JP6306915B2 - Target used in a method for measuring a predetermined position of an object to be measured and distance measurement method using the target - Google Patents

Target used in a method for measuring a predetermined position of an object to be measured and distance measurement method using the target Download PDF

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本発明は、レーザスキャナを用いて被測定物の端部の位置を正確に測定するために用いるターゲット及びそのターゲットを用いて被測定物上の距離を計測する方法に関する。   The present invention relates to a target used for accurately measuring the position of an end of an object to be measured using a laser scanner and a method for measuring a distance on the object to be measured using the target.

近年、大型建造物の製造工程において、設置現場で個々の部材を組み立てるのではなく、工場である程度の大きさのブロックを製造しておき、現場では各ブロックを溶接等で繋ぎ合わせる工法がとられている。この場合、ブロック同士の端部のずれを数mm程度に抑えられる工作精度が要求されている。この要求を満たすために、各ブロックの端部の形状や寸法を正確に計測するニーズが高まっている。   In recent years, in the manufacturing process of large buildings, rather than assembling individual members at the installation site, blocks of a certain size are manufactured at the factory, and the blocks are joined together by welding etc. at the site. ing. In this case, the work accuracy is required to suppress the deviation of the end portions between the blocks to about several mm. In order to satisfy this requirement, there is an increasing need for accurately measuring the shape and dimensions of the end of each block.

上記ニーズのためにレーザスキャナの利用が検討されている。レーザスキャナは一度の計測で計測対象の全体形状を取得可能であり、得られる点群データを処理することによって面を精度よく計測できる機器である。しかし、レーザスキャナは、短時間で大量の点群データを取得できるが、設定範囲内の天井、壁、机など測定対象以外のデータも同時に取得してしまう。特許文献1では、おおむね測定対象のみをレーザビームが照射できるように、視野制限窓を設けて、不要な物体を示す点群データを除去している。
また、レーザを用いた測距装置において、ターゲットの位置を検知することにより検出エリアの位置調整を行う技術が知られている(特許文献2)。
The use of a laser scanner is being studied for the above needs. A laser scanner is a device that can acquire the entire shape of a measurement target with a single measurement and can accurately measure a surface by processing the obtained point cloud data. However, the laser scanner can acquire a large amount of point cloud data in a short time, but also acquires data other than the measurement target such as a ceiling, wall, and desk within the set range. In Patent Document 1, a field-limitation window is provided to remove point cloud data indicating unnecessary objects so that only a measurement target can be irradiated with a laser beam.
In a distance measuring device using a laser, a technique for adjusting the position of a detection area by detecting the position of a target is known (Patent Document 2).

特開2012−47656号公報JP 2012-47656 A 特開2003−215244号公報JP 2003-215244 A

従来、レーザスキャナを用いた端部計測手法としては、端部の点群を用いて端部の形状を計測するものがある。しかし、この手法には、次のような問題点がある。
・レーザスキャナの照射スポット間隔によって定まる測定誤差が生じる。つまり、照射スポット間隔より高い精度で端部位置を計測することができなかった。
・被測定物の端部にレーザを照射できるようにレーザスキャナを設置しなければならず、被測定物の端部の位置によってレーザスキャナの設置位置が制限されるため、測定のための作業効率が悪かった。
Conventionally, as an edge measurement method using a laser scanner, there is a technique of measuring the shape of an edge using a point cloud of the edge. However, this method has the following problems.
・ Measurement error determined by the interval between the laser scanner spots. That is, the end position could not be measured with higher accuracy than the irradiation spot interval.
・ Because the laser scanner must be installed so that the end of the object to be measured can be irradiated with laser, and the position of the laser scanner is limited by the position of the end of the object to be measured, the work efficiency for measurement Was bad.

従来の測定方法について、図7に示すような略長方形状の板状物体の端部の位置を、レーザスキャナを用いて測定する例によって説明する。   A conventional measurement method will be described with reference to an example in which the position of the end portion of a substantially rectangular plate-like object as shown in FIG. 7 is measured using a laser scanner.

レーザスキャナは非接触型の光学センサで、対象物の形状を位置座標の集合としてデジタル化できる。代表的な原理は、タイムオブフライト方式と呼ばれ、スキャナから対象物にレーザを照射し、スキャナに戻ってくるまでの時間で対象物の照射スポットまでの距離を計測し、これら距離を持った点、すなわち座標を持った点の集合体として対象物の形状をデジタル化することができる。レーザスキャナはその原理上、照射スポット間隔が検出の限界となる。   A laser scanner is a non-contact optical sensor, and can digitize the shape of an object as a set of position coordinates. The typical principle is called the time-of-flight method. The laser is irradiated from the scanner to the target object, and the distance to the target irradiation spot is measured by the time it takes to return to the scanner. The shape of the object can be digitized as a collection of points, that is, points having coordinates. In the laser scanner, the irradiation spot interval is the limit of detection in principle.

次に、レーザスキャナによる対象物の端部の検出について図7によって説明する。
被測定物1の端部Aを検出しようとする場合、レーザスキャナ2を被測定物1の端部Aにレーザを照射できる位置に設置し、レーザを端部A付近にスキャンしながら照射する。
図7では、被測定物A1、A2、A4、A5、A7、A8のスポットからはレーザがスキャナ2に戻ってくるが、A3、A6、A9のスポットからはレーザはスキャナ2に戻ってこない。
レーザスキャナ2では、A1、A2、A4、A5、A7、A8のスポットから戻ってきたレーザの検出したのち、戻ってくるまでの時間とレーザの照射方向に基づいて被測定物のスポットA1、A2、A4、A5、A7、A8の位置座標を点群の集合としてデジタル化する。
Next, detection of the end of the object by the laser scanner will be described with reference to FIG.
When the end A of the device under test 1 is to be detected, the laser scanner 2 is placed at a position where the laser beam can be applied to the end A of the device under test 1 and the laser is irradiated while scanning near the end A.
In FIG. 7, the laser beam returns to the scanner 2 from the spots of the objects A1, A2, A4, A5, A7, and A8, but the laser beam does not return to the scanner 2 from the spots of A3, A6, and A9.
In the laser scanner 2, after detecting the laser returning from the spots A1, A2, A4, A5, A7, A8, the spots A1, A2 of the object to be measured based on the time until returning and the laser irradiation direction. , A4, A5, A7, and A8 are digitized as a set of point clouds.

スキャナ2側では、点群データA1、A2、A4、A5、A7、A8により、端部Aのおおよその位置を検出することができるが、各スポット間隔が検出の限界となる。照射スポット間隔を小さくすれば端部検出精度は向上するが、スポット間隔を小さくするということは、レーザ照射回数の増大、ひいては計測時間の増大を意味する。さらに、図7のような位置にレーザスキャナを設置し、被測定物の測定面とレーザの入射角が浅い場合には、レーザスキャナのレーザ発射角度のわずかな変化も測定面では大きなスポット間隔となり、端部検出精度が低くなるという問題があった。 On the scanner 2 side, the approximate position of the end A can be detected from the point cloud data A1, A2, A4, A5, A7, and A8, but each spot interval is the limit of detection. If the irradiation spot interval is reduced, the edge detection accuracy is improved. However, reducing the spot interval means an increase in the number of times of laser irradiation and, consequently, an increase in measurement time. Furthermore, when a laser scanner is installed at the position shown in FIG. 7 and the measurement surface of the object to be measured and the laser incident angle are shallow, even a slight change in the laser emission angle of the laser scanner results in a large spot interval on the measurement surface. There is a problem that the edge detection accuracy is lowered.

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、新規なターゲットを用いることにより、レーザスキャナで取得される点群データから対象となるターゲットを容易に判別することができ、さらに、非測定部の端部をレーザスキャナの照射スポット間隔より高い精度(照射スポット間隔より高い解像度)で計測することを可能とするとともに、レーザスキャナの設置位置を被測定物の端部に関わらず任意の場所とすることを可能とする、非常に使い勝手の良い端部の計測のためのターゲットを提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to such problems, and by using a new target, the target of interest can be easily determined from point cloud data acquired by a laser scanner. It is possible to measure the end of the non-measurement part with higher accuracy (resolution higher than the irradiation spot interval) than the irradiation spot interval of the laser scanner, and the position of the laser scanner regardless of the end of the object to be measured The object is to provide a very easy-to-use target for measuring the end, which can be any location.

前記課題を解決するために、本発明の被測定物の所定位置を計測する方法に用いるターゲットは、
レーザスキャナによって所定の測定範囲をスキャンして得られる点群データに基づいて、前記所定の測定範囲に存在する被測定物の所定位置を計測する方法に用いるターゲットであって、
前記ターゲットは、八面体と、前記被測定物の所定位置に位置合わせ可能な頂点を有する直方体とを組み合わされ、レーザスキャナによってスキャン可能な複数の平面領域からなる立体形状をしており、
レーザスキャナによって、前記ターゲットを含む範囲をスキャンして前記ターゲットの点群データを取得し、
取得した前記点群データから平面領域を構成する点群データの組を複数の平面領域について抽出し、
前記抽出した複数の平面領域を構成する点群データの組と、前記ターゲットの立体形状を特定するための既知の固有データとに基づいて、前記直方体の1つの頂点の位置を算出し、
算出した前記直方体の頂点の位置に基づいて被測定物の所定位置を計測する方法に用いることを特徴としている。
この特徴によれば、ターゲット下部が直方体となっており、計測すべき所定位置に直方体の頂点を位置合わせするものであるので、位置合わせの作業が容易となる。特に、計測すべき所定位置が被測定物の端部の場合、直方体の頂点を合わせるので、ターゲットが被測定物からはみ出ることがなく、被測定物に安定して載置することができる。
また、レーザ照射の目標物となるターゲットは、どの角度からレーザが照射されても照射面を検出しやすい形状となっており、レーザスキャナの設置位置を任意に設定することが可能となる。
In order to solve the above problems, the target used in the method for measuring a predetermined position of the object to be measured of the present invention is:
Based on point cloud data obtained by scanning a predetermined measurement range with a laser scanner, a target used in a method for measuring a predetermined position of an object to be measured existing in the predetermined measurement range,
The target is an octahedron and a rectangular parallelepiped having a vertex that can be aligned with a predetermined position of the object to be measured, and has a three-dimensional shape composed of a plurality of planar regions that can be scanned by a laser scanner,
By scanning a range including the target with a laser scanner to obtain point cloud data of the target,
Extracting a set of point cloud data constituting a plane area from the acquired point cloud data for a plurality of plane areas ,
Based on the set of point cloud data constituting the extracted plurality of planar regions and known unique data for specifying the three-dimensional shape of the target, the position of one vertex of the rectangular parallelepiped is calculated,
The method is characterized in that it is used in a method for measuring a predetermined position of an object to be measured based on the calculated position of the vertex of the rectangular parallelepiped.
According to this feature, the lower part of the target is a rectangular parallelepiped, and the vertex of the rectangular parallelepiped is aligned with a predetermined position to be measured. Therefore, the alignment operation becomes easy. In particular, when the predetermined position to be measured is the end of the object to be measured, the vertex of the rectangular parallelepiped is matched, so that the target does not protrude from the object to be measured and can be stably placed on the object to be measured.
In addition, the target that is the target of laser irradiation has a shape that makes it easy to detect the irradiated surface regardless of the angle from which the laser is irradiated, and the installation position of the laser scanner can be arbitrarily set.

本発明の被測定物の所定位置を計測する方法に用いるターゲットは、
前記ターゲットは、前記直方体の一面の中心に前記八面体の1つの頂点を含む頂部が埋め込まれた形状で組み合わされており、更に、前記八面体の前記埋め込まれた頂点と対向する頂点へ至る2つの稜線が形成する平面が、前記直方体の前記一面と接する前記直方体の4つの平面のうちの対向する1対の平面と直交する形態で、前記八面体は前記直方体と組み合わされていることを特徴としている。
この特徴によれば、レーザスキャンの照射角度にかかわらず、ターゲットを構成する八面体と立方体の平面を容易に検出できる。
The target used in the method for measuring the predetermined position of the object to be measured according to the present invention is:
The target is combined in a shape in which a top portion including one vertex of the octahedron is embedded at the center of one surface of the rectangular parallelepiped, and further reaches a vertex opposite to the embedded vertex of the octahedron 2 The octahedron is combined with the rectangular parallelepiped in a form in which a plane formed by two ridge lines is orthogonal to a pair of opposing planes of the four planes of the rectangular parallelepiped that are in contact with the one surface of the rectangular parallelepiped. It is said.
According to this feature, it is possible to easily detect the octahedral and cubic planes constituting the target regardless of the irradiation angle of the laser scan.

本発明の被測定物の所定位置を計測する方法に用いるターゲットは、
レーザスキャナによって所定の測定範囲をスキャンして得られる点群データに基づいて、前記所定の測定範囲に存在する被測定物の所定位置を計測する方法に用いるターゲットであって、
前記ターゲットは、八面体と前記被測定物の所定位置に位置合わせ可能な頂点を有する直方体とを組み合わされ、レーザスキャナによってスキャン可能な複数の平面領域からなり、更に、前記直方体の一面の中心に前記八面体の1つの頂点を含む頂部が埋め込まれた形状で組み合わされており、前記八面体の前記埋め込まれた頂点と対向する頂点へ至る2つの稜線が形成する仮想の平面が、前記直方体の前記一面と接する前記直方体4つの平面のうちの対向する1対の平面と直交する形態で、前記八面体は前記直方体と組み合わされてなる立体形状をしており、
レーザスキャナによって、前記ターゲットを含む範囲をスキャンして前記ターゲットの点群データを取得し、
取得した前記点群データから領域成長法を用いて複数の平面領域を抽出し、
前記複数の平面領域の中から、前記ターゲットの立体形状を特定する既知の固有データに基づいて前記八面体を構成する平面領域を抽出し、更に、抽出した前記八面体を構成する平面領域から得られる前記八面体の頂点と前記ターゲットの立体形状を特定する既知の固有データに基づいて前記直方体を構成する平面領域を抽出し、
前記八面体から抽出した前記頂点と、抽出した前記直方体を構成する前記平面領域とから前記被測定物の所定位置に位置合わせした前記直方体の頂点の位置を算出し、
算出した前記直方体の頂点の位置に基づいて被測定物の所定位置を計測することを特徴としている。
この特徴によれば、ターゲットを構成する八面体の頂点を検出し、その頂点位置に基づいて直方体の頂点を算出しているので、頂点の算出が正確に行える。
The target used in the method for measuring the predetermined position of the object to be measured according to the present invention is:
Based on point cloud data obtained by scanning a predetermined measurement range with a laser scanner, a target used in a method for measuring a predetermined position of an object to be measured existing in the predetermined measurement range,
The target is a combination of an octahedron and a rectangular parallelepiped having a vertex that can be aligned with a predetermined position of the object to be measured, and is composed of a plurality of planar regions that can be scanned by a laser scanner, and further, at the center of one surface of the rectangular parallelepiped. The top including one vertex of the octahedron is combined in an embedded shape, and an imaginary plane formed by two ridge lines leading to the vertex facing the embedded vertex of the octahedron is the rectangular parallelepiped. The octahedron has a three-dimensional shape combined with the rectangular parallelepiped in a form orthogonal to a pair of opposed planes of the four planes of the rectangular parallelepiped in contact with the one surface,
By scanning a range including the target with a laser scanner to obtain point cloud data of the target,
Extract a plurality of planar regions from the acquired point cloud data using a region growth method,
A plane area constituting the octahedron is extracted from the plurality of plane areas based on known unique data for specifying the three-dimensional shape of the target, and further obtained from the extracted plane area constituting the octahedron. A plane region constituting the rectangular parallelepiped is extracted based on known specific data specifying the vertices of the octahedron and the three-dimensional shape of the target,
Calculate the position of the vertex of the rectangular parallelepiped aligned with the predetermined position of the object to be measured from the vertex extracted from the octahedron and the planar area constituting the extracted rectangular parallelepiped,
A predetermined position of the object to be measured is measured based on the calculated position of the vertex of the rectangular parallelepiped.
According to this feature, since the vertices of the octahedron constituting the target are detected and the vertices of the rectangular parallelepiped are calculated based on the vertex positions, the vertices can be accurately calculated.

本発明の被測定物の所定位置を計測する方法に用いるターゲットは、
前記直方体は立方体であることを特徴としている。
この特徴によれば、ターゲットの載置面は正方形となるので被測定物の所定位置に載置する際にターゲットの載置する方向を考慮する必要がなく、また、ターゲットを構成する八面体の頂点から立方体の頂点を容易に算出できる。
The target used in the method for measuring the predetermined position of the object to be measured according to the present invention is:
The rectangular parallelepiped is a cube.
According to this feature, since the target mounting surface is a square, there is no need to consider the direction in which the target is mounted when mounting the target object at a predetermined position. The vertex of the cube can be easily calculated from the vertex.

本発明の被測定物の所定位置を計測する方法に用いるターゲットは、
前記直方体に代えて三角柱、五角柱、または六角柱を用いたことを特徴としている。
この特徴によれば、被測定物の端部の形状に応じて安定してターゲットを載置することができる。
The target used in the method for measuring the predetermined position of the object to be measured according to the present invention is:
Instead of the rectangular parallelepiped, a triangular prism, pentagonal prism, or hexagonal prism is used.
According to this feature, the target can be stably placed according to the shape of the end of the object to be measured.

本発明の被測定物の所定位置を計測する方法に用いるターゲットは、
前記八面体は正八面体であることを特徴としている。
この特徴によれば、ターゲットを構成する正八面体の頂点から立方体の頂点を更に容易に算出できる。
The target used in the method for measuring the predetermined position of the object to be measured according to the present invention is:
The octahedron is a regular octahedron.
According to this feature, the vertices of a cube can be more easily calculated from the vertices of a regular octahedron that constitutes the target.

本発明の被測定物の所定位置を計測する方法に用いるターゲットは、
ターゲット底面に固定手段を有することを特徴としている。
この特徴によれば、計測中にターゲットが振動等により移動する恐れがなく、また、壁や天井等の被測定面が水平でないものの計測に用いることができる。
The target used in the method for measuring the predetermined position of the object to be measured according to the present invention is:
A fixing means is provided on the bottom surface of the target.
According to this feature, there is no fear that the target moves due to vibration or the like during measurement, and it can be used for measurement of a surface to be measured such as a wall or a ceiling that is not horizontal.

本発明の被測定物の所定位置を計測する方法に用いるターゲットは、
固定手段が磁性部材であることを特徴としている。
この特徴によれば、被測定物が鉄製などの磁石と吸着性のある物質の場合に、容易に設置や取り外しができる。
The target used in the method for measuring the predetermined position of the object to be measured according to the present invention is:
The fixing means is a magnetic member.
According to this feature, when the object to be measured is a substance that is adsorptive with a magnet such as iron, it can be easily installed and removed.

本発明のターゲットを用いて、被測定物上の距離を計測する方法は、
被測定物上の計測すべき複数点に、前記ターゲットの頂点を位置合わせして複数設置し、
前記複数のターゲットの前記頂点の位置に基づいて被測定物上の距離を計測することを特徴としている。
この特徴によれば、本発明のターゲットを用いることによって、レーザスキャナによってスキャンした測定範囲内の複数個所の距離を容易に計測することができる。
Using the target of the present invention, a method for measuring a distance on an object to be measured is
A plurality of points to be measured on the object to be measured are installed by aligning the vertices of the target,
The distance on the object to be measured is measured based on the positions of the vertices of the plurality of targets.
According to this feature, by using the target of the present invention, it is possible to easily measure the distances at a plurality of locations within the measurement range scanned by the laser scanner.

本発明のターゲットを用いた被測定物の端部の距離の計測する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of measuring the distance of the edge part of the to-be-measured object using the target of this invention. 本計測法に用いるターゲットを示す図である。It is a figure which shows the target used for this measuring method. 正八面体の頂点から立方体の頂点を算出する手法を説明する図である。It is a figure explaining the method of calculating the vertex of a cube from the vertex of a regular octahedron. ターゲットの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a target. ターゲットの他の変形例を示す図である。It is a figure which shows the other modification of a target. ターゲットの固着手段を示す図である。It is a figure which shows the adhering means of a target. レーザスキャナにより被測定物の端部を計測する従来の方法を示す図である。It is a figure which shows the conventional method of measuring the edge part of a to-be-measured object with a laser scanner.

本発明に係る被測定物の所定位置を計測する方法に用いるターゲット及び該ターゲットを用いた距離計測方法を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。   A target for use in a method for measuring a predetermined position of an object to be measured according to the present invention and a mode for carrying out a distance measurement method using the target will be described below based on examples.

ここでは、図1に示すような略長方形状の板状物体のA端−B端間の距離を、レーザスキャナを用いて測定する例によって本発明を説明する。
本発明では、図1に示すように被測定物1の端部A、Bを検出するために、ターゲット10の頂点を端部A、Bに位置合わせてして載置し、ターゲット10の位置、形状をレーザスキャンによって検出し、それに基づいて被測定物1の端部A、Bを計算により算出する。
本発明では、被測定物の位置を直接計測するのではなく、ターゲット10を用いて間接的に計測することになる。そのために、ターゲット10を被測定物の所定位置に正確に位置合わせして、載置する必要がある。その際、ターゲット10の立方体底面の中心を被測定物の所定位置に位置合わせするのに比べ、ターゲット10の立方体底面の頂点を位置合わせする方が容易である。特に、計測すべき所定位置が被測定物の端部の場合、立方体の頂点を合わせるので、ターゲット10が被測定物からはみ出ることがなく、被測定物に安定して載置することができる。従って、レーザスキャンによって得られたデータからターゲット10の頂点の位置を算出するようにしたのは、ターゲット10の位置合わせの容易性と関連している。
Here, the present invention will be described based on an example in which the distance between the A end and the B end of a substantially rectangular plate-like object as shown in FIG. 1 is measured using a laser scanner.
In the present invention, in order to detect the end portions A and B of the DUT 1 as shown in FIG. 1, the apex of the target 10 is placed in alignment with the end portions A and B, and the position of the target 10 is set. The shape is detected by laser scanning, and the end portions A and B of the DUT 1 are calculated based on the detected shape.
In the present invention, the position of the object to be measured is not directly measured, but indirectly measured using the target 10. For this purpose, the target 10 needs to be accurately aligned with a predetermined position of the object to be measured and placed. At this time, it is easier to align the vertex of the cube bottom surface of the target 10 than to align the center of the cube bottom surface of the target 10 with a predetermined position of the object to be measured. In particular, when the predetermined position to be measured is the end of the object to be measured, the vertices of the cube are aligned, so that the target 10 does not protrude from the object to be measured and can be stably placed on the object to be measured. Therefore, the calculation of the position of the vertex of the target 10 from the data obtained by laser scanning is related to the ease of alignment of the target 10.

まず、ターゲット10について図2によって説明する。
本発明の端部計測に用いるターゲット10は、立方体11の上平面に正八面体下部12の一部がめり込んだ形状で結合された形状をしている。また、正八面体14の立方体に埋め込まれた頂点14fと、それに対向する頂点14eを結ぶ2つの稜線を含む平面(頂点14f、14a、14e、14cが形成する平面)と正八面体が埋め込まれた立方体の上平面と1辺を接する立方体に平面(頂点11a、11e、11h、11dが形成する平面および頂点11b、11f、11g、11cが形成する平面)とは、90度の角度を持って組み合わされている。同様に、正八面体14の立方体に埋め込まれた頂点14fと、それに対向する頂点14eを結ぶ2つの稜線を含む平面(頂点14f、14b、14e、14dが形成する平面)と正八面体が埋め込まれた立方体の上平面と1辺を接する立方体の平面(頂点11a、11e、11f、11bが形成する平面および頂点11c、11g、11h、11dが形成する平面)とは、90度の角度を持って組み合わされている。
立方体11と正八面体14を組み合わせるために立方体に正八面体を一部めり込ませているが、これはターゲットを製作する上で所定の強度を得るために行っている。従って、強度が得られるのであればめり込ませる部分は少ない方が、レーザスキャンによりターゲットを検出する精度は向上する。しかし、正八面体下部12の平面を検出する上で、正八面体下部12の1/3程度を埋め込ませてもレーザスキャンにより正八面体下部面を検出するのにさしたる支障は生じない。
ターゲット10の大きさは、被測定物の大きさ、レーザスキャナのスキャンスポット間隔、レーザスキャナとターゲットまでの距離に応じて適当な大きさとすることができる。
ターゲットの材質としては、レーザを反射できるものであれば、いかなる物でもよいが、一部でもレーザを透過するもの(半透明)であると、透過したレーザがターゲットの先で反射し、レーザスキャナに戻ることによりターゲット面の検出に悪影響を及ぼす恐れがあるので、一部でもレーザを透過する材質は適当ではない。
First, the target 10 will be described with reference to FIG.
The target 10 used for edge measurement according to the present invention has a shape in which a part of a regular octahedron lower portion 12 is joined to an upper plane of a cube 11 in a shape. Also, a cube including a plane (a plane formed by the vertices 14f, 14a, 14e, and 14c) and an octahedron embedded in the cube of the octahedron 14 and two ridge lines connecting the vertex 14e facing the vertex 14f. The plane (the plane formed by the vertices 11a, 11e, 11h, and 11d and the plane formed by the vertices 11b, 11f, 11g, and 11c) is combined with a cube that contacts one side with the upper plane at an angle of 90 degrees. ing. Similarly, a plane (a plane formed by the vertices 14f, 14b, 14e, and 14d) and a regular octahedron are embedded including the vertex 14f embedded in the cube of the regular octahedron 14 and the two ridge lines connecting the vertex 14e opposite to the vertex 14f. The upper plane of the cube and the plane of the cube that touches one side (the plane formed by the vertices 11a, 11e, 11f, and 11b and the plane formed by the vertices 11c, 11g, 11h, and 11d) are combined at an angle of 90 degrees. Has been.
In order to combine the cube 11 and the regular octahedron 14, a part of the regular octahedron is embedded in the cube. This is performed in order to obtain a predetermined strength in manufacturing the target. Therefore, if the intensity is obtained, the accuracy of detecting the target by laser scanning is improved when the number of the portions to be embedded is small. However, in detecting the plane of the regular octahedron lower part 12, even if about 1/3 of the regular octahedron lower part 12 is embedded, there is no problem in detecting the lower surface of the octahedron by laser scanning.
The size of the target 10 can be set to an appropriate size according to the size of the object to be measured, the scan spot interval of the laser scanner, and the distance between the laser scanner and the target.
The target material may be anything as long as it can reflect the laser, but if it is partly transparent (translucent), the transmitted laser is reflected at the tip of the target, and the laser scanner. Since there is a possibility that the detection of the target surface is adversely affected by returning to, a material that transmits the laser is not suitable.

ターゲット10として、立方体と正八面体を組み合わせた形状について、更に、説明する。
本発明の端部計測方法では、ターゲット10の面情報をレーザスキャナで取得し、最終的に立方体の頂点を計算により算出している。そのため、ターゲットの形状としては、レーザの照射方向(これはレーザスキャナの設置位置に関連する)に関わらず、多くの面情報が得られる形状が望ましい。立方体の頂点11a、11b、11c、11dを求めるためには正八面体の頂点14a、14b、14c、14dのいずれかの点の座標を取得し、その頂点座標を利用して立方体の頂点を計算により求める方法がある(正八面体の頂点から立方体の頂点を算出の方法については後述)。正八面体の頂点の座標は、頂点を囲む3面の規定する情報から求められる。そのため、レーザスキャンにより少なくとも頂点を囲む3面について点群データを取得する必要がある。図2に示すようなターゲットの形状では、おおよそどの方向からレーザが入射しても頂点を囲む3面を規定する情報を取得することができる。
The shape which combined the cube and the regular octahedron as the target 10 is further demonstrated.
In the edge measuring method of the present invention, the surface information of the target 10 is acquired by a laser scanner, and finally the vertexes of the cube are calculated. Therefore, the shape of the target is preferably a shape that can obtain a lot of surface information regardless of the laser irradiation direction (this is related to the installation position of the laser scanner). In order to obtain the vertices 11a, 11b, 11c, and 11d of the cube, the coordinates of any one of the vertices 14a, 14b, 14c, and 14d of the regular octahedron are obtained, and the vertexes of the cube are calculated by using the vertex coordinates. There is a method of obtaining (the method for calculating the vertex of the cube from the vertex of the regular octahedron is described later). The coordinates of the vertices of the regular octahedron are obtained from information defined by the three surfaces surrounding the vertices. Therefore, it is necessary to acquire point cloud data for at least three surfaces surrounding the vertex by laser scanning. With the shape of the target as shown in FIG. 2, information defining the three surfaces surrounding the apex can be obtained regardless of the direction from which the laser is incident.

本発明において、ターゲット頂点を算出するために、ターゲットの下部を構成する立方体の頂点を含む平面を算出する必要がある。図2に示すようなターゲットの形状の場合、正八面体の頂点から中心に向かう法線ベクトルと最も類似した法線ベクトルを持つ平面領域を立方体を構成する平面として探索している(詳しくは後述)。このことは、正八面体の頂点が立方体の平面をコンピュータで自動的に探索するときに、有効な情報となっていることを意味する。例えば、立方体と組み合わされる形状が正八面体ではなく、球体である場合、球体の面情報から球体の中心座標を算出することはできるが、この中心座標から立方体の底辺を構成する平面の姿勢を知ることはできない。つまり、球体の中心と立方体の中心を結ぶ軸の周りに平面がどのように回転しているかは知りえない。このように、本発明のターゲットの形状は、立方体を構成する平面をコンピュータにより自動的に探索する際に役立つという利点がある。   In the present invention, in order to calculate the target vertex, it is necessary to calculate a plane including the vertexes of the cube constituting the lower part of the target. In the case of the target shape as shown in FIG. 2, a planar region having a normal vector most similar to the normal vector from the apex of the regular octahedron to the center is searched as a plane constituting the cube (details will be described later). . This means that the vertex of the octahedron is effective information when the computer automatically searches for a cubic plane. For example, when the shape combined with the cube is not a regular octahedron but a sphere, the center coordinates of the sphere can be calculated from the surface information of the sphere, but the orientation of the plane that forms the base of the cube is known from this center coordinate It is not possible. In other words, it is impossible to know how the plane rotates around the axis connecting the center of the sphere and the center of the cube. As described above, the shape of the target of the present invention has an advantage that it is useful when a computer automatically searches for a plane constituting the cube.

図7に示したように被測定物1の測定面に対してレーザの入射角が浅い場合、端部検出の誤差が大きくなったが、端部にターゲット10を置いた場合、ターゲット10の立方体11の側面は測定面に対し垂直となっているので、レーザの入射に対しては深い入射角となる。また、正八面体の各面は測定面に対し、約35°の傾きとなっているので、測定面に対するレーザの入射角よりはるかに深い入射角となっている。そのため、被測定物1の測定面に対してレーザの入射角が浅い場合でも、ターゲット10について充分の点群データを取得できる。   As shown in FIG. 7, when the incident angle of the laser is shallow with respect to the measurement surface of the DUT 1, the end detection error increases. However, when the target 10 is placed at the end, the cube of the target 10 is obtained. Since the side surface 11 is perpendicular to the measurement surface, the incident angle is deep with respect to the incidence of the laser. Further, each surface of the regular octahedron has an inclination of about 35 ° with respect to the measurement surface, so that the incident angle is much deeper than the incident angle of the laser with respect to the measurement surface. Therefore, sufficient point cloud data can be acquired for the target 10 even when the incident angle of the laser is shallow with respect to the measurement surface of the DUT 1.

ターゲット10を用いた被測定物の端部計測方法について具体的にその一例を説明する。
(ターゲットの設置)
図1に示す被測定物1の端部Aと端部Bの距離を測定する場合、ターゲット10の立方体の頂点を被測定物1の端部Aにぴったり位置合わせして載置する。端部Bについてももう1つのターゲット10を頂点を位置合わせして載置する。
(点群データの取得)
次に、2つのターゲット10がスキャナ範囲に入る位置に設置したレーザスキャナによって、2つのターゲットを含む範囲をスキャンしてターゲット10の点群データを取得する。なお、取得した点群データは、xyz座標を持った点の集合となっている。
An example of a method for measuring an end portion of an object to be measured using the target 10 will be specifically described.
(Target setting)
When measuring the distance between the end A and the end B of the DUT 1 shown in FIG. 1, the vertex of the cube of the target 10 is placed on the end A of the DUT 1 so as to be positioned exactly. As for the end portion B, another target 10 is placed with its apex aligned.
(Acquisition of point cloud data)
Next, a range including the two targets is scanned by a laser scanner installed at a position where the two targets 10 fall within the scanner range, and point cloud data of the target 10 is acquired. The acquired point group data is a set of points having xyz coordinates.

(平面領域の探索)
取得した点群データから領域成長法を用いて平面領域を抽出する。
領域成長法とは、シード領域として選択した面上の領域とその近傍点の法線ベクトルが類似していれば同一平面上とみなして、平面領域を拡大していことによって平面領域を探索していく手法である。取得された点群データに領域成長法を適用して、複数の平面領域をコンピュータにより自動的に抽出する。
(Plane area search)
A planar region is extracted from the acquired point cloud data using a region growing method.
The region growth method is to search for a planar region by enlarging the planar region, assuming that the region on the surface selected as the seed region and the normal vector of its neighboring points are similar and assuming that they are on the same plane. It is a technique to go. A region growth method is applied to the acquired point cloud data, and a plurality of planar regions are automatically extracted by a computer.

(ターゲットを構成する平面の組み合わせを探索)
抽出された複数の平面領域の中から、ターゲット10を構成する平面の組合せを決定する。
まず、ターゲットの正八面体14を構成する平面の組合せを決定する。正八面体の隣り合う面同士(図2において、頂点14e、14a、14bが形成する平面と頂点14f、14a、14bが形成する平面)がなす角は109.5°である。また、隣り合わず平行でもない面同士(図2において、頂点14e、14a、14bが形成する平面と頂点14f、14b、14cが形成する平面)がなす角は70.5°である。この図形的性質から、なす角が109.5°の平面が2つ、なす角が70.5°の平面が1つ存在するような平面を求めると、それらの4つの平面の組合せがターゲットの正八面体14を構成する平面の組合せである。以上の操作により、ターゲットの正八面体部分の位置および姿勢が特定できる。
次に、ターゲットの立方体11を構成する平面を探索する。先ほど求めた正八面体14の4つの平面を含む頂点Pから、正八面体の中心に向かうベクトルと最も類似した法線ベクトルを持つ平面領域を探索する。探索範囲はターゲットの正八面体14から一定距離以内にある領域とする。この探索によってターゲットの立方体11を構成する1つの平面Sをコンピュータにより自動的に検出できる。
これにより、ターゲット10全体の位置および姿勢が特定できる。
(Search for combinations of planes that make up the target)
A combination of planes constituting the target 10 is determined from the extracted plurality of plane areas.
First, a combination of planes constituting the target octahedron 14 is determined. The angle formed by adjacent faces of the regular octahedron (in FIG. 2, the plane formed by the apexes 14e, 14a, and 14b and the plane formed by the apexes 14f, 14a, and 14b) is 109.5 °. Further, the angle formed by the surfaces that are not adjacent to each other and not parallel (in FIG. 2, the plane formed by the apexes 14e, 14a, and 14b and the plane formed by the apexes 14f, 14b, and 14c) is 70.5 °. From this graphic property, when a plane having two planes with an angle of 109.5 ° and one plane with an angle of 70.5 ° is obtained, the combination of these four planes is the target. This is a combination of planes constituting the regular octahedron 14. With the above operation, the position and orientation of the regular octahedron portion of the target can be specified.
Next, a plane that forms the target cube 11 is searched. A planar region having a normal vector most similar to a vector directed to the center of the regular octahedron is searched from the vertex P including the four planes of the regular octahedron 14 obtained earlier. The search range is an area within a certain distance from the target octahedron 14. By this search, one plane S constituting the target cube 11 can be automatically detected by a computer.
Thereby, the position and attitude | position of the target 10 whole can be specified.

(ターゲット底面頂点の抽出)
検出されたターゲットの位置と姿勢から、図3を用いてコンピュータにより自動的に底面頂点の座標を計算する。図3(A)のように正八面体の頂点Pを、立方体部分の1つの面である平面Sに投影し、点P’を得る。ターゲットの寸法は既知であるので、点P’を平面S内で、底面までの高さ分だけ鉛直方向に、立方体の1辺の長さの半分だけ水平方向に平行移動することによって、ターゲット正面(レーザスキャナ計測点から確認できる側)にある2つの底面頂点が計算できる(図3(B))。求めた2頂点から、平面Sの法線方向に立方体の1辺の長さ分だけ平行移動して、レーザスキャナから遠い側にある残りの2頂点の座標を計算する。
(Extraction of target bottom vertex)
Based on the detected position and orientation of the target, the coordinates of the bottom vertex are automatically calculated by a computer using FIG. As shown in FIG. 3A, the apex P of the regular octahedron is projected onto the plane S which is one surface of the cubic part, and the point P ′ is obtained. Since the dimensions of the target are known, the point P ′ is translated in the vertical direction in the plane S by the height up to the bottom surface and in the horizontal direction by half the length of one side of the cube. Two bottom surface vertices on the side that can be confirmed from the laser scanner measurement point can be calculated (FIG. 3B). From the two obtained vertices, a translation is performed in the normal direction of the plane S by the length of one side of the cube, and the coordinates of the remaining two vertices on the side far from the laser scanner are calculated.

図1に示す被測定物1の端部Aと端部B間の距離は、ターゲット10の立方体の底面頂点のうちで被測定物の端部Aに合わせて載置したターゲット底面頂点の座標と、ターゲット10の立方体の底面頂点のうちで被測定物の端部Bに合わせて載置したターゲット底面頂点の座標から求めることができる。
このようにして、ターゲットの底面頂点を計測したい位置に載置し、レーザスキャナによって、コンピュータにより自動的にターゲットの平面を認識することにより、被測定物の端部を直接検出することなく、被測定物の端部の位置を正確に測定することができる。
なお、図1は、被測定物1が平板であり同一平面上の端部Aと端部Bの距離を測定する例を示しているが、被測定物1が折れ曲がったり湾曲した部材であっても本発明のターゲットを使用することができる。その場合、部材の一方の端部と他方の端部は同一平面上になく、レーザスキャナの設置位置によっては一方の端部への照射スポット間隔と他方の端部への照射スポット間隔が異なるようになる場合がある。しかし、このような場合でも本発明のターゲットは、レーザがどの方向から照射されても照射面を検出しやすい形状となっているので、部材の形状にかかわらず1回の計測で両端部を精度よく抽出することができる。
The distance between the end A and the end B of the DUT 1 shown in FIG. 1 is the coordinates of the target bottom vertex placed according to the end A of the DUT among the cube bottom vertices of the target 10. From the bottom vertex of the cube of the target 10, it can be obtained from the coordinates of the target bottom vertex placed according to the end B of the object to be measured.
In this way, the bottom vertex of the target is placed at the position to be measured, and the plane of the target is automatically recognized by the computer by the laser scanner, so that the end of the object to be measured is not detected directly. The position of the end of the object to be measured can be accurately measured.
FIG. 1 shows an example in which the DUT 1 is a flat plate and the distance between the end A and the end B on the same plane is measured, but the DUT 1 is a bent or curved member. Can also be used with the target of the present invention. In this case, one end and the other end of the member are not on the same plane, and the irradiation spot interval to one end and the irradiation spot interval to the other end may differ depending on the installation position of the laser scanner. It may become. However, even in such a case, the target of the present invention has a shape that allows easy detection of the irradiated surface regardless of the direction of the laser irradiation. Can be extracted well.

上述した立方体端部の検出では、まず正八面体の3つの平面から正八面体の頂点を求め、それをもとに立方体の下部頂点を求めたが、レーザスキャナのレーザ照射方向によっては、正八面体を構成する3つの平面が正確に認識されない場合がある。本発明の正八面体と立方体を組み合わせたターゲットでは、正八面体の平面が十分に検出されない方向からレーザが照射された場合、立方体の平面が効率よく検出できる構造となっている。そのため、そのため、正八面体の3つの平面が十分に検出できないときには、立方体の平面を考慮して立方体の下部頂点を検出することができる。   In the above-described detection of the end of the cube, first, the vertex of the regular octahedron is obtained from the three planes of the regular octahedron, and the lower vertex of the cube is obtained based on the obtained vertex. The three planes that make up may not be recognized correctly. The target combining the regular octahedron and the cube of the present invention has a structure in which the plane of the cube can be efficiently detected when the laser is irradiated from a direction in which the plane of the regular octahedron is not sufficiently detected. Therefore, when the three planes of the regular octahedron cannot be sufficiently detected, the lower vertex of the cube can be detected in consideration of the plane of the cube.

ターゲット10の変形例について説明する。ターゲットとしては、レーザスキャナの設置位置に関わらず、3面以上の平面が観測できる形状として、図2に示したような立方体と正八面体を組み合わせたものが最適であるが、多少変形したターゲットでも端部計測に利用できる。たとえば、立方体と正八面体の組み合わせに変えて、図4(A)のように直方体21と正八面体14との組み合わせでもよいし、また、図4(B)のように立方体と2等辺三角形の平面からなる八面体24の組み合わせであってもよい。さらに、直方体と2等辺三角形の平面からなる八面体の組み合わせであってもよい(図示せず)。また、2等辺三角形の平面からなる八面体を組み合わせる場合、図4(B)のように八面体の対向する頂点間距離が長い方の軸を下部の立体に組み合わせるものと、図4(C)のように八面体の対向する頂点間距離が短い方の軸を下部の立体に組み合わせるものがある。さらに、図4(D)のように八面体の上部43を形成する三角形を正三角形とし、下部42を形成する三角形を二等辺三角形とするように八面体の上部と下部が異なる三角形からなる八面体44とすることもできる。
また、ターゲットの下部は、被測定物の端部に安定して載置でき、レーザスキャナにより面情報が取得できるものであれば良いので、直方体に限らず、三角柱、五角柱、または六角柱であってもよい。
図2に示すターゲットでは、正八面体の対向する頂点間の長さは立方体の1辺の長さより大きく、立方体からはみ出る寸法となっているが、正八面体の対向する頂点間の長さは立方体の1辺の長さより小さくてもよい。
A modification of the target 10 will be described. As a target, a combination of a cube and a regular octahedron as shown in FIG. 2 is optimal as a shape capable of observing three or more planes regardless of the installation position of the laser scanner. Can be used for edge measurement. For example, instead of a combination of a cube and a regular octahedron, a combination of a rectangular parallelepiped 21 and a regular octahedron 14 may be used as shown in FIG. 4A, or a plane of a cube and an isosceles triangle may be used as shown in FIG. 4B. A combination of octahedrons 24 may be used. Further, it may be a combination of a rectangular parallelepiped and an octahedron composed of planes of isosceles triangles (not shown). Further, when combining octahedrons composed of planes of isosceles triangles, as shown in FIG. 4 (B), the one having the longer distance between the opposite vertices of the octahedron is combined with the lower solid, and FIG. There is a combination of the lower solids with the axis having the shorter distance between the opposite vertices of the octahedron. Further, as shown in FIG. 4D, the triangle forming the upper part 43 of the octahedron is an equilateral triangle, and the triangle forming the lower part 42 is an isosceles triangle. The face body 44 can also be used.
Also, the lower part of the target is not limited to a rectangular parallelepiped, but a triangular prism, pentagonal prism, or hexagonal prism as long as the target can be stably placed on the end of the object to be measured and surface information can be acquired by a laser scanner. There may be.
In the target shown in FIG. 2, the length between the opposite vertices of the regular octahedron is larger than the length of one side of the cube, and is a dimension that protrudes from the cube. It may be smaller than the length of one side.

上述のターゲット及び該ターゲットを用いた計測手法では、ターゲットを被測定物端部に載置し、ターゲットに対し略横方向からレーザスキャナで計測する形態をもとにして説明してきた。
しかし、ターゲット設置位置が、例えば、天井などの場合、ターゲットに対し、レーザスキャナからのレーザは、ターゲットに対しななめ上方から照射されることになる。この場合、ターゲットの正八面体下部にはレーザが照射されないことになる。従って、ターゲットの使用形態として、このような使用形態が想定される場合には、正八面体の下部がすべて立方体に埋め込まれた形状(図5)のようなものであってもよい。つまり、立方体にピラミッド状の上部54が組み合わされたものであってもよい。
要するに、少なくともターゲットの3面が認識可能であればよいのであって、ターゲットの設置条件とレーザの照射方向が限定されれば、本計測手法ではそれに応じて3面が認識できる形状のターゲットを利用できる。
The above-described target and the measurement method using the target have been described based on a form in which the target is placed on the end of the object to be measured and measured with a laser scanner from a substantially lateral direction with respect to the target.
However, when the target installation position is, for example, a ceiling, the laser from the laser scanner is irradiated to the target from above the lick. In this case, the laser is not irradiated to the lower part of the regular octahedron of the target. Therefore, when such a usage pattern is assumed as the usage pattern of the target, a shape (FIG. 5) in which the lower part of the regular octahedron is entirely embedded in a cube may be used. That is, the cube may be a combination of the pyramidal upper portion 54.
In short, as long as at least three surfaces of the target can be recognized, and if the target installation conditions and the laser irradiation direction are limited, this measurement method uses a target with a shape that can recognize the three surfaces accordingly. it can.

本件の計測手法では、ターゲットを被測定物端部に載置しなければならない。計測中に振動等により端部を合わせて載置したターゲットが移動することがないように立方体と被測定物とは何らかに固定手段を持つことが望ましい。図6によって、そのような固定手段を設けたターゲットの例を示す。被測定物が鉄を含む物質の場合、図6(A)のように、ターゲットの立方体底面110を磁石にするか、磁石性シートを貼付しておくとよい。また、底面全体に磁気シートを貼付するのではなく、底面の周辺部分111だけに磁気シートを貼付してもよい。また、被測定物が磁石による吸着性がない金属や木材等のような場合には、ターゲットの立方体底部に粘着性シートを貼付するとよい(図6(A))。
更に、図6(B)のように、ターゲットの立方体底部にボルト120を設けたり、ボルト穴などの慣用的な固定手段を設けてもよい(図示せず)。
In this measurement method, the target must be placed on the end of the object to be measured. It is desirable that the cube and the object to be measured have some fixing means so that the target placed with its ends aligned due to vibration or the like does not move during measurement. FIG. 6 shows an example of a target provided with such fixing means. When the object to be measured is a substance containing iron, as shown in FIG. 6A, the target cube bottom surface 110 may be a magnet or a magnetic sheet may be attached. Further, instead of attaching the magnetic sheet to the entire bottom surface, the magnetic sheet may be attached only to the peripheral portion 111 of the bottom surface. In addition, when the object to be measured is a metal or wood that is not adsorbable by a magnet, an adhesive sheet may be attached to the bottom of the target cube (FIG. 6A).
Further, as shown in FIG. 6B, bolts 120 may be provided at the bottom of the target cube, or conventional fixing means such as bolt holes may be provided (not shown).

(他の利用形態)
本発明にかかるターゲットを用いると、ターゲット間の距離を簡単にかつ正確に計測できるので、被測定物に載置するだけでなく、計測したい位置に取り付けることによってレーザスキャナにより対象物の距離を計測することができる。例えば、橋やトンネルなどの大型構築物や、原子炉などに本件ターゲットを取り付けておけば、レーザスキャナを積んだ車両等から対象とする箇所の距離を計測できる。橋やトンネルでは建築から年数を経ることによる経年変化、劣化が避けられず、このような経年変化を対象箇所の計測から推測することができる。また、原子炉の場合には経年変化の他に、例えば、事故等により人が近づけないときでも、レーザスキャナと積んだ遠隔誘導車輌などで原子炉の状況を対象箇所の距離を計測することにより推測することができる。いずれの場合も、本件の特徴であるターゲットを計測するためのレーザスキャナの位置がターゲットの位置や向きによって制約を受けにくいという利点が生かされる。
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
(Other usage forms)
When using the target according to the present invention, the distance between the targets can be easily and accurately measured. Therefore, the target is not only placed on the object to be measured, but also attached to the position to be measured to measure the distance of the object by the laser scanner. can do. For example, if the target is attached to a large structure such as a bridge or a tunnel or a nuclear reactor, the distance of the target location can be measured from a vehicle loaded with a laser scanner. In bridges and tunnels, secular changes and deterioration due to the lapse of years from construction cannot be avoided, and such secular changes can be inferred from measurement of the target part. In the case of nuclear reactors, in addition to secular changes, for example, even when people are not able to approach due to accidents, etc., by measuring the distance of the target location with a remote induction vehicle loaded with a laser scanner, etc. Can be guessed. In either case, the advantage that the position of the laser scanner for measuring the target, which is a feature of the present invention, is not easily restricted by the position and orientation of the target is utilized.
Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and modifications and additions within the scope of the present invention are included in the present invention. It is.

1 被測定物
2 レーザスキャナ
10 ターゲット
11 ターゲットを形成する立方体
11a〜11h 立方体の頂点
12 正八面体下部
13 正八面体上部
14 ターゲットを形成する正八面体
14a〜14f 正八面体の頂点
21 変形ターゲットを構成する直方体
24 変形ターゲットを構成する八面体
34 変形ターゲットを構成する他の八面体
42 変形ターゲットを構成する他の八面体下部
43 変形ターゲットを構成する他の八面体上部
44 変形ターゲットを構成する他の八面体
54 変形ターゲットを構成する他の上部
110 ターゲットの固着手段
111 ターゲットの他の固着手段の配置
120 ターゲットを固着するネジ
1 DUT
2 Laser scanner
10 Target
11 Cube that forms the target
11a-11h Cube apex 12 Regular octahedron lower part
13 Regular octahedron top
14 Regular octahedron forming the target
14a to 14f A regular octahedron vertex 21 A rectangular parallelepiped constituting a deformation target
24 Octahedrons constituting the deformation target
34 Other octahedrons constituting the deformation target
42 Lower octahedrons constituting the deformation target
43 Upper part of other octahedrons constituting the deformation target
44 Other octahedrons constituting the deformation target
54 Other upper part 110 constituting the deformed target 110 Target fixing means 111 Other target fixing means arrangement 120 Screw for fixing the target

Claims (9)

レーザスキャナによって所定の測定範囲をスキャンして得られる点群データに基づいて、前記所定の測定範囲に存在する被測定物の所定位置を計測する方法に用いるターゲットであって、
前記ターゲットは、八面体と、前記被測定物の所定位置に位置合わせ可能な頂点を有する直方体とを組み合わされ、レーザスキャナによってスキャン可能な複数の平面領域からなる立体形状をしており、
レーザスキャナによって、前記ターゲットを含む範囲をスキャンして前記ターゲットの点群データを取得し、
取得した前記点群データから平面領域を構成する点群データの組を複数の平面領域について抽出し、
前記抽出した複数の平面領域を構成する点群データの組と、前記ターゲットの立体形状を特定するための既知の固有データとに基づいて、前記直方体の1つの頂点の位置を算出し、
算出した前記直方体の頂点の位置に基づいて被測定物の所定位置を計測する方法に用いるターゲット。
Based on point cloud data obtained by scanning a predetermined measurement range with a laser scanner, a target used in a method for measuring a predetermined position of an object to be measured existing in the predetermined measurement range,
The target is an octahedron and a rectangular parallelepiped having a vertex that can be aligned with a predetermined position of the object to be measured, and has a three-dimensional shape composed of a plurality of planar regions that can be scanned by a laser scanner,
By scanning a range including the target with a laser scanner to obtain point cloud data of the target,
Extracting a set of point cloud data constituting a plane area from the acquired point cloud data for a plurality of plane areas ,
Based on the set of point cloud data constituting the extracted plurality of planar regions and known unique data for specifying the three-dimensional shape of the target, the position of one vertex of the rectangular parallelepiped is calculated,
A target used in a method of measuring a predetermined position of an object to be measured based on the calculated position of a vertex of the rectangular parallelepiped.
前記ターゲットは、前記直方体の一面の中心に前記八面体の1つの頂点を含む頂部が埋め込まれた形状で組み合わされており、更に、前記八面体の前記埋め込まれた頂点と対向する頂点へ至る2つの稜線が形成する仮想の平面が、前記直方体の前記一面と接する前記直方体の4つの平面のうちの対向する1対の平面と直交する形態で、前記八面体は前記直方体と組み合わされていることを特徴とする請求項1に記載のターゲット。   The target is combined in a shape in which a top portion including one vertex of the octahedron is embedded at the center of one surface of the rectangular parallelepiped, and further reaches a vertex opposite to the embedded vertex of the octahedron 2 The octahedron is combined with the rectangular parallelepiped in a form in which a virtual plane formed by two ridge lines is orthogonal to a pair of opposing planes of the four planes of the rectangular parallelepiped that are in contact with the one surface of the rectangular parallelepiped. The target according to claim 1, wherein: レーザスキャナによって所定の測定範囲をスキャンして得られる点群データに基づいて、前記所定の測定範囲に存在する被測定物の所定位置を計測する方法に用いるターゲットであって、
前記ターゲットは、八面体と前記被測定物の所定位置に位置合わせ可能な頂点を有する直方体とを組み合わされ、レーザスキャナによってスキャン可能な複数の平面領域からなり、更に、前記直方体の一面の中心に前記八面体の1つの頂点を含む頂部が埋め込まれた形状で組み合わされており、前記八面体の前記埋め込まれた頂点と対向する頂点へ至る2つの稜線が形成する仮想の平面が、前記直方体の前記一面と接する前記直方体4つの平面のうちの対向する1対の平面と直交する形態で、前記八面体は前記直方体と組み合わされてなる立体形状をしており、
レーザスキャナによって、前記ターゲットを含む範囲をスキャンして前記ターゲットの点群データを取得し、
取得した前記点群データから領域成長法を用いて複数の平面領域を抽出し、
前記複数の平面領域の中から、前記ターゲットの立体形状を特定する既知の固有データに基づいて前記八面体を構成する平面領域を抽出し、更に、抽出した前記八面体を構成する平面領域から得られる前記八面体の頂点と前記ターゲットの立体形状を特定する既知の固有データに基づいて前記直方体を構成する平面領域を抽出し、
前記八面体から抽出した前記頂点と、抽出した前記直方体を構成する前記平面領域とから前記被測定物の所定位置に位置合わせした前記直方体の頂点の位置を算出し、
算出した前記直方体の頂点の位置に基づいて被測定物の所定位置を計測する方法に用いるターゲット。
Based on point cloud data obtained by scanning a predetermined measurement range with a laser scanner, a target used in a method for measuring a predetermined position of an object to be measured existing in the predetermined measurement range,
The target is a combination of an octahedron and a rectangular parallelepiped having a vertex that can be aligned with a predetermined position of the object to be measured, and is composed of a plurality of planar regions that can be scanned by a laser scanner, and further, at the center of one surface of the rectangular parallelepiped. The top including one vertex of the octahedron is combined in an embedded shape, and an imaginary plane formed by two ridge lines leading to the vertex facing the embedded vertex of the octahedron is the rectangular parallelepiped. The octahedron has a three-dimensional shape combined with the rectangular parallelepiped in a form orthogonal to a pair of opposed planes of the four planes of the rectangular parallelepiped in contact with the one surface,
By scanning a range including the target with a laser scanner to obtain point cloud data of the target,
Extract a plurality of planar regions from the acquired point cloud data using a region growth method,
A plane area constituting the octahedron is extracted from the plurality of plane areas based on known unique data for specifying the three-dimensional shape of the target, and further obtained from the extracted plane area constituting the octahedron. A plane region constituting the rectangular parallelepiped is extracted based on known specific data specifying the vertices of the octahedron and the three-dimensional shape of the target,
Calculate the position of the vertex of the rectangular parallelepiped aligned with the predetermined position of the object to be measured from the vertex extracted from the octahedron and the planar area constituting the extracted rectangular parallelepiped,
A target used in a method of measuring a predetermined position of an object to be measured based on the calculated position of a vertex of the rectangular parallelepiped.
前記ターゲットにおいて、前記直方体は立方体であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のターゲット。   4. The target according to claim 1, wherein the rectangular parallelepiped is a cube. 前記ターゲットにおいて、前記直方体に代えて三角柱、五角柱、または六角柱を用いたことを特徴とする請求項1に記載のターゲット。   The target according to claim 1, wherein a triangular prism, a pentagonal column, or a hexagonal column is used instead of the rectangular parallelepiped in the target. 前記ターゲットにおいて、前記八面体は正八面体であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のターゲット。   The target according to claim 1, wherein the octahedron is a regular octahedron. 前記ターゲット底面に固定手段を有する請求項1ないし6のいずれかに記載のターゲット。   The target according to claim 1, further comprising a fixing means on the bottom surface of the target. 前記固定手段が磁性部材である請求項7に記載のターゲット。   The target according to claim 7, wherein the fixing means is a magnetic member. 請求項1ないし8のいずれかに記載のターゲットを用いて、被測定物上の距離を計測する方法であって、
被測定物上の計測すべき複数点に、前記ターゲットの頂点を位置合わせして複数設置し、
前記複数のターゲットの前記頂点の位置に基づいて被測定物上の距離を計測する方法。
A method for measuring a distance on an object to be measured using the target according to claim 1,
A plurality of points to be measured on the object to be measured are installed by aligning the vertices of the target,
A method of measuring a distance on an object to be measured based on the positions of the vertices of the plurality of targets.
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