(57)【要約】【課題】基準面からの計測対象物の厚さを効率よく正確に計測することができる計測システムおよび制御装置を提供すること。【解決手段】計測対象面に向けて光を出射するとともに該出射した光の戻り光を受光して得られる計測対象物と基準面との間の距離情報をもとに距離情報信号を生成する情報取得装置と、情報取得装置を固定して支持する支持部と、支持部の先端を基準面に当接した状態で情報取得装置によって生成される距離情報信号をもとに、支持部の先端と情報取得装置との距離を基準距離として算出するとともに、支持部の先端を計測対象物の表面に当接した状態で情報取得装置によって生成される距離情報信号をもとに、情報取得装置と計測対象物の表面と距離を計測距離として算出し、基準距離と計測距離との差を演算する演算部を有する制御装置と、を備えた。【選択図】図１
2014202714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象面に向けて光を出射するとともに該出射した光の戻り光を受光して得られる計測対象物と基準面との間の距離情報をもとに距離情報信号を生成する情報取得装置と、
前記情報取得装置を固定して支持する支持部と、
前記支持部の先端を前記基準面に当接した状態で前記情報取得装置によって生成される前記距離情報信号をもとに、前記支持部の先端と前記情報取得装置との距離を基準距離として算出するとともに、前記支持部の先端を前記計測対象物の表面に当接した状態で前記情報取得装置によって生成される前記距離情報信号をもとに、前記情報取得装置と前記計測対象物の表面と距離を計測距離として算出し、前記基準距離と前記計測距離との差を演算する演算部を有する制御装置と、
を備えたことを特徴とする計測システム。
【請求項２】
前記情報取得装置は、光を受光して光電変換を行うことにより撮像信号を生成し、
前記制御装置は、前記距離情報信号に基づく距離画像信号、および前記撮像信号に基づく撮像画像信号をそれぞれ生成する画像処理部をさらに備え、
前記画像処理部は、前記距離情報信号に基づき、予め設定された設定値に対する大小関係により、前記距離画像信号に基づく画像の各点に色を付与する処理を施すことを特徴とする請求項１に記載の計測システム。
【請求項３】
前記画像処理部は、前記距離画像信号と前記撮像画像信号とを合成して合成画像信号を生成することを特徴とする請求項２に記載の計測システム。
【請求項４】
前記演算部が演算した前記差と、前記画像処理部が生成した前記距離画像信号とを対応付けて記録する記録装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の計測システム。
【請求項５】
前記制御装置と通信可能であり、該制御装置から受信した前記距離画像信号に基づく画像の表示を少なくとも行う表示部を有する入出力端末をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の計測システム。
【請求項６】
前記入出力端末は、前記表示部の表示画面上に設けられ、前記入出力端末の前記設定値の入力および動作指示の入力を受け付ける入力部をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載の計測システム。
【請求項７】
計測対象物に向けて光を出射するとともに該出射した光の戻り光を受光して得られる前記計測対象物と基準面との間の距離情報をもとに距離情報信号を生成する情報取得装置と通信可能に接続され、該情報取得装置の制御を行う制御装置であって、
前記情報取得装置を固定して支持する支持部の先端を前記基準面に当接した状態で前記情報取得装置によって生成される前記距離情報信号をもとに、前記支持部の先端と前記情報取得装置との間の距離を算出して基準距離を求めるとともに、前記支持部の先端を前記計測対象物の表面に当接した状態で前記情報取得装置によって生成される前記距離情報信号をもとに、前記情報取得装置と前記計測対象物の表面との間の計測距離を求め、前記基準距離と前記計測距離との差を演算する演算部を備えたことを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ウレタン吹き付けなどによって下地面に設けられた計測対象物の下地面からの厚さを計測する計測システムおよび制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウレタン吹き付けなどによって形成された樹脂膜（計測対象物）における下地面（基準面）からの仕上げ厚さを計測する際、一定の長さの厚さ管理用ピンを刺して、埋まるか否かを判断し、その長さから仕上げ厚さを計測している。
【０００３】
上述した厚さ計測において計測精度や計測時の安全性を向上させるため、壁面線（下地面）の位置を予め計測して記憶し、計測対象物の表面にカッタヘッド（厚さ管理用ピン）を当接または近接させた状態で、カッタヘッドの位置を計測して得られた計測値と、記憶されている壁面線との相対位置を算出して厚さを計測する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
また、計測対象物の表面に計測部材を当接させた状態で、この計測部材から超音波を発振し、下地面から返ってくる超音波を受信することによって、厚さを計測する技術が開示されている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−４４５２９号公報
【特許文献２】特開２００９−４７６７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１が開示する技術では、予め下地面の位置を計測しておかなければならず、かつその計測した基準位置を維持した状態で計測対象物の表面にカッタヘッドを当接させて計測しなければならないため、計測にかかる制約が厳しく、効率的な計測ができない。
【０００７】
また、特許文献２が開示する技術では、下地面の表面粗さなどにより、超音波のはね返りによる受信精度が低下する場合がある。この超音波の受信精度の低下により、厚さの計測精度も低下してしまう。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、基準面からの計測対象物の厚さを効率よく正確に計測することができる計測システムおよび制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる計測システムは、計測対象面に向けて光を出射するとともに該出射した光の戻り光を受光して得られる計測対象物と基準面との間の距離情報をもとに距離情報信号を生成する情報取得装置と、前記情報取得装置を固定して支持する支持部と、前記支持部の先端を前記基準面に当接した状態で前記情報取得装置によって生成される前記距離情報信号をもとに、前記支持部の先端と前記情報取得装置との距離を基準距離として算出するとともに、前記支持部の先端を前記計測対象物の表面に当接した状態で前記情報取得装置によって生成される前記距離情報信号をもとに、前記情報取得装置と前記計測対象物の表面と距離を計測距離として算出し、前記基準距離と前記計測距離との差を演算する演算部を有する制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる計測システムは、上記の発明において、前記情報取得装置は、光を受光して光電変換を行うことにより撮像信号を生成し、前記制御装置は、前記距離情報信号に基づく距離画像信号、および前記撮像信号に基づく撮像画像信号をそれぞれ生成する画像処理部をさらに備え、前記画像処理部は、前記距離情報信号に基づき、予め設定された設定値に対する大小関係により、前記距離画像信号に基づく画像の各点に色を付与する処理を施すことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明にかかる計測システムは、上記の発明において、前記画像処理部は、前記距離画像信号と前記撮像画像信号とを合成して合成画像信号を生成することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる計測システムは、上記の発明において、前記演算部が演算した前記差と、前記画像処理部が生成した前記距離画像信号とを対応付けて記録する記録装置をさらに備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明にかかる計測システムは、上記の発明において、前記制御装置と通信可能であり、該制御装置から受信した前記距離画像信号に基づく画像の表示を少なくとも行う表示部を有する入出力端末をさらに備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明にかかる計測システムは、上記の発明において、前記入出力端末は、前記表示部の表示画面上に設けられ、前記入出力端末の前記設定値の入力および動作指示の入力を受け付ける入力部をさらに備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる制御装置は、計測対象物に向けて光を出射するとともに該出射した光の戻り光を受光して得られる前記計測対象物と基準面との間の距離情報をもとに距離情報信号を生成する情報取得装置と通信可能に接続され、該情報取得装置の制御を行う制御装置であって、前記情報取得装置を固定して支持する支持部の先端を前記基準面に当接した状態で前記情報取得装置によって生成される前記距離情報信号をもとに、前記支持部の先端と前記情報取得装置との間の距離を算出して基準距離を求めるとともに、前記支持部の先端を前記計測対象物の表面に当接した状態で前記情報取得装置によって生成される前記距離情報信号をもとに、前記情報取得装置と前記計測対象物の表面との間の計測距離を求め、前記基準距離と前記計測距離との差を演算する演算部を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、計測対象面に向けて光を出射するとともに該出射した光の戻り光を受光して得られる計測対象物と基準面との間の距離情報をもとに距離情報信号を生成する情報取得装置と、情報取得装置を固定して支持する支持部と、支持部の先端を基準面に当接した状態で情報取得装置によって生成される距離情報信号をもとに、支持部の先端と情報取得装置との距離を基準距離として算出するとともに、支持部の先端を計測対象物の表面に当接した状態で情報取得装置によって生成される距離情報信号をもとに、情報取得装置と計測対象物の表面と距離を計測距離として算出し、基準距離と計測距離との差を演算する演算部を有する制御装置と、を備えるようにしたので、基準面からの計測対象物の厚さを効率よく正確に計測することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかる計測システムの概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態にかかる計測システムの支持部の先端部の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態にかかる計測システムの支持部の先端部の構成を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態にかかる計測システムの要部の構成を示す模式図である。
【図５】図５は、図４の矢視Ａ方向の計測システムの要部の構成を示す模式図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態にかかる計測システムの機能構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態にかかる計測システムの入出力端末の表示態様を説明する図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態にかかる計測システムの入出力端末における表示部の表示例を示す模式図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態にかかる計測システムによるキャリブレーション処理を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態にかかる計測システムによるキャリブレーション処理を説明する図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態にかかる計測システムによるキャリブレーション処理を説明する図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態にかかる計測システムによるキャリブレーション処理を説明する図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態にかかる計測システムによるキャリブレーション処理を説明する図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態にかかる計測システムによる厚さ測定処理を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態にかかる計測システムによる厚さ測定処理を説明する図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態にかかる計測システムによる厚さ測定処理を説明する図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施の形態にかかる計測システムによる厚さ測定処理を説明する図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施の形態にかかる計測システムによる厚さ測定処理を説明する図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施の形態にかかる計測システムの入出力端末の表示態様を説明する図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施の形態にかかる計測システムの入出力端末における表示部の表示例を示す模式図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施の形態にかかる計測システムの入出力端末における表示部の表示例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の説明において、各図は本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。
【００１９】
まず、本発明の実施の形態にかかる計測システムについて説明する。図１は、本実施の形態にかかる計測システムの概略構成を示す模式図である。図１に示す計測システム１は、下地面上に設けられた計測対象物の厚さを測定するためのものであって、支持部１０と、計測部２０と、バッテリー３０と、ホルダ４０と、入出力端末５０と、を備える。
【００２０】
支持部１０は、例えばアルミニウムからなる管状をなす支柱１１と、支柱１１の長手方向の一端に設けられ、使用者によって把持される把持部１２と、支柱１１の長手方向の他端に設けられる針状をなす厚さ管理用ピン１３と、支柱１１の長手方向の他端に設けられ、厚さ管理用ピン１３を挿通可能な筒状をなし、支柱１１に対して進退自在な筒状部材１４と、を有する。
【００２１】
図２は、本実施の形態にかかる計測システムの支持部の先端部の構成を示す模式図であって、筒状部材１４に荷重が加わっていない状態を示す図である。図３は、本実施の形態にかかる計測システムの支持部の先端部の構成を示す模式図であって、筒状部材１４に荷重が加わった状態を示す図である。筒状部材１４は、支柱１１の長手方向に沿って進退自在である。筒状部材１４の進退動作に伴い、厚さ管理用ピン１３の、筒状部材１４の先端からの露出量が変化する。なお、筒状部材１４は、先端が支柱１１の長手方向に沿って支柱１１から遠ざかる方向に付勢されており、外部からの荷重が加わらない場合は、厚さ管理用ピン１３全体を被覆した状態を維持する。
【００２２】
図４は、本実施の形態にかかる計測システムの要部（計測部２０近傍）の構成を示す模式図である。図５は、図４の矢視Ａ方向の計測部の構成を示す模式図である。計測部２０は、制御装置２１と、情報取得装置２２と、記録装置２３と、を有する。
【００２３】
制御装置２１は、情報取得装置２２、記録装置２３およびバッテリー３０と、ケーブル６１，６２および６３をそれぞれ介して電気的に接続されている。また、制御装置２１および記録装置２３は、情報取得装置２２に載置され固定されている。情報取得装置２２は、支柱１１に固定、支持されている。
【００２４】
図６は、本実施の形態にかかる計測システムの機能構成を示すブロック図である。制御装置２１は、制御部２１１と、送受信部２１２と、演算部２１３と、画像処理部２１４と、条件設定部２１５と、記録部２１６とを有する。
【００２５】
制御部２１１は、情報取得装置２２や記録装置２３、入出力端末５０の各種動作を制御する。制御部２１１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を用いて構成される。また、制御部２１１は、入出力端末５０において表示するための情報を生成するとともに、表示する画像に関する信号を送信する制御を行う。
【００２６】
送受信部２１２は、無線ＬＡＮ等の通信ネットワークと接続可能なインタフェースであり、制御部２１１の制御のもとで、通信ネットワークを介して外部と情報の送受信を行なう。
【００２７】
演算部２１３は、情報取得装置２２から受信した情報（距離情報信号）をもとに、計測部２０から計測対象物の表面までの距離の演算を行う。
【００２８】
画像処理部２１４は、情報取得装置２２が取得した画像情報を含む電気信号をもとに、所定の画像処理を実行して、入出力端末５０が表示する撮像画像信号を生成する。また、画像処理部２１４は、演算部２１３による演算結果をもとに、計測対象物の厚さに関する画像情報を含む距離画像信号を生成する。
また、画像処理部２１４は、生成した撮像画像信号と距離画像信号とを合成して、一つの合成画像信号を生成する。
【００２９】
条件設定部２１５は、制御部２１１や、外部から入力された情報に基づいて、計測処理における各種条件の設定処理を行う。具体的には、条件設定部２１５は、計測処理にかかる基準値の設定や、計測範囲の設定などのほか、入出力端末５０における表示態様の設定を行う。
【００３０】
記録部２１６は、各種プログラムを記録するＲＯＭや、制御装置２１が取得した情報を一時的に記録する揮発性のメモリ（ＲＡＭなど）を有する。
【００３１】
情報取得装置２２は、制御部２２１と、出射部２２２ａと、受光部２２２ｂと、画像取得部２２３とを有する。
【００３２】
制御部２２１は、情報取得装置２２の各種動作を制御する。制御部２２１は、ＣＰＵ等を用いて構成される。また、制御部２２１は、制御部２１１からの制御信号に基づいて、出射部２２２ａ、受光部２２２ｂおよび画像取得部２２３の制御を行う。
【００３３】
出射部２２２ａは、制御部２２１の制御のもと、赤外光を出射する。
【００３４】
受光部２２２ｂは、制御部２２１の制御のもと、出射部２２２ａが出射した赤外光のうち、計測対象物で反射した赤外光（戻り光）を受光する。受光部２２２ｂは、受光した光にかかる情報をもとに距離情報信号を生成して、該距離情報信号を制御部２２１に出力する。
【００３５】
画像取得部２２３は、光を受光して光電変換を行うことにより撮像信号を生成する複数の画素が二次元マトリックス状に配列された撮像素子を有し、生成した撮像信号を制御部２２１に出力する。撮像素子は、例えばＣＣＤ（Charge  Coupled  Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）イメージセンサである。
【００３６】
記録装置２３は、記録媒体２３ａを着脱自在に保持するとともに、制御装置２１から出力される種々の情報を記録媒体２３ａに書き込む。記録媒体２３ａは、コンパクトフラッシュ（登録商標）、ＳＤメモリカード（登録商標）、またはメモリスティック（登録商標）などにより実現される。記録装置２３は、フラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic  Random  Access  Memory）等の半導体メモリを用いて実現されるものであってもよい。
【００３７】
ホルダ４０は、入出力端末５０を着脱自在に保持する。具体的には、ホルダ４０は、入出力端末５０を係止する複数のツメを有し、このツメによって入出力端末５０の外縁を保持する。
【００３８】
入出力端末５０は、制御部５１と、送受信部５２と、入力部５３と、表示部５４とを有する。本実施の形態では、入出力端末５０が、ルータの役割を担うテザリング機能を有するものとして説明する。
【００３９】
制御部５１は、入出力端末５０の各種動作を制御する。制御部５１は、ＣＰＵ等を用いて構成される。制御部５１は、制御装置２１から受信した制御信号に基づき、画像の表示などを行う。
【００４０】
送受信部５２は、無線ＬＡＮ等の通信ネットワークと接続可能なインタフェースであり、制御部５１の制御のもとで、通信ネットワークを介して外部と情報の送受信を行なう。
【００４１】
入力部５３は、表示部５４における表示画面上に重ねて設けられ、外部からの物体の接触位置に応じた信号の入力を受け付けるタッチパネルを有する。
【００４２】
表示部５４は、液晶または有機ＥＬ（Electro  Luminescence）等からなる表示パネルを用いて構成される。表示部５４は、送受信部５２を介して入力される画像データに対応する画像や各種情報を表示する。
【００４３】
図７は、本実施の形態にかかる計測システムの入出力端末の構成を示す模式図であって、入出力端末５０の表示部５４における表示態様を説明する図である。表示部５４は、表示画面上に設けられた計測画像表示領域５４１において、画像処理部２１４によって画像処理が施された画像を表示する。
【００４４】
図８は、本実施の形態にかかる計測システムの入出力端末における表示部の表示例を示す模式図であって、撮像画像信号に応じた撮像画像５４１ａを示す図である。撮像画像５４１ａでは、画像の略中心Ｃの近傍に支柱１１の先端が表示されている。
【００４５】
また、表示部５４は、入力ボタンを画像として表示する。入力ボタンとしては、例えば図７に示すように、キャリブレーション指示入力ボタン５４２、条件設定指示入力ボタン５４３、表示設定指示入力ボタン５４４および計測指示入力ボタン５４５が表示されている。
【００４６】
タッチパネル上で、キャリブレーション指示入力ボタン５４２に重なる領域に外部から物体が接触した（以下、これを入力ボタンの押下という）場合、入力部５３は、キャリブレーション処理を行う旨の指示信号の入力を受け付ける。キャリブレーション処理を行う旨の指示信号の入力を入力部５３が受け付けると、この指示信号が入出力端末５０から制御装置２１に無線送信される。
【００４７】
条件設定指示入力ボタン５４３が押下された場合、入力部５３は、条件設定処理を行う旨の指示信号の入力を受け付ける。入力部５３は、条件設定処理を行う旨の指示信号の入力を受け付けると、表示部５４に条件設定入力画面を表示させる。条件設定入力画面では、例えば計測処理にかかる基準値の設定画像および計測範囲の設定画像と、数値入力を行うための入力画像とが表示される。使用者は、条件設定入力画面において条件の入力および設定を行うことができる。その後、入力された条件を設定する処理を行う旨の指示信号の入力を入力部５３が受け付けると、この指示信号が入出力端末５０から制御装置２１に無線送信される。
【００４８】
表示設定指示入力ボタン５４４が押下された場合、入力部５３は、表示設定処理を行う旨の指示信号の入力を受け付ける。入力部５３は、表示設定処理を行う旨の指示信号の入力を受け付けると、表示部５４に表示設定入力画像を表示させる。表示設定入力画像では、例えば画像信号に応じた画像、距離画像信号に応じた画像および合成画像信号に応じた画像のうち、いずれの画像を表示するかの選択画像が表示される。表示設定処理を行う旨の指示信号の入力を入力部５３が受け付けると、この指示信号が入出力端末５０から制御装置２１に無線送信される。
【００４９】
測定指示入力ボタン５４５が押下された場合、入力部５３は、後述する厚さ測定処理を行う旨の指示信号の入力を受け付ける。厚さ測定処理を行う旨の指示信号の入力を入力部５３が受け付けると、この指示信号が入出力端末５０から制御装置２１に無線送信される。
【００５０】
上述した測定システム１では、システムを起動する際、まず制御装置２１とバッテリー３０とをケーブル６６３によって接続し、制御装置２１を起動する。その後、入出力端末５０の入力部５３を介して制御装置２１のＵＲＬ（アドレス）を入力し、制御装置２１との無線通信を成立させることでシステム全体の動作を起動する。
【００５１】
次に、計測システム１による厚さ計測にかかる処理について説明する。厚さ計測を行う際、計測の前処理としてキャリブレーション処理を行った後、計測対象物に対する厚さ測定処理を行う。図９は、本実施の形態にかかる計測システムによるキャリブレーション処理を示すフローチャートである。図１０，１１は、本実施の形態にかかる計測システムによるキャリブレーション処理を説明する図である。キャリブレーション処理は、例えば制御装置２１が、キャリブレーション指示入力ボタン５４２が押下されることで出力された指示信号を受信した場合に行われる。
【００５２】
使用者は、例えば床面などの固い平面Ｐ１に対して、厚さ管理用ピン１３の先端を当接させる。この際、使用者は、支柱１１の長手方向が、厚さ管理用ピン１３を当接させる平面Ｐ１に対して略垂直となるように保持することが好ましい。
【００５３】
その後、使用者は、厚さ管理用ピン１３の先端を平面Ｐ１に当接させた状態で、入出力端末５０の表示部５４に表示されているキャリブレーション指示入力ボタン５４２を押下する。キャリブレーション処理を行う旨の指示信号の入力を入力部５３が受け付けると、この指示信号が入出力端末５０から制御装置２１に無線送信される。
【００５４】
制御部２１１は、キャリブレーション指示にかかる指示信号の受信により、情報取得装置２２に制御信号を出力して、出射部２２２ａおよび受光部２２２ｂによる距離情報信号を取得する（ステップＳ１０１）。
【００５５】
図１２は、本実施の形態にかかる計測システムによるキャリブレーション処理を説明する図であって、支持部１０（筒状部材１４）の先端位置の決定にかかる処理を説明する図である。受光部２２２ｂには、支柱１１によって、出射部２２２ａからの光（距離情報）を取得できない部分（信号未取得領域Ｓ１，Ｓ２）が生じる。この信号未取得領域Ｓ１，Ｓ２は、図１２に示すように、画像Ｗ１において支柱１１の影に相当する。
【００５６】
演算部２１３は、距離情報信号を取得すると、信号未取得領域Ｓ１，Ｓ２の形成領域をもとに、この信号未取得領域Ｓ１，Ｓ２の中心線（直線Ｌ１，Ｌ２）の方程式を算出する（ステップＳ１０２）。具体的には、演算部２１３は、例えば画像Ｗ１をＸＹ平面とみたときに、Ｙ方向に沿って所定の間隔で影Ｓ１，Ｓ２の形成領域におけるＸ方向の幅の中心（中心点）をそれぞれ求め、この中心の集合から最小二乗法により直線の方程式をそれぞれ算出する。
【００５７】
演算部２１３は、算出した信号未取得領域Ｓ１，Ｓ２の中心線（直線Ｌ１，Ｌ２）の方程式から直線Ｌ１，Ｌ２の交点を求め、この交点を支持部１０（筒状部材１４）の先端位置Ｒとして決定する（ステップＳ１０３）。
【００５８】
その後、演算部２１３は、今回計測された距離情報などをもとに、画像取得部２２３のイメージセンサの中心軸（カメラの光軸）と支柱１１の中心線（長手方向）との平行関係、イメージセンサの画角、歪みなどを、予め設定されている設定値を参照して補正するとともに、イメージセンサからの距離、仰角および方位角にかかる座標を、実寸の直交座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換する（ステップＳ１０４）。なお、各画素の仰角および方位角は、予め設定された既知の角度であり、記録部２１６などに記録されている。これにより、所望の画素における実寸のＺ方向の距離を得ることができる。
【００５９】
図１３は、本実施の形態にかかる計測システムによるキャリブレーション処理を説明する図であって、距離情報の抽出処理を説明する図である。演算部２１３は、変換処理後、例えば、決定された支柱１１の先端位置Ｒを中心として、Ｘ方向に１６０画素（図１３に示す画像Ｗ２の直線Ｌ３に応じた画素に対応）分、Ｙ方向に１２０画素（直線Ｌ４に応じた画素に対応）分の距離情報を抽出する（ステップＳ１０５）。抽出された距離情報には、各画素に対応した実寸のＺ方向の距離がそれぞれ含まれている。なお、抽出処理の際、設定された距離範囲から外れた距離情報については抽出対象から除外する。
【００６０】
演算部２１３は、直線Ｌ３に応じた各画素において抽出された距離情報に含まれる実寸のＺ方向の距離をもとに、最小二乗法により直線の方程式を算出する。演算部２１３は、直線の方程式を算出後、基準位置に応じた画素における距離を方程式から読み取ることで、Ｘ方向（直線Ｌ３）において抽出された距離情報に基づく情報取得装置２２（受光面）から支持部１０（筒状部材１４）の先端位置Ｒまでの距離を得ることができる。
【００６１】
演算部２１３は、上述したＸ方向における直線の方程式の算出フローと同様に、直線Ｌ４に応じた各画素において抽出された距離情報に含まれる実寸のＺ方向の距離をもとに、Ｙ方向における直線の方程式を算出する。演算部２１３は、直線の方程式を算出後、基準位置に応じた画素における距離を方程式から読み取ることで、Ｙ方向（直線Ｌ４）において抽出された距離情報に基づく情報取得装置２２から支持部１０の先端位置Ｒまでの距離を得る（ステップＳ１０６）。
【００６２】
演算部２１３は、Ｘ，Ｙ方向においてそれぞれ取得された情報取得装置２２から支持部１０の先端位置Ｒまでの距離の平均値を求め、この平均値を情報取得装置２２から支柱１１の先端位置Ｒまでの距離として決定する。演算部２１３は、決定した情報取得装置２２から支持部１０（筒状部材１４）の先端位置Ｒまでの距離を、キャリブレーションによる基準距離ｄ１（図１１参照）として制御部２１１に出力する。制御部２１１は、出力された基準距離を記録媒体２３ａまたは記録部２１６に記録して、キャリブレーションモードによるキャリブレーション処理を終了する（ステップＳ１０７）。
【００６３】
上述したキャリブレーション処理後、使用者は、下地面上に設けられた計測対象物の厚さ測定処理を行う。図１４は、本実施の形態にかかる計測システムによる厚さ測定処理を示すフローチャートである。図１５は、本実施の形態にかかる計測システムによる厚さ測定処理を説明する図である。
【００６４】
厚さ測定処理では、まず使用者によって、厚さ管理用ピン１３の先端が、計測対象物Ｂの下地面Ｐ２の表面に当接するまで、計測対象物Ｂを刺す。このとき、筒状部材１４は、厚さ管理用ピン１３の穿刺に伴い、計測対象物Ｂの表面Ｐ３に当接した状態で、支柱１１の内部に収容される。
【００６５】
その後、使用者は、厚さ管理用ピン１３の先端を下地面Ｐ２に当接させた状態で、入出力端末５０の表示部５４に表示されている測定指示入力ボタン５４５を押下する。厚さ測定処理を行う旨の指示信号の入力を入力部５３が受け付けると、この指示信号が入出力端末５０から制御装置２１に無線送信される。
【００６６】
制御部２１１は、測定指示にかかる指示信号を入出力端末５０から受信した場合、演算部２１３に厚さ測定処理を行うよう指示する。
【００６７】
演算部２１３は、測定指示を受けると、上述したキャリブレーション処理と同様に、情報取得装置２２に制御信号を出力して、出射部２２２ａおよび受光部２２２ｂによる距離情報信号を取得する（ステップＳ２０１）。
【００６８】
演算部２１３は、距離情報信号を取得すると、信号未取得領域Ｓ１，Ｓ２の形成領域をもとに、この信号未取得領域Ｓ１，Ｓ２の中心線（直線）の方程式を算出する（ステップＳ２０２）。
【００６９】
演算部２１３は、算出した信号未取得領域Ｓ１，Ｓ２の直線の交点を求め、この交点を支持部１０（筒状部材１４）の先端位置Ｒとして決定する（ステップＳ２０３）。
【００７０】
その後、演算部２１３は、今回計測された距離情報などをもとに、画像取得部２２３のイメージセンサの中心軸（カメラの光軸）と支柱１１の中心軸（長手方向）との平行関係、イメージセンサの画角、歪みなどを、予め設定されている設定値を参照して補正するとともに、イメージセンサからの距離、仰角および方位角にかかる座標を、実寸の直交座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換する（ステップＳ２０４）。これにより、所望の画素における実寸のＺ方向の距離を得ることができる。
【００７１】
図１６は、本実施の形態にかかる計測システムによる厚さ測定処理を説明する図である。演算部２１３は、Ｚ方向における情報取得装置２２（平面Ｐ０）から計測対象物の表面Ｐ３までの距離（Ｚ方向の距離、例えば測定点Ｅ１）を画素ごとに抽出し、これらの距離を情報取得装置２２から計測対象物Ｂの表面Ｐ３までの計測距離ｄ２として決定する。
【００７２】
演算部２１３は、計測距離ｄ２を決定後、基準距離ｄ１と計測距離ｄ２との差（ｄ１−ｄ２）である差分距離ｄ３を算出する（ステップＳ２０５）。差分距離ｄ３は、計測対象物Ｂの表面Ｐ３から下地面Ｐ２までの距離に相当する（図１５参照）。すなわち、差分距離ｄ３は、計測対象物Ｂの厚さに相当する。演算部２１３が差分距離ｄ３を算出することによって、計測対象物Ｂの厚さを測定することができる。また、演算部２１３は、算出した差分距離ｄ３を制御部２１１に出力する。制御部２１１は、記録装置２３に対して、今回厚さ測定処理を行った画像信号と、演算部２１３が算出した差分距離ｄ３とを対応付けて記録媒体２３ａに記録する処理を行わせる。
【００７３】
ここで、支柱１１の長手方向が計測対象物の表面Ｐ３（または下地面Ｐ２）に対して傾斜した状態で計測処理を行った場合、演算部２１３は、この傾斜した角度を算出して正しい厚さに補正する処理を行う。
【００７４】
図１７は、本発明の実施の形態にかかる計測システムによる厚さ測定処理を説明する図であって、厚さ管理用ピン１３が下地面Ｐ２に当接するとともに、支柱１１の縁端が計測対象物の表面Ｐ３に当接している場合を示す図である。図１７に示すように、支柱１１の長手方向（中心軸Ｎ）が計測対象物Ｂの表面Ｐ３（または下地面Ｐ２）に対して傾斜した状態で計測処理を行った場合、演算部２１３は、この傾斜した角度を算出して正しい厚さに補正する。
【００７５】
演算部２１３は、まず、厚さ測定処理において得られたＸ方向の直線Ｌ３の方程式と、Ｙ方向の直線Ｌ４の方程式とから、直線Ｌ３と直線Ｌ４との中間に位置する面である算定面Ｐｃの方程式を算出して、この方程式をもとに算定面Ｐｃとカメラの光軸（中心軸Ｎ）との傾斜角度を求める。ここで、本実施の形態では、下地面Ｐ２と算定面Ｐ３とが略平行であり、かつ計測対象物Ｂの表面Ｐ３と算定面Ｐｃとが略一致していると仮定し、下地面Ｐ２と中心軸Ｎとがなす角度θ１が傾斜角度に相当するものとして説明する。
【００７６】
演算部２１３は、求めた角度θ１から角度θ２を算出する。角度θ２は、下地面Ｐ２および算定面Ｐｃに垂直な方向（厚さ方向）に対する中心軸の傾斜角度であって、θ２＝９０（度）−θ１により算出される。また、この角度θ２は、支柱１１の縁面と計測対象物の表面Ｐ３とがなす角度に相当する。ここで、支柱１１の直径（中心軸Ｎと直交する方向の長さ）をＴとすると、支柱１１の半径ｔは、ｔ＝Ｔ／２である。演算部２１３は、厚さ管理用ピン１３における支柱１１の端面から表面Ｐ３までの距離をｄ２’としたとき、-距離ｄ２’をｄ２’＝ｔｓｉｎθ２により算出する。
【００７７】
演算部２１３は、距離ｄ２’を算出後、基準距離ｄ１と距離ｄ２’との差（ｄ１−ｄ２’）を求めて差分距離ｄ３を算出する。演算部２１３は、差分距離ｄ３と角度θ１とをもとに、ｄ３’＝ｄ３ｃｏｓθ１により補正距離ｄ３’を算出する。補正距離ｄ３’は計測対象物Ｂの厚さに相当する。これにより、支柱１１の長手方向が計測対象物の表面Ｐ３（または下地面Ｐ２）に対して傾斜した状態で計測処理を行った場合であっても、下地面Ｐ２に直交する方向の計測対象物Ｂの厚さを測定することができる。
【００７８】
図１８は、本発明の実施の形態にかかる計測システムによる厚さ測定処理を説明する図であって、厚さ管理用ピン１３が下地面Ｐ２に当接する一方、支柱１１の縁端が計測対象物の表面Ｐ３には当接していない場合を示す図である。
【００７９】
演算部２１３は、まず、上述した算定面Ｐｃの方程式を算出して、この方程式をもとに算定面Ｐｃとカメラの光軸（中心軸Ｎ）との傾斜角度（角度θ１）を求める。
【００８０】
また、演算部２１３は、厚さ測定処理において測定された計測距離ｄ２から基準距離ｄ１と距離ｄ２との差（ｄ１−ｄ２）を求めて差分距離ｄ３を算出する。その後、演算部２１３は、差分距離ｄ３と角度θ１とをもとに、補正距離ｄ３’をｄ３’＝ｄ３ｃｏｓθ１により算出する。図１８に示す場合であっても、補正距離ｄ３’を計測対象物Ｂの厚さとして出力することで、下地面Ｐ２に直交する方向の計測対象物Ｂの厚さを測定することができる。
【００８１】
その後、演算部２１３は、ステップＳ２０５で算出された差分距離ｄ３（または補正距離ｄ３’）をもとに評価値を算出する。評価値が算出されると、画像処理部２１４は、この評価値をもとに、受光領域における厚さに関する距離画像信号および合成画像信号を生成し（ステップＳ２０７）、厚さ測定処理を終了する。
【００８２】
画像処理部２１４は、演算部２１３によって算出された評価値に基づいて、設定された厚さに対する差分距離ｄ３の大小関係に応じた色情報を付与することによって、距離画像信号を生成する。これにより、計測された厚さを視覚的に認識することが可能な画像を表示部５４によって表示することができる。
【００８３】
具体的には、演算部２１３は、設定された基準厚さをｄ４、厚さの計測範囲の絶対値をαとしたとき、評価値Ｄを以下の式（１）より算出する。
Ｄ＝［（ｄ４−ｄ３）／α］×２５５      ・・・（１）
画像処理部２１４は、式（１）により得られた評価値Ｄ（数値）に応じて色を付与する。
【００８４】
例えば、画像処理部２１４は、評価値ＤがＤ＝０の場合には白色を付与する。また、画像処理部２１４は、評価値Ｄが−２５５≦Ｄ＜０の場合には青色を付与し、評価値Ｄが０＜Ｄ≦２５５の場合には赤色を付与する。このとき、数値に応じて色の濃淡（階調）も変化させる。なお、画像処理部２１４は、評価値ＤがＤ＜−２５５、２５５＜Ｄの場合には色を付与しない。
【００８５】
図１９は、本実施の形態にかかる計測システムの入出力端末の表示態様を説明する図であって、距離情報信号に応じた距離情報画像５４１ｂを示す図である。
【００８６】
距離情報画像５４１ｂでは、評価値Ｄに応じて色や濃さの異なる色が付与される処理が施され、距離情報に対応した色が表示されている。具体的には、取得した距離情報信号をもとに、各画素（距離情報を抽出した画素）に応じて演算部２１３が算出した評価値Ｄに基づく色が付与されることによって、計測対象物における場所ごとの厚さの大小関係が表現される。
【００８７】
また、設定された値（基準厚さ）より大きい場合は赤色で表示するように画像処理を施すとともに、設定された値（基準厚さ）より小さい場合は青色で表示するように画像処理を施すことによって、設定された基準厚さに対する大小関係が表現される。例えば、図１７では、図中右に位置する領域Ｅｒ（グラデーションのみで表現）が赤色で表示され、図中左に位置する領域Ｅｂ（グラデーションおよびハッチングで表現）が青色で表示される。
【００８８】
ここで、受光部２２２ｂにおける各画素にはそれぞれ座標が付与されており、上述した色情報からなる距離情報画像５４１ｂは、各画素の座標に対応して生成される。なお、受光部２２２ｂの各画素に付与された座標は、画像取得部２２３における各画素に付与された座標と関連付けされている。
【００８９】
距離情報画像５４１ｂにおいて、支柱１１によって生じる信号取得不可領域においては、距離情報信号が取得できないため、色情報は付与されない。
【００９０】
図２０は、本実施の形態にかかる計測システムの入出力端末の表示態様を説明する図であって、距離情報信号および撮像画像信号を合成した合成画像５４１ｃを示す図である。合成画像信号に応じた合成画像５４１ｃは、上述した撮像画像５４１ａと距離情報画像５４１ｂとが、関連付けされた座標に応じて貼り合わせられてなる。
【００９１】
画像処理部２１４が、上述したように評価値Ｄに基づき色情報を付与することによって、色の有無および色の濃淡の変化によって計測対象物の場所ごとの厚さの大小関係を視覚的に確認することができる。
【００９２】
続いて、厚さ測定処理によって得られた測定結果の表示について説明する。図２１は、本実施の形態にかかる計測システムの入出力端末における表示部の表示例を示す模式図であって、入出力端末５０の表示部５４における表示態様を説明する図である。図２１に示す表示部５４には、上述した計測画像表示領域５４１において、画像処理部２１４によって生成された距離画像信号に応じた画像が表示されている。
【００９３】
図２１に示す表示部５４には、計測画像表示領域５４１において表示されている画像が撮像画像信号に応じた画像、距離画像信号に応じた画像、合成画像信号に応じた画像のいずれであるかを表示する（図２１では距離画像信号に応じた画像）とともに、厚さ測定された計測対象物の厚さ（例えば先端位置の厚さ）が測定結果として表示されている。また、各画像信号に対応する○印（入力ボタン）への押下によって、表示する画像を変更することができる。
【００９４】
上述した本実施の形態によれば、演算部２１３は、距離情報信号をもとに信号未取得領域Ｓ１，Ｓ２（支柱１１の影）を用いて支持部１０（筒状部材１４）の先端位置を算出し、該算出された先端位置近傍の距離情報をもとに計測部２０から計測対象物の表面までの距離を求め、求められた基準距離と測定距離との差を演算することで計測対象物の厚さを測定するようにしたので、基準面からの計測対象物の厚さを効率よく正確に計測することができる。
【００９５】
また、本実施の形態によれば、測定された厚さをもとに、設定された厚さに対する大小関係を色情報によって表現できるような距離画像信号を生成し、該距離画像信号に応じた画像を表示するようにしたので、計測結果を視覚的に表現し、容易に結果の確認を行うことができる。これにより、計測結果の確認ミスを防止することができる。
【００９６】
また、本実施の形態によれば、取得した画像信号や距離情報信号に基づく画像、および演算部２１３が演算した測定結果（厚さ）を表示するとともに、記録媒体２３ａなどに記録するようにしたので、視覚的な確認に加え、計測した数値を確認することができる。また、これらのデータをもとに、計測調書などを自動的に作成することで、厚さ測定処理後の後処理を不要にし、厚さ計測全般の処理時間を短縮することができる。
【００９７】
なお、本実施の形態では、入出力端末５０が、画像の表示および指示信号の入力を行なうものとして説明したが、画像の表示を行うモニタと指示信号の入力を受け付ける入力部とを別の構成として設けるものであってもよい。
【００９８】
また、本実施の形態では、入出力端末５０が、ルータの役割を担うテザリング機能を有するものとして説明したが、テザリング機能を有しないものであってもよい。入出力端末５０がテザリング機能を有しない場合は、所定のルータを介して外部と情報の送受信を行なうようにすればよい。
【００９９】
また、本実施の形態では、厚さ計測を行う際、計測の前処理としてキャリブレーション処理を行った後、厚さ測定処理を行うものとして説明したが、厚さ測定処理を行う都度、キャリブレーション処理を行ってもよいし、システム起動時に自動的にキャリブレーション処理を実行し、その後、起動中は起動時のキャリブレーション処理で得られた基準距離を用いて厚さ測定処理のみを複数回行うようにしてもよい。
【０１００】
また、本実施の形態にかかる筒状部材１４において、支柱１１に対する進退動作をロックするロック機構を有するものであってもよい。
【０１０１】
上述した実施の形態にかかる計測システムおよび演算装置は、測定対処物の厚さの測定のほか、コンクリートなどのスランプ試験などに適用することができる。この際、厚さ管理用ピン１３および筒状部材１４を有しない構成であっても適用可能である。
【０１０２】
以上のように、上述した実施の形態にかかる計測システムおよび制御装置は、例えば、基準面からの計測対象物の厚さを効率よく正確に計測するのに有用である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  計測システム
１０  支持部
１１  支柱
１２  把持部
１３  厚さ管理用ピン
１４  筒状部材
２０  計測部
２１  制御装置
２２  情報取得装置
２３  記録装置
２３ａ  記録媒体
３０  バッテリー
４０  ホルダ
５０  入出力端末
５１，２１１，２２１  制御部
５２，２１２  送受信部
５３  入力部
５４  表示部
６１〜６３  ケーブル
２２２ａ  出射部
２２２ｂ  受光部
２２３  画像取得部
２１３  演算部
２１４  画像処理部
２１５  条件設定部
２１６  記録部
５４２  キャリブレーション指示入力ボタン
５４３  条件設定指示入力ボタン
５４４  表示設定指示入力ボタン
５４５  計測指示入力ボタン
【図１】
2014202714.tif 000003
【図２】
2014202714.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2014202714.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2014202714.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2014202714.tif 000014
【図１３】
2014202714.tif 000015
【図１４】
2014202714.tif 000016
【図１５】
2014202714.tif 000017
【図１６】
2014202714.tif 000018
【図１７】
2014202714.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2014202714.tif 000021
【図２０】
2014202714.tif 000022
【図２１】
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