JP7093668B2 - Volume measurement system for objects to be transported contained in a moving object - Google Patents

Volume measurement system for objects to be transported contained in a moving object Download PDF

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Description

本発明は、測定地点との間を相対移動する移動体に収容した被搬送物の体積を測定するための体積測定システムに関する。 The present invention relates to a volume measuring system for measuring the volume of an object to be transported contained in a moving body that moves relative to a measuring point.

シールド工法、山岳工法、推進工法、土工事などの建設工事において、土量を測定するための方法として、以下の特許文献に記載の発明が知られている。
特許文献1には、シールド掘進機によって掘削された土砂の体積を測定するための測定装置であり、土砂の重量測定を行う重量測定部と、掘削土砂の比重を測定する比重測定部と、測定された重量および比重に基づき、掘削体積を演算する排土量管理部と、を含んだ測定装置が開示されている。
特許文献2には、土運船の土倉に積載した土砂に対して、レーザービ-ムで三次元のスキャニングを行ない、レーザービ-ムのスキャニング角と土砂の表面までの距離とを測定するレーザー測定器と、前記レーザー測定器による測定値に対して土運船の動揺に起因する測定誤差の補正手段と、土砂の土量の演算手段とを設けた土運船の土量測定装置が開示されている。
The inventions described in the following patent documents are known as methods for measuring the amount of soil in construction works such as a shield method, a mountain method, a propulsion method, and earth works.
Patent Document 1 is a measuring device for measuring the volume of earth and sand excavated by a shield excavator, and has a weight measuring unit for measuring the weight of the earth and sand, a specific gravity measuring unit for measuring the specific gravity of the excavated earth and sand, and the measurement. A measuring device including a soil discharge amount management unit that calculates an excavated volume based on the weight and specific gravity is disclosed.
Patent Document 2 describes a laser measuring instrument that measures the scanning angle of a laser beam and the distance to the surface of the earth and sand by performing three-dimensional scanning with a laser beam on the earth and sand loaded in the earthen storehouse of a clay carrier. A method for measuring the amount of soil in a soil carrier, which is provided with a means for correcting a measurement error caused by the shaking of the soil carrier and a means for calculating the amount of soil in the earth and sand with respect to the value measured by the laser measuring device, is disclosed. There is.

特開平09-125880号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 09-125880 特開2001-304813号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-304913

しかし、上記特許文献に記載の装置では、以下の課題が残されている。
(1)特許文献1に記載の測定装置では、土砂を積載する積載部全てに重量センサを設けなければならず、各センサの保守管理が大変である。
(2)特許文献1のように、積載部に重量センサを設けた場合、ベルトコンベアから落下する土の衝撃や、土を均一に積み込むための揺動作業などによって、積載部が絶えず振動するため、重量センサによる計測値が安定しない。よって、安定した計測値を得るためには、作業を中断し、積載部が静止した状態で重量測定を行わなければならない。
(3)特許文献2に記載の土量測定装置では、レーザー測定器による三次元スキャニングの処理時間を要するため、移動体の測定には不向きである。
However, the device described in the above patent document still has the following problems.
(1) In the measuring device described in Patent Document 1, weight sensors must be provided in all the loading portions on which earth and sand are loaded, and maintenance and management of each sensor is difficult.
(2) When a weight sensor is provided in the loading section as in Patent Document 1, the loading section constantly vibrates due to the impact of the soil falling from the belt conveyor or the shaking work for uniformly loading the soil. , The measured value by the weight sensor is not stable. Therefore, in order to obtain a stable measured value, the work must be interrupted and the weight measurement must be performed with the loading unit stationary.
(3) The soil volume measuring device described in Patent Document 2 is not suitable for measuring a moving body because it requires a processing time for three-dimensional scanning by a laser measuring device.

よって、本願発明は、移動する被搬送物に対し、精度の高い体積測定を可能とする手段の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a means for enabling highly accurate volume measurement for a moving object to be transported.

上記課題を解決すべくなされた本願の第1発明は、測定地点を通過する移動体に収容した被搬送物の体積を測定する、体積測定システムであって、前記移動体および被搬送物に対して上方からレーザー光を照射する、ラインレーザと、前記レーザー光を照射した前記移動体および被搬送物に対して、前記ラインレーザの照射方向と異なる角度から撮影を行う、デジタルカメラと、前記デジタルカメラの撮影データと、予め登録してある前記移動体の形状データと、を用いて前記被搬送物の体積を算出する、解析装置と、を備え、前記デジタルカメラは、前記レーザー光によって描かれた前記移動体および被搬送物の輪郭線が映った撮影データを連続生成し、前記解析装置は、前記撮影データから生成する見かけの断面図と前記移動体の形状データとの照合によって前記移動体の前端と後端を検出することで、前記被搬送物の体積算出区間の始端と終端を特定し、前記体積算出区間の範囲内の見かけの断面図を用いて、前記被搬送物の体積を算出するにあたり、予め前記形状データに登録、または前記形状データから求めた前記移動体の容積に対し、前記被搬送物の輪郭線が前記移動体の満杯時の境界線よりも上方にある領域の体積値を加算する処理、および、前記被搬送物の輪郭線が前記境界線よりも下方にある領域の体積値を減算する処理を行うことを特徴とする。
また、本願の第発明は、前記第1発明において、前記輪郭線を、前記ラインレーザの照射方向と異なる角度で、かつ、それぞれ異なる場所から撮影するように、複数の前記デジタルカメラを設け、前記解析装置は、前記複数のデジタルカメラからそれぞれ取得する撮影データから主たる画像データを選択し、前記主たる画像データで不足する輪郭線を、その余の画像データから補完することを特徴とする。
また、本願の第発明は、前記第1発明または第2発明において、前記被搬送物が掘削土砂であることを特徴とする。
The first invention of the present application, which has been made to solve the above problems, is a volume measuring system for measuring the volume of an object to be transported contained in a moving object passing through a measurement point, with respect to the moving object and the object to be transported. A line laser that irradiates a laser beam from above, a digital camera that photographs the moving object and the object to be transported that have been irradiated with the laser beam from an angle different from the irradiation direction of the line laser, and the digital. The digital camera is drawn by the laser beam, comprising an analysis device that calculates the volume of the object to be transported using the photographed data of the camera and the shape data of the moving object registered in advance. The moving object continuously generates imaging data showing the contour lines of the moving object and the object to be transported, and the analysis device collates the apparent cross-sectional view generated from the imaging data with the shape data of the moving object to obtain the moving object. By detecting the front end and the rear end of, the start end and the end of the volume calculation section of the transported object are specified, and the volume of the transported object is determined by using the apparent cross-sectional view within the range of the volume calculation section. In the calculation , the area where the contour line of the object to be transported is above the boundary line when the moving body is full with respect to the volume of the moving body registered in the shape data in advance or obtained from the shape data. It is characterized in that it performs a process of adding a volume value and a process of subtracting a volume value of a region where the contour line of the object to be transported is below the boundary line .
Further, in the second invention of the present application, there are a plurality of the digital cameras so as to capture the contour line at a different angle from the irradiation direction of the line laser and from different places in the first invention. The analysis device is characterized in that the main image data is selected from the shooting data acquired from each of the plurality of digital cameras, and the contour line lacking in the main image data is complemented from the remaining image data. do.
Further, the third invention of the present application is characterized in that, in the first invention or the second invention , the transported object is excavated earth and sand.

本願発明によれば、以下に記載する効果を奏する。
(1)簡単な構成でありながら、搬送中の掘削土砂の体積を高い精度で測定することができる。
デジタルカメラの撮影データから、被搬送物の収容空間(体積算出区間)を特定できるため、レーザー測定器による三次元スキャンによる測定よりも高速に体積を測定することができる。
(2)速度センサを必要としない。
被搬送物の体積測定のために、移動体の移動速度を検出するためのセンサを設ける必要が無い。よってセンサの設置や保守に要するコストを節約できる。
(3)体積値の計算を高速に実行できる。
予め登録しておく移動体の形状データから算出可能な移動体の体積値に加減処理を行うよう構成することで、より高速に体積を測定することができる。
(4)輪郭線の補完が可能となる。
複数のデジタルカメラでそれぞれ輪郭線を撮影することで、輪郭線を補完した見かけの断面図を生成することができる。
According to the present invention, the effects described below are obtained.
(1) Although it has a simple structure, it is possible to measure the volume of excavated soil during transportation with high accuracy.
Since the accommodation space (volume calculation section) of the object to be transported can be specified from the data taken by the digital camera, the volume can be measured at a higher speed than the measurement by the three-dimensional scan by the laser measuring device.
(2) No speed sensor is required.
In order to measure the volume of the object to be transported, it is not necessary to provide a sensor for detecting the moving speed of the moving object. Therefore, the cost required for the installation and maintenance of the sensor can be saved.
(3) The calculation of the volume value can be executed at high speed.
By configuring the volume value of the moving body that can be calculated from the shape data of the moving body registered in advance to be adjusted, the volume can be measured at a higher speed.
(4) The contour line can be complemented.
By photographing the contour lines with a plurality of digital cameras, it is possible to generate an apparent cross-sectional view that complements the contour lines.

実施例1に係る体積測定システムの概略構成図。The schematic block diagram of the volume measuring system which concerns on Example 1. FIG. 予め登録する移動体の形状データを示すイメージ図。An image diagram showing shape data of a moving body to be registered in advance. 見かけの断面図を生成する際のイメージ図。Image diagram when generating an apparent cross-sectional view. 体積算出区間を特定する際のイメージ図(1)。Image diagram (1) when specifying the volume calculation section. 体積算出区間を特定する際のイメージ図(2)。Image diagram (2) when specifying the volume calculation section. 体積算出区間を特定する際のイメージ図(3)。Image diagram (3) when specifying the volume calculation section. 体積算出区間を特定する際のイメージ図(4)。Image diagram (4) when specifying the volume calculation section. 被搬送物の体積を算出する際のイメージ図。Image diagram when calculating the volume of the object to be transported. 実施例2に係る体積測定システムの概略構成図。The schematic block diagram of the volume measuring system which concerns on Example 2.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

<1>全体構成(図1)
本発明に係る体積測定システムは、ラインレーザ10と、デジタルカメラ20と、解析装置30と、を少なくとも備える。
そして、本発明に係る体積測定システムは、移動体Bの移動路の途上に設置し、通過する移動体Bに収容した被搬送物Aの体積をほぼリアルタイムに測定する機能を有する。
以下、各要素の詳細について説明する。
<1> Overall configuration (Fig. 1)
The volume measuring system according to the present invention includes at least a line laser 10, a digital camera 20, and an analysis device 30.
The volume measuring system according to the present invention has a function of being installed in the middle of the moving path of the moving body B and measuring the volume of the transported object A accommodated in the passing moving body B in almost real time.
The details of each element will be described below.

<2>被搬送物(図1)
被搬送物Aは、本発明において体積の測定対象となる要素である。
本実施例では、被搬送物Aとして、シールド工法、山岳工法、推進工法、土工事などの建設工事において発生する掘削土砂を想定している。
<2> Object to be transported (Fig. 1)
The object A to be transported is an element whose volume is to be measured in the present invention.
In this embodiment, excavated earth and sand generated in construction work such as shield method, mountain method, propulsion method, and earth work are assumed as the object to be transported A.

<3>移動体(図1)
移動体Bは、本発明において被搬送物Aを収容して運搬するための要素である。
本発明の移動体Bには、ズリ鋼車、ダンプトラック、トロッコなど、被搬送物Aの収容や搬送に用いる公知の装置を想定し、移動体Bの形状、大きさ、構造などは特段限定しない。
本実施例では、移動体Bとして上部から被搬送物Aを投入可能な収容空間B1を設けているトロッコを用いている。
<3> Moving body (Fig. 1)
The moving body B is an element for accommodating and transporting the transported object A in the present invention.
As the moving body B of the present invention, a known device such as a scrap steel wheel, a dump truck, a truck, etc. used for accommodating and transporting the transported object A is assumed, and the shape, size, structure, etc. of the moving body B are particularly limited. do not do.
In this embodiment, a truck provided with a storage space B1 into which the transported object A can be loaded from above is used as the moving body B.

<4>ラインレーザ(図1)
ラインレーザ10は、該ラインレーザ10との間で相対移動する移動体Bに対し、レーザー光11を照射することで、移動体Bおよび該移動体Bに積載した被搬送物Aの表面に輪郭線A1を描くための装置である。
本実施例では、ラインレーザ10を、移動体Bの移動路の上方に設けており、ラインレーザ10から照射するレーザー光11が下方の移動体Bに向くように配置している。
レーザー光11は、常に照射する態様としても良いし、後述するデジタルカメラ20の撮影時にのみ照射する態様としてもよい。
<4> Line laser (Fig. 1)
The line laser 10 irradiates the moving body B that moves relative to the line laser 10 with the laser beam 11 to contour the surface of the moving body B and the object to be transported A loaded on the moving body B. It is a device for drawing a line A1.
In this embodiment, the line laser 10 is provided above the moving path of the moving body B, and the laser light 11 emitted from the line laser 10 is arranged so as to face the moving body B below.
The laser light 11 may be always irradiated, or may be irradiated only at the time of photographing by the digital camera 20, which will be described later.

<4.1>レーザー光の照射方向
レーザー光11の照射方向θ1は、移動体Bの移動方向を0°(180°)としたとき、0°<θ1<180°の範囲で適宜決定することができる。
なお、本実施例では、レーザー光11の照射方向θ1を90°に設定している。これは、移動体Bと、各移動体B間の隙間との間で輪郭線A1の落差を顕著に現すことで、後述する照合作業の精度を高められるからである。
<4.1> Irradiation direction of laser light The irradiation direction θ1 of the laser light 11 shall be appropriately determined within the range of 0 ° <θ1 <180 ° when the moving direction of the moving body B is 0 ° (180 °). Can be done.
In this embodiment, the irradiation direction θ1 of the laser beam 11 is set to 90 °. This is because the head of the contour line A1 is remarkably shown between the moving body B and the gap between the moving bodies B, so that the accuracy of the collation work described later can be improved.

<5>デジタルカメラ(図1)
デジタルカメラ20は、前記ラインレーザ10によって被搬送物Aの表面に描かれた輪郭線A1を撮影するための装置である。
本発明におけるデジタルカメラ20は、静止画を取得可能な装置であればよく、ビデオカメラを除外するものではない。
また、本発明ではデジタルカメラ20の画素数が多ければ大きいほど、画像解析の精度が向上する点で好ましいが、解析時間も長くなるため、適切な範囲で決めれば良い。
<5> Digital camera (Fig. 1)
The digital camera 20 is a device for photographing the contour line A1 drawn on the surface of the object A to be conveyed by the line laser 10.
The digital camera 20 in the present invention may be a device capable of acquiring a still image, and does not exclude a video camera.
Further, in the present invention, it is preferable that the larger the number of pixels of the digital camera 20, the higher the accuracy of image analysis, but the longer the analysis time, so that it may be determined within an appropriate range.

<5.1>撮影方法
デジタルカメラ20は、移動する移動体Bに対し同じ位置で撮影を繰り返して、移動体Bおよび被搬送物Aに描かれる輪郭線A1を撮影した撮影データ21を連続生成する。
<5.1> Shooting method The digital camera 20 repeatedly shoots at the same position with respect to the moving moving body B, and continuously generates shooting data 21 in which the contour line A1 drawn on the moving body B and the transported object A is shot. do.

<5.2>撮影方向
デジタルカメラ20の撮影方向(θ2)は、先のレーザー光の照射方向θ1と同様、移動体Bの移動方向を0°(180°)としたとき、0°<θ2<180°の範囲であって、且つ前記θ1とは異なる角度とする。
両者の角度を異なるようにすることで、後述する解析装置30でもって、デジタルカメラ20の撮影データ21から前記レーザー光11の照射位置で90°方向に切断した状態の見かけの断面図22を計算によって求めることができる。
<5.2> Shooting direction The shooting direction (θ2) of the digital camera 20 is 0 ° <θ2 when the moving direction of the moving body B is 0 ° (180 °), as in the irradiation direction θ1 of the previous laser beam. It is in the range of <180 ° and has an angle different from that of θ1.
By making the angles of the two different, an apparent cross-sectional view 22 in a state of being cut in the 90 ° direction at the irradiation position of the laser beam 11 is calculated from the photographed data 21 of the digital camera 20 by the analysis device 30 described later. Can be obtained by.

<6>解析装置(図1)
解析装置30は、被搬送物Aの体積を計測するための装置である。
解析装置30は、前記デジタルカメラ20で撮影した撮影データ21と、予め登録してある移動体Bの形状データに基づいて、被搬送物Aの体積を算出する。
本発明において、解析装置30はPCなどの情報処理装置を用いることができる。
本実施例では、解析装置30を、少なくとも、登録手段31、光切断手段32、および演算手段33の3つの手段を有するよう構成している。各手段はソフトウェアおよびハードウェアを適宜組み合わせることで実現することができる。
以下、各手段の詳細について説明する。
<6> Analytical device (Fig. 1)
The analysis device 30 is a device for measuring the volume of the transported object A.
The analysis device 30 calculates the volume of the object to be transported A based on the photographing data 21 photographed by the digital camera 20 and the shape data of the moving body B registered in advance.
In the present invention, the analysis device 30 can use an information processing device such as a PC.
In this embodiment, the analysis device 30 is configured to have at least three means of registration means 31, optical cutting means 32, and calculation means 33. Each means can be realized by appropriately combining software and hardware.
Hereinafter, the details of each means will be described.

<6.1>登録手段(図1)
登録手段31は、少なくとも、移動体Bの形状データを予め登録しておくための手段である。
移動体Bの形状データには、移動体Bの外形および収容空間B1のそれぞれについて長さ、幅、高さや、移動体Bに対する収容空間B1の位置、容積などが含まれる。
その他、登録手段31には、必要に応じて被搬送物Aの比重などのデータを登録しておいてもよい。
<6.1> Registration means (Fig. 1)
The registration means 31 is at least a means for registering the shape data of the moving body B in advance.
The shape data of the moving body B includes the length, width, and height of the outer shape of the moving body B and the accommodation space B1, the position of the accommodation space B1 with respect to the moving body B, the volume, and the like.
In addition, data such as the specific gravity of the transported object A may be registered in the registration means 31 as needed.

<6.2>光切断手段(図1)
光切断手段32は、少なくとも、デジタルカメラ20から取得した撮影データ21から、見かけの断面図22を生成するための手段である。
光切断手段32は、デジタルカメラ20による輪郭線A1の撮影データ21に対し、ラインレーザ10の照射方向θ1と、デジタルカメラ20の撮影方向θ2とを用いて計算を行うことにより記レーザー光11の照射位置で90°方向に切断した状態の見かけの断面図22を生成することができる。
<6.2> Optical cutting means (Fig. 1)
The optical cutting means 32 is a means for generating an apparent cross-sectional view 22 from at least the shooting data 21 acquired from the digital camera 20.
The light cutting means 32 calculates the imaging data 21 of the contour line A1 by the digital camera 20 by using the irradiation direction θ1 of the line laser 10 and the imaging direction θ2 of the digital camera 20. It is possible to generate an apparent cross-sectional view 22 in a state of being cut in the 90 ° direction at the irradiation position.

<6.3>演算手段(図1)
演算手段33は、光切断手段32から取得した見かけの断面図22、および前記登録手段31から取得した移動体Bの形状データを用いて被搬送物Aの体積を算出するための手段である。
演算手段33による、被搬送物Aの体積の算出方法には種々の方法を採用することができ、そのうちの一部については、後述する測定例の欄で説明する。
<6.3> Arithmetic means (Fig. 1)
The calculation means 33 is a means for calculating the volume of the transported object A by using the apparent cross-sectional view 22 acquired from the optical cutting means 32 and the shape data of the moving body B acquired from the registration means 31.
Various methods can be adopted for the method of calculating the volume of the object to be transported A by the calculation means 33, and some of them will be described in the column of measurement examples described later.

<7>測定例
以下、図2~4を参照しながら、測定方法の一例について説明する。
<7> Measurement example An example of the measurement method will be described below with reference to FIGS. 2 to 4.

<7.1>形状データの登録(図2)
まず、登録手段31では、計測対象の移動体Bの形状データを事前登録しておく。
例えば、図2に示すように、移動体Bの外形および収容空間B1が何れも長方体状であるとした場合、登録手段31は、移動体Bの形状データとして、移動体Bの外形および収容空間B1の長さ(L,L)、奥行き(D,D)、高さ(H,H)や、移動体Bのあおりの厚さ(T,T)、収容空間B1の容積(V=L×D×H)などを登録しておけばよい。
<7.1> Registration of shape data (Fig. 2)
First, the registration means 31 pre-registers the shape data of the moving body B to be measured.
For example, as shown in FIG. 2, when the outer shape of the moving body B and the accommodation space B1 are both rectangular, the registration means 31 uses the outer shape of the moving body B and the outer shape of the moving body B as the shape data of the moving body B. The length (L 1 , L 2 ), depth (D 1 , D 2 ), height (H 1 , H 2 ) of the accommodation space B 1, and the thickness of the tilt of the moving body B (T 1 , T 2 ), The volume of the accommodation space B1 (V = L 2 × D 2 × H 2 ) and the like may be registered.

<7.2>見かけの断面図の生成処理(図3)
次に、光切断手段32は、デジタルカメラ20から送られる撮影データ21から、被搬送物Aを切断した見かけの断面図22を生成する。
図3(a)に示す撮影データ21は、ラインレーザ10からのレーザー光によって描かれた被搬送物Aの輪郭線A1をデジタルカメラ20で撮影した画像である。
この撮影データ21を、鉛直方向に対するラインレーザ10の角度やデジタルカメラ20の角度に基づいて適宜画像処理を施して、図3(b)に示す見かけの断面図22を生成する。
<7.2> Processing to generate an apparent cross-sectional view (Fig. 3)
Next, the optical cutting means 32 generates an apparent cross-sectional view 22 in which the object A to be transported is cut from the photographing data 21 sent from the digital camera 20.
The photographing data 21 shown in FIG. 3A is an image obtained by photographing the contour line A1 of the conveyed object A drawn by the laser beam from the line laser 10 with the digital camera 20.
The captured data 21 is appropriately subjected to image processing based on the angle of the line laser 10 and the angle of the digital camera 20 with respect to the vertical direction to generate an apparent cross-sectional view 22 shown in FIG. 3 (b).

<7.3>体積算出区間の特定(図4A~図4D)
次に、演算手段33は、各見かけの断面図22を移動体Bの形状データと照合していき、被搬送物Aの体積算出に用いる区間(体積算出区間)を特定する。
本実施例では、まず移動体Bの前端位置と後端位置を検出することで、体積算出区間を特定している。
移動体Bを検出する方法としては、見かけの断面図22中の輪郭線A1の表示の有無や、輪郭線A1の高さが極端に変化した段階を検出する方法が考えられる。
以下、図4A~図4Dを参照しながら、移動体の検出方法の一例について説明する。
<7.3> Specification of volume calculation section (FIGS. 4A to 4D)
Next, the calculation means 33 collates each apparent cross-sectional view 22 with the shape data of the moving body B, and specifies a section (volume calculation section) used for volume calculation of the transported object A.
In this embodiment, the volume calculation section is specified by first detecting the front end position and the rear end position of the moving body B.
As a method for detecting the moving body B, a method of detecting whether or not the contour line A1 is displayed in the apparent cross-sectional view 22 and a method of detecting a stage where the height of the contour line A1 is extremely changed can be considered.
Hereinafter, an example of a moving object detection method will be described with reference to FIGS. 4A to 4D.

<7.3.1>移動体以外にレーザー光が照射されている段階(図4A)
図4A(a)では、ラインレーザ10のレーザー光11が移動体B同士を繋いでいる連結部分に照射されており、デジタルカメラ20では移動体Bが影となって、輪郭線A1を撮影できない。そのため、図4A(b)に示す見かけの断面図22では、レーザー光11による輪郭線A1が表示されない状態となっている。
このように、見かけの断面図22に輪郭線A1が表示されない状態は、移動体Bが通過中ではないものとして移動体Bの前端位置B2の開始の検出処理を継続する。
<7.3.1> The stage where the laser beam is irradiated to other than the moving body (Fig. 4A).
In FIG. 4A (a), the laser beam 11 of the line laser 10 irradiates the connecting portion connecting the moving bodies B to each other, and the digital camera 20 cannot capture the contour line A1 because the moving body B becomes a shadow. .. Therefore, in the apparent cross-sectional view 22 shown in FIG. 4A (b), the contour line A1 due to the laser beam 11 is not displayed.
As described above, in the state where the contour line A1 is not displayed in the apparent cross-sectional view 22, it is assumed that the moving body B is not passing, and the detection process of the start of the front end position B2 of the moving body B is continued.

<7.3.2>移動体の前端にレーザー光が照射されている段階(図4B)
図4B(a)では、レーザー光11が移動体Bの前端位置B2に照射されている。このとき、図4B(b)に示す見かけの断面図22は、輪郭線A1が、移動体Bの前端位置B2の高さで一直線状に表示されている。
この見かけの断面図22に描かれる輪郭線A1の位置が、前記登録手段31に予め登録してある移動体Bの形状データの高さと一致した場合には、レーザー光11が移動体Bの前端位置B2に照射したと判断することができる。
<7.3.2.> The stage where the front end of the moving body is irradiated with laser light (FIG. 4B).
In FIG. 4B (a), the laser beam 11 irradiates the front end position B2 of the moving body B. At this time, in the apparent cross-sectional view 22 shown in FIG. 4B (b), the contour line A1 is displayed in a straight line at the height of the front end position B2 of the moving body B.
When the position of the contour line A1 drawn in the apparent cross-sectional view 22 matches the height of the shape data of the moving body B registered in advance in the registration means 31, the laser beam 11 is the front end of the moving body B. It can be determined that the position B2 is irradiated.

<7.3.3>被搬送物にレーザー光が照射されている段階(図4C)
図4C(a)では、レーザー光11が移動体Bに積載している被搬送物Bに照射されている。このとき、図4C(b)に示す見かけの断面図22は、被搬送物Bの表面に描かれた輪郭線A1が表示されている。(なお、図4C(b)では、被搬送物Bの幅方向の高さは一定としている。)
この被搬送物Bにレーザー光11を照射している状態の撮影枚数が多ければ多いほど、後述する被搬送物Aの体積測定の精度は高くなる。
また、この区間内において移動体Bの移動速度が等速であれば、被搬送物Aの体積測定の精度はより高くなる。
<7.3.3> The stage where the object to be transported is irradiated with laser light (Fig. 4C).
In FIG. 4C (a), the laser beam 11 irradiates the transported object B loaded on the moving body B. At this time, in the apparent cross-sectional view 22 shown in FIG. 4C (b), the contour line A1 drawn on the surface of the object to be transported B is displayed. (In FIG. 4C (b), the height of the transported object B in the width direction is constant.)
The larger the number of images taken in the state where the laser beam 11 is irradiating the transported object B, the higher the accuracy of the volume measurement of the transported object A, which will be described later.
Further, if the moving speed of the moving body B is constant in this section, the accuracy of the volume measurement of the transported object A becomes higher.

<7.3.4>移動体の後端にレーザー光が照射されている段階(図4D)
図4D(a)では、レーザー光11が移動体Bの後端位置B3に照射されている。このとき、図4D(b)に示す見かけの断面図22は、輪郭線A1が、移動体Bの後端位置B3の高さで一直線状に表示されている。
この見かけの断面図22に描かれる輪郭線A1の位置が、前記登録手段31に予め登録してある移動体Bの形状データの高さと一致した場合には、レーザー光11が移動体Bの後端位置B3に照射したと推定することができる。
<7.3.4> The stage where the rear end of the moving body is irradiated with laser light (Fig. 4D).
In FIG. 4D (a), the laser beam 11 irradiates the rear end position B3 of the moving body B. At this time, in the apparent cross-sectional view 22 shown in FIG. 4D (b), the contour line A1 is displayed in a straight line at the height of the rear end position B3 of the moving body B.
When the position of the contour line A1 drawn in the apparent cross-sectional view 22 matches the height of the shape data of the moving body B registered in advance in the registration means 31, the laser beam 11 is after the moving body B. It can be estimated that the end position B3 was irradiated.

<7.3.5>移動体以外にレーザー光が照射されている段階(図4A)
移動体Bの移動が進み、再度図4Aに示す、レーザー光11による輪郭線A1が表示されない状態となった際には、移動体Bが通過したことを検出して、前記[4]による後端位置B3の推定を確定すればよい。
<7.3.5> The stage where the laser beam is irradiated to other than the moving body (Fig. 4A).
When the movement of the moving body B progresses and the contour line A1 by the laser beam 11 shown in FIG. 4A is not displayed again, it is detected that the moving body B has passed, and after the above [4]. The estimation of the end position B3 may be confirmed.

<7.3.6>まとめ
このように、演算手段33は、上記[1]~[5]の検出作業を繰り返して各移動体Bの前端位置B2および後端位置B3を検出することで、該移動体Bの収容空間B1における体積算出区間の始端および終端の位置を割り出すことができる。
<7.3.6> Summary As described above, the calculation means 33 repeats the detection operations [1] to [5] above to detect the front end position B2 and the rear end position B3 of each moving body B. The positions of the start and end of the volume calculation section in the accommodation space B1 of the moving body B can be determined.

<7.3.7>その他の特定例
なお、図4Bや図4Dではデジタルカメラ20による撮影タイミングが、レーザー光11が前端位置B2や後端位置B3を照射している時と重なっているが、本発明は、上記タイミングに限定されるものではなく、見かけの断面図22において輪郭線A1の表示の有無が切り替わった状態を単純に体積算出区間の始端または終端として特定してもよい。
また、演算手段33は、前端位置B2や後端位置B3をリアルタイムに検出しても良いし、デジタルカメラ20による撮影データが一定枚数蓄積した段階で、体積算出区間を特定してもよい。
<7.3.7> Other Specific Examples In FIGS. 4B and 4D, the shooting timing by the digital camera 20 overlaps with the time when the laser beam 11 irradiates the front end position B2 and the rear end position B3. The present invention is not limited to the above timing, and the state in which the presence / absence of the display of the contour line A1 is switched in the apparent cross-sectional view 22 may be simply specified as the start or end of the volume calculation section.
Further, the calculation means 33 may detect the front end position B2 and the rear end position B3 in real time, or may specify the volume calculation section at the stage where a certain number of shooting data by the digital camera 20 are accumulated.

<7.4>体積の算出処理(図5)
最後に、演算手段33は、被搬送物Aの体積算出区間の範囲内にある見かけの断面図22を用いて、被搬送物Aの体積を算出する。
図5(a)は、見かけの断面図22から生成した三次元データ23のイメージ図である。
この三次元データ23は、輪郭線A1によって移動体Bのあおり部分と、被搬送物Aの外表面が描かれた状態である。
この状態で、予め解析装置30に登録してある形状データ、または前記形状データから求めた移動体Bの容積Vに対し、前記体積算出区間B11内における、被搬送物Aの輪郭線A1が移動体Bの満杯時の境界線よりも上方にある領域(加算領域V1)の体積値の加算処理(図5(b))と、被搬送物Aの輪郭線A1が境界線よりも下方にある領域(減算領域V2)の体積値の減算処理(図5(c))と、の両方を行えば、被搬送物Aの体積値V’(V+V1-V2)を割り出すことができる。
<7.4> Volume calculation process (Fig. 5)
Finally, the calculation means 33 calculates the volume of the transported object A by using the apparent cross-sectional view 22 within the range of the volume calculation section of the transported object A.
FIG. 5A is an image diagram of the three-dimensional data 23 generated from the apparent cross-sectional view 22.
The three-dimensional data 23 is a state in which the tilted portion of the moving body B and the outer surface of the transported object A are drawn by the contour line A1.
In this state, the contour line A1 of the transported object A in the volume calculation section B11 moves with respect to the shape data registered in the analysis device 30 in advance or the volume V of the moving body B obtained from the shape data. The volume value addition process (FIG. 5 (b)) of the region above the boundary line when the body B is full and the contour line A1 of the transported object A are below the boundary line. By performing both the subtraction process (FIG. 5 (c)) of the volume value of the region (subtraction region V2), the volume value V'(V + V1-V2) of the object to be transported A can be calculated.

<8>その他
上記したとおり、本発明では、移動体Bの移動速度を検出するセンサを必須とすることなく、被搬送物Aの体積を算出することができる。
これは、見かけの断面図22と移動体Bの形状データとの照合によって、移動体Bや被搬送物Aの位置を特定できるためである。
よって、被搬送物Aの開始位置と終了位置までの間の区間の見かけの断面図22の枚数は、移動体Bの移動速度によって変わることとなるが、これは体積算出処理の精度を変動させるに過ぎない。
また、移動体Bの移動速度が等速を必須とするものではないが、等速に近ければ近いほど、体積算出精度は向上する。
<8> Others As described above, in the present invention, the volume of the transported object A can be calculated without requiring a sensor for detecting the moving speed of the moving body B.
This is because the positions of the moving body B and the transported object A can be specified by collating the apparent cross-sectional view 22 with the shape data of the moving body B.
Therefore, the number of apparent cross-sectional views 22 of the section between the start position and the end position of the object to be transported A varies depending on the moving speed of the moving body B, which changes the accuracy of the volume calculation process. It's just that.
Further, although the moving speed of the moving body B does not necessarily require a constant speed, the closer to the constant speed, the better the volume calculation accuracy.

図6を参照しながら、本発明の第2実施例に係る体積測定システムについて説明する。
本発明に係る体積測定システムは、デジタルカメラ20を少なくとも二台以上設けておいてもよい。
図6に示すように、本実施例では、デジタルカメラ20を二台設けておき、各デジタルカメラ20の撮影方向を、前記ラインレーザ10の照射方向と異なる位置かつその他のデジタルカメラ20とも異なる角度から撮影するよう構成している。
これは、一方のデジタルカメラ20による撮影データ21において、被搬送物Aに含まれる大きな礫aなどによって生じる死角領域Cの存在によって輪郭線A1が撮影でき無かった場合に、その他のデジタルカメラ20による撮影データ21でもって、補完を行うためである。
The volume measuring system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The volume measuring system according to the present invention may be provided with at least two or more digital cameras 20.
As shown in FIG. 6, in this embodiment, two digital cameras 20 are provided, and the shooting direction of each digital camera 20 is set at a position different from the irradiation direction of the line laser 10 and at a different angle from other digital cameras 20. It is configured to shoot from.
This is done by the other digital camera 20 when the contour line A1 cannot be photographed due to the presence of the blind spot region C generated by the large gravel a contained in the transported object A in the image data 21 taken by one of the digital cameras 20. This is because the shooting data 21 is used for complementation.

10:ラインレーザ
11:レーザー光
20:デジタルカメラ
21:撮影データ
22:見かけの断面図
23:三次元データ
30:解析装置
31:登録手段
32:光切断手段
33:演算手段
A :被搬送物
a :礫
A1:輪郭線
B :移動体
B1:収容空間
B2:前端位置
B3:後端位置
C :死角領域
V1:加算領域
V2:減算領域
10: Line laser 11: Laser light 20: Digital camera 21: Photographed data 22: Apparent cross-sectional view 23: Three-dimensional data 30: Analytical device 31: Registration means 32: Optical cutting means 33: Calculation means A: Object to be transported a : Gravel A1: Contour line B: Moving body B1: Containment space B2: Front end position B3: Rear end position C: Blind spot area V1: Addition area V2: Subtraction area

Claims (3)

測定地点を通過する移動体に収容した被搬送物の体積を測定する、体積測定システムであって、
前記移動体および被搬送物に対して上方からレーザー光を照射する、ラインレーザと、
前記レーザー光を照射した前記移動体および被搬送物に対して、前記ラインレーザの照射方向と異なる角度から撮影を行う、デジタルカメラと、
前記デジタルカメラの撮影データと、予め登録してある前記移動体の形状データと、を用いて前記被搬送物の体積を算出する、解析装置と、を備え、
前記デジタルカメラは、前記レーザー光によって描かれた前記移動体および被搬送物の輪郭線が映った撮影データを連続生成し、
前記解析装置は、
前記撮影データから生成する見かけの断面図と前記移動体の形状データとの照合によって前記移動体の前端と後端を検出することで、前記被搬送物の体積算出区間の始端と終端を特定し、
前記体積算出区間の範囲内の見かけの断面図を用いて、前記被搬送物の体積を算出するにあたり、予め前記形状データに登録、または前記形状データから求めた前記移動体の容積に対し、前記被搬送物の輪郭線が前記移動体の満杯時の境界線よりも上方にある領域の体積値を加算する処理、および、前記被搬送物の輪郭線が前記境界線よりも下方にある領域の体積値を減算する処理を行うことを特徴とする、
体積測定システム。
A volume measurement system that measures the volume of an object to be transported contained in a moving object passing through a measurement point.
A line laser that irradiates the moving object and the object to be transported with a laser beam from above,
A digital camera that photographs the moving object and the object to be transported irradiated with the laser beam from an angle different from the irradiation direction of the line laser.
It is provided with an analysis device that calculates the volume of the object to be transported using the photographed data of the digital camera and the shape data of the moving object registered in advance.
The digital camera continuously generates shooting data in which contour lines of the moving object and the object to be transported are reflected, which are drawn by the laser beam.
The analyzer is
By detecting the front end and the rear end of the moving body by collating the apparent cross-sectional view generated from the shooting data with the shape data of the moving body, the start and end of the volume calculation section of the transported object can be specified. ,
In calculating the volume of the object to be transported by using the apparent cross-sectional view within the range of the volume calculation section, the volume of the moving body is registered in the shape data in advance or obtained from the shape data. The process of adding the volume value of the region where the contour line of the transported object is above the boundary line when the moving object is full, and the region where the contour line of the transported object is below the boundary line. It is characterized by performing a process of subtracting a volume value .
Volume measurement system.
前記輪郭線を、前記ラインレーザの照射方向と異なる角度で、かつ、それぞれ異なる場所から撮影するように、複数の前記デジタルカメラを設け、
前記解析装置は、前記複数のデジタルカメラからそれぞれ取得する撮影データから主たる画像データを選択し、前記主たる画像データで不足する輪郭線を、その余の画像データから補完することを特徴とする、
請求項に記載の体積測定システム。
A plurality of the digital cameras are provided so that the contour line is photographed at a different angle from the irradiation direction of the line laser and from different places.
The analysis device is characterized in that a main image data is selected from shooting data acquired from each of the plurality of digital cameras, and a contour line lacking in the main image data is complemented from the remaining image data.
The volume measuring system according to claim 1 .
前記被搬送物が掘削土砂である、請求項1または2に記載の体積測定システム。 The volume measuring system according to claim 1 or 2 , wherein the transported object is excavated earth and sand.
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