JPH0843054A - Three dimensional measuring apparatus for structure - Google Patents

Three dimensional measuring apparatus for structure

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JPH0843054A
JPH0843054A JP17586394A JP17586394A JPH0843054A JP H0843054 A JPH0843054 A JP H0843054A JP 17586394 A JP17586394 A JP 17586394A JP 17586394 A JP17586394 A JP 17586394A JP H0843054 A JPH0843054 A JP H0843054A
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measuring apparatus
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保雄 焼野
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Abstract

PURPOSE:To measure an object stably with high accuracy by catching an image in the vicinity of an optional measuring point of the object by a CCD camera and detecting coordinates. CONSTITUTION:A cross girder 3 is hung between a pair of fixed frames 2 and 2. An instrument shaft 4 is set to the cross girder 3 to extend in the vertical direction orthogonal to the girder 3. The instrument shaft 4 consists of a strut 11, an internal shaft 12 inserted in the strut 11 to extend downward, and a CCD camera head 13. A CCD camera 5 is mounted at the lower part of the head 13 to be rotated within the vertical plane around a fulcrum 14 by a CCD camera-rotating mechanism. The camera 5 is moved to the vicinity of a measuring point of an object to be measured by the operation of the cross girder 3 and the instrument shaft 4, and catches an image of the measuring point. A three-dimensional coordinate of the measuring point is detected by processing tone image data by means of an external computer.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば連結されて組み
立てられる橋梁ブロック等、大型の構造部材において、
隣接する構造部材の数値仮組立を行なう際に必要な個々
の構造部材の形状、寸法等に関するデータを精密に計測
する3次元計測装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a large-scale structural member such as a bridge block which is assembled by being connected,
The present invention relates to a three-dimensional measuring device that accurately measures data regarding the shape, size, etc. of each structural member required when performing numerical temporary assembly of adjacent structural members.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、連結されて組み立てられる橋梁
ブロックや、縦方向に連結されて組み立てられる長大橋
主塔ブロック等の構造部材においては、製作した個々の
構造部材毎に設計通りの理想的な形状に対して幾分かの
誤差が生じることは避けられないため、現場での組立の
際には構造物全体として見たときの理想的な全体形状に
対して最も誤差が小さくなるように構造部材を連結する
必要がある。そのためには、従来から、工場において製
造した構造部材の仮組立を行なうことにより、現場工事
に対する品質保証を行なっていた。
2. Description of the Related Art For example, in a structural member such as a bridge block which is assembled by being connected or a long tower main tower block which is assembled by being connected in a longitudinal direction, each manufactured individual structural member is ideal as designed. Since it is inevitable that some error will occur in the shape, the structure is designed so that the error will be the smallest when compared to the ideal overall shape of the entire structure when assembled on site. It is necessary to connect the members. For that purpose, the quality assurance for the on-site construction has been conventionally performed by temporarily assembling the structural members manufactured in the factory.

【0003】この仮組立の方法としては、橋梁ブロック
のような数m〜数十mオーダーと大型の構造部材同士を
実際に仮組立することで生じる諸問題、例えば作業に多
大な時間や労力を要する等の問題を解消するために、コ
ンピュータシミュレーションを用いた数値仮組立法が検
討されている。そして、この数値仮組立を行なう際に
は、コンピュータに入力するデータとして製作した個々
の構造部材に固有の捩れ、たわみ等の形状やボルト孔の
位置、各部の寸法等を精密に、例えば0.1mmオーダ
ー以上もの高精度で計測することが必要となる。
As a method of this temporary assembly, various problems caused by actually temporarily assembling large structural members of the order of several meters to several tens of meters such as a bridge block, for example, a great deal of time and labor are required for work. In order to solve the problems such as the necessity, a numerical temporary assembly method using computer simulation is being studied. When the numerical temporary assembly is performed, the twists and bends unique to the individual structural members produced as data to be input to the computer, the positions of bolt holes, the dimensions of each part, etc. are precisely set to, for example, 0. It is necessary to measure with high accuracy of the order of 1 mm or more.

【0004】そこで、上記構造部材の形状や寸法を計測
するための計測装置としては、従来、CCDカメラを用
いた測角式のものや、セオドライトを用いた測距測角式
あるいは測角式のもの等、いわゆる3角測量式の計測装
置が用いられており、これら計測装置を作業者が操作す
ることにより構造部材の計測を行なっていた。
Therefore, as a measuring device for measuring the shape and size of the above-mentioned structural member, conventionally, there is an angle measuring type using a CCD camera, a distance measuring type using a theodolite, or an angle measuring type. A so-called triangulation type measuring device such as an object is used, and a structural member is measured by an operator operating these measuring devices.

【0005】一方、前記計測値を用いて数値仮組立を行
なった後、施工現場に構造部材を搬送し実際の施工を行
なう際には、隣接する構造部材同士を縦、横、高さ方向
(X、Y、Z方向)でいかなる位置関係、捩れ関係で連
結するかといった、いわゆる芯合わせ作業が必要とな
る。したがって、数値仮組立実施後には芯合わせの目印
とするためのケガキを行なっていた。すなわち、隣接す
る構造部材の数値仮組立が終了した後、1人の作業者が
トランシット等を使用しながら他の作業者が目標位置に
ペンキ塗りを行ない、その後、ケガキ針を使用してケガ
キ線を引くようにしていた。
On the other hand, when the structural members are transported to the construction site for actual construction after performing the numerical temporary assembly using the measured values, the adjacent structural members are vertically, horizontally, and vertically ( A so-called centering work is required such as what kind of positional relationship and twist relationship are to be connected in the (X, Y, Z directions). Therefore, after the numerical provisional assembly is performed, marking is performed as a mark for alignment. That is, after the numerical provisional assembly of the adjacent structural members is completed, one worker uses the transit or the like while the other worker paints on the target position, and then the marking needle is used to perform the marking line. I was trying to pull.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前記のように、従来の
構造部材の計測方法は、3角測量式の計測装置を用いる
ものであり、この方式で計測を行なう限りX、Y、Z方
向での座標歪が避けられないため、X、Y、Z方向のそ
れぞれで計測誤差にバラツキがあり、計測精度の向上に
は限界があった。そして、計測ポイントが直接視準でき
ない場合には計測ポイントからオフセットしたポイント
を計測することによる間接誤差が入る問題、充分に広い
作業スペースを確保しなければならないという問題等、
多くの問題があった。また、作業面から見ても、この計
測作業は作業員の技能や労力、ならびに多大な作業時間
を要するという問題があった。
As described above, the conventional method for measuring structural members uses a triangulation type measuring device, and as long as measurement is performed by this method, it is possible to measure in the X, Y and Z directions. Since the coordinate distortion is unavoidable, there is a variation in the measurement error in each of the X, Y, and Z directions, and there is a limit in improving the measurement accuracy. Then, when the measurement point cannot be directly collimated, an indirect error occurs by measuring a point offset from the measurement point, a problem that a sufficiently wide working space must be secured, etc.
There were many problems. Further, in terms of work, there is a problem that this measuring work requires skill and labor of the worker and a great amount of work time.

【0007】一方、ケガキ作業においては、ケガキ位置
の精度を高めることが困難である、作業者の労力、作業
時間を非常に多く要する、計測結果から求めたケガキす
べき位置を計測装置側から直接指示する方法でケガキを
実施するためには計測装置とは別の機器や器具を用意す
る必要がある、等の問題があった。すなわち、構造部材
の計測およびケガキ作業は技術的な面、精度的な面、作
業的な面の全てにおいて多くの不具合があり、これらの
点を解消し得る手段の提供が望まれていた。
On the other hand, in the marking operation, it is difficult to improve the accuracy of the marking position, the labor and the working time of the operator are very large, and the position to be marked obtained from the measurement result is directly measured from the measuring device side. In order to carry out scribing by the method instructed, there is a problem that it is necessary to prepare equipment and instruments different from the measuring device. That is, the measuring and marking operations of the structural members have many technical, precision, and operational problems, and it has been desired to provide means for eliminating these problems.

【0008】本発明は、前記の課題を解決するためにな
されたものであって、各種構造部材の計測からケガキに
わたる作業を高精度で合理的に行ない得る構造物の3次
元計測装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and provides a three-dimensional measuring apparatus for a structure which can rationally perform work ranging from measurement of various structural members to marking. The purpose is to

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項1記載の構造物の3次元計測装置は、互い
に連結されることで橋梁等の構造物を構成する各種の構
成部材の寸法や形状を把握するべく、該構成部材を被計
測物としてその任意の点を3次元座標として計測するた
めの装置であって、被計測物に近接した位置に移動可能
とされ、該被計測物の任意の計測点の画像を捉えること
でその計測点の座標を検出するCCDカメラと、該CC
Dカメラが取り付けられ、該CCDカメラを移動させる
ための可動フレームと、該可動フレームの作動を制御す
る制御装置とが具備されたことを特徴とするものであ
る。
In order to achieve the above-mentioned object, the three-dimensional measuring device for a structure according to claim 1 is connected to each other to form various structural members such as a bridge. A device for measuring the arbitrary points of the constituent members as three-dimensional coordinates in order to grasp the dimensions and shape of the object, which is movable to a position close to the object to be measured. A CCD camera that detects the coordinates of the measurement point by capturing an image of the measurement point of the measurement object;
A D camera is attached, and a movable frame for moving the CCD camera and a control device for controlling the operation of the movable frame are provided.

【0010】また、請求項2記載の構造物の3次元計測
装置は、前記可動フレームの温度を制御するための温度
制御手段が具備されたことを特徴とするものである。
A three-dimensional structure measuring apparatus according to a second aspect of the invention is characterized in that a temperature control means for controlling the temperature of the movable frame is provided.

【0011】また、請求項3記載の構造物の3次元計測
装置は、前記被計測物と同一の線膨張係数を有する材料
で形成され、前記被計測物の温度変化による計測値の誤
差を補正する際の基準となるスケールバーが具備されて
いることを特徴とするものである。
A three-dimensional structure measuring apparatus according to a third aspect of the invention is formed of a material having the same linear expansion coefficient as that of the object to be measured, and corrects an error in a measured value due to a temperature change of the object to be measured. It is characterized in that it is provided with a scale bar that serves as a reference when performing.

【0012】また、請求項4記載の構造物の3次元計測
装置は、前記可動フレームが前記被計測物または他の障
害物と干渉することを防止するための干渉防止手段が具
備されたことを特徴とするものである。
Further, the three-dimensional structure measuring apparatus according to claim 4 is provided with an interference preventing means for preventing the movable frame from interfering with the object to be measured or another obstacle. It is a feature.

【0013】また、請求項5記載の構造物の3次元計測
装置は、隣接する構造部材同士を突き合わせる際に互い
の芯合わせの目印とするべく前記被計測物の所定の箇所
にマーキングを施すためのマーキング装置が、自動交換
装置により前記CCDカメラと交換可能とされたことを
特徴とするものである。
Further, in the three-dimensional measuring apparatus for a structure according to claim 5, when the adjacent structural members are butted to each other, marking is performed at a predetermined portion of the measured object so as to serve as a mark for centering each other. The marking device for the above can be replaced with the CCD camera by an automatic changing device.

【0014】[0014]

【作用】請求項1記載の構造物の3次元計測装置におい
ては、被測定物に対してCCDカメラが取り付けられた
可動フレームが制御装置の制御に従って作動することに
より、CCDカメラが被測定物の計測点に近接した位置
でその画像を捉える。そして、その計測点の3次元座標
を検出する。
In the three-dimensional measuring apparatus for a structure according to claim 1, the movable frame having the CCD camera attached to the object to be measured operates according to the control of the control device, so that the CCD camera moves to the object to be measured. The image is captured at a position close to the measurement point. Then, the three-dimensional coordinates of the measurement point are detected.

【0015】また、請求項2記載の構造物の3次元計測
装置においては、温度制御手段が可動フレームの温度を
制御することにより、可動フレームの温度変化による膨
張や収縮を防止する。
In the three-dimensional structure measuring apparatus according to the second aspect of the invention, the temperature control means controls the temperature of the movable frame to prevent the movable frame from expanding or contracting due to temperature change.

【0016】また、請求項3記載の構造物の3次元計測
装置においては、被計測物が温度変化により膨張または
収縮する場合、予め正確な寸法を計測済みで、かつ被計
測物と同一の線膨張係数を有するスケールバーを基準と
して用いることによって、被測定物の温度変化による計
測値の誤差を補正する。
Further, in the three-dimensional structure measuring apparatus according to claim 3, when the object to be measured expands or contracts due to temperature change, accurate dimensions have been measured in advance and the same line as the object to be measured is used. By using the scale bar having the expansion coefficient as a reference, the error of the measurement value due to the temperature change of the measured object is corrected.

【0017】また、請求項4記載の構造物の3次元計測
装置においては、干渉防止手段が、例えば被計測物の変
形が大きい場合や、可動フレームの移動範囲内に予期し
ない障害物があった場合等に、可動フレームと被計測物
や障害物との干渉が発生することを防止する。
Further, in the three-dimensional structure measuring apparatus according to the fourth aspect, the interference preventing means has, for example, a large deformation of the measured object or an unexpected obstacle in the moving range of the movable frame. In this case, it is possible to prevent interference between the movable frame and the measured object or obstacle.

【0018】また、請求項5記載の構造物の3次元計測
装置においては、被計測物の計測終了後、自動交換装置
の作動により可動フレームに取り付けられていたCCD
カメラが自動的にマーキング装置に交換され、このマー
キング装置が隣接する構造部材の芯合わせの目印とすべ
きマーキングを被計測物の所定の箇所に行なう。
Further, in the three-dimensional measuring apparatus for structures according to the fifth aspect, the CCD mounted on the movable frame by the operation of the automatic exchange device after the measurement of the object to be measured is completed.
The camera is automatically replaced with a marking device, and the marking device makes markings to be used as alignment marks for adjacent structural members at predetermined locations on the object to be measured.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図4を
参照して説明する。図1は本実施例の3次元計測装置1
の全体構成を示す図であって、図中符号2は固定フレー
ム、3はクロスガーダー(可動フレーム)、4は計測軸
(可動フレーム)、5はCCDカメラ、6はシステムコ
ントローラ(制御装置)、Bは被測定物である橋梁ブロ
ック(構造部材)である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a three-dimensional measuring device 1 of this embodiment.
2 is a diagram showing the entire configuration of the above, wherein reference numeral 2 is a fixed frame, 3 is a cross girder (movable frame), 4 is a measurement axis (movable frame), 5 is a CCD camera, 6 is a system controller (control device), B is a bridge block (structural member) that is an object to be measured.

【0020】工場の床面上に一対の固定フレーム2、2
が一定距離離間して互いに平行に立設されている。各固
定フレーム2は梯子状のものであり、各固定フレーム2
の上面にはガイドレール7がそれぞれ固定されている。
そして、一対の固定フレーム2、2の間にはクロスガー
ダー3が架設されており、クロスガーダー3はケーブル
ベア8を介してクロスガーダー駆動機構(図示せず)と
接続されている。したがって、クロスガーダー3はクロ
スガーダー駆動機構の作動により固定フレーム2上のガ
イドレール7に沿って水平走行するようになっている。
A pair of fixed frames 2, 2 on the floor of the factory
Are erected parallel to each other with a certain distance therebetween. Each fixed frame 2 has a ladder shape, and each fixed frame 2
The guide rails 7 are fixed to the upper surface of each.
A cross girder 3 is installed between the pair of fixed frames 2 and 2. The cross girder 3 is connected to a cross girder drive mechanism (not shown) via a cable bear 8. Therefore, the cross girder 3 is horizontally moved along the guide rail 7 on the fixed frame 2 by the operation of the cross girder drive mechanism.

【0021】また、各固定フレーム2の上部にはガイド
レール7を覆うように伸縮自在の蛇腹状のカバー9がそ
れぞれ設けられており、カバー9の端部側は各固定フレ
ーム2の端部に固定され、クロスガーダー3側はクロス
ガーダー3の両側面に固定されている。したがって、ク
ロスガーダー3が一対の固定フレーム2、2上を走行す
る際には、カバー9のクロスガーダー3を挟む一方側が
伸張すると他方側が収縮することで、クロスガーダー3
は支障なく移動し得るようになっている。カバー9は、
固定フレーム2とクロスガーダー3との摺動面に塵埃等
が堆積することを防止してクロスガーダー3を常に円滑
に走行させるためのものである。
Further, a bellows-shaped cover 9 is provided on the upper part of each fixed frame 2 so as to cover the guide rail 7, and the end of the cover 9 is attached to the end of each fixed frame 2. It is fixed, and the cross girder 3 side is fixed to both side surfaces of the cross girder 3. Therefore, when the cross girder 3 travels on the pair of fixed frames 2 and 2, one side of the cover 9 that sandwiches the cross girder 3 extends and the other side contracts, whereby the cross girder 3 is contracted.
Are able to move without any hindrance. The cover 9 is
This is for preventing dust and the like from accumulating on the sliding surface between the fixed frame 2 and the cross girder 3 and allowing the cross girder 3 to always travel smoothly.

【0022】クロスガーダー3には、これと直交して鉛
直方向に延びる計測軸4が取り付けられている。計測軸
4は、ケーベルベア10を介して計測軸駆動機構(図示
せず)と接続されており、計測軸駆動機構の作動により
クロスガーダー3に沿って水平走行するようになってい
る。計測軸4は、支柱11と、支柱11に内挿されてそ
の下方に延びる内部軸12と、CCDカメラヘッド13
とからなるものであり、内部軸12は支柱11に対して
内部軸昇降機構(図示せず)により上昇下降可能とされ
ている。また、内部軸12の下端には、CCDカメラヘ
ッド13がヘッド回転機構(図示せず)により内部軸1
2に対して水平面内で回転可能に、かつ後述するマーキ
ング装置と交換可能に取り付けられている。
The cross girder 3 is provided with a measuring shaft 4 which extends perpendicularly to the cross girder 3 in the vertical direction. The measuring shaft 4 is connected to a measuring shaft drive mechanism (not shown) via a cabel bear 10, and is horizontally moved along the cross girder 3 by the operation of the measuring shaft drive mechanism. The measurement shaft 4 includes a column 11, an internal shaft 12 that is inserted into the column 11 and extends below the column 11, and a CCD camera head 13.
The internal shaft 12 can be moved up and down with respect to the column 11 by an internal shaft lifting mechanism (not shown). A CCD camera head 13 is attached to the lower end of the inner shaft 1 by a head rotating mechanism (not shown).
It is attached to 2 so as to be rotatable in a horizontal plane and replaceable with a marking device described later.

【0023】CCDカメラヘッド13の下部には、CC
Dカメラ5がCCDカメラ回動機構(図示せず)により
支点14を中心として鉛直面内で回動可能に取り付けら
れている。したがって、CCDカメラ5は、クロスガー
ダー3および計測軸4の作動により被計測物の計測ポイ
ントの近傍にまで移動してその計測ポイントの画像を捕
え、その画像データを3次元計測装置1外部のコンピュ
ータ(図示せず)において画像処理することにより計測
ポイントの3次元座標が検出できるように構成されてい
る。
At the bottom of the CCD camera head 13, CC
The D camera 5 is attached by a CCD camera rotation mechanism (not shown) so as to be rotatable about a fulcrum 14 within a vertical plane. Therefore, the CCD camera 5 moves to the vicinity of the measurement point of the object to be measured by the operation of the cross girder 3 and the measurement axis 4, captures the image of the measurement point, and the image data is stored in the computer outside the three-dimensional measurement apparatus 1. A three-dimensional coordinate of the measurement point can be detected by image processing (not shown).

【0024】また、上記のクロスガーダー駆動機構、計
測軸駆動機構、内部軸昇降機構、ヘッド回転機構、CC
Dカメラ回動機構の各々は、固定フレーム2の外方に設
置されたシステムコントローラ6と電気的に接続されて
おり、これら機構の作動は全てシステムコントローラ6
の制御に基づいて行なわれるようになっている。また、
システムコントローラ6には、装置1外部のコンピュー
タから例えば計測ポイント、計測順路等、種々の計測条
件に関するデータが転送されるようになっている。した
がって、転送されたデータに基づくシステムコントロー
ラ6の判断により、クロスガーダー3の水平走行、計測
軸4全体の水平走行、内部軸12の上下動、CCDカメ
ラヘッド13の回転、CCDカメラ5の回動の各作動を
組み合わせることで、CCDカメラ5は一対の固定フレ
ーム2、2で囲まれた空間の移動可能範囲内の任意の位
置に任意の角度で到達できるようになっている。
The above-mentioned cross girder drive mechanism, measurement axis drive mechanism, internal axis elevating mechanism, head rotating mechanism, CC
Each of the D camera rotation mechanisms is electrically connected to the system controller 6 installed outside the fixed frame 2, and all the operations of these mechanisms are performed by the system controller 6.
It is designed to be performed under the control of. Also,
Data relating to various measurement conditions such as measurement points and measurement routes are transferred from the computer outside the apparatus 1 to the system controller 6. Therefore, according to the judgment of the system controller 6 based on the transferred data, the horizontal movement of the cross girder 3, the horizontal movement of the entire measuring shaft 4, the vertical movement of the internal shaft 12, the rotation of the CCD camera head 13, and the rotation of the CCD camera 5. The CCD camera 5 can reach an arbitrary position within a movable range of a space surrounded by the pair of fixed frames 2 and 2 at an arbitrary angle by combining the above operations.

【0025】また、クロスガーダー3、計測軸4を構成
する各部材の摺動面を除く全ての外面は断熱材で被覆さ
れており、各部材の内部にはヒータ(温度制御手段)お
よびヒータの温度を制御するためのサーモスタット(温
度制御手段)が埋設されている。図2は一例として計測
軸4を示す断面図であるが、ガイドレール7が設置され
て、クロスガーダー3との摺動面を除く側面が断熱材1
7で被覆されている。また、ヒータ18が外周部に沿っ
て埋設されるとともに、ヒータ18にはサーモスタット
19が接続されている。そして、前記各部材の温度が4
0±5℃の範囲内で任意の温度となるように設定するこ
とができ、ヒータ18およびサーモスタット19の作用
により設定温度に対して±1℃以内の精度で温度を加熱
制御することができる。
Further, all the outer surfaces of the members constituting the cross girder 3 and the measuring shaft 4 except the sliding surfaces are covered with a heat insulating material, and the inside of each member is a heater (temperature control means) and a heater. A thermostat (temperature control means) for controlling the temperature is embedded. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the measurement shaft 4 as an example, but the guide rail 7 is installed, and the side surface other than the sliding surface with the cross girder 3 is the heat insulating material 1.
It is covered with 7. Further, the heater 18 is embedded along the outer peripheral portion, and a thermostat 19 is connected to the heater 18. The temperature of each member is 4
The temperature can be set to an arbitrary temperature within the range of 0 ± 5 ° C., and the temperature of the temperature can be controlled with the accuracy of ± 1 ° C. with respect to the set temperature by the action of the heater 18 and the thermostat 19.

【0026】また、図3に示すように、計測軸4の支柱
11下面とCCDカメラヘッド13上面の各角部には、
それぞれレーザ発光部20(干渉防止手段)とレーザ受
光部21(干渉防止手段)が設置されており、装置作動
時にはこれらの間にレーザ光が出射されることにより計
測軸4の縦方向に沿ってレーザバリアSが形成されるよ
うになっている。そして、レーザ受光部21がシステム
コントローラ6と接続されており、計測軸4の移動中に
レーザバリアSが橋梁ブロックBや障害物等で遮断され
たような場合にはシステムコントローラ6が計測軸4の
作動を停止するように構成されている。
Further, as shown in FIG. 3, at the corners of the lower surface of the column 11 of the measuring shaft 4 and the upper surface of the CCD camera head 13,
A laser emitting section 20 (interference preventing means) and a laser receiving section 21 (interference preventing means) are installed respectively, and laser light is emitted between them during operation of the apparatus, so that the laser beam is emitted along the longitudinal direction of the measurement axis 4. The laser barrier S is formed. When the laser light receiving unit 21 is connected to the system controller 6 and the laser barrier S is blocked by the bridge block B, an obstacle, or the like while the measurement axis 4 is moving, the system controller 6 causes the measurement axis 4 to move. Is configured to stop operating.

【0027】また、図1に示すように、一方の固定フレ
ーム2の端部下方には、ヘッド交換装置22(自動交換
装置)が設置されている。このヘッド交換装置22は、
計測軸4下部に取り付けられたCCDカメラヘッド13
を図4に示すようなインクジェット式のマーキングヘッ
ド23(マーキング装置)に自動交換するためのもので
ある。そして、マーキングヘッド23は、橋梁ブロック
Bの計測終了後、その橋梁ブロックBに対して従来のケ
ガキ作業に相当する、すなわち隣接する橋梁ブロックB
同士の芯合わせの目印とすべきマーキングを、橋梁ブロ
ックBの表面にインクを噴射することにより行なうため
のものである。
Further, as shown in FIG. 1, a head exchanging device 22 (automatic exchanging device) is installed below one end of the fixed frame 2. This head exchange device 22
CCD camera head 13 attached to the bottom of the measuring shaft 4
Is automatically replaced with an inkjet type marking head 23 (marking device) as shown in FIG. After the measurement of the bridge block B is completed, the marking head 23 corresponds to a conventional marking operation for the bridge block B, that is, the adjacent bridge block B.
This is for making markings that should be used as alignment marks for the mutual alignment by ejecting ink onto the surface of the bridge block B.

【0028】さらに、図1に示すように、一対の固定フ
レーム2、2の端部付近には、スケールバー24が固定
されている。このスケールバー24は橋梁ブロックBと
同一の線膨張係数を有する材料で形成されており、基準
温度における正確な寸法を予め計測しておき、実際に橋
梁ブロックBの計測前後、すなわち橋梁ブロックBの計
測環境と同一な状態で再度寸法を計測することにより、
橋梁ブロックBの温度変化による計測値の誤差を補正す
る際の基準尺とするためのものである。
Further, as shown in FIG. 1, a scale bar 24 is fixed near the ends of the pair of fixed frames 2, 2. The scale bar 24 is made of a material having the same linear expansion coefficient as that of the bridge block B, and an accurate dimension at a reference temperature is measured in advance, and before and after the actual measurement of the bridge block B, that is, the bridge block B is measured. By measuring the dimensions again in the same condition as the measurement environment,
The reference scale is used for correcting an error in the measurement value due to the temperature change of the bridge block B.

【0029】上記構成の3次元計測装置1を用いて橋梁
ブロックBの計測を行なう際には、予め装置外部のコン
ピュータに橋梁ブロックBの原寸データを入力し、基
準、許容値、計測順路等の計測データを作成したうえ
で、3次元計測装置1のシステムコントローラ6に計測
データを転送する。
When the bridge block B is measured by using the three-dimensional measuring apparatus 1 having the above-mentioned configuration, the original size data of the bridge block B is input to the computer outside the apparatus in advance, and the reference, the allowable value, the measurement route, etc. After creating the measurement data, the measurement data is transferred to the system controller 6 of the three-dimensional measuring device 1.

【0030】ついで、橋梁ブロックBを3次元計測装置
1の一対の固定フレーム2、2間に搬入し、橋梁ブロッ
クBに温度計を取り付けた後、計測環境の変化をモニタ
ーするために気温、装置温度および橋梁ブロック温度を
それぞれ測定する。その後、作業者の手動によりCCD
カメラ5を移動させて橋梁ブロックB内の基準点、例え
ば底面の角部4点というように基準となる点の3次元座
標を計測し、予め入力された原寸データを橋梁ブロック
Bが実際に置かれた位置および向きに対応するように座
標変換を行なう。
Next, the bridge block B is carried in between the pair of fixed frames 2 and 2 of the three-dimensional measuring device 1, a thermometer is attached to the bridge block B, and the temperature and the device for monitoring the change of the measuring environment are measured. Measure temperature and bridge block temperature respectively. After that, the operator manually sets the CCD
The camera 5 is moved to measure the three-dimensional coordinates of a reference point in the bridge block B, for example, a reference point such as four corners of the bottom surface, and the bridge block B actually stores the pre-input original size data. Coordinate conversion is performed so as to correspond to the written position and orientation.

【0031】ついで、橋梁ブロックBを計測する前段階
でスケールバー24の計測を行ない温度補正計算を行な
った後、橋梁ブロックBの計測を開始する。この際に
は、システムコントローラ6の指示によりCCDカメラ
5が予め入力された計測ポイント、計測順路に従って移
動していき、指定ポイント数分の3次元座標の計測を行
なう。その後、橋梁ブロックB計測後のスケールバー2
4の計測を行ない、再度、温度補正計算を行なった後、
気温、装置温度、橋梁ブロック温度を測定する。
Next, before the measurement of the bridge block B, the scale bar 24 is measured and temperature correction calculation is performed, and then the measurement of the bridge block B is started. At this time, the CCD camera 5 moves in accordance with the measurement points and the measurement route previously input by the instruction of the system controller 6, and the three-dimensional coordinates corresponding to the designated number of points are measured. After that, scale bar 2 after measuring bridge block B
After performing the measurement of 4 and performing the temperature correction calculation again,
Measure air temperature, equipment temperature, bridge block temperature.

【0032】ついで、原寸データで与えられた理想的な
所定位置(座標)に対して、3次元計測が行なわれた橋
梁ブロックBが全体として最も誤差の少ない位置関係で
納まるように橋梁ブロックBを座標内に配置する、いわ
ゆる最適化計算(自動芯出し)を行なう。そして、計測
が終了した橋梁ブロックBと隣接する橋梁ブロックにつ
いても、上記と全く同様の手順により計測を行なった
後、隣接する橋梁ブロック同士の最適化計算後の計測デ
ータを用いて数値仮組立を行なう。なお、数値仮組立の
データ処理について詳細な説明は省略する。
Next, with respect to the ideal predetermined position (coordinates) given by the full-scale data, the bridge block B is set so that the bridge block B on which the three-dimensional measurement is performed is accommodated in the positional relationship with the smallest error as a whole. The so-called optimization calculation (automatic centering) is performed to place the coordinates. Then, for the bridge block adjacent to the bridge block B for which the measurement has been completed, the measurement is performed by the same procedure as described above, and then numerical temporary assembly is performed using the measurement data after the optimization calculation of the adjacent bridge blocks. To do. A detailed description of the data processing of the numerical provisional assembly is omitted.

【0033】数値仮組立を行なった後、橋梁ブロックB
の形状が適正であるか否かの判定を行ない、仮に適正で
ない、例えば橋梁ブロックBの理想的な形状に対する実
際の形状のずれが許容範囲を越えているような場合に
は、橋梁ブロックBを搬出した後、形状の手直しを行な
って再度計測を行なうようにする。また、橋梁ブロック
Bの形状が適正であり引き続きマーキング作業を実施す
る場合には、それまで計測軸4に取り付けられていたC
CDカメラヘッド13が、図4に示すように、センサー
ヘッド交換装置22によりマーキングヘッド23に交換
された後、システムコントローラ6の指示によりマーキ
ングヘッド23が橋梁ブロックBの所定の位置に移動し
てマーキングを行なう。このようにして全ての作業終了
後、橋梁ブロックBを3次元計測装置1から搬出する。
After performing the numerical temporary assembly, the bridge block B
If the shape of the bridge block B is incorrect, for example, if the deviation of the actual shape of the bridge block B from the ideal shape exceeds the allowable range, After carrying out, the shape is modified and the measurement is performed again. When the shape of the bridge block B is proper and the marking work is to be continued, C which has been attached to the measuring shaft 4 until then is used.
As shown in FIG. 4, after the CD camera head 13 is replaced by the marking head 23 by the sensor head replacement device 22, the marking head 23 is moved to a predetermined position of the bridge block B and marked by the instruction of the system controller 6. Do. In this way, the bridge block B is unloaded from the three-dimensional measuring device 1 after all the work is completed.

【0034】本実施例の3次元計測装置1においては、
橋梁ブロックBにおける計測ポイントの3次元座標を検
出する手段として、橋梁ブロックBの計測ポイントに近
接してその画像を捉えることで座標検出を行なうCCD
カメラ5を採用しているので、従来の3角測量式計測装
置と異なりX、Y、Z方向の座標歪が極めて少なく、安
定して高精度の計測を行なうことができる。また、クロ
スガーダー3、計測軸4、CCDカメラヘッド13等の
相互の動きにより、CCDカメラ5が任意の位置に任意
の角度で到達し得るように構成されているので、直接視
準できない箇所の計測が困難であった従来の3角測量式
計測装置と異なり、移動範囲内である限りCCDカメラ
5は橋梁ブロックBの側方や上方にも到達することがで
き、その箇所の計測を容易に行なうことができる。
In the three-dimensional measuring apparatus 1 of this embodiment,
As a means for detecting the three-dimensional coordinates of the measurement point on the bridge block B, a CCD that detects the coordinates by capturing the image close to the measurement point on the bridge block B
Since the camera 5 is used, unlike the conventional triangulation type measuring device, the coordinate distortion in the X, Y, and Z directions is extremely small, and stable and highly accurate measurement can be performed. Further, since the CCD camera 5 can reach an arbitrary position at an arbitrary angle by the mutual movements of the cross girder 3, the measuring axis 4, the CCD camera head 13, etc., it is possible to directly collimate the position. Unlike the conventional triangulation type measuring device, which was difficult to measure, the CCD camera 5 can reach the side and the upper side of the bridge block B as long as it is within the moving range, which facilitates the measurement of the position. Can be done.

【0035】また、コンピュータからシステムコントロ
ーラ6に転送されたデータに基づいてCCDカメラ5が
自動的に移動するようになっているので、長時間にわた
る計測が行なわれている間、特に3次元計測装置では被
測定物の温度変化を極力避けるため外気温の変化が少な
い夜間に計測が行なわれるような場合もあるが、そのよ
うな場合でも作業者が計測装置に付きっきりでいる必要
がない。すなわち、作業の無人化が図れることで合理的
な計測装置を実現することができる。
Further, since the CCD camera 5 is designed to automatically move based on the data transferred from the computer to the system controller 6, especially during the measurement for a long time, especially the three-dimensional measuring device. In order to avoid the temperature change of the object to be measured as much as possible, the measurement may be performed at night when the change of the outside air temperature is small, but even in such a case, the operator does not need to be attached to the measuring device. That is, it is possible to realize a rational measuring device by unmanning the work.

【0036】また、3次元計測装置1自体は、基本的に
は橋梁ブロックB等の構造部材を搬入し得るだけの寸法
があればよいので、従来の3角測量式計測装置の場合の
計測に要する多大な作業スペースに比べて、計測に要す
る工場内のスペースを低減させることができる。
Basically, the three-dimensional measuring device 1 itself needs only to have a size enough to carry in the structural members such as the bridge block B. Therefore, the three-dimensional measuring device can be used for measurement in the case of the conventional triangulation type measuring device. The space in the factory required for measurement can be reduced as compared with the large work space required.

【0037】また、本実施例の3次元計測装置1におい
ては、クロスガーダー3、計測軸4が断熱材17で被覆
されるとともに、各部材の内部にはヒータ18およびサ
ーモスタット19が埋設され、前記部材の温度制御が±
1℃以内の精度で行なわれるので、たとえ外気温が著し
く変化するような場合でも、前記部材を恒温化すること
で膨張や収縮を防止して計測の安定性を確保することが
できる。さらに、工場内において夏期では35℃程度ま
で温度が上昇するような場合もあるが、本実施例の場
合、冷却に比べて低コストのヒータ加熱を採用すること
で各部材の温度を40℃程度に制御するように構成した
ため、計測装置の温度制御に要するコストを低減させる
ことができる。
Further, in the three-dimensional measuring apparatus 1 of the present embodiment, the cross girder 3 and the measuring shaft 4 are covered with the heat insulating material 17, and the heater 18 and the thermostat 19 are embedded inside each member. ± temperature control of parts
Since the measurement is performed with an accuracy of 1 ° C. or less, even if the outside air temperature changes remarkably, it is possible to prevent expansion and contraction by maintaining the temperature of the member to ensure the stability of measurement. Further, in the factory, the temperature may rise to about 35 ° C. in the summer, but in the case of this embodiment, the temperature of each member is about 40 ° C. by adopting the heater heating which is lower in cost than the cooling. Since it is configured to control the temperature of the measuring device, the cost required for controlling the temperature of the measuring device can be reduced.

【0038】そして、前記のように計測装置を恒温化す
ることで装置側から計測の安定性を確保したうえで、橋
梁ブロックBの計測値に対してはスケールバー24を基
準尺とする温度補正を行なうようにしているので、例え
ば橋梁ブロック温度と材料の線膨張係数から理論的に補
正値の算出を行なうというような方法に比べて、橋梁ブ
ロックBの熱変形に対して実際の挙動に近い形で誤差の
少ない補正が行なえるので、温度補正に関する精度を充
分に向上させることができる。
As described above, the temperature of the measuring device is kept constant to ensure the stability of the measurement from the device side, and the measured value of the bridge block B is temperature-corrected using the scale bar 24 as a standard scale. Therefore, compared to the method of theoretically calculating the correction value from the bridge block temperature and the linear expansion coefficient of the material, the behavior is closer to the actual behavior with respect to the thermal deformation of the bridge block B. Since the correction can be performed with a small error in the shape, the accuracy regarding the temperature correction can be sufficiently improved.

【0039】また、計測軸4およびCCDカメラ5は、
システムコントローラ6に予め入力された原寸データに
基づいて作動してはいるものの、例えば橋梁ブロックB
の変形が大きい場合や計測軸4の移動範囲内に予期しな
い障害物があった場合等に計測軸4と橋梁ブロックBや
障害物との干渉、衝突が発生すると、CCDカメラ5の
損傷や計測精度の極度の低下が発生する恐れがある。と
ころが、本実施例の装置では、計測軸4が一対のレーザ
発光部20とレーザ受光部21を備え、計測軸4の周囲
にレーザバリアSが形成されることで干渉防止手段が構
成されているので、前記のような異常が発生したとして
も、計測軸4が橋梁ブロックBや障害物と干渉、衝突す
るのを確実に防止することができる。したがって、装置
の監視が不要になるという点においても本装置の無人化
を図ることができる。
The measuring axis 4 and the CCD camera 5 are
Although it operates based on the full-scale data previously input to the system controller 6, for example, the bridge block B
When the measurement axis 4 interferes with the bridge block B or an obstacle or a collision occurs when the deformation of the measurement axis 4 is large or there is an unexpected obstacle in the movement range of the measurement axis 4, the CCD camera 5 is damaged or measured. There is a possibility that extreme deterioration of accuracy may occur. However, in the apparatus of the present embodiment, the measurement axis 4 is provided with the pair of laser light emitting section 20 and laser light receiving section 21, and the laser barrier S is formed around the measurement axis 4 to constitute the interference prevention means. Therefore, even if the above-mentioned abnormality occurs, it is possible to reliably prevent the measurement axis 4 from interfering with or colliding with the bridge block B or an obstacle. Therefore, it is possible to make the device unmanned in that the device does not need to be monitored.

【0040】また、本実施例の3次元計測装置1は、ヘ
ッド交換装置22により計測軸4先端のCCDカメラヘ
ッド13とマーキングヘッド23とが自動的に交換可能
に構成されているので、本装置は橋梁ブロックBの計測
作業のみならず、マーキング作業を行なうこともでき、
これら作業を1台の装置で連続的に実施することが可能
である。したがって、2人の作業者がそれぞれトランシ
ットの操作やペンキ塗りを行ないながら進めていた従来
のケガキ作業の場合と異なり、マーキング作業の無人
化、マーキング位置精度の向上、マーキング作業時間の
短縮等、種々の利点を得ることができる。すなわち、本
実施例によれば、橋梁ブロックBの計測作業、マーキン
グ作業の双方を通して合理的な装置を実現することがで
きる。さらに、本実施例の場合、マーキングヘッド23
がインクジェット式であるため、マーキングの線幅を一
定にできたり、印字も行なえるといった利点も有してい
る。
Further, in the three-dimensional measuring apparatus 1 of the present embodiment, the head exchanging device 22 is constituted so that the CCD camera head 13 at the tip of the measuring shaft 4 and the marking head 23 can be automatically exchanged, so that the present device is used. Can perform not only measurement work of bridge block B but also marking work,
It is possible to carry out these operations continuously with one device. Therefore, unlike the case of the conventional marking work in which two workers respectively proceed with the operation of the transit and the paint application, the marking work is unmanned, the marking position accuracy is improved, and the marking work time is shortened. You can get the benefits of. That is, according to the present embodiment, a rational device can be realized through both the measurement work and the marking work of the bridge block B. Further, in the case of this embodiment, the marking head 23
Since it is an inkjet type, it has the advantage that the line width of marking can be made constant and printing can be performed.

【0041】なお、本実施例の3次元計測装置1の全体
構成に代えて、以下図5ないし図7に示す装置構成とし
てもよい。なお、これら図中において図1に示す本実施
例と同一の構成要素には同一符号を付す。図5に示す3
次元計測装置29は、床面を掘り下げたピット30が形
成され、ピット30内に橋梁ブロックBが搬入されるよ
うになっている。そして、ピット30の両側方にはガイ
ドレール31、31が、ガイドレール31、31間には
クロスガーダー32(可動フレーム)が移動可能に設置
され、クロスガーダー32に対して計測軸33(可動フ
レーム)が移動可能に取り付けられており、計測軸33
の先端にCCDカメラ5が取り付けられている。
The overall structure of the three-dimensional measuring apparatus 1 of this embodiment may be replaced by the apparatus structure shown in FIGS. 5 to 7 below. In these figures, the same components as those of this embodiment shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. 3 shown in FIG.
The dimension measuring device 29 is formed with a pit 30 in which the floor surface is dug down, and the bridge block B is carried into the pit 30. Guide rails 31 and 31 are installed on both sides of the pit 30, and a cross girder 32 (movable frame) is movably installed between the guide rails 31 and 31. ) Is movably attached to the measuring shaft 33.
A CCD camera 5 is attached to the tip of the.

【0042】図6に示す3次元計測装置34は、床面上
に一対のガイドレール35、35が設置され、これらガ
イドレール35、35間に橋梁ブロックBが搬入される
ようになっている。そして、各ガイドレール35上に
は、ガーダー36(可動フレーム)が移動可能にそれぞ
れ立設され、ガーダー36に対して計測軸37(可動フ
レーム)が移動可能に取り付けられ、計測軸37の先端
にCCDカメラ5が取り付けられている。
In the three-dimensional measuring device 34 shown in FIG. 6, a pair of guide rails 35, 35 are installed on the floor surface, and the bridge block B is carried in between these guide rails 35, 35. A girder 36 (movable frame) is movably provided on each guide rail 35, and a measuring shaft 37 (movable frame) is movably attached to the girder 36. A CCD camera 5 is attached.

【0043】図7に示す3次元計測装置38は、上面に
橋梁ブロックBが搭載されて移動可能とされた可動フロ
ア39が設けられている。そして、橋梁ブロックBを跨
ぐように門型フレーム40が固定され、門型フレーム4
0に対して計測軸41(可動フレーム)が移動可能に取
り付けられ、計測軸41の先端にCCDカメラ5が取り
付けられている。
The three-dimensional measuring device 38 shown in FIG. 7 is provided with a movable floor 39 on which the bridge block B is mounted and which is movable. Then, the gate type frame 40 is fixed so as to straddle the bridge block B, and the gate type frame 4
A measurement axis 41 (movable frame) is movably attached to 0, and a CCD camera 5 is attached to the tip of the measurement axis 41.

【0044】また、本実施例では、計測軸4の干渉防止
手段として一対のレーザ発光部20とレーザ受光部21
を備え、計測軸4の周囲にレーザバリアSを形成する構
成としたが、レーザ光以外に一般の可視光等を使用する
こともできる。また、この構成に代えて、監視用CCD
カメラ(干渉防止手段)を用いた構成とすることもでき
る。すなわち、図8に示すように、計測軸4の支柱11
の側面に監視用CCDカメラ28を角度変更可能に取り
付けておき、監視用CCDカメラ28が計測軸4ととも
に移動し、かつ角度を変更しながら橋梁ブロックBの配
置、形状、または障害物の有無等の情報を収集した後、
コンピュータを介してシステムコントローラ6にデータ
転送するように構成しておく。すると、システムコント
ローラ6では、コンピュータが作成した計測軸4の移動
制御データに基づき計測軸4の制御を行なう。3次元計
測装置1をこのように構成すれば、原寸データを基に監
視用CCDカメラ28から得られた移動制御データを加
味することにより計測軸4をより円滑に移動させること
ができる。
Further, in this embodiment, a pair of laser emitting section 20 and laser receiving section 21 are provided as means for preventing interference of the measuring axis 4.
Although the laser barrier S is formed around the measurement axis 4 as described above, general visible light or the like may be used instead of the laser light. Also, instead of this configuration, a monitoring CCD
A configuration using a camera (interference prevention means) can also be used. That is, as shown in FIG.
The monitoring CCD camera 28 is attached to the side surface of the bridge so that the angle can be changed, and the monitoring CCD camera 28 moves together with the measuring axis 4 and while changing the angle, the arrangement and shape of the bridge block B, the presence or absence of obstacles, etc. After collecting the information of
It is configured to transfer data to the system controller 6 via a computer. Then, the system controller 6 controls the measurement axis 4 based on the movement control data of the measurement axis 4 created by the computer. If the three-dimensional measuring device 1 is configured in this way, the measurement axis 4 can be moved more smoothly by adding the movement control data obtained from the monitoring CCD camera 28 based on the original size data.

【0045】また、本実施例では、クロスガーダー3、
計測軸4の温度制御手段としてはヒータ18およびサー
モスタット19を用いて加熱制御を行なうようにした
が、この構成に限らず、例えばこれら部材の内部に冷却
管を埋設する構成として本実施例とは逆に冷却制御を行
なうようにしてもよい。そして、マーキング装置として
はインクジェット式のマーキング装置の代わりにケガキ
針式のマーキング装置またはレーザーマーキング装置を
用いてもよい。さらに、本実施例の3次元計測装置1全
体にわたる各部の形状、駆動機構等については、適宜、
設計変更が可能なことは勿論である。また、本実施例に
おいては、3次元計測装置1を橋梁ブロックBの計測に
適用する場合を例として説明したが、計測対象としては
橋梁ブロックBに限らず、2次連結部材、スプライスプ
レート等、種々の構成部材に適用することが可能であ
る。
In this embodiment, the cross girder 3,
Although the heater 18 and the thermostat 19 are used as the temperature control means of the measuring shaft 4 to perform heating control, the present invention is not limited to this configuration. For example, a configuration in which a cooling pipe is embedded inside these members is different from the present embodiment. Conversely, cooling control may be performed. As the marking device, a marking needle type marking device or a laser marking device may be used instead of the ink jet type marking device. Further, regarding the shape of each part, the drive mechanism, and the like of the entire three-dimensional measuring apparatus 1 of the present embodiment,
Of course, design changes are possible. Further, in the present embodiment, the case where the three-dimensional measuring device 1 is applied to the measurement of the bridge block B has been described as an example, but the measurement target is not limited to the bridge block B, and the secondary connecting member, the splice plate, etc. It can be applied to various components.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項1
記載の構造物の3次元計測装置は、被計測物における任
意の点の3次元座標を検出する手段として、被計測物の
任意の計測点に近接してその画像を捉えることで座標検
出を行なうCCDカメラを採用しているので、従来の3
角測量式計測装置と異なり座標歪が極めて少なくなるこ
とにより安定して高精度の計測を行なうことができる。
また、可動フレームの作動により、CCDカメラが任意
の位置に任意の角度で到達し得るので、直接視準できな
い箇所の計測が困難であった従来の3角測量式計測装置
と異なり、被計測物の側方や上方の計測点の計測を容易
に行なうことができる。また、制御装置によりCCDカ
メラが自動的に移動するので、作業の無人化が図れるこ
とで合理的な計測装置を実現することができる。また、
従来の3角測量式計測装置の場合の計測に要する多大な
スペースに比べて、計測に要するスペースを低減させる
ことができる。
As described in detail above, claim 1 is as follows.
The three-dimensional measuring apparatus for a structure described above performs coordinate detection by capturing an image of a measurement point close to an arbitrary measurement point of the measurement object as a means for detecting the three-dimensional coordinates of the arbitrary point on the measurement object. Since it uses a CCD camera,
Unlike the angle surveying type measuring device, the coordinate distortion is extremely small, so that stable and highly accurate measurement can be performed.
Further, since the CCD camera can reach an arbitrary position at an arbitrary angle by the operation of the movable frame, unlike the conventional triangulation type measuring device in which it is difficult to measure a portion which cannot be directly collimated, the object to be measured can be measured. It is possible to easily measure the measurement points on the side and above. Further, since the CCD camera is automatically moved by the control device, unmanned work can be achieved and a rational measuring device can be realized. Also,
The space required for measurement can be reduced as compared with the large space required for measurement in the case of the conventional triangulation type measurement device.

【0047】また、請求項2記載の構造物の3次元計測
装置は、可動フレームに温度制御手段が備えられている
ので、可動フレームの膨張や収縮を防止することで計測
の安定性を確保することができる。
Further, in the three-dimensional measuring apparatus for a structure according to claim 2, since the movable frame is provided with the temperature control means, the stability of the measurement is ensured by preventing the movable frame from expanding or contracting. be able to.

【0048】また、請求項3記載の構造物の3次元計測
装置は、被計測物と同一の線膨張係数を有するスケール
バーを基準として計測値の温度補正を行なうようにして
いるので、例えば測定温度と材料の線膨張係数から理論
的に温度補正値の算出を行なうというような方法に比べ
て、被計測物の熱変形に対して実際の挙動に近い形で誤
差の少ない補正が行なえるので、温度補正に関する精度
を充分に向上させることができる。
Further, in the three-dimensional structure measuring apparatus according to the third aspect, the temperature of the measured value is corrected with reference to the scale bar having the same linear expansion coefficient as the object to be measured. Compared with the method that theoretically calculates the temperature correction value from the temperature and the linear expansion coefficient of the material, it is possible to perform correction with less error in a form closer to the actual behavior for thermal deformation of the measured object. The accuracy regarding temperature correction can be sufficiently improved.

【0049】また、請求項4記載の構造物の3次元計測
装置は、可動フレームの干渉防止手段が備えられている
ので、例えば被計測物の変形が大きい場合や計測軸の移
動範囲内に予期しない障害物があった場合等にも可動フ
レームが被計測物や障害物と干渉するのを確実に防止す
ることができる。したがって、装置の監視が不要になる
という点において装置の無人化を図ることができる。
Further, since the three-dimensional structure measuring apparatus according to the fourth aspect is provided with the interference preventing means of the movable frame, for example, when the object to be measured is greatly deformed or within the moving range of the measuring axis, it is expected. Even when there is an obstacle that does not occur, it is possible to reliably prevent the movable frame from interfering with the measured object or the obstacle. Therefore, it is possible to make the device unmanned in that it is not necessary to monitor the device.

【0050】また、請求項5記載の構造物の3次元計測
装置は、自動交換装置により可動フレームのCCDカメ
ラとマーキング装置とが自動的に交換可能に構成されて
いるので、本装置は被計測物の計測作業のみならず、マ
ーキング作業を行なうこともでき、これら作業を1台の
装置で連続的に実施することができる。したがって、2
人の作業者がそれぞれトランシットの操作やペンキ塗り
を行ないながら進めていた従来のケガキ作業の場合と異
なり、マーキング作業の無人化、マーキング位置精度の
向上、マーキング作業時間の短縮等、種々の利点を得る
ことができる。したがって、被測定物の計測作業、マー
キング作業の双方を通して合理的な装置を実現すること
ができる。
Further, in the three-dimensional measuring apparatus for a structure according to claim 5, since the CCD camera of the movable frame and the marking device can be automatically exchanged by the automatic exchange device, this device is to be measured. Not only the measurement work of the object but also the marking work can be performed, and these works can be continuously performed by one device. Therefore, 2
Unlike conventional scribing work, in which each worker performs transit operation and paint painting, various advantages such as unmanned marking work, improved marking position accuracy, and shortened marking work time are provided. Obtainable. Therefore, a rational device can be realized through both the measurement work and the marking work of the object to be measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例である3次元計測装置を示す
概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a three-dimensional measuring apparatus that is an embodiment of the present invention.

【図2】同、装置の計測軸の断面構造を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a sectional structure of a measuring axis of the apparatus.

【図3】同、装置の計測軸の要部を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a main part of a measuring shaft of the apparatus.

【図4】同、計測軸にマーキングヘッドを取り付けた状
態を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a state in which a marking head is attached to the measurement shaft.

【図5】同、装置の他の実施例を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing another embodiment of the same device.

【図6】同、他の実施例を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing another embodiment of the same.

【図7】同、他の実施例を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing another embodiment of the same.

【図8】前記計測軸に監視用CCDカメラを取り付けた
状態を示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing a state in which a monitoring CCD camera is attached to the measurement axis.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、29、34、38 3次元計測装置 3、32 クロスガーダー(可動フレーム) 4、33、37、41 計測軸(可動フレーム) 5 CCDカメラ 6 システムコントローラ(制御装置) 18 ヒータ(温度制御手段) 19 サーモスタット(温度制御手段) 20 レーザ発光部(干渉防止手段) 21 レーザ受光部(干渉防止手段) 22 ヘッド交換装置(自動交換装置) 23 マーキングヘッド(マーキング装置) 24 スケールバー 28 監視用CCDカメラ(干渉防止手段) 36 ガーダー(可動フレーム) B 橋梁ブロック(構成部材) 1, 29, 34, 38 Three-dimensional measuring device 3, 32 Cross girder (movable frame) 4, 33, 37, 41 Measuring axis (movable frame) 5 CCD camera 6 System controller (control device) 18 Heater (temperature control means) 19 Thermostat (Temperature Control Means) 20 Laser Emitting Section (Interference Preventing Means) 21 Laser Receiving Section (Interference Preventing Means) 22 Head Replacement Device (Automatic Replacement Device) 23 Marking Head (Marking Device) 24 Scale Bar 28 Monitoring CCD Camera ( Interference prevention means) 36 Girder (movable frame) B Bridge block (component)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 互いに連結されることで橋梁等の構造物
を構成する各種の構成部材の寸法や形状を把握するべ
く、該構成部材を被計測物としてその任意の点を3次元
座標として計測するための装置であって、 被計測物に近接した位置に移動可能とされ、該被計測物
の任意の計測点の画像を捉えることでその計測点の座標
を検出するCCDカメラと、 該CCDカメラが取り付けられ、該CCDカメラを移動
させるための可動フレームと、 該可動フレームの作動を制御する制御装置とが具備され
たことを特徴とする構造物の3次元計測装置。
1. In order to grasp the dimensions and shapes of various constituent members that constitute a structure such as a bridge by being connected to each other, the constituent members are measured and the arbitrary points are measured as three-dimensional coordinates. And a CCD camera that is movable to a position close to the object to be measured and that detects the coordinates of the measuring point by capturing an image of the arbitrary measuring point of the object to be measured. A three-dimensional measuring apparatus for a structure, comprising a movable frame to which a camera is attached, for moving the CCD camera, and a control device for controlling the operation of the movable frame.
【請求項2】 請求項1に記載の構造物の3次元計測装
置において、 前記可動フレームの温度を制御するための温度制御手段
が具備されたことを特徴とする構造物の3次元計測装
置。
2. The three-dimensional measuring apparatus for a structure according to claim 1, further comprising temperature control means for controlling the temperature of the movable frame.
【請求項3】 請求項1または2記載の構造物の3次元
計測装置において、 前記被計測物と同一の線膨張係数を有する材料で形成さ
れ、前記被計測物の温度変化による計測値の誤差を補正
する際の基準となるスケールバーが具備されたことを特
徴とする構造物の3次元計測装置。
3. The three-dimensional structure measuring device according to claim 1, wherein the structure is made of a material having the same linear expansion coefficient as that of the object to be measured, and an error in a measured value due to a temperature change of the object to be measured. A three-dimensional measuring apparatus for structures, comprising a scale bar as a reference for correcting
【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかに記載の構
造物の3次元計測装置において、 前記可動フレームが前記被計測物または他の障害物と干
渉することを防止するための干渉防止手段が具備された
ことを特徴とする構造物の3次元計測装置。
4. The three-dimensional structure measuring apparatus according to claim 1, wherein the movable frame prevents the movable frame from interfering with the object to be measured or another obstacle. A three-dimensional measuring apparatus for structures, comprising:
【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかに記載の構
造物の3次元計測装置において、 隣接する構造部材同士を突き合わせる際に互いの芯合わ
せの目印とするべく前記被計測物の所定の箇所にマーキ
ングを施すためのマーキング装置が、自動交換装置によ
り前記CCDカメラと交換可能とされたことを特徴とす
る構造物の3次元計測装置。
5. The three-dimensional measuring apparatus for a structure according to claim 1, wherein a predetermined object to be measured is used as a mark for centering each other when adjacent structural members are butted to each other. A three-dimensional measuring apparatus for a structure, wherein a marking device for marking the location is exchangeable with the CCD camera by an automatic exchange device.
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