JPH09329425A - 構造部材の計測方法および基準定規 - Google Patents

構造部材の計測方法および基準定規

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JPH09329425A
JPH09329425A JP17307196A JP17307196A JPH09329425A JP H09329425 A JPH09329425 A JP H09329425A JP 17307196 A JP17307196 A JP 17307196A JP 17307196 A JP17307196 A JP 17307196A JP H09329425 A JPH09329425 A JP H09329425A
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JP
Japan
Prior art keywords
structural member
ccd
coordinates
measuring
ccd cameras
Prior art date
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Pending
Application number
JP17307196A
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English (en)
Inventor
Shinichi Kasai
真一 葛西
Kuniaki Minami
邦明 南
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SAKURADA CO Ltd
SAKURADA KK
Original Assignee
SAKURADA CO Ltd
SAKURADA KK
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Publication date
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造部材の形状を短時間で精度よく三次元計
測することを可能とする。 【解決手段】 構造部材1の周囲にこれを写真測量の原
理で撮影すべく2台1組のCCDカメラ21〜2nを複数
組配置し、位置が既知の複数のターゲット部5を有する
移動可能な基準定規4を用いて各組毎の上記CCDカメ
ラの座標を相互に関連付けた後、上記CCDカメラ21
〜2nで上記構造部材1を撮影してその形状を一つの三
次元座標系での座標値として計測する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、橋梁の桁、鉄塔や
建物の鉄骨等の大型の構造部材の形状をCCDカメラに
より三次元計測するための構造部材の計測方法およびこ
れに用いられる基準定規に関する。
【0002】
【従来の技術】被測定物たる構造部材の測定対象として
は、部材長、断面寸法、捩れ、キャンバー、継手部のボ
ルト穴位置寸法などがあり、これらのデータを得るには
一般的に多数の測点を計測しなければならない。
【0003】これらの計測にあたっては、例えばトラン
シット、レベル、巻尺などが従来より使用されている
が、これらのものでは計測に多大の時間を要するばかり
でなく、精度的にも限界がある。
【0004】一方、構造部材の形状を三次元計測する装
置としては、光波型の三次元計測器が知られているが、
これは一測点毎に視準して計測しなければならないた
め、計測時間が多くかかり、しかも、視準誤差が生じる
など問題点が多い。また、CCDカメラと各種センサを
組合せた三次元計測装置も提案されているが、重量のあ
る構造部材を移動させながら計測するものであるため、
装置やデータ処理が複雑となる問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の構造
部材の計測方法や機器では、多数の測点を有する構造部
材の形状を三次元計測することは精度的にも、効率的に
も問題があった。
【0006】そこで、本発明の目的は、構造部材の形状
を短時間で精度よく三次元計測することができる構造部
材の計測方法および基準定規を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のうち請求項1記載の構造部材の計測方法は、
構造部材の周囲にこれを写真測量の原理で撮影すべく2
台1組のCCDカメラを複数組配置し、位置が既知の複
数のターゲット部を有する移動可能な基準定規を用いて
各組毎の上記CCDカメラの座標を相互に関連付けた
後、上記CCDカメラで上記構造部材を撮影してその形
状を一つの三次元座標系での座標値として計測すること
を特徴とする。
【0008】請求項2記載の基準定規は、位置が既知の
複数のターゲット部を有する基準定規本体を形成し、こ
の基準定規本体を移動可能としてなることを特徴とす
る。
【0009】
【実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を添付図面
に基づいて詳述する。図1は本発明の実施の形態を示す
概略的平面図、図2は基準定規を示す図で、(a)は正
面図(b)は側面図、(c)は平面図、図3は基準定規
を用いて各CCDカメラの位置関係を求める方法を説明
する部分的平面図である。
【0010】図1ないし図3において、1は例えば橋梁
の桁等に用いられる断面I型、H型、箱型等の大型の構
造部材で、この構造部材1の形状例えば部材長、断面寸
法、捩れ、キャンバー、継手部のボルト穴位置寸法等を
三次元計測するために、被測定物たる上記構造部材1を
建屋内の設置台上に設置する。
【0011】そして、上記構造部材1の周囲に、これを
写真測量の原理で撮影すべくCCD(Charge Coupled D
evice:電荷結合素子)カメラ21〜2nを2台1組とし
て複数組配置する。この場合、上記CCDカメラの2台
1組の組合せは、複数台のCCDカメラ21〜2nから任
意に組合せられる。また、2台1組のCCDカメラで被
測定物たる構造部材1の同一測定領域を撮影するように
CCDカメラ21〜2nを配置する。上記CCDカメラ2
1〜2nの位置は設定されておらず、構造部材1を写真測
量の原理で撮影し得る適当な位置に配置すればよい。
【0012】但し、2台1組のCCDカメラが撮影する
計測範囲(撮影範囲)3は限られているため、計測範囲
3が構造部材の長手方向に沿って途切れることなく連続
するように各組のCCDカメラを配置する。また、後述
する如く移動式の基準定規4を用いて上記CCDカメラ
1〜2nの組相互の位置関係を求めるために、隣合う組
のCCDカメラのうち、内側に位置するCCDカメラの
撮影方向が交差状態となるように配置する。
【0013】次に、基準定規4を用いて上記CCDカメ
ラ21〜2nの標定計算(キャリブレーションともいう)
を行い、各組毎のCCDカメラの座標を関連付ける(C
CDカメラ相互の位置関係を定める)。2台1組のCC
Dカメラで三次元計測を行うためには、CCDカメラの
キャリブレーションを行い、内部標定要素(焦点距離、
主点のずれ、レンズの歪)および外部標定要素(カメラ
レンズの全体座標値、カメラ座標系のX,Y,Z軸回り
の回転角)を求める必要がある。CCDカメラ1台当た
り11個の未知変量を測定に先立ち決定する必要がある
ため、少なくとも11個以上の標点(ターゲット)を有
する基準定規3を作成し、これを二台のCCDカメラで
撮影する。
【0014】上記基準定規4は、図2に示すように位置
が既知の複数のターゲット部5を有する基準定規本体6
と、この基準定規本体6の下部に設けられた車輪例えば
キャスター7とを備え、移動可能に構成されている。上
記基準定規本体6は、垂直な平面を有する基板8を有し
ており、この基板8の一方の面に上記ターゲット部5を
所定の配置で複数個例えば31個取付けている。上記基
板8は、例えば縦が800mm、横が1200mmとさ
れている。上記ターゲット部5は、所定の直径例えば4
5mmの円柱状に形成されると共に、所定の長さ例えば
0〜300mmの複数種類に設定されている。
【0015】上記各ターゲット部5の先端面が標点とさ
れるため、この標点を明確にすべく先端面が白色に塗装
され、それ以外の部分(ターゲット部の側面や基板等)
が黒色に塗装されていることが好ましい。上記基板8
は、これを垂直に支持するための架台9に取付けられ、
この架台9の脚部に上記キャスター7が取付けられてい
る。
【0016】上記基準定規4を各組のCCDカメラの計
測範囲に移動して撮影し、各組毎のカメラ座標を決定す
ると共に、各組のカメラ座標を相互に関連付ける。これ
を図3に示すように隣合う2組のCCDカメラ21
2,23,24の計4台で説明すると、次のようにな
り、これを基本として全ての組のカメラ座標の関連付け
を行えばよい。
【0017】先ず、1組目のCCDカメラ21,23の計
測範囲31内に基準定規4を移動してこれを撮影し、カ
メラ座標を決定する。次いで、上記基準定規4を2組目
のCCDカメラ22,24の計測範囲32内に移動して同
様にカメラ座標を決定する。次いで、上記基準定規4を
隣合う組の撮影方向が交差するCCDカメラ22,23
重複した撮影範囲10内に移動して同様にカメラ座標を
決定し、このカメラ座標を介して1組目のカメラ座標と
2組目のカメラ座標を互に関連付けることができる。
【0018】このようにして全ての組のカメラ座標の関
連付けを行うことにより、全てのCCDカメラ21〜2n
の位置関係が定まり、一つの三次元座標系における各C
CDカメラ21〜2nの位置を座標値として特定すること
が可能となると共に、各組のCCDカメラで構造部材1
を撮影することにより、構造部材1の全体形状を一つの
三次元座標系における座標値として計測することが可能
となる。
【0019】従って、このようにして全ての組のCCD
カメラの位置関係を求めたなら、各組のCCDカメラで
上記構造部材1を撮影してその形状を一つの三次元座標
系における座標値として計測すればよい。上記構造部材
1を撮影する際には、構造部材1の測点を明確にするた
めに、測点に例えば円形のマークを描いたシール等から
なる測点用ターゲットを取付けることが好ましい。上記
各CCDカメラ21〜2nで撮影した画像をパーソナルコ
ンピュータで処理することにより、各測点の位置を算出
し、そのデータを写真測量の理論により解析して全ての
測点を三次元座標系での座標値として算出することがで
きる。
【0020】このように上記構造部材の計測方法によれ
ば、構造部材1の周囲にこれを写真測量の原理で撮影す
べく2台1組のCCDカメラ21〜2nを複数組配置し、
位置が既知の複数のターゲット部5を有する移動可能な
基準定規4を用いて各組毎の上記CCDカメラの座標を
相互に関連付けた後、上記CCDカメラ21〜2nで上記
構造部材1を撮影してその形状を一つの三次元座標系で
の座標値として計測するようにしたので、構造部材1の
形状を短時間で精度よく三次元計測することが可能とな
る。
【0021】また、位置が既知の複数のターゲット部5
を有する基準定規本体6を形成し、この基準定規本体6
を移動可能としてあるため、一台の基準定規4を用いて
各組毎のCCDカメラのキャリブレーションおよびカメ
ラ座標の相互関連付けを容易に行うことが可能となり、
コストの低減および計測時間の短縮が図れる。
【0022】更に、上記構造部材の計測方法によれば、
構造部材1の全体形状を精度よく計測できるため、その
データを基にして、コンピュータ上での仮組立てのシュ
ミレーションを行うことが可能となり、実際の仮組立て
を省略でき、仮組立てに要する期間およびコストを削減
できる。
【0023】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の
設計変更等が可能である。
【0024】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果が得られる。
【0025】(1)請求項1記載の構造部材の計測方法
によれば、構造部材の周囲にこれを写真測量の原理で撮
影すべく2台1組のCCDカメラを複数組配置し、位置
が既知の複数のターゲット部を有する移動可能な基準定
規を用いて各組毎の上記CCDカメラの座標を相互に関
連付けた後、上記CCDカメラで上記構造部材を撮影し
てその形状を一つの三次元座標系での座標値として計測
するため、構造部材の形状を短時間で精度よく三次元計
測することが可能となる。
【0026】(2)請求項2記載の基準定規によれば、
位置の特定された複数のターゲット部を有する基準定規
本体を形成し、この基準定規本体を移動可能としてなる
ため、一台の基準定規を用いて各組毎のCCDカメラ座
標の相互関連付けを容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す概略的平面図であ
る。
【図2】基準定規を示す図で、(a)は正面図(b)は
側面図、(c)は平面図である。
【図3】基準定規を用いて各CCDカメラの位置関係を
求める方法を説明する部分的平面図である。
【符号の説明】 1 構造部材 21〜2n CCDカメラ 4 基準定規 5 ターゲット部 6 基準定規本体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造部材の周囲にこれを写真測量の原理
    で撮影すべく2台1組のCCDカメラを複数組配置し、
    位置が既知の複数のターゲット部を有する移動可能な基
    準定規を用いて各組毎の上記CCDカメラの座標を相互
    に関連付けた後、上記CCDカメラで上記構造部材を撮
    影してその形状を一つの三次元座標系での座標値として
    計測することを特徴とする構造部材の計測方法。
  2. 【請求項2】 位置が既知の複数のターゲット部を有す
    る基準定規本体を形成し、この基準定規本体を移動可能
    としてなることを特徴とする基準定規。
JP17307196A 1996-06-12 1996-06-12 構造部材の計測方法および基準定規 Pending JPH09329425A (ja)

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