JP6560547B2 - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6560547B2 JP6560547B2 JP2015128523A JP2015128523A JP6560547B2 JP 6560547 B2 JP6560547 B2 JP 6560547B2 JP 2015128523 A JP2015128523 A JP 2015128523A JP 2015128523 A JP2015128523 A JP 2015128523A JP 6560547 B2 JP6560547 B2 JP 6560547B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base point
- point
- distance
- boundary
- midpoint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
点B1:三次元座標(x1,y1,z1)、二次元座標(0,0)
点B2:三次元座標(x2,y2,z2)、二次元座標(XB2,0)
点B3:三次元座標(x3,y3,z3)、二次元座標(XB3,ZB3)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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(X0,Z0)と円の半径R0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。
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。
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。
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
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。 - 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基点設定工程と、
前記第一の基点および前記第二の基点を利用して、前記測定対象線上の境界点を抽出する境界点抽出工程と、
前記境界点を三次元平面上に投影する三次元平面投影工程と、
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二次元座標変換工程と、
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直線方程式算出工程と、を備えるトータルステーションを用いた測定方法であって、
前記基点設定工程では、トータルステーションにより前記第一の基点および前記第二の基点までの距離を測定し、
前記境界点抽出工程では、
前記第一の基点および前記第二の基点の中間に中点を設定する中点設定ステップと、
前記トータルステーションにより前記中点までの距離を測定する距離測定ステップと、
前記中点までの距離と、前記第一の基点までの距離および前記第二の基点までの距離とを比較する距離比較ステップと、
前記第一の基点および前記第二の基点のうち、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それぞれ新たな第一の基点および第二の基点に設定する基点設定ステップと、
を繰り返すことにより、前記境界点を抽出す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。 - 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基点設定工程と、
前記第一の基点および前記第二の基点を利用して、前記円上の境界点を抽出する境界点抽出工程と、
前記境界点を三次元平面上に投影する三次元平面投影工程と、
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二次元座標変換工程と、
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中心座標算出工程と、を備えるトータルステーションを用いた測定方法であって、
前記基点設定工程では、トータルステーションにより前記第一の基点および前記第二の基点までの距離を測定し、
前記境界点抽出工程では、
前記第一の基点および前記第二の基点の中間に中点を設定する中点設定ステップと、
前記トータルステーションにより前記中点までの距離を測定する距離測定ステップと、
前記中点までの距離と、前記第一の基点までの距離および前記第二の基点までの距離とを比較する距離比較ステップと、
前記第一の基点および前記第二の基点のうち、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それぞれ新たな第一の基点および第二の基点に設定する基点設定ステップと、
を繰り返すことにより、前記境界点を抽出す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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015128523A JP6560547B2 (ja) | 2015-06-26 | 2015-06-26 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015128523A JP6560547B2 (ja) | 2015-06-26 | 2015-06-26 | 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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017009557A JP2017009557A (ja) | 2017-01-12 |
JP6560547B2 true JP6560547B2 (ja) | 2019-08-14 |
Family
ID=57763690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015128523A Active JP6560547B2 (ja) | 2015-06-26 | 2015-06-26 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6560547B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6835641B2 (ja) * | 2017-03-24 | 2021-02-24 | 大成建設株式会社 | 出来形計測方法 |
JP7324097B2 (ja) * | 2019-09-13 | 2023-08-09 | 株式会社トプコン | 3次元測量装置、3次元測量方法および3次元測量プログラム |
WO2023182152A1 (ja) * | 2022-03-25 | 2023-09-28 | 株式会社トプコン | 測量システム、測量方法及び測量プログラム |
WO2024048049A1 (ja) * | 2022-08-29 | 2024-03-07 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 画像処理システム、寸法測定システム、画像処理方法、及びプログラム |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101455183B (zh) * | 2008-12-31 | 2010-08-18 | 北京农业信息技术研究中心 | 禽蛋尺寸及蛋形指数的检测方法 |
JP5698480B2 (ja) * | 2010-09-02 | 2015-04-08 | 株式会社トプコン | 測定方法及び測定装置 |
-
2015
- 2015-06-26 JP JP2015128523A patent/JP6560547B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017009557A (ja) | 2017-01-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9928595B2 (en) | Devices, systems, and methods for high-resolution multi-view camera calibration | |
JP4492654B2 (ja) | 3次元計測方法および3次元計測装置 | |
JP5350729B2 (ja) | 出来型確認システムおよび出来型確認プログラム、並びに出来型確認方法 | |
JP6560547B2 (ja) | 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 | |
EP3594618B1 (en) | Three-dimensional shape measurement device, three-dimensional shape measurement method, and program | |
JP2011221988A (ja) | ステレオ画像による3次元位置姿勢計測装置、方法およびプログラム | |
JP6981802B2 (ja) | 寸法測定装置 | |
KR101918168B1 (ko) | 3차원 계측 방법 및 그 장치 | |
JP7173285B2 (ja) | カメラ校正装置、カメラ校正方法、及びプログラム | |
TW201514446A (zh) | 三維量測模擬取點系統及方法 | |
US20160171761A1 (en) | Computing device and method for patching point clouds of object | |
JP6056016B2 (ja) | 三次元モデル生成方法、システム及びプログラム | |
Wei et al. | Calibration method for line structured light vision sensor based on vanish points and lines | |
JP2017039189A (ja) | 配置検出装置およびピッキング装置 | |
WO2011118476A1 (ja) | 3次元距離計測装置及びその方法 | |
JP6035031B2 (ja) | 複数の格子を用いた三次元形状計測装置 | |
JP6441154B2 (ja) | トータルステーションを用いた測定方法およびトータルステーションの制御装置 | |
JP6666670B2 (ja) | 曲面を基準面とする三次元形状計測方法 | |
KR101403377B1 (ko) | 2차원 레이저 센서를 이용한 대상 물체의 6 자유도 운동 산출 방법 | |
JP6280425B2 (ja) | 画像処理装置、画像処理システム、3次元計測器、画像処理方法及び画像処理プログラム | |
TW201349171A (zh) | 曲面座標系建立系統及方法 | |
JP2019121076A (ja) | 情報処理装置、プログラム及び情報処理方法 | |
JP2018077168A (ja) | シミュレーション装置、シミュレーション方法およびシミュレーションプログラム | |
JP6835641B2 (ja) | 出来形計測方法 | |
JP6454573B2 (ja) | トータルステーションを用いた測定方法および段差算出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180515 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190220 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190319 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190510 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190702 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190719 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6560547 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |