JP6845836B2 - Piping route measurement method and piping route measurement system - Google Patents
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Description
本発明は、配管経路の測定方法および配管経路測定システムに関する。 The present invention relates to a method for measuring a piping route and a piping route measuring system.
古い建物では、配管の経路について、紙の図面しか残っていなかったり、配管の経路図面が残っている場合でも、図面どおりに配設されていなかったりすることも多く、壁に配設された配管の経路を測定、把握する方法が希求されている。 In old buildings, there are many cases where only paper drawings remain for the piping routes, and even if the piping route drawings remain, they are often not arranged according to the drawings, and the piping arranged on the wall. There is a need for a method for measuring and grasping the route of.
配管等の管路形状の探測方法として、探測すべき管路内に、測定機器を挿入する方法が開示されている(特許文献1〜6)。測定機器は様々な測定機構を備えている。たとえば、特許文献1、2ではカメラを管路内に挿入する方法が開示されている。特許文献3ではレーザ発光装置とカメラを管路内に挿入する方法が開示されている。特許文献4では傾斜センサと、管軸に沿う押し込み長さを検出する管内位置センサを管路内に挿入する方法が開示されている。特許文献5では光源と撮像ユニットと3軸方向を検出するセンサを管路内に挿入する方法が開示されている。特許文献6では加速度センサと地磁気センサとカメラを管路内に挿入する方法が開示されている。特許文献7では加速度センサとジャイロセンサを管路内に挿入する方法が開示されている。 As a method for investigating the shape of a pipeline such as a pipe, a method of inserting a measuring device into the pipeline to be investigated is disclosed (Patent Documents 1 to 6). The measuring device is equipped with various measuring mechanisms. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose a method of inserting a camera into a conduit. Patent Document 3 discloses a method of inserting a laser emitting device and a camera into a conduit. Patent Document 4 discloses a method of inserting an inclination sensor and an in-pipe position sensor that detects a pushing length along a pipe axis into a pipe line. Patent Document 5 discloses a method of inserting a light source, an image pickup unit, and a sensor for detecting a triaxial direction into a conduit. Patent Document 6 discloses a method of inserting an acceleration sensor, a geomagnetic sensor, and a camera into a pipeline. Patent Document 7 discloses a method of inserting an acceleration sensor and a gyro sensor into a pipeline.
ここで、内部が汚染された下水管などの管路である場合、管路内に挿入した測定機器が汚染されることがある。測定機器が汚染されると、その測定機器を再利用することが困難な場合がある。しかし、測定の都度、新しい測定機器を使用することはコスト上好ましくない。 Here, if the inside of the pipe is a contaminated sewage pipe or the like, the measuring device inserted in the pipe may be contaminated. When a measuring device is contaminated, it may be difficult to reuse the measuring device. However, it is not preferable in terms of cost to use a new measuring device for each measurement.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、測定機器の再利用が容易な配管経路の測定方法および配管経路測定システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a piping route measuring method and a piping route measuring system in which a measuring device can be easily reused.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る配管経路の測定方法は、測定対象の配管経路を構成する管路内に、該管路の長手方向にわたって、可撓性を有する管状体を挿入する第1工程と、前記管状体内で前記管路の長手方向に沿って測定機器を移動させる第2工程と、前記管状体内の長手方向の複数箇所において、前記測定機器によって、前記管状体内の位置に関する情報を取得する第3工程と、前記情報に基づいて、前記配管経路を特定する第4工程とを含むことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the method for measuring the piping route according to one aspect of the present invention can be applied in the pipeline constituting the piping route to be measured and over the longitudinal direction of the pipeline. The measurement is performed at a plurality of locations in the tubular body in the longitudinal direction, a first step of inserting a flexible tubular body, a second step of moving the measuring device along the longitudinal direction of the pipeline in the tubular body, and a plurality of locations in the tubular body in the longitudinal direction. It is characterized by including a third step of acquiring information on the position in the tubular body by the device and a fourth step of specifying the piping route based on the information.
本発明の一態様に係る配管経路の測定方法は、前記管状体は、内部から視認可能な複数のマーカを長手方向にわたって有しており、前記測定機器は、2つ以上の撮像部を有しており、前記第3工程は、前記2つ以上の撮像部によって前記マーカを含む前記管状体の内部を撮像して、前記管状体内の位置に関する情報を取得し、前記第4工程は、撮像した画像に含まれる前記情報に基づいて、前記配管経路を特定することを特徴とする。 In the method for measuring a piping route according to one aspect of the present invention, the tubular body has a plurality of markers visible from the inside in the longitudinal direction, and the measuring device has two or more imaging units. In the third step, the inside of the tubular body including the marker is imaged by the two or more imaging units to acquire information on the position in the tubular body, and in the fourth step, the image is taken. It is characterized in that the piping route is specified based on the information included in the image.
本発明の一態様に係る配管経路の測定方法は、前記第4工程は、前記撮像した画像から、前記マーカの座標を特定し、前記座標に基づいて前記配管経路を特定することを特徴とする。 The method for measuring a piping route according to one aspect of the present invention is characterized in that, in the fourth step, the coordinates of the marker are specified from the captured image, and the piping route is specified based on the coordinates. ..
本発明の一態様に係る配管経路の測定方法は、前記第3工程は、座標が既知の基準マーカと座標が未知の測定マーカとを含むように前記画像を撮像して、前記管状体内の位置に関する情報を取得し、前記第4工程は、前記基準マーカの座標に基づいて、前記測定マーカの座標を特定することを特徴とする。 In the method for measuring a piping path according to one aspect of the present invention, in the third step, the image is imaged so as to include a reference marker whose coordinates are known and a measurement marker whose coordinates are unknown, and the position in the tubular body. The fourth step is characterized in that the coordinates of the measurement marker are specified based on the coordinates of the reference marker.
本発明の一態様に係る配管経路の測定方法は、前記第4工程は、三角法またはエピポーラ幾何を用いて、前記測定マーカの座標を特定することを特徴とする。 The method for measuring a piping path according to one aspect of the present invention is characterized in that the fourth step specifies the coordinates of the measurement marker by using trigonometry or epipolar geometry.
本発明の一態様に係る配管経路の測定方法は、前記測定機器は、光学センサを有する機器、少なくとも加速度センサとジャイロセンサとを有する機器、または方位センサを有する機器であることを特徴とする。 The method for measuring a piping path according to one aspect of the present invention is characterized in that the measuring device is a device having an optical sensor, at least a device having an acceleration sensor and a gyro sensor, or a device having an orientation sensor.
本発明の一態様に係る配管経路測定システムは、測定対象の配管経路を構成する管路内に長手方向にわたって挿入可能に構成された、可撓性を有する管状体と、前記管状体内で前記管路の長手方向に沿って移動可能に構成され、前記管状体内の長手方向の複数箇所において、前記管状体内で位置に関する情報を取得可能に構成された測定機器と、前記取得した情報に基づいて、前記配管経路を特定する処理装置と、を備えることを特徴とする。 The piping route measurement system according to one aspect of the present invention includes a flexible tubular body configured to be inserted in the longitudinal direction into the pipeline constituting the piping path to be measured, and the pipe inside the tubular body. Based on a measuring device that is configured to be movable along the longitudinal direction of the path and is configured to be able to acquire information about a position in the tubular body at a plurality of locations in the longitudinal direction of the tubular body, and based on the acquired information. It is characterized by including a processing device for specifying the piping route.
本発明の一態様に係る配管経路測定システムは、前記管状体は、内部から視認可能な複数のマーカを長手方向にわたって有しており、前記測定機器は、2つ以上の撮像部を有しており前記2つ以上の撮像部によって前記マーカを含む前記管状体の内部を撮像し、前記処理装置は、撮像した画像に含まれる前記情報に基づいて、前記配管経路を特定することを特徴とする。 In the piping route measuring system according to one aspect of the present invention, the tubular body has a plurality of markers visible from the inside in the longitudinal direction, and the measuring device has two or more imaging units. The inside of the tubular body including the marker is imaged by the two or more imaging units, and the processing device identifies the piping route based on the information included in the captured image. ..
本発明の一態様に係る配管経路測定システムは、前記処理装置は、前記撮像した画像から、前記マーカの座標を特定し、前記座標に基づいて前記配管経路を特定することを特徴とする。 The piping route measuring system according to one aspect of the present invention is characterized in that the processing device identifies the coordinates of the marker from the captured image and identifies the piping route based on the coordinates.
本発明の一態様に係る配管経路測定システムは、前記測定機器は、座標が既知の基準マーカと座標が未知の測定マーカとを含むように前記画像を撮像し、前記処理装置は、前記基準マーカの座標に基づいて、前記測定マーカの座標を特定することを特徴とする。 In the piping route measuring system according to one aspect of the present invention, the measuring device captures the image so as to include a reference marker having known coordinates and a measuring marker having unknown coordinates, and the processing device uses the reference marker. It is characterized in that the coordinates of the measurement marker are specified based on the coordinates of.
本発明の一態様に係る配管経路測定システムは、前記処理装置は、三角法またはエピポーラ幾何を用いて、前記測定マーカの座標を特定することを特徴とする。 The piping route measurement system according to one aspect of the present invention is characterized in that the processing device specifies the coordinates of the measurement marker by using trigonometry or epipolar geometry.
本発明の一態様に係る配管経路測定システムは、前記測定機器は、光学センサを有する機器、少なくとも加速度センサとジャイロセンサとを有する機器、または方位センサを有する機器であることを特徴とする。 The piping path measuring system according to one aspect of the present invention is characterized in that the measuring device is a device having an optical sensor, at least a device having an acceleration sensor and a gyro sensor, or a device having an orientation sensor.
本発明によれば、測定機器の再利用が容易な配管経路の測定方法および配管経路測定システムを提供できるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to provide a piping route measuring method and a piping route measuring system in which the measuring device can be easily reused.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below. Further, in the description of the drawings, the same or corresponding elements are appropriately designated by the same reference numerals. Furthermore, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the dimensions of each element may differ from the actual one. Even between drawings, there may be parts where the relationship and ratio of dimensions are different from each other.
(実施形態1)
図1は、実施形態1に係る配管経路測定システムの模式的な構成図である。配管経路測定システム100は、管状体10と、測定機器20と、処理装置30と、ケーブル40と、照明光源50と、を備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a piping route measurement system according to the first embodiment. The piping
管状体10は、測定対象の配管経路を構成する管路内に、長手方向にわたって挿入可能な長さおよび外径に構成されている。また、管状体10は可撓性を有するものであり、管路が屈曲していてもそれに合わせて変形することが可能なものである。管状体10はたとえば樹脂からなるが、その構成材料は特に限定されず、たとえば金属からなるものでもよい。本実施形態では管状体10は透光性を有する樹脂からなるものとする。
The
管状体10は、その外周面11に形成された複数のマーカ12を有する。本実施形態では、複数のマーカ12は、周方向に沿って略等角度で配列し、かつ長手方向にわたって距離Lにて略等間隔で配列するように配置されている。ただし、マーカの配置の態様は、周方向における等角度や長手方向にわたる等間隔に限定されるものではない。マーカ12は、たとえば管状体10の外周面11にインクで着色して形成したものであり、本実施形態では円形状である。このようなマーカ12は、市販の透光性の管状体に外部から容易に形成できる。また、管状体10は透光性を有するので、マーカ12は管状体10の内部から視認可能である。
The
測定機器20は、管状体10内で長手方向に沿って移動可能なサイズに構成されている。測定機器20は、図2に示すように、2つの撮像部21、22と、光照射部23とを有する。
The
撮像部21は、レンズなどの光学素子からなる対物光学系21aと、CCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)などの撮像素子21bとを有する。撮像素子21bは、後述するように処理装置30から供給される駆動信号によって駆動し、対物光学系21aによって形成された光学像を受け、これを光電変換して、光学像の情報を含む画像信号を出力する。撮像部22は対物光学系22aと撮像素子22bとを有する。撮像素子22bも処理装置30から供給される駆動信号によって駆動し、対物光学系22aによって形成された光学像を受け、これを光電変換して、光学像の情報を含む画像信号を出力する。なお、撮像部21、22は、その光軸が互いに平行になるように設置されている。光照射部23は、撮像部21、22の撮像対象物に照明光を照射する。
The
処理装置30は、演算部31と、記憶部32と、表示部33と、操作部34と、インタフェイス(I/F)部35と、これらを接続するバスラインとを備えている。
The
演算部31は、処理装置30の機能の実現のための各種演算処理を行うものであり、たとえばCPU(Central Processing Unit)、FPGA(field-programmable gate array)、またはCPUとFPGAとの両方で構成される。
The
記憶部32は、演算部31が演算処理を行うために使用する各種プログラムやデータなどが格納される、たとえばROM(Read Only Memory)を備えている。また、記憶部32は、演算部31が演算処理を行う際の作業スペースや演算部31の演算処理の結果などを記憶するなどのために使用される、たとえばRAM(Random Access Memory)を備えている。また、記憶部32は、データなどが格納されるハードディスクドライブ(HDD)やSSD(Solid State Drive)等の記憶装置を備えていてもよい。
The storage unit 32 includes, for example, a ROM (Read Only Memory) in which various programs and data used by the
表示部33は、配管経路測定システム100のオペレータに対して各種情報を報知するための文字や記号などの表示を行う部分であり、たとえば液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイで構成される。
The
操作部34は、オペレータが配管経路測定システム100を操作する部分であり、たとえばキーボードやマウス等で構成される。たとえば、オペレータが操作部34を操作することによって、演算部31がプログラムを実行して駆動信号を生成し、撮像部21、22に送信する。これにより撮像部21、22は撮像を行う。
The operation unit 34 is a part in which the operator operates the piping
I/F部35は、撮像部21、22に駆動信号を出力したり、撮像部21、22から画像信号の入力を受け付けたりする部分である。
The I / F unit 35 is a portion that outputs a drive signal to the
このような処理装置30は、たとえばパーソナルコンピュータシステムを用いて実現される。
Such a
ケーブル40は、電気ケーブル41と光ファイバケーブル42とを備えている。電気ケーブル41は、測定機器20と処理装置30とを電気的に接続しており、駆動信号や画像信号を伝送する。光ファイバケーブル42は、測定機器20と、可視光である照明光を出力する照明光源50とを光学的に接続しており、照明光源50から光照射部23へ照明光を伝送する。
The
つぎに、配管経路測定システム100を用いた配管経路の測定方法の一例を、図3、4を参照して説明する。本例では、測定対象であり、壁の中に配設された配管経路をパイプPが構成している。パイプPの長さはたとえば1m〜十数mであるが、特に限定はされない。パイプPは端部E1と端部E2とを有している。端部E1と端部E2とは壁の外部に露出しており、その位置は既知である。設定された或る座標空間における端部E1と端部E2とのそれぞれの座標は記憶部32に記憶されており、適宜読み出されて使用される。
Next, an example of a method for measuring a piping route using the piping
まず、パイプPの長手方向にわたって、管状体10とともに測定機器20を挿入する(第1工程)。本例では、まずガイドワイヤGWを、両端のそれぞれがパイプPの端部E1、E2のそれぞれから露出するように挿入する。つづいて、ガイドワイヤGWの端部E2側に露出した部分を管状体10と測定機器20とに固定し、ガイドワイヤGWを端部E1側から引っ張る。これによって管状体10と、測定機器20に接続されたケーブル40とが、座屈すること無くスムーズにパイプPに挿入される。その後、管状体10の先端と測定機器20とを端部E2側に到達させる。
First, the measuring
つづいて、マーカ12のうちの周方向に沿って配列した一組のマーカ12を、端部E1の位置に合わせ、これらを基準マーカ12R1とする。また、他の一組のマーカ12を端部E2の位置に合わせ、これらをエンドポイントマーカ12R2とする。
Subsequently, a set of
つづいて、ケーブル40を端部E2側から引っ張る等して、管状体10内でパイプPの長手方向に沿って測定機器20を端部E2側に移動させる(第2工程)。
Subsequently, the measuring
本例では、管状体10の長手方向の複数箇所において、撮像部21、22に駆動信号を送信して、管状体10の内部の撮像を実行させる(第3工程)。図4は撮像により得られた画像の一例である。画像には管状体10の内壁13とともに、透光性を有する管状体10を通して複数の黒丸のマーカが写っている。画像に含まれるこれらのマーカは、管状体10内の位置に関する情報となる。撮像によって得られた画像信号は処理装置30に送信されて、画像データとして処理される。
In this example, drive signals are transmitted to the
ここで、図4に示すように、初期の撮像では、基準マーカ12R1のなかの3点と、長手方向において基準マーカ12R1と隣接する一組のマーカ(測定マーカ12Mとする)の3点の計6点が、撮像部21の撮像エリアIAに少なくとも含まれるように撮像部21の画角が設定されている。なお、撮像部22の撮像エリアにも同じ6点が含まれるように撮像部22の画角が設定されている。
Here, as shown in FIG. 4, in the initial imaging, a total of three points in the reference marker 12R1 and a set of markers (referred to as the
つづいて、各基準マーカ12R1の座標から各測定マーカ12Mの座標を特定する。上述したように、各基準マーカ12R1は、長手方向における位置を既知の端部E1の位置に合わせたものなので、これらの座標は、端部E1の位置座標に関連付けられた既知ものであり、各基準マーカ12R1は既知マーカとして機能する。一方、各測定マーカ12Mの座標は未知であるが、たとえば以下のように三角法を用いて各測定マーカ12Mの座標を特定することができる。
Subsequently, the coordinates of each
図5は、xyz直交座標系においてマーカMの座標を特定する方法を説明する図である。ここで、符号21cは撮像部21における撮像面とし、符号22cは撮像部22における撮像面とする。撮像面21c、22cはいずれもxy平面に平行であるとする。xyz直交座標系の原点は撮像部21の焦点位置とし、z軸は撮像部21の光軸に一致するとする。撮像部22の光軸はz軸に平行であり、x座標とはx=hの位置で直交するとする。撮像部21、22の焦点距離はいずれもfである。したがって、撮像面21c、22cはいずれもx軸からfの距離にある。
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of specifying the coordinates of the marker M in the xyz Cartesian coordinate system. Here,
マーカMと撮像部21の焦点位置とを結ぶ線と、撮像面21cと、の交点の座標を(Xl、Yl、f)とし、マーカMと撮像部22の焦点位置とを結ぶ線と、撮像面22cと、の交点の座標を(Xr、Yr、f)とすると、Yl=Yrである。また、マーカMの座標(Xm、Ym、Zm)は以下の関係式(1)〜(3)で表される。
Zm=(h×f)/[h−(Xr−Xl)] ・・・ (1)
Xm==(Zm/f)×Xr ・・・ (2)
Ym==(Zm/f)×Yr ・・・ (3)
A line connecting the marker M and the focal position of the
Z m = (h × f) / [h- (X r − X l )] ・ ・ ・ (1)
X m == (Z m / f) × X r ... (2)
Y m == (Z m / f) x Y r ... (3)
上記の関係式(1)〜(3)を用いることで、撮像部21、22の位置を基準としてマーカMの位置を特定できる。そこで、処理装置30は、上記の関係式(1)〜(3)を用いて、撮像部21、22の位置を基準として、撮像した画像を画像処理し、これに基づいて各基準マーカ12R1と各測定マーカ12Mとの座標を算出する。
By using the above relational expressions (1) to (3), the position of the marker M can be specified with reference to the positions of the
つづいて、処理装置30は、各基準マーカ12R1の既知の座標に基づいて、算出した各基準マーカ12R1の座標を補正するとともに、算出した各測定マーカ12Mの座標を補正する。これにより、処理装置30は、各測定マーカ12Mの座標を特定する。特定した各測定マーカ12Mの座標は記憶部32に記憶される。なお、マーカ12は長手方向にわたって距離Lにて略等間隔で配列しているので、この距離Lを補正に用いることによって、より高精度の補正を行うことができる。
Subsequently, the
なお、基準マーカ12R1として3点のマーカ12を選んでいるのは、3点のマーカ12によって、パイプPの長手方向と交差する平面が規定され、この平面上の3点に対する各測定マーカ12Mの座標を確定できるからである。このように平面を規定できるようにするため、3点のマーカ12は、パイプPの長手方向において直線状に配列しないように選択すべきである。また、基準として選ぶマーカ12の数は3に限らず、4以上であってもよい。
The three-
つづいて、ケーブル40を引っ張る等して、管状体10内で測定機器20を端部E2側に移動させる。このときの移動距離は、マーカ12の距離Lと同程度とすることが好ましい。そして、座標を特定した3点の測定マーカ12Mを、今度は座標が既知の基準マーカに設定する。そして、この基準マーカと、この基準マーカと長手方向において隣接する測定マーカの3点の計6点が、撮像部21、22の撮像エリアに少なくとも含まれるように撮像部21、22の画角を設定し、撮像を行う。
Subsequently, the measuring
つづいて、処理装置30は、上記の関係式(1)〜(3)を用いて、撮像部21、22の位置を基準として、撮像した画像に基づいて各基準マーカと各測定マーカとの座標を算出する。
Subsequently, the
つづいて、各基準マーカの既知の座標に基づいて、算出した各基準マーカの座標を補正するとともに、算出した各測定マーカの座標を補正する。これにより、処理装置30は、各測定マーカの座標を特定する。
Subsequently, the calculated coordinates of each reference marker are corrected based on the known coordinates of each reference marker, and the calculated coordinates of each measurement marker are corrected. As a result, the
さらに、管状体10内で測定機器20を端部E2側に移動し、位置を特定した各測定マーカを今度は基準マーカとして設定し、長手方向において隣接するマーカを測定マーカとして、これらの座標を特定する工程を繰り返し行う。そして、測定マーカが、端部E2におけるエンドポイントマーカ12R2であると判断された場合、この座標を特定する工程を終了する。
Further, the measuring
上記の測定方法の一例について、図6に示す処理フロー図を参照してさらに説明する。
はじめに、ステップS101において、処理装置30は、端部E1における基準マーカと、測定マーカとの画像を、画像データとして取得する。つづいて、ステップS102において、処理装置30は、基準マーカと測定マーカとの座標を算出する。つづいて、ステップS103において、処理装置30は、基準マーカの既知の座標に基づいて、基準マーカと測定マーカの座標を補正し、測定マーカの座標を特定する。たとえば、ステップS103において、処理装置30は、座標が既知のマーカM1(基準マーカ)の座標に基づいて、マーカM1とマーカM2(測定マーカ)との座標を補正し、マーカM2の座標を特定する。
An example of the above measurement method will be further described with reference to the processing flow chart shown in FIG.
First, in step S101, the
つづいて、ステップS104において、管状体10内で測定機器20を移動させる。測定機器20は、ケーブル40を引っ張る等して移動させることができる。ケーブル40はオペレータが引っ張ってもよいし、ケーブル引き取り機によって引っ張ってもよい。
Subsequently, in step S104, the measuring
つづいて、ステップS105において、処理装置30は、ステップS103で座標を特定した測定マーカを新たに基準マーカに設定し、かつ基準マーカと長手方向において隣接するマーカを測定マーカとして設定する。たとえば、ステップS105において、処理装置30は、ステップS103で座標を特定したマーカM2を基準マーカに設定し、かつマーカM2と長手方向において隣接するマーカM3を測定対象のマーカ(測定マーカ)として設定する。
Subsequently, in step S105, the
つづいて、ステップS106において、処理装置30は、基準マーカと測定マーカとの画像を、画像データとして取得する。
Subsequently, in step S106, the
つづいて、ステップS107において、画像処理を行い、測定マーカが端部E2におけるエンドポイントマーカであるか否かを判定する。ここで、エンドポイントマーカか否かの判断を容易にするために、エンドポイントマーカは他のマーカとは異なる視覚的な特徴(色、形状、模様など)を有していることが好ましい。 Subsequently, in step S107, image processing is performed to determine whether or not the measurement marker is the endpoint marker at the end E2. Here, in order to facilitate the determination of whether or not the endpoint marker is an endpoint marker, it is preferable that the endpoint marker has visual features (color, shape, pattern, etc.) different from those of other markers.
エンドポイントマーカではないと判定した場合(ステップS107、No)は、処理フローはS102に戻る。エンドポイントマーカであると判定した場合(ステップS107、Yes)は、上記の処理フローを終了する。 If it is determined that the marker is not an endpoint marker (step S107, No), the processing flow returns to S102. If it is determined that the endpoint marker is used (step S107, Yes), the above processing flow is terminated.
以上の処理フローを実行することによって、長手方向において複数の基準マーカの座標のデータが得られる。この複数の基準マーカの座標のデータおよび端部E1の座標のデータに基づいて、パイプPの配管経路を特定することができる(第4工程)。また、処理装置30において3DCADなどのソフトウェアプログラムを実行し、上記座標データを三次元的に表示させることによって、パイプPの配管経路を視認することができる。
By executing the above processing flow, the coordinate data of a plurality of reference markers can be obtained in the longitudinal direction. The piping route of the pipe P can be specified based on the coordinate data of the plurality of reference markers and the coordinate data of the end portion E1 (fourth step). Further, by executing a software program such as 3D CAD in the
なお、複数の基準マーカの座標のデータおよび端部E1の座標のデータに基づいて特定したパイプPの配管経路を、端部E2の座標のデータに基づいて補正し、測定精度を向上させてもよい。 Even if the piping path of the pipe P specified based on the coordinate data of the plurality of reference markers and the coordinate data of the end E1 is corrected based on the coordinate data of the end E2 to improve the measurement accuracy. Good.
以上説明した実施形態1に係る配管経路測定システム100およびこれを用いた配管経路の測定方法によれば、パイプPに挿入した管状体10内で測定機器20を移動させることによって、測定機器20の汚染等が抑制されるので、再利用が容易になる。
According to the pipe
なお、上記処理フローでは、座標の算出を行ってから測定機器20を移動させているが、順番はこれに限られない。たとえば、まず先に管状体10内でマーカ12の撮像を基準マーカ12R1からエンドポイントマーカ12R2まで行ってこれらの画像データを処理装置30に格納しておき、その後にこれらの画像データを読み出して座標算出を行ってもよい。
In the above processing flow, the measuring
また、管状体10では、マーカ12は、管状体10の外周面11に形成したものであるが、マーカはこれに限られない。たとえば、管状体の設計や特性として現れている内表面状態をマーカとして使用することも可能である。たとえば、管状体として蛇腹管を用いた場合、蛇腹管の内表面の凹凸をマーカとして使用できる。また、マーカは点形状に限らず、網目などの模様でもよい。また、特定のマーカは、他のマーカ12と異なる視覚的な特徴(色、形状、模様など)を有していることが好ましい。特定のマーカとしては、基準マーカ12R1、エンドポイントマーカ12R2、または基準マーカ12R1やエンドポイントマーカ12R2から所定の距離(たとえば1mの倍数の距離)に在るマーカなどである。また、たとえば特定のマーカとして、そのマーカの情報(位置など)を含むQRコード(登録商標)やカラーコードを使用してもよい。
Further, in the
(実施形態2)
図7は、実施形態2に係る配管経路測定システムおよびこれを用いた測定方法の一例の説明図である。実施形態2に係る配管経路測定システムは、管状体10Aと、測定機器20Aと、ケーブル40Aと、不図示の処理装置と、を備えている。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is an explanatory diagram of an example of the piping route measurement system according to the second embodiment and the measurement method using the same. The piping route measuring system according to the second embodiment includes a
管状体10Aは、パイプP内に長手方向にわたって挿入可能な長さおよび外径に構成されている。また、管状体10Aは可撓性を有するものであり、管路内が屈曲していてもそれに合わせて変形することが可能なものである。管状体10はたとえば樹脂からなるが、その構成材料は特に限定されず、たとえば金属からなるものでもよい。本例の測定方法を実行する際には、ガイドワイヤGWによって測定機器20AとともにパイプPの端部E2側から端部E1側に向かって挿入される。
The
測定機器20Aは、管状体10A内で長手方向に沿って移動可能なサイズに構成されている。測定機器20Aは、パイプPに挿入された管状体10A内にて位置に関する情報を取得可能に構成されている。たとえば、測定機器20Aは、特許文献1〜6に記載の測定機構を備えている。測定機構は、たとえば、カメラ、レーザ発光装置とカメラ、傾斜センサと管内位置センサ、光源と撮像ユニットと3軸方向を検出するセンサ、加速度センサと地磁気センサとカメラ、または加速度センサとジャイロセンサである。カメラ、撮像ユニットは光学センサを有する機器の一例である。地磁気センサ、傾斜センサ、ジャイロセンサは方位センサの一例である。測定機器20Aは、取得した位置に関する情報を含む電気信号を生成するように構成されている。
The measuring
ケーブル40Aは、測定機器20Aと処理装置とを電気的に接続しており、測定機器20Aが生成した電気信号を処理装置に伝送する。処理装置は、処理装置30と同様に演算部、記憶部、表示部、操作部、I/F部、およびこれらを接続するバスラインを備えており、たとえばパーソナルコンピュータシステムを用いて実現される。処理装置は、電気信号を受信し、電気信号に含まれる情報を取り出す。
The
測定機器20Aは、ケーブル40Aを引っ張る等して、管状体10A内を端部E2側に移動することができる。処理装置は、測定機器20Aが長手方向の複数箇所にて取得した位置に関する情報に基づいて、パイプPの配管経路を特定する。
The measuring
実施形態2に係る配管経路測定システムおよびこれを用いた配管経路の測定方法によれば、パイプPに挿入した管状体10A内で測定機器20Aを移動させることによって、測定機器20Aの汚染等が抑制されるので、再利用が容易になる。
According to the piping route measuring system according to the second embodiment and the piping route measuring method using the same, by moving the measuring
なお、上記実施形態1に係る配管経路測定システムは、撮像部を2つ備えるが、3つ以上の撮像部を備える構成としてもよい。たとえば、撮像部が3つの場合は、2つの撮像部の組み合わせを3つ備えることとなるので、実施形態1に係る配管経路測定システムと比較して3倍の情報を得ることができる。 The piping route measurement system according to the first embodiment includes two imaging units, but may be configured to include three or more imaging units. For example, when there are three imaging units, three combinations of the two imaging units are provided, so that it is possible to obtain three times as much information as the piping route measurement system according to the first embodiment.
また、2つの撮像部の光軸がたとえば非平行である場合、マーカの座標や距離の算出においてエピポーラ幾何を用いることが好ましい。この場合、エピポーラ線の平行化などのキャリブレーションを測定前に行う必要がある。 Further, when the optical axes of the two imaging units are, for example, non-parallel, it is preferable to use epipolar geometry in calculating the coordinates and distance of the markers. In this case, it is necessary to perform calibration such as parallelization of epipolar lines before measurement.
また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各実施形態の構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。 Moreover, the present invention is not limited by the above-described embodiment. The present invention also includes a configuration in which the components of each of the above-described embodiments are appropriately combined.
たとえば、管路に管状体と測定機器とを挿入する工程を複数回行ってもよい。この場合、各工程において、図6または図7に示す処理フローを行うことで、配管経路の測定データを複数取得できる。これらのデータをたとえば統計的に処理することで、1回の測定の場合よりも位置精度の高い配管経路のデータを得ることが可能である。また、図6に示す処理フローを行って得た測定データと、図7に示す処理フローを行って得た測定データとを組み合わせ、これらをたとえば統計的に処理してもよい。さらには、実施形態1に係る配管経路測定システムを用いて得た測定データと、実施形態2に係る配管経路測定システムを用いて得た測定データとを組み合わせ、これらをたとえば統計的に処理してもよい。 For example, the step of inserting the tubular body and the measuring device into the conduit may be performed a plurality of times. In this case, a plurality of measurement data of the piping route can be acquired by performing the processing flow shown in FIG. 6 or 7 in each step. By processing these data statistically, for example, it is possible to obtain data on the piping route with higher position accuracy than in the case of one measurement. Further, the measurement data obtained by performing the processing flow shown in FIG. 6 may be combined with the measurement data obtained by performing the processing flow shown in FIG. 7, and these may be statistically processed, for example. Further, the measurement data obtained by using the piping route measurement system according to the first embodiment and the measurement data obtained by using the piping route measurement system according to the second embodiment are combined, and these are processed statistically, for example. May be good.
また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 Further, further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
10、10A 管状体
11 外周面
12 マーカ
12M 測定マーカ
12R1 基準マーカ
12R2 エンドポイントマーカ
13 内壁
20、20A 測定機器
21、22 撮像部
21a、22a 対物光学系
21b、22b 撮像素子
21c、22c 撮像面
23 光照射部
30 処理装置
31 演算部
32 記憶部
33 表示部
34 操作部
35 I/F部
40、40A ケーブル
41 電気ケーブル
42 光ファイバケーブル
50 照明光源
100 配管経路測定システム
E1、E2 端部
GW ガイドワイヤ
IA 撮像エリア
P パイプ
10,
Claims (12)
前記管状体内で前記管路の長手方向に沿って測定機器を移動させる第2工程と、
前記管状体内の長手方向の複数箇所において、前記測定機器によって、前記管状体内の位置に関する情報を取得する第3工程と、
前記情報に基づいて、前記配管経路を特定する第4工程と
を含むことを特徴とする配管経路の測定方法。 The first step of inserting a flexible tubular body over the longitudinal direction of the pipeline into the pipeline constituting the piping route to be measured, and
The second step of moving the measuring device along the longitudinal direction of the conduit in the tubular body, and
A third step of acquiring information on the position in the tubular body by the measuring device at a plurality of locations in the tubular body in the longitudinal direction.
A method for measuring a piping route, which comprises a fourth step of identifying the piping route based on the information.
前記測定機器は、2つ以上の撮像部を有しており、
前記第3工程は、前記2つ以上の撮像部によって前記マーカを含む前記管状体の内部を撮像して、前記管状体内の位置に関する情報を取得し、
前記第4工程は、撮像した画像に含まれる前記情報に基づいて、前記配管経路を特定する
ことを特徴とする請求項1に記載の配管経路の測定方法。 The tubular body has a plurality of markers that can be seen from the inside in the longitudinal direction.
The measuring device has two or more imaging units, and has two or more imaging units.
In the third step, the inside of the tubular body including the marker is imaged by the two or more imaging units to acquire information on the position in the tubular body.
The method for measuring a piping route according to claim 1, wherein the fourth step is to specify the piping route based on the information included in the captured image.
ことを特徴とする請求項2に記載の配管経路の測定方法。 The method for measuring a piping route according to claim 2, wherein the fourth step specifies the coordinates of the marker from the captured image and specifies the piping route based on the coordinates.
前記第4工程は、前記基準マーカの座標に基づいて、前記測定マーカの座標を特定する
ことを特徴とする請求項3に記載の配管経路の測定方法。 In the third step, the image is imaged so as to include a reference marker whose coordinates are known and a measurement marker whose coordinates are unknown, and information on the position in the tubular body is acquired.
The method for measuring a piping route according to claim 3, wherein the fourth step specifies the coordinates of the measurement marker based on the coordinates of the reference marker.
ことを特徴とする請求項4に記載の配管経路の測定方法。 The method for measuring a piping route according to claim 4, wherein the fourth step is to specify the coordinates of the measurement marker by using trigonometry or epipolar geometry.
ことを特徴とする請求項1に記載の配管経路の測定方法。 The method for measuring a piping route according to claim 1, wherein the measuring device is a device having an optical sensor, at least a device having an acceleration sensor and a gyro sensor, or a device having an orientation sensor.
前記管状体内で前記管路の長手方向に沿って移動可能に構成され、前記管状体内の長手方向の複数箇所において、前記管状体内で位置に関する情報を取得可能に構成された測定機器と、
前記取得した情報に基づいて、前記配管経路を特定する処理装置と、
を備えることを特徴とする配管経路測定システム。 A flexible tubular body that can be inserted in the longitudinal direction into the pipeline that constitutes the piping route to be measured.
A measuring device configured to be movable along the longitudinal direction of the conduit in the tubular body and capable of acquiring information on a position in the tubular body at a plurality of locations in the longitudinal direction of the tubular body.
A processing device that identifies the piping route based on the acquired information, and
A piping route measurement system characterized by being equipped with.
前記測定機器は、2つ以上の撮像部を有しており前記2つ以上の撮像部によって前記マーカを含む前記管状体の内部を撮像し、
前記処理装置は、撮像した画像に含まれる前記情報に基づいて、前記配管経路を特定する
ことを特徴とする請求項7に記載の配管経路測定システム。 The tubular body has a plurality of markers that can be seen from the inside in the longitudinal direction.
The measuring device has two or more imaging units, and the inside of the tubular body including the marker is imaged by the two or more imaging units.
The piping route measuring system according to claim 7, wherein the processing apparatus identifies the piping route based on the information included in the captured image.
ことを特徴とする請求項8に記載の配管経路測定システム。 The piping route measuring system according to claim 8, wherein the processing apparatus identifies the coordinates of the marker from the captured image and identifies the piping route based on the coordinates.
前記処理装置は、前記基準マーカの座標に基づいて、前記測定マーカの座標を特定する
ことを特徴とする請求項9に記載の配管経路測定システム。 The measuring device captures the image so as to include a reference marker having known coordinates and a measuring marker having unknown coordinates.
The piping route measurement system according to claim 9, wherein the processing device specifies the coordinates of the measurement marker based on the coordinates of the reference marker.
ことを特徴とする請求項10に記載の配管経路測定システム。 The piping route measurement system according to claim 10, wherein the processing apparatus uses trigonometry or epipolar geometry to specify the coordinates of the measurement marker.
ことを特徴とする請求項7に記載の配管経路測定システム。 The piping route measurement system according to claim 7, wherein the measuring device is a device having an optical sensor, at least a device having an acceleration sensor and a gyro sensor, or a device having an orientation sensor.
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