JPH047806B2 - - Google Patents
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- JPH047806B2 JPH047806B2 JP59073011A JP7301184A JPH047806B2 JP H047806 B2 JPH047806 B2 JP H047806B2 JP 59073011 A JP59073011 A JP 59073011A JP 7301184 A JP7301184 A JP 7301184A JP H047806 B2 JPH047806 B2 JP H047806B2
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- projector
- virtual plane
- point
- axis
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C7/00—Tracing profiles
- G01C7/06—Tracing profiles of cavities, e.g. tunnels
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、掘削面に多数のスポツト光を投射
し、これを投影機から離れた位置で撮像して掘削
面の凹凸を撮像面上での変位量として測定するこ
とにより、可動部を有することなく非接触で掘削
断面の三次元形状の計測を行う掘削面形状の計測
装置に関する。
し、これを投影機から離れた位置で撮像して掘削
面の凹凸を撮像面上での変位量として測定するこ
とにより、可動部を有することなく非接触で掘削
断面の三次元形状の計測を行う掘削面形状の計測
装置に関する。
従来、地下大空洞或いはトンネル断面など掘削
面の仕上り精度を計測する方法として、スケール
や伸縮棒など断面に直接触れて計測する方法と、
測距測角儀法や測量用カメラを用いる複写真法な
どの非接触で計測する方法が実用化されている。
面の仕上り精度を計測する方法として、スケール
や伸縮棒など断面に直接触れて計測する方法と、
測距測角儀法や測量用カメラを用いる複写真法な
どの非接触で計測する方法が実用化されている。
このうち測距測角儀法は、スリツト光の投射に
よつて断面を表示して断面における光線上を任意
の間隔で角度と距離を測定演算し座標を得る方法
である。このため計測には人手を要し、大断面を
短時間で計測できない。また複写真法は、写真処
理及び図化機による処理が必要であり、即時に計
測結果を出力できない。
よつて断面を表示して断面における光線上を任意
の間隔で角度と距離を測定演算し座標を得る方法
である。このため計測には人手を要し、大断面を
短時間で計測できない。また複写真法は、写真処
理及び図化機による処理が必要であり、即時に計
測結果を出力できない。
本発明は、これらの欠点を解消し、無人で即時
に計測でき、自動掘削機等のロボツトの目として
の役割を果すことができる掘削面形状の計測装置
を提供することを目的としてなされたものであ
る。
に計測でき、自動掘削機等のロボツトの目として
の役割を果すことができる掘削面形状の計測装置
を提供することを目的としてなされたものであ
る。
本発明の掘削面形状の計測装置によれば、掘削
面など凹凸を有する面の前面に設置され多数のス
ポツトを面に投射して断面上に光点を作る投影機
と、該投影機から離れて設置され断面上の光点を
撮像するビデオカメラと、該ビデオカメラで断面
上の光点を撮像することにより得られる光点の撮
像面での位置と既知の距離に設定する仮想平面上
に投影機から投射された時にできる基準となる光
点の撮像面での位置とのズレ量を演算し、凹凸面
と仮想平面との相対的変位量を算出するコンピユ
ータとからなつている。
面など凹凸を有する面の前面に設置され多数のス
ポツトを面に投射して断面上に光点を作る投影機
と、該投影機から離れて設置され断面上の光点を
撮像するビデオカメラと、該ビデオカメラで断面
上の光点を撮像することにより得られる光点の撮
像面での位置と既知の距離に設定する仮想平面上
に投影機から投射された時にできる基準となる光
点の撮像面での位置とのズレ量を演算し、凹凸面
と仮想平面との相対的変位量を算出するコンピユ
ータとからなつている。
今、ビデオカメラのレンズ主点を基準点にし、
ビデオカメラと投影機とを結ぶ線をＸ軸とし、基
準点からのレンズ光軸をＺ軸とし、それらのＸ軸
とＺ軸とに直交する方向で基準点を通る軸をＹ軸
とし、Ｚ軸上で基準点より離れたＸ−Ｙ平面と平
行な面を仮想平面とする。すると、仮想平面上の
光点位置は設計上の点であるから既知であるか
ら、コンピユータにより幾何学的な計算をするこ
とができ、仮想平面上の各光点に対する撮像面上
の平面位置を求めることができる。
ビデオカメラと投影機とを結ぶ線をＸ軸とし、基
準点からのレンズ光軸をＺ軸とし、それらのＸ軸
とＺ軸とに直交する方向で基準点を通る軸をＹ軸
とし、Ｚ軸上で基準点より離れたＸ−Ｙ平面と平
行な面を仮想平面とする。すると、仮想平面上の
光点位置は設計上の点であるから既知であるか
ら、コンピユータにより幾何学的な計算をするこ
とができ、仮想平面上の各光点に対する撮像面上
の平面位置を求めることができる。
このようにビーム等の可動部分を有しない手段
で三次元形状を求めることができるので、即時に
短時間で計測を行うことができ、自動掘削作業を
行うことができる。またトンネル内の悪環境の下
で無人で使用でき、振動等の影響もない。そして
計測点はスポツト光の位置であり、ビームのよう
に動くことがないので、計測後のデータ処理が容
易であり、またコンピユータのソフトも簡単かつ
容易に作ることができる。
で三次元形状を求めることができるので、即時に
短時間で計測を行うことができ、自動掘削作業を
行うことができる。またトンネル内の悪環境の下
で無人で使用でき、振動等の影響もない。そして
計測点はスポツト光の位置であり、ビームのよう
に動くことがないので、計測後のデータ処理が容
易であり、またコンピユータのソフトも簡単かつ
容易に作ることができる。
以下に本発明の実施例につき添付図面に基づき
詳述する。
詳述する。
第１図は構成機器及び測定方法の全体概略図で
あり、図中１は光点を投射する投影機、２は撮像
のためのビデオカメラ、３は画像データを演算処
理するコンピユータ、４は演算処理結果を出力す
るコンピユータ周辺機器であり、プリンター、デ
イスプレイ、プロツタ等からなつている。また５
は対象とする掘削面、６は掘削面上の光点を表
す。
あり、図中１は光点を投射する投影機、２は撮像
のためのビデオカメラ、３は画像データを演算処
理するコンピユータ、４は演算処理結果を出力す
るコンピユータ周辺機器であり、プリンター、デ
イスプレイ、プロツタ等からなつている。また５
は対象とする掘削面、６は掘削面上の光点を表
す。
第２図ａは測定原理の平面図、ｂは側面図を表
し、図中７は仮想面を、８はカメラの撮像面を表
す。
し、図中７は仮想面を、８はカメラの撮像面を表
す。
三次元座標の基準点０，０，０をビデオカメラ
のレンズ主点位置とし、レンズ主点と投影機を結
ぶＸ軸、またレンズ主点からのレンズ光軸をＺ
軸、またＸ軸、Ｚ軸に直交する高さ方向でレンズ
主点を通る軸をＹ軸、またＺ軸上でカメラより一
定距離Ｋ離れＸ−Ｙ平面と平行な面を仮想平面と
する。
のレンズ主点位置とし、レンズ主点と投影機を結
ぶＸ軸、またレンズ主点からのレンズ光軸をＺ
軸、またＸ軸、Ｚ軸に直交する高さ方向でレンズ
主点を通る軸をＹ軸、またＺ軸上でカメラより一
定距離Ｋ離れＸ−Ｙ平面と平行な面を仮想平面と
する。
第３図ａ，ｂは仮想平面上の光点位置を求める
ための補助図であり、ａはＸ−Ｚ平面図、ｂはＹ
−Ｚ平面図である。
ための補助図であり、ａはＸ−Ｚ平面図、ｂはＹ
−Ｚ平面図である。
図中
Ｏ……カメラの位置
Ｔ……投影機の位置
Ｓ……カメラの撮像面とＺ軸の交点
Ｋ……仮想平面とＺ軸の交点
Ｈ……仮想平面上の光点位置
H′……カメラの撮像面上の光点位置
Ｌ……Ｏ点とＴ点間の距離
Ｍ……Ｏ点とＳ点間の距離
Ｎ……Ｏ点とＫ点間の距離
であり、Ｈ点よりＸ、Ｙ軸に下した垂線の交点を
それぞれＩ、Ｊとすると、第３図ａより△HIO
△OSH′ ∴：＝：′ ′＝（×）／ また第３図ｂより △HJO∽△OSH′ ∴：＝：′ ′＝（×）／ 仮想平面上の光点位置、撮像面上の光点位置を
それぞれ（Kx、Ky、Kz）、（Sx、Sy、Sz）とす
ると、 Sx＝−（Kx，Ｍ）／Ｎ Sz＝−Ｍ Sy＝−（Kz×Ｍ）／Ｎ となる。
それぞれＩ、Ｊとすると、第３図ａより△HIO
△OSH′ ∴：＝：′ ′＝（×）／ また第３図ｂより △HJO∽△OSH′ ∴：＝：′ ′＝（×）／ 仮想平面上の光点位置、撮像面上の光点位置を
それぞれ（Kx、Ky、Kz）、（Sx、Sy、Sz）とす
ると、 Sx＝−（Kx，Ｍ）／Ｎ Sz＝−Ｍ Sy＝−（Kz×Ｍ）／Ｎ となる。
仮想平面上の光点位置は既知であることから、
仮想平面上の光点に対応する撮像面上の平面位置
は計算によつて求めれられる。
仮想平面上の光点に対応する撮像面上の平面位置
は計算によつて求めれられる。
以下に掘削面の三次元形状を得るための計算を
示す。
示す。
(1) Ｘ、Ｚ座標を求める。
第２図ａの平面図において計算を必要とする掘
削面位置は、仮想平面に比べ遠方となる場合と近
方となる場合の２通りであり、それぞれを第４
図、第５図に示す。
削面位置は、仮想平面に比べ遠方となる場合と近
方となる場合の２通りであり、それぞれを第４
図、第５図に示す。
いずれの場合も計算を必要とするのは次の６ケ
ースである。
ースである。
ケース……掘削面上の光点が投影機の左側にあ
る場合 ケース……掘削面上の光点が投影機の正面にあ
る場合 ケース……掘削面上の光点が投影機とカメラの
間にある場合。
る場合 ケース……掘削面上の光点が投影機の正面にあ
る場合 ケース……掘削面上の光点が投影機とカメラの
間にある場合。
ケース……掘削面上の光点がカメラの正面にあ
る場合 ケース……仮想平面上の光点がカメラの正面に
ある場合 ケース……掘削面上の光点が投影機の右側にあ
る場合 第４図において、 A1〜6：掘削面上の光点 H1〜6：仮想面上の光点 A′1〜6：撮像面上の光点 この６ケースにおける計算のための補助図を第
６図ないし第１１図に示す。図中掘削面上の光点
Ａとカメラ位置（基準原点）を結ぶ線分と仮想平
面との交点をＢ、またＡ、Ｈ、Ｂ点より仮想平面
Ｘ軸上に下した垂線の交点をそれぞれＣ、Ｄ、
Ｅ、Ｆとすると、 △BOF∽△OA′S ：＝：′ ＝（×′）／ △HOE∽△OH′S ：＝：′ ＝（×′）／ ＝ ∴＝（′−′）×／ ＝ また ΔAHB∽ΔATO ：＝： ……(1) ΔACH∽ΔADT ：＝： ……(2) ∴：＝： ＝＋− 故に ＝｛×（−）｝／−） ＝ ∴＝＋ ＝｛×（−）｝／ （−）＝｛×（−）｝ ／（−） 更に(1)、(2)より：＝：＝
＋ 故に＝（×）／（−） ∴＝（×）／（−） ＝（×）／（−） 掘削面上の光点位置、撮像面上の光点位置をそ
れぞれ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、（ｘ、ｙ、ｚ）とし、既知
の値を代入して象限による正負を考慮すると、 Ｘ＝Ｌ・Ｎ・ｘ／｛Ｌ・Ｍ−Ｎ（Sx−ｘ）｝ 〔Ｚ〕Ｌ・Ｍ・Ｎ／｛Ｌ・Ｍ−Ｎ（Sx−ｘ）｝ 以上の計算によりケース〜についても同様
に求められる。その結果を第２１図に示す。
る場合 ケース……仮想平面上の光点がカメラの正面に
ある場合 ケース……掘削面上の光点が投影機の右側にあ
る場合 第４図において、 A1〜6：掘削面上の光点 H1〜6：仮想面上の光点 A′1〜6：撮像面上の光点 この６ケースにおける計算のための補助図を第
６図ないし第１１図に示す。図中掘削面上の光点
Ａとカメラ位置（基準原点）を結ぶ線分と仮想平
面との交点をＢ、またＡ、Ｈ、Ｂ点より仮想平面
Ｘ軸上に下した垂線の交点をそれぞれＣ、Ｄ、
Ｅ、Ｆとすると、 △BOF∽△OA′S ：＝：′ ＝（×′）／ △HOE∽△OH′S ：＝：′ ＝（×′）／ ＝ ∴＝（′−′）×／ ＝ また ΔAHB∽ΔATO ：＝： ……(1) ΔACH∽ΔADT ：＝： ……(2) ∴：＝： ＝＋− 故に ＝｛×（−）｝／−） ＝ ∴＝＋ ＝｛×（−）｝／ （−）＝｛×（−）｝ ／（−） 更に(1)、(2)より：＝：＝
＋ 故に＝（×）／（−） ∴＝（×）／（−） ＝（×）／（−） 掘削面上の光点位置、撮像面上の光点位置をそ
れぞれ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、（ｘ、ｙ、ｚ）とし、既知
の値を代入して象限による正負を考慮すると、 Ｘ＝Ｌ・Ｎ・ｘ／｛Ｌ・Ｍ−Ｎ（Sx−ｘ）｝ 〔Ｚ〕Ｌ・Ｍ・Ｎ／｛Ｌ・Ｍ−Ｎ（Sx−ｘ）｝ 以上の計算によりケース〜についても同様
に求められる。その結果を第２１図に示す。
第５図において、
A1〜6：掘削面上の光点
H1〜6：仮想平面上の光点
A′1〜6：撮像面上の光点
この６ケースにおける計算のための補助図を第
１２図ないし第１７図に示す。掘削面上の光点Ａ
よりｘ軸上に下した交点をＥ、またＡ点とＴ点及
Ｏ点を結ぶ線分を延長し仮想平面との交点をＨ、
Ｉ、またＨ、Ｉよりｘ軸上に垂線を下しＡ点を通
るｘ軸と平行な線分との交点をＢ、Ｃまたｘ軸と
の交点をＥ、Ｆとすると、 ΔIOF∽ΔOA′S ：＝：′ ＝（×′）／ ΔHOE∽ΔOH′S ：＝：′ ＝（×′）／ ＝ ∴＝｛×（′−′）｝ ／＝ また ΔIAC∽ΔIOF ：＝： ……(3) ΔHAB∽ΔHTE ：＝： ＝、＝ ∴：＝： （＋）：＝ ：（−） ＝｛×（−）｝ ／（−＋）＝ ＝− ∴＝−｛×（−）｝ ／（−＋） 更に(3)より ＝（×）／ ＝｛×（＋）｝／ ＝−＝ ∴＝｛×（−−）｝／ ＝（×）／ 掘削面上の光点位置、撮像面上の光点位置をそ
れぞれ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、（ｘ、ｙ、ｚ）とし、既知
の値を代入して象限による正負を考慮すると、 Ｘ＝−Ｌ・Ｎ・ｘ／｛Ｌ・Ｍ＋Ｎ（ｘ−Sx）｝ Ｚ＝Ｌ・Ｍ・Ｎ／｛（Ｌ・Ｍ＋Ｎ（ｘ−Sx）｝ 以上の計算によりケース〜についても同様
に求められる。その結果を第２２図に示す。
１２図ないし第１７図に示す。掘削面上の光点Ａ
よりｘ軸上に下した交点をＥ、またＡ点とＴ点及
Ｏ点を結ぶ線分を延長し仮想平面との交点をＨ、
Ｉ、またＨ、Ｉよりｘ軸上に垂線を下しＡ点を通
るｘ軸と平行な線分との交点をＢ、Ｃまたｘ軸と
の交点をＥ、Ｆとすると、 ΔIOF∽ΔOA′S ：＝：′ ＝（×′）／ ΔHOE∽ΔOH′S ：＝：′ ＝（×′）／ ＝ ∴＝｛×（′−′）｝ ／＝ また ΔIAC∽ΔIOF ：＝： ……(3) ΔHAB∽ΔHTE ：＝： ＝、＝ ∴：＝： （＋）：＝ ：（−） ＝｛×（−）｝ ／（−＋）＝ ＝− ∴＝−｛×（−）｝ ／（−＋） 更に(3)より ＝（×）／ ＝｛×（＋）｝／ ＝−＝ ∴＝｛×（−−）｝／ ＝（×）／ 掘削面上の光点位置、撮像面上の光点位置をそ
れぞれ（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、（ｘ、ｙ、ｚ）とし、既知
の値を代入して象限による正負を考慮すると、 Ｘ＝−Ｌ・Ｎ・ｘ／｛Ｌ・Ｍ＋Ｎ（ｘ−Sx）｝ Ｚ＝Ｌ・Ｍ・Ｎ／｛（Ｌ・Ｍ＋Ｎ（ｘ−Sx）｝ 以上の計算によりケース〜についても同様
に求められる。その結果を第２２図に示す。
以上の結果より掘削面上の光点位置のＸ、Ｚ座
標は Ｘ＝−Ｌ・Ｎ・ｘ／｛Ｌ・Ｍ−Ｎ（Sx−ｘ）｝ Ｚ＝Ｌ・Ｍ・Ｎ／｛Ｌ・Ｍ−Ｎ｛Sx−ｘ）｝ (2) Ｙ座標を求める。
標は Ｘ＝−Ｌ・Ｎ・ｘ／｛Ｌ・Ｍ−Ｎ（Sx−ｘ）｝ Ｚ＝Ｌ・Ｍ・Ｎ／｛Ｌ・Ｍ−Ｎ｛Sx−ｘ）｝ (2) Ｙ座標を求める。
第３図ｂに示すように投影機とカメラはｘ軸上
にあるので、掘削面が仮想平面と比べ遠方あるい
は近方どちらにあつても仮想平面上の光点に対す
る撮像面のｙ座標と掘削面の光点に対する撮像面
のｙ座標とはズレない。
にあるので、掘削面が仮想平面と比べ遠方あるい
は近方どちらにあつても仮想平面上の光点に対す
る撮像面のｙ座標と掘削面の光点に対する撮像面
のｙ座標とはズレない。
計算のための補助図を第１８図に示す。
Ａ点よりＹ軸上に下した垂線の交点をＢとすれ
ば、 ΔA′SO∽ΔOBA ′：＝： ∴＝（′×）／ には(1)項での計算結果を代入し、掘削面上の
光点位置、撮像面上の光点位置をそれぞれ（Ｘ、
Ｙ、Ｚ）、（ｘ、ｙ、ｚ）とし、象限による正負を
考慮すると、 Ｙ＝［−ｙ・（Ｌ・Ｍ・Ｎ） ／｛Ｌ・Ｍ−Ｎ（Sx−ｘ）｝］／Ｍ ＝−Ｌ・Ｎ・ｙ／｛Ｌ・Ｍ−Ｎ（Sx−ｘ）｝ 従つて、ビデオカメラより一定距離離れた位置
に仮想平面を設けることにより掘削面の凹凸を計
算によつて求めることができる。第１９図は構成
機器のブロツク図であり、投影機よりなるスポツ
ト光線照射部１、ビデオカメラよりなる画像入力
部２、コンピユータよりなる演算部３、コンピユ
ータ周辺機器である画像処理データ出力部４とよ
りなつている。コンピユータ３は中央制御装置３
１、主記憶装置３２、磁器デイスク３３、フロツ
ピーデイスク３４、画像メモリ３５などよりなつ
ており、またコンピユータ周辺機器４はプリンタ
−４１、プロツター４２、画像デイスプレイ４３
などよりなつている。
ば、 ΔA′SO∽ΔOBA ′：＝： ∴＝（′×）／ には(1)項での計算結果を代入し、掘削面上の
光点位置、撮像面上の光点位置をそれぞれ（Ｘ、
Ｙ、Ｚ）、（ｘ、ｙ、ｚ）とし、象限による正負を
考慮すると、 Ｙ＝［−ｙ・（Ｌ・Ｍ・Ｎ） ／｛Ｌ・Ｍ−Ｎ（Sx−ｘ）｝］／Ｍ ＝−Ｌ・Ｎ・ｙ／｛Ｌ・Ｍ−Ｎ（Sx−ｘ）｝ 従つて、ビデオカメラより一定距離離れた位置
に仮想平面を設けることにより掘削面の凹凸を計
算によつて求めることができる。第１９図は構成
機器のブロツク図であり、投影機よりなるスポツ
ト光線照射部１、ビデオカメラよりなる画像入力
部２、コンピユータよりなる演算部３、コンピユ
ータ周辺機器である画像処理データ出力部４とよ
りなつている。コンピユータ３は中央制御装置３
１、主記憶装置３２、磁器デイスク３３、フロツ
ピーデイスク３４、画像メモリ３５などよりなつ
ており、またコンピユータ周辺機器４はプリンタ
−４１、プロツター４２、画像デイスプレイ４３
などよりなつている。
第２０図は操作手順を示すフローチヤートで、
このフローチヤートと第１９図の構成機器のブロ
ツク図を参照し操作手順につき説明する。
このフローチヤートと第１９図の構成機器のブロ
ツク図を参照し操作手順につき説明する。
スタートに際し、事前準備として投影機及びビ
デオカメラの位置決め（ステツプS1）、仮想平面
設定（ステツプS2）を行う。事前準備を完了すれ
ば投影機よりスポツト光を照射し（ステツプS3）、
ビデオカメラにより掘削面のスポツト光を取り込
む（ステツプS4）。コンピユータにより２値化等
の画像処理を行い（ステツプS5）、記憶装置へデ
ータを取り込み（ステツプS6）、当該データに基
づき仮想平面の基本座標と掘削面のスポツト光と
のズレを算出（ステツプS7）、以て演算処理によ
る掘削面の凹凸の把握（ステツプS8）がなされ
る。コンピユータより２値化したデータやスポツ
ト光の座標および算出された掘削面の凹凸情報
は、コンピユータ周辺機器に入力され、プリンタ
ー打ち出し（ステツプS9）、デイスプレイ表示
（ステツプS10）、プロツター作図（ステツプS11）
等による出力がなされ、測定作業は終了する。こ
の際、コンピユータによる演算は勿論前述の計算
式に基づきなされる。
デオカメラの位置決め（ステツプS1）、仮想平面
設定（ステツプS2）を行う。事前準備を完了すれ
ば投影機よりスポツト光を照射し（ステツプS3）、
ビデオカメラにより掘削面のスポツト光を取り込
む（ステツプS4）。コンピユータにより２値化等
の画像処理を行い（ステツプS5）、記憶装置へデ
ータを取り込み（ステツプS6）、当該データに基
づき仮想平面の基本座標と掘削面のスポツト光と
のズレを算出（ステツプS7）、以て演算処理によ
る掘削面の凹凸の把握（ステツプS8）がなされ
る。コンピユータより２値化したデータやスポツ
ト光の座標および算出された掘削面の凹凸情報
は、コンピユータ周辺機器に入力され、プリンタ
ー打ち出し（ステツプS9）、デイスプレイ表示
（ステツプS10）、プロツター作図（ステツプS11）
等による出力がなされ、測定作業は終了する。こ
の際、コンピユータによる演算は勿論前述の計算
式に基づきなされる。
以上説明したように本発明は、投影機から多数
のスポツト光を掘削面など凹凸を有する面に照射
し、これを投影機から離れた位置で撮像すること
により得られる光点の撮像面上の平面位置と、コ
ンピユータにより記憶された既知の距離に設定さ
れた仮想平面上に投影機より投射された時にでき
る光点を撮像することにより得られる光点の撮像
面の平面位置との変位量をコンピユータで演算
し、対象面と仮想平面とのズレを算出することに
より対象面の三次元形状を測定するものであるの
で、無人でかつ即時に計測でき、自動掘削機など
のロボツトの目としての役割を果すことができる
ものである。
のスポツト光を掘削面など凹凸を有する面に照射
し、これを投影機から離れた位置で撮像すること
により得られる光点の撮像面上の平面位置と、コ
ンピユータにより記憶された既知の距離に設定さ
れた仮想平面上に投影機より投射された時にでき
る光点を撮像することにより得られる光点の撮像
面の平面位置との変位量をコンピユータで演算
し、対象面と仮想平面とのズレを算出することに
より対象面の三次元形状を測定するものであるの
で、無人でかつ即時に計測でき、自動掘削機など
のロボツトの目としての役割を果すことができる
ものである。
第１図は掘削面形状の計測装置の全体概略図、
第２図ａ，ｂは測定原理の平面図及び側面図、第
３図ａ，ｂは仮想平面上の光点位置を求めるため
の補助図でａはＸ−Ｚ平面図、ｂはＹ−Ｚ平面
図、第４図は第２図ａの平面図において計算を必
要とする掘削面位置が仮想平面に比べ遠方となる
場合の測定原理の平面図、第５図は第２図ａの平
面図において計算を必要とする掘削面位置が仮想
平面に比べ近方となる場合の測定原理の平面図、
第６図ないし第１１図は第４図において６ケース
における計算のための補助図、第１２図ないし第
１７図は第５図において６ケースにおける計算の
ための補助図、第１８図ａ，ｂは共に座標計算の
ための補助図、第１９図は装置のブロツク図、第
２０図は操作手順を示すフローチヤート図、第２
１図は掘削面が仮想平面より遠方の場合の計算結
果の一覧表、第２２図は掘削面が仮想平面より近
方の場合の計算結果の一覧表である。 １……投影機、２……ビデオカメラ、３……コ
ンピユータ、４……コンピユータ周辺機器、５…
…対象とする掘削面、６……掘削面上の光点。
第２図ａ，ｂは測定原理の平面図及び側面図、第
３図ａ，ｂは仮想平面上の光点位置を求めるため
の補助図でａはＸ−Ｚ平面図、ｂはＹ−Ｚ平面
図、第４図は第２図ａの平面図において計算を必
要とする掘削面位置が仮想平面に比べ遠方となる
場合の測定原理の平面図、第５図は第２図ａの平
面図において計算を必要とする掘削面位置が仮想
平面に比べ近方となる場合の測定原理の平面図、
第６図ないし第１１図は第４図において６ケース
における計算のための補助図、第１２図ないし第
１７図は第５図において６ケースにおける計算の
ための補助図、第１８図ａ，ｂは共に座標計算の
ための補助図、第１９図は装置のブロツク図、第
２０図は操作手順を示すフローチヤート図、第２
１図は掘削面が仮想平面より遠方の場合の計算結
果の一覧表、第２２図は掘削面が仮想平面より近
方の場合の計算結果の一覧表である。 １……投影機、２……ビデオカメラ、３……コ
ンピユータ、４……コンピユータ周辺機器、５…
…対象とする掘削面、６……掘削面上の光点。
Claims (1)
- １ 掘削面など凹凸を有する面の前面に設置され
多数のスポツトを面に投射して断面上に光点を作
る投影機と、該投影機から離れて設置され断面上
の光点を撮像するビデオカメラと、該ビデオカメ
ラで断面上の光点を撮像することにより得られる
光点の撮像面での位置と既知の距離に設定する仮
想平面上に投影機から投射された時にできる基準
となる光点の撮像面での位置とのズレ量を演算
し、凹凸面と仮想平面との相対的変位量を算出す
るコンピユータとからなることを特徴とする掘削
面形状の計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7301184A JPS60218016A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 掘削面形状の計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7301184A JPS60218016A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 掘削面形状の計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60218016A JPS60218016A (ja) | 1985-10-31 |
| JPH047806B2 true JPH047806B2 (ja) | 1992-02-13 |
Family
ID=13505968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7301184A Granted JPS60218016A (ja) | 1984-04-13 | 1984-04-13 | 掘削面形状の計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60218016A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61147101A (ja) * | 1984-12-21 | 1986-07-04 | Machida Seisakusho:Kk | 対象物の面形状および距離の測定方法 |
| JPS6260075A (ja) * | 1985-09-10 | 1987-03-16 | Hitachi Ltd | 形状認識装置 |
| JPH0789058B2 (ja) * | 1986-06-11 | 1995-09-27 | キヤノン株式会社 | 距離測定装置 |
| JPH0789057B2 (ja) * | 1986-06-11 | 1995-09-27 | キヤノン株式会社 | 距離測定装置 |
| JPH0772690B2 (ja) * | 1987-01-22 | 1995-08-02 | 清水建設株式会社 | 地中掘削機の偏位計測システム |
| JP5730079B2 (ja) * | 2011-03-04 | 2015-06-03 | 鹿島建設株式会社 | トンネル施工情報投影方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53110553A (en) * | 1977-03-08 | 1978-09-27 | Sony Corp | Measurement apparatus of gradients of curved faces |
| JPS5811803A (ja) * | 1981-07-15 | 1983-01-22 | Hitachi Ltd | 膜厚測定方法およびその装置 |
| JPS5875531A (ja) * | 1981-10-28 | 1983-05-07 | 株式会社トプコン | 曲率測定装置 |
| JPS5877609A (ja) * | 1981-11-02 | 1983-05-11 | Hitachi Ltd | 形状検出装置 |
-
1984
- 1984-04-13 JP JP7301184A patent/JPS60218016A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60218016A (ja) | 1985-10-31 |
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