(57)【要約】【課題】  測定回数による測定精度の劣化がなく、繁雑な取付作業が不要で、誘導サージ等のノイズによる誤作動がなく、日照や天候による影響がなく、あらゆる長さのストロークに対応可能な、高精度の可搬式運動計測システムと運動計測方法を提供する。【解決手段】  撮影範囲とその方向を画定するように、光を受光する感光部が１列に配置された高速度ラインカメラ１１は、雲台１２により角度調整される。照明装置２０は、高輝度均一の光を測定対象物であるガス絶縁開閉装置１０１の操作ロッド１０７に照射する。画像取込み装置３０は、画像データをデジタルデータに変換する。画像処理表示装置４０は、演算部４２によりデジタルデータを処理し、数値データ抽出やグラフ化などを行い、抽出した数値データおよび入力したデータを記憶部４３に記憶すると共に、抽出した数値データおよびグラフをデジタルデータ処理結果としてモニタ部４４で表示する。【選択図】  図１
2006126072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の運動時のストロークを計測する可搬式運動計測システムにおいて、
撮影範囲とその方向を画定するように、光を受光する感光部が１列に配置された撮影手段と、
前記撮影手段の設置角度を調整する角度調整手段と、
高輝度均一の光を前記測定対象物に照射する照明手段と、
前記撮影手段で取得した画像データをデジタルデータに変換する画像取込み手段と、
デジタルデータ処理部および結果表示部を有する画像処理表示手段と、
前記測定対象物の一部に付加され、周囲と色または反射率の異なる既知の寸法形状を有するマーカとを備え、
前記撮影手段は、前記測定対象物の運動時に前記撮影範囲で前記マーカを含む画像を撮影するように配置され、
前記画像処理表示手段は、前記デジタルデータから得られる前記マーカの位置に基づき、前記撮影範囲方向と同方向のストロークを計算するように構成されている
ことを特徴とする可搬式運動計測システム。
【請求項２】
前記マーカは、前記測定対象物の運動方向と直交する方向に向かって幅が変化する寸法形状を有し、
前記画像処理表示手段は、前記デジタルデータから得られる前記マーカの前記撮影範囲方向の長さに基づき、当該撮影範囲方向と同方向のストローク、当該撮影範囲方向と前記測定対象物の運動方向の成す角度、および、当該測定対象物の運動方向と直角方向の移動量を計算するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の可搬式運動計測システム。
【請求項３】
前記マーカは、前記測定対象物の運動方向に向かって幅が変化する左右対称の寸法形状を有し、当該マーカの中心線と当該測定対象物の中心軸とが一致するように配置され、
前記画像処理表示手段は、前記デジタルデータから得られる前記マーカの中心位置から、前記測定対象物の運動方向と直角方向の移動量を計算するように構成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の可搬式運動計測システム。
【請求項４】
前記マーカは、規則性を持つ間隔で配置された複数個のマーカを含む
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の可搬式運動計測システム。
【請求項５】
前記マーカは、等間隔で配置された２つ以上の直角三角形のマーカを含む
ことを特徴とする請求項４に記載の可搬式運動計測システム。
【請求項６】
前記複数個のマーカは、１枚のシート状に形成されている
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の可搬式運動計測システム。
【請求項７】
前記照明手段は、高輝度均一の光を前記測定対象物に照射するライン型照明手段を含み、当該ライン型照明手段は、その照明跡の方向が当該測定対象物の運動方向と一致するように配置されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の可搬式運動計測システム。
【請求項８】
画像をデジタルデータとして取得して画面表示するデジタル撮影手段を備え、当該デジタル撮影手段は、前記撮影手段と撮影範囲方向が一致するように当該撮影手段に固定されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の可搬式運動計測システム。
【請求項９】
照準線と接眼レンズを有する照準器を備え、当該照準器は、前記撮影手段の撮影範囲方向とその照準線が一致するように当該撮影手段に固定されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の可搬式運動計測システム。
【請求項１０】
前記角度調整手段は、前記画像処理表示手段からの指令により前記撮影手段の角度を自動的に調整するように構成され、
前記画像処理表示手段は、前記角度調整手段に対して、前記撮影手段の撮影範囲方向と前記測定対象物の運動方向を一致させるための指令を与えるように構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一に記載の可搬式運動計測システム。
【請求項１１】
前記マーカは、前記測定対象物の回転運動方向に向かって幅が変化する寸法形状を有し、
前記画像処理表示手段は、前記デジタルデータから得られる前記マーカの前記撮影範囲方向の長さに基づき、前記測定対象物の回転運動の角度変位を計算するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の可搬式運動計測システム。
【請求項１２】
前記マーカは、前記測定対象物の回転運動の支点上を通る線形状を有し、
前記画像処理表示手段は、前記デジタルデータから得られる前記線形状のマーカの位置に基づき、前記測定対象物の回転運動の角度変位を計算するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の可搬式運動計測システム。
【請求項１３】
前記撮影手段は、予め設定された間隔の互いに並行な撮影範囲を有するように配置される第１と第２の撮影手段を含み、
前記画像処理表示手段は、前記第１と第２の撮影手段で取得した画像データの前記デジタルデータから得られる前記線形状のマーカの位置に基づき、前記測定対象物の回転運動の角度変位を計算するように構成されている
ことを特徴とする請求項１２に記載の可搬式運動計測システム。
【請求項１４】
前記撮影手段、前記画像取込み手段、および前記画像処理表示手段は、一体型の装置として構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一に記載の可搬式運動計測システム。
【請求項１５】
測定対象物の運動時のストロークを計測する運動計測方法において、
撮影範囲とその方向を画定を画定するように、光を受光する感光部が１列に配置された撮影手段と、
前記撮影手段の設置角度を調整する角度調整手段と、
高輝度均一の光を前記測定対象物に照射する照明手段と、
前記撮影手段で取得した画像データをデジタルデータに変換する画像取込み手段と、
デジタルデータ処理部および結果表示部を有する画像処理表示手段と、
前記測定対象物の一部に付加され、周囲と色または反射率の異なる既知の寸法形状を有するマーカとを使用して、
前記撮影手段を、前記測定対象物の運動時に前記撮影範囲で前記マーカを含む画像を撮影するように配置し、
前記画像処理表示手段により、前記デジタルデータから得られる前記マーカの位置に基づき、前記撮影範囲方向と同方向のストロークを計算する
ことを特徴とする運動計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、開閉装置等に設けられた可動部材のストローク測定に用いられる可搬式運動計測システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発変電所および開閉所等においては、電力用開閉装置として、絶縁性能および消弧性能に優れたガス絶縁開閉装置が広く用いられている。このようなガス絶縁開閉装置の一例として、垂直配置された従来のパッファ型のガス絶縁開閉装置１０１の構成例を図１５に示す。
【０００３】
同図に示すように、従来のパッファ型ガス絶縁開閉装置１０１は、ガスが封入された密閉タンク１０２内に、固定電極１０３および可動電極１０４が相対的に動作可能に配置され、可動電極１０４側にパッファ機構１０５が付属的に形成されている。そして、開極動作時に固定電極１０３および可動電極１０４間で発生するアークに対して、パッファ機構１０５で圧縮された絶縁ガスを吹き付け、消弧するように構成されている。
【０００４】
また、可動電極１０４には、絶縁ロッド１０６を介して操作ロッド１０７が取り付けられている。この操作ロッド１０７には、操作機構１０８の操作ピストン１０９が連結されており、この操作ピストン１０９の上下動によって可動電極１０４の開閉動作が行われるようになっている。なお、操作ピストン１０９は、アキュムレータ１１０及び油圧ポンプ１１１を有する油圧系の引外し弁１１２および投入弁１１３の開動作によって動かされ、引外し動作と投入動作を行うようになっている。
【０００５】
ところで、このような開閉装置の出荷時および定期点検時においては、可動電極４の移動距離および速度の測定、すなわちストローク測定が行われる。この測定で得られるストロークカーブは、遮断性能を把握する重要なパラメーターである。このようなストローク測定を行う場合、従来は、図１６に示すように、摺動抵抗体を用いたポテンショメータ１２１、電源１２２、検出変換調整器１２３からなる測定治具を開閉装置の操作ロッド１０７に取り付ける必要があった。また、操作ロッド１０７は図示しない可動電極に取り付けられており、可動電極の動作に対して図中の矢印２０１の方向に往復動作するので、位置によって変化する抵抗値を、検出変換調整器１２３により検出電圧として取り出し、ストローク測定を行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
一方、最近では、被検出体の接近に感応する近接センサや、被検出体の位置に応じて透過あるいは反射した光を検知する光センサなどの非接触式センサを使用した計測システムが用いられている。
【０００７】
このような近接センサを使用した計測システムは、操作ロッドに取り付けた被検出体と、この被検出体の接近に感応する近接センサからなっており、近接センサの検出信号はケーブルより中継盤まで電送され、その中継盤内のセンサ受信機および計測部への入力信号となるため、被検出体または近接センサを等間隔に多数取り付けることにより、ストローク測定が可能となるというものである（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
また、上記光センサには透過方式と反射方式のものがある。このうち、透過方式の光センサを使用した計測システムは、対向配置された発光部と受光部と、操作ロッドに設けられた光遮蔽板である被検出体からなっており、光遮蔽板による光の遮断によって、光遮蔽板の動作状態を検出するため、受光部・発光部、または、光遮蔽板を多数配置することにより、ストローク測定が可能となるというものである。
【０００９】
また、反射方式の光センサを使用した計測システムは、発光部と、受光部と、操作ロッドに設けられた光反射板である被検出体からなり、光反射板が所定位置にあるとき発光部からの照射光が受光部で受光できるよう配置されており、光反射板による光の反射により光反射板の動作状態を検出するため、受光部・発光部、または、光反射板を多数配置することにより、ストローク測定が可能となるというものである。
【特許文献１】特公昭６０−２０６８６号公報
【特許文献２】特開平１０−３０８１４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、摺動抵抗体による測定では、摺動抵抗体の損耗のため、十数回程度しか精度の高い測定を行うことができず、また、取付け・取外し作業が繁雑であるという問題点があった。
【００１１】
また、近接センサを用いた計測システムでは、センサから出力する信号の形態が電気信号であるため、開閉器の主回路入切時に発生する誘導サージにより誤動作する可能性があった。また、ストローク測定には、数ｋＨｚ以上の応答特性が必要であるのに対して、市販の近接センサでは応答特性は数百Ｈｚ程度であるため、高精度のストローク測定を行うことは難しかった。
【００１２】
また、光センサを用いた計測システムでは、検出出力として光を用いるため、近接センサと比較して耐ノイズ性に優れている。しかしながら、透過方式に関しては、発光・受光面の汚損により透過光量が大幅に変化するので、日照や天候が変化する屋外での適用は難しいという問題点があった。また、反射方式に関しては、反射板の汚れや凹凸により受光面で受ける光量が変動する場合があり、センサの信頼性が低下するという問題点があった。
【００１３】
さらに、上記の非接触式センサを使用した計測システムでストローク測定を行う場合、センサまたは被検出体を多数配置する必要があり、センサ取付けおよび取外しの際に繁雑な作業が必要となる。さらに、高精度の測定を行うためには、多数のセンサおよび被検出体を精度よく配置しなくてはならず、微調整等の作業も必要となる。
【００１４】
また、取付けが容易なレーザー変位計を使用した計測システムもあるが、市販のレーザー変位計の測定範囲は最大でも２００ｍｍであり、２００ｍｍ以上のストロークを計測することはできないという問題点があった。
【００１５】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、測定回数による測定精度の劣化がなく、繁雑な取付作業が不要で、誘導サージ等のノイズによる誤作動がなく、日照や天候による影響がなく、あらゆる長さのストロークに対応可能な、高精度の可搬式運動計測システムと運動計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するため、本発明は、測定対象物の一部にマーカを付加して、このマーカを含む画像を撮影し、マーカの位置に基づいて測定対象物のストロークを計算することにより、測定対象物のストロークを容易かつ高精度に計測できるようにしたものである。
【００１７】
すなわち、本発明の可搬式運動計測システムは、測定対象物の運動時のストロークを計測する可搬式運動計測システムにおいて、撮影手段、角度調整手段、照明手段、画像取込み手段、画像処理表示手段、マーカ、を備えたことを特徴としている。ここで、撮影手段は、撮影範囲とその方向を画定するように、光を受光する感光部が１列に配置された手段である。また、角度調整手段は、撮影手段の設置角度を調整する手段であり、照明手段は、高輝度均一の光を測定対象物に照射する手段である。また、画像取込み手段は、撮影手段で取得した画像データをデジタルデータに変換する手段であり、画像処理表示手段は、デジタルデータ処理部および結果表示部を有する手段である。そして、マーカは、測定対象物の一部に付加され、周囲と色または反射率の異なる既知の寸法形状を有する。さらに、撮影手段は、測定対象物の運動時に撮影範囲でマーカを含む画像を撮影するように配置される。また、画像処理表示手段は、デジタルデータから得られるマーカの位置に基づき、撮影範囲方向と同方向のストロークを計算するように構成される。
【００１８】
また、本発明の運動計測方法は、上記のような可搬式運動計測システムの特徴を方法の観点から把握したものである。
【００１９】
以上のような特徴を有する本発明によれば、まず、測定対象物に付加されたマーカが撮影でき、撮影手段の撮影範囲方向と測定対象物の運動方向が一致するように撮影手段を配置し、また、マーカに対して常に高輝度で均一の光を照射することができるように照明手段を配置する。そして、測定対象物の運動中に、撮影手段でマーカを撮影することにより、取得された画像データは画像取込み手段を介してデジタルデータに変換され、画像処理表示手段に転送される。画像処理表示手段は、デジタルデータから得られるマーカの位置に基づき、撮影範囲方向と同方向のストロークを計算し、得られた数値データ、グラフ、および画像を結果表示部に表示する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、測定対象物の一部にマーカを付加して、このマーカを含む画像を撮影し、マーカの位置に基づいて測定対象物のストロークを計算することにより、測定回数による測定精度の劣化がなく、繁雑な取付作業が不要で、誘導サージ等のノイズによる誤作動がなく、日照や天候による影響がなく、あらゆる長さのストロークに対応可能な、高精度の可搬式運動計測システムと運動計測方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」と呼ぶ）について図面を参照して具体的に説明する。
【００２２】
［第１の実施形態］
［構成］
図１は、本発明を開閉器のストローク測定に適用した第１の実施形態に係る可搬式運動計測システムの一例を示す概略構成図である。この図１に示すように、撮影装置１０、照明装置２０、画像取込み装置３０、画像処理表示装置４０、ケーブル５１〜５３、第１のマーカＭ１、から構成されている。各部の詳細は次の通りである。
【００２３】
まず、撮影装置１０は、高速度ラインカメラ１１と、高速度ラインカメラ１１の角度調整ができる雲台１２、および雲台１２を上部に設置した三脚１３、から構成されている。ここで、高速度ラインカメラ１１は、撮影範囲とその方向を画定するように、光を受光する感光部が１列に配置され、高速に画像を読み取ることができる。また、照明装置２０は、高輝度均一の光を測定対象物であるガス絶縁開閉装置１０１の操作ロッド１０７に照射する。
【００２４】
また、画像取込み装置３０は、高速度ラインカメラ１１で取得した画像データをデジタルデータに変換する。また、画像処理表示装置４０は、キーボードやテンキーなどの入力部４１、ＣＰＵなどのデジタルデータを処理する演算部（デジタルデータ処理部）４２、メモリなどの記憶部４３、デジタルデータ処理により得られたデータを画面表示するモニタ部４４、から構成されている。
【００２５】
すなわち、この画像処理表示装置４０は、演算部４２により、デジタルデータを処理し、任意の数値データを抽出し、グラフ化などを行い、演算部４２で抽出した数値データおよび入力部４１から入力したデータを記憶部４３に記憶すると共に、演算部４２で抽出した数値データおよびグラフをデジタルデータ処理結果としてモニタ部（結果表示部）４４で表示するように構成されている。この画像処理表示装置４０は、具体的には、図１に示すように、小型で持ち運びが容易なノートパソコン等の形態で実現される。
【００２６】
そして、高速度ラインカメラ１１と画像取込み装置３０は、第１のケーブル５１により接続され、高速度ラインカメラ１１で取得した画像のアナログデータが画像取込み装置３０に転送されるように構成されている。また、画像取込み装置３０と画像処理表示装置４０は、第２のケーブル５２により接続され、画像取込み装置３０で変換された画像のデジタルデータが画像処理表示装置４０に転送されるように構成されている。さらに、第３のケーブル５３は、遮断電流や接点電圧などの他のシステムからの計測信号を画像処理表示装置４０に転送するために画像処理表示装置４０に接続されている。
【００２７】
また、第１のマーカＭ１は、測定対象物であるガス絶縁開閉装置１０１の操作ロッド１０７に付加されている。この第１のマーカＭ１は、周囲の色と異なる色または反射率のペイント、シート等から構成されており、その寸法形状は既知である。ここで、「寸法形状が既知」とは、「システムの利用者が当該寸法形状を把握していること」、あるいは、「画像処理表示装置４０自体に当該寸法形状が記憶されていること」を意味している。なお、図１では、一例として、第１のマーカＭ１が長方形の場合を示しているが、形状が既知であれば、いかなる形状でも構わない。
【００２８】
［作用］
上記のように構成された第１の実施形態においては、出荷時および定期点検時に、次のように高速度ラインカメラ１１と照明装置２０を配置する。すなわち、開閉動作試験中の操作ロッド１０７に取り付けられた第１のマーカＭ１が撮影でき、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓ方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１が一致するように高速度ラインカメラ１１を配置し、また、常に第１のマーカＭ１に高輝度で均一の光を照射することができるように照明装置２０を配置する。
【００２９】
そして、操作ロッド１０７の運動中に、画像処理表示装置４０からの撮影指令に応答して、高速度ラインカメラ１１により所定のサンプリング周期で第１のマーカＭ１を撮影することにより、取得された画像のアナログデータは画像取込み装置３０を介してデジタルデータに変換され、画像処理表示装置４０に転送される。
【００３０】
図２は、上記のようにして取得されたデジタルデータの処理の一例として、モノトーンの取得画像６１の処理を示している。この図２の例では、図中左に示す取得画像６１における第１のマーカ部分は他の部分よりも輝度値が高いので、画像処理表示装置４０において、適当なしきい値での２値化処理を行うことにより、図中右に示すような処理画像６２を得ることができる。なお、このような２値化処理は周知の技術であるため、詳細な説明は省略する。
【００３１】
この処理画像６２においては、高輝度画素が第１のマーカＭ１部分であるので、フレーム毎に、第１のマーカの座標を取得することができる。なお、ここでは一例として、２値化処理を用いているが、フレーム毎の第１のマーカ座標を検出することができれば、画像処理の方法はいかなる方法でも構わない。
【００３２】
また、第１のマーカＭ１の寸法形状は既知であるため、この寸法形状と第１のマーカ部分の画素数から一画素あたりの実測長さを容易に把握することができる。また、画像データ取得（撮影）のサンプリング周期も既知なので、このサンプリング周期に基づき、第１のマーカ位置の時間変化測定、すなわち、ストローク測定を容易に行うことができる。
【００３３】
また、高速度ラインカメラ１１への画像処理表示装置４０の撮影指令のサンプリング周期と同期して、第３のケーブル５３を介して、他の計測装置より取得された計測信号が画像処理表示装置４０に取り込まれる。これによって、画像処理表示装置４０においては、演算部４２により、他の計測信号の時間変化とストロークカーブとを組み合わせたグラフを作成することができ、これらの数値データ、グラフ、および画像の全てをモニタ部４４に表示させることができる。また、オペレータは、日付、型式などの必要となるデータを入力部４１から入力することにより、それらのデータを測定結果とともに記憶部４３に記憶させることができる。
【００３４】
［効果］
以上のように、本実施形態の可搬式運動計測システムは、光を利用した非接触式センサを用いているので、測定回数に伴う測定精度の低下はなく、ノイズや天候などの影響を受けずにストロークカーブを計測することができる。また、測定方法も、操作ロッド１０７に第１のマーカＭ１を取付け、それを撮影するのみなので、種々の測定部材の設置および測定作業の負荷は非常に低く、また、可搬性に優れているため、現地作業における適応性は非常に高い。
【００３５】
さらに、他の計測信号から得られた計測結果をグラフ化し、ストロークカーブと同時にモニタ部４３に表示できるので、多方向からの総合的評価が可能となる。さらに、記憶部４３に保存した出荷時または過去の定期点検時の計測結果と現在の計測結果を比較することにより、現在の遮断性能の把握、および、今後の遮断性能変化の推定が容易となる。
【００３６】
［第１の実施形態の変形例］
なお、上記第１の実施形態の変形例としては、マーカや装置の一部を変更した各種の変形例が考えられる。以下には、このような変形例について順次説明する。
【００３７】
［第２のマーカの使用］
まず、図３に示すように、第１のマーカＭ１の代わりに、操作ロッド１０７の運動方向２０１と直交する方向に向かって幅が変化する三角形状または台形状等の第２のマーカＭ２を操作ロッド１０７に設置してもよい。第１のマーカＭ１と同様に、この第２のマーカＭ２の寸法形状も既知であるものとする。操作ロッド１０７の運動中に、この第２のマーカＭ２を高速度ラインカメラ１１で撮影することにより、本来の操作ロッド１０７の運動方向２０１と異なる方向の運動があった場合、または、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓの方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１が一致していない場合でも、精度の高い計測が可能となる。
【００３８】
すなわち、画像処理表示装置４０においては、演算部４２により、第２のマーカＭ２の撮影範囲Ｓ方向の長さに基づき、操作ロッド１０７の運動方向２０１と直角方向の移動量、および、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓ方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１の成す角度θを同時に算出できる。その結果、画像処理表示装置４０において、ストロークの補正が可能となり、精度の高い計測が可能となる。
【００３９】
例えば、操作ロッド１０７に設置した第２のマーカＭ２が、図３に示すように、底辺ａ、高さｂの二等辺三角形状であり、その高さ方向が操作ロッド１０７の運動方向２０１と直角方向に配置されているとする。この場合に、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓ方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１が一致し、かつ、操作ロッド１０７の運動方向２０１が図中に示すような１方向のみである場合には、高速度ラインカメラ１１から取得した第２のマーカＭ２の長さは一定となる。
【００４０】
一方、本来の操作ロッド１０７の運動方向２０１とは異なる方向の運動があった場合に、高速度ラインカメラ１１から取得した運動前および運動中における第２のマーカＭ２の長さがそれぞれＬ1およびＬ2であれば、以下の式（１）により、操作ロッド１０７の運動方向２０１と直交する方向の移動量Δｘを算出することができる。なお、図３では、右方向を正とする。
【数１】
2006126072.tif 000003
【００４１】
また、図４に示すように、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓの方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１が異なる場合でも、運動前および運動中における第２のマーカＭ２の長さがそれぞれＬ1およびＬ2、第２のマーカＭ２の中心座標がそれぞれｙ1およびｙ2であれば、以下の式（２）より、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓ方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１の成す角度θを求めることができる。
【００４２】
【数２】
2006126072.tif 000004
【００４３】
［第３のマーカの使用］
また、図５に示すように、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓの方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１が直交するように高速度ラインカメラ１１を設置し、第１のマーカＭ１および第２のマーカＭ２の代わりに、操作ロッド１０７の運動方向２０１に向かって幅が変化し、運動中において常に撮影される三角形状または台形状の第３のマーカＭ３を操作ロッド１０７に設置してもよい。第１、第２のマーカＭ１，Ｍ２と同様に、この第３のマーカＭ３の寸法形状も既知であるものとする。
【００４４】
操作ロッド１０７の運動中に、この第３のマーカＭ３を高速度ラインカメラ１１で撮影することにより、高速度ラインカメラ１１から取得した運動前および運動中における第３のマーカＭ３の長さから、画像処理表示装置４０において、操作ロッド１０７の移動距離を算出することができ、ストローク測定が可能となる。
【００４５】
例えば、図５に示すような底辺ａ、高さｂの二等辺三角形状の第３のマーカＭ３を、操作ロッド１０７の中心軸と第３のマーカＭ３の中心線が一致するように設置した場合に、高速度ラインカメラ１１で取得した運動前および運動中における第３のマーカＭ３の長さがそれぞれＬ1およびＬ2であれば、操作ロッド１０７の運動方向２０１の移動量Δｙは、以下の式（３）で求めることができる。
【数３】
2006126072.tif 000005
【００４６】
さらに、左右対称形状の第３のマーカＭ３を用いて、その中心線と操作ロッド１０７の中心軸が一致するように第３のマーカＭ３を設置することにより、操作ロッド１０７の運動中に本来の運動方向２０１とは異なる方向への運動があった場合でも、画像処理表示装置４０において、高速度ラインカメラ１１で取得した第３のマーカＭ３の中心位置から、操作ロッド１０７の運動方向２０１と直角方向の移動量も算出することができる。
【００４７】
例えば、本来の操作ロッド１０７の運動方向とは異なる方向への運動があった場合に、運動前および運動中における第３のマーカＭ３の中心座標がそれぞれｘ1およびｘ2であれば、操作ロッド１０７の運動方向２０１と直角方向の移動量Δｘは、以下の式（４）により算出することできる。
【数４】
2006126072.tif 000006
【００４８】
以上のように、図５に示すような第３のマーカＭ３により、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓ方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１の成す角度θ、および、操作ロッド１０７の運動方向２０１と直角方向の移動量を算出することができるので、画像処理表示装置４０においてストロークの補正が可能となり、精度の高い計測が可能となる。
【００４９】
［第４のマーカの使用］
また、第１〜第３のマーカＭ１〜Ｍ３の代わりに、図６に示すような、角度αをもつ直角三角形が間隔Ｌで２つ以上描かれている第４のマーカＭ４を操作ロッド１０７に設置してもよい。この場合には、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲方向ＳＤと操作ロッド１０７の運動方向２０１の成す角度θを以下の式（５）より求めることができる。
【００５０】
【数５】
2006126072.tif 000007
【００５１】
第２のマーカＭ２および第３のマーカＭ３では、運動中のマーカを撮影しないと、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓ方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１の成す角度θを算出することができなかった。しかし、図６に示すような第４のマーカＭ４を用いることにより、運動前にθを算出できるので、予め、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓ方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１が一致するようにカメラ角度を調整することができる。なお、この第４のマーカＭ４を用いた場合、本来の操作ロッド１０７の運動方向２０１とは異なる方向への運動があった場合でも、第２のマーカＭ２と同様にストローク運動と直角方向の移動量を算出することもできる。
【００５２】
また、運動前に高速度ラインカメラ１１の角度を調整しない場合でも、第２のマーカＭ２と同様に、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓ方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１の成す角度θを算出できるので、画像処理表示装置４０にてストロークの補正が可能となり、精度の高い計測が可能となる。
【００５３】
［第４のマーカと自動雲台の組み合わせ］
さらに、図７に示すように、雲台１２の代わりに、電気的な指令により操作が可能な自動雲台１４を取付け、画像処理表示装置４０からの指令を転送する第４のケーブル５４で画像処理表示装置４０と自動雲台１４を接続してもよい。この場合には、画像処理表示装置４０において、前記式（５）から角度θを算出し、自動雲台１４を「−θ」傾かせる指令を送るように構成する。このように構成した場合、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓ方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１を自動的に一致させることができるので、測定前の準備作業を軽減することができる。
【００５４】
［等間隔マーカ群の使用］
また、撮影範囲Ｓがストローク全体より狭い低解像度の高速度ラインカメラ１１を適用する場合には、図８（ａ）に示すように、第１のマーカＭ１、第２のマーカＭ２、または、第４のマーカＭ４が等間隔で配置されている等間隔マーカ群ＭＧ１を操作ロッド１０７に設置する。なお、図８では、マーカとして第２のマーカＭ１を用いた例を示している。また、マーカ間隔は、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓより狭く、既知の距離である。これにより、マーカを常に撮影することができるので、フレーム毎におけるマーカの移動量からのストローク測定が可能となる。
【００５５】
［不等間隔マーカ群の使用］
さらに、マーカ間隔が等しくなく、例えば、図８（ｂ）に示すように、下方向に行くに従い間隔が広くなるなどの規則性を持つ不等間隔マーカ群ＭＧ２を設置することにより、操作ロッド１０７に逆方向の運動が生じた場合でも、容易に検出することができる。
【００５６】
［シート状マーカ群の使用］
さらに、図８に示すマーカ群ＭＧ１，ＭＧ２をシート状とすることにより、操作ロッド１０７へのマーカ群の設置作業は、操作ロッド１０７へシートを貼り付けるだけとなり、非常に容易な作業で済む。さらに、常に同一のマーカ間隔を得ることができるので、画像処理表示装置４０におけるマーカ検出のアルゴリズムは同じものを用いることができ、測定精度も向上する。
【００５７】
［マーカ群に共通の作用］
さらに、図８に示すマーカ群ＭＧ１，ＭＧ２において、個々のマーカ間隔は既知であるので、正面からではなく斜め上からの撮影であっても、画像処理表示装置４０において、正しいストロークを検出することができる。また、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓ方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１が一致していない、または、操作ロッド１０７の運動中に本来の運動方向２０１とは異なる方向の運動があった場合でも、第２のマーカＭ２および第４のマーカＭ４と同様に、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓ方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１の成す角度θ、および、操作ロッド１０７の運動方向２０１と直角方向の移動量を算出することができるので、画像処理表示装置４０においてストロークの補正が可能となり、精度の高い計測が可能となる。
【００５８】
［一体型画像処理表示装置の使用］
また、図９に示すように、画像取込み装置３０および画像処理表示装置４０の代わりに、これら装置３０，４０の両方の機能を有し、高速度ラインカメラ１１と一体型の装置として構成された一体型画像処理表示装置７０を用いることも可能である。このような一体型画像処理表示装置７０を用いることにより、第１のケーブル５１および第２のケーブル５２等を省略できるので、さらに構成が簡略で、可搬性が高く、測定前の準備作業および後片付け作業の負荷の少ないシステムが実現できる。
【００５９】
［第２の実施形態］
図１０は、本発明を開閉器のストローク測定に適用した第２の実施形態に係る可搬式運動計測システムの一例を示す概略構成図である。本実施形態と第１の実施形態との差異は次の通りである。
【００６０】
まず、前述した第１の実施形態では、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓの方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１が一致していない場合、マーカを撮影することにより、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓの方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１の成す角度θを算出し、ストロークカーブの補正およびカメラ角度の調整を行った。
【００６１】
これに対して、本実施形態では、図１０に示すように、レーザースリット光やライン型のＬＥＤ照明などの高輝度で均一のライン光を対象物に照射するライン型照明装置２１の照明跡２２の方向を、操作ロッド１０７の運動方向２０１と一致するように設置する。なお、他の部分の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００６２】
このような構成を有する本実施形態によれば、次のような作用が得られる。すなわち、ライン型照明装置２１による照射跡２２は、他の部分より輝度値が高いので、高速度ラインカメラ１１から取得した画像がすべて高輝度となるように高速度ラインカメラ１１の角度を調整することにより、運動前に高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓの方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１を一致させることができる。
【００６３】
このように、第２の実施形態においては、運動前に高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓの方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１を一致させることができるので、第１の実施形態で行う高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓの方向と操作ロッド１０７の運動方向のなす角度θの算出は不要となり、単純なアルゴリズムでストロークカーブを得ることができる。
【００６４】
［第２の実施形態の変形例］
なお、第２の実施形態の変形例としては、マーカや装置の一部を変更した各種の変形例が考えられる。以下には、このような変形例について順次説明する。
【００６５】
［異なるマーカの使用］
まず、図１０では、マーカとして第１のマーカＭ１を用いた例を示したが、第１のマーカＭ１の代わりに、第２〜第４のマーカＭ２〜Ｍ４を設置することにより、操作ロッド１０７の運動中に本来の運動方向２０１とは異なる方向の運動があった場合でも、その移動量を算出することができる。
【００６６】
［自動雲台の使用］
さらに、雲台１２の代わりに、図７に示したような、電気的な指令により操作が可能な自動雲台１４を取付け、画像処理表示装置４０からの指令を転送する第４のケーブル５４で画像処理表示装置１０と自動雲台１４を接続してもよい。この場合には、ライン型照明装置２１の照射時に高速度ラインカメラ１１からの画像がすべて高輝度となるように画像処理表示装置４０から自動雲台１４へ指令を送るように構成する。このように構成することにより、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓの方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１を自動的に一致させることができるので、測定前の準備作業を軽減することができる。
【００６７】
［校正用ＣＣＤエリアカメラの使用］
また、ライン型照明装置２１の代わりに、図１１（ａ）に示すように、画像をデジタルデータとして取得することのできる校正用ＣＣＤエリアカメラ１５を、取得画像の中心の垂直方向と高速度ラインカメラの撮影範囲の方向が常に一致するように高速度ラインカメラ１１に固定してもよい。この場合、校正用ＣＣＤエリアカメラ１５の取得画像を表示する校正用ＣＣＤエリアカメラ１５と一体型または別置きの表示装置（図示せず）の画面１６には、図１１（ｂ）に示すように、中央に垂直な照準線１７が描かれている。
【００６８】
このように、校正用ＣＣＤエリアカメラ１５を使用した場合には、画面１６に描かれた照準線１７と操作ロッド１０７の運動方向２０１が一致するように高速度ラインカメラ１１の角度を調整することにより、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓの方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１を一致させることができるので、単純なアルゴリズムでストロークカーブを得ることができる。
【００６９】
［照準器の使用］
また、図１０に示すライン型照明装置２１および図１１に示す校正用ＣＣＤエリアカメラ１５の代わりに、照準線と接眼レンズを有する照準器を、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓの方向と照準線が一致するように高速度ラインカメラ１１に固定してもよい。この場合には、肉眼で照準器内の照準線が操作ロッド１０７の運動方向２０１と一致するように高速度ラインカメラ１１の角度を調整することにより、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓの方向と操作ロッド１０７の運動方向２０１を一致させることができるので、単純なアルゴリズムでストロークカーブを得ることができる。
【００７０】
［一体型画像処理表示装置の使用］
さらに、画像取込み装置３０および画像処理表示装置４０の代わりに、これら装置３０，４０の両方の機能を有し、高速度ラインカメラ１１と一体型の装置として構成された一体型画像処理表示装置７０（図９）を用いることも可能である。このような一体型画像処理表示装置７０を用いることにより、さらに構成が簡略で、可搬性が高く、準備作業および後片付け作業の負荷の少ないシステムが実現できる。
【００７１】
［第３の実施形態］
上記の第１、第２の実施形態においては、直線運動の計測について述べた。しかし、開閉器等のストロークを計測する際に、ロッド等の直線運動を常に撮影できるとは限らず、図１２に示すように、開閉装置の操作機構におけるシャフト８０等の回転運動からストロークを計測する場合がある。
【００７２】
図１３は、このような回転運動の計測に本発明を適用した第３の実施形態にかかる可搬式運動計測システムの一例を示す部分構成図である。以下には、本実施形態について、図１３を参照して具体的に説明する。本実施形態と第１の実施形態との差異は次の通りである。
【００７３】
すなわち、本実施形態においては、図１３に示すように、測定対象物であるシャフト８０の回転運動方向に向かって幅が変化する第１の回転運動用マーカＭ１１が施された扇形状等のマーカ部材８１が、シャフト８０の回転運動の支点８０ａとマーカ部材８１の扇形状の中心を一致させ、シャフト８０の回転運動とともにマーカ部材８１も回転運動を行うように設置する。また、高速度ラインカメラ１１を、撮影範囲Ｓの方向が回転運動の支点８０ａ上を通り、回転運動中のマーカＭ１１を撮影できるように設置する。なお、他の部分の構成は、図示していないが、第１の実施形態と同様である。
【００７４】
このような構成を有する本実施形態においては、画像処理表示装置４０にてフレーム毎のマーカの長さから部材の回転角度を算出することができ、ストロークカーブを計測することができる。
【００７５】
例えば、第１の回転運動用マーカＭ１１の角度θがその回転運動方向における幅ｘの関数f(x)で表される場合、運動前および運動中の高速度ラインカメラ１１より取得されたマーカの幅が、それぞれｘ1およびｘ2であるとすると、角度変位Δθは、以下の式（６）から算出することができる。
【数６】
2006126072.tif 000008
【００７６】
［第３の実施形態の変形例］
また、第３の実施形態の変形例としては、マーカや装置の一部を変更した各種の変形例が考えられる。例えば、図１４（ａ）に示すような線状の第２の回転運動用マーカＭ１２を、シャフト８０の回転運動の支点８０ａ上を通り、シャフト８０の回転運動と共に回転するように設置してもよい。この場合には、２台の高速度ラインカメラ１１を、撮影範囲Ｓ方向が並行となり、かつ、シャフト８０の回転運動中に第２の回転運動用マーカＭ１２を撮影できるように設置する。
【００７７】
このような構成とすることにより、画像処理表示装置４０において、２台の高速度ラインカメラ１１で撮影された第２の回転運動用マーカＭ１２の位置から、測定対象物であるシャフト８０の回転角度を算出することができ、ストロークカーブを計測することができる。
【００７８】
例えば、高速度ラインカメラ１１の撮影範囲Ｓ間の距離がａ、運動前および運動中における一方の高速度ラインカメラ１１により取得された第２の回転運動用マーカ位置がそれぞれｙ11およびｙ12、他方の高速度ラインカメラ１１により取得された第２の回転運動用マーカ位置がそれぞれｙ21およびｙ22であるとすると、角度変位Δθは、以下の式（７）から算出することができる。
【数７】
2006126072.tif 000009
【００７９】
なお、図１４（ｂ）に示すように、シャフト８０の回転運動の支点８０ａから高速度ラインカメラ１１の撮影範囲までの最短距離ａが既知である場合には、この最短距離ａを用いて１台の高速度ラインカメラ１１で、図１４（ａ）と同様の効果を得ることができる。
【００８０】
さらに、第１、第２の実施形態と同様に、画像取込み装置３０および画像処理表示装置４０の代わりに、これら装置３０，４０の両方の機能を有し、高速度ラインカメラ１１と一体型の装置として構成された一体型画像処理表示装置７０（図９）を用いることも可能である。このような一体型画像処理表示装置７０を用いることにより、さらに構成が簡略で、可搬性が高く、準備作業および後片付け作業の負荷の少ないシステムが実現できる。
【００８１】
［他の実施形態］
なお、本発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他にも多種多様な変形例が実施可能である。例えば、前記各実施形態においては、開閉器のストローク測定に適用した場合について説明したが、本発明は、開閉器のストローク測定に限定するものではなく、直線運動する物体一般の計測または回転運動する物体一般の計測に同様に適するものである。
【００８２】
また、前記第１〜第４の直線運動用のマーカの中から複数種類のマーカを組み合わせてもよい。さらに、回転運動用のマーカと直線運動用のマーカを適宜組み合わせて、直線運動する物体と回転運動する物体の両方の計測を行うシステムを構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態に係る可搬式運動計測システムの一例を示す概略構成図。
【図２】第１の実施形態に係る可搬式運動計測システムによるデジタルデータの処理を示す図であって、画像取り込み装置により取得された画像と、画像処理表示装置により処理された後の処理画像の一例を示す図。
【図３】第１の実施形態の変形例を示す図であって、第２のマーカを用いた場合の運動前と運動中の状態を示す図（高速度ラインカメラの撮影範囲の方向と直交する方向にΔｘ移動する場合）。
【図４】第１の実施形態の変形例を示す図であって、第２のマーカを用いた場合の運動前と運動中の状態を示す図（高速度ラインカメラの撮影範囲の方向とストローク運動方向の成す角がθの場合）。
【図５】第１の実施形態の変形例を示す図であって、第３のマーカを用いた場合の運動前と運動中の状態を示す図。
【図６】第１の実施形態の変形例を示す図であって、第４のマーカを用いた場合の運動前と運動中の状態を示す図。
【図７】第１の実施形態の変形例を示す図であって、第４のマーカと自動雲台を用いた可搬式運動計測システムの構成を示す概略構成図。
【図８】第１の実施形態の変形例に使用するマーカの一例を示す図であって、（ａ）は等間隔マーカ群、（ｂ）は不等間隔マーカ群。
【図９】第１の実施形態の変形例を示す図であって、一体型画像処理表示装置を用いた可搬式運動計測システムの構成を示す概略構成図。
【図１０】本発明を適用した第２の実施形態に係る可搬式運動計測システムの一例を示す概略構成図。
【図１１】第２の実施形態の変形例を示す概略構成図。
【図１２】本発明の適用対象となる測定対象物の一例として、回転運動からストロークを測定する開閉装置の一例を示す概略構成図。
【図１３】本発明を適用した第３の実施形態に係る可搬式運動計測システムの一例を示す部分構成図。
【図１４】第３の実施形態の変形例を示す部分構成図であり、（ａ）は、第２の回転運動用マーカを用い、２台の高速度ラインカメラで撮影した場合の運動前と運動中の状態を示す図、（ｂ）は、１台の高速度ラインカメラを用いた場合を示す図。
【図１５】従来のガス絶縁開閉装置の構成例を示す図。
【図１６】従来の接触式ストローク測定システムの構成例を示す図。
【符号の説明】
【００８４】
１０…撮影装置
１１…高速度ラインカメラ
１２…雲台
１３…三脚
１４…自動雲台
１５…校正用ＣＣＤエリアカメラ
１６…画面
１７…照準線
２０…照明装置
２１…ライン型照明装置
２２…照明跡
３０…画像取込み装置
４０…画像処理表示装置
４１…入力部
４２…デジタルデータ処理部
４２…演算部
４３…記憶部
４４…モニタ部
５１〜５４…ケーブル
６１…取得画像
６２…処理画像
７０…一体型画像処理表示装置
８０…シャフト
８０ａ…支点
８１…マーカ部材
１０１…ガス絶縁開閉装置
１０２…密閉タンク
１０３…固定電極
１０４…可動電極
１０５…パッファ機構
１０６…絶縁ロッド
１０７…操作ロッド
１０８…操作機構
１０９…操作ピストン
１１０…アキュムレータ
１１１…油圧ポンプ
１１２…引き出し弁
１１３…投入弁
１２１…ポテンショメータ
１２２…電源
１２３…検出変換調整器
２０１…矢印
Ｍ１〜Ｍ４…マーカ
ＭＧ１…等間隔マーカ群
ＭＧ２…不等間隔マーカ群
Ｍ１１，Ｍ１２…回転運動用マーカ
Ｐ…高速度ラインカメラの撮影範囲
ＰＤ…高速度ラインカメラの撮影範囲方向
【図１】
2006126072.tif 000010
【図３】
2006126072.tif 000011
【図４】
2006126072.tif 000012
【図５】
2006126072.tif 000013
【図６】
2006126072.tif 000014
【図７】
2006126072.tif 000015
【図８】
2006126072.tif 000016
【図９】
2006126072.tif 000017
【図１０】
2006126072.tif 000018
【図１１】
2006126072.tif 000019
【図１２】
2006126072.tif 000020
【図１３】
2006126072.tif 000021
【図１４】
2006126072.tif 000022
【図１５】
2006126072.tif 000023
【図１６】
2006126072.tif 000024
【図２】
2006126072.tif 000025