JP3395382B2 - 構造物の３次元計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば連結されて組み
立てられる橋梁ブロック等、大型の構造部材において、
隣接する構造部材の数値仮組立を行なう際に必要な個々
の構造部材の形状、寸法等に関するデータを精密に計測
する３次元計測装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、連結されて組み立てられる橋梁
ブロックや、縦方向に連結されて組み立てられる長大橋
主塔ブロック等の構造部材においては、製作した個々の
構造部材毎に設計通りの理想的な形状に対して幾分かの
誤差が生じることは避けられないため、現場での組立の
際には構造物全体として見たときの理想的な全体形状に
対して最も誤差が小さくなるように構造部材を連結する
必要がある。そのためには、従来から、工場において製
造した構造部材の仮組立を行なうことにより、現場工事
に対する品質保証を行なっていた。

【０００３】この仮組立の方法としては、橋梁ブロック
のような数ｍ〜数十ｍオーダーと大型の構造部材同士を
実際に仮組立することで生じる諸問題、例えば作業に多
大な時間や労力を要する等の問題を解消するために、コ
ンピュータシミュレーションを用いた数値仮組立法が検
討されている。そして、この数値仮組立を行なう際に
は、コンピュータに入力するデータとして製作した個々
の構造部材に固有の捩れ、たわみ等の形状やボルト孔の
位置、各部の寸法等を精密に、例えば０．１ｍｍオーダ
ー以上もの高精度で計測することが必要となる。

【０００４】そこで、上記構造部材の形状や寸法を計測
するための計測装置としては、従来、ＣＣＤカメラを用
いた測角式のものや、セオドライトを用いた測距測角式
あるいは測角式のもの等、いわゆる３角測量式の計測装
置が用いられており、これら計測装置を作業者が操作す
ることにより構造部材の計測を行なっていた。

【０００５】一方、前記計測値を用いて数値仮組立を行
なった後、施工現場に構造部材を搬送し実際の施工を行
なう際には、隣接する構造部材同士を縦、横、高さ方向
（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）でいかなる位置関係、捩れ関係で連
結するかといった、いわゆる芯合わせ作業が必要とな
る。したがって、数値仮組立実施後には芯合わせの目印
とするためのケガキを行なっていた。すなわち、隣接す
る構造部材の数値仮組立が終了した後、１人の作業者が
トランシット等を使用しながら他の作業者が目標位置に
ペンキ塗りを行ない、その後、ケガキ針を使用してケガ
キ線を引くようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記のように、従来の
構造部材の計測方法は、３角測量式の計測装置を用いる
ものであり、この方式で計測を行なう限りＸ、Ｙ、Ｚ方
向での座標歪が避けられないため、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向のそ
れぞれで計測誤差にバラツキがあり、計測精度の向上に
は限界があった。そして、計測ポイントが直接視準でき
ない場合には計測ポイントからオフセットしたポイント
を計測することによる間接誤差が入る問題、充分に広い
作業スペースを確保しなければならないという問題等、
多くの問題があった。また、作業面から見ても、この計
測作業は作業員の技能や労力、ならびに多大な作業時間
を要するという問題があった。

【０００７】一方、ケガキ作業においては、ケガキ位置
の精度を高めることが困難である、作業者の労力、作業
時間を非常に多く要する、計測結果から求めたケガキす
べき位置を計測装置側から直接指示する方法でケガキを
実施するためには計測装置とは別の機器や器具を用意す
る必要がある、等の問題があった。すなわち、構造部材
の計測およびケガキ作業は技術的な面、精度的な面、作
業的な面の全てにおいて多くの不具合があり、これらの
点を解消し得る手段の提供が望まれていた。

【０００８】本発明は、前記の課題を解決するためにな
されたものであって、各種構造部材の計測からケガキに
わたる作業を高精度で合理的に行ない得る構造物の３次
元計測装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の構造物の３次元計測装置は、互い
に連結されることで橋梁等の構造物を構成する各種の構
成部材の寸法や形状を把握するべく、該構成部材を被計
測物としてその任意の点を３次元座標として計測するた
めの装置であって、被計測物に近接した位置に移動可能
とされ、該被計測物の任意の計測点の画像を捉えること
でその計測点の座標を検出するＣＣＤカメラと、該ＣＣ
Ｄカメラが取り付けられ、該ＣＣＤカメラを移動させる
ための可動フレームと、該可動フレームの作動を制御す
る制御装置と、自動交換装置により前記ＣＣＤカメラと
交換可能とされ、隣接する構造部材同士を突き合わせる
際に互いの芯合わせの目印とするために前記被計測物の
所定の箇所にマーキングを施すためのマーキング装置
と、が具備されたことを特徴とするものである。

【００１０】また、請求項２記載の構造物の３次元計測
装置は、前記可動フレームの温度を制御するための温度
制御手段が具備されたことを特徴とするものである。

【００１１】また、請求項３記載の構造物の３次元計測
装置は、前記被計測物と同一の線膨張係数を有する材料
で形成され、前記被計測物の温度変化による計測値の誤
差を補正する際の基準となるスケールバーが具備されて
いることを特徴とするものである。

【００１２】また、請求項４記載の構造物の３次元計測
装置は、前記可動フレームが前記被計測物または他の障
害物と干渉することを防止するための干渉防止手段が具
備されたことを特徴とするものである。

【００１３】

【００１４】

【作用】請求項１記載の構造物の３次元計測装置におい
ては、被測定物に対してＣＣＤカメラが取り付けられた
可動フレームが制御装置の制御に従って作動することに
より、ＣＣＤカメラが被測定物の計測点に近接した位置
でその画像を捉える。そして、その計測点の３次元座標
を検出する。さらに、被計測物の計測終了後、自動交換
装置の作動により可動フレームに取り付けられていたＣ
ＣＤカメラが自動的にマーキング装置に交換され、この
マーキング装置が隣接する構造部材の芯合わせの目印と
すべきマーキングを被計測物の所定の箇所に行なう。

【００１５】また、請求項２記載の構造物の３次元計測
装置においては、温度制御手段が可動フレームの温度を
制御することにより、可動フレームの温度変化による膨
張や収縮を防止する。

【００１６】また、請求項３記載の構造物の３次元計測
装置においては、被計測物が温度変化により膨張または
収縮する場合、予め正確な寸法を計測済みで、かつ被計
測物と同一の線膨張係数を有するスケールバーを基準と
して用いることによって、被測定物の温度変化による計
測値の誤差を補正する。

【００１７】また、請求項４記載の構造物の３次元計測
装置においては、干渉防止手段が、例えば被計測物の変
形が大きい場合や、可動フレームの移動範囲内に予期し
ない障害物があった場合等に、可動フレームと被計測物
や障害物との干渉が発生することを防止する。

【００１８】

【００１９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図４を
参照して説明する。図１は本実施例の３次元計測装置１
の全体構成を示す図であって、図中符号２は固定フレー
ム、３はクロスガーダー（可動フレーム）、４は計測軸
（可動フレーム）、５はＣＣＤカメラ、６はシステムコ
ントローラ（制御装置）、Ｂは被測定物である橋梁ブロ
ック（構造部材）である。

【００２０】工場の床面上に一対の固定フレーム２、２
が一定距離離間して互いに平行に立設されている。各固
定フレーム２は梯子状のものであり、各固定フレーム２
の上面にはガイドレール７がそれぞれ固定されている。
そして、一対の固定フレーム２、２の間にはクロスガー
ダー３が架設されており、クロスガーダー３はケーブル
ベア８を介してクロスガーダー駆動機構（図示せず）と
接続されている。したがって、クロスガーダー３はクロ
スガーダー駆動機構の作動により固定フレーム２上のガ
イドレール７に沿って水平走行するようになっている。

【００２１】また、各固定フレーム２の上部にはガイド
レール７を覆うように伸縮自在の蛇腹状のカバー９がそ
れぞれ設けられており、カバー９の端部側は各固定フレ
ーム２の端部に固定され、クロスガーダー３側はクロス
ガーダー３の両側面に固定されている。したがって、ク
ロスガーダー３が一対の固定フレーム２、２上を走行す
る際には、カバー９のクロスガーダー３を挟む一方側が
伸張すると他方側が収縮することで、クロスガーダー３
は支障なく移動し得るようになっている。カバー９は、
固定フレーム２とクロスガーダー３との摺動面に塵埃等
が堆積することを防止してクロスガーダー３を常に円滑
に走行させるためのものである。

【００２２】クロスガーダー３には、これと直交して鉛
直方向に延びる計測軸４が取り付けられている。計測軸
４は、ケーベルベア１０を介して計測軸駆動機構（図示
せず）と接続されており、計測軸駆動機構の作動により
クロスガーダー３に沿って水平走行するようになってい
る。計測軸４は、支柱１１と、支柱１１に内挿されてそ
の下方に延びる内部軸１２と、ＣＣＤカメラヘッド１３
とからなるものであり、内部軸１２は支柱１１に対して
内部軸昇降機構（図示せず）により上昇下降可能とされ
ている。また、内部軸１２の下端には、ＣＣＤカメラヘ
ッド１３がヘッド回転機構（図示せず）により内部軸１
２に対して水平面内で回転可能に、かつ後述するマーキ
ング装置と交換可能に取り付けられている。

【００２３】ＣＣＤカメラヘッド１３の下部には、ＣＣ
Ｄカメラ５がＣＣＤカメラ回動機構（図示せず）により
支点１４を中心として鉛直面内で回動可能に取り付けら
れている。したがって、ＣＣＤカメラ５は、クロスガー
ダー３および計測軸４の作動により被計測物の計測ポイ
ントの近傍にまで移動してその計測ポイントの画像を捕
え、その画像データを３次元計測装置１外部のコンピュ
ータ（図示せず）において画像処理することにより計測
ポイントの３次元座標が検出できるように構成されてい
る。

【００２４】また、上記のクロスガーダー駆動機構、計
測軸駆動機構、内部軸昇降機構、ヘッド回転機構、ＣＣ
Ｄカメラ回動機構の各々は、固定フレーム２の外方に設
置されたシステムコントローラ６と電気的に接続されて
おり、これら機構の作動は全てシステムコントローラ６
の制御に基づいて行なわれるようになっている。また、
システムコントローラ６には、装置１外部のコンピュー
タから例えば計測ポイント、計測順路等、種々の計測条
件に関するデータが転送されるようになっている。した
がって、転送されたデータに基づくシステムコントロー
ラ６の判断により、クロスガーダー３の水平走行、計測
軸４全体の水平走行、内部軸１２の上下動、ＣＣＤカメ
ラヘッド１３の回転、ＣＣＤカメラ５の回動の各作動を
組み合わせることで、ＣＣＤカメラ５は一対の固定フレ
ーム２、２で囲まれた空間の移動可能範囲内の任意の位
置に任意の角度で到達できるようになっている。

【００２５】また、クロスガーダー３、計測軸４を構成
する各部材の摺動面を除く全ての外面は断熱材で被覆さ
れており、各部材の内部にはヒータ（温度制御手段）お
よびヒータの温度を制御するためのサーモスタット（温
度制御手段）が埋設されている。図２は一例として計測
軸４を示す断面図であるが、ガイドレール７が設置され
て、クロスガーダー３との摺動面を除く側面が断熱材１
７で被覆されている。また、ヒータ１８が外周部に沿っ
て埋設されるとともに、ヒータ１８にはサーモスタット
１９が接続されている。そして、前記各部材の温度が４
０±５℃の範囲内で任意の温度となるように設定するこ
とができ、ヒータ１８およびサーモスタット１９の作用
により設定温度に対して±１℃以内の精度で温度を加熱
制御することができる。

【００２６】また、図３に示すように、計測軸４の支柱
１１下面とＣＣＤカメラヘッド１３上面の各角部には、
それぞれレーザ発光部２０（干渉防止手段）とレーザ受
光部２１（干渉防止手段）が設置されており、装置作動
時にはこれらの間にレーザ光が出射されることにより計
測軸４の縦方向に沿ってレーザバリアＳが形成されるよ
うになっている。そして、レーザ受光部２１がシステム
コントローラ６と接続されており、計測軸４の移動中に
レーザバリアＳが橋梁ブロックＢや障害物等で遮断され
たような場合にはシステムコントローラ６が計測軸４の
作動を停止するように構成されている。

【００２７】また、図１に示すように、一方の固定フレ
ーム２の端部下方には、ヘッド交換装置２２（自動交換
装置）が設置されている。このヘッド交換装置２２は、
計測軸４下部に取り付けられたＣＣＤカメラヘッド１３
を図４に示すようなインクジェット式のマーキングヘッ
ド２３（マーキング装置）に自動交換するためのもので
ある。そして、マーキングヘッド２３は、橋梁ブロック
Ｂの計測終了後、その橋梁ブロックＢに対して従来のケ
ガキ作業に相当する、すなわち隣接する橋梁ブロックＢ
同士の芯合わせの目印とすべきマーキングを、橋梁ブロ
ックＢの表面にインクを噴射することにより行なうため
のものである。

【００２８】さらに、図１に示すように、一対の固定フ
レーム２、２の端部付近には、スケールバー２４が固定
されている。このスケールバー２４は橋梁ブロックＢと
同一の線膨張係数を有する材料で形成されており、基準
温度における正確な寸法を予め計測しておき、実際に橋
梁ブロックＢの計測前後、すなわち橋梁ブロックＢの計
測環境と同一な状態で再度寸法を計測することにより、
橋梁ブロックＢの温度変化による計測値の誤差を補正す
る際の基準尺とするためのものである。

【００２９】上記構成の３次元計測装置１を用いて橋梁
ブロックＢの計測を行なう際には、予め装置外部のコン
ピュータに橋梁ブロックＢの原寸データを入力し、基
準、許容値、計測順路等の計測データを作成したうえ
で、３次元計測装置１のシステムコントローラ６に計測
データを転送する。

【００３０】ついで、橋梁ブロックＢを３次元計測装置
１の一対の固定フレーム２、２間に搬入し、橋梁ブロッ
クＢに温度計を取り付けた後、計測環境の変化をモニタ
ーするために気温、装置温度および橋梁ブロック温度を
それぞれ測定する。その後、作業者の手動によりＣＣＤ
カメラ５を移動させて橋梁ブロックＢ内の基準点、例え
ば底面の角部４点というように基準となる点の３次元座
標を計測し、予め入力された原寸データを橋梁ブロック
Ｂが実際に置かれた位置および向きに対応するように座
標変換を行なう。

【００３１】ついで、橋梁ブロックＢを計測する前段階
でスケールバー２４の計測を行ない温度補正計算を行な
った後、橋梁ブロックＢの計測を開始する。この際に
は、システムコントローラ６の指示によりＣＣＤカメラ
５が予め入力された計測ポイント、計測順路に従って移
動していき、指定ポイント数分の３次元座標の計測を行
なう。その後、橋梁ブロックＢ計測後のスケールバー２
４の計測を行ない、再度、温度補正計算を行なった後、
気温、装置温度、橋梁ブロック温度を測定する。

【００３２】ついで、原寸データで与えられた理想的な
所定位置（座標）に対して、３次元計測が行なわれた橋
梁ブロックＢが全体として最も誤差の少ない位置関係で
納まるように橋梁ブロックＢを座標内に配置する、いわ
ゆる最適化計算（自動芯出し）を行なう。そして、計測
が終了した橋梁ブロックＢと隣接する橋梁ブロックにつ
いても、上記と全く同様の手順により計測を行なった
後、隣接する橋梁ブロック同士の最適化計算後の計測デ
ータを用いて数値仮組立を行なう。なお、数値仮組立の
データ処理について詳細な説明は省略する。

【００３３】数値仮組立を行なった後、橋梁ブロックＢ
の形状が適正であるか否かの判定を行ない、仮に適正で
ない、例えば橋梁ブロックＢの理想的な形状に対する実
際の形状のずれが許容範囲を越えているような場合に
は、橋梁ブロックＢを搬出した後、形状の手直しを行な
って再度計測を行なうようにする。また、橋梁ブロック
Ｂの形状が適正であり引き続きマーキング作業を実施す
る場合には、それまで計測軸４に取り付けられていたＣ
ＣＤカメラヘッド１３が、図４に示すように、センサー
ヘッド交換装置２２によりマーキングヘッド２３に交換
された後、システムコントローラ６の指示によりマーキ
ングヘッド２３が橋梁ブロックＢの所定の位置に移動し
てマーキングを行なう。このようにして全ての作業終了
後、橋梁ブロックＢを３次元計測装置１から搬出する。

【００３４】本実施例の３次元計測装置１においては、
橋梁ブロックＢにおける計測ポイントの３次元座標を検
出する手段として、橋梁ブロックＢの計測ポイントに近
接してその画像を捉えることで座標検出を行なうＣＣＤ
カメラ５を採用しているので、従来の３角測量式計測装
置と異なりＸ、Ｙ、Ｚ方向の座標歪が極めて少なく、安
定して高精度の計測を行なうことができる。また、クロ
スガーダー３、計測軸４、ＣＣＤカメラヘッド１３等の
相互の動きにより、ＣＣＤカメラ５が任意の位置に任意
の角度で到達し得るように構成されているので、直接視
準できない箇所の計測が困難であった従来の３角測量式
計測装置と異なり、移動範囲内である限りＣＣＤカメラ
５は橋梁ブロックＢの側方や上方にも到達することがで
き、その箇所の計測を容易に行なうことができる。

【００３５】また、コンピュータからシステムコントロ
ーラ６に転送されたデータに基づいてＣＣＤカメラ５が
自動的に移動するようになっているので、長時間にわた
る計測が行なわれている間、特に３次元計測装置では被
測定物の温度変化を極力避けるため外気温の変化が少な
い夜間に計測が行なわれるような場合もあるが、そのよ
うな場合でも作業者が計測装置に付きっきりでいる必要
がない。すなわち、作業の無人化が図れることで合理的
な計測装置を実現することができる。

【００３６】また、３次元計測装置１自体は、基本的に
は橋梁ブロックＢ等の構造部材を搬入し得るだけの寸法
があればよいので、従来の３角測量式計測装置の場合の
計測に要する多大な作業スペースに比べて、計測に要す
る工場内のスペースを低減させることができる。

【００３７】また、本実施例の３次元計測装置１におい
ては、クロスガーダー３、計測軸４が断熱材１７で被覆
されるとともに、各部材の内部にはヒータ１８およびサ
ーモスタット１９が埋設され、前記部材の温度制御が±
１℃以内の精度で行なわれるので、たとえ外気温が著し
く変化するような場合でも、前記部材を恒温化すること
で膨張や収縮を防止して計測の安定性を確保することが
できる。さらに、工場内において夏期では３５℃程度ま
で温度が上昇するような場合もあるが、本実施例の場
合、冷却に比べて低コストのヒータ加熱を採用すること
で各部材の温度を４０℃程度に制御するように構成した
ため、計測装置の温度制御に要するコストを低減させる
ことができる。

【００３８】そして、前記のように計測装置を恒温化す
ることで装置側から計測の安定性を確保したうえで、橋
梁ブロックＢの計測値に対してはスケールバー２４を基
準尺とする温度補正を行なうようにしているので、例え
ば橋梁ブロック温度と材料の線膨張係数から理論的に補
正値の算出を行なうというような方法に比べて、橋梁ブ
ロックＢの熱変形に対して実際の挙動に近い形で誤差の
少ない補正が行なえるので、温度補正に関する精度を充
分に向上させることができる。

【００３９】また、計測軸４およびＣＣＤカメラ５は、
システムコントローラ６に予め入力された原寸データに
基づいて作動してはいるものの、例えば橋梁ブロックＢ
の変形が大きい場合や計測軸４の移動範囲内に予期しな
い障害物があった場合等に計測軸４と橋梁ブロックＢや
障害物との干渉、衝突が発生すると、ＣＣＤカメラ５の
損傷や計測精度の極度の低下が発生する恐れがある。と
ころが、本実施例の装置では、計測軸４が一対のレーザ
発光部２０とレーザ受光部２１を備え、計測軸４の周囲
にレーザバリアＳが形成されることで干渉防止手段が構
成されているので、前記のような異常が発生したとして
も、計測軸４が橋梁ブロックＢや障害物と干渉、衝突す
るのを確実に防止することができる。したがって、装置
の監視が不要になるという点においても本装置の無人化
を図ることができる。

【００４０】また、本実施例の３次元計測装置１は、ヘ
ッド交換装置２２により計測軸４先端のＣＣＤカメラヘ
ッド１３とマーキングヘッド２３とが自動的に交換可能
に構成されているので、本装置は橋梁ブロックＢの計測
作業のみならず、マーキング作業を行なうこともでき、
これら作業を１台の装置で連続的に実施することが可能
である。したがって、２人の作業者がそれぞれトランシ
ットの操作やペンキ塗りを行ないながら進めていた従来
のケガキ作業の場合と異なり、マーキング作業の無人
化、マーキング位置精度の向上、マーキング作業時間の
短縮等、種々の利点を得ることができる。すなわち、本
実施例によれば、橋梁ブロックＢの計測作業、マーキン
グ作業の双方を通して合理的な装置を実現することがで
きる。さらに、本実施例の場合、マーキングヘッド２３
がインクジェット式であるため、マーキングの線幅を一
定にできたり、印字も行なえるといった利点も有してい
る。

【００４１】なお、本実施例の３次元計測装置１の全体
構成に代えて、以下図５ないし図７に示す装置構成とし
てもよい。なお、これら図中において図１に示す本実施
例と同一の構成要素には同一符号を付す。図５に示す３
次元計測装置２９は、床面を掘り下げたピット３０が形
成され、ピット３０内に橋梁ブロックＢが搬入されるよ
うになっている。そして、ピット３０の両側方にはガイ
ドレール３１、３１が、ガイドレール３１、３１間には
クロスガーダー３２（可動フレーム）が移動可能に設置
され、クロスガーダー３２に対して計測軸３３（可動フ
レーム）が移動可能に取り付けられており、計測軸３３
の先端にＣＣＤカメラ５が取り付けられている。

【００４２】図６に示す３次元計測装置３４は、床面上
に一対のガイドレール３５、３５が設置され、これらガ
イドレール３５、３５間に橋梁ブロックＢが搬入される
ようになっている。そして、各ガイドレール３５上に
は、ガーダー３６（可動フレーム）が移動可能にそれぞ
れ立設され、ガーダー３６に対して計測軸３７（可動フ
レーム）が移動可能に取り付けられ、計測軸３７の先端
にＣＣＤカメラ５が取り付けられている。

【００４３】図７に示す３次元計測装置３８は、上面に
橋梁ブロックＢが搭載されて移動可能とされた可動フロ
ア３９が設けられている。そして、橋梁ブロックＢを跨
ぐように門型フレーム４０が固定され、門型フレーム４
０に対して計測軸４１（可動フレーム）が移動可能に取
り付けられ、計測軸４１の先端にＣＣＤカメラ５が取り
付けられている。

【００４４】また、本実施例では、計測軸４の干渉防止
手段として一対のレーザ発光部２０とレーザ受光部２１
を備え、計測軸４の周囲にレーザバリアＳを形成する構
成としたが、レーザ光以外に一般の可視光等を使用する
こともできる。また、この構成に代えて、監視用ＣＣＤ
カメラ（干渉防止手段）を用いた構成とすることもでき
る。すなわち、図８に示すように、計測軸４の支柱１１
の側面に監視用ＣＣＤカメラ２８を角度変更可能に取り
付けておき、監視用ＣＣＤカメラ２８が計測軸４ととも
に移動し、かつ角度を変更しながら橋梁ブロックＢの配
置、形状、または障害物の有無等の情報を収集した後、
コンピュータを介してシステムコントローラ６にデータ
転送するように構成しておく。すると、システムコント
ローラ６では、コンピュータが作成した計測軸４の移動
制御データに基づき計測軸４の制御を行なう。３次元計
測装置１をこのように構成すれば、原寸データを基に監
視用ＣＣＤカメラ２８から得られた移動制御データを加
味することにより計測軸４をより円滑に移動させること
ができる。

【００４５】また、本実施例では、クロスガーダー３、
計測軸４の温度制御手段としてはヒータ１８およびサー
モスタット１９を用いて加熱制御を行なうようにした
が、この構成に限らず、例えばこれら部材の内部に冷却
管を埋設する構成として本実施例とは逆に冷却制御を行
なうようにしてもよい。そして、マーキング装置として
はインクジェット式のマーキング装置の代わりにケガキ
針式のマーキング装置またはレーザーマーキング装置を
用いてもよい。さらに、本実施例の３次元計測装置１全
体にわたる各部の形状、駆動機構等については、適宜、
設計変更が可能なことは勿論である。また、本実施例に
おいては、３次元計測装置１を橋梁ブロックＢの計測に
適用する場合を例として説明したが、計測対象としては
橋梁ブロックＢに限らず、２次連結部材、スプライスプ
レート等、種々の構成部材に適用することが可能であ
る。

【００４６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項１
記載の構造物の３次元計測装置は、被計測物における任
意の点の３次元座標を検出する手段として、被計測物の
任意の計測点に近接してその画像を捉えることで座標検
出を行なうＣＣＤカメラを採用しているので、従来の３
角測量式計測装置と異なり座標歪が極めて少なくなるこ
とにより安定して高精度の計測を行なうことができる。
また、可動フレームの作動により、ＣＣＤカメラが任意
の位置に任意の角度で到達し得るので、直接視準できな
い箇所の計測が困難であった従来の３角測量式計測装置
と異なり、被計測物の側方や上方の計測点の計測を容易
に行なうことができる。また、制御装置によりＣＣＤカ
メラが自動的に移動するので、作業の無人化が図れるこ
とで合理的な計測装置を実現することができる。また、
従来の３角測量式計測装置の場合の計測に要する多大な
スペースに比べて、計測に要するスペースを低減させる
ことができる。さらに、自動交換装置により可動フレー
ムのＣＣＤカメラとマーキング装置とが自動的に交換可
能に構成されているので、本装置は被計測物の計測作業
のみならず、マーキング作業を行なうこともでき、これ
ら作業を１台の装置で連続的に実施することができる。
したがって、２人の作業者がそれぞれトランシットの操
作やペンキ塗りを行ないながら進めていた従来のケガキ
作業の場合と異なり、マーキング作業の無人化、マーキ
ング位置精度の向上、マーキング作業時間の短縮等、種
々の利点を得ることができる。したがって、被測定物の
計測作業、マーキング作業の双方を通して合理的な装置
を実現することができる。

【００４７】また、請求項２記載の構造物の３次元計測
装置は、可動フレームに温度制御手段が備えられている
ので、可動フレームの膨張や収縮を防止することで計測
の安定性を確保することができる。

【００４８】また、請求項３記載の構造物の３次元計測
装置は、被計測物と同一の線膨張係数を有するスケール
バーを基準として計測値の温度補正を行なうようにして
いるので、例えば測定温度と材料の線膨張係数から理論
的に温度補正値の算出を行なうというような方法に比べ
て、被計測物の熱変形に対して実際の挙動に近い形で誤
差の少ない補正が行なえるので、温度補正に関する精度
を充分に向上させることができる。

【００４９】また、請求項４記載の構造物の３次元計測
装置は、可動フレームの干渉防止手段が備えられている
ので、例えば被計測物の変形が大きい場合や計測軸の移
動範囲内に予期しない障害物があった場合等にも可動フ
レームが被計測物や障害物と干渉するのを確実に防止す
ることができる。したがって、装置の監視が不要になる
という点において装置の無人化を図ることができる。

【００５０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である３次元計測装置を示す
概略構成図である。

【図２】同、装置の計測軸の断面構造を示す図である。

【図３】同、装置の計測軸の要部を示す斜視図である。

【図４】同、計測軸にマーキングヘッドを取り付けた状
態を示す斜視図である。

【図５】同、装置の他の実施例を示す斜視図である。

【図６】同、他の実施例を示す斜視図である。

【図７】同、他の実施例を示す斜視図である。

【図８】前記計測軸に監視用ＣＣＤカメラを取り付けた
状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１、２９、３４、３８ ３次元計測装置 ３、３２ クロスガーダー（可動フレーム） ４、３３、３７、４１ 計測軸（可動フレーム） ５ ＣＣＤカメラ ６ システムコントローラ（制御装置） １８ ヒータ（温度制御手段） １９ サーモスタット（温度制御手段） ２０ レーザ発光部（干渉防止手段） ２１ レーザ受光部（干渉防止手段） ２２ ヘッド交換装置（自動交換装置） ２３ マーキングヘッド（マーキング装置） ２４ スケールバー ２８ 監視用ＣＣＤカメラ（干渉防止手段） ３６ ガーダー（可動フレーム） Ｂ 橋梁ブロック（構成部材）

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−254706（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−123602（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−248849（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−99617（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−11290（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−217107（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−44210（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−5211（ＪＰ，Ｕ) 特表 平３−505369（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01B 11/24 G01B 21/20 G01B 5/20

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに連結されることで橋梁等の構造物
   を構成する各種の構成部材の寸法や形状を把握するべ
   く、該構成部材を被計測物としてその任意の点を３次元
   座標として計測するための装置であって、 被計測物に近接した位置に移動可能とされ、該被計測物
   の任意の計測点の画像を捉えることでその計測点の座標
   を検出するＣＣＤカメラと、 該ＣＣＤカメラが取り付けられ、該ＣＣＤカメラを移動
   させるための可動フレームと、 該可動フレームの作動を制御する制御装置と、 自動交換装置により前記ＣＣＤカメラと交換可能とさ
   れ、隣接する構造部材同士を突き合わせる際に互いの芯
   合わせの目印とするために前記被計測物の所定の箇所に
   マーキングを施すためのマーキング装置と、 が具備され
   たことを特徴とする構造物の３次元計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の構造物の３次元計測装
   置において、 前記可動フレームの温度を制御するための温度制御手段
   が具備されたことを特徴とする構造物の３次元計測装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の構造物の３次元
   計測装置において、 前記被計測物と同一の線膨張係数を有する材料で形成さ
   れ、前記被計測物の温度変化による計測値の誤差を補正
   する際の基準となるスケールバーが具備されたことを特
   徴とする構造物の３次元計測装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の構
   造物の３次元計測装置において、 前記可動フレームが前記被計測物または他の障害物と干
   渉することを防止するための干渉防止手段が具備された
   ことを特徴とする構造物の３次元計測装置。