JPS6217606A - 水中計測装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、船体外板専の水中における被計測体表面の
凹凸を計測する水中計測装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、船体の浸水部分における外板表面のへこみ等を検
出する１合、ダイパーが潜水して直接確認する方法が採
られているが、このような方法では、時間がかかるうえ
正確な凹凸計１りが行なえない欠点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

したがって、この発明においては、船体外板等の被計測
体表面の凹凸を短時間にかつ正確に計測し得る手段を提
供することを技術的課題とする。

ｃ問題点を解決するための手段〕 この発明は、水中における被計測体表面の凹凸を計測す
る水中計測装置において、前記被計測体表面に対向して
配置された２次元スキャナと、前記スキャナの前記被計
測体表面との対向面ｌζ配役され投光角を可変しながら
被計測体表面に設定した２次元座標上の各点に１ｌｌｉ
　に光を照射する投光器と、前記スキャナの前記対向面
に配設され前記光の前記被計測体表面からの反射光を２
次元的に受光する受光器と、→禰４−間−５曲記受光器
における受光点の座漂により前記反射光の受光角を検出
する信号処理部と、前記投光角、前記受光角２よび前記
投光器と受光器との距離より前記被計測体表面の各点と
前記スキャナとの対向距離をそれぞれ算出する演算部と
、前記算出された各点の対向距離により前記被計測体表
面の凹凸を表示する表示手段とを備えたことを特徴とす
るものである。

〔作用〕

そして、この発明の水中計測装置では、２次元スキャナ
の投光器より被計測体表面の各点に照射された光の反射
光が２次元スキャナの受光器に受光されると、信号処理
部により反射光の受光角が得られ、光の投光角および受
光角、投光器と受光器との距離の各データが演算部に送
出されてスキャナに対する反射点の対向距離が算出され
る。

すなわち、この発明の京理を示した第４図および第５図
を用いて説明すると、被計測体（１）に対向して配置さ
れた２次元スキャナ＋２１の投光器（３）より投光角θ
Ｓで被計測体ｆｉ１表面の反射点Ａに光を照射し、その
反射光をスキャナ１２）の受光器（４）に３いて受光角
θＲで受光した場合、スキャナ（２）の投光器（３）。

受光器（４）のそれぞれの投光点Ｓ、受光点Ｒがｘ、ｙ
。

２０３次元座標のＸ軸上に位置するとともに、とのｘ　
−ｙ平面に平行なｘ’−ｙ’平面上に反射点Ａが位置す
ることになり、投光角θＳがｘ、ｙ成分θｓｘ。

θｓｙとして、受光角θＲがｘ、ｙ成分θＲＸ、θＲｙ
（ヨθｓｙ）としてそれぞれ得られることになる。

したがって、投光点Ｓと受光点孔との距離をＬ、ｘ　’
　−ｙ　’平面上に８ける反射点Ａの座標位置を！Ｘ′
。

ｊ！ｙ’、反射点Ａの２構成分距、１１（対向距離）を
ｄとすると、 ＃’　：　ｄ　　ｔａｎθ５ｘ Ｊｙ’　＝ｄ　　ｔａｎθｓｙ　＝　ｄ　ｔａｎθＲｙ
Ｌ−に’　＝　ｄ　ｔａｎθＲＸ が成立し、既知の値σｓｘ、θｓｙ、θＲｘ、Ｌにより
反射点の位置ノｘ’、Ｊｙ’および距ｉｄが算出される
ことになる。

そして、投光器（３）からの光の投光角θＳ（θｓｘ、
θｓｙ）を順次変化させることにより、被計測体ｉ１１
表面。

すなわちｘ　ｌ　−ｙ　Ｉ平面の各点における位１１１
ｘ’、　ｌｙ’および距離ｄが算出される。この各点に
おける距離ｄはｘ−ｙ平面に対する２軸方向の距離であ
り・この距Ｒｄの変化分が被計測体［１１表面の凹凸成
分を示すことになり、各点の位置！Ｘ′、！ｙ′と距離
ｄとにより被計測体（ｌｌの表面形状が示されることに
なる。

〔実施例〕

つぎに、この発明を、そのｌ実施例を示した第１図ない
し第３図とともに詳細に説明する。

これらの図面は、水中における船体外板を被計測体（１
）とした場合を示し、（６）はスラスタ（６）を備え水
上より遠隔操作される水中ビーグルであり、内部にスラ
スタ（６）用の電源および制御回路（７）を有して２す
、ビークル（６）の前面に被計測体（１）に対向配置さ
れる２次元スキャナ１２）が支持されるとともに、スキ
ャナ１２）の前方を撮映するＴＶカメラ（８）およびス
キャナ＋２１の前方照明用のライト（９）が支持されて
いる。

前記２次元スキャナ＋２１には、第２図に示すように、
投光器（３）および受光器（４）が設けられている。

この投光器（３）は、レーザダイオード、ＬＥＤｉの照
光手段αＯからの光を収束レンズ（１１）を通しｙＪ１
％引がルバミラ−１１２およびＸ軸１・雇用ガルバミラ
ーｌｌ３１で順次反射させて照射する構成になってＳす
、両ミラー１２１　、　Ｃ１１をそれぞれｙ浦、Ｘ＠力
方向掃引することにより投光器（３）からの光がフィル
タ圓を通して被計測体ｆｉ１表面に８ける前記ｘ′−ｙ
″座標上の各点に投光される。

また、受光器（４）は、フィルタ０ωを通して入射され
た被計測体Ｉｌ１表面からの光を収束レンズリ０を介し
てＣＣＤ、ＭＯＳ、ＣＰＤ等の半導体２次元受光素子（
Ｉηで受光する。構成のものであり、受光素子ａηの２
次元座標における全画素の輝度レベルデータにおいて、
そのハイレベル点が被計測体ｆｉ１表面の反射点Ａから
の反射光を受光した反射輝点に対応する。

ここで、汎用ＴＶのＮＴＳＣ方式のものでは、ｌづ面の
全座標を１／３ｏ秒に１回スキャニングするが、これと
同慄にして、受光器（４）に設けられた増幅制御回路１
．（ｇＪにより受光素子αηの１画面分の１度レベルの
全画素データをスキャニングし、デジタル変換して後述
の信号処理部に出力する。

ｔｌｌは２内元スキャナ１２１に設けられた信号処理部
であり、受光器（４）から出力されたＮＴＳＣ信号、す
なわち受光素子１１ηのスキャニングによる全画素デー
タが、フレームメモリ田に３ける受光素子０ηの２次元
座標に対応したメモリ番地にそれぞれ記録され、この画
素データにおいてｉｌｌ　＞１のハイレベルデータを有
する点の座標がＣＰ　Ｕ　！ＩＩにおいて検出され、ス
キャニングの原点から前記輝点を検出するまでのｘ、ｙ
方向の各措引時間により受光角θＲＸ。

θＲＹが検出される。

ッはＣＰ　Ｕ　２１１より出力された投光角θＳＸ、θ
ｓｙの設定データをアナログ変換するＤ／Ａ変換器であ
り、変＋ｉの各設定データがそれぞれ、駆動アンプ（至
）。

（２４を弁してｘ鴫掃引ガルバミラ−（１３およびｙ軸
掃引ガルバミラ−１１２１のそれぞれのＦＪＩ系に入力
される。（至）はメモリ１．＠はパラレルＩＯであり、
ＣＰＵ２１１より出力された照光手段αＯの駆動データ
がパラレルＩＯ２１ｉおよび、駆動アンプ２７１を弁し
て照光手段αＯ９に入力される。

この照光手段αＯは、４３図（ａ）に示すような発光タ
イミングでパルス点灯し、このタイミングに合わせて両
ガルバミラーＩＦ　、　ｆｉｌが１合引され、被計測体
＋１１表面に設定されたｘ’−ｙ’座凛上の各点（たと
えばＸ′方向１０点、ｙ′方向ＩＯ点の計１００点）に
順に光を照射し、他方、受光器（４）に８いては、同図
（ｂ）に示すように、照光手段αＯの発光終了と次の発
光開始との間に受光素子藺における全画累データのスキ
ャニングが行なわれ、この摘果、被計測体１１１表面の
各点１こ対応した投光角θＳＸ、θｓｙオよび受光角θ
ＲＸ、θＲｙが順次得られることになる。

圀はＣＰＵ１２１１より出力された前記各点の投光角θ
ｓｘ、θｓｙおよび受光角θＲＸθＲｙの出力データ信
号をシリアル変換して出力するシリアルＩＯ，２９は該
１０（至）からの′電気信号を光信号に変換する凶変換
器であり、変換器四からの光信号は光ファイバー　’ｙ
　−フルｑを也してビークル（５）より水上ニ伝送され
る。ＧＩｌは２次元スキャナ１２１内の各部に電源を供
給する電池である。

ｔ’（２１は水上において前記ケーブル領を通して伝送
すした光信号を電気信号に変換するＯ／Ｂ変換器、器は
ＣＰＵ等を増えた演ＪＥ机理部であり、変換器３ｚから
の電気信号、すなわち被計測体＋１１表面の各点におけ
る投光角θｓｘ、θｓｙ、受光角θＲＸ、θＲＹと晩知
の没、受光器＋３１　、　＋４１間距［Ｌとにより、前
述した式に基づいて、被計測体＋１１表面における各県
の座凛位ｉｔ　ｊ！ｘ’　、　ｔｙ’および対向距離ｄ
をそれぞれ演算する。（ロ）および（至）は表示手段と
なるＣＢ、Ｔおよびプロッタであり、演算処理部器より
得られた各点のデータにより、被計測体＋１１表面の凹
凸がＣＲＴ（至）にグラフィック表示されるとともに、
プロッタ６Ｇにより印字される。

（至）は水上に設けられスラスタ（６）およびカメラ（
９）を制御する制＠器であり、水上においてカメラ（９
）の画像をＴＶモニタ（ロ）で見ながらスラスタ（６）
によりビークル（５）を移動制御する。

つぎに、前記実施例に８いて水中計測を行なう場合の操
作要項について説明する。

まず、２次元スキャナ＋２１．ＴＶカメラ（９）等を支
持、したスラスタ（６）付きビークル（６）を水中に降
ろし、水中よりスラスタ（６）を操作してビークル１６
）を移幼し、ＴＶモニタ（ロ）を見ながら被計測体（１
）のへこみ部等を見つけ、被計測部分を決定する。

つぎに、ＴＶモニタ３ηを見ながら、被計測部分の計測
範囲を定めるべく、ビークル（６）を操作する。

このとき、第１図に示すように、計測範囲の一辺の距ａ
Ｈと被計測体ｆｉ＋表面に対する２次元スキャナ１２）
の距離りとをＤ→（１〜２）ＸＨの関係になるよう設定
する。

ここで、Ｄ＝＝（１〜２）ＸＨはおよその目安にすぎな
いが、計測範囲を大きくとると投、受光角θＳ。

θＲが大になり、レンズ系の光学誤差が増加し、他方、
距離りを大きくとると計測範囲を広くとることができる
反面、被計測体＋１１表面の凹凸計測Ｎ４度（こまかさ
）が低下する。したがって、投、受光角θＳ、θＲの最
適、最大可変範囲が６０’位になると思われるから、こ
れに基づきＤ中（１〜２）ｘＨとする。

そして、水上より計測指令を与えると、この指令が２次
元スキャナ１２）のパラレルｌ０ｅ２ｆ９を経てＣＰＵ
１２１１に伝送され、投光器（３）から被計測体１】）
表面の各点に順に光が照射されるとともに、受光器（４
）より各点の画素データが得られ、各点の投光角θｓｘ
θｓｙおよび受光角θＲＸ、θＲＹが２次元スキャナ（
２）より水上に伝送され、演算処理部器において各点の
座標位置！ｘ′、！ｙ′および距離ｄが演算され凹凸計
測が行なわれる。

この計測時、スラスタ（６）を制御して２次元スキャナ
（２）を短時間（１〜数秒間）定位置に保持させておく
必要があるが、潮流等により比較的離しい場合があるの
でこの保持時間を１秒以下に短縮する必要が生じる場合
がある。この場合には、受光素子Ｑ７１の１画面分のス
キャニング速度を数倍にアップすれば可能となる。

そして、このようにして得られた計測データをＣＲＴ（
ロ）等で確認し、不具合があれば、ビークル（５）を操
作し、再度距離り等をＴＶモニタ０７１を艷ながら変更
し、計測する。

なお、前記実施例において、演算処理部器より得られた
計測データには、役、受光器＋３１　、　＋４１のレン
ズ系の誤差が含まれることになるが、この誤差は定量的
であるため、予め補正量を実測して水上、　での演算処
理部Ｑにこれを教示しておけば、計測、精度が向上する
。

また、２次元スキャナ１２）は被計測体１１１表面に対
して必らずしも平行である必要はなく、多少傾斜してい
ても、その状態での計測データが得られる。

さらに、前記では、２次元スキャナ１２）をビークル（
６）により移動操作するようにしたが、これに限らず、
船体よりワイヤで吊り下げたり、ダイパーによって運搬
、移動するようにしてもよい。

〔発明の効果］ 以上のように、この発明の水中計測装置ｆＩこよると、
被計測体表面の凹凸を短時間にしかも正確１こ計測し得
る特有の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の水中計測装置を示し、第１図　。 ないし第３図はｌ実施例を示し、第１図は全体ノ構成図
、第２図は２次元スキャナの構成図、第３図（ａ）およ
び（ｂ）はそれぞれ投光器の発光タイミングおよび受光
器の受光素子における画素データのスキャニングタイミ
ングを示す波形図、′４４図および＠５図はこの発明の
詳細な説明するための平面因および斜視図である。 ｆｉｌ・・・被計測体、１２）・・・２次元スキャナ、
（３）・・・投光器、（４）・・・受光器、＋ＩＩ・・
・信号’４を理部、ｉ３ト・・演算処理品、例・・・Ｃ
Ｒ，Ｔ、（至）・・・プロッタ。 代理人　弁理士　藤　１）龍太部 第　７＋！３ 苑　２　口 第　３　図 第　４　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水中における被計測体表面の凹凸を計測する水中
   計測装置において、前記被計測体表面に対向して配置さ
   れた２次元スキャナと、前記スキャナの前記被計測体表
   面との対向面に配設され投光角を可変しながら被計測体
   表面に設定した２次元座標上の各点に順に光を照射する
   投光器と、前記スキャナの前記対向面に配設され前記光
   の前記被計測体表面からの反射光を２次元的に受光する
   受光器と、前記受光器における受光点の座標により前記
   反射光の受光角を検出する信号処理部と、前記投光角、
   前記受光角および前記投光器と受光器との距離より前記
   被計測体表面の各点と前記スキャナとの対向距離をそれ
   ぞれ算出する演算部と、前記算出された各点の対向距離
   により前記被計測体表面の凹凸を表示する表示手段とを
   備えたことを特徴とする水中計測装置。