JPH03167404A - 大型対象物の寸法計測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大型機器や、大型構造物の部材などの大型対
象物の寸法計測に用いられるもので、数ｍ〜数百扉の範
囲の３次元位置座標測定に適用できる。

〔従来の技術〕

大型対象物の三次元寸法測定には、三角測量方式を用い
た方法が多数開発されている。第３図に従来の一例を示
す。

】は測定対象物、６はコーナキュープ、１１　．　１２
はレーザーを用いた２台の３次元座標測定器である。被
測定点にレーザー光を反射するコーナーキュープ６を取
り付け、測定地点から反射鏡までの距＠ｒ’と、水平角
θ′、高度角ψ′を測定することにより、３次元球座標
（ｒ′，θ′，ψ′）を決定する。この測定器を２台用
意し、泣置座標の明確な２点に設置し、目標点を測定す
れば、三角測量の原理により目標点の３次元座標（ｒ′
，θ′，ψ′）が求められる。第３図に示す３次元座標
測定システムは、造船や航空機などの大型構造物の組立
段階で必要な、座標測定、および寸法測定に用いられて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

第３図に示すような従来の大型の対象物の寸法計測法で
は、 （ｌ）２台の３次元座標測定器を必要とし、その各々の
特性の違いや第３図に示す基線長しの設定精度も含め、
高度なキャリズレーション技術が要求される。

（２）測定点が数多くある場合、高度ｋ位置決め技術が
要求され、その位置決め精度が、水平角、高臘角の測定
精度を決定する。

などの問題点があった。

本発明は、３次元座標測定器を１台のみ使用する高精度
な寸法計測方法を提供することを目的とするものである
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明におげろ大型の対象物の寸法計測法では、（１）
３次元座標測定器を１台とする。このとき、寸法計測は
、対象物上のある１点を基準点とし、基準点からの各測
定点を測定することで行う。

（２）従来使用されていた機械的な水平角、高度角の可
変機構による位置決め・測角装置に加え、レーザーの対
象物からの反射ビームを視覚センサでとらえ、そのビー
ムの像を画像認識することによりｒｇ．置決めのための
方立照準とし、かつ水平角、高度角測定の際の補正とす
る機構を設置する。

〔作　用〕

測定地点に設置したレーザー測距儀と、測定対象物に取
付けたコーナーキユーブミラーとにより、測定対象物ま
での距離を正確に測定する。

レーザーの反射ビームの一部を祝覚センサで捉え、画像
処理装置で前記視覚センサからの画像情報を処理し、反
射ビームの賞心立置を計算して、レーザー測距儀及び視
覚センサの方向を修正し、測定点（コーナーキユーブミ
ラー）と測定点の間？水平角および高度角のふれ角を測
定し，三角測量の原理で、測定点と測定点の間の寸法を
算定する。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図、第２図により説明する。

第ｌ図は、本発明による大型の対象物の寸法計測法を示
す図で，その装置は，レーザー測距ｆｉ２と、水平角、
高舵角の位置決め制御装＠．３と、レーザーの反射ビー
ムをとらえるための視覚センサ１′゛４と、祝覚センサ
検出したレーザービームの像を処理する画像処理装置５
と、レーザービームな反射するためのコーナーキュープ
ミラ−５ａ　ｌ　６ｂから構威されている。以下、祝覚
センサ４と画像処理装置５をあわせて視覚計測装置７と
呼ぶ。

第２図は、装置のブロック図である。８はレーザー測距
儀２と祝覚センサ４をのせる回転台、９はビームスプリ
ツタ、１０は反躬■ラーを表わす。

先づ、各装置について説明する。

レーザー測距義２： レーザー光を正弦波変調し、変調光が測定点に取り付け
たコーナーキユーブミラー５ａ　＃　６ｂに反射されて
戻ってくるまでの時間差を変調光の位相差として検出し
距離測定とする方式のものを用いる。測定距離に応じ、
幾種類かの変調波長を用意し、目標とする精度が得られ
るようにする。

また、筺置決めと、測角精度向上のためのレーザービー
ムの画像処理を行ｔｘうために、できるだけビームの集
束性，指向性の高いレーザーを用いる。現在の技術水準
ではＨｅ−Ｎｅレーザーの波長６３２．８ｎｍのものが
最適である。

視覚計測装置７： レーザー光のコーナーキューグミラ−５ａ，６ｂによる
反射光を、ビームスプリツタ９で２つに分離し、一方は
上記レーザー測距儀２による距離測定のために用いる。

もう一方を祝覚センサ４でとらえ、その画像情報（第２
図（ｂ）参照）から画像処理装置５がレーザービームの
重心点と、両面上の軸センターとのずれ量を計算し、醍
置決め制御装ｆ３に出力する。

） 泣置決め制御装置３： 泣置決め制御装置３は、画像処理装置５から入力された
ずれ量をＯにするように水平角、高度角に対しフィード
バック制御を行う。

次に、寸法計測法について説明する。

まず対象物のある１点を基準点とし、コーナーキューグ
ミラ−６ａを設置し、測定点にもそれぞれコーナーキュ
ーグミラー６ｂを設置する。

レーザービームをコーナーキューグミラー６ａに向けて
発射し、反射ビームから基準点までの距離ｒ１を測定し
、また、視覚計測装置７と位置決め制御装ｆ１３Ｋより
フィート９バック制御された状態での、水平角θ、高度
角ψを０とする。

次に、泣置決め制御装置により、コーナーキユーブミラ
ー６ｂの泣置までレーザービームの軸を移動させ、コー
ナーキユーブミラー６ｂからの反射光がとらえられたら
、再び、視覚計測装置７と位置決め制御装置３により、
フィート９バック制御を行う。この状態で、レーザー測
距儀２により、測定点までの距離ｒ２を測定する。また
、位置決め制御装置３により、ビームの軸の移動に伴う
水平角、高度角のふれ角θ，ψを測定する。これにより
、測定点の３次元座標が、（ｒｅθ，ψ）として求まる
。

〔発明の効果〕

本発明は、大型対象物の寸法計測を３次元座標測定で行
う方法において、測定点までの距離を精密に創定するレ
ーザー測距儀と、レーザーのビームを入射光と平行に反
射するために測定点に取り付けるコーナーキュープミラ
ニと、レーザーの反射ビームの一部をとらえる視覚セン
サ及び同祝覚センサからの画像情報を処理する画像処理
装置から紅りレーザーの反射ビームの重心位置を計算し
、画面上の軸とのずれ量を出力する視覚計測装置と、視
覚計測装置から入力されたずれ量を０にするようにレー
ザー測距儀と視覚センサをのせた回転台に対し水平角、
高度角のフイードバッグ制御を行い、かつ基準点からの
水平角、高度角のふれ角を精密に測定する位置決め制御
装置とから紅り、レーザー測距儀による距離ｒと、基準
点からの水平？、高度角の変泣θ，ψとにより測定点の
３次元位置座標（ｒ＋θ．ψ）を決定し，各測定点の３
次元座標から寸法を計算することにより、次の効果を有
する。

（１１　　測定器の設置、キヤリプレーションが簡単に
なったため、測定時間が短縮される。

（２）視覚計測装置、位置決め制御装置を用いることに
より、高確度の位置決めが行えるようにむり、測角精匿
が向上したため、寸法計測における座標分解能が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明大型対象物の寸法計測方法の実施例を示
す概略図、第２図（ａ）は同上のプロツク図、第２図（
ｂ）は祝覚センサの画像情報の概略図、第３図は従来ｂ
大型対象物の寸法計測方法を示す概略図である。 ２・・・レーザー測距ｇｌ３・・・泣置決め制御装置４
・・・祝覚センサ　　　５・・・画像処理装置５ａ　，
　５ｂ・・・コーナーキュープ■ラー８・・・回転台 月１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 大型対象物の寸法計測を３次元座標測定で行う方法にお
   いて、測定点までの距離を精密に測定するレーザー測距
   儀と、レーザーのビームを入射光と平行に反射するため
   に測定点に取り付けるコーナーキユーブミラーと、レー
   ザーの反射ビームの一部をとらえる視覚センサ及び同視
   覚センサからの画像情報を処理する画像処理装置からな
   りレーザーの反射ビームの重心位置を計算し画面上の軸
   とのずれ量を出力する視覚計測装置と、視覚計測装置か
   ら入力されたずれ量を０にするようにレーザー測距儀と
   視覚センサをのせた回転台に対し水平角、高度角のフィ
   ードバック制御を行い、かつ基準点からの水平角、高度
   角のふれ角を精密に測定する位置決め制御装置とからな
   り、レーザー測距儀による距離ｒと、基準点からの水平
   角、高度角の変位θ、ψとにより測定点の３次元位置座
   標（ｒ、θ、ψ）を決定し、各測定点の３次元座標から
   寸法を計算することを特徴とする大型対象物の寸法計測
   方法。