dimensional coordinates of the boundary point.
A linear equation is calculated for each of the upper side and the lower side.
Similarly, by performing the base point setting step, the boundary point extraction step, the three-dimensional plane projection step, the two-dimensional coordinate conversion step, and the linear equation calculation step on the left and right sides of the convex portion 3, the shape of the convex portion 3 is set on the plane. It becomes possible to draw on.

凸部3の辺の長さを算出する場合は、凸部3の平面上(各辺で囲まれた)の任意の点P0の座標(X,Z)を与え、その点から各直線方程式までの垂線の長さHを式7により算出すればよい。すなわち、座標(X,Z)から上辺までの垂線長と、下辺までの垂線長を算出し、加算すれば、左右の辺の辺長を算出することができる。 When calculating the length of the side of the convex part 3, the coordinates (X P , Z P ) of an arbitrary point P0 on the plane of the convex part 3 (enclosed by each side) are given, and each straight line is calculated from that point. What is necessary is just to calculate the length H of the perpendicular to the equation according to Equation 7. That is, if the perpendicular length from the coordinates (X P , Z P ) to the upper side and the perpendicular length to the lower side are calculated and added, the side lengths of the left and right sides can be calculated.

Figure 2017009557
Figure 2017009557

本実施形態のトータルステーションを用いた測定方法によれば、壁ボード2が大型であっても、壁ボード2の段差(境界線4)を高精度の抽出することができるため、平面寸法を高精度に測定することができる。
すなわち、測定値同士を比較して測定方向を制御する作業を繰り返すことで境界点を抽出するため、この様な方法で測定する事でトータルステーションの測定精度以上の精度を確保することが可能である。
そのため、壁ボード2の規模や形状にかかわらず、高精度な製品検査や現況調査を実施することが可能となる。
全体の座標系は、壁ボード(測定対象物)の表面に設定された任意の点の座標系で計算されるため、座標の回転および平行移動を行うことで、確認しやすい座標表示に変換することができる。
According to the measurement method using the total station of the present embodiment, even if the wall board 2 is large, the step (boundary line 4) of the wall board 2 can be extracted with high accuracy, so that the plane dimension is highly accurate. Can be measured.
In other words, since the boundary point is extracted by repeating the operation of comparing the measurement values and controlling the measurement direction, it is possible to ensure the accuracy higher than the measurement accuracy of the total station by measuring in this way. .
Therefore, it becomes possible to carry out highly accurate product inspection and current situation survey regardless of the scale and shape of the wall board 2.
Since the entire coordinate system is calculated with the coordinate system of an arbitrary point set on the surface of the wall board (measurement object), it is converted into a coordinate display that is easy to check by rotating and translating the coordinates. be able to.

<第二の実施形態>
第二の実施形態では、図3に示すように、表面に凹凸を有する板状の壁ボード2の平面寸法を、ノンプリズム式トータルステーション1により測定する場合について説明する。
本実施形態では、壁ボード2の表面に円形の凹部5が形成されている場合について説明するが、壁ボードの2に形成された凹部5は円形に限定されるものではない。
凹部5により形成された段差は、平面図の線として表示される。円形の凹部5の底面の中心および半径を抽出すれば、段差の位置(境界線4)を把握することができるため、本実施形態では、凹部5の底面の中心および半径を測定する。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, as shown in FIG. 3, a case will be described in which the planar dimensions of a plate-like wall board 2 having irregularities on the surface are measured by a non-prism total station 1.
Although this embodiment demonstrates the case where the circular recessed part 5 is formed in the surface of the wall board 2, the recessed part 5 formed in 2 of the wall board is not limited to a circle.
The level difference formed by the recess 5 is displayed as a line in the plan view. If the center and radius of the bottom surface of the circular recess 5 are extracted, the position of the step (boundary line 4) can be grasped. In this embodiment, the center and radius of the bottom surface of the recess 5 are measured.

本実施形態のトータルステーション1を用いた平面寸法の測定方法は、基点設定工程、境界点抽出工程、三次元平面投影工程、二次元座標変換工程および中心座標算出工程を備えている。   The planar dimension measuring method using the total station 1 of this embodiment includes a base point setting step, a boundary point extraction step, a three-dimensional plane projection step, a two-dimensional coordinate conversion step, and a center coordinate calculation step.

基点設定工程は、壁ボード2の段差(境界線4)を挟む第一の基点P1および第二の基点P2を設定する工程である。
本実施形態では、凹部平面5のほぼ中心に第一の基点P1を設定し、凹部平面5の外側に第二の基点P2を設定する。
第一の基点P1および第二の基点P2を設定したら、トータルステーション1から各基点P1,P2までの距離L1,L2を測定する。
The base point setting step is a step of setting the first base point P1 and the second base point P2 that sandwich the step (boundary line 4) of the wall board 2.
In the present embodiment, the first base point P <b> 1 is set substantially at the center of the recess plane 5, and the second base point P <b> 2 is set outside the recess plane 5.
When the first base point P1 and the second base point P2 are set, the distances L1, L2 from the total station 1 to the base points P1, P2 are measured.

境界点抽出工程は、第一の基点P1および第二の基点P2を利用して、二分法により境界点Cを抽出する工程である。
本実施形態では、凹部平面5の縁(境界線4)に沿って複数の境界点C1〜Cnを抽出する。
なお、境界点抽出工程の詳細は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
境界点C1〜Cnを抽出したら、各境界点C1〜Cnの三次元座標を測定する。
The boundary point extraction step is a step of extracting the boundary point C by the bisection method using the first base point P1 and the second base point P2.
In the present embodiment, a plurality of boundary points C1 to Cn are extracted along the edge (boundary line 4) of the recess plane 5.
Note that the details of the boundary point extraction step are the same as those described in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
After the boundary points C1 to Cn are extracted, the three-dimensional coordinates of the boundary points C1 to Cn are measured.

三次元平面投影工程は、抽出された境界点C1〜Cnを三次元平面上に投影する工程である。
なお、三次元平面投影工程の詳細は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
二次元座標変換工程は、三次元平面上の境界点C1〜Cnの三次元平面座標を二次元座標に変換する工程である。
なお、二次元座標変換工程の詳細は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
The three-dimensional plane projection step is a step of projecting the extracted boundary points C1 to Cn on a three-dimensional plane.
Note that details of the three-dimensional plane projection step are the same as the contents shown in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
The two-dimensional coordinate conversion step is a step of converting the three-dimensional plane coordinates of the boundary points C1 to Cn on the three-dimensional plane into two-dimensional coordinates.
Note that the details of the two-dimensional coordinate conversion step are the same as those described in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

中心座標算出工程は、境界点C1〜Cnの二次元座標を用いて、最小二乗法により凹部5の底面の中心の座標値を算出する工程である。
ここで、境界点C1〜Cnの二次元座標を(XC1,ZC1)〜(XCn,ZCn)とする。
まず、円の中心座標値(X,Z)と円の半径Rを任意に設定し、反復による逐次計算法(ニュートン方)により求める。
まず、式8を線形化した近似式(式9)に変換する。
The center coordinate calculation step is a step of calculating the coordinate value of the center of the bottom surface of the recess 5 by the least square method using the two-dimensional coordinates of the boundary points C1 to Cn.
Here, it is assumed that the two-dimensional coordinates of the boundary points C1 to Cn are (X C1 , Z C1 ) to (X Cn , Z Cn ).
First, the center coordinate value (X 0 , Z 0 ) of the circle and the radius R 0 of the circle are set arbitrarily, and are obtained by the iterative calculation method (Newton method) by iteration.
First, Equation 8 is converted into a linearized approximate equation (Equation 9).

Figure 2017009557
Figure 2017009557

式9によりR=A・ΔXが求まる。すなわち、ΔX=A−1・Rが求める解となる。ここで、Aは変数行列である。 From Equation 9, R = A · ΔX is obtained. That is, ΔX = A −1 · R is a solution to be obtained. Here, A is a variable matrix.

Figure 2017009557
Figure 2017009557

式10の計算結果を式11に代入して、Δx,Δz,Δsが収束するまで逐次計算を行い、最小2乗解を算出する。収束した最終値(x,z,R)は円の中心座標値と半径を示す。 The calculation result of Expression 10 is substituted into Expression 11, and the calculation is sequentially performed until Δx, Δz, and Δs converge, and the least square solution is calculated. The converged final values (x 0 , z 0 , R 0 ) indicate the center coordinate value and radius of the circle.

Figure 2017009557
Figure 2017009557

本実施形態のトータルステーションを用いた測定方法によれば、ボルト孔等の円の中心点や、円の半径を高精度に測定することが可能となる。そのため、壁ボード2の規模や形状にかかわらず、高精度な製品検査や現況調査を実施することが可能となる。
全体の座標系は、壁ボード2(測定対象物)の表面に設定された任意の点の座標系で計算されるため、座標の回転および平行移動を行うことで、確認しやすい座標表示に変換することができる。
According to the measuring method using the total station of the present embodiment, the center point of a circle such as a bolt hole and the radius of the circle can be measured with high accuracy. Therefore, it becomes possible to carry out highly accurate product inspection and current situation survey regardless of the scale and shape of the wall board 2.
Since the entire coordinate system is calculated with the coordinate system of any point set on the surface of the wall board 2 (measurement object), it is converted into a coordinate display that is easy to check by rotating and translating the coordinates. can do.

以上、本発明の実施形態について説明したが本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
なお、前記実施形態では、壁ボードの段差部の測定を行う場合について説明したが、トータルステーションを用いた測定方法は、壁ボードの縁部の測定に用いてもよい。
また、前記実施形態では、測定対象物として壁ボードを採用したが、測定する測定対象物は限定されるものではなく、あらゆる構造物に適用可能である。
前記実施形態では、自動制御により測定する場合について説明したが、トータルステーションは必ずしも自動制御する必要はない。
トータルステーションと壁ボード(想定対象物)との距離は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the above-described constituent elements can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention.
In addition, although the said embodiment demonstrated the case where the step part of a wall board was measured, you may use the measuring method using a total station for the measurement of the edge part of a wall board.
Moreover, in the said embodiment, although the wall board was employ | adopted as a measuring object, the measuring object to measure is not limited and can be applied to all structures.
In the above embodiment, the case where measurement is performed by automatic control has been described. However, the total station does not necessarily need to be automatically controlled.
The distance between the total station and the wall board (assumed object) is not limited and may be set as appropriate.

1 トータルステーション
2 壁ボード(測定対象物)
3 凸部
4 境界線(測定対象線)
5 凹部
P1,P2 基点
P3 中点
L1,L2,L3 距離
U1〜U4 境界点
D1〜D4 境界点
1 Total station 2 Wall board (object to be measured)
3 Convex 4 Border (Measuring line)
5 Recesses P1, P2 Base point P3 Midpoint L1, L2, L3 Distance U1-U4 Boundary point D1-D4 Boundary point

Claims (3)

トータルステーションの視準方向が異なる2つの測点までの距離を測定する第一ステップと、
前記2つの測点を基点として、前記基点同士の中間に中点を設定する第二ステップと、
前記中点までの距離を測定する第三ステップと、
前記中点までの距離と前記各基点までの距離とを比較し、前記中点までの距離との差が大きい方の基点および前記中点を新たな基点として、当該基点同士の中間に新たな中点を設定する第四ステップと、を備え、
以後、前記第三ステップと前記第四ステップとを繰り返すことで境界点を求めることを特徴とする、境界点抽出方法。
A first step of measuring the distance to two stations with different collimation directions of the total station;
A second step of setting a midpoint between the two measurement points as a base point, between the base points;
A third step of measuring the distance to the midpoint;
Compare the distance to the midpoint and the distance to each base point, and use the base point with the larger difference between the distance to the midpoint and the midpoint as a new base point, and add a new intermediate point between the base points. And a fourth step for setting a midpoint,
Thereafter, the boundary point is obtained by repeating the third step and the fourth step.
測定対象物の表面の測定対象線を挟む第一の基点および第二の基点を設定する工程と、
前記第一の基点および前記第二の基点を利用して、二分法により前記測定対象線上の境界点を抽出する工程と、
前記境界点を三次元平面上に投影する工程と、
前記三次元平面上の前記境界点の三次元平面座標を二次元座標に変換する工程と、
前記境界点の二次元座標を用いて、最小二乗法により前記測定対象線の直線方程式を算出する工程と、を備えることを特徴とする、トータルステーションを用いた測定方法。
A step of setting a first base point and a second base point across the measurement target line on the surface of the measurement object;
Using the first base point and the second base point to extract boundary points on the measurement target line by a bisection method;
Projecting the boundary point onto a three-dimensional plane;
Converting the three-dimensional plane coordinates of the boundary points on the three-dimensional plane into two-dimensional coordinates;
And a step of calculating a linear equation of the measurement target line by a least square method using the two-dimensional coordinates of the boundary point, and a measurement method using a total station.
測定対象物の表面の円の内側と前記円の外側にそれぞれ第一の基点および第二の基点を設定する工程と、
前記第一の基点および前記第二の基点を利用して、二分法により前記円上の境界点を抽出する工程と、
前記境界点を三次元平面上に投影する工程と、
前記三次元平面上の前記境界点の三次元平面座標を二次元座標に変換する工程と、
前記境界点の二次元座標を用いて、最小二乗法により前記円の中心の座標値を算出する工程と、を備えることを特徴とする、トータルステーションを用いた測定方法。
Setting a first base point and a second base point on the inside of the circle on the surface of the measurement object and on the outside of the circle, respectively;
Using the first base point and the second base point to extract boundary points on the circle by a bisection method;
Projecting the boundary point onto a three-dimensional plane;
Converting the three-dimensional plane coordinates of the boundary points on the three-dimensional plane into two-dimensional coordinates;
And a step of calculating a coordinate value of the center of the circle by a least square method using the two-dimensional coordinates of the boundary point, and a measuring method using a total station.
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