JPH07270133A - 断面形状計測装置 - Google Patents

断面形状計測装置

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JPH07270133A
JPH07270133A JP6064863A JP6486394A JPH07270133A JP H07270133 A JPH07270133 A JP H07270133A JP 6064863 A JP6064863 A JP 6064863A JP 6486394 A JP6486394 A JP 6486394A JP H07270133 A JPH07270133 A JP H07270133A
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JP
Japan
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distance
distance measuring
measuring sensor
sensor
axis direction
Prior art date
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Pending
Application number
JP6064863A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeo Inoue
繁夫 井上
Akitomo Yamazaki
章伴 山崎
Yoriyuki Hasegawa
順行 長谷川
Hiroshi Kondo
浩 近藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 新設時に鋼製構造物などに存在する微小な
溶接部の変形、目違い量などの局部変形を精度良く計測
でき、計測対象物の計測面が狭い場所にある場合に
も、広範な範囲を計測でき、計測面が高所にある場
合、安全に計測でき、非接触式で、計測面を傷付けな
い。 【構成】 センサー移動装置により測距センサー1を計
測面10aに沿うX軸方向に移動させて、測距センサー
1に設けた移動距離計3によりX軸方向移動距離を計測
する一方、測距センサー1から計測面10aへ特定波長
の光Aを照射し、計測面から反射した反射光Bを測距セ
ンサー1で受光して、測距センサー1と計測面10aと
の間のY軸方向距離を計測する。そしてX軸方向データ
DとY軸方向データCとをデータ処理装置7へ送り、こ
こでこれらのデータを処理して、局部変形プロファイル
(断面形状)データを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新設された高層煙突、
タワー等の鋼構造物の製作時に発生した溶接変形、目違
い量、径年劣化による腐食や変形などを計測する断面形
状計測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】溶接により組み立てられる鋼製構造物に
は、新設時、既に多いか少ないかは別として溶接部の変
形、目違い(接合部材の組立誤差による段差)などに起
因した全体変形、局部変形が存在するが、これらは長期
間の使用中の径年劣化、腐食などにより進展して、遂に
は部材の座屈その他の損傷に至る恐れがある。
【0003】そのため、新設時からこれらの変形状態を
正確に把握しておくことは、強度面の管理上、非常に大
切なことであり、美観上からも望ましいことである。従
来は、これらの変形、特に局部変形の計測に当たって
は、ダイヤルゲージ等の計測器を使用し、これを計測対
象物の計測面に押し付けて、局部変形を計測する接触式
計測方法が一般的に採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の接触式計測
方法では、ダイヤルゲージ等の計測器を計測対象物の計
測面に押し付けて、局部変形を計測するので、(a)測
定可能変形量が10〜50m/m程度で、新設時に鋼製
構造物などに存在する微小な溶接部の変形、目違い量な
どを精度良く計測できない。(b)計測対象物の計測面
が狭い場所にある場合には、計測範囲が限定される。
(c)計測面が高所にあり且つ計測器を手動で操作する
場合には、高所作業になって、危険である。(d)接触
式のため、計測対象物によっては、計測面を傷付けると
いう問題があった。
【0005】本発明は前記の問題点に鑑み提案するもの
であり、その目的とする処は、新設時に鋼製構造物な
どに存在する微小な溶接部の変形、目違い量などの局部
変形を精度良く計測でき、計測対象物の計測面が狭い
場所にある場合にも、広範な範囲を計測でき、計測面
が高所にある場合、安全に計測でき、非接触式で、計
測面を傷付けない断面形状計測装置を提供しようとする
点にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の断面形状計測装置は、計測面に対して特
定波長光を照射し、その反射光を受光して、同計測面と
のY軸方向距離を三角測量の原理により計測する測距セ
ンサーと、前記計測面に相対して設けたガイド軸に沿っ
て同測距センサをX軸方向に移動させるセンサー移動装
置と、前記測距センサーのX軸方向の移動距離を計測す
る移動距離計と、これらの機器よりなる計測ユニットを
計測部位に着脱自在に取付ける着脱機構と、前記測距セ
ンサーにより得られたY軸方向データと前記移動距離計
により得られたX軸方向データとを処理するデータ処理
装置とにより構成している。
【0007】また本発明は前記断面形状計測装置におい
て、測距センサーが、照射した特定波長光のみを通過さ
せる光学フィルターと、照射光及び反射光を反復して反
射させる複数のミラーとを内蔵している。
【0008】
【作用】本発明の断面形状計測装置は前記のように構成
されており、センサー移動装置により測距センサーを計
測面に沿うX軸方向に移動させて、測距センサーに設け
た移動距離計によりX軸方向移動距離を計測する一方、
測距センサーから計測面へ特定波長の光を照射し、計測
面から反射した反射光を測距センサーで受光して、測距
センサーと計測面との間のY軸方向距離を計測する。そ
してX軸方向データとY軸方向データとをデータ処理装
置へ送り、ここでこれらのデータを処理して、局部変形
プロファイル(断面形状)データを得る。その際、測距
センサーから計測面への照射光及び計測面から測距セン
サーへの反射光を複数の反射ミラーにより反復、反射さ
せて、三角測量で不可欠な計測面と測距センサーとの間
の光路距離を確保する。また光路上の光学フィルターに
より特定波長の照射光のみを選択し、屋外などで使用す
る際の太陽光などの外乱による測定誤差を小さくして、
精度の良い計測を可能にする。
【0009】
【実施例】次に本発明の断面形状計測装置を図1〜図6
に示す一実施例により説明する。図1は本断面形状計測
装置の全体を示す系統図、図2はその要部を示す説明
図、図3(a)(b)は局部変形プロファイル(断面形
状)データを示す説明図、図4は図2の矢印W方向から
見た底面図、図5はレーザ式測距センサーの一般的な利
用方法を示す説明図、図6はレーザ式測距センサーの基
本構造及び距離測定原理を示す説明図である。
【0010】図1、図2の10が計測対象物、10aが
計測対象物の計測面、1が測距センサー、1aがセンサ
ー本体、図2、図4、図6の1bが同センサー本体1a
に内蔵した三角測量方式のレーザ式測距センサーで、同
レーザ式測距センサー1bは、計測対象物10の計測面
10aに照射光Aを照射し、その反射光を受光して、同
計測面10aと測距センサー1との間のY軸方向距離を
同レーザ式測距センサー本体1aにより計測するように
なっている。
【0011】1cが上記センサー本体1aに設けた窓の
内側に設置した光学フィルターで、この光学フィルター
1cにより、特定波長の照射光Aのみを選択することに
より、屋外などで使用する際の太陽光などの外乱による
測定誤差を小さくするようにしている。8a、8bが上
記レーザ式測距センサー1bと上記光学フィルター1c
との間のセンサー本体1a内に設置した反射ミラーであ
る。
【0012】上記三角測量方式のレーザ式測距センサー
1bの基本構造及び距離測定原理を図6により説明する
と、発光部(レーザ発光素子)1b−1から出たレーザ
光(照射光A)が投光レンズ1b−2を通過して、計測
面10aへ照射され、そこで拡散反射して、拡散反射光
の一部が受光レンズ1b−3を通過して、受光部(光位
置検出素子:PSD)1b−4にスポットを結び(P
点)、検出距離に応じて受光部1b−4を移動する。こ
の入射位置により、入射角θが求まり、図6中の式に
より距離L(Y軸方向距離)が導かれる。
【0013】図1の5がスライドガイド軸、6、6が同
スライドガイド軸5の両端部を計測対象物10に着脱自
在に取付けるマグネットで、上記スライドガイド軸5
は、計測対象物10の計測面10aから所定の距離を置
いて対向している。上記測距センサー本体1aは、スラ
イドガイド軸5に例えばウオームアンドウォームギヤ方
式のセンサー移動装置(図示せず)を介して係合してお
り、測距センサー本体1aに設けたセンサー駆動モータ
2を駆動することにより、スライドガイド軸5に沿い移
動して、Y軸方向距離を計測する。また同センサー駆動
モータ2に設けたエンコーダ(移動距離計)3により測
距センサー1のX軸方向移動距離を計測するようになっ
ている。
【0014】Cが上記レーザ式測距センサー1bにより
得られたY軸方向データ、Dが上記エンコーダ3により
得られたX軸方向データ、7がこれらY軸方向データC
及びX軸方向データDを処理するデータ処理装置で、同
データ処理装置7は、レーザ式測距センサー1bからの
Y軸方向データCとエンコーダ3からのX軸方向データ
Dとを処理して、計測面10aの局部変形プロファイル
(断面形状)データを得た後、この局部変形プロファイ
ル(断面形状)データを出力するようになっている。
【0015】次に前記図1〜図6に示す断面形状計測装
置の作用を具体的に説明する。図1、図2は、計測対象
物10と測距センサー1との間を広くとれない場所で、
断面計測を行う場合を示している。先ず図1に示すよう
にマグネット6、6によりスライドガイド軸5を計測対
象物10の計測面10aに対向する状態で着脱可能に取
付け、同スライドガイド軸5に移動装置(図示せず)を
介して測距センサー1を移動可能に取付ける。
【0016】次いで計測を開始し、測距センサー本体1
aに設けたセンサー駆動モータ2を駆動して、センサー
移動装置により測距センサー1を図2、図4に示すスラ
イドガイド軸5に沿って移動させる一方、レーザ式測距
センサー1bから照射光Aを照射し、この照射光Aを反
射ミラー8a、8bにより反復、反射させて、光学フィ
ルター1cを通過させた後、計測対象物10の計測面1
0aへ入射し、ここで反射した反射光Bを再び光学フィ
ルター1cを通過させた後、ミラー8b、8aにより反
復、反射させ、同レーザ式測距センサー1bに受光させ
て、Y軸方向距離を計測する。そして同レーザ式測距セ
ンサー1bにより得られたY軸方向データCをデータ処
理装置7へ送る。
【0017】以上の作用により、計測対象物10と測距
センサー1との間を広くとれない場所でも、光路長を十
分に長くとれて、広範な範囲の計測が可能になる。図5
は、レーザ式測距センサー1bの一般的な利用方法を示
している。この場合、レーザ式測距センサー1bを出た
照射光Aを計測対象物10の計測面10aへ直接入射
し、ここで反射した反射光Bをレーザ式測距センサー1
bへ直接入射させており、図3及び図4と、図5とで
は、レーザ式測距センサー1bが同じ計測範囲をもつ
が、図3及び図4のレーザ式測距センサー1bの方が計
測対象物10に近い(L’<L)ことが判る。
【0018】また上記のようにY軸方向距離を計測して
いるとき、センサー駆動モータ2に設けたエンコーダ
(移動距離計)3により測距センサー1のX軸方向移動
距離を計測する。そして同エンコーダ3により得られた
X軸方向データDをデータ処理装置7へ送り、ここで同
X軸方向データDと上記Y軸方向データCとを処理し
て、計測面10aの局部変形プロファイル(断面形状)
データを得た後、この局部変形プロファイル(断面形
状)データを出力する。
【0019】図3(a)(b)は、この局部変形プロフ
ァイル(断面形状)データを示している。縦軸がY軸方
向距離、横軸がX軸方向距離で、図3(a)からは、計
測長さ(L0 )間の計測面10aの断面形状(局部変形
プロファイル)、最大変形量Δδ1 (例えば溶接部に生
じた収縮変形)等が把握される。また図3(b)から
は、計測面10aの段差Δδ2 (例えば2つの部材の接
合部の目違い量)が把握される。
【0020】なお上記測距センサー1の測定範囲(測定
可能変形量)は、Y軸±100mm(X軸は任意に設定
可)で、測定精度は、X・Y軸のいずれも±0.1mm
以内である。構造物に生じた上記溶接部の収縮変形、目
違い量は、長期間の使用中に進展して、部材強度を低下
させ、風、地震等の外力を受けたときに、構造物に局部
座屈その他の損傷が起こり易くなる。このような場合に
予め求めた上記局部変形プロファイル(断面形状)デー
タに基づいて危険断面の補強など適切な対策が講じられ
ることになり、構造物の強度面の管理及び美観面の管理
が適切に行われる。
【0021】
【発明の効果】本発明の断面形状計測装置は前記のよう
にセンサー移動装置により測距センサーを計測面に沿う
X軸方向に移動させて、測距センサーに設けた移動距離
計によりX軸方向移動距離を計測する一方、測距センサ
ーから計測面へ特定波長の光を照射し、計測面から反射
した反射光を測距センサーで受光して、測距センサーと
計測面との間のY軸方向距離を計測する。そしてX軸方
向データとY軸方向データとをデータ処理装置へ送り、
ここでこれらのデータを処理して、局部変形プロファイ
ル(断面形状)データを得る。その際、測距センサーか
ら計測面への照射光及び計測面から測距センサーへの反
射光を複数の反射ミラーにより反復、反射させて、三角
測量で不可欠な計測面と測距センサーとの間の光路距離
を確保する。また光路上の光学フィルターにより特定波
長の照射光のみを選択し、屋外などで使用する際の太陽
光などの外乱による測定誤差を小さくするので、新設
時に鋼製構造物などに存在する微小な溶接部の変形、目
違い量などの局部変形を精度良く計測でき、計測対象
物の計測面が狭い場所にある場合にも、広範な範囲を計
測でき、計測面が高所にある場合、安全に計測でき、
非接触式で、計測面を傷付けない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の断面形状計測装置の一実施例の全体を
示す系統図である。
【図2】同断面形状計測装置の要部を示す説明図であ
る。
【図3】(a)(b)は同断面形状計測装置により得ら
れた局部変形プロファイル(断面形状)データを示す説
明図である。
【図4】図2の矢印W方向から見た底面図である。
【図5】レーザ式測距センサーの一般的な利用方法を示
す説明図である。
【図6】同断面形状計測装置のレーザ式測距センサーの
基本構造及び距離測定原理を示す説明図である。
【符号の説明】
1 測距センサー 1a センサー本体 1b レーザ式測距センサー 1c 光学フィルター 2 センサー駆動モータ 3 移動距離計(エンコーダ) 5 スライドガイド軸 6 マグネット 7 データ処理装置 8a 反射ミラー 8b 〃 10 計測対象物 10a 計測面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G06T 7/60 (72)発明者 近藤 浩 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 計測面に対して特定波長光を照射し、そ
    の反射光を受光して、同計測面とのY軸方向距離を三角
    測量の原理により計測する測距センサーと、前記計測面
    に相対して設けたガイド軸に沿って同測距センサをX軸
    方向に移動させるセンサー移動装置と、前記測距センサ
    ーのX軸方向の移動距離を計測する移動距離計と、これ
    らの機器よりなる計測ユニットを計測部位に着脱自在に
    取付ける着脱機構と、前記測距センサーにより得られた
    Y軸方向データと前記移動距離計により得られたX軸方
    向データとを処理するデータ処理装置とにより構成した
    ことを特徴とする断面形状計測装置。
  2. 【請求項2】 前記測距センサーが、照射した特定波長
    光のみを通過させる光学フィルターと、前記照射光及び
    前記反射光を反復して反射させる複数のミラーとを内蔵
    している請求項1記載の断面形状計測装置。
JP6064863A 1994-04-01 1994-04-01 断面形状計測装置 Pending JPH07270133A (ja)

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JP6064863A JPH07270133A (ja) 1994-04-01 1994-04-01 断面形状計測装置

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JP6064863A JPH07270133A (ja) 1994-04-01 1994-04-01 断面形状計測装置

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JPH07270133A true JPH07270133A (ja) 1995-10-20

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ID=13270437

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JP6064863A Pending JPH07270133A (ja) 1994-04-01 1994-04-01 断面形状計測装置

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JP (1) JPH07270133A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002014013A (ja) * 2000-06-27 2002-01-18 Structural Quality Assurance Inc 地震等の突発的な外力により影響を受ける構築物の安全性確保のための総合対策システム
EP2278259A1 (en) * 2009-07-09 2011-01-26 General Electric Company Weld analysis device
JP2012521005A (ja) * 2009-03-19 2012-09-10 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 光学式ゲージ及び3次元表面プロファイル測定方法

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Effective date: 20000404