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JPH10253319A - Position measuring device - Google Patents

Position measuring device

Info

Publication number
JPH10253319A
JPH10253319A JP5775897A JP5775897A JPH10253319A JP H10253319 A JPH10253319 A JP H10253319A JP 5775897 A JP5775897 A JP 5775897A JP 5775897 A JP5775897 A JP 5775897A JP H10253319 A JPH10253319 A JP H10253319A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light beam
point
measurement
imaging
bright line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5775897A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenjiro Aida
憲次郎 合田
Yuji Hosoda
祐司 細田
Takao Shimura
孝夫 志村
Shinya Omori
信哉 大森
Nobuo Tada
伸雄 多田
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5775897A priority Critical patent/JPH10253319A/en
Publication of JPH10253319A publication Critical patent/JPH10253319A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a position measuring device by which the position of structure in a turbid water, etc., is measured remotely. SOLUTION: A spot light beam 9 and a slit light beam 10 are projected to an object 3 to be measured from a projector 1, and an irradiation point 11 and a bright line 12 are detected by a sensing device 2, both is overlapped with each other at a measuring point 4 by an overlapping device 21, the positional data of the measuring point 4 is computed according to the overlapping point by a position computing device 26 and a coordinate conversion device 27, and the result is indicated on a measuring result indicating monitor 26. Thus, the position of structure can be measured without being affected by scattering and absorbing phenomenon of light, in comparison with the conventional reciprocation of light beam.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、位置計測装置に係
り、光ビームを用いた構造物の位置およびその形状を遠
隔から計測する自動および手動操作ができる位置計測装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position measuring device, and more particularly to an automatic and manual position measuring device for remotely measuring a position and a shape of a structure using a light beam.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、構造物の位置、形状、変位などを
遠隔から計測する場合、例えば特開平7第208949
号公報に記載されているように、スポット状の光ビーム
を計測対象に照射したり、もしくは特開平5第1265
27号公報に記載されているように、スリット状の光ビ
ームを計測対象に照射していた。前記照射光の計測対象
からの拡散反射光を受光レンズにより、一個のCCD、
PSDなどの受光素子に結像させ、前記結像させた画像
を画像処理して、受光面における結像点の二次元位置と
実際の計測対象の三次元の位置関係を三角測量法の原理
等により求めて、光ビームを照射した点の三次元位置の
座標を求めて、三次元計測が行われていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, when remotely measuring the position, shape, displacement, and the like of a structure, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-208949.
As described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. Hei 5-12665, a spot-shaped light beam is applied to a measurement target.
As described in Japanese Patent Publication No. 27, a measurement target is irradiated with a slit-shaped light beam. Diffuse reflection light from the measurement target of the irradiation light is received by a light receiving lens into one CCD,
An image is formed on a light-receiving element such as a PSD, and the formed image is subjected to image processing. , The coordinates of the three-dimensional position of the point irradiated with the light beam are obtained, and three-dimensional measurement is performed.

【0003】また、例えば、特開平5第120413号
公報で開示されているように、変調光を計測対象に据え
付けられた反射板に投光し、計測器と計測される対象と
の間を光を往復させ、発射した光と反射した光の位相差
より計測器と計測対象との間の測距を行い、測角器から
得られる光の発射方向角と距離により、計測対象の三次
元位置が求められていた。
Further, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-120413, modulated light is projected onto a reflector mounted on a measuring object, and light is emitted between the measuring instrument and the object to be measured. The distance between the measuring instrument and the measurement target is measured based on the phase difference between the emitted light and the reflected light, and the three-dimensional position of the measurement target is determined by the firing direction angle and distance of the light obtained from the goniometer. Was required.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】一般に、水中や濁水、
霧、煙の中等の細かい粒子が浮遊する空間において、光
は散乱・吸収され、空間を伝搬する過程において光強度
が指数関数的に弱まるため、光の伝達可能な距離が短く
なるのが一般的である。前記従来技術は、いずれも光を
計測対象あるいは反射板において反射させ、計測装置と
計測対象の間を往復させる方法である。このような従来
技術において、光は、その強度が反射時において低下
し、さらに水中、特に濁水の中、霧の中、煙の中等を往
復する過程において、吸収・散乱される。このため、光
の強度が著しく低下し、反射光を受光器で検出できなか
ったり、もしくは精度よく検出できず、長距離の計測を
行うことができないという問題があった。
In general, water, turbid water,
In a space where fine particles such as fog and smoke are suspended, light is scattered and absorbed, and the light intensity exponentially decreases in the process of propagating through the space. It is. The above-mentioned prior art is a method in which light is reflected by a measurement target or a reflection plate and reciprocated between a measurement device and a measurement target. In such a conventional technique, the intensity of light is reduced at the time of reflection, and is absorbed and scattered in the process of reciprocating in water, especially in turbid water, fog, smoke, and the like. For this reason, the intensity of light is remarkably reduced, and there has been a problem that reflected light cannot be detected by the light receiving device, or cannot be detected with high accuracy, and measurement over a long distance cannot be performed.

【0005】さらに、位相差を用いる測距技術において
も、光を反射させるために計測対象に反射板を設置する
必要があり、精度の高い計測を行うためには、計測対象
に対して反射板を精度よく据え付ける必要があるという
問題があった。
Further, in the distance measuring technique using the phase difference, it is necessary to install a reflecting plate on the object to be reflected in order to reflect light. There is a problem that it is necessary to accurately install the.

【0006】また、濁水、霧、煙の中では、濁り等によ
って確認できる視距離が短くなるため、遠隔から計測を
行う場合、計測対象の周辺を取り巻く領域の状況が計測
器が設置された位置からカメラ等の撮像装置もしくは肉
眼で明確に観察することができなかった。このため、照
射光と反射板、測定点の位置合わせを容易に行うことが
できないという問題があった。
Also, in turbid water, fog, and smoke, the viewing distance that can be confirmed due to turbidity or the like becomes short. Therefore, when performing measurement remotely, the situation of the area surrounding the measurement target is determined by the position where the measuring instrument is installed. Could not be clearly observed with an imaging device such as a camera or with the naked eye. For this reason, there was a problem that it was not possible to easily align the irradiation light with the reflection plate and the measurement point.

【0007】本発明は、かかる従来技術の目的を解決す
るためになされたもので、水中や濁水の中、霧の中、煙
の中等の微細粒子が浮遊する場所でも、光ビームを用い
た長距離からの位置計測および前記位置計測技術を用い
長距離からの形状計測ができる位置計測装置を提供する
ことをその目的とする。
The present invention has been made in order to solve the object of the prior art, and it has been proposed to use a light beam even in a place where fine particles float, such as in water, turbid water, fog, and smoke. It is an object of the present invention to provide a position measurement device capable of measuring a position from a distance and measuring a shape from a long distance using the position measurement technique.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る位置計測装置の構成は、計測対象の位
置を遠隔計測する位置計測装置において、照射点を生成
するスポット状光ビームを発射する少なくとも一つの第
一の光ビーム発生手段と、輝線を生成するスリット状光
ビームを発射する少なくとも一つの第二の光ビーム発生
手段と、前記照射点と輝線を撮像する少なくとも一つの
撮像手段と、前記計測対象もしくは計測対象の近傍に前
記照射点と輝線を生成するように前記第一、第二の光ビ
ーム発生手段を制御すると共に、当該生成させた前記照
射点と輝線を検出するように前記撮像手段を制御する位
置決め手段と、前記検出画像から前記照射点,輝線の位
置と形状情報を記録する画像処理手段と、前記記録情報
に基づき前記照射点と輝線を測定点上で重合わせ、前記
重合わせ点へのスポット状,スリット状光ビームの各発
射位置と各発射角度のデータを記録する重合わせ手段
と、前記データから測定点位置データを算出する位置演
算手段と、前記位置データを基準座標系に変換する座標
変換手段とからなることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a position measuring apparatus according to the present invention comprises a position measuring apparatus for remotely measuring the position of an object to be measured. At least one first light beam generating means for emitting, at least one second light beam generating means for emitting a slit-like light beam for generating an emission line, and at least one imaging means for imaging the irradiation point and the emission line And controlling the first and second light beam generating means so as to generate the irradiation point and the bright line in the vicinity of the measurement target or the measurement target, and to detect the generated irradiation point and the bright line. Positioning means for controlling the imaging means, image processing means for recording the position and shape information of the irradiation point, bright line from the detected image, and the irradiation point based on the recording information. Superimposing means for superimposing bright lines on a measuring point, recording data of each emission position and each emission angle of a spot-like or slit-like light beam at the overlapping point, and calculating measurement point position data from the data. It is characterized by comprising position calculation means and coordinate conversion means for converting the position data into a reference coordinate system.

【0009】本発明に係る位置計測装置の他の構成は、
前記記載の位置計測装置において、前記重合わせ手段
は、前記記録情報に基づき前記照射点と輝線を計測対象
上の複数点で重合わせ、前記複数の重合わせ点へのスポ
ット状,スリット状光ビームの各発射位置と各発射角度
の複数データを記録させ、前記位置演算手段は、前記複
数データから複数の位置データを算出させ、前記座標変
換手段は、前記複数の位置データを基準座標系に変換さ
せ、さらに、前記複数の変換データから計測対象の形状
を判定する判定手段を設けたことを特徴とするものであ
る。
Another configuration of the position measuring device according to the present invention is as follows.
In the position measuring device as described above, the overlapping means overlaps the irradiation point and the bright line at a plurality of points on a measurement target based on the recording information, and forms a spot-like or slit-like light beam at the plurality of overlapping points. A plurality of data of each firing position and each firing angle are recorded, the position calculation means calculates a plurality of position data from the plurality of data, and the coordinate conversion means converts the plurality of position data into a reference coordinate system. And determining means for determining the shape of the measurement target from the plurality of conversion data.

【0010】本発明に係る位置計測装置のさらに他の構
成は、前記記載のいずれかの位置計測装置において、手
動操作手段を備え、前記撮像手段とスポット状光ビー
ム,スリット状光ビームを位置決めし、前記計測対象も
しくは計測対象の近傍に生成させて、前記照射点と輝線
を当該撮像手段で検出するようにし、前記重合わせ手段
により前記撮像手段から得られる情報に基づき前記照射
点と輝線とを少なくとも計測対象上の一つ以上の点で重
合わせ、前記一つ以上の重合わせ点へのスポット状光ビ
ーム,スリット状光ビームの各発射位置と各発射角度の
一つ以上のデータを得るようにし、前記データを前記位
置演算手段に入力させるように構成したことを特徴とす
るものである。また、前記目的を達成するため、本発明
に係る位置計測装置のさらに他の構成は、前記記載の位
置計測装置において、前記位置決め制御手段は、前記第
一,第二の光ビーム発生手段および前記撮像手段を前記
計測対象自体もしくは計測対象から所定の位置にある構
造部材のいずれかに設けた多自由度を有する支持機構で
支持し、当該撮像手段の位置およびその姿勢ならびに前
記各光ビームの方向および/もしくは発射点を任意に定
めることを特徴とするものである。また、前記目的を達
成するため、本発明に係る位置計測装置のさらに他の構
成は、前記記載の位置計測装置において、前記位置決め
制御手段は、前記計測対象もしくは計測対象の周辺を取
り巻く領域の位置およびその形状に関するデータベース
を内蔵し、前記データベースにしたがい制御することを
特徴とするものである。また、前記目的を達成するた
め、本発明に係る位置計測装置のさらに他の構成は、前
記撮像手段は、計測対象あるいは計測対象の周辺全体を
撮像する全体撮像手段と、前記全体撮像手段の撮像範囲
の任意の一部を撮像する局所撮像手段とからなり、前記
両撮像手段には前記各光ビームの発光波長近傍のみ透過
させるフイルタと水中推進機構とを具備したことを特徴
とするものである。
According to still another aspect of the position measuring device of the present invention, in any of the position measuring devices described above, a manual operating means is provided to position the image pickup means with the spot light beam and the slit light beam. Generating the irradiation point and the luminescent line in the vicinity of the measurement target or the measurement target so that the imaging point and the emission line are detected by the imaging unit, and the irradiation point and the emission line based on the information obtained from the imaging unit by the overlapping unit. At least one or more points on the measurement object are overlapped, and at least one data of each emission position and each emission angle of the spot light beam and the slit light beam to the one or more overlap points is obtained. Wherein the data is input to the position calculating means. In order to achieve the above object, still another configuration of the position measuring device according to the present invention is the position measuring device according to the above, wherein the positioning control unit includes the first and second light beam generating units and The imaging means is supported by a support mechanism having multiple degrees of freedom provided on either the measurement object itself or a structural member located at a predetermined position from the measurement object, and the position of the imaging means, its posture, and the direction of each light beam And / or arbitrarily determine the launch point. In order to achieve the above object, still another configuration of the position measurement device according to the present invention is the position measurement device according to the above description, wherein the positioning control unit is configured to determine a position of the measurement target or a region surrounding the measurement target. And a database relating to the shape thereof is built in, and control is performed according to the database. Further, in order to achieve the above object, in still another configuration of the position measurement device according to the present invention, the imaging unit includes: an entire imaging unit that captures an image of a measurement target or the entire periphery of the measurement target; A local imaging means for imaging an arbitrary part of the range, wherein both of the imaging means are provided with a filter that transmits only near the emission wavelength of each light beam and a submersible propulsion mechanism. .

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の位置計測装置に係る一実
施形態の構成を図1ないし図3を用いて説明する。 〔実施の形態 1〕図1は、本発明の一実施の形態に係
る位置計測装置の略示説明図、図2は、図1の位置計測
装置における投光装置の略示説明図、図3は、図1の位
置計測装置における局所カメラの略示説明図である。図
1に示すように、位置計測装置は、投光装置1と撮像装
置2とから構成され、計測対象3上の測定点4の位置座
標の計測が行われる。前記投光装置1は、X0、Y0、Z
0軸の並進方向およびその回転方向の自由度を有する移
動機構5の先端に取り付けられており、前記移動機構5
は、当該移動機構操作装置13によって、図示矢印の如
く操作されて位置決めがされる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A configuration of an embodiment of a position measuring device according to the present invention will be described with reference to FIGS. [Embodiment 1] FIG. 1 is a schematic explanatory view of a position measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic explanatory view of a light projecting device in the position measuring apparatus of FIG. FIG. 2 is a schematic explanatory view of a local camera in the position measuring device of FIG. 1. As shown in FIG. 1, the position measurement device includes a light projecting device 1 and an imaging device 2, and measures the position coordinates of a measurement point 4 on a measurement target 3. The light emitting device 1 includes X 0 , Y 0 , Z
The moving mechanism 5 is attached to the distal end of a moving mechanism 5 having a degree of freedom in the translational direction of the 0 axis and its rotation direction.
Is moved and positioned by the moving mechanism operating device 13 as shown by the arrow in the figure.

【0012】また、投光装置1の一端には光ビーム走査
機構7が搭載され、前記光ビーム走査機構7からはスポ
ット状の光ビーム9が投光される。そして、前記光ビー
ム9は、計測対象3およびその周辺にスポット状の照射
点11を形成する。前記投光装置1の他端には、光ビー
ム走査機構8が搭載され、前記光ビーム走査機構8から
はスリット状の光ビーム10が投光される。前記光ビー
ム10は、計測対象3およびその周辺にスリット状の輝
線12を形成する。
A light beam scanning mechanism 7 is mounted at one end of the light projecting device 1, and a spot-shaped light beam 9 is projected from the light beam scanning mechanism 7. Then, the light beam 9 forms a spot-shaped irradiation point 11 on the measurement target 3 and its periphery. A light beam scanning mechanism 8 is mounted on the other end of the light projecting device 1, and a slit-shaped light beam 10 is projected from the light beam scanning mechanism 8. The light beam 10 forms a slit-shaped bright line 12 around the measurement target 3 and its periphery.

【0013】前記光ビーム9および光ビーム10の投光
タイミングならびに投光方向および投光位置は、光ビー
ム走査制御装置22で図示矢印の如く制御される。ま
た、前記光ビーム9および光ビーム10の投光基準位置
および基準角度は、移動機構5により投光装置1の位置
および角度を変えることにより行われる。
The light beam 9 and the light beam 10 are projected by the light beam scanning control device 22 as shown by arrows in FIG. The light emitting reference position and angle of the light beam 9 and the light beam 10 are determined by changing the position and angle of the light emitting device 1 by the moving mechanism 5.

【0014】投光装置1の光ビーム走査機構7と光ビー
ム走査機構を図2を参照して説明する。図2に示すよう
に、前記光ビーム走査機構7は、ガルバノメータ101
によって回転させられるミラー102と、ガルバノメー
タ103によって回転させられるするミラー104と、
前記ミラー104に光ビームを投光する光源117とか
ら構成されている。
The light beam scanning mechanism 7 and the light beam scanning mechanism of the light projecting device 1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the light beam scanning mechanism 7 includes a galvanometer 101.
A mirror 102 rotated by a mirror 104, a mirror 104 rotated by a galvanometer 103,
And a light source 117 for projecting a light beam on the mirror 104.

【0015】前記光源117から前記ミラー104に投
光された光ビームは、当該ミラー104およびミラー1
02により、投光方向が二回にわたり方向が変えられて
光ビーム9となり、照射点11を測定対象面上に形成す
る。前記光ビーム9の照射点11は、前記ミラー102
およびミラー104の回転により二方向、すなわち図示
の矢印の方向113および方向114に対して走査す
る。
The light beam projected from the light source 117 to the mirror 104 is reflected by the mirror 104 and the mirror 1.
02, the light projection direction is changed twice to become the light beam 9, and the irradiation point 11 is formed on the surface to be measured. The irradiation point 11 of the light beam 9 is
Scanning is performed in two directions, that is, in directions 113 and 114 indicated by arrows in FIG.

【0016】また、前記光ビーム走査機構8は、シリン
ドリカルレンズ110と、ガルバノメータ105によっ
て回転するミラー106と、前記シリンドリカルレンズ
110に投光する光源118とから構成されている。前
記光源118より投光された光は、シリンドリカルレン
ズ112によってスリット状の光ビーム10に変換さ
れ、前記ミラー106により投光方向が一回だけ方向が
変えられる。前記光ビーム10が照射されることにより
形成された輝線12は、当該輝線12と平行でない方向
115、当該輝線の延線方向でない方向に対して走査さ
れる。
The light beam scanning mechanism 8 includes a cylindrical lens 110, a mirror 106 rotated by a galvanometer 105, and a light source 118 for projecting light on the cylindrical lens 110. The light projected from the light source 118 is converted into a slit-like light beam 10 by a cylindrical lens 112, and the light projection direction is changed only once by the mirror 106. The bright line 12 formed by irradiating the light beam 10 is scanned in a direction 115 that is not parallel to the bright line 12 and a direction that is not a direction in which the bright line extends.

【0017】撮像装置2は、図1に示す如く、当該撮像
装置2を並進させる移動機能と、多関節による多自由度
の回転自由度とを備えたアーム6の先端に取り付けられ
ている。図1に示す如く、前記アーム6の位置および姿
勢は、アーム操作装置14によって制御されることによ
り、前記撮像装置2を計測対象3に対して任意の位置お
よび姿勢に定めるように位置決めされる。
As shown in FIG. 1, the imaging device 2 is attached to the distal end of an arm 6 having a movement function for translating the imaging device 2 and a multi-joint freedom of rotation. As shown in FIG. 1, the position and the posture of the arm 6 are controlled by an arm operation device 14, so that the imaging device 2 is positioned so as to be set at an arbitrary position and posture with respect to the measurement target 3.

【0018】また、撮像装置2は、広域カメラ15と局
所カメラ16から構成され、前記広域カメラ15は、広
角ズーム機能レンズを有するテレビカメラから構成され
ており、撮像倍率を変えることができ、計測対象3全体
およびその周辺領域の状況を捕らえることができる。ま
た、前記広域カメラ15は、得た画像を広域モニタ17
で表示し、計測者19により、計測対象3およびその周
辺領域を監視することができる。
The imaging device 2 is composed of a wide-area camera 15 and a local camera 16, and the wide-area camera 15 is composed of a television camera having a wide-angle zoom function lens. The situation of the entire object 3 and its surrounding area can be captured. Further, the wide area camera 15 displays the obtained image on a wide area monitor 17.
And the measurement person 19 can monitor the measurement target 3 and the surrounding area.

【0019】前記局所カメラ16は、ズーム機能レンズ
を有するCCDカメラから構成されており、撮像倍率、
撮像方向の微調整を行うことができる。前記局所カメラ
16が、前記広域カメラ15の撮像範囲の一部分を撮像
し、計測対象3に照射された光ビーム9の照射点11
と、光ビーム10の輝線12の反射光の検出を計測対象
3の近傍で行われる。
The local camera 16 is constituted by a CCD camera having a zoom function lens.
Fine adjustment of the imaging direction can be performed. The local camera 16 captures an image of a part of the imaging range of the wide area camera 15, and the irradiation point 11 of the light beam 9 radiated to the measurement target 3.
Then, the reflected light of the bright line 12 of the light beam 10 is detected in the vicinity of the measurement target 3.

【0020】前記局所モニタ18は、前記局所カメラ1
6により撮像された画像と、画像処理装置20によって
画像処理された画像を表示し、計測者19が計測対象3
と照射点11と輝線12の位置関係を確認することがで
きる。
The local monitor 18 is connected to the local camera 1.
6 and the image processed by the image processing device 20 are displayed, and the measurer 19
, And the positional relationship between the irradiation point 11 and the bright line 12 can be confirmed.

【0021】次ぎに、図3を参照して、局所カメラ16
の光学系を説明する。図示するように、フィルタ131
と、拡大ズーム機能を有する受光レンズ132と、CC
D等の受光素子133と、前記フィルタ131を切り替
える切り替え機構134とから構成されている。図示す
る如く、前記フィルタ131を切り替え機構134によ
り開閉させ、当該フィルタ131により前記光源117
および前記光源118から発生する光の波長近傍の光の
みを透過させ、他の周囲の光を透過させないようになっ
ている。このため、計測対象3およびその周辺領域の外
乱光等のノイズか除去される。
Next, referring to FIG.
The optical system will be described. As shown, the filter 131
And a light receiving lens 132 having an enlargement zoom function, and CC
It comprises a light receiving element 133 such as D and a switching mechanism 134 for switching the filter 131. As shown, the filter 131 is opened and closed by a switching mechanism 134, and the light source 117 is
In addition, only light near the wavelength of light generated from the light source 118 is transmitted, and other surrounding light is not transmitted. Therefore, noise such as disturbance light in the measurement target 3 and its surrounding area is removed.

【0022】前記局所カメラ16は、計測対象3および
周辺領域の監視を行う場合には、前記フィルター131
を使わずに撮像する。また、照射点11および輝線12
の検出が行われる場合には、前記フィルター131を用
いて、外乱光等のノイズを除去し、受光素子132に照
射点11および輝線12の反射光のみを結像させる。こ
のようにして、前記照射点11と輝線12の反射光を画
像処理によって正確に検出できるようにする。ここで、
前記受光素子133に光源117および光源118から
発生する二つの光ビームの波長に対する感度が高い素子
を用いることにより、前記照射点11と輝線12の検出
を、より容易に、且つ正確に行うことができる。
When the local camera 16 monitors the measurement object 3 and the surrounding area, the local filter 16
Image without using. The irradiation point 11 and the emission line 12
Is detected, noise such as disturbance light is removed using the filter 131, and only the reflected light of the irradiation point 11 and the bright line 12 is imaged on the light receiving element 132. In this way, the reflected light of the irradiation point 11 and the bright line 12 can be accurately detected by image processing. here,
By using an element having high sensitivity to the wavelengths of the two light beams generated from the light sources 117 and 118 as the light receiving element 133, it is possible to more easily and accurately detect the irradiation point 11 and the bright line 12. it can.

【0023】図1に示す如く、粗位置決め装置23は、
構造物位置形状データベース24とと、入力端末30よ
り得られる位置情報に基づいて撮像装置2の広域カメラ
15および局所カメラ16が、計測対象3を撮像するよ
うにアーム操作装置14を制御する。
As shown in FIG. 1, the coarse positioning device 23
The wide-area camera 15 and the local camera 16 of the imaging device 2 control the arm operation device 14 based on the structure position shape database 24 and the position information obtained from the input terminal 30 so that the measurement target 3 is imaged.

【0024】さらに、粗位置決め装置23は、構造物位
置形状データベース24と、入力端末30より得られる
位置情報を基にして、前記照射点11および前記輝線1
2が計測対象3の近傍で生成するように、移動機構操作
装置13と光ビーム走査制御装置22を制御する。
Further, the coarse positioning device 23 performs the irradiation point 11 and the bright line 1 based on the structure position / shape database 24 and the position information obtained from the input terminal 30.
The moving mechanism operating device 13 and the light beam scanning control device 22 are controlled so that 2 is generated near the measurement target 3.

【0025】操作盤29は、計測者19が入力する操作
量を、アーム操作装置14と移動機構操作装置13と光
ビーム走査制御装置22にそれぞれ送り、この送られた
操作量に基づき、前記アーム操作装置14および移動機
構操作装置13ならびに光ビーム走査制御装置22の操
作が行われる。
The operation panel 29 sends the operation amount input by the measurer 19 to the arm operation device 14, the moving mechanism operation device 13 and the light beam scanning control device 22, respectively. The operation of the operation device 14, the movement mechanism operation device 13, and the light beam scanning control device 22 is performed.

【0026】画像処理装置20は、スポット状光ビーム
9が照射され照射点11が生成している状態において
は、局所カメラ16の濃淡画像から得られる輝度情報に
二値化処理を施し、二値化したときの閾値より上値の輝
度の高い領域の重心位置を求め、前記重心位置を照射点
11の代表位置とし、当該照射点11の代表位置を撮像
面上の位置情報として記録する。
When the spot-shaped light beam 9 is irradiated and the irradiation point 11 is generated, the image processing device 20 performs a binarization process on the luminance information obtained from the grayscale image of the local camera 16, The position of the center of gravity of an area having a higher luminance than the threshold value when the image is converted is obtained, the center of gravity is set as the representative position of the irradiation point 11, and the representative position of the irradiation point 11 is recorded as position information on the imaging surface.

【0027】また、前記画像処理装置20は、スリット
状光ビーム10が照射され輝線12が生成している状態
においては、逐次、局所カメラ16の濃淡画像から得ら
れる輝度情報より二値化処理および細線化処理を行い、
前記輝線12の代表位置および形状を計算し、前記輝線
12の代表位置および形状を撮像面上の位置情報として
記録する。
In the state where the slit-shaped light beam 10 is irradiated and the bright line 12 is generated, the image processing device 20 sequentially performs the binarization processing based on the luminance information obtained from the grayscale image of the local camera 16. Perform thinning processing,
The representative position and shape of the bright line 12 are calculated, and the representative position and shape of the bright line 12 are recorded as position information on the imaging surface.

【0028】重合わせ装置21は、光ビーム走査制御装
置22および画像処理装置20を操作して、スポット状
光ビーム9およびスリット状光ビーム10の投光タイミ
ングと撮像装置2による撮像タイミングを同期させるよ
うにする。そして、前記重合わせ装置21は、画像処理
装置20より得られる照射点11および輝線12の位置
情報および入力装置31より得られる測定点4の位置情
報に基づき、光ビーム走査制御装置22を操作して照射
点11の測定点4への重合わせおよび輝線12の照射点
11への重合わせを行うようにさせる。そして、前記重
合わせ装置21は、前記の照射点11と輝線12が重な
った場合における光ビーム走査制御装置22より得られ
る光ビーム走査機構7および光ビーム走査機構8の角度
情報を記録する。
The superposition device 21 operates the light beam scanning control device 22 and the image processing device 20 to synchronize the light projection timing of the spot light beam 9 and the slit light beam 10 with the imaging timing of the imaging device 2. To do. Then, the overlapping device 21 operates the light beam scanning control device 22 based on the position information of the irradiation point 11 and the bright line 12 obtained from the image processing device 20 and the position information of the measurement point 4 obtained from the input device 31. Then, the irradiation point 11 is superimposed on the measurement point 4 and the bright line 12 is superimposed on the irradiation point 11. Then, the overlapping device 21 records the angle information of the light beam scanning mechanism 7 and the light beam scanning mechanism 8 obtained from the light beam scanning control device 22 when the irradiation point 11 and the bright line 12 overlap.

【0029】位置演算装置26は、前記重合わせ装置2
1に記録された前記光ビーム走査機構7および光ビーム
走査機構8の角度情報より三角測量の交会法の原理を用
いて、前記照射点11と輝線12の重なった点の位置座
標を測定点4の位置座標データとして求める。ここで、
測定点4の位置座標は、投光装置1を基準に原点と座標
軸を定められた投光装置座標系のデータとして算出す
る。前記投光装置座標系は、例えば図7において光ビー
ム9の発射位置191を原点Oとして定め、X軸が19
1と192を結ぶ基準線Lと平行になるように、Y軸、
Z軸を、前記原点Oを通り、X軸に垂直な平面上に定め
る。
The position calculating device 26 is provided with the overlapping device 2
Based on the angle information of the light beam scanning mechanism 7 and the light beam scanning mechanism 8 recorded in 1, the position coordinates of the point where the irradiation point 11 and the emission line 12 overlap are measured at the measurement point 4 using the principle of the triangulation intersection method. As position coordinate data. here,
The position coordinates of the measurement point 4 are calculated as data of a light projecting device coordinate system in which the origin and the coordinate axes are defined based on the light projecting device 1. In the light projecting device coordinate system, for example, the emission position 191 of the light beam 9 in FIG.
Y axis, so as to be parallel to the reference line L connecting 1 and 192.
The Z axis is defined on a plane passing through the origin O and perpendicular to the X axis.

【0030】座標変換装置27は、前記位置演算装置2
6により算出された投光装置座標系における位置座標デ
ータを計測システム共通の基準座標系の位置座標データ
に図1において(Xo,Yo,Zo)で示す測定システム
共通の基準座標系の位置座標データに変換し、前記変換
された測定点4における位置座標データは、計測結果表
示モニタ28に表示される。
The coordinate conversion device 27 is provided with the position calculation device 2
The position coordinate data in the light projecting device coordinate system calculated in step 6 is converted into the position coordinate data in the reference coordinate system common to the measurement system in FIG. 1 (Xo, Yo, Zo). The converted position coordinate data at the measurement point 4 is displayed on the measurement result display monitor 28.

【0031】なお、前記基準座標系(Xo,Yo,Zo)
は、計測システム内の一定の点を原点Oとし、原点Oか
ら相互に直交する三次元軸をXo軸,Yo軸,Zo軸と
するものである。このように、基準座標系を設けたの
は、投光装置の位置、姿勢を変えて測定した場合に基準
となる座標系があると、データの比較等が容易となる。
また、上記説明では構造物位置形状データベースに基づ
いて行われたが、構造物位置座標系データベースに基づ
いて行うこともできる。
The reference coordinate system (Xo, Yo, Zo)
Is a method in which a certain point in the measurement system is defined as an origin O, and three-dimensional axes mutually orthogonal to the origin O are defined as Xo axis, Yo axis, and Zo axis. The provision of the reference coordinate system as described above facilitates data comparison and the like if there is a reference coordinate system when measurement is performed while changing the position and orientation of the light projecting device.
In the above description, the processing is performed based on the structure position / shape database. However, the processing may be performed based on the structure position coordinate system database.

【0032】本実施形態における動作を図4ないし図6
を参照して説明する。図4は、図1の位置計測装置の動
作手順を示すフローチャート、図5は、図1の位置計測
装置における広域カメラの撮像図、図6は、図1の位置
計測装置における局所カメラの撮像図である。図4にお
いて、ステップ201において、計測者19は、構造物
位置形状データベース24に基づいて作成された入力端
末30のモニタの三次元画像上で、測定目標点の指定が
行われる。
FIGS. 4 to 6 show the operation in this embodiment.
This will be described with reference to FIG. 4 is a flowchart showing an operation procedure of the position measuring device of FIG. 1, FIG. 5 is an image diagram of a wide area camera in the position measuring device of FIG. 1, and FIG. 6 is an image diagram of a local camera in the position measuring device of FIG. It is. In FIG. 4, in step 201, the measurer 19 specifies a measurement target point on a three-dimensional image on the monitor of the input terminal 30 created based on the structure position / shape database 24.

【0033】ステップ202において、粗位置決め装置
23は、構造物位置形状データベース24と、入力端末
30により指定された測定目標点の位置情報に基づき、
計測を行うのに適切な撮像装置2の位置およびその姿勢
からアーム6の移動量を算出する。そして、前記算出結
果に基づき、広域カメラ15が計測対象3の周辺を取り
巻く領域を撮像することができるように、アーム6を操
作して前記撮像装置2の粗位置決めを行うようにさせ
る。また、粗位置決め装置23は、計測を行うのに適切
な投光装置1の位置およびその姿勢ならびにスポット状
光ビーム9とスリット状光ビーム10の適切な投光方向
を算出する。前記算出結果に基づき、移動機構操作装置
13および光ビーム走査制御装置22を制御して、前記
スポット状光ビーム9およびスリット状光ビーム10の
粗位置決めを行うようにする。
In step 202, the coarse positioning device 23 performs a process based on the structure position / shape database 24 and the position information of the measurement target point designated by the input terminal 30.
The movement amount of the arm 6 is calculated from the position and the posture of the imaging device 2 appropriate for performing the measurement. Then, based on the calculation result, the arm 6 is operated to perform coarse positioning of the imaging device 2 so that the wide area camera 15 can capture an image of a region surrounding the measurement target 3. The coarse positioning device 23 calculates the position and orientation of the light projecting device 1 appropriate for performing the measurement, and the appropriate light projecting directions of the spot light beam 9 and the slit light beam 10. On the basis of the calculation result, the moving mechanism operating device 13 and the light beam scanning control device 22 are controlled so that the spot light beam 9 and the slit light beam 10 are roughly positioned.

【0034】ステップ203において、計測者19は、
操作盤29を使ってアーム6を操作して、撮像装置2の
位置およびその姿勢を変え、広域カメラ15の撮像方向
を微調整することにより、計測対象3およびその周辺が
広域カメラ15の撮像範囲に収まるようにする。図5に
は、広域カメラ15の撮像範囲141に、計測対象3お
よびその周辺を収納した状態を示されている。
In step 203, the measurer 19
By operating the arm 6 using the operation panel 29 to change the position and orientation of the imaging device 2 and finely adjusting the imaging direction of the wide-area camera 15, the measurement target 3 and its surroundings can be captured by the wide-area camera 15. To fit in. FIG. 5 shows a state where the measurement target 3 and its surroundings are stored in the imaging range 141 of the wide area camera 15.

【0035】次ぎに、局所カメラ16の撮像方向の微調
整を行い、測定目標点が当該局所カメラ16の撮像範囲
に収まるように、前記広域カメラ15の撮像範囲の中か
ら当該局所カメラ16の撮像範囲を指定する。一例を挙
げて説明すれば、図5に示す広域カメラ15の撮像範囲
141内において局所カメラ16の撮像範囲142を指
定する。次いで、図6に示すような局所モニタ18の撮
像画像が得られる。前記撮像範囲142が決定したら、
計測者19は操作盤29を用いて、スポット状光ビーム
9およびスリット状光ビーム10の位置を微調整して、
照射点11および輝線12が前記局所カメラ16の撮像
範囲142に収まるようにする。
Next, fine adjustment of the imaging direction of the local camera 16 is performed, and the image of the local camera 16 is taken out of the imaging range of the wide area camera 15 so that the measurement target point falls within the imaging range of the local camera 16. Specify a range. For example, the imaging range 142 of the local camera 16 is designated within the imaging range 141 of the wide area camera 15 shown in FIG. Next, a captured image of the local monitor 18 as shown in FIG. 6 is obtained. Once the imaging range 142 is determined,
The measurer 19 finely adjusts the positions of the spot-shaped light beam 9 and the slit-shaped light beam 10 using the operation panel 29,
The irradiation point 11 and the bright line 12 are set to fall within the imaging range 142 of the local camera 16.

【0036】ステップ204において、計測者19は、
入力装置31を用いて、図6に示されるように、局所モ
ニタ16上でカーソル138を用いて、測定点4の位置
の指定を行うようにする。前記測定点4の位置は、局所
モニタ18上に表示される。重合わせ装置21は、指定
された測定点4の位置を撮像面上の位置情報として記録
する。
In step 204, the measurer 19
As shown in FIG. 6, the position of the measurement point 4 is designated using the cursor 138 on the local monitor 16 using the input device 31. The position of the measurement point 4 is displayed on the local monitor 18. The overlapping device 21 records the position of the designated measurement point 4 as position information on the imaging surface.

【0037】ステップ205において、重合わせ装置2
1は、スポット状光ビーム9のみの照射を行なわせ、画
像処理装置20に二値化処理を行わせ、照射点11の代
表位置の算出をさせる。また、前記重合わせ装置21
は、照射点11を走査し、走査中に画像処理装置20か
ら得られる前記照射点11の位置情報と記録された測定
点4の位置情報から、照射点11と測定点4の距離を逐
次計算する。さらに、前記重合わせ装置21は、照射点
11を一方向に走査し、測定点4と当該照射点11の距
離が最も近くなった点で走査をストップし、次に、別方
向から照射点11を走査し、前記測定点4と当該照射点
11の距離が最も近くなった点で走査をストップする。
In step 205, the overlapping device 2
1 causes the image processing apparatus 20 to perform the binarization process by irradiating only the spot light beam 9 and calculate the representative position of the irradiation point 11. In addition, the overlapping device 21
Scans the irradiation point 11 and sequentially calculates the distance between the irradiation point 11 and the measurement point 4 from the position information of the irradiation point 11 obtained from the image processing device 20 during scanning and the recorded position information of the measurement point 4. I do. Further, the overlapping device 21 scans the irradiation point 11 in one direction, stops the scanning at the point where the distance between the measurement point 4 and the irradiation point 11 is the shortest, and then scans the irradiation point 11 from another direction. Is scanned, and the scanning is stopped at the point where the distance between the measurement point 4 and the irradiation point 11 is the shortest.

【0038】以上の如く、前記の如く、照射点11の二
方向への走査を繰り返し、前記照射点11を前記測定点
4に接近させる。前記照射点11と前記測定点4の距離
が最も小さくなった状態を、照射点11と測定点4が重
なった状態と判断し、そのときの照射点11の代表位置
として撮像面上の位置情報として記録する。そして、ス
ポット状光ビーム9の投光を停止させる。
As described above, the scanning of the irradiation point 11 in two directions is repeated as described above, and the irradiation point 11 is brought closer to the measurement point 4. The state in which the distance between the irradiation point 11 and the measurement point 4 is the smallest is determined as the state in which the irradiation point 11 and the measurement point 4 overlap with each other. Record as Then, the projection of the spot light beam 9 is stopped.

【0039】ステップ206において、重合わせ装置2
1は、スリット状光ビーム10のみの照射を行わせ、計
測対象3付近で輝線12による走査を行なわさせる。光
ビーム走査機構8は一自由度であり、輝線12は当該輝
線12と平行でない一方向のみ、すなわち当該輝線12
の延線方向と交叉する方向に走査させる。画像処理装置
20は、前記輝線12が走査される過程において、逐
次、当該輝線12上の形状および代表位置を検出し、撮
像面の位置情報として記録する。重合わせ装置21は、
前記輝線12が走査される過程において、予め記録され
た照射点11と、走査中に逐次算出される当該輝線12
上の点の位置情報より、前記照射点11と前記輝線12
の距離を算出し、当該照射点11と当該輝線12の上の
点の距離が最も小さくなった状態を前記照射点11と前
記輝線12が重なった状態と判断し、重なった状態の光
ビーム走査機構7と光ビーム走査機構8の角度情報を記
録する。
In step 206, the overlapping device 2
Reference numeral 1 denotes irradiation with only the slit-shaped light beam 10 and scanning with the bright line 12 near the measurement target 3. The light beam scanning mechanism 8 has one degree of freedom, and the bright line 12 has only one direction that is not parallel to the bright line 12, that is, the bright line 12.
Are scanned in a direction intersecting the direction of extension of the line. In the process of scanning the bright line 12, the image processing device 20 sequentially detects the shape and the representative position on the bright line 12, and records the information as the position information of the imaging surface. The overlapping device 21
In the process of scanning the bright line 12, the irradiation point 11 recorded in advance and the bright line 12 sequentially calculated during the scanning are used.
From the position information of the upper point, the irradiation point 11 and the bright line 12
Is calculated, and the state in which the distance between the irradiation point 11 and the point on the bright line 12 becomes the smallest is determined as the state in which the irradiation point 11 and the bright line 12 overlap, and the light beam scanning in the overlapping state is determined. The angle information of the mechanism 7 and the light beam scanning mechanism 8 is recorded.

【0040】ステップ207において、位置演算装置2
6は、前記計測された角度情報に基づき、照射点11と
輝線12を重合わせた点の位置座標を三角測量の交会法
の原理に基づいて求める。前記三角測量の交会法の位置
座標計算法を、図7および〔式1〕、〔式2〕、〔式
3〕を参照して説明する。図7は、図1の位置計測装置
における三角測量法による位置座標計算の説明図であ
り、〔式1〕,〔式2〕,〔式3〕は、測定点の位置座
標(X,Y,Z)を交会角の三角関数で表示した計算式
である。
In step 207, the position calculation device 2
In step 6, based on the measured angle information, the position coordinates of the point where the irradiation point 11 and the bright line 12 overlap are obtained based on the principle of the triangulation intersection method. The position coordinate calculation method of the triangulation intersection method will be described with reference to FIG. 7 and [Equation 1], [Equation 2], and [Equation 3]. FIG. 7 is an explanatory diagram of position coordinate calculation by the triangulation method in the position measuring device of FIG. 1, and [Equation 1], [Equation 2], and [Equation 3] are position coordinates (X, Y, Z) is a calculation formula in which a triangular function of the resection angle is displayed.

【0041】まず、測定された角度情報に基づき、スポ
ット状光ビーム9と、スリット状光ビーム10と、前記
スポット状光ビーム9の発射位置191を原点とする投
光座標系の位置関係を示す四つのパラメータ(水平角H
A107、天頂角VA108、水平角HB109、スポ
ット状光ビーム9の発射位置191とスリット状光ビー
ム10の発射位置192間の基線の距離L)を求める。
First, based on the measured angle information, the positional relationship of the spot light beam 9, the slit light beam 10, and the light projecting coordinate system whose origin is the emission position 191 of the spot light beam 9 is shown. Four parameters (horizontal angle H
A107, a zenith angle VA108, a horizontal angle HB109, and a base line distance L) between the emission position 191 of the spot light beam 9 and the emission position 192 of the slit light beam 10 are obtained.

【0042】ここで、水平角HA107は、発射位置1
91と測定点(X,Y,Z)より基線を含む水平面上へ
垂線を下した点(X′,Y′,Z′)との間の方向線と
前記基線とのなす水平角、天頂角VA108は、発射位
置191と測定点間の方向線と、前記発射位置191と
前記点(X′,Y′,Z′)間の方向線とのなす仰角、
水平角HB109は、発射位置192と前記点(X′,
Y′,Z′)間の方向線と前記基線とのなす水平角であ
る。
Here, the horizontal angle HA107 is the firing position 1
Horizontal angle and zenith angle between the direction line between 91 and the point (X ', Y', Z ') perpendicular to the horizontal plane including the base line from the measurement point (X, Y, Z) and the base line VA 108 is an elevation angle between a direction line between the firing position 191 and the measurement point and a direction line between the firing position 191 and the point (X ′, Y ′, Z ′).
The horizontal angle HB109 is defined by the launch position 192 and the point (X ′,
Y ', Z') is the horizontal angle between the direction line between the base line and the direction line.

【0043】次に、前記四つのパラメータと、測定点1
93の投光装置座標系の位置座標(X,Y,Z)の関係
は、下記〔式1〕,〔式2〕,〔式3〕を用いて表わす
ことができる。
Next, the four parameters and the measurement point 1
The relationship of the position coordinates (X, Y, Z) of the light projecting device coordinate system 93 can be expressed by the following [Equation 1], [Equation 2], and [Equation 3].

【数1】 (Equation 1)

【数2】 (Equation 2)

【数3】 (Equation 3)

【0044】以上のように、測定点193の位置座標
(X,Y,Z)を投光装置座標系において求めるが、投
光装置座標系において求められた位置座標データは、座
標変換装置27により、基準座標系の位置座標データ
(Xo,Yo,Zo)に変換される。前記変換された基
準座標系における測定点4の位置座標データ(Xo,Y
o,Zo)は、計測結果表示モニタ28に表示される。
As described above, the position coordinates (X, Y, Z) of the measurement point 193 are obtained in the light projecting device coordinate system. The position coordinate data obtained in the light projecting device coordinate system is obtained by the coordinate conversion device 27. Are converted into position coordinate data (Xo, Yo, Zo) in the reference coordinate system. The position coordinate data (Xo, Y) of the measurement point 4 in the converted reference coordinate system
o, Zo) are displayed on the measurement result display monitor 28.

【0045】以上、説明した如く、本実施形態では、三
角測量交会法の原理に基づく位置計測において、投光装
置1と計測対象3の間を光ビームが片道しか伝搬させな
いため、投光装置および受光装置と計測対象の間を光ビ
ームを往復させていた従来の方法に比べて、光ビームの
散乱、吸収による光強度の減衰の影響を受けにくいた
め、計測限界距離が長くなり、計測が可能な範囲が広が
る。
As described above, in the present embodiment, in the position measurement based on the principle of the triangulation intersection method, since the light beam propagates only one way between the light projecting device 1 and the measuring object 3, the light projecting device and Compared to the conventional method in which the light beam is reciprocated between the light receiving device and the object to be measured, the measurement limit distance is longer and measurement is possible because it is less susceptible to light intensity attenuation due to light beam scattering and absorption. Range expands.

【0046】また、撮像装置2を計測対象3の近くに位
置決めして計測が行なわれるため、光ビームが計測対象
の表面で拡散反射してのち、長い距離を光ビームが伝搬
する従来の方法に比べて、拡散反射光の伝搬距離が短
く、光ビームの照射点、輝線の強度が低下しないため、
照射点11および輝線12の検出が容易となる。さら
に、本発明においては、撮像装置2が計測対象3の近く
で撮像するため、撮像した画像のノイズ、歪み等を小さ
く抑えることができ、照射点11および輝線12の検出
を高精度で容易に行うことができる。
Further, since the measurement is performed with the imaging device 2 positioned near the measurement target 3, the conventional method in which the light beam diffuses and reflects on the surface of the measurement target and then propagates a long distance. In comparison, the propagation distance of the diffuse reflection light is short, and the irradiation point of the light beam and the intensity of the bright line do not decrease.
The irradiation point 11 and the bright line 12 can be easily detected. Further, in the present invention, since the imaging device 2 captures an image near the measurement target 3, noise, distortion, and the like of the captured image can be reduced, and the detection of the irradiation point 11 and the bright line 12 can be easily performed with high accuracy. It can be carried out.

【0047】さらに、本発明においては撮像装置2を計
測対象3から遠い位置に配置する従来の方法を比べて、
前記撮像装置2を計測対象3から近い位置に配置し、光
ビームの照射点11および輝線12を拡大して撮像する
ため、前記照射点11および輝線12の位置を画像処理
によって検出を行う場合の分解能を高くすることがで
き、前記照射点11および輝線12の代表位置を高い精
度で算出することができる。
Further, in the present invention, compared with the conventional method of arranging the imaging device 2 at a position far from the measurement target 3,
In the case where the imaging device 2 is arranged at a position close to the measurement target 3 and the irradiation point 11 and the bright line 12 of the light beam are enlarged and imaged, the positions of the irradiation point 11 and the bright line 12 are detected by image processing. The resolution can be increased, and the representative positions of the irradiation point 11 and the bright line 12 can be calculated with high accuracy.

【0048】さらに、前記撮像装置2を二つの光ビーム
の重合わせ手段としてのみ用いるため、従来の計測法の
ように撮像装置自体の据えつけに高い精度は要求され
ず、また、撮像装置の位置の校正等も必要としない。さ
らに、構造物位置・座標データベース24を基に粗位置
決め装置23を用いて、撮像装置2およびスポット状光
ビーム9とスリット状光ビーム10の初期位置決めを行
うため、計測を迅速に容易に行うことができる。
Further, since the image pickup device 2 is used only as a means for superimposing two light beams, high accuracy is not required for mounting the image pickup device itself unlike the conventional measuring method. No calibration is required. Furthermore, the initial positioning of the imaging device 2 and the spot-shaped light beam 9 and the slit-shaped light beam 10 is performed using the coarse positioning device 23 based on the structure position / coordinate database 24, so that measurement can be performed quickly and easily. Can be.

【0049】さらに、照射点11および輝線12の検出
を行うときに、フィルター131を用いて外乱光などの
ノイズの除去を行うため、前記照射点11および輝線1
2の検出を正確に精度よく検出でき、特に、光ビームを
スリット状に変形した光強度の密度の低い輝線12の検
出には有効である。
Further, when detecting the irradiation point 11 and the bright line 12, the filter 131 is used to remove noise such as disturbance light.
2 can be detected accurately and accurately, and is particularly effective for detecting a bright line 12 having a low light intensity density obtained by transforming a light beam into a slit shape.

【0050】なお、本実施の形態において、撮像装置2
は、アーム6とアーム操作装置14により位置決めされ
たが、撮像装置2にスクリュウ等の水中推進機構を取り
付け、推進機構操作装置により撮像装置の位置、姿勢の
移動、静止制御を行うことにより水中においても、計測
対象の撮像、照射点と輝線の検出を行い、位置計測を実
施できる。また、撮像装置2をワイヤ等の糸状のもので
保持し、上方から手動でワイヤを操作することにより、
撮像装置の位置、姿勢の制御を行うことで位置計測を実
施できる。このようにすることにより、位置計測装置を
簡略化することができる。
In this embodiment, the imaging device 2
Is positioned by the arm 6 and the arm operating device 14, but is mounted underwater by attaching a submersible propulsion mechanism such as a screw to the imaging device 2 and controlling the position, posture, and stationary of the imaging device by the propulsion mechanism operation device. Also, the position measurement can be performed by imaging the measurement target, detecting the irradiation point and the bright line. Also, by holding the imaging device 2 with a thread-like material such as a wire, and manually operating the wire from above,
Position measurement can be performed by controlling the position and orientation of the imaging device. By doing so, the position measuring device can be simplified.

【0051】本実施の形態において、二つの光源117
および光源118を用いたが、一つの光源から投射され
た光をビームスプリッタなどにより、二つの光ビームに
分光して、光ビーム走査機構7および光ビーム走査機構
8に光ビームを送るように光学系を構成しても差し支え
ない。
In this embodiment, two light sources 117
And the light source 118 is used, but the light projected from one light source is split into two light beams by a beam splitter or the like, and the light is transmitted to the light beam scanning mechanism 7 and the light beam scanning mechanism 8 so as to send the light beams. The system can be configured.

【0052】また、本実施の形態では、光源117およ
び光源118は、投光装置1に搭載される構成とした
が、前記光源と投光装置1と別の場所に設置して、一つ
もしくは複数の光源と投光装置1を光ファイバなどの伝
送系でつなぎ、光源から投光される光ビームを投光装置
1に伝送するように光学系を構成しても差し支えない。
このように、光源を別の場所に設置することにより、投
光装置1を小型化することができ、遠隔計測がより一層
容易となる。
Further, in the present embodiment, the light source 117 and the light source 118 are configured to be mounted on the light projecting device 1. The optical system may be configured such that the plurality of light sources and the light projecting device 1 are connected by a transmission system such as an optical fiber and the light beam emitted from the light source is transmitted to the light projecting device 1.
Thus, by installing the light source in another place, the light emitting device 1 can be reduced in size, and remote measurement can be further facilitated.

【0053】〔実施の形態 2〕本発明に係る他の実施
の一形態を図8を用いて説明する。図8は、本発明の他
の一実施の形態に係る位置計測装置の略示説明図であ
る。図8において、図中、図1と同一符号は、同一機
能、同一構成の同等品である。本実施の形態では、図1
の〔実施の形態 1〕が計測対象3の位置計測を実施し
たことに対し、前記計測対象3の形状計測を実施するも
のである。したがって、図1の〔実施の形態 1〕にお
ける照射点11および輝線12の走査方法および検出方
法と、本実施の形態におけるそれらの方法とは相違する
ものである。
[Embodiment 2] Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic explanatory view of a position measuring device according to another embodiment of the present invention. 8, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same products having the same functions and the same configurations. In the present embodiment, FIG.
[Embodiment 1] performs the shape measurement of the measurement target 3 in contrast to the measurement of the position of the measurement target 3 performed. Therefore, the method for scanning and detecting the irradiation point 11 and the bright line 12 in [Embodiment 1] of FIG. 1 is different from those methods in this embodiment.

【0054】重合わせ装置41は、光ビーム走査制御装
置22および画像処理装置20を操作して、スポット状
光ビーム9およびスリット状光ビーム10の投光タイミ
ングと、撮像装置2による撮像タイミングを同期させ
る。そして、画像処理装置20より得られる照射点11
および輝線12の位置情報より、光ビーム走査制御装置
22を操作して、前記照射点11の前記輝線12への重
ね合せを行わさせる。さらに、前記照射点11と前記輝
線12が重なったときの光ビーム走査制御装置22より
得られる光ビーム走査機構7および光ビーム走査機構8
の角度情報を記録する。
The superposition device 41 operates the light beam scanning control device 22 and the image processing device 20 to synchronize the projection timing of the spot light beam 9 and the slit light beam 10 with the imaging timing of the imaging device 2. Let it. Then, the irradiation point 11 obtained from the image processing device 20
The light beam scanning control device 22 is operated based on the position information of the bright line 12 to cause the irradiation point 11 to overlap the bright line 12. Further, the light beam scanning mechanism 7 and the light beam scanning mechanism 8 obtained by the light beam scanning control device 22 when the irradiation point 11 and the bright line 12 overlap.
Record the angle information of

【0055】位置演算装置42は、重合わせ装置41に
記録された角度情報より三角測量の交会法の原理を用い
て、前記照射点11と前記輝線12の重合わせを行わせ
た複数の点の位置座標を求める。座標変換装置43は、
位置演算装置42により算出された前記複数の点および
複数の投光装置座標系における位置座標データを計測シ
ステム共通の基準座標系の位置座標データに統合し変換
する。
The position calculating device 42 uses the angle information recorded in the overlaying device 41 by using the principle of the triangulation intersection method to calculate a plurality of points where the irradiation point 11 and the bright line 12 are overlapped. Find the position coordinates. The coordinate conversion device 43
The position coordinate data in the plurality of points and the plurality of light projecting device coordinate systems calculated by the position calculation device 42 are integrated and converted into position coordinate data in a reference coordinate system common to the measurement system.

【0056】形状判断装置44は、基準座標系における
多数の三次元位置座標データを用いて、前記位置座標デ
ータ群の三次元立体構造物、三次元曲面への対応づけを
行い、計測した三次元位置座標データの属する立体形状
の判断が行われる。判断された立体形状は、計測結果表
示モニタ45に表示される。
The shape judging device 44 associates the position coordinate data group with the three-dimensional structure and the three-dimensional curved surface using a large number of three-dimensional position coordinate data in the reference coordinate system, and measures the measured three-dimensional structure. The three-dimensional shape to which the position coordinate data belongs is determined. The determined three-dimensional shape is displayed on the measurement result display monitor 45.

【0057】本実施形態における動作を図9に示すフロ
ーチャートに従って説明する。図9は、図8の位置計測
装置の動作手順を示すフローチャートである。ステップ
301において、計測者19は、構造物位置形状データ
ベース24を基に作成された入力端末30のモニタの三
次元画像上で、計測目標領域の指定を行わさせる。
The operation of this embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. FIG. 9 is a flowchart showing the operation procedure of the position measuring device of FIG. In step 301, the measurer 19 specifies a measurement target area on a three-dimensional image on the monitor of the input terminal 30 created based on the structure position / shape database 24.

【0058】ステップ302において、粗位置決め装置
23は、指定された計測目標領域の情報に基づき、広域
カメラ15が計測対象3近傍の状況を撮像するように、
アーム6を操作して、撮像装置2の粗位置決めを行わさ
せる。また、粗位置決め装置23は、光ビーム走査制御
装置22にスポット状光ビーム9とスリット状光ビーム
10の投光を行わせる。そして、指定された計測目標領
域の情報に基づき、前記照射点11および前記輝線12
が計測対象3の近傍に生成するように、光ビーム走査制
御装置22を操作して、前記スポット状光ビーム9およ
び前記スリット状光ビーム10の粗位置決めを行わさせ
る。
In step 302, the coarse positioning device 23 performs an operation such that the wide area camera 15 captures an image of the situation near the measurement target 3 based on the information on the specified measurement target area.
By operating the arm 6, the rough positioning of the imaging device 2 is performed. Further, the coarse positioning device 23 causes the light beam scanning control device 22 to project the spot light beam 9 and the slit light beam 10. Then, based on the information on the designated measurement target area, the irradiation point 11 and the bright line 12 are determined.
The light beam scanning control device 22 is operated so that the spot-shaped light beam 9 and the slit-shaped light beam 10 are roughly positioned so that is generated near the measurement target 3.

【0059】ステップ303において、計測者19は、
広域モニタ17から得られる計測対象3およびその周辺
の画像情報より、操作盤29を使ってアーム6を操作し
て、撮像装置2の位置およびその姿勢の微調整を行い、
計測対象2およびその周辺近傍が広域カメラ15の撮像
範囲に収まるようにする。そして、局所カメラ16の撮
像方向の微調整を行い、測定目標点が局所カメラ16の
撮像範囲に収まるように、広域カメラ15の撮像範囲よ
り局所カメラ16の撮像範囲を指定する。
In step 303, the measurer 19
From the image information of the measurement target 3 and its surroundings obtained from the wide area monitor 17, the arm 6 is operated using the operation panel 29 to finely adjust the position of the imaging device 2 and its posture,
The measurement object 2 and the vicinity thereof are set within the imaging range of the wide area camera 15. Then, the imaging direction of the local camera 16 is finely adjusted, and the imaging range of the local camera 16 is designated from the imaging range of the wide area camera 15 so that the measurement target point falls within the imaging range of the local camera 16.

【0060】上記撮像範囲を指定を、図10および図1
1を参照して説明する。図10は、図8の位置計測装置
における広域カメラの撮像図、図11は図8の位置計測
装置における局所カメラの撮像図である。まず、上記し
た如く、図10に示すように、ステップ303において
広域カメラ15の撮像範囲145に対して局所カメラ1
6の撮像範囲146を指定する。ステップ304におい
て、輝線12の微小走査、照射点11の走査を行わせな
がら、前記輝線12と前記照射点11の重合わせを行な
い、指定された局所モニタ16の撮像面上の位置座標デ
ータの取得を行わせる。
The designation of the above-mentioned imaging range is shown in FIG. 10 and FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 10 is an imaging diagram of a wide area camera in the position measurement device of FIG. 8, and FIG. 11 is an imaging diagram of a local camera in the position measurement device of FIG. First, as described above, as shown in FIG. 10, in step 303, the local camera 1 is moved with respect to the imaging range 145 of the wide area camera 15.
No. 6 imaging range 146 is designated. In step 304, the bright line 12 and the irradiation point 11 are overlapped while performing the fine scanning of the emission line 12 and the scanning of the irradiation point 11, and the position coordinate data on the imaging surface of the designated local monitor 16 is obtained. Is performed.

【0061】計測者19は、操作盤29を用いて、スポ
ット状光ビーム9およびスリット状光ビーム10の位置
を微調整して、前記照射点11および前記輝線12が、
図11に示すように局所カメラの撮像範囲146内に収
まるようにする。ここで、前記輝線12と前記照射点1
1の重合わせを行い、位置座標データの取得が行われ
る。
The operator 19 finely adjusts the positions of the spot light beam 9 and the slit light beam 10 by using the operation panel 29 so that the irradiation point 11 and the bright line 12
As shown in FIG. 11, the distance is set within the imaging range 146 of the local camera. Here, the bright line 12 and the irradiation point 1
1 are superimposed, and position coordinate data is obtained.

【0062】次ぎに、重ね合せ方法について説明する。
重ね合せ方法(a)として、計測対象3の表面全体にわ
たって位置座標の計測を行う場合と、重ね合せ方法
(b)として、計測対象3のエッジなどの特徴点の位置
座標のみの計測を行う場合との二つの方法がある。ま
ず、図12を参照して、前記重ね合せ方法(a)を説明
する。図12は、図8の位置計測装置の重ね合せ手順の
一例の説明図である。図12の各分図(a)ないし
(f)は、図11に示した局所カメラ16による撮像画
像146について重ね合せの過程を示している。
Next, the superposition method will be described.
A case where the position coordinates are measured over the entire surface of the measurement target 3 as the superposition method (a), and a case where only the position coordinates of a feature point such as an edge of the measurement target 3 are measured as the superposition method (b). There are two ways. First, the superposition method (a) will be described with reference to FIG. FIG. 12 is an explanatory diagram of an example of the overlapping procedure of the position measuring device in FIG. Each of FIGS. 12A to 12F shows a process of superimposing an image 146 captured by the local camera 16 shown in FIG.

【0063】図12の分図(a)において、まず、重合
わせ装置41は、スリット状光ビーム10のみの照射を
行わせ、前記スリット状光ビーム10を走査して輝線1
61を所定の位置に定める。画像処理装置20は前記輝
線161の形状および代表位置の検出を行わさせる。ま
た、重合わせ装置41は、前記画像処理装置40より得
られる輝線161の形状および代表位置を撮像面におけ
る位置情報を記録する。
In FIG. 12A, first, the overlapping device 41 causes the irradiation of only the slit-shaped light beam 10 and scans the slit-shaped light beam 10 to emit the bright line 1.
61 is set at a predetermined position. The image processing device 20 causes the shape and the representative position of the bright line 161 to be detected. The overlapping device 41 records the shape information and the representative position of the bright line 161 obtained from the image processing device 40 as positional information on the imaging surface.

【0064】図12の分図(b)において、前記スリッ
ト状光ビーム10の照射を停止し、スポット状光ビーム
9の照射が行われる。光ビーム走査機構7の一つの走査
角を一定とし、もう一つの走査角を大きく動かし、照射
点11を方向151に撮像面の端から端に大きく走査す
る。前記照射点11は、軌跡171上を移動する。重合
わせ装置41は、走査する過程において画像処理装置4
0から逐次検出される撮像面における照射点11の代表
位置情報より、前記照射点11と予め記録した輝線16
1上の前記代表位置との距離を求める。
In FIG. 12B, the irradiation of the slit light beam 10 is stopped, and the irradiation of the spot light beam 9 is performed. One scanning angle of the light beam scanning mechanism 7 is fixed, and the other scanning angle is largely moved, so that the irradiation point 11 is largely scanned in the direction 151 from one end of the imaging surface to the other. The irradiation point 11 moves on a locus 171. The overlapping device 41 is used by the image processing device 4 during the scanning process.
From the representative position information of the irradiation point 11 on the imaging surface sequentially detected from 0, the irradiation point 11 and the bright line 16 recorded in advance are used.
1 and the distance from the representative position is obtained.

【0065】前記照射点11が軌跡171上を移動する
過程において、前記照射点11と前記輝線161上の点
の距離が最も小さくなった状態を、当該照射点11と当
該輝線161が重なった状態と判断する。前記重合わせ
点181の撮像面上の位置と、光ビーム走査機構7およ
び光ビーム走査機構8の角度情報を記録する。位置演算
装置42は、前記角度情報より、図7および〔式1〕を
参照して説明した三角測量の交会法の原理に基づいて、
前記重合わせ点181の三次元位置座標の計算が行われ
る。
In the process in which the irradiation point 11 moves on the trajectory 171, the state in which the distance between the irradiation point 11 and the point on the bright line 161 becomes the shortest is the state in which the irradiation point 11 and the bright line 161 overlap. Judge. The position of the overlap point 181 on the imaging surface and the angle information of the light beam scanning mechanism 7 and the light beam scanning mechanism 8 are recorded. Based on the angle information, the position calculation device 42 uses the principle of the resection method of triangulation described with reference to FIG.
Calculation of the three-dimensional position coordinates of the overlapping point 181 is performed.

【0066】図12の分図(c)において、光ビーム走
査機構7の一定の走査角を微小移動して、照射点11を
方向152に微少移動させる。そして、前記光ビーム走
査機構7のもう一つの走査角を大きく動かして、前記照
射点11を方向151に対して、撮像面の端から端まで
大きく走査する。前記照射点11は、撮像面上を軌跡1
71から少しずれた位置の軌跡172上を移動する。前
記走査する過程において、重合わせ装置41は、図12
の分図(b)と同じように、前記照射点11と前記輝線
161の距離を算出し、前記重合わせ点182を求め
る。前記位置演算装置42は、重合わせ点182の三次
元位置座標の計算を行うようにする。
In FIG. 12C, the irradiation point 11 is slightly moved in the direction 152 by slightly moving the light beam scanning mechanism 7 at a fixed scanning angle. Then, the other scanning angle of the light beam scanning mechanism 7 is largely moved, and the irradiation point 11 is largely scanned in the direction 151 from one end of the imaging surface to the other. The irradiation point 11 is a locus 1 on the imaging surface.
It moves on a locus 172 at a position slightly deviated from 71. In the scanning process, the overlapping device 41
The distance between the irradiation point 11 and the bright line 161 is calculated in the same manner as in FIG. The position calculating device 42 calculates the three-dimensional position coordinates of the overlapping point 182.

【0067】以上のような、照射点11の微小走査、大
走査を繰り返しを図12の分図(d)のように、撮像面
全面にわたって行うことにより、輝線161上の複数の
点で照射点11との重合わせを行わせ、図12の分図
(d)において輝線161上の丸印で示した重点の三次
元位置座標を求めることができる。固定した輝線上の全
ての領域についての位置算出が終了後、図12の分図
(e)の如く、スポット状光ビーム9の投光を停止し、
再びスリット状光ビーム10の投光を行い、光ビーム走
査機構8の走査角を微小移動して、輝線161を当該輝
線161の位置から方向153に微小走査して、輝線1
62に位置させるようにする。
By repeating the fine scanning and the large scanning of the irradiation point 11 as described above over the entire imaging surface as shown in FIG. 12 (d), the irradiation points at a plurality of points on the bright line 161 are obtained. 11, and the three-dimensional position coordinates of the emphasis indicated by a circle on the bright line 161 in the division (d) of FIG. 12 can be obtained. After the position calculation for all the areas on the fixed bright line is completed, the projection of the spot-shaped light beam 9 is stopped as shown in FIG.
The slit-shaped light beam 10 is projected again, the scanning angle of the light beam scanning mechanism 8 is minutely moved, and the bright line 161 is minutely scanned from the position of the bright line 161 in the direction 153 to obtain the bright line 1.
62.

【0068】輝線162についても、図12の分図
(a)ないし(d)のようにして、照射点11の微小走
査、大走査を繰り返しを撮像面全面にわたり行うことに
より、図12(e)の輝線162上の三角形で図示した
点について三次元位置座標を求めることができる。以上
のような輝線の微小走査、照射点の撮像面全面にわたる
走査を繰り返すことにより、図12の分図(f)に示す
ように計測対象3表面の複数の輝線上の点の三次元位置
座標を算出することができる。
As shown in FIGS. 12 (a) to 12 (d), the fine scanning and the large scanning of the irradiation point 11 are repeated over the entire imaging surface of the bright line 162 as shown in FIGS. The three-dimensional position coordinates of the point shown by the triangle on the bright line 162 can be obtained. By repeating the fine scanning of the bright line and the scanning of the irradiation point over the entire imaging surface as described above, the three-dimensional position coordinates of points on the plurality of bright lines on the surface of the measurement target 3 as shown in FIG. Can be calculated.

【0069】次に、図13を用いて、重ね合せ方法
(b)を説明する。図13は、図8の位置計測装置にお
ける他の重ね合せ手順の他の一例の説明図である。図1
3の各分図(a)から(d)は、図11の局所カメラに
よる各過程の撮像画像を図示している。図13の分図
(a)において、スリット状光ビーム10のみの照射を
する。重合わせ装置41は、スリット状光ビーム10を
走査して輝線261を所定位置に定める。画像処理装置
20は、輝線261の形状および代表位置の検出を行わ
せる。次に、小円267および小円268で囲んだ部分
の輝線261のエッジなどの特徴点である点271およ
び点272の検出を行わせる。重合わせ装置41は、画
像処理装置20より得られる特徴点、すなわち点271
および点272の位置情報を記録する。
Next, the superposition method (b) will be described with reference to FIG. FIG. 13 is an explanatory diagram of another example of another overlaying procedure in the position measuring device of FIG. FIG.
Each of FIGS. 3A to 3D shows a captured image of each process by the local camera in FIG. In FIG. 13A, only the slit light beam 10 is irradiated. The overlapping device 41 scans the slit light beam 10 to determine the bright line 261 at a predetermined position. The image processing device 20 causes the shape and the representative position of the bright line 261 to be detected. Next, detection of points 271 and 272 which are characteristic points such as edges of the bright line 261 in a portion surrounded by the small circles 267 and 268 is performed. The overlapping device 41 is a feature point obtained from the image processing device 20, that is, a point 271.
And the position information of the point 272 is recorded.

【0070】図13の分図(b)において、スリット状
光ビーム10の照射を停止する。次ぎに、スポット状光
ビーム9の照射を行わせる。画像処理装置20は、逐次
照射点11の代表位置の検出を行わせる。重合わせ装置
41は、照射点11と点271の距離が小さくなるよう
に光ビーム走査機構7を操作して、照射点11を点27
1の位置に接近するように移動する。そして、前記照射
点11と輝線261の重合わせを行わせる。重合わせ装
置41は、前記重なった状態で光ビーム走査機構7およ
び光ビーム走査機構8の角度情報を記録させる。位置演
算装置42は、前記記録した角度情報より点271の三
次元位置座標の計算を行わせる。同様に、点272につ
いても、照射点11の移動および重合わせを行い、三次
元位置座標の計算を行わせる。
In FIG. 13B, the irradiation of the slit light beam 10 is stopped. Next, irradiation of the spot-shaped light beam 9 is performed. The image processing device 20 causes the representative position of the irradiation point 11 to be sequentially detected. The overlapping device 41 operates the light beam scanning mechanism 7 so that the distance between the irradiation point 11 and the point 271 is reduced, and sets the irradiation point 11 to the point 27.
Move so as to approach position 1. Then, the irradiation point 11 and the bright line 261 are overlapped. The overlapping device 41 records the angle information of the light beam scanning mechanism 7 and the light beam scanning mechanism 8 in the overlapping state. The position calculation device 42 calculates the three-dimensional position coordinates of the point 271 from the recorded angle information. Similarly, for the point 272, the irradiation point 11 is moved and overlapped, and the three-dimensional position coordinates are calculated.

【0071】次に、図13の分図(c)において、スポ
ット状光ヒーム9の照射を停止し、再びスリット状光ビ
ーム10の照射を行わせる。光ビーム走査機構8の走査
角を微小移動して、輝線261を当該輝線261の位置
から方向253に対して微小走査させて、輝線262に
位置させるようにする。前記輝線262についても、前
記図13の分図(a)〜(b)のようにして、輝線26
2のエッジなどの特徴点の検出を行い、前記特徴点にお
いて照射点11と輝線262の重合わせを行わせる。
Next, in FIG. 13C, the irradiation of the spot light beam 9 is stopped, and the irradiation of the slit light beam 10 is performed again. The scanning angle of the light beam scanning mechanism 8 is minutely moved, and the bright line 261 is minutely scanned in the direction 253 from the position of the bright line 261 to be positioned at the bright line 262. As for the bright line 262, the bright line 26 is used as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b).
Then, a feature point such as an edge of No. 2 is detected, and the irradiation point 11 and the bright line 262 are overlapped at the feature point.

【0072】前記重合わせを行わせることにより、特徴
点である点281および点282の三次元位置座標を求
めることができる。上述したような輝線の微小走査、照
射点を輝線の上の点へ重合わせる操作を撮像面全面に行
うことにより、図13の分図(d)において、丸印で示
した計測対象3の表面のエッジなどの複数の特徴点の三
次元位置座標を算出することができる。
By performing the overlap, the three-dimensional position coordinates of points 281 and 282, which are characteristic points, can be obtained. By performing the above-described fine scanning of the bright line and the operation of overlapping the irradiation point with the point on the bright line on the entire imaging surface, the surface of the measurement target 3 indicated by a circle in the diagram (d) of FIG. It is possible to calculate the three-dimensional position coordinates of a plurality of feature points such as edges.

【0073】以上のように、図9のフローチャートに示
されるステップ303〜304の撮像範囲の指定および
前記指定した撮像範囲における輝線と照射点の重合わせ
による三次元位置座標の算出を繰り返すことにより、指
定された一つの撮像範囲における位置座標の算出を行う
ことができる。計測対象3に対する投光装置1の位置お
よび角度を変え、スポット状光ビーム9およびスリット
状光ビーム10の投光基準位置および基準角度を変える
ことにより、計測領域の全表面において照射点11およ
び輝線12を生成させることができる。
As described above, the designation of the imaging range in steps 303 to 304 shown in the flowchart of FIG. 9 and the calculation of the three-dimensional position coordinates by overlapping the bright line and the irradiation point in the designated imaging range are repeated. The position coordinates in one designated imaging range can be calculated. By changing the position and angle of the light projecting device 1 with respect to the measurement target 3 and changing the light projecting reference position and the reference angle of the spot light beam 9 and the slit light beam 10, the irradiation point 11 and the bright line on the entire surface of the measurement area. 12 can be generated.

【0074】さらに、計測対象3に対する撮像装置2お
よび広域カメラ15ならびに局所カメラ16の位置およ
びその角度を変えて撮像範囲を変更することにより、照
射点11と輝線12を重合わせた点の検出を行うことに
より、計測領域の全表面の三次元位置座標の算出を行う
ことができる。例えば、図10において、局所カメラ1
6の撮像範囲146〜149まで変更して、撮像範囲に
おける三次元位置座標を求めることにより、広域カメラ
15によって撮像された計測対象3の表面の位置座標デ
ータを得ることができる。また、図10において、広域
カメラ15によって撮像されない計測対象3の裏側の位
置座標は算出することができない。それは、撮像装置2
の撮像対象である計測対象3の表面に照射点11および
輝線12が生成されないので、前記照射点11および輝
線12が検出できない等のためである。
Further, by changing the positions and angles of the image pickup device 2 and the wide area camera 15 and the local camera 16 with respect to the measurement object 3 and changing the image pickup range, it is possible to detect the point where the irradiation point 11 and the bright line 12 overlap. By doing so, it is possible to calculate the three-dimensional position coordinates of the entire surface of the measurement area. For example, in FIG.
By calculating the three-dimensional position coordinates in the imaging range by changing the imaging range 146 to 149 of FIG. 6, position coordinate data of the surface of the measurement target 3 captured by the wide area camera 15 can be obtained. In FIG. 10, the position coordinates on the back side of the measurement target 3 that is not imaged by the wide area camera 15 cannot be calculated. It is the imaging device 2
This is because the irradiation point 11 and the bright line 12 cannot be detected because the irradiation point 11 and the bright line 12 are not generated on the surface of the measurement target 3 that is the imaging target.

【0075】しかしながら、移動機構5によって投光装
置1を大きく移動して、スポット状光ビーム9およびス
リット状光ビーム10の投光基準位置ならびに基準角度
を変更し、逆側からスポット状光ビーム9およびスリッ
ト状光ビーム10を計測対象3に投光することにより、
前記の照射点11および輝線12を生成させることがで
きる。そして、アーム6を移動し、撮像装置2および広
域カメラ15ならびに局所カメラ16等の位置および角
度を変更し、撮像範囲を変更し、照射点11および輝線
12を検出することにより、位置座標データの算出がで
きる。
However, the light projecting device 1 is largely moved by the moving mechanism 5 to change the light projecting reference position and the reference angle of the spot light beam 9 and the slit light beam 10, and the spot light beam 9 is turned from the opposite side. And projecting the slit-shaped light beam 10 onto the measurement target 3,
The irradiation point 11 and the bright line 12 can be generated. Then, the arm 6 is moved, the positions and angles of the imaging device 2, the wide area camera 15, the local camera 16, and the like are changed, the imaging range is changed, and the irradiation point 11 and the bright line 12 are detected. Can be calculated.

【0076】図9のフローチャートにおけるステップ3
05において、少なくとも一つ以上の投光装置座標系に
おいて求められた位置座標データを、座標変換装置43
により、測定システム共通の基準座標系の位置座標デー
タに統合し変換する。ステップ306において、形状判
断装置44は、基準座標系における多数の三次元位置座
標データを用いて、位置座標データ群の三次元立体構造
物および三次元曲面への対応づけを行い、計測した三次
元位置座標データの属する立体形状の判断する。ステッ
プ307において、判断された立体形状は、計測結果の
表示モニタ45に表示され、計測者19は計測対象3の
立体形状を把握することができる。
Step 3 in the flowchart of FIG.
At 05, the position coordinate data obtained in at least one or more light projecting device coordinate systems is
Thus, the data is integrated and converted into position coordinate data of a reference coordinate system common to the measurement systems. In step 306, the shape judging device 44 associates the position coordinate data group with the three-dimensional structure and the three-dimensional curved surface using a large number of three-dimensional position coordinate data in the reference coordinate system, and measures the measured three-dimensional structure. The three-dimensional shape to which the position coordinate data belongs is determined. In step 307, the determined three-dimensional shape is displayed on the measurement result display monitor 45, and the measurer 19 can grasp the three-dimensional shape of the measurement target 3.

【0077】以上、説明した本実施の形態では、三角測
量の原理に基づく形状計測において、投光装置1と計測
対象3の間を光ビームが片道しか伝搬させないため、投
光装置および受光装置と計測対象の間を光ビームが往復
する従来の光切断法などの方法に比べて、光ビームの散
乱、吸収による光強度の減衰の影響を受けにくいため、
測定限界距離が長くなり、形状計測が可能な範囲が大き
くなる。
In the above-described embodiment, in the shape measurement based on the principle of triangulation, the light beam propagates only one way between the light projecting device 1 and the object 3 to be measured. Compared to conventional methods such as the conventional light-section method, in which a light beam reciprocates between measurement objects, it is less susceptible to light intensity attenuation due to light beam scattering and absorption.
The measurement limit distance becomes longer, and the range in which shape measurement can be performed becomes larger.

【0078】また、撮像装置2を計測対象3の近傍に位
置決めして測定が行われるため、光ビームが計測対象の
表面で拡散反射して後、長い距離を光ビームを伝搬させ
る従来の方法に比べて、拡散反射光の伝搬距離が短く、
光ビームの照射点、輝線の強度があまり落ちないため、
照射点11および輝線12の検出が容易となる。さら
に、本発明においては撮像装置2が計測対象3の近傍で
撮像するため、撮像した画像のノイズ、歪み等を小さく
抑えることができ、照射点11および輝線12の検出を
高精度で容易に行える。
In addition, since the measurement is performed with the imaging device 2 positioned near the measurement target 3, the conventional method of diffusing and reflecting the light beam on the surface of the measurement target and then propagating the light beam over a long distance is used. In comparison, the propagation distance of diffuse reflected light is shorter,
Because the irradiation point of the light beam and the intensity of the bright line do not drop much,
The irradiation point 11 and the bright line 12 can be easily detected. Further, in the present invention, since the imaging device 2 captures an image in the vicinity of the measurement target 3, noise, distortion, and the like of the captured image can be reduced, and the irradiation point 11 and the bright line 12 can be easily detected with high accuracy. .

【0079】さらに、撮像装置2を二つの光ビームの重
合わせ手段としてのみ用いるため、従来の計測法のよう
に撮像装置自体の据えつけに高い精度が要求されず、ま
た、撮像装置の位置の校正等も必要としない。さらに、
スポット状、スリット状の光ビームを用いて、複数の点
の計測を行うため、計測対象3の表面の多数の点を比較
的短時間で計測でき、スポット状の光のみで複数の点の
計測を行なう場合と比べて、計測対象3の表面形状を効
率良く計測することができる。
Further, since the image pickup device 2 is used only as a means for superimposing two light beams, high accuracy is not required for mounting the image pickup device itself unlike the conventional measurement method, and the position of the image pickup device is not required. No calibration is required. further,
Since a plurality of points are measured using a spot-shaped or slit-shaped light beam, many points on the surface of the measurement target 3 can be measured in a relatively short time, and a plurality of points can be measured using only spot-shaped light. , The surface shape of the measurement target 3 can be measured more efficiently.

【0080】なお、本実施の形態では、計測を広域カメ
ラ15および局所カメラ16を有する撮像装置2を一台
用いて実施したが、二台以上の撮像装置を用いることに
より、効率良く計測を行うことができる。例えば、照射
点11および輝線12を生成させているが、一台の撮像
装置では撮像できない場合、もう一台の撮像装置を使
い、別の撮像方向より撮像することにより、撮像装置の
移動を行わないで計測することでき、計測効率を向上で
きる。
In the present embodiment, the measurement is performed using one imaging device 2 having the wide area camera 15 and the local camera 16, but the measurement is efficiently performed by using two or more imaging devices. be able to. For example, when the irradiation point 11 and the bright line 12 are generated, but cannot be imaged by one imaging device, the imaging device is moved by performing imaging from another imaging direction using another imaging device. Measurement can be performed without the need, and measurement efficiency can be improved.

【0081】〔実施の形態 3〕図14を参照して、さ
らに本発明に係る位置計測装置の他の一実施の形態を説
明する。図14は、本発明のさらに他の一実施の形態に
係る位置計測装置の略示説明図である。図中、図1と同
一符号の部材は、同一機能、同一構成の同等品である。
また、上記〔実施の形態 1〕および〔実施の形態
2〕で説明した実施の形態では、投光装置1を一台用い
て、スポット状光ビーム9およびスリット状光ビーム1
0の投光基準位置および基準角度を変えることであり、
計測対象3の表面全体へのスポット状光ビーム9および
スリット状光ビーム10の投光を行ったが、投光装置1
を複数台用いても計測システムを構成することができ
る。
[Embodiment 3] Another embodiment of the position measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a schematic explanatory view of a position measuring device according to still another embodiment of the present invention. In the drawing, members having the same reference numerals as those in FIG. 1 are equivalent products having the same function and the same configuration.
Further, [Embodiment 1] and [Embodiment 1]
In the embodiment described in 2], the spot-shaped light beam 9 and the slit-shaped light beam 1
Changing the light emitting reference position and the reference angle of 0,
The spot light beam 9 and the slit light beam 10 were projected on the entire surface of the measurement target 3.
The measurement system can be configured by using a plurality of devices.

【0082】〔実施の形態 3〕では、計測対象3の形
状を二台の投光装置を用いて計測する位置計測装置であ
る。投光装置1は、スポット状の光ビーム9およびスリ
ット状の光ビーム10を投光し、投光装置50は、スポ
ット状光ビーム55およびスリット状の光ビーム56を
投光する。これらの複数の投光装置座標系において、計
測対象3の表面の点の位置計測が行われる。投光装置5
0は、移動機構51の先端に取り付けられており、移動
機構51は、移動機構操作装置52によって操作され、
位置決めされる。前記投光装置50より照射されるスポ
ット状の光ビーム55およびスリット状の光ビーム56
は、光ビーム走査制御装置53によって制御され走査さ
れる。
[Embodiment 3] is a position measuring device for measuring the shape of a measurement target 3 using two light projecting devices. The light projecting device 1 projects a spot-shaped light beam 9 and a slit-shaped light beam 10, and the light projecting device 50 projects a spot-shaped light beam 55 and a slit-shaped light beam 56. In the plurality of light projecting device coordinate systems, the position of a point on the surface of the measurement target 3 is measured. Floodlight device 5
0 is attached to the tip of the moving mechanism 51, the moving mechanism 51 is operated by the moving mechanism operating device 52,
Positioned. A spot-shaped light beam 55 and a slit-shaped light beam 56 emitted from the light projecting device 50
Is controlled and scanned by the light beam scanning control device 53.

【0083】操作盤54は、計測者19が入力する操作
量を移動機構操作装置52および光ビーム走査制御装置
53に送り、当該移動機操作装置52および光ビーム走
査制御装置53の制御が行われる。本実施の形態につい
て、基本的には図9に示すフローチャートに従い、計測
対象3の表面上の点の計測が行われる。一台の投光装置
1のみで計測する場合、スポット状光ビーム9およびス
リット状光ビーム10が計測対象3の表面において照射
点11および輝線12を生成しない部分が存在し、計測
対象3の表面のすべての部分において計測を行うことは
できないという問題が生じていた。また、計測対象3の
表面に照射点11および輝線12が生成させても、撮像
装置2により撮像できないため、計測対象3の表面のす
べての部分において計測を行うことはできないという問
題が生じていた。
The operation panel 54 sends the operation amount input by the measurer 19 to the moving mechanism operation device 52 and the light beam scanning control device 53, and the control of the moving device operation device 52 and the light beam scanning control device 53 is performed. . In the present embodiment, measurement of points on the surface of the measurement target 3 is basically performed according to the flowchart shown in FIG. When measurement is performed with only one light projecting device 1, there is a portion where the spot-shaped light beam 9 and the slit-shaped light beam 10 do not generate the irradiation point 11 and the bright line 12 on the surface of the measurement target 3. However, there has been a problem that measurement cannot be performed in all the parts. In addition, even if the irradiation point 11 and the bright line 12 are generated on the surface of the measurement target 3, the image cannot be captured by the imaging device 2, so that there is a problem that the measurement cannot be performed on all portions of the surface of the measurement target 3. .

【0084】これら生じた問題を本実施の形態では、投
光装置1および投光装置50の二台の投光装置を用いる
ことにより、投光装置1のみでは照射点11および輝線
12が生成しない部分の照射を投光装置50で実施する
ことができる。また、一台の投光装置のみで計測をする
場合の如く、投光装置の位置およびその姿勢を大きく移
動することなく、撮像装置2の撮像範囲を変更すること
により、計測対象3の表面全体にわたり効率よく位置計
測を行わせることができる。
In the present embodiment, these two problems are solved by using the two light projecting devices, the light projecting device 1 and the light projecting device 50, so that the irradiation point 11 and the bright line 12 are not generated by the light projecting device 1 alone. The irradiation of the part can be performed by the light projecting device 50. In addition, as in the case where measurement is performed by only one light emitting device, the position of the light emitting device and its attitude are not largely moved, and the imaging range of the imaging device 2 is changed, so that the entire surface of the measurement target 3 can be measured. Position measurement can be performed efficiently over a long period of time.

【0085】なお、本実施の形態では、撮像装置2を一
台用い、前記撮像装置2を移動して撮像範囲の変更を行
う構成としたが、撮像装置を複数台を用いることなく、
且つ撮像装置の大幅の移動および撮像範囲の変更なく、
計測対象3の表面上の点の位置計測を容易、且つ高速に
行うことができる。
In this embodiment, one imaging device 2 is used, and the imaging range is changed by moving the imaging device 2. However, without using a plurality of imaging devices,
And without significant movement of the imaging device and no change in the imaging range,
Position measurement of a point on the surface of the measurement target 3 can be performed easily and at high speed.

【0086】〔実施の形態 4〕本発明に係る位置計測
装置の他の実施形態の構成を図15を用いて説明する。
図15は、本発明のさらに他の一実施の形態に係る位置
計測装置のの略示説明図である。図15において、図1
と同一符号に示す部材は、同一機能、同一構成の同等品
である。本実施の形態では、計測対象3の上の測定点4
の位置座標の計測を計測者19が手動で行う場合であ
る。局所モニタ71に、局所カメラ16の撮像画像を直
接表示させる。計測者19は、局所モニタ71の表示よ
り計測対象3の周辺状況を把握し、入力装置73を用い
て測定点4の位置を指定する。指定された位置情報は、
画像処理装置72で処理され、測定点4の位置が前記局
所モニタ71上に表示される。
[Fourth Embodiment] The configuration of another embodiment of the position measuring device according to the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 15 is a schematic explanatory view of a position measuring device according to still another embodiment of the present invention. In FIG. 15, FIG.
The members denoted by the same reference numerals are equivalent products having the same function and the same configuration. In the present embodiment, the measurement point 4 on the measurement target 3
This is a case where the measurer 19 manually measures the position coordinates of. The image captured by the local camera 16 is directly displayed on the local monitor 71. The measurer 19 grasps the surrounding situation of the measurement target 3 from the display on the local monitor 71, and specifies the position of the measurement point 4 using the input device 73. The specified location information is
The image is processed by the image processing device 72, and the position of the measurement point 4 is displayed on the local monitor 71.

【0087】本実施の形態の動作を図16に示すフロー
チャートを用いて説明する。図16は、図15の位置計
測装置の動作手順を示すフローチャートである。ステッ
プ401において、計測者19は、操作盤29を用い
て、撮像装置2の位置決めおよび広域カメラ15の撮像
範囲の調整を行い、前記撮像範囲を指定する。測定点4
が局所カメラ16の視野に含まれるように、局所カメラ
16の撮像範囲を指定する。
The operation of the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. FIG. 16 is a flowchart showing an operation procedure of the position measuring device of FIG. In step 401, the measurer 19 uses the operation panel 29 to position the imaging device 2 and adjust the imaging range of the wide-area camera 15 to specify the imaging range. Measurement point 4
Is specified in the field of view of the local camera 16.

【0088】ステップ402において、計測者19は、
広域モニタ17から得られる撮像画像に基づき、操作盤
29を用いて光ビーム走査制御装置22を操作する。そ
して、スポット状光ビーム9およびスリット状光ビーム
10を大きく走査させる。次いで、広域モニタ17の視
野に照射点11および輝線12が入った点で、走査をス
トップし、スポット状光ビーム9およびスリット状光ビ
ーム10の粗位置決めを行わせる。
In step 402, the measurer 19
The light beam scanning control device 22 is operated using the operation panel 29 based on the captured image obtained from the wide area monitor 17. Then, the spot-shaped light beam 9 and the slit-shaped light beam 10 are largely scanned. Next, at the point where the irradiation point 11 and the bright line 12 enter the field of view of the wide area monitor 17, the scanning is stopped, and the spot light beam 9 and the slit light beam 10 are roughly positioned.

【0089】ステップ403において、計測者19は、
入力装置73を用いて、図6を参照して説明したと同様
の操作をして、局所モニタ71上でカーソル138を用
いて測定点4の位置の指定を行わせる。前記指定された
位置情報は、画像処理装置72で処理され、測定点4の
位置が局所モニタ71上にカーソルで表示される。
In step 403, the measurer 19
Using the input device 73, the same operation as described with reference to FIG. 6 is performed to specify the position of the measurement point 4 on the local monitor 71 using the cursor 138. The designated position information is processed by the image processing device 72, and the position of the measurement point 4 is displayed on the local monitor 71 with a cursor.

【0090】ステップ404において、計測者19は広
域モニタ17および局所モニタ18の撮像画像を参照し
て、照射点11を測定点4の位置に移動して、前記照射
点11を測定点4に重合わせる。ステップ405におい
て、計測者19は広域モニタ17および局所モニタ18
の撮像画像を参考にして、輝線12を照射点11の位置
に移動して、輝線12を照射点11に重合わせる。その
結果、測定点4において照射点11と輝線12が重な
る。さらに、位置演算装置26は、前記の照射点11と
輝線12が重なった状態の光ビーム走査機構7および光
ビーム走査機構8の位置、角度情報が得られる。前記得
られた位置、角度情報を位置演算装置に入力し、前記照
射点11と輝線12が重なった点の計算、つまり、測定
点4の位置座標の計算を図7および〔式1〕で説明した
三角測量の交会法の原理に基づいて行うものである。
In step 404, the measurer 19 refers to the images captured by the wide area monitor 17 and the local monitor 18, moves the irradiation point 11 to the position of the measurement point 4, and overlaps the irradiation point 11 with the measurement point 4. Match. In step 405, the measurer 19 sets the wide area monitor 17 and the local
The bright line 12 is moved to the position of the irradiation point 11 with reference to the captured image of FIG. As a result, at the measurement point 4, the irradiation point 11 and the bright line 12 overlap. Further, the position calculating device 26 can obtain the position and angle information of the light beam scanning mechanism 7 and the light beam scanning mechanism 8 in a state where the irradiation point 11 and the bright line 12 overlap. The obtained position and angle information is input to a position calculation device, and the calculation of the point where the irradiation point 11 and the bright line 12 overlap, that is, the calculation of the position coordinate of the measurement point 4 is described with reference to FIG. 7 and [Equation 1]. It is based on the principle of the triangulation resection method.

【0091】以上のように、求められた測定点4の位置
座標データは、投光装置座標系であるので、座標変換装
置27により基準座標系の位置座標データに変換され
る。そして、変換された測定点4の基準座標系の位置座
標データは、計測結果表示モニタ28に表示される。
As described above, the obtained position coordinate data of the measurement point 4 is in the light projecting device coordinate system, and is thus converted by the coordinate conversion device 27 into position coordinate data in the reference coordinate system. Then, the converted position coordinate data of the measurement point 4 in the reference coordinate system is displayed on the measurement result display monitor 28.

【0092】上記実施の形態では、計測者19が手動で
計測装置を操作するため、位置計測装置の全体のシステ
ムを簡略化することができる。また、計測対象3および
その周辺状況の構造データを記録する構造物位置形状デ
ータベースを前提としないため、予め、計測対象3の近
傍の状況が不明の場合もしくはデータベースがない場合
でも計測することができる。
In the above embodiment, since the measurer 19 manually operates the measuring device, the entire system of the position measuring device can be simplified. In addition, since a structure position / shape database that records the structure data of the measurement target 3 and its surroundings is not premised, it is possible to measure even before the situation near the measurement target 3 is unknown or there is no database. .

【0093】[0093]

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明の構
成によれば、にごった水の中、霧の中、煙の中において
組立、補修、点検等の作業を行なう場合、作業環境に存
在する構造物の位置および形状の計測を行なうことによ
り、作業環境の状況を正確に把握し、構造物の組立、補
修、点検等の作業を正確に行うことができる。また、濁
水の中、霧の中、煙の中において、作業環境に存在する
構造物の位置および形状と構造物に対する作業装置の位
置、姿勢の計測を行なうことにより、作業環境の状況お
よび作業装置の位置を正確に把握し、装置の据え付け、
遠隔位置決め、作業時の位置決めを正確に、効率よく行
うことができ、その結果、作業時間を短くすることがで
きる。さらに、本発明の構成によれば、濁水の中、霧の
中、煙の中等の環境下の構造物の実際の寸法と図面寸法
とのずれ量が生じる状況あるいは構造物の図面寸法デー
タのない状況において、構造物の位置形状データを取得
することができる。
As described in detail above, according to the structure of the present invention, when performing operations such as assembly, repair, inspection, etc. in dirty water, fog, smoke, etc. By measuring the position and shape of the existing structure, the situation of the working environment can be accurately grasped, and the work of assembling, repairing and inspecting the structure can be performed accurately. In addition, by measuring the position and shape of the structure existing in the working environment and the position and posture of the working device with respect to the structure in turbid water, fog, and smoke, the working environment condition and the working device are measured. Position of the device,
Remote positioning and positioning during work can be performed accurately and efficiently, and as a result, work time can be shortened. Furthermore, according to the configuration of the present invention, there is a situation in which the actual size of the structure under the environment such as turbid water, fog, smoke, etc., and the drawing size are different, or there is no drawing size data of the structure. In the situation, the position and shape data of the structure can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態に係る位置計測装置の略
示説明図である。
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a position measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の位置計測装置における投光装置の略示構
成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a light projecting device in the position measuring device of FIG.

【図3】図1の位置計測装置における局所カメラの略示
構成図である。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a local camera in the position measuring device of FIG. 1;

【図4】図1の位置計測装置の動作手順を示すフローチ
ャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an operation procedure of the position measuring device of FIG.

【図5】図1の位置計測装置における広域カメラの撮像
図である。
FIG. 5 is an imaging diagram of a wide area camera in the position measuring device of FIG. 1;

【図6】図1の位置計測装置における局所カメラの撮像
図である。
6 is an imaging diagram of a local camera in the position measuring device of FIG.

【図7】図1の位置計測装置における三角測量法による
位置座標計算の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of position coordinate calculation by the triangulation method in the position measuring device of FIG. 1;

【図8】本発明の他の一実施の形態に係る位置計測装置
の略示説明図である。
FIG. 8 is a schematic explanatory view of a position measuring device according to another embodiment of the present invention.

【図9】図8の位置計測装置の動作手順を示すフローチ
ャートである。
FIG. 9 is a flowchart showing an operation procedure of the position measuring device of FIG.

【図10】図8の位置計測装置における広域カメラの撮
像図である。
10 is an imaging diagram of a wide area camera in the position measuring device of FIG.

【図11】図8の位置計測装置における局所カメラの撮
像図である。
11 is an imaging diagram of a local camera in the position measuring device of FIG.

【図12】図8の位置計測装置における重合わせ手順の
一例の説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of an example of an overlapping procedure in the position measuring device of FIG. 8;

【図13】図8の位置計測装置における重合わせ手順の
他の一例の説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram of another example of the overlapping procedure in the position measuring device of FIG. 8;

【図14】本発明のさらに他の一実施の形態に係る位置
計測装置の略示説明図である。
FIG. 14 is a schematic explanatory view of a position measuring device according to still another embodiment of the present invention.

【図15】本発明のさらに他の一実施の形態に係る位置
計測装置の略示説明図である。
FIG. 15 is a schematic explanatory view of a position measuring device according to still another embodiment of the present invention.

【図16】図15の位置計測装置の動作手順を示すフロ
ーチャートである。
FIG. 16 is a flowchart showing an operation procedure of the position measuring device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、50…投光装置、2…撮像装置、3…計測対象、4
…測定点、5、51…移動機構、6…アーム、7、8…
光ビーム走査機構、9、10、55、56…光ビーム、
11、57…照射点、12、58…輝線、13、52…
移動機構操作装置、14…アーム操作装置、15…広域
カメラ、16…局所カメラ、17…広域モニタ、18、
71…局所モニタ、19…計測者、20、72…画像処
理装置、21、41…重合わせ装置、22、53…光ビ
ーム走査制御装置、23…粗位置決め装置、24…構造
物位置形状データベース、26、42…位置演算装置、
27、43…座標変換装置、28、45…計測結果表示
モニタ、29、54…操作盤、30…入力端末、31、
73…入力装置、44…形状判断装置、101、10
3、105…ガルバノメータ、102、104、106
…ミラー、107…水平角HA、108…天頂角VA、
109…水平角HB、110…シリンドリカルレンズ、
117、118…光源、131…フィルタ、132…受
光レンズ、133…受光素子、134…切り替え機構、
138…カーソル、161、162…輝線、171、1
72…軌跡、181、182…重合わせ点、191、1
92…発射位置、193…測定点
1, 50: light projecting device, 2: imaging device, 3: measuring object, 4
… Measurement points, 5, 51… Movement mechanism, 6… Arm, 7, 8…
Light beam scanning mechanism, 9, 10, 55, 56 ... light beam,
11, 57 ... irradiation point, 12, 58 ... bright line, 13, 52 ...
Moving mechanism operating device, 14: arm operating device, 15: wide area camera, 16: local camera, 17: wide area monitor, 18,
71: Local monitor, 19: Measurer, 20, 72: Image processing device, 21, 41: Overlay device, 22, 53: Light beam scanning control device, 23: Coarse positioning device, 24: Structure position shape database, 26, 42 ... position calculation device,
27, 43: coordinate conversion device, 28, 45: measurement result display monitor, 29, 54: operation panel, 30: input terminal, 31,
73 input device, 44 shape determining device, 101, 10
3, 105 ... galvanometer, 102, 104, 106
... mirror, 107 ... horizontal angle HA, 108 ... zenith angle VA,
109: horizontal angle HB, 110: cylindrical lens,
117, 118 light source, 131 filter, 132 light receiving lens, 133 light receiving element, 134 switching mechanism,
138: Cursor, 161, 162: Bright line, 171, 1
72: locus, 181, 182 ... overlapping point, 191, 1
92: launch position, 193: measurement point

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大森 信哉 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 多田 伸雄 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinya Omori 3-1-1, Sachimachi, Hitachi-shi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Hitachi Plant (72) Inventor Nobuo Tada 3-1-1 Sachimachi, Hitachi-shi, Ibaraki No. 1 Inside Hitachi, Ltd. Hitachi Plant

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 計測対象の位置を遠隔計測する位置計測
装置において、 照射点を生成するスポット状光ビームを発射する少なく
とも一つの第一の光ビーム発生手段と、輝線を生成する
スリット状光ビームを発射する少なくとも一つの第二の
光ビーム発生手段と、前記照射点と輝線を撮像する少な
くとも一つの撮像手段と、前記計測対象もしくは計測対
象の近傍に前記照射点と輝線を生成するように前記第
一、第二の光ビーム発生手段を制御すると共に、当該生
成させた前記照射点と輝線を検出するように前記撮像手
段を制御する位置決め手段と、前記検出画像から前記照
射点,輝線の位置と形状情報を記録する画像処理手段
と、前記記録情報に基づき前記照射点と輝線を測定点上
で重合わせ、前記重合わせ点へのスポット状,スリット
状光ビームの各発射位置と各発射角度のデータを記録す
る重合わせ手段と、前記データから測定点位置データを
算出する位置演算手段と、前記位置データを基準座標系
に変換する座標変換手段とからなることを特徴とする位
置計測装置。
1. A position measuring device for remotely measuring the position of a measurement object, wherein at least one first light beam generating means for emitting a spot light beam for generating an irradiation point, and a slit light beam for generating a bright line At least one second light beam generating unit that emits light, at least one imaging unit that images the irradiation point and the bright line, and the measurement object or the irradiation point and the bright line are generated in the vicinity of the measurement object. Positioning means for controlling the first and second light beam generating means and controlling the imaging means so as to detect the generated irradiation point and the bright line; and positions of the irradiation point and the bright line from the detected image. And an image processing means for recording the shape information and the irradiation point and the bright line on the measurement point based on the recorded information, and a spot-shaped or slit-shaped light beam to the overlap point. A stacking means for recording data of each firing position and each firing angle of the system, a position calculating means for calculating measurement point position data from the data, and a coordinate conversion means for converting the position data into a reference coordinate system. A position measuring device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 請求項1記載の位置計測装置において、 前記重合わせ手段は、前記記録情報に基づき前記照射点
と輝線を計測対象上の複数点で重合わせ、前記複数の重
合わせ点へのスポット状,スリット状光ビームの各発射
位置と各発射角度の複数データを記録させ、前記位置演
算手段は、前記複数データから複数の位置データを算出
させ、前記座標変換手段は、前記複数の位置データを基
準座標系に変換させ、さらに、前記複数の変換データか
ら計測対象の形状を判定する判定手段を設けたことを特
徴とする位置計測装置。
2. The position measuring device according to claim 1, wherein the superimposing unit superimposes the irradiation point and the bright line at a plurality of points on a measurement target based on the recording information, and A plurality of data of each launch position and each launch angle of the spot-like and slit-like light beams are recorded, the position calculating means calculates a plurality of position data from the plurality of data, and the coordinate converting means reads the plurality of positions. A position measuring device, comprising: converting data into a reference coordinate system; and determining means for determining a shape of a measurement target from the plurality of converted data.
【請求項3】 請求項1または2記載のいずれかの位置
計測装置において、 手動操作手段を備え、前記撮像手段とスポット状光ビー
ム,スリット状光ビームを位置決めし、前記計測対象も
しくは計測対象の近傍に生成させて、前記照射点と輝線
を当該撮像手段で検出するようにし、前記重合わせ手段
により前記撮像手段から得られる情報に基づき前記照射
点と輝線とを少なくとも計測対象上の一つ以上の点で重
合わせ、前記一つ以上の重合わせ点へのスポット状光ビ
ーム,スリット状光ビームの各発射位置と各発射角度の
一つ以上のデータを得るようにし、前記一つ以上のデー
タを前記位置演算手段に入力させるように構成したこと
を特徴とする位置計測装置。
3. The position measuring device according to claim 1, further comprising a manual operation unit, positioning the imaging unit and the spot-shaped light beam or the slit-shaped light beam, and setting the measurement target or the measurement target. Generated in the vicinity, the irradiation point and the emission line are detected by the imaging unit, and the irradiation point and the emission line are at least one or more on the measurement target based on information obtained from the imaging unit by the overlapping unit. And at least one data of each emission position and each emission angle of the spot light beam and the slit light beam to the one or more overlap points is obtained, and the one or more data are obtained. Is input to the position calculating means.
【請求項4】 請求項1または2記載のいずれかの位置
計測装置において、 前記位置決め制御手段は、前記第一,第二の光ビーム発
生手段および前記撮像手段を前記計測対象自体もしくは
計測対象から所定の位置にある構造部材のいずれかに設
けた多自由度を有する支持機構で支持し、当該撮像手段
の位置およびその姿勢ならびに前記各光ビームの方向お
よび/もしくは発射点を任意に定めることを特徴とする
位置計測装置。
4. The position measuring device according to claim 1, wherein said positioning control means controls said first and second light beam generating means and said imaging means from said measuring object itself or said measuring object. It is supported by a support mechanism having multiple degrees of freedom provided on any of the structural members at predetermined positions, and arbitrarily determines the position and orientation of the imaging means and the direction and / or launch point of each light beam. Characteristic position measuring device.
【請求項5】 請求項4記載の位置計測装置において、 前記位置決め制御手段は、前記計測対象もしくは計測対
象の周辺を取り巻く領域の位置およびその形状に関する
データベースを内蔵し、前記データベースにしたがい制
御することを特徴とする位置計測装置。
5. The position measuring device according to claim 4, wherein the positioning control means has a built-in database relating to the position and shape of the measurement target or a region surrounding the measurement target, and performs control according to the database. A position measuring device characterized by the above-mentioned.
【請求項6】 請求項4記載の位置計測装置において、 前記撮像手段は、計測対象あるいは計測対象の周辺全体
を撮像する全体撮像手段と、前記全体撮像手段の撮像範
囲の任意の一部を撮像する局所撮像手段とからなり、前
記両撮像手段には前記各光ビームの発光波長近傍のみ透
過させるフイルタと水中推進機構とを具備したことを特
徴とする位置計測装置。
6. The position measuring device according to claim 4, wherein said imaging means captures an image of the whole of the measurement target or the periphery of the measurement target, and captures an arbitrary part of an imaging range of the whole imaging means. A position measuring device, comprising: a local imaging unit that performs a filtering operation; and both of the imaging units each include a filter that transmits only the vicinity of the emission wavelength of each of the light beams and an underwater propulsion mechanism.
JP5775897A 1997-03-12 1997-03-12 Position measuring device Pending JPH10253319A (en)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006514739A (en) * 2002-12-31 2006-05-11 ディースリーディー,エル.ピー. Dental laser digitizer system
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JP2009258135A (en) * 2009-08-10 2009-11-05 Mitsutoyo Corp Three-dimensional measuring device
JP2010169646A (en) * 2009-01-22 2010-08-05 Nissho Seimitsu Kogaku Kk Fusion optic system by means of light-section method and depth and height measurement method by means of point light
JP2011133271A (en) * 2009-12-22 2011-07-07 Panasonic Electric Works Co Ltd Object detector

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