JPH09304069A - 橋梁箱桁など長尺構造物の自動計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 長尺被計測部材の計測ターゲットを、ＮＣ制
御により自動、かつ連続的に計測しうる装置。 【解決手段】 基礎床版（２）上に、計測ターゲット
６，７，８を着脱可能に付設した長尺橋梁箱桁などの被
計測部材３を所定の位置に乗載セットする基準架台１
と、基準架台１の前後に、案内架台４を夫々配設設置
し、この両案内架台４に、当該被計測部材３の設計値デ
ータを入力した制御盤５によりＮＣ制御されるととも
に、被計測部材３に付設した前記計測ターゲット６，
７，８を各別に視準計測し、かつ案内架台（４）に三次
元自動計測装置９を夫々移動可能に搭載せしめ、一方、
三次元自動計測装置９が各計測ターゲットを視準し、画
像処理して得られた全ての三次元計測データと、被計測
部材がもつ予め入力された設計値データとを比較演算す
る制御盤５を各三次元自動計測装置９毎に設けたもので
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、例えば橋梁を構
成する長尺箱桁，鈑桁の所要計測部位の三次元座標を自
動計測する装置の技術分野に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】 従来、この種の計測装置としては、
「第４回ロボットシンポジウム論文集の三次元空間自動
測量システムの開発」に記載されているように、三脚を
備えた整準台上に、ズームレンズ付き画像取り込み用Ｃ
ＣＤカメラ，赤外線パルスディスプレイ方式の光波測距
計、水平・高度角駆動用サーボモータ、計測ターゲット
探照用ライト、フレームの傾斜検出センサー、電源，制
御・通信ケーブルを備えた計測機本体と、コマンド入
力、座標入力、機器制御、データ表示、記録を行う全体
制御用パソコン、自動視準用の画像処理装置、手動操作
用のローカルコントローラ、電線・通信ケーブルを備え
たコントロールユニットとを搭載したものによって構成
されている。

【０００３】この装置による自動視準原理について説明
すると、ＣＣＤカメラによってライトがオンの状態で標
的を含む一般画像Ａを、同じくオフの状態で一般画像Ｂ
を輝度レベル８階調で画像処理装置に取り込むと、画像
処理１．により画像間Ａ−Ｂの試算、ラベリング、図形
の選別、図心計算処理をして標的の選別を行い、画像Ｃ
のように標的だけを抽出する。つぎに標的図心と光軸を
一致させるよう水平角・高度角用サーボモータにフィー
ドバックがかけられる。そして、画像をズームインし、
ズーム、アイリス、フォーカスの自動調節後、画像処理
２．によって標的心の“ずれ量”△ｘ，△ｙの検定を行
なう。検定結果Δｘ、Δｙが１ドット以下の場合は、測
距・測角を行い、１ドットを越える場合は最初の“画像
取り込みＡ”に戻って再処理する。

【０００４】測量方法としては、最初に初期設定として
標的位置を作業者が入力する必要がある。これにはイン
プット法とティーチング法の２通りの方法がある。イン
プット法は、標的位置が既知の場合に用い、測点位置座
標および計測順序、測定間隔、測定回数をあらかじめ全
体統括用パソコンに入力する。また、ティーチング法
は、標的位置が未知の場合に用い、ローカルコントロー
ラを用いて電動ズームレンズ付きＣＣＤカメラを標的に
向け、表示モニタ内に入れ、測点Ｎｏ．、測定間隔およ
び測定回数を入力し、計測点の数だけ同様の手順を繰り
返す。これらの初期設定終了後、自動モード計測にする
と計測順序に従って、各測点を前述の方法で計測し、記
録するようにしたものである。（例えば、１９９４年７
月１９〜２０日に行われた「第４回ロボットシンポジウ
ム論文集」中「三次元空間自動測量システムの開発」、
特開平４−１３９１９号公報、特公平２−２２８５１７
号公報参照）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 このようなシステム
および装置によれば、建設現場で施工される構造躯体や
建築現場で組み立てられる型枠などの表面の精度を測定
するための建設現場における通り精度の測定は可能であ
るが、計測機本体を三脚を用いて自動視準部位に固定し
て行うため、例えば、橋梁を構成する長尺の鈑桁の左右
側面の所要計測個所に計測ターゲットを付設し、この計
測ターゲットを視準測定して精度を測定する場合には、
計測機本体を鈑桁の左右に動かし、その都度、手動操作
用のローカルコントローラを用いて計測機本体の位置制
御を行う必要があり、このことは多くの計測時間と労力
を要するなどの不都合がある。また、画像処理において
は、望遠鏡のズーム操作、ライトのオン、オフや演算処
理に時間がかかり計測時間短縮の障害となっている。

【０００６】本発明の目的は、長尺被計測部材の前後端
面及び／又は左右両面の所要計測部位に付設した計測タ
ーゲットを、ＮＣ制御により自動、かつ連続的に計測し
うる装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】 上記目的は、平滑な基
礎床版上に、両端面及び／又は左右側の所要計測部位に
計測ターゲットを着脱可能に付設した長尺橋梁箱桁など
の被計測部材を所定の位置に乗載セットする基準架台
と、該基準架台の前後に、この基準架台の中心軸線と直
交する中心軸線をもつ案内架台を夫々配設設置し、この
両案内架台に、当該被計測部材の設計値データを入力し
た制御盤によりＮＣ制御されるとともに、被計測部材に
付設した前記計測ターゲットを各別に視準計測し、かつ
案内架台に設定せる２位置計測点で停止しうるようにし
た三次元自動計測装置を夫々移動可能に搭載せしめ、一
方、該三次元自動計測装置が各計測ターゲットを視準
し、画像処理して得られた全ての三次元計測データと、
当該被計測部材がもつ予め入力された設計値データとを
比較演算する前記制御盤を各三次元自動計測装置毎に設
けたことにより達成される。

【０００８】

【発明の実施の形態】 図面について本発明実施の形態
の詳細を説明する。図１は箱桁を自動計測する本発明装
置の実施例を示す斜視図、図２は図１の平面図、図３は
図２の側面図、図４は鈑桁を自動計測する他の実施例を
示す装置の平面図、図５は図４の側面図、図６は図４の
正面図である。

【０００９】図１〜図３について本発明の自動計測装置
の構成について説明する。１は、平滑な基礎床版２上に
適当な間隔を介して配置された基準架台で、該基準架台
１の所定の位置には、この基準架台１の中心軸線ａ−ａ
に沿うように、被計測対象物である橋梁構成用の長尺箱
桁３が乗載セットされる。前記基準架台１の中心軸線ａ
−ａと直交する中心軸線ｂ−ｂを持つ案内架台４が床版
２に配設設置され、この案内架台４に、当該箱桁３の設
計値データを予め入力した制御盤５によりＮＣ制御され
るとともに、前記箱桁３の両側フランジ外面，仕口及び
箱桁３の両端部内面に設けた縦リブの外側端面の所要計
測個所に付設した計測ターゲット６、７、８を、各別に
三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標を夫々視準計測し、かつ２位
置計測点ｃ，ｄで停止しうるようにした三次元自動計測
装置９を移動可能に搭載する。

【００１０】前記三次元自動計測装置９は、カラー画像
取り込み用ＣＣＤカメラ１０、光波測距計１１、水平軸
（ＮＣ駆動）１２ａ、高度軸（ＮＣ駆動）１２ｂ、計測
ターゲット探照用ライト１２ｃ、制御・通信ケーブル
（図示略）などにより構成されるとともに、前記案内架
台４に対してスライド可能に搭載した角筒構造の架台１
３に対して昇降可能に設けられている。尚、前記架台１
３の下にはサーボモータ（図示略）により正・逆移動す
るスクリュウ軸（図示略）が設置されており、案内架台
４に対して前記制御盤５に予め入力された当該箱桁３の
設計値データに基づくＮＣ制御によりスライド移動し、
前記２位置の計測点ｃ，ｄで確実に停止するように構成
されている。

【００１１】前記計測ターゲット６は、箱桁３を構成す
る左右ウェブ３ａの外側両端上下の任意の測定個所に着
脱自在にとりつけられる。この取付手段としては図１に
示されているように、合い隣れる箱桁３をスプライスに
より連結するために設けられている連結用孔３ｂを利用
するか、或は図示してないが、計測用ターゲット６をマ
グネットを埋設した吸着体（図示略）にとりつけ、この
吸着体をウェブ３ａの任意個所に吸着させる。又前記計
測ターゲット６は図１に示すように、箱桁３を構成する
上下のフランジ３ｃの両端部外側端にもとりつける。又
特に図示してないが、前記計測ターゲット６，７，８
は、正方形状の基板の表面に、カラー画像取り込み用の
赤色図形表示部の内側に、正方形状の再帰性反射板部を
設けたシール構造の白色表示板を貼着したもので、吸着
体に白色表面板と一致するけ書線を刻設し、このけ書線
をウェブ３ａに設けたけ書線と一致させ、計測ターゲッ
トの取付け位置決めをするものであり、このことは本件
特許出願人の出願に係る特願平７−３９１９８号に示す
ものと同一構成であるので、その作用効果についての詳
細な説明は省略する。

【００１２】計測ターゲット７は、前記箱桁３を構成す
るウェブ３ａの左右外側所要個所に設けた仕口３ｄのフ
ランジ３ｅに着脱自在にとりつけられる。即ち、フラン
ジ３ｅの外側縁部に設けられた連結用孔３ｆに前述と同
様な手段で装着される。

【００１３】計測ターゲット８は、箱桁３を構成する前
記フランジ３ｃの両端部内面に設けた縦リブ３ｇの外側
端面に着脱自在にとりつけられる。

【００１４】図４〜図６は、前述の箱桁３に代えて鈑桁
２１を自動連続的に計測する状態を示しており、前記基
準架台１上の所定位置に鈑桁２１が乗載セットされる。
当該鈑桁２１の両側面の所要計測個所に付設した計測タ
ーゲット２２，２３，２４を、前記三次元自動計測装置
９により各別に三次Ｘ，Ｙ，Ｚ座標を視準計測するもの
である。

【００１５】計測ターゲット２２は、鈑桁２１を構成す
る上下フランジ２１ａの前後端左右及びスティフナー２
１ｂの取り付け位置に対応するフランジ２１ａ部に着脱
自在に配設される。計測ターゲット２３は、鈑桁２１を
構成するフランジ２１ａ，ウェブ２１ｃの前後端部に設
けた連結用孔（図示略）に着脱可能に付設される。又計
測ターゲット２４は、鈑桁２１を構成するスティフナー
２１ｂに形成した対傾構取り付け孔（図示略）に着脱可
能に付設される。尚、この計測ターゲット２２，２３，
２４は、前述した箱桁３の計測ターゲット６，７，８と
同様構成であるので、詳細な説明は省略する。

【００１６】

【計測作用の説明】 次に、図１〜図３に示した実施例
に基いて計測方法を説明する。平行した両案内架台４間
に設けた基準架台１上の所定位置に、これの中心軸線ａ
−ａに沿うように両側面の所定計測部位、詳しくは、箱
桁３の各端部，箱桁３を構成するフランジ３ｃの前後端
に夫々計測ターゲット６、７、８を着脱自在に付設した
箱桁３を乗載セットする第１工程、夫々の制御盤５に予
め入力された当該箱桁３の設計値データに基くＮＣ制御
により、前記基準架台１の中心軸線ａ−ａと直交する方
向、即ち、前記両案内架台４に沿って三次元自動計測装
置９を全ての計測ターゲット６、７、８が視準しうる位
置、つまり計測点ｃまで夫々移動し停止させる第２工
程、計測点ｃで停止された両三次元自動計測装置９によ
り箱桁３の計測位置の読み込みを行ったのち、箱桁３に
設定されたＮｏ．１計測ターゲット６を視準画像処理
し、自動計測フローチャートに従って箱桁３のＮｏ．１
計測点を測定し、更に続いてＮｏ．２〜Ｎｏ．ｎの計測
ターゲット６、７、８を視準計測し、箱桁３の片側及び
両端部に設定した全ての計測部位データを保管する第３
工程、制御盤５に入力された当該箱桁３の設計値データ
に基づくＮＣ制御により、両三次元自動計測装置９を箱
桁３の反対側に付設した全ての計測ターゲット６、７、
８が視準しうる位置、つまり計測点ｄまで移動し停止さ
る第４工程 計測点ｄで停止された両三次元自動計測装置９により箱
桁３の計測位置の読み込みを行ったのち、第３工程と同
様の操作で計測ターゲット６、７、８を定められた順序
で順次視準計測し、全ての計測データを保管する第５行
程、制御盤５に予め入力されている当該箱桁３の設計値
データと、実際の計測データとを比較演算し、各計測部
位の夫々のデータの誤差が許容範囲にあれば良と判定
し、それ以外の場合は、警報を発する第６行程、とから
なるものである。尚、自動計測フローチャートに沿って
カラー画像処理装置による自動計測方法は、先願である
特願平７−３９１９８号と同様であるので、詳細な説明
は省略する。

【００１６】図４〜図６に示す鈑桁２１の計測方法は、
前述した箱桁３の計測方法と略同一であるので、詳細な
説明は省略する。尚、この鈑桁２１の計測は、２個の案
内架台４に設置されている三次元自動計測装置９の何れ
か一方を使用すればよいが、双方の使用により更に計測
精度の向上が図れる。

【００１８】

【発明の効果】 上述のように本発明の構成によれば、
次のような効果が得られる。 （ａ）平滑な基礎床版上に、橋架を構成する長尺箱桁，
鈑桁のような被計測部材を中心軸線にそうように乗載セ
ットする基準架台と、この基準架台の中心軸線と直交す
る中心軸線を持つ案内架台を、基準架台を挟むように前
後に配設し、この両案内架台に被計測部材の設計値デー
タを入力した制御盤によりＮＣ制御されるとともに、被
計測部材の両面所要個所に付設した計測ターゲットを各
別に視準計測する２位置計測点で停止しうる三次元自動
計測装置を夫々搭載したことにより、自動連続的に前記
計測ターゲット、即ち、被計測部材の所要個所の測距計
測がなし得られるとともに、制御盤に予め入力された当
該被計測部材の設計値データと実際の計測データとを比
較演算し、被計測部材の良否の判定が自動的に行え、こ
の集積された計測データを、従来工場で行われていた橋
梁の仮組立作業に代行させることができる。 （ｂ）基準架台の前後に三次元自動計測装置を搭載した
案内架台が配設されているので、箱桁の両端面スティフ
ナー部に付設されている計測ターゲットの視準計測が適
確になし得られる。 （ｃ）鈑桁の計測に当たっては、何れか一方の三次元自
動計測装置を使用すれば足りるし、又双方の使用により
更に一層計測精度の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 箱桁を自動計測する本発明装置の実施例を示
す斜視図である。

【図２】 図１の平面図である。

【図３】 図２の側面図である。

【図４】 鈑桁を自動計測する他の実施例を示す装置の
平面図である。

【図５】 図４の側面図である。

【図６】 図４の正面図である。

【符号の説明】

１ 基準架台 ２ 基礎床版 ３ 箱桁 ３ａ ウェブ ３ｂ 連結用孔 ３ｃ フランジ ３ｄ 仕口フランジ ３ｅ 仕口フランジ ３ｆ 連結用孔 ３ｇ 縦リブ ４ 案内架台 ５ 制御盤 ６ 計測ターゲット ７ 計測ターゲット ８ 計測ターゲット ９ 三次元自動計測装置 １０ ＣＣＤカメラ １１ 光波測距計 １２ａ 水平軸（ＮＣ駆動） １２ｂ 高度軸（ＮＣ駆動） １２ｃ 計測用ターゲット探照用ライト １３ 基台 ２１ 鈑桁 ２１ａ フランジ ２１ｂ スティフナー ２１ｃ ウェブ ２２ 計測ターゲット ２３ 計測ターゲット ２４ 計測ターゲット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 忠雄 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内 (72)発明者 磯久 和之 千葉県野田市二ツ塚118番地 川崎重工業 株式会社野田工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平滑な基礎床版上に、両端面及び／又は
   左右側の所要計測部位に計測ターゲットを着脱可能に付
   設した長尺橋梁箱桁などの被計測部材を所定の位置に乗
   載セットする基準架台と、該基準架台の前後に、この基
   準架台の中心軸線と直交する中心軸線をもつ案内架台を
   夫々配設設置し、この両案内架台に、当該被計測部材の
   設計値データを入力した制御盤によりＮＣ制御されると
   ともに、被計測部材に付設した前記計測ターゲットを各
   別に視準計測し、かつ案内架台に設定せる２位置計測点
   で停止しうるようにした三次元自動計測装置を夫々移動
   可能に搭載せしめ、一方、該三次元自動計測装置が各計
   測ターゲットを視準し、画像処理して得られた全ての三
   次元計測データと、当該被計測部材がもつ予め入力され
   た設計値データとを比較演算する前記制御盤を各三次元
   自動計測装置毎に設けたことを特徴とする橋梁箱桁など
   長尺構造物の自動計測装置。