JP2980194B2 - 鉄筋の配筋位置及び姿勢の計測方法及び装置 - Google Patents
鉄筋の配筋位置及び姿勢の計測方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は鉄筋の配筋位置及び姿勢
の計測方法及び装置に関し、とくに鉄筋コンクリート構
造物等の鉄筋を用いる建設工事において配筋した鉄筋の
位置及び姿勢を計測する方法及び装置に関する。
の計測方法及び装置に関し、とくに鉄筋コンクリート構
造物等の鉄筋を用いる建設工事において配筋した鉄筋の
位置及び姿勢を計測する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】鉄筋コンクリート構造物等の鉄筋を用い
る建設工事では、施工品質を確保するため、設計仕様に
従った本数及び間隔で鉄筋を配筋する必要がある。工事
が設計通りであるかどうかについて、建設工事の期間中
に、施工業者の自主検査、施主の立合い検査、及び官庁
の立合い検査等の施工検査が繰返し実施されている。こ
れらの施工検査のうち鉄筋の本数や配置間隔等の検査
（以下、鉄筋の配筋検査ということがある。）は、従来
人間による目視による検査が行なわれていた。
る建設工事では、施工品質を確保するため、設計仕様に
従った本数及び間隔で鉄筋を配筋する必要がある。工事
が設計通りであるかどうかについて、建設工事の期間中
に、施工業者の自主検査、施主の立合い検査、及び官庁
の立合い検査等の施工検査が繰返し実施されている。こ
れらの施工検査のうち鉄筋の本数や配置間隔等の検査
（以下、鉄筋の配筋検査ということがある。）は、従来
人間による目視による検査が行なわれていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記目視による
鉄筋の配筋検査では、多数の鉄筋を１本ずつ数えなけれ
ばならず、また隣接する鉄筋間にそれぞれ物差しをあて
て配筋間隔を読取る等の煩雑な作業が必要である。工事
期間中に行なわれる施工検査は回数も多く、その段取
り、立合い、記録作成のために多大な労力がかかってい
る。省力化の観点から施工検査の簡単化、とくに鉄筋の
配筋検査の自動化が強く望まれていた。
鉄筋の配筋検査では、多数の鉄筋を１本ずつ数えなけれ
ばならず、また隣接する鉄筋間にそれぞれ物差しをあて
て配筋間隔を読取る等の煩雑な作業が必要である。工事
期間中に行なわれる施工検査は回数も多く、その段取
り、立合い、記録作成のために多大な労力がかかってい
る。省力化の観点から施工検査の簡単化、とくに鉄筋の
配筋検査の自動化が強く望まれていた。
【０００４】そこで本発明の目的は、鉄筋の配筋検査の
自動化に適する鉄筋の配筋位置及び姿勢の計測方法及び
装置を提供するにある。
自動化に適する鉄筋の配筋位置及び姿勢の計測方法及び
装置を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は画像処理技術
を用いた三次元位置計測方法、とくにスリット光投影法
による三次元位置計測方法に注目した。ここでスリット
光とは、図７に符号４で示すように、光源５から平面状
に放射されるシート光のことである。
を用いた三次元位置計測方法、とくにスリット光投影法
による三次元位置計測方法に注目した。ここでスリット
光とは、図７に符号４で示すように、光源５から平面状
に放射されるシート光のことである。
【０００６】図７を参照するに、スリット光投影法は、
地表の所定光源座標Ｓの光源５からスリット光４を対象
物1aに向けて放射し、地表の所定カメラ座標Ｏcのカメ
ラ７でスリット光４と交差する光軸向きからスリット光
４と対象物1aとの交差位置を撮影し、対象物1aで反射し
た反射光によりスリット光４と対象物1aとの交差断面の
一部周縁の像（以下、交差点群の像ということがあ
る。）が含まれる画面Idを得る。図７のカメラ７はスリ
ット光４のみが透過するフィルタ６を有する。図７に示
すＸＹＺ軸は地表の三次元直交座標系の座標軸を表し、
カメラ座標Ｏcをその原点とし、カメラ座標Ｏcと光源座
標Ｓとを結ぶ直線をＸ軸とし、カメラ７の光軸をＹ軸と
している。またＵＶ軸はカメラ７の画面Id上における二
次元直交座標系の座標軸を表す。図７の符号ＲPはスリ
ット光４の光束内の１本のビームが対象物1a上につくる
交差点を表し、そのＸＹＺ座標が(Rx、Ry、Rz)であるこ
とを示す。また符号Ｐはカメラ７の画面Id上における交
差点ＲPの像を表し、そのＵＶ座標が(Pu、Pv)であるこ
とを示す。以下説明の都合上、交差点ＲPと像Ｐとの関
係からスリット光投影法の計測原理を説明する。なお画
面Idにおける交差点群の像はレンズを通しているので逆
転している。
地表の所定光源座標Ｓの光源５からスリット光４を対象
物1aに向けて放射し、地表の所定カメラ座標Ｏcのカメ
ラ７でスリット光４と交差する光軸向きからスリット光
４と対象物1aとの交差位置を撮影し、対象物1aで反射し
た反射光によりスリット光４と対象物1aとの交差断面の
一部周縁の像（以下、交差点群の像ということがあ
る。）が含まれる画面Idを得る。図７のカメラ７はスリ
ット光４のみが透過するフィルタ６を有する。図７に示
すＸＹＺ軸は地表の三次元直交座標系の座標軸を表し、
カメラ座標Ｏcをその原点とし、カメラ座標Ｏcと光源座
標Ｓとを結ぶ直線をＸ軸とし、カメラ７の光軸をＹ軸と
している。またＵＶ軸はカメラ７の画面Id上における二
次元直交座標系の座標軸を表す。図７の符号ＲPはスリ
ット光４の光束内の１本のビームが対象物1a上につくる
交差点を表し、そのＸＹＺ座標が(Rx、Ry、Rz)であるこ
とを示す。また符号Ｐはカメラ７の画面Id上における交
差点ＲPの像を表し、そのＵＶ座標が(Pu、Pv)であるこ
とを示す。以下説明の都合上、交差点ＲPと像Ｐとの関
係からスリット光投影法の計測原理を説明する。なお画
面Idにおける交差点群の像はレンズを通しているので逆
転している。
【０００７】図８は、カメラ７のレンズ中心の座標をカ
メラ座標Ｏcとし、ＸＹＺ座標系のＸ軸及びＺ軸をＵＶ
座標系のＵ軸及びＶ軸と平行にし、Ｚ軸及びＶ軸方向か
ら見たＸＹ平面及びＵ軸を示す。図８の符号Ｌはカメラ
座標Ｏcと光源座標Ｓとの間の距離を表し、符号ｆはカ
メラ７の焦点距離を表す。図８に示すように対象物1aが
ＸＹＺ座標系でＲPからＲP'へ移動すると、その移動が
対象物1aとカメラ７とを結ぶ直線上の移動でない限り、
移動に応じてカメラ７の画面Id上の像もＵＶ座標系でＰ
からＰ'に移動する。カメラ座標Ｏcと光源座標Ｓとの間
の距離Ｌ、Ｘ軸に対するカメラ光軸の傾斜角α（図８で
は90度）、Ｘ軸に対するスリット光４の傾斜角βを既知
とすれば、カメラ座標Ｏcと対象物1aとを結ぶ線とカメ
ラ光軸とのなす角度γPから点ＲP、Ｓ、Ｏcを頂点とす
る三角形が一意に決定できる。ここで角度γPは、カメ
ラ７の焦点距離ｆとＵＶ座標系における像ＰのＵ座標Pu
とから式(1)で定めることができるので、式(2)、(3)に
より交差点ＲPのＸ座標Rx、Ｙ座標Ryが算出できる。ま
た交差点ＲPのＺ座標Rzは、図９に示す２つの斜線で示
す三角形が相似形であることから、式(4)により算出で
きる。但し、像ＰのＵＶ座標(Pu、Pv)から対象物1a上の
交差点ＲPのＸＹＺ座標(Rx、Ry、Rz)に変換する方法
は、式(2)(3)(4)による方法に限定されない。
メラ座標Ｏcとし、ＸＹＺ座標系のＸ軸及びＺ軸をＵＶ
座標系のＵ軸及びＶ軸と平行にし、Ｚ軸及びＶ軸方向か
ら見たＸＹ平面及びＵ軸を示す。図８の符号Ｌはカメラ
座標Ｏcと光源座標Ｓとの間の距離を表し、符号ｆはカ
メラ７の焦点距離を表す。図８に示すように対象物1aが
ＸＹＺ座標系でＲPからＲP'へ移動すると、その移動が
対象物1aとカメラ７とを結ぶ直線上の移動でない限り、
移動に応じてカメラ７の画面Id上の像もＵＶ座標系でＰ
からＰ'に移動する。カメラ座標Ｏcと光源座標Ｓとの間
の距離Ｌ、Ｘ軸に対するカメラ光軸の傾斜角α（図８で
は90度）、Ｘ軸に対するスリット光４の傾斜角βを既知
とすれば、カメラ座標Ｏcと対象物1aとを結ぶ線とカメ
ラ光軸とのなす角度γPから点ＲP、Ｓ、Ｏcを頂点とす
る三角形が一意に決定できる。ここで角度γPは、カメ
ラ７の焦点距離ｆとＵＶ座標系における像ＰのＵ座標Pu
とから式(1)で定めることができるので、式(2)、(3)に
より交差点ＲPのＸ座標Rx、Ｙ座標Ryが算出できる。ま
た交差点ＲPのＺ座標Rzは、図９に示す２つの斜線で示
す三角形が相似形であることから、式(4)により算出で
きる。但し、像ＰのＵＶ座標(Pu、Pv)から対象物1a上の
交差点ＲPのＸＹＺ座標(Rx、Ry、Rz)に変換する方法
は、式(2)(3)(4)による方法に限定されない。
【０００８】
【数１】 tanγP＝Pu／ｆ＝Rx／Ry ………………………………(1) 1／tanβ＝(Ｌ−Rx)／Ry＝Ｌ／Ry−Rx／Ry Ry＝Ｌ／{(1／tanβ)＋(Rx／Ry)}＝Ｌ／{(1／tanβ)＋(Pu／ｆ)} ＝ｆ・Ｌ／{(ｆ／tanβ)＋Pu)} ………………………………(2) Rx＝tanγP・Ry＝Pu・(Ry／ｆ) ＝Pu・Ｌ／{(ｆ／tanβ)＋Pu)} ………………………………(3) Rz＝Ry・(Pv／ｆ)＝Pv・(Ry／ｆ) ＝Pv・Ｌ／{(ｆ／tanβ)＋Pu)} ………………………………(4)
【０００９】以上交差点群の像のうち１点の像ＰのＵＶ
座標(Pu、Pv)から対象物1a上の対応する交差点ＲPのＸ
ＹＺ座標(Rx、Ry、Rz)を算出する方法について説明した
が、この方法は他の像のＵＶ座標から対応交差点のＸＹ
Ｚ座標を算出する場合にも同様に適用できる。こうして
スリット光投影法によれば、カメラの画面Id上の像の二
次元座標から対象物1aの交差点群の三次元座標すなわち
対象物1aとスリット光４との断面形状が算出できる。し
かし鉄筋の配筋検査では、鉄筋の断面形状を計測するだ
けでは足りず、鉄筋の軸線の位置及び姿勢を計測する必
要がある。本発明者は鉄筋の軸線の位置及び姿勢の計測
にスリット光投影法を適用する技術を開発し、本発明の
完成に至ったものである。
座標(Pu、Pv)から対象物1a上の対応する交差点ＲPのＸ
ＹＺ座標(Rx、Ry、Rz)を算出する方法について説明した
が、この方法は他の像のＵＶ座標から対応交差点のＸＹ
Ｚ座標を算出する場合にも同様に適用できる。こうして
スリット光投影法によれば、カメラの画面Id上の像の二
次元座標から対象物1aの交差点群の三次元座標すなわち
対象物1aとスリット光４との断面形状が算出できる。し
かし鉄筋の配筋検査では、鉄筋の断面形状を計測するだ
けでは足りず、鉄筋の軸線の位置及び姿勢を計測する必
要がある。本発明者は鉄筋の軸線の位置及び姿勢の計測
にスリット光投影法を適用する技術を開発し、本発明の
完成に至ったものである。
【００１０】図１を参照するに、本発明の鉄筋の配筋位
置及び姿勢計測方法は、配筋した鉄筋１に臨む所定撮影
位置Ｔに平面状スリット光４の光源５とフィルタ６付き
カメラ７とが一定間隔Ｌ（図８参照）で取付けられた取
付台９及び該取付台９が固定された回転軸r1を有する撮
像装置10を設け、フィルタ６をスリット光４のみ透過す
るものとし、光源５から鉄筋１と交差する平面に沿って
スリット光４を発光し且つ鉄筋表面におけるスリット光
４の反射光によりスリット光４と鉄筋表面との交差点群
をカメラ７で撮影し、カメラ７の画面Id上における交差
点群の像の重心位置Ｐの二次元座標(Pu、Pv)を求め、所
定撮影位置Ｔの対地三次元座標と取付台９上の光源５及
びカメラ７の取付位置Ｓ0及びＯc0と回転軸r1の角度位
置θr1とから対地三次元座標系における光源座標Ｓ及び
カメラ座標Ｏcを求め、取付台９上の光源５とカメラ７
間の線分に対するスリット光４及びカメラ光軸の傾斜角
β及びα（図８参照）を定め、二次元座標(Pu、Pv)と光
源座標Ｓ及びカメラ座標Ｏ cと両傾斜角β及びαとから
スリット光投影法により二次元座標(Pu、Pv)に対応する
重心三次元座標ＲP(Rx、Ry、Rz)を算出し、回転軸r1の
回転によりスリット光４と鉄筋１との交差位置を変えな
がら前記交差点群の撮影から前記重心三次元座標ＲPの
算出までの測定サイクルを繰返し、算出した２以上の重
心三次元座標ＲPの点を結んだ線の位置及び向きを求め
てなるものである。
置及び姿勢計測方法は、配筋した鉄筋１に臨む所定撮影
位置Ｔに平面状スリット光４の光源５とフィルタ６付き
カメラ７とが一定間隔Ｌ（図８参照）で取付けられた取
付台９及び該取付台９が固定された回転軸r1を有する撮
像装置10を設け、フィルタ６をスリット光４のみ透過す
るものとし、光源５から鉄筋１と交差する平面に沿って
スリット光４を発光し且つ鉄筋表面におけるスリット光
４の反射光によりスリット光４と鉄筋表面との交差点群
をカメラ７で撮影し、カメラ７の画面Id上における交差
点群の像の重心位置Ｐの二次元座標(Pu、Pv)を求め、所
定撮影位置Ｔの対地三次元座標と取付台９上の光源５及
びカメラ７の取付位置Ｓ0及びＯc0と回転軸r1の角度位
置θr1とから対地三次元座標系における光源座標Ｓ及び
カメラ座標Ｏcを求め、取付台９上の光源５とカメラ７
間の線分に対するスリット光４及びカメラ光軸の傾斜角
β及びα（図８参照）を定め、二次元座標(Pu、Pv)と光
源座標Ｓ及びカメラ座標Ｏ cと両傾斜角β及びαとから
スリット光投影法により二次元座標(Pu、Pv)に対応する
重心三次元座標ＲP(Rx、Ry、Rz)を算出し、回転軸r1の
回転によりスリット光４と鉄筋１との交差位置を変えな
がら前記交差点群の撮影から前記重心三次元座標ＲPの
算出までの測定サイクルを繰返し、算出した２以上の重
心三次元座標ＲPの点を結んだ線の位置及び向きを求め
てなるものである。
【００１１】また図１を参照するに、本発明の鉄筋の配
筋位置及び姿勢計測装置は、平面スリット光４を鉄筋１
と交差可能に傾斜して発光する光源５と、スリット光４
のみ透過するフィルタ６が取付けられ且つ鉄筋表面にお
けるスリット光４の反射光によりスリット光４と鉄筋表
面との交差点群の像を撮影するカメラ７と、光源５とカ
メラ７が一定間隔で取付けられた取付台９と、取付台９
が固定された回転軸r1とを有する撮像装置10；回転軸r1
の角度位置θr1を検出して出力する回転角度計12；対地
三次元座標系における撮像装置10の撮影位置Ｔと取付台
９上の光源５及びカメラ７の取付位置Ｓ0及びＯc0と取
付台９上の光源５とカメラ７間の線分に対するスリット
光４及びカメラ光軸の傾斜角β及びα（図８参照）とを
記憶する記憶装置14；カメラ７の画面上における交差点
群の像の重心位置Ｐの二次元座標(Pu、Pv)を求めて出力
する画像処理装置16；記憶した撮影位置Ｔ、取付位置Ｓ
0及びＯc0と回転角度計12から入力した角度位置θr1と
に基づき対地三次元座標系における光源座標Ｓ及びカメ
ラ座標Ｏcを算出し、光源座標Ｓ及びカメラ座標Ｏcに基
づき画像処理装置16出力の二次元座標(Pu、Pv)と記憶し
た両傾斜角β及びαとからスリット光投影法により二次
元座標(Pu、Pv)に対応する重心三次元座標Ｒ P(Rx、Ry、
Rz)を算出する座標算出手段19；並びに重心三次元座標
ＲPの点を結んだ線の位置及び向きを算出して出力する
折れ線算出手段20を備えてなるものである。
筋位置及び姿勢計測装置は、平面スリット光４を鉄筋１
と交差可能に傾斜して発光する光源５と、スリット光４
のみ透過するフィルタ６が取付けられ且つ鉄筋表面にお
けるスリット光４の反射光によりスリット光４と鉄筋表
面との交差点群の像を撮影するカメラ７と、光源５とカ
メラ７が一定間隔で取付けられた取付台９と、取付台９
が固定された回転軸r1とを有する撮像装置10；回転軸r1
の角度位置θr1を検出して出力する回転角度計12；対地
三次元座標系における撮像装置10の撮影位置Ｔと取付台
９上の光源５及びカメラ７の取付位置Ｓ0及びＯc0と取
付台９上の光源５とカメラ７間の線分に対するスリット
光４及びカメラ光軸の傾斜角β及びα（図８参照）とを
記憶する記憶装置14；カメラ７の画面上における交差点
群の像の重心位置Ｐの二次元座標(Pu、Pv)を求めて出力
する画像処理装置16；記憶した撮影位置Ｔ、取付位置Ｓ
0及びＯc0と回転角度計12から入力した角度位置θr1と
に基づき対地三次元座標系における光源座標Ｓ及びカメ
ラ座標Ｏcを算出し、光源座標Ｓ及びカメラ座標Ｏcに基
づき画像処理装置16出力の二次元座標(Pu、Pv)と記憶し
た両傾斜角β及びαとからスリット光投影法により二次
元座標(Pu、Pv)に対応する重心三次元座標Ｒ P(Rx、Ry、
Rz)を算出する座標算出手段19；並びに重心三次元座標
ＲPの点を結んだ線の位置及び向きを算出して出力する
折れ線算出手段20を備えてなるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１の撮像装置10の取付台９に
は、それぞれ回転軸r1と直角であり且つ互いに直角であ
る２つの回転軸r2、r3を有する姿勢制御手段が取付けら
れ、その姿勢制御手段上に光源５とカメラ７とが一定間
隔Ｌで取付けられている。回転軸r2、r3の角度位置の調
節により取付台９上における光源５の相対位置Ｓ0及び
カメラ７の相対位置Ｏc0が調節できる。取付位置Ｓ0及
びＯc0は記憶装置14に記憶する。光源５は例えば単一波
長のレーザ光をスリット光４として投光する投光器とす
ることができ、カメラ７にはその単一波長のスリット光
４のみを透過する干渉フィルタ６を装着することができ
る。
は、それぞれ回転軸r1と直角であり且つ互いに直角であ
る２つの回転軸r2、r3を有する姿勢制御手段が取付けら
れ、その姿勢制御手段上に光源５とカメラ７とが一定間
隔Ｌで取付けられている。回転軸r2、r3の角度位置の調
節により取付台９上における光源５の相対位置Ｓ0及び
カメラ７の相対位置Ｏc0が調節できる。取付位置Ｓ0及
びＯc0は記憶装置14に記憶する。光源５は例えば単一波
長のレーザ光をスリット光４として投光する投光器とす
ることができ、カメラ７にはその単一波長のスリット光
４のみを透過する干渉フィルタ６を装着することができ
る。
【００１３】本発明の計測方法の流れ図を示す図２を参
照するに、まずステップ201で撮像装置10を所定撮影位
置Ｔに設置する。所定撮影位置Ｔの対地三次元座標は予
め測量等により計測しておくことができる。図１では、
取付台９と回転軸r1との交点位置が所定撮影位置Ｔとな
るように撮像装置10を設置している。設置に際し、撮像
装置10の回転軸r1を計測対象の鉄筋１の軸線と交差する
向きと平行にし、回転軸r1の角度位置の調節によりスリ
ット光４が鉄筋１の軸線上の異なる位置で交差するよう
にする。なお所定撮影位置Ｔの対地三次元座標は、前記
取付位置Ｓ0及びＯc0、カメラ７の焦点距離ｆ等と共に
記憶装置14に記憶する。図１の符号15は、記憶装置14に
必要な入力をする入力装置を示す。
照するに、まずステップ201で撮像装置10を所定撮影位
置Ｔに設置する。所定撮影位置Ｔの対地三次元座標は予
め測量等により計測しておくことができる。図１では、
取付台９と回転軸r1との交点位置が所定撮影位置Ｔとな
るように撮像装置10を設置している。設置に際し、撮像
装置10の回転軸r1を計測対象の鉄筋１の軸線と交差する
向きと平行にし、回転軸r1の角度位置の調節によりスリ
ット光４が鉄筋１の軸線上の異なる位置で交差するよう
にする。なお所定撮影位置Ｔの対地三次元座標は、前記
取付位置Ｓ0及びＯc0、カメラ７の焦点距離ｆ等と共に
記憶装置14に記憶する。図１の符号15は、記憶装置14に
必要な入力をする入力装置を示す。
【００１４】ステップ202において撮像装置10の回転軸r
1を回転させ、回転軸r1の角度位置θr1を回転角度計12
で検出し、検出した角度位置θr1を座標算出手段19に入
力する。座標算出手段19では、記憶装置14に記憶した所
定撮影位置Ｔの対地三次元座標と、取付位置Ｓ0及びＯ
c0と、入力した角度位置θr1とに基づき、対地三次元座
標系における光源座標Ｓ及びカメラ座標Ｏcを算出する
（ステップ203）。
1を回転させ、回転軸r1の角度位置θr1を回転角度計12
で検出し、検出した角度位置θr1を座標算出手段19に入
力する。座標算出手段19では、記憶装置14に記憶した所
定撮影位置Ｔの対地三次元座標と、取付位置Ｓ0及びＯ
c0と、入力した角度位置θr1とに基づき、対地三次元座
標系における光源座標Ｓ及びカメラ座標Ｏcを算出する
（ステップ203）。
【００１５】ステップ204において鉄筋１と交差するス
リット光４の傾斜角β（図８参照）、及びスリット光４
と鉄筋１との交差点群が撮影できるカメラ７のカメラ光
軸の傾斜角α（図８参照）を定める。ただし傾斜角β及
びαはステップ201において定め、その後は傾斜角α及
びβを一定に維持し、ステップ202の回転軸r1の回転の
みによりスリット光４を鉄筋１と交差させ、カメラ７で
交差点群を撮影することができる。この場合はステップ
204を省略することができる。
リット光４の傾斜角β（図８参照）、及びスリット光４
と鉄筋１との交差点群が撮影できるカメラ７のカメラ光
軸の傾斜角α（図８参照）を定める。ただし傾斜角β及
びαはステップ201において定め、その後は傾斜角α及
びβを一定に維持し、ステップ202の回転軸r1の回転の
みによりスリット光４を鉄筋１と交差させ、カメラ７で
交差点群を撮影することができる。この場合はステップ
204を省略することができる。
【００１６】ステップ205において光源５から鉄筋１に
対してスリット光４を投光し、ステップ206で鉄筋表面
におけるスリット光４の反射光をフィルタ６付きカメラ
７で撮影する（図３(Ａ)参照）。図３(Ｂ)はカメラ７の
撮影したアナログ画面Igの一例を示し、このアナログ画
面Igのデジタル化により図３(Ｃ)に示すデジタル画面Id
を得る。但しカメラ７によりデジタル画面Idを直接出力
させることができる。デジタル画面Idはピクセル（画
素）の行列として扱うことができ、画面Id上における像
の座標をピクセル行列中の像対応ピクセルの位置として
容易に検出できる。ステップ207において画像Idを画像
処理装置16に入力し、画面Id上のＵＶ座標系における交
差点群の各交差点像の二次元座標を求め、それらの重心
位置Ｐの二次元座標(Pu、Pv)を求める。ここで重心位置
Ｐの２次元座標(Pu、Pv)とは、例えば図３(Ｃ)に示すよ
うに、画面Id上における各交差点像の二次元座標(Pui、
Pvi)の総計(ΣPui、ΣPvi)を全交差点像の総数ｎで除し
たもの(ΣPui／ｎ、ΣPvi／ｎ)である。
対してスリット光４を投光し、ステップ206で鉄筋表面
におけるスリット光４の反射光をフィルタ６付きカメラ
７で撮影する（図３(Ａ)参照）。図３(Ｂ)はカメラ７の
撮影したアナログ画面Igの一例を示し、このアナログ画
面Igのデジタル化により図３(Ｃ)に示すデジタル画面Id
を得る。但しカメラ７によりデジタル画面Idを直接出力
させることができる。デジタル画面Idはピクセル（画
素）の行列として扱うことができ、画面Id上における像
の座標をピクセル行列中の像対応ピクセルの位置として
容易に検出できる。ステップ207において画像Idを画像
処理装置16に入力し、画面Id上のＵＶ座標系における交
差点群の各交差点像の二次元座標を求め、それらの重心
位置Ｐの二次元座標(Pu、Pv)を求める。ここで重心位置
Ｐの２次元座標(Pu、Pv)とは、例えば図３(Ｃ)に示すよ
うに、画面Id上における各交差点像の二次元座標(Pui、
Pvi)の総計(ΣPui、ΣPvi)を全交差点像の総数ｎで除し
たもの(ΣPui／ｎ、ΣPvi／ｎ)である。
【００１７】ステップ208において、ステップ207で求め
た重心位置Ｐの二次元座標(Pu、Pv)を座標算出手段19に
入力する。座標算出手段19は、入力した二次元座標
(Pu、Pv)と、ステップ203で算出した光源座標Ｓ及びカ
メラ座標Ｏcと、ステップ204（又はステップ201）で求
めた傾斜角β及びαとに基づき、スリット光投影法によ
り二次元座標(Pu、Pv)に対応する重心三次元座標Ｒ
P(Rx、Ry、Rz)を算出する。算出した重心三次元座標ＲP
は、ステップ209で記憶手段14に記憶する。ステップ210
でステップ202〜209の測定サイクルの繰返し回数を判断
し、繰返し回数が所定回数未満である場合はステップ20
2へ戻り、スリット光４と鉄筋１が前回と異なる位置で
交差するように回転軸r1を回転させてステップ202〜209
の測定サイクルを繰返す。測定サイクルを所定繰返し回
数だけ繰返した後ステップ211へ進み、算出した２以上
の重心三次元座標ＲPの点を結んだ線（以下、折れ線と
いうことがある。）の位置及び向きを折れ線算出手段20
で求める。図４は測定サイクルの繰返し回数を２回とし
た実施例を示し、算出した重心三次元座標ＲP、ＲQの２
点を結んだ線の位置及び向きを折れ線算出手段20により
算出している。重心三次元座標ＲP、ＲQを結んだ線は鉄
筋１の軸線と実質上平行であり、当該結んだ線の位置及
び向きを算出することにより鉄筋１の軸線の位置及び姿
勢を計測できる。計測結果を設計仕様と比較することに
より、鉄筋の配筋検査における不適合箇所を特定するこ
とができる。
た重心位置Ｐの二次元座標(Pu、Pv)を座標算出手段19に
入力する。座標算出手段19は、入力した二次元座標
(Pu、Pv)と、ステップ203で算出した光源座標Ｓ及びカ
メラ座標Ｏcと、ステップ204（又はステップ201）で求
めた傾斜角β及びαとに基づき、スリット光投影法によ
り二次元座標(Pu、Pv)に対応する重心三次元座標Ｒ
P(Rx、Ry、Rz)を算出する。算出した重心三次元座標ＲP
は、ステップ209で記憶手段14に記憶する。ステップ210
でステップ202〜209の測定サイクルの繰返し回数を判断
し、繰返し回数が所定回数未満である場合はステップ20
2へ戻り、スリット光４と鉄筋１が前回と異なる位置で
交差するように回転軸r1を回転させてステップ202〜209
の測定サイクルを繰返す。測定サイクルを所定繰返し回
数だけ繰返した後ステップ211へ進み、算出した２以上
の重心三次元座標ＲPの点を結んだ線（以下、折れ線と
いうことがある。）の位置及び向きを折れ線算出手段20
で求める。図４は測定サイクルの繰返し回数を２回とし
た実施例を示し、算出した重心三次元座標ＲP、ＲQの２
点を結んだ線の位置及び向きを折れ線算出手段20により
算出している。重心三次元座標ＲP、ＲQを結んだ線は鉄
筋１の軸線と実質上平行であり、当該結んだ線の位置及
び向きを算出することにより鉄筋１の軸線の位置及び姿
勢を計測できる。計測結果を設計仕様と比較することに
より、鉄筋の配筋検査における不適合箇所を特定するこ
とができる。
【００１８】図１では、角度計12と記憶装置14と画像処
理装置16に接続されたコンピュータ18を設け、座標算出
手段19及び折れ線算出手段20をコンピュータ18上のプロ
グラムにより構成している。また予め三次元コンピュー
タグラフィック等で作成した配筋設計図をコンピュータ
18に記憶し、折れ線算出手段20の算出した折れ線と配筋
設計図とを比較して不適合箇所を発見することにより、
配筋検査の自動化を図ることができる。配筋検査の自動
化により、検査に対する事前準備の段取り、記録作成の
手間等を大幅に削減することができる。図中の符号22
は、不適合箇所を表示するモニタを示す。
理装置16に接続されたコンピュータ18を設け、座標算出
手段19及び折れ線算出手段20をコンピュータ18上のプロ
グラムにより構成している。また予め三次元コンピュー
タグラフィック等で作成した配筋設計図をコンピュータ
18に記憶し、折れ線算出手段20の算出した折れ線と配筋
設計図とを比較して不適合箇所を発見することにより、
配筋検査の自動化を図ることができる。配筋検査の自動
化により、検査に対する事前準備の段取り、記録作成の
手間等を大幅に削減することができる。図中の符号22
は、不適合箇所を表示するモニタを示す。
【００１９】こうして本発明の目的である「鉄筋の配筋
検査の自動化に適する鉄筋の配筋位置及び姿勢の計測方
法及び装置」の提供が達成できる。
検査の自動化に適する鉄筋の配筋位置及び姿勢の計測方
法及び装置」の提供が達成できる。
【００２０】
【実施例】図１及び図５(A1)は、平行に配筋された複数
本の鉄筋１の配筋位置及び姿勢を計測する本発明の実施
例を示す。図１を参照するに、撮像装置10の回転軸r1を
各鉄筋１に直交する向きと平行に設け（図２のステップ
201に対応する。以下対応するステップ番号のみを表
す。）、スリット光４を複数本の鉄筋１の列と交差させ
（ステップ205）、カメラ７により複数本の鉄筋２の各
々の表面におけるスリット光４の反射光による交差点群
の像の列が含まれた画面Idを撮影する（ステップ20
6）。画面Id上の交差点群の像の各々について重心位置
Ｐの二次元座標(Pu、Pv)を所定順番で求め（ステップ20
7）、その二次元座標(Pu、Pv)に対応する重心三次元座
標ＲP(Rx、Ry、Rz)を前記所定順番で算出し（ステップ2
08）、算出した各重心三次元座標ＲP(Rx、Ry、Rz)を前
記所定順番で記憶する（ステップ209）。図５(A2)は４
交差点群からなる一列の像が含まれた画面IdPを示し、
例えば画面I dPの上方から順番に重心位置Ｐ1〜Ｐ4の二
次元座標を求め、対応する重心三次元座標ＲP1〜ＲP4を
算出している。但し所定順番は図示例に限定されない。
なおステップ202〜204については図２の測定サイクルと
同様である。
本の鉄筋１の配筋位置及び姿勢を計測する本発明の実施
例を示す。図１を参照するに、撮像装置10の回転軸r1を
各鉄筋１に直交する向きと平行に設け（図２のステップ
201に対応する。以下対応するステップ番号のみを表
す。）、スリット光４を複数本の鉄筋１の列と交差させ
（ステップ205）、カメラ７により複数本の鉄筋２の各
々の表面におけるスリット光４の反射光による交差点群
の像の列が含まれた画面Idを撮影する（ステップ20
6）。画面Id上の交差点群の像の各々について重心位置
Ｐの二次元座標(Pu、Pv)を所定順番で求め（ステップ20
7）、その二次元座標(Pu、Pv)に対応する重心三次元座
標ＲP(Rx、Ry、Rz)を前記所定順番で算出し（ステップ2
08）、算出した各重心三次元座標ＲP(Rx、Ry、Rz)を前
記所定順番で記憶する（ステップ209）。図５(A2)は４
交差点群からなる一列の像が含まれた画面IdPを示し、
例えば画面I dPの上方から順番に重心位置Ｐ1〜Ｐ4の二
次元座標を求め、対応する重心三次元座標ＲP1〜ＲP4を
算出している。但し所定順番は図示例に限定されない。
なおステップ202〜204については図２の測定サイクルと
同様である。
【００２１】図５(B1)に示すように、回転軸r1の回転に
よりスリット光４と鉄筋１の列との交差位置を変えなが
ら上記測定サイクルを繰返し、各測定サイクルにおいて
重心三次元座標ＲP(Rx、Ry、Rz)を前記所定順番で算出
し、算出した各重心三次元座標ＲP(Rx、Ry、Rz)を前記
所定順番で記憶する。図５(B2)は、図５(A2)と異なる回
転位置で撮影した画面IdQを示し、例えば画面IdQの上方
から順番に重心位置Ｑ 1〜Ｑ4の二次元座標を求め、対応
する重心三次元座標ＲQ1〜ＲQ4を算出する。図５(Ｃ)
は、所定順番で算出され記憶された重心三次元座標ＲP1
〜ＲP4の各々と、対応する所定順番で算出され記憶され
た重心三次元座標ＲQ1〜ＲQ4の各々とをそれぞれ結ぶこ
とにより、４本の平行な折れ線の位置及び向きを求める
ことを示す。この方法によれば、撮像装置10の回転軸r1
の一回の回転により複数の鉄筋１の配筋位置及び姿勢を
計測することができる。また図５(Ｃ)では、隣接する折
れ線の間の距離を算出することにより、鉄筋１の列にお
ける配筋間隔Ｄ1〜Ｄ3を計測している。
よりスリット光４と鉄筋１の列との交差位置を変えなが
ら上記測定サイクルを繰返し、各測定サイクルにおいて
重心三次元座標ＲP(Rx、Ry、Rz)を前記所定順番で算出
し、算出した各重心三次元座標ＲP(Rx、Ry、Rz)を前記
所定順番で記憶する。図５(B2)は、図５(A2)と異なる回
転位置で撮影した画面IdQを示し、例えば画面IdQの上方
から順番に重心位置Ｑ 1〜Ｑ4の二次元座標を求め、対応
する重心三次元座標ＲQ1〜ＲQ4を算出する。図５(Ｃ)
は、所定順番で算出され記憶された重心三次元座標ＲP1
〜ＲP4の各々と、対応する所定順番で算出され記憶され
た重心三次元座標ＲQ1〜ＲQ4の各々とをそれぞれ結ぶこ
とにより、４本の平行な折れ線の位置及び向きを求める
ことを示す。この方法によれば、撮像装置10の回転軸r1
の一回の回転により複数の鉄筋１の配筋位置及び姿勢を
計測することができる。また図５(Ｃ)では、隣接する折
れ線の間の距離を算出することにより、鉄筋１の列にお
ける配筋間隔Ｄ1〜Ｄ3を計測している。
【００２２】図５は水平方向に配筋した複数本の鉄筋
（横筋）の位置及び姿勢の計測方法を示すが、鉛直方向
に配筋した複数本の鉄筋（縦筋）の位置及び姿勢を計測
する場合は、図６に示すように光源５からスリット光４
を縦筋と交差する平面に沿って発光することにより、横
筋の場合と同様の手順で計測を行なうことができる。ス
リット光４の向きは、例えば図１の姿勢制御手段の回転
軸r2、r3の角度位置の調節により調節可能である。
（横筋）の位置及び姿勢の計測方法を示すが、鉛直方向
に配筋した複数本の鉄筋（縦筋）の位置及び姿勢を計測
する場合は、図６に示すように光源５からスリット光４
を縦筋と交差する平面に沿って発光することにより、横
筋の場合と同様の手順で計測を行なうことができる。ス
リット光４の向きは、例えば図１の姿勢制御手段の回転
軸r2、r3の角度位置の調節により調節可能である。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の鉄筋の配
筋位置及び姿勢計測方法は、平面状スリット光の光源と
カメラとが取付けられた取付台及び該取付台が固定され
た回転軸を有する撮像装置を鉄筋に臨む所定撮影位置に
設け、鉄筋と交差する平面に沿ってスリット光を発光し
且つスリット光と鉄筋表面との交差点群をカメラで撮影
し、カメラの画面上における交差点群の像の重心位置の
二次元座標を求め、前記二次元座標からスリット光投影
法により前記二次元座標に対応する重心三次元座標を算
出し、撮像装置の回転軸の回転によりスリット光と鉄筋
との交差位置を変えながら前記交差点群の撮影から前記
重心三次元座標の算出までの測定サイクルを繰返し、算
出した２以上の重心三次元座標の点を結んだ線の位置及
び向きを求めるので、以下の顕著な効果を奏する。
筋位置及び姿勢計測方法は、平面状スリット光の光源と
カメラとが取付けられた取付台及び該取付台が固定され
た回転軸を有する撮像装置を鉄筋に臨む所定撮影位置に
設け、鉄筋と交差する平面に沿ってスリット光を発光し
且つスリット光と鉄筋表面との交差点群をカメラで撮影
し、カメラの画面上における交差点群の像の重心位置の
二次元座標を求め、前記二次元座標からスリット光投影
法により前記二次元座標に対応する重心三次元座標を算
出し、撮像装置の回転軸の回転によりスリット光と鉄筋
との交差位置を変えながら前記交差点群の撮影から前記
重心三次元座標の算出までの測定サイクルを繰返し、算
出した２以上の重心三次元座標の点を結んだ線の位置及
び向きを求めるので、以下の顕著な効果を奏する。
【００２４】(イ)複数本の平行な鉄筋の位置及び姿勢を
１回の回転軸の回転で計測することができるので、従来
の１本ずつの計測に比し省力化を図ることができる。 (ロ)コンピュータ上のプログラムにより重心三次元座標
の点を結んだ線の位置及び向きを求め、コンピュータに
記憶した配筋設計と比較することにより、鉄筋の配筋検
査における不適合箇所の発見の自動化を図ることができ
る。 (ハ)鉄筋の配筋検査の自動化により、事前準備の段取
り、記録作成の手間等を大幅に削減することができる。
１回の回転軸の回転で計測することができるので、従来
の１本ずつの計測に比し省力化を図ることができる。 (ロ)コンピュータ上のプログラムにより重心三次元座標
の点を結んだ線の位置及び向きを求め、コンピュータに
記憶した配筋設計と比較することにより、鉄筋の配筋検
査における不適合箇所の発見の自動化を図ることができ
る。 (ハ)鉄筋の配筋検査の自動化により、事前準備の段取
り、記録作成の手間等を大幅に削減することができる。
【図１】は、本発明の一実施例の説明図である
【図２】は、本発明の計測方法の流れ図の一例である。
【図３】は、重心位置の二次元座標の算出方法の説明図
である。
である。
【図４】は、重心三次元座標の点を結んだ線の算出方法
の説明図である。
の説明図である。
【図５】は、複数本の横筋に対する計測方法の説明図で
ある。
ある。
【図６】は、複数本の縦筋に対する計測方法の説明図で
ある。
ある。
【図７】は、スリット光投影法の説明図である
【図８】は、スリット光投影法によるＸＹ座標の算出方
法の説明図である。
法の説明図である。
【図９】は、スリット光投影法によるＺ座標の算出方法
の説明図である。
の説明図である。
１…鉄筋 1a…対象物 ２…鉄筋格子 ４…平面スリット光 ５…光源 ６…フィルタ ７…カメラ ９…取付台 10…撮像装置 12…回転角度計 14…記憶装置 15…入力装置 16…画像処理装置 18…コンピュータ 19…座標算出手段 20…折れ線算出手段 22…モニタ。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 11/00 - 11/30 102 E04G 21/12 105
Claims (6)
- 【請求項１】配筋した鉄筋に臨む所定撮影位置に平面状
スリット光の光源とフィルタ付きカメラとが一定間隔で
取付けられた取付台及び該取付台が固定された回転軸を
有する撮像装置を設け、前記フィルタを前記スリット光
のみ透過するものとし、前記光源から前記鉄筋と交差す
る平面に沿って前記スリット光を発光し且つ鉄筋表面に
おける前記スリット光の反射光により前記スリット光と
鉄筋表面との交差点群を前記カメラで撮影し、前記カメ
ラの画面上における前記交差点群の像の重心位置の二次
元座標を求め、所定撮影位置の対地三次元座標と前記取
付台上の光源及びカメラの取付位置と前記回転軸の角度
位置とから対地三次元座標系における光源座標及びカメ
ラ座標を求め、前記取付台上の光源とカメラ間の線分に
対する前記スリット光及びカメラ光軸の傾斜角を定め、
前記二次元座標と前記光源座標及びカメラ座標と前記両
傾斜角とからスリット光投影法により前記二次元座標に
対応する重心三次元座標を算出し、前記回転軸の回転に
より前記スリット光と前記鉄筋との交差位置を変えなが
ら前記交差点群の撮影から前記重心三次元座標の算出ま
での測定サイクルを繰返し、算出した２以上の前記重心
三次元座標の点を結んだ線の位置及び向きを求めてなる
鉄筋の配筋位置及び姿勢計測方法。 - 【請求項２】請求項１の計測方法において、前記測定サ
イクルの各繰返し前に前記スリット光及びカメラ光軸の
傾斜角を定め、前記各測定サイクル中は前記スリット光
及びカメラ光軸の傾斜角を一定に維持してなる鉄筋の配
筋位置及び姿勢計測方法。 - 【請求項３】請求項１又は２の計測方法において、前記
配筋した鉄筋を平行な複数本の鉄筋の列とし、前記撮像
装置の回転軸を前記各鉄筋に直交する向きと平行に設
け、前記スリット光を前記鉄筋の列と交差させ且つ複数
本の鉄筋の各々の表面における前記スリット光の反射光
による交差点群の像の列が含まれた画面を撮影し、前記
交差点群の像の各々について重心位置の二次元座標及び
その二次元座標に対応する前記重心三次元座標を所定順
番で求め且つ算出し、算出した前記各重心三次元座標を
前記所定順番で記憶し、前記回転軸の回転により前記ス
リット光と前記鉄筋の列との交差位置を変えながら前記
複数本の鉄筋の各々の交差点群の撮影から前記各重心三
次元座標の記憶までの測定サイクルを前記所定順番に対
応する順番で繰返し、前記所定順番及び対応する順番で
記憶された前記重心三次元座標を結んだ複数本の折れ線
の位置及び向きを前記複数の鉄筋に対し前記回転軸の一
回の回転により求めてなる鉄筋の配筋位置及び姿勢計測
方法。 - 【請求項４】請求項３の計測方法において、平行に離隔
して隣接する前記折れ線の間の距離を算出することによ
り前記鉄筋の列における配筋間隔を計測してなる鉄筋の
配筋位置及び姿勢計測方法。 - 【請求項５】平面スリット光を鉄筋と交差可能に傾斜し
て発光する光源と、前記スリット光のみ透過するフィル
タが取付けられ且つ鉄筋表面における前記スリット光の
反射光により前記スリット光と鉄筋表面との交差点群の
像を撮影するカメラと、前記光源とカメラが一定間隔で
取付けられた取付台と、前記取付台が固定された回転軸
とを有する撮像装置；前記回転軸の角度位置を検出して
出力する回転角度計；対地三次元座標系における前記撮
像装置の撮影位置と前記取付台上の光源及びカメラの取
付位置と前記取付台上の光源とカメラ間の線分に対する
前記スリット光及びカメラ光軸の傾斜角とを記憶する記
憶装置；前記カメラの画面上における前記交差点群の像
の重心位置の二次元座標を求めて出力する画像処理装
置；前記記憶した撮影位置、取付位置と前記角度計から
入力した角度位置とに基づき対地三次元座標系における
光源座標及びカメラ座標を算出し、該光源及びカメラ座
標に基づき前記画像処理装置出力の二次元座標と前記記
憶した両傾斜角とからスリット光投影法により前記二次
元座標に対応する重心三次元座標を算出する座標算出手
段；並びに前記重心三次元座標の点を結んだ線の位置及
び向きを算出して出力する折れ線算出手段を備えてなる
鉄筋の配筋位置及び姿勢計測装置。 - 【請求項６】請求項５の姿勢計測装置において、前記角
度計と記憶装置と画像処理装置に接続されたコンピュー
タを設け、前記座標算出手段及び前記折れ線算出手段を
前記コンピュータ上のプログラムとしてなる鉄筋の配筋
位置及び姿勢計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8002113A JP2980194B2 (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 鉄筋の配筋位置及び姿勢の計測方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8002113A JP2980194B2 (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 鉄筋の配筋位置及び姿勢の計測方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09189518A JPH09189518A (ja) | 1997-07-22 |
| JP2980194B2 true JP2980194B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=11520304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8002113A Expired - Lifetime JP2980194B2 (ja) | 1996-01-10 | 1996-01-10 | 鉄筋の配筋位置及び姿勢の計測方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2980194B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SG73563A1 (en) * | 1998-11-30 | 2000-06-20 | Rahmonic Resources Pte Ltd | Apparatus and method to measure three-dimensional data |
| JP2010151577A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Shimizu Corp | 配筋検査装置および配筋検査方法 |
| JP6264601B2 (ja) * | 2013-08-30 | 2018-01-24 | 清水建設株式会社 | 鉄筋の位置決めシステム |
| WO2018151160A1 (ja) * | 2017-02-15 | 2018-08-23 | オリンパス株式会社 | 鉄筋配置角度特定方法、鉄筋配置角度特定システム、及び鉄筋配置角度特定プログラム |
| JP6949544B2 (ja) * | 2017-04-28 | 2021-10-13 | 清水建設株式会社 | 配筋検査システム及び配筋検査方法 |
| CN113400460B (zh) * | 2021-06-29 | 2022-09-23 | 江苏图知天下科技有限公司 | 一种钢筋的绑扎方法及绑扎装置 |
-
1996
- 1996-01-10 JP JP8002113A patent/JP2980194B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09189518A (ja) | 1997-07-22 |
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