JPS60196615A - 測定装置 - Google Patents

測定装置

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Publication number
JPS60196615A
JPS60196615A JP5322684A JP5322684A JPS60196615A JP S60196615 A JPS60196615 A JP S60196615A JP 5322684 A JP5322684 A JP 5322684A JP 5322684 A JP5322684 A JP 5322684A JP S60196615 A JPS60196615 A JP S60196615A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
goniometer
control unit
measured
imaging device
electronic control
Prior art date
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Pending
Application number
JP5322684A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Takada
高田 孝次
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.)
Yokogawa Bridge Works Ltd
Original Assignee
Yokogawa Bridge Works Ltd
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Publication date
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Priority to JP5322684A priority Critical patent/JPS60196615A/ja
Publication of JPS60196615A publication Critical patent/JPS60196615A/ja
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/002Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring two or more coordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/10Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders using a parallactic triangle with variable angles and a base of fixed length in the observation station, e.g. in the instrument

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】 の構造体の形状および尺度を短時間に高精度で測定する
ための装置に関するものである。
従来、大型の構造体の形状および尺度を3次元的に把握
するには接触型測定器が用いられて来た。
しかし被測定物が20m〜30mの長さを有する、もの
になると、非常に大型の測定装置が必要であるなめ設備
投資が非常に大きくなるという問題がある。
また写真測定は間接的な3I測法で、写真からの情報に
多くの処理をしなければ形状および尺度の把握が出来ず
、しかも多くの時間がかかる。また°スケールなどによ
る測定は三次元的な形状および尺度の把握には不適当で
あり、精度も悪いという問題がある。
以上の理由から、現在までは長さ20m〜30m規模の
大型構造体を高精度(0.5w以内の寸法誤差)で能率
良く測定できる有効な手段はながった。
本発明は三角測量によって被測定物の形状および尺度を
正確に測定しようとするものであるが、従来から行なわ
れて来た測角儀(トランシットなど)による三角測量に
は、つぎのような問題点がある。
(1) ターゲット(測定点)に照準を合わせる必要が
あるため、ターゲットが多数ある場合は一点、づつ測角
を行なわなければならないので測定の能率が非常に悪い
(2) 従来のトランシットは測角精度が低いため、高
精度(例えば寸法誤差Q、5mm以内)の測定ができな
い。
本発明は」−記の各問題点を解決するためなされたもの
で、CODカメラ、ITVなどの高精度撮像装置を用い
ることにより、カメラ内に撮像されたターゲラ) tB
てを同時に測定することによって測定時間の短縮を図り
、また測角儀の回転軸に空気軸受を用いることによって
従来得られなかった測角精度を得ることにより、上記の
各問題点を解決することを目的とするものである。
以下、図面について本発明を説明する。第1図に示すよ
うに、空間に固定された座標系をX、YZとして任意の
点Pの座標値(x+y+z)を三角測定11法でめるに
は、X軸上の2点A、Bに測角儀を設置して点Pを規準
し、水平角αA、αB垂i〃角βA、βBを測定する。
A、B間の距離(基線長さ)をlとすればP点の座標は
式(1)に示、すようになる。
被測定物に設定されたターゲット一点づ2を上記の方法
で計測するとすれば、測角儀を自動化したとしても多大
の測定時間を要すると考えられ実用性にとぼしい。例え
ば橋桁、鉄骨等の大型構造体のてん抜穴をターゲットと
考えると、てん接ボルト穴は通常、てん接部分の平面内
にまとまって多数あけられており、このようなボルト大
群が一つの部材に複数存在する。そこで本発明では、高
分解能かつ高速の撮像装置(CODカメラ、ITVなど
)を用いて一群のターゲット(ボルト穴)をまとめてと
らえて画像処理することにより、各ターゲット座標をめ
る方式を採用して測定能率を、高めるものである。
第2図は本発明において使用する測角儀の一実施例を示
すものである。
本実施例においては、ロータリエンコーダlの軸1aに
カップリング2を介して接続した垂直軸3を空気軸受4
により回転自在に支承すると共にパルスモータ5、ウオ
ームギヤ6、ウオームホイール7を介して回転駆動でき
るようにする。また垂直軸3と固定した台8上に2本の
ブラケット9を突設し、これらブラケット9の」二端部
に枢支した水平軸lOを介してCODカメラまたはIT
Vなどの高精度撮像装置11を上下方向に傾動自在に設
けて測角17a Mを形成する。
なお12は台8上に摺動自在に設けた摺動台でこの摺動
台12は台8に設けた送りねじ軸13をパルスモータ1
4によって回転駆動することにより送りねじ軸】8と螺
合するナツト(図示せず)を介して移動するようになっ
ている。また15は撮像装置11と一体に固定した軸1
0を中心とする扇形板で、この扇形板15の円弧面の一
端15a、に一端を固定したスチールテープ1Gの他端
を摺動台12の一端12aに固定すると共に、扇形板1
5の円弧面の他端15bに一端を固定したスチールテー
プ17の他端を摺動台12の他端12bに固定する。
したがってパルスモータ14により送りねじ軸13を回
転すると、摺動台12が台8上を摺動すると共に、スチ
ールテープ16.17および扇形板15を介して撮像装
置11を任意の方向に傾動させることができる。
なお18は前記ウオームホイール7と台8との間に設け
たリールで、19はこのリールに巻きつけた索20の両
端にそれぞれ吊り下げた重錘で、21は索20のガイド
ロッドである。
上述のように構成した測角儀Mにより本発明の目的とす
る高精度(例えば寸法誤差0.5mm以内)を達成する
には、各部の誤差を次表のようにしなければならない。
第 1 表 第8図は本発明装置を使用して被測定物の測定を行う状
態を示す説明図で、図中前記符号と同一の符号は同等の
ものを示している。また22は被測定物であるH型鋼、
23はそのてん接部の各ボルト穴位置を示すターゲット
、24は測角儀Mを載置したサドル、25はこのタドル
24を摺動案内するガイドフレーム、26は四−クリエ
ンコーダ】および前記傾動装置道に接続した測角儀電子
制御ユニット、27は高精度撮像装置11に接続した撮
像装置電子制御ユニット、28はサドル24に接続した
測角儀移動用電子制御ユニット、29は前記各電子制御
ユニツ)26,27.28とそれぞれ接続した中央電子
制御ユニットであり、こ、れはまた大型電子計算機(図
示せず)に接続されている。
第8図の構成は測角儀Mを1台使用し、これをプログラ
ム制御でA点、B点に位置決めして三角測量を行う場合
を示しており、被測定物が比較的小型の場合に適してい
る。
被測定物22が大型の場合には、第4図に示すように2
台の測角儀MをA、B2点にそれぞれ設置してもよい。
この場合には2台の測角儀間の基線長さを別途測定する
必要がある。さらに、被測定物2zの裏面または上、下
面等にある穴同士の相対位置を計測する場合には、第5
図に示すように測角儀Mを必要なだけ増設し、測角儀同
士の位置関係を、基準となる測角儀例えば図中のA、B
によって前もって計測しておけばよい。
つぎに上述のように構成した本発明装置の作用を説明す
る。第6図において、撮像装置の受像面Sの中心が第1
図のX軸上の測定点Aに一致するようにカメラを設置し
、平面S上のターゲット群全とらえると、ターゲツト群
中の1番目の穴の中、心Pi (xi 、 yi 、 
zi )が受像面S′上の点PAi′に結像し、この点
PAi’の座標値が受像面S/上の座標系で(xAi’
 、 yAi′、 zAi′)を読み取れたとすれば、
点P工の水平角αAiおよび垂直角βAiは次式(2)
で表される。
ただし、fはカメラレンズLの後方焦点距離、αA、β
Aはカメラの視帛角である。なお図中Nは視fVl線で
ある。またB点に設置された撮像装置についても同様に
、 となるから、式(1)のαA、αB、βA、βBの代、
りに式(2) 、 (8)で表されるαA1.αBl 
+βAl−+βBiをそれぞれ代入すれば点Piの座B
l (xi l yi rzi )がまる。
この場合の操作としては、中央電子制御ユニット29か
らの指令による測角儀Mの撮像装置11を被測定物22
のボルト大群の方向に向け、その°前記した規準角度を
計測する。
測角儀Mの借造は第2図に示すようになっており、撮像
装置11を垂直軸3および水平軸10の回りに回転する
ことができる。すなわち、垂直軸3回りの回転は、パル
スモータ−5、ウオームギヤ6、およびウオームホイー
ル7の機構で与えられ、その軸受には高精度の空気軸受
4を使用している。水平規準角αは回転軸3に結合され
たロータリエンフーダ1によって直接測定される。、水
平軸10回りの回転は、軸10を中心とする扇形板15
の円弧面の両端15 a + 15 bと、円弧の接線
方向に置かれた摺動台12の両端12a。
12bをそれぞれスチールテープl 6 、17で結合
しであるから、送りねじ13をパルスモータ、14で回
転して摺動台12を駆動することにより水平軸IOを中
心として撮像装置11に回転運勢を与えることができる
。扇形板15の円弧の半径r、摺動台1zの移動斌をΔ
とすると、撮像装置11の回転角すなわち垂直規準角β
は、β−Δ・r −−−−−−−−(4) で表わされる。このβの測定は、摺動台12の移f!I
J)tΔを摺動台1zに伺したリニアスケールで読み取
り、式(4)によって算出することができる。
しかして本発明装置が前記第1表に示した誤差範囲以内
にあれば、大型部材のボルト穴の位置を0.5悶以上の
精度で測定することができる。
つぎに撮像装Wi 11および電子制御ユニット26+
2’7,28.2gの作用を説明する。撮像装置f 1
1は一部のボルト穴が孔けられている平向を捉えて、そ
の面内の明暗を電気信号に斐換し、撮像装置電子制御ユ
ニット27を介して中央電子制御ユニット29に送出す
る。高精度の計測を行う場合は撮像装置11として高速
・高分解能の、00 Dカメラを使用し、精度をそれ程
必要としない場合はITVカメラの使用が適当である。
現在、CODカメラとしては1画面の画素数が2000
×3000、■画素ノ大きさが18 μm×18μmの
ものが人手できる。このカメラを使い2111×3mの
測定対象を撮像するとすれば分解°能は1悶となるが、
同一画面をくり返し撮像して統計的な処理をすることに
より更に分解能を高めることができる。すなわち、撮像
回数をn、i回目の測定誤差(i回目の分解能に対応す
る)をδiとすれば、くり返し測定後の分解能Eは、で
与えられる。いま、δi−1郷、n−5とthばE−0
,34m5となるから十分実用的な分解能が得られる。
中央電子制御ユニット20は、測角儀電子制御ユニツ)
 26 、撮像装置’jllt子制?allユニット2
7、測角儀移動用電子制御ユニット28をコントロー、
ル下におき、それぞれに移動指令を出すと同時に測角儀
Mからは視阜角、撮f・ぶ装置11からは側柱データ、
移動装置24.25からは基線長さを取り込み演算処理
してボルト穴の中心座標を11算する。さらに、測定さ
れたボルト穴座標値と設計値とを比較して製作誤差をめ
ることもできる。
本発明装置itは」−述のように、(3CDカメラ等の
高精度撮像装置を使用して、カメラ内に撮像されたター
ゲット総てを同時に測定することにより測定時間の短縮
を図り、また測角儀の回転軸に空気軸受を用いることに
よつ−C従来得られなかった測角精度を得ることができ
るため、被測定物の長さが20〜80mの大型部材の場
合でも高精度の測定が短時間でできるというすぐれた効
果が得られる0
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係る三角側1ル法の原理説明図、第2
図は本発明装置の測角儀を一部断面で示す側面図、 第8FAは本発明装置の使用状態を示す斜視図1、第4
・図および第5図は他の測定方法を示す斜視1図・ 第6図は撮像装置の作用説明図である。 M・・・測角儀 1・・・ロータリエンコーダ2・・・
カンブリング 3・・・垂直軸4・・・空気軸受 5・
・・パルスモータ゛6・・・ウオームギヤ 7・・・ウ
オームホイール8・・・台 9・・・ブラケット 10・・・水平軸 11・・・高積度撮像装置12・・
・摺動台 13・・・送りねじ軸■4・・・パルスモー
タ 15・・・駒形板16、17・・・スチールテープ 18・・・リール 19・・・垂鈴 20・・・’R21”’ガイドワンド 22・・・被測定物 28・・・ターゲット24・・・
サドル 25・・・ガイドフレーム26・・・測角儀電
子制御ユニット 27・・・撮像装置電子制御ユニット 28・・・測角儀移動用電子制御ユニット29・・・中
央電子制御ユニット。 第3図 第5図 第6図 、S N 手 続 補 正 書 昭和60年 6月19日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和59年特許願第53226号 2、発明の名称 測定方法および装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 「発明の詳細な説明」の欄 ”′″mTE(Qr’M (”1/li[!IQ) べ
j、式小・1.明細書第1頁第1718行を次の通り訂
正するら「2、特許請求の範囲 L i+1精度角度検出装置に接続した垂直軸を高精度
軸受により回転自在に支承し、この垂rα軸と一体の水
平軸を介して固体撮像素子内蔵カメラ、工TVなどの高
精度撮像装置を上下方向に傾動自在に設けて測角儀を形
成し、この測角儀と電子制御ユニットを組み合せて、前
記高精度撮像装置による画像上の各ターゲット座標を三
角測量方式に′より演算して、短時間に被測定物を高精
度で一測定できるようにした事を特徴とする測定方法。 高精度軸受により回転自在に支承し、この゛垂直軸と一
体の水平軸を介して固体撮像素子内像カメラ、■TVな
どの高精度撮像装置を上下方向に傾動自在に設けて測角
儀を形成し、この測角儀と成子制御ユニットを組み合せ
て、前記高精度撮像装置による画像上の各ターゲット座
標を三角測量方式により演算して、短時間に被測定物を
高精度で測定できるようにした事を特徴とする測定装置
。」 ・2.明細書の発明の名称を「測定方法および装置」”
に訂正する。 8、明細書第1頁第17行中の「ための装置」を「ため
の方法および装置」に訂正する。 山間第8頁第7行中のrCODカメラ、」ヲ1”COD
カメラ(固体撮像素子内蔵カメラ)1」に訂正する。 5、同頁第11行中の「軸受を用いる」を「軸受等の高
精度軸受を用いる」に訂正する。 6、同第5頁第Φ行中の「ロータリエンコーダ」を′□
「高精度角度検出装置であるロータリエンコーダ」に訂
正する。 7、同第8頁I@16行中の「本発明装置の作用」を「
本発明装置を使用して行う測定方法」に訂正する。 8、同第13頁第7行中のr本発明装置番よ」を「本発
明は」に訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ロータリエンコーダに接続した垂直軸を空気軸受に
    より回転自在に支承し、この垂直軸と一体の水平軸全弁
    してCODカメラ、ITVなとの高精度撮像装置を上下
    方向に傾動自在に設けて測角儀を形成し、この測角儀と
    電子制御ユニットを組み合せて、前記高精度、撮像装置
    による画像上の各ターゲット座標を三角測量方式により
    演算して、短時間に被測定物を高精度で測定できるよう
    にした事を特徴とする測定装置。
JP5322684A 1984-03-19 1984-03-19 測定装置 Pending JPS60196615A (ja)

Priority Applications (1)

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JP5322684A JPS60196615A (ja) 1984-03-19 1984-03-19 測定装置

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JP5322684A JPS60196615A (ja) 1984-03-19 1984-03-19 測定装置

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JPS60196615A true JPS60196615A (ja) 1985-10-05

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JP5322684A Pending JPS60196615A (ja) 1984-03-19 1984-03-19 測定装置

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JP (1) JPS60196615A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6392211U (ja) * 1986-10-17 1988-06-15
JP2005024442A (ja) * 2003-07-04 2005-01-27 Meidensha Corp ステレオ画像撮影装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6392211U (ja) * 1986-10-17 1988-06-15
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