JP3728384B2

JP3728384B2 - 室内計測方法

Info

Publication number: JP3728384B2
Application number: JP33905998A
Authority: JP
Inventors: 義弘加納
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2018-11-30
Also published as: JP2000161956A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室内の内壁面の形状を把握するための計測方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
既設の船室に配管設備を新たに設置する際、障害となる突起物があれば、現場合わせでこれを回避するように対応し配管していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、現場合わせで配管するには、資材を余分に調達しておかねばならず、また、熟練労働力及び組立に多大な時間が必要であり、よってこれらの事情により人件費等がかさむためコスト高になっていた。本発明は、予め船室内の形状を把握することができる室内計測方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
室内において水平な基準直線を設定し、前記基準直線に対して直角な平面上に、第１の点と、該第１の点から所定の距離だけ離れた第２の点とを設定するとともに、距離・角度計測装置を設置し、前記平面と前記室の内壁面とが交差する線上に複数の計測点を設定し、前記距離・角度計測装置の位置から前記第１の点までの第１の距離と、前記位置から前記第２の点までの第２の距離と、前記位置から前記計測点までの第３の距離と、を前記距離・角度計測装置によって計測し、前記距離・角度計測装置の位置と前記第１の点とを結ぶ線分と、前記位置と前記計測点とを結ぶ線分と、がなす角度を、前記距離・角度計測装置によって計測し、前記所定距離と、前記第１，第２，第３の距離と、前記角度とから、前記第１点を基準とした前記計測点の座標を算出し、前記基準直線に直角かつ所定の間隔をおいた複数の平面上で、以上の手順を順次行い、算出した計測点の座標を記憶手段に記憶する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は、レーザを利用した距離・角度計測装置１を計測対象の船室１００に配置した状態を示す斜視図である。図２は図１で使用する機器の接続関係を示している。図２に示すように、距離・角度計測装置１は、一般にカメラ撮影に使用されるような三脚４に固定され、バッテリ５により電力が供給される。
【０００６】
この距離・角度計測装置１は、信号を伝達するケーブル２及び３でノートパソコン９０と接続されており、距離・角度計測装置１からケーブル２を介して計測した距離データをノートパソコン９０へ伝送し、またケーブル３を介して角度データをノートパソコン９０へ伝送する。
【０００７】
ノートパソコン９０は、距離・角度計測装置１から入力された距離データ及び角度データから、計測地点（例えば図１の点Ｐ）の図４に示すようなＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸による座標系のデータを後述する方法で算出し、ノートパソコン９０に内蔵されている図示しないハードディスクへ例えばＣＳＶ（カンマ・セパレート・バリュー）形式のテキストファイルで記録する。
【０００８】
図１に一点鎖線で示すように、船室１００の床に基準直線８０を設定し、この基準直線８０上に基準点K₁（０，０，０）を設ける。この基準点K₁を含み、船室１００の内壁面と直行する面内に距離・角度計測装置１を設置する。距離・角度計測装置１は、三脚４（図２）で船室１００の床に設置する。この距離・角度計測装置１の座標値をK₀（０，Y₀，Z₀）とする。
【０００９】
図１において距離・角度計測装置１は、基準直線８０に直角な平面と船室１００の内壁面が交差する線６上の点（例えば点Ｐ）までの距離Ｌ_P及び線分K₀K₁と線分PK₀で形成する角度θを計測する。線６上の点を例えば５度間隔で計測し、計測結果をノートパソコン９０（図２）へ伝送する。
【００１０】
線６上の５度毎の全ての点の計測が終了し、計測結果を全てノートパソコン９０（図２）へ伝送した後、距離・角度計測装置１を固定した三脚４（図２）を基準直線８０に沿って所定距離Ｒ（例えばＲ＝１０ｃｍ）だけ移動させ、その位置での基準直線８０に対し直角な平面と船室１００の内壁面とが交差する線７上の点（例えば点Ｑ）を５度毎に計測し、計測結果をノートパソコン９０へ伝送する。
【００１１】
ノートパソコン９０は、入力された距離データ及び角度データからＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸成分を有するＣＳＶ形式のテキストデータを作成し、ハードディスク（記憶手段）に記録する。このテキストデータに基づいて、例えば図５に示すような一覧表を作成することができる。Ｘ軸を基準直線と定義すると、図５では、図４と比較してＸ軸方向に１０ｃｍ（上述のＲ）移動している。
【００１２】
次に、実際に距離・角度計測装置１から送られた距離データ及び角度データからどのようにしてＣＳＶ形式のテキストデータを作成するかを図３を用いて説明する。
【００１３】
図３において、図１と同じ符号（例えばＫ_０，θ，Ｌ_Ｐ等）を付した箇所は同じ位置又はパラメータを表す。図３において、距離・角度計測装置１の現在位置をＫ_０とし、距離・角度計測装置１を含み基準直線８０（図１）に対し直角な仮想平面上にＫ_１（第１の点）及びＫ_２（第２の点）を設ける。Ｋ_１を原点（０，０，０）とする。
【００１４】
Ｋ₂はＫ₁から距離ａだけ離れた点とする。点Ｋ₀と、点Ｋ₁の距離をＬ₁、点Ｋ₀から下ろした垂線と線分Ｋ₀Ｋ₁の成す角度をθ₁とする。
【００１５】
距離（第１の距離、第２の距離）Ｌ_１、Ｌ_２は、距離・角度計測装置１により計測して求めることが出来る。また、点Ｋ_２は点Ｋ_１から距離ａだけ離れた点と定義したので既知であり、これらのパラメータにより点Ｋ_０（Ｙ_０，Ｚ_０）（Ｘ座標値は０で一定なので省略）の座標位置を表現すると次の式Ａで示すようになる。
（Ｙ_０，Ｚ_０）＝（Ｌ_１sinθ_１，Ｌ_１cosθ_１）・・・・Ａ
【００１６】
また、角度θ₁は、余弦定理により次の式Ｂで表すことができる。
cos（π／２−θ₁）＝（ａ²＋Ｌ₁ ²−Ｌ₂ ²）／（２・ａ・Ｌ₁）
これを変形して、
θ₁＝π／２−cos^-1｛（ａ²＋Ｌ₁ ²−Ｌ₂ ²）／（２・ａ・Ｌ₁）｝・・・・Ｂ
【００１７】
ここで、点Ｋ_０から点Ｐ（図３）までの距離（第３の距離）をＬ_Ｐとし、点Ｋ_０における垂線と線分Ｋ_０Ｐの間の角度をθ_Ｐ（＝θ−θ_１）とすると式Ｃの関係が成り立ち、点Ｐ（Ｙ_Ｐ、Ｚ_Ｐ）の座標は次に示す式Ｄのようになる。
Ｐ（Ｙ_Ｐ、Ｚ_Ｐ）＝（Ｙ_０＋Ｌ_Ｐsinθ_Ｐ、Ｚ_０−Ｌ_Ｐcosθ_Ｐ）・・・・Ｃ
ＡをＣに代入すると
Ｐ（Ｙ_Ｐ，Ｚ_Ｐ）
＝（Ｌ_１sinθ_１＋Ｌ_Ｐsinθ_Ｐ，Ｌ_１cosθ_１−Ｌ_Ｐcosθ_Ｐ）・・・・Ｄ
【００１８】
ここで、距離角度計測器を点Ｋ₁、Ｋ₂を結ぶ直線外の計測対象平面内で、かつ基準直線８０（図１）上に設けると、θ₁＝０となり、上記Ｄは次のＥのようになり、点Ｐの座標を算出し易くなる。
Ｐ（Ｙ_P，Ｚ_P）＝（Ｌ_Psinθ_P，Ｌ₁−Ｌ_Pcosθ_P）・・・・Ｅ
【００１９】
したがって、点Ｐまでの距離Ｌ_P及び角度θ_Pを計測すると、Ｄから点Ｐの座標を算出することができる。Ｘ軸方向の成分は、基準直線８０上を距離・角度計測装置１が移動した距離で表すことができる。
【００２０】
実際には船底（床）の形状が完全に平坦であることが少ないため、距離・角度計測装置１を基準直線８０の真上に設置するのは困難である。しかし、真上に設置できなくても、θ、L₁、L₂を実測し式Ｂを用いることにより容易に点Ｐの座標を求めることができる。
【００２１】
また、基準直線８０に対し直角な平面の設定は、レーザ式の距離・角度計測装置１のレーザを船室１００の内壁面に照射すると、距離・角度計測装置１がこの平面内にあれば、内壁面に投影される照射光は歪みのない十字形を形成するので、投影される照射光が十字形となるように平面内に距離・角度計測装置１を手動で設置する。
【００２２】
図１の線６上の点Ｐ（計測点）は、上記ではθ_Pを５度毎に設定しているが、船室１００の内壁の状態によってはさらに細かく設定してもよいし、又は大きく設定してもよい。
【００２３】
基準直線８０に沿った（Ｘ軸方向）距離・角度計測装置１の移動は、上記では１０ｃｍとしたが、船室１００内の状況に応じてさらに細かく計測する必要があれば、５ｃｍ等に細かく設定してもよく、又、船室１００の内壁面に変化が少なければ、２０ｃｍ等に大まかに設定してもよい。
【００２４】
以上説明したように、基準直線８０に対して直角な平面上にＫ₁及びＫ₂の二つの点を設定し、この平面上でかつ点Ｋ₁と点Ｋ₂を結ぶ直線上以外の点に距離・角度計測器を設置すると、距離・角度計測器が基準直線８０から外れたところを基準直線８０と平行に移動しても、適切な座標系に換算することができる。
【００２５】
船室１００に配管を施す際に、事前に本発明の室内計測方法で室内の内壁面上の複数箇所の座標値を求めておくと、この座標値を元にノートパソコン９０にインストールされた形状表示ソフトウェアにより内壁面の形状を視覚的に把握することも可能になり、配管が障害物に干渉しないように予め計画を練ることができるようになる。
【００２６】
図１で示す実施の形態により得られた座標データは、例えば、既設の船室の内装工事をする際に、予め三次元ＣＡＤシステムで三次元的に表示し、これに別に作成された三次元の配管設備図を重ね合わせることにより、配管と内壁面との位置関係を視覚的に確認することが可能になる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の室内計測方法を適用すると、正確な室内の内壁の形状を把握することができる。室の内壁の状況に応じて、基準直線８０に沿って任意の間隔で距離・角度計測装置１を移動させて計測することができるので、内壁面の変化の度合が小さい箇所では移動距離を大きく設定し、変化の度合が大きい箇所では移動距離を細かく設定することにより、必要な内壁の形状のデータを効率よく求めることができる。
【００２８】
また、室内の内壁の形状変化が大きい箇所では細かい角度設定を行い、形状変化が小さい箇所では大まかな角度設定を行うことにより、必要な内壁の形状のデータを効率よく求めることができる。
【００２９】
本発明の室内計測方法によると、基準直線８０に対して直角な計測対象平面を設定することにより、角度計測を二次元で行うことができるので、角度計測計が一セットで済み、安価な距離・角度計測装置１を使用することができる。
【００３０】
本発明の室内計測方法によると、室内における配管等の作業に先立ち、室内の内壁の座標値を得ることができるので、予め配管計画を練ることができ、現場（室内）での組立時間を短縮することができ、また、熟練労働力も不要となるのでコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】距離・角度計測装置を室内に配置した状態を示す斜視図である。
【図２】室内の形状を計測するために使用する機器の接続関係を示す概略図である。
【図３】計測箇所の座標値を算出するのに必要な基準点の設定の仕方を示す略図である。
【図４】距離データ及び角度データから算出した座標値の一覧表である。
【図５】距離データ及び角度データから算出した座標値の別の一覧表である。
【符号の説明】
１距離・角度計測装置
６、７線
８０基準直線
９０ノートパソコン（記憶手段）

Claims

室（１００）内において水平な基準直線（８０）を設定し、
前記基準直線（８０）に対して直角な平面上に、第１の点（Ｋ _１）と、該第１の点（Ｋ _１）から所定の距離（ａ）だけ離れた第２の点（Ｋ _２）とを設定するとともに、距離・角度計測装置（１）を設置し、前記平面と前記室（１００）の内壁面とが交差する線（６，７）上に複数の計測点（Ｐ，Ｑ）を設定し、
前記距離・角度計測装置（１）の位置（Ｋ _０）から前記第１の点（Ｋ _１）までの第１の距離（Ｌ _１）と、前記位置（Ｋ _０）から前記第２の点（Ｋ _２）までの第２の距離（Ｌ _２）と、前記位置（Ｋ _０）から前記計測点（Ｐ）までの第３の距離（Ｌ _Ｐ）と、を前記距離・角度計測装置（１）によって計測し、
前記距離・角度計測装置（１）の位置（Ｋ _０）と前記第１の点（Ｋ _１）とを結ぶ線分と、前記位置（Ｋ _０）と前記計測点（Ｐ）とを結ぶ線分と、がなす角度（θ）を、前記距離・角度計測装置（１）によって計測し、
前記所定距離（ａ）と、前記第１，第２，第３の距離（Ｌ _１，Ｌ _２，Ｌ _Ｐ）と、前記角度（θ）とから、前記第１点（Ｋ _１）を基準とした前記計測点（Ｐ）の座標を算出し、
前記基準直線（８０）に直角かつ所定の間隔をおいた複数の平面上で、以上の手順を順次行い、算出した計測点（Ｐ）の座標を記憶手段に記憶することを特徴とする、室内計測方法。