(57)【要約】【課題】検査対象物が揺らぐ状態にある場合も含めて、画像解析を利用して自動的・定量的に寸法を計測する構造物寸法計測システムを提供する。【解決手段】本発明に係る構造物寸法計測システム１は、揺らぐ検査対象物Ａの計測点を２以上の位置の撮影カメラで撮影できるように配置された、４以上の撮影カメラＣ１，Ｃ３，Ｃ６，Ｃ８と、撮影カメラで撮影された撮影画像を画像解析して、空中に保持されたことによる計測点の揺らぎを補正し、検査対象物Ａの大部分の計測点の基準計測点に対する相対的な三次元座標と予め定められた計測点間の寸法を自動計算して求める画像解析処理部６と、画像解析処理部６で求められた予め定められた計測点間の寸法を、製品外観寸法計測表Ｂに記入する検査表記入部７と、４以上の位置の撮影カメラＣ１，Ｃ３，Ｃ６，Ｃ８を同時に撮影するように制御する制御装置４とを備える。【選択図】図１
2018040760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物の予め定められた計測点間の寸法を計測する構造物寸法計測システムであって；
揺らぐ検査対象物の計測点を２以上の位置に配置された撮影カメラで撮影できるように配置された撮影カメラであって、４以上の位置に配置された前記撮影カメラと；
前記撮影カメラで撮影された撮影画像を画像解析して、前記計測点の揺らぎを補正し、前記検査対象物の計測点の基準計測点に対する相対的な三次元座標と前記予め定められた計測点間の寸法を自動計算して求める画像解析処理部と；
前記画像解析処理部で求められた前記予め定められた計測点間の寸法を、製品外観寸法計測表に記入する検査表記入部と；
前記４以上の位置に設置された撮影カメラを同時に撮影するように制御し、前記４以上の位置に設置された撮影カメラで撮影された撮影画像を前記画像解析処理部に順次送信する制御装置とを備える；
構造物寸法計測システム。
【請求項２】
検査対象物の予め定められた計測点間の寸法を計測する三次元形状計測システムであって；
揺らぐ検査対象物の計測点を２以上の位置に配置された撮影カメラで撮影できるように配置された撮影カメラであって、４以上の位置に配置された前記撮影カメラと； 
前記撮影カメラで撮影された撮影画像を画像解析して、前記計測点の揺らぎを補正し、前記検査対象物の計測点の基準計測点に対する相対的な三次元座標と前記予め定められた計測点間の寸法を自動計算して求める画像解析処理部と；
前記画像解析処理部で求められた前記予め定められた計測点間の寸法を、製品外観寸法計測表に記入する検査表記入部と；
前記４以上の位置に設置された撮影カメラを所定時間内に撮影するように制御し、前記４以上の位置に設置された撮影カメラで撮影された撮影画像を前記画像解析処理部に順次送信する制御装置とを備え；
前記検査対象物には前記計測点の近くに、マーク間の距離が一定値であるラベルが貼付けられている又はスタンプが押印されている；
構造物寸法計測システム。
【請求項３】
光源から前記計測点までの距離を計測するレーザ側長装置と；
前記レーザ側長装置で計測した前記計測点までの距離を用いて、前記予め定められた計測点間の寸法を補正する補正部とを備える；
請求項１又は請求項２に記載の構造物寸法計測システム。
【請求項４】
計測現場の温度又は湿度を計測する温度センサ又は湿度センサと；
前記予め定められた計測点間の寸法を温度又は湿度により補正する環境補正部とを備える；
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の構造物寸法計測システム。
【請求項５】
検査対象物の予め定められた計測点間の寸法を計測する構造物寸法計測方法であって；
揺らぐ検査対象物の計測点を２以上の位置に配置された撮影カメラで撮影できるように配置された撮影カメラであって、４以上の前記撮影カメラで同時に撮影する撮影工程と；
前記撮影工程で撮影された撮影画像を画像解析して、前記計測点の揺らぎを補正し、前記検査対象物の計測点の基準計測点に対する相対的な三次元座標と前記予め定められた計測点間の寸法を自動計算して求める画像解析処理工程と；
前記画像解析処理工程で求められた前記予め定められた計測点間の寸法を、製品外観寸法計測表Ｂに記入する検査表記入工程とを備える；
構造物寸法計測方法。
【請求項６】
請求項５に記載の構造物寸法計測方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ読み取り可能なプログラム。
【請求項７】
検査対象物の予め定められた計測点間の寸法を計測する構造物寸法計測システムであって；
前記検査対象物のパターンを平坦な水平面に投影する投影装置と；
前記水平面に投影された、前記検査対象物のパターンを撮影できるように２以上の位置に配置された前記撮影カメラと；
前記２以上の位置に配置された撮影カメラで撮影された撮影画像を画像解析して、前記撮影画像の大部分の計測点の基準計測点に対する相対的な二次元座標と前記予め定められた計測点間の寸法を自動計算して求める画像解析処理部と；
前記画像解析処理部で求められた前記予め定められた計測点間の寸法を、製品外観寸法計測表に記入する検査表記入部と；
前記２以上の位置に配置された撮影カメラを制御し、前記２以上の位置に配置された撮影カメラで撮影された撮影画像を前記画像解析処理部に順次送信する制御装置とを備える；
構造物寸法計測システム。
【請求項８】
前記撮影カメラは、前記水平面に投影された、前記検査対象物のパターンに基づいて作成された検査対象物上に再投影された前記検査対象物のパターンを撮影し；
前記画像解析処理部は、前記検査対象物上に再投影された前記検査対象物のパターンの撮影画像を解析する；
請求項７に記載の構造物寸法計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は構造物寸法計測システム及びその方法に関する。詳しくは、コンピュータを利用して自動的・定量的に寸法を計測する構造物寸法計測システム及び計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の建築・土木関係部材の構造物寸法計測については、部材を供給する多くの企業において、目視及びノギスやゲージを用いて行われてきた。しかしながら、熟練労働者の手が不足し、人手によらず簡易に計測できる方法が望まれている。ところで、大型構造物の三次元形状を自動的に計測する方法が提案されている。この方法によれば、２台１組の撮影カメラを用いて、計測対象物に設けられた多数のターゲット（計測点）の撮影画像を座標変換・画像解析して、自動的に計測点の三次元座標を計測している（特許文献１参照）。又は１台の撮影カメラで撮影した複数の撮影画像を用いて、自動的に計測点の三次元座標を計測している。また、ターゲットに基準定規（基準となる長さが表示されている）が使用されている（非特許文献１参照）。しかるに、これらの提案では、静止した大型構造物を静止した撮影カメラで撮影しており、検査対象物が揺らぐ状態にある場合にそのまま適用できない。そこで、検査対象物が揺らぐ状態にある場合も含めて、画像解析を利用して自動的・定量的に検査対象物の寸法を計測する方法が切望されている。また、設計パターンを構造物に投影して構造物寸法計測を行なう方法は見出されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０６−２７２５４１号公報（特３２１０８１７号）
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「ＶＦＯＲＭ  デジカメ３次元計測システム＆後作業支援システム」、株式会社横河技術情報、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２８年７月４日検索］、インターネットＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｔｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｖｆｏｒｍ／ｉｎｄｅｘ．ｓｈｔｍｌ、第１〜５頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、検査対象物が揺らぐ状態にある場合も含めて、画像解析を利用して自動的・定量的に寸法を計測する構造物寸法計測システム及び計測方法を提供することを目的とする。
また、検査対象物が静止状態にある場合においては、投影パターンを用いた新しい寸法を計測するシステム及び方法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】
【０００６】
上記課題を達成するために、本発明の第１の態様に係る構造物寸法計測システム１は、例えば図１に示すように、検査対象物Ａの予め定められた計測点間の寸法を計測する構造物寸法計測システムであって、揺らぐ検査対象物Ａの計測点を２以上の位置に配置された撮影カメラで撮影できるように配置された撮影カメラであって、４以上の位置に配置された撮影カメラＣ１，Ｃ３，Ｃ６，Ｃ８と、撮影カメラＣ１，Ｃ３，Ｃ６，Ｃ８で撮影された撮影画像を画像解析して、計測点の揺らぎを補正し、検査対象物Ａの計測点の基準計測点に対する相対的な三次元座標と予め定められた計測点間の寸法を自動計算して求める画像解析処理部６と、画像解析処理部６で求められた予め定められた計測点間の寸法を、製品外観寸法計測表Ｂに記入する検査表記入部７と、４以上の撮影カメラＣ１，Ｃ３，Ｃ６，Ｃ８を同時に撮影するように制御し、４以上の位置に配置された撮影カメラＣ１，Ｃ３，Ｃ６，Ｃ８で撮影された撮影画像を画像解析処理部６に順次送信する制御装置４とを備える。
【０００７】
ここにおいて、「予め定められた２計測点間の寸法」とは、製品外観寸法計測表Ｂ（図２参照）に記入されるべき２計測点間の寸法をいう。納入製品の規格は予め定められており、製品外観寸法計測表Ｂには、予め定められた２計測点間の寸法を記入するようになっている。また、「揺らぐ検査対象物」には、例えばクレーン２で空中に保持された検査対象物Ａ等が該当する。また、「検査対象物の計測点」は全ての計測点が２以上の位置に配置された撮影カメラで撮影できるようになることが理想的である。しかし、計測点が何か（クレーン、表面の凹凸、木の葉等）の陰に隠れて見えない、写真写りが悪い（暗い、反射光が強い等により）等のトラブルが生じ得る。しかし、このような例外を含んでも、相当数の計測点が２以上の位置に配置された撮影カメラで撮影できるようになっていれば、「計測点を２以上の位置に配置された撮影カメラで撮影できるように配置された撮影カメラ」に該当するものとする。
【０００８】
また、「検査対象物の計測点を、２以上の位置に配置された撮影カメラで撮影できる・・・、４以上の位置に配置された前記撮影カメラ」ということは、検査対象物の計測点は２以上の位置に配置されたカメラで撮影できるので、三角法等により計測点の位置座標を３次元的に求めることができることを意味する。さらに、かかる撮影カメラを４以上有することは、例えば図５に示すように、直方体状の構造体の６面の計測点の位置座標を３次元的に求めることができることを意味する。図５では、４つの撮影カメラがあり、６面が２つの位置に配置されたカメラで撮影できる。図３では、６つの撮影カメラがあり、６面が３つの位置に配置されたカメラで撮影できる。図４では、８つの撮影カメラがあり、６面が４つの位置に配置されたカメラで撮影できる。
【０００９】
また、制御装置４、画像解析処理部６及び検査表記入部７はパーソナルコンピュータＰＣで実現できる。これらは、同じパーソナルコンピュータ内に構成されても良く、別々のパーソナルコンピュータ内に構成されても良い。また、記憶部５は制御装置４と同じパーソナルコンピュータ内に構成されても良く、パーソナルコンピュータ外に外付け記憶装置として構成されても良く、クラウド内に構成されても良い。
このように構成すると、検査対象物が揺らぐ状態にある場合も含めて、画像解析を利用して自動的・定量的に寸法を計測する構造物寸法計測システムを提供できる。
【００１０】
上記課題を達成するために、本発明の第２の態様に係る構造物寸法計測システムは、検査対象物の予め定められた計測点間の寸法を計測する構造物寸法計測システムであって、揺らぐ検査対象物Ａの計測点を２以上の位置に配置された撮影カメラで撮影できるように配置された撮影カメラであって、４以上の位置に配置された撮影カメラＣ１，Ｃ３，Ｃ６，Ｃ８と、撮影カメラＣ１，Ｃ３，Ｃ６，Ｃ８で撮影された撮影画像を画像解析して、計測点の揺らぎを補正し、検査対象物Ａの計測点の基準計測点に対する相対的な三次元座標と予め定められた計測点間の寸法を自動計算して求める画像解析処理部６と、画像解析処理部６で求められた予め定められた計測点間の寸法を、製品外観寸法計測表Ｂに記入する検査表記入部７と、４以上の位置に設置された撮影カメラＣ１，Ｃ３，Ｃ６，Ｃ８を所定時間内に撮影するように制御し、４以上の位置に配置された撮影カメラＣ１，Ｃ３，Ｃ６，Ｃ８で撮影された撮影画像を画像解析処理部６に順次送信する制御装置４とを備え、検査対象物Ａには計測点の近くに、マーク間の距離が一定値であるラベルが貼付けられている又はスタンプが押印されている。
【００１１】
ここにおいて、「所定時間内に」とは、検査対象物Ａの位置の変化が無視できるような時間内であることを意味する。測定精度に依存するが、揺らぎが小さければ例えば１秒以内であればよく、揺らぎが収まった後であれば例えば１分以内であれば良い。また、マーク間の距離が一定値であるラベルが貼付けられている又はスタンプが押印されているので、検査対象物Ａに揺らぎがあっても位置の補正が可能になる。このような場合にも所定時間は短いことが望ましいが、例えば５分以内でも良い。
また、「計測点の近くに」には計測点の上も含むものとする。
【００１２】
このように構成すると、検査対象物が揺らぐ状態にある場合も含めて、画像解析を利用して自動的・定量的に寸法を計測する構造物寸法計測システムを提供できる。
【００１３】
また、本発明の第３の態様に係る構造物寸法計測システム１Ａは、第１の態様又は第２の態様において、例えば図６に示すように、光源から計測点までの距離を計測するレーザ側長装置８と、レーザ側長装置８で計測した計測点までの距離を用いて、予め定められた計測点間の寸法を補正する補正部９とを備える。
このように構成すると、第１の態様又は第２の態様における検査対象物Ａの大部分の計測点の基準計測点に対する相対的な三次元座標と予め定められた計測点間の寸法を補完するものとして使用できる。これにより、三次元座標計測の精度が向上し、構造物寸法の計測精度も向上する。
【００１４】
また、本発明の第４の態様に係る構造物寸法計測システム１Ｂは、第１ないし第３のいずれかの態様において、例えば図７５に示すように、計測現場の温度又は湿度を計測する温度センサ又は湿度センサと、予め定められた計測点間の寸法を温度又は湿度により補正する環境補正部１０とを備える。
このように構成すると、第１ないし第３のいずれかの態様における検査対象物Ａの大部分の計測点の基準計測点に対する相対的な三次元座標と予め定められた計測点間の寸法の温度又は湿度による影響を把握できる。これにより、三次元座標計測の精度が向上し、製品外観寸法の精度も向上する。
【００１５】
上記課題を達成するために、本発明の第５の態様に係る構造物寸法計測方法は、例えば図３に示すように、検査対象物の予め定められた計測点間の寸法を計測する構造物寸法計測システムであって、揺らぐ検査対象物Ａの計測点を２以上の位置に配置された撮影カメラで撮影できるように配置された撮影カメラであって、４以上の撮影カメラＣ１，Ｃ３，Ｃ６，Ｃ８で同時に撮影する撮影工程（Ｓ０２０）と、撮影工程（Ｓ０２０）で撮影された撮影画像を画像解析して、計測点の揺らぎを補正し、検査対象物Ａの計測点の基準計測点に対する相対的な三次元座標と予め定められた計測点間の寸法を自動計算して求める画像解析処理工程（Ｓ０４０〜Ｓ０６０）と、画像解析処理工程（Ｓ０４０〜Ｓ０６０）で求められた予め定められた計測点間の寸法を、製品外観寸法計測表Ｂに記入する検査表記入工程（Ｓ０７０）とを備える。
本態様は本発明の第１の態様に係る構造物寸法計測システムに対応する計測方法の発明である。
【００１６】
また、本発明の第６の態様に係るプログラムは、第５の態様に係る構造物寸法計測方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータ読み取り可能なプログラムである。
【００１７】
上記課題を達成するために、本発明の第７の態様に係る構造物寸法計測システムは、検査対象物Ａの予め定められた計測点間の寸法を計測する構造物寸法計測システムであって、検査対象物のパターンを平坦な水平面に投影する投影装置と、水平面に投影された、検査対象物Ａのパターンを撮影できるように２以上の位置に配置された撮影カメラＣ９〜Ｃ１２（図示しない）と、２以上の位置に配置された撮影カメラＣ９〜Ｃ１２で撮影された撮影画像を画像解析して、撮影画像の大部分の計測点の基準計測点に対する相対的な二次元座標と予め定められた計測点間の寸法を自動計算して求める画像解析処理部６と、画像解析処理部６で求められた予め定められた計測点間の寸法を、製品外観寸法計測表Ｂに記入する検査表記入部７と、２以上の位置に配置された撮影カメラＣ９〜Ｃ１２を制御し、２以上の位置に配置された撮影カメラでＣ９〜Ｃ１２撮影された撮影画像を画像解析処理部６に順次送信する制御装置４とを備える。
このように構成すると。検査対象物が静止状態にある場合において、投影パターンを用いた新しい寸法を計測するシステムを提供できる。
【００１８】
また、本発明の第８の態様に係る構造物寸法計測システムは、第７の態様において、撮影カメラは、水平面に投影された、検査対象物Ａのパターンに基づいて作成された検査対象物Ａ上に再投影された検査対象物Ａのパターンを撮影し、画像解析処理部６は、検査対象物Ａ上に再投影された検査対象物Ａのパターンの撮影画像を解析する。
このように構成すると。投影で用いた検査対象物Ａのパターンを、再投影して寸法を計測するので、効率的である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、検査対象物が揺らぐ状態にある場合も含めて、画像解析を利用して自動的・定量的に寸法を計測する構造物寸法計測システム及び計測方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１に係る構造物寸法計測システムの構成例を示す模式図である。
【図２】実施例１に係る外観寸法計測表の例を示す図である。
【図３】実施例１に係る構造物寸法計測方法の例を示す図である。
【図４】実施例２に係る撮影カメラの配置例を示す模式図である。
【図５】実施例３に係る撮影カメラの配置例を示す模式図である。
【図６】実施例４に係る構造物寸法計測システムの構成例を示す模式図である。
【図７】実施例５に係る構造物寸法計測システムの構成例を示す模式図である。
【図８】実施例６に係る構造物寸法計測システムの構成例を示す模式図である。
【図９】トンネルの断面の模式図である。
【図１０】ＲＣセグメントをクレーンで吊り上げた状態例を示す図である。
【図１１】ＰＣ板の投影パターンの例を示す図である。
【図１２】ＰＣ板上に投影パターンを再投影した例を示す図である。
【図１３】再投影パターンに同パターンから一定距離の線を入れた例を示す図である。
【図１４】マーク付きラベルの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【実施例１】
【００２２】
実施例１では、クレーン２で吊り上げられた検査対象物Ａを６台の撮影カメラＣ１〜Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７〜Ｃ８で撮影し、画像解析を用いて、検査対象物Ａ１の計測点の位置座標と計測点間の寸法を求める例について説明する。
本実施例では、検査対象物Ａとしてトンネルの部品であるＲＣ（鉄筋コンクリートセグメントを取り扱う。
【００２３】
図９はトンネルの断面の模式図である。図９（ａ）は道路の、図９（ｂ）は鉄道のトンネルの断面の模式図である。都市生活を支える地下ライフライン（道路・鉄道のトンネル、上下水道管、電力・電話管）の大半はシールド工法を用いて、ＲＣセグメントＡ等で構築され、ＲＣセグメントＡを連結してトンネル１０が構成される。
図９（ａ）において、トンネル１０内部に道路１２が布設され、その上を自動車１３が通行する。また、図９（ｂ）において、トンネル１０内部に線路１４が布設され、その上を電車１５が通行する。
ＲＣセグメントＡは、鉄筋骨組を内包するセグメント用型枠にコンクリートを流し込んで打設し、蓋型枠で加圧し、固化する。その後、型枠を取り外し、強度を高めるために水中に浸漬して養生し、水中から引き上げて移動し、日干し乾燥する。ＲＣセグメントＡを水中から引き上げて、移動するときにクレーン２で吊り上げる。
【００２４】
図１０にＲＣセグメントＡをクレーン２で吊り上げた状態例を示す。ＲＣセグメントＡは重いので、吊り上げられた状態では、長周期の揺らぎ状態にあり、振幅は次第に減少し、やがて静止する。外力が加わると再度揺らぐ。
【００２５】
図１は実施例１に係る構造物寸法計測システム１の構成例を示す模式図である。
図では、ＲＣセグメントＡがクレーン２で吊り上げられた状態にある。本実施例では、クレーン２で吊り上げられた状態で写真撮影を行い、撮影画像から、ＲＣセグメントＡの計測点の基準計測点（例えばＤ１）に対する相対的な三次元座標と予め定められた計測点間の寸法を自動計算する。ＲＣセグメントＡは６面あり、円弧状の曲面を有する。
６面のいずれの面も３以上の方向から撮影されるという条件を設けると、６個の撮影カメラＣ１〜Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７〜Ｃ８がそれぞれ、３面及び３面が集まる頂点Ｄ１〜Ｄ３，Ｄ５，Ｄ７〜Ｄ８を撮影できる位置に設けられる。６個の撮影カメラＣ１〜Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７〜Ｃ８は例えば支持柱Ｆ１〜Ｆ３，Ｆ５，Ｆ７〜Ｆ８（図では簡単のため、Ｆ１，Ｆ５のみ示す）等に固定される。そして、揺らぎの影響をなくすために、撮影に係る全ての撮影カメラでＲＣセグメントＡの撮影を同時に行う。
【００２６】
クレーン操作装置３はクレーンのフックの位置移動・吊り上げ・吊り下げのコントロールを行う。制御装置４は撮影カメラＣ１〜Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７〜Ｃ８のシャッター及び露光の制御を行う。ここでは、簡単のために撮影カメラＣ１〜Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７〜Ｃ８の位置をそれぞれ、支持柱Ｆ１〜Ｆ３，Ｆ５，Ｆ７〜Ｆ８で固定としているが、支持柱Ｆ１〜Ｆ３，Ｆ５，Ｆ７〜Ｆに対して上下方向、水平方向の移動、光軸方向の回転を可能とし、これらの制御をできるようにしても良い。撮影画像は通信コード線Ｅ１〜Ｅ３，Ｅ５，Ｅ７〜Ｅ８を介して制御装置４に取得され、記憶部５に記憶される。
【００２７】
画像解析処理部６は、撮影画像について、画像加工・編集を行う画像処理部６Ａと、同時撮影された２以上の画像から特徴点（計測点）の三次元座標を求め、さらに計測点間寸法を求める三次元座標計測部６Ｂとを有する。画像処理部６Ａは特徴点（計測点）抽出、エッジ抽出、ノイズ除去、拡大・縮小、座標変換（ヘルマート変換、アフィン変換、射影変換等）等の画像処理を行う。これにより、各面を垂直方向から見た画像（ここでは、オルソ画像という）が得られる。
【００２８】
間隔が既知の２つの撮影カメラの撮影画像の計測点について三角測量法を使用すると、計測点の三次元座標が求まる。、例えば、対象物の１つの頂点（角）Ｄ１を基準特徴点（基準計測点）とし、また、予め定められた計測点を見出し、順次三角法を使用して三次元座標を計算する。さらに、予め定められた計測点間の寸法を求める。本実施例では、各計測点は３つの撮影画像で撮影されるので、三次元座標の精度が向上する。
【００２９】
検査表記入部７は、画像解析処理部６で求められた計測点間寸法を製品外観寸法計測表Ｂに自動的に記入する。寸法精度は製品や使途により変わるが、ＲＣセグメントでは例えは、±０．１ｍｍの精度が求められる。
制御装置４は、画像解析処理部６Ａ、三次元座標計測装置６Ｂ及び検査表記入部７の制御、及びこれらの装置と制御装置４間のデータの流れを制御する。また、制御装置４、画像解析処理部６及び検査表記入部７はパーソナルコンピュータＰＣで実現できる。これらは、同じパーソナルコンピュータ内に構成されても良く、別々のパーソナルコンピュータ内に構成されても良い。また、記憶部５は制御装置４と同じパーソナルコンピュータ内に構成されても良く、パーソナルコンピュータ外に外付け記憶装置として構成されても良く、クラウド内に構成されても良い。
【００３０】
また、特徴点（計測点）にマーク付きラベルを貼る、マーカで印を付ける等を行い、遠方からでも特徴点が解るようにすると好適である。
図１４にマーク付きラベルの例を示す。図１４（ａ）＋字マークが２つのラベル、図１４（ｂ）は○中に＋を入れたマークが２つのラベルの例である。図１４（ａ）の＋字マークが２つのラベルは、例えば１つの十字の中心が特徴点に一致するように貼り付ける。そうすれば、特徴点間の距離（例えば、ｈｓ１〜ｈｓ６、ＢＬｓ１〜ＢＬｓ３、ＢＵｓ１〜ＢＵｓ３、図２参照）は２つの＋字マークの中心間の距離を計測すれば良い。なお、この例では、特徴点がセグメントのエッジになる。このような特徴点については、例えば、＋字マークをエッジから一定の距離離して貼ることとする（この例では、計測する２つの特徴点間の距離を測定する際に、２つのラベルの＋字マークが１つの面内になる方向にずらして貼ることとする）。そうすれば、計測された２つの＋字マークの中心間の距離に補正をして、特徴点間の距離を求めることができる。
【００３１】
図１４（ａ）の＋字マークが２つのラベルは、２つの＋字マーク間の距離を一定値にしているので、この長さを基準定規として使用できる。即ち撮影画像において、この基準定規を用い特徴点間の距離を求めることができる。この場合、２つの基準定規を直交するように配置するのが良い。そうすると、撮影画像において、その基準定規の方向だけでなく、全ての方向の基準定規の長さを求めることができる。
また、必ずしも、１つの十字の中心が特徴点に一致するように貼り付けなくても良い。このラベルを計測点の近く、例えば２つの特徴点間の距離を求める場合に、１つの撮影画像内に少なくとも上記２つの特徴点と２組のラベル（１組のラベルは方向の異なる２つのラベルからなる）が撮影されれば、２つの特徴点間の距離を求めることができる。
【００３２】
図１４（ｂ）は○中に＋を入れたマークが２つのラベルである。例えばこのマークを使用すると、撮影画像から○の直径が最も長く写っている方向が計測対象物Ａ表面のカメラの光軸と垂直な方向であり、○の直径が最も短く写っている方向が計測対象物Ａ表面のカメラの光軸と垂直な方向を軸としてその回りに回転した方向である。そして、最も短く写っている直径と最も長く写っている直径との比率からカメラの光軸に対する対象物表面の傾斜角が解る。また、最も長く写っている方向での直径の撮影画像中の寸法から、カメラから＋字の中心までの距離が解る。また、対象物表面に付された○の直径は既知なので、これらのデータから、撮影画像中の各計測点の位置が解り、各特徴点間の距離も求められる。なお、マークが稜線に貼り付けられる場合は、十字部分を良く見えるように太めにすると良い。
上記の特徴に加え、２つの＋字マーク間の距離を一定値にしているので、この長さを基準定規として使用できる。また、２つの基準定規を直交するように配置するのが良い。そうすると、撮影画像において、その基準定規の方向だけでなく、全ての方向の基準定規の長さを求めることができる。
【００３３】
また、ラベルの代わりにスタンプを用いることも可能である。ラベルを貼り付ける代わりにスタンプを押印する。スタンプの場合は曲面に押印してもマーク間の直線距離は一定になる。これに対して、ラベルの場合には稜に貼ることも可能である。
【００３４】
図２に製品外観寸法計測表の例を示す。図２（ａ）はＲＣセグメントの切羽図の例、図２（ｂ）は製品外観寸法計測表Ｂの例、図２（ｃ）は判定基準の例である。切羽図に示された計測箇所の寸法を約±１ｍｍの精度で計測して記入することが求められている。予め定められた全ての計測点間の寸法ｈｓ１〜ｈｓ６，ＢＬｓ１〜ＢＬｓ３，ＢＵｓ１〜ＢＵｓ３、弧長、継手ピッチ、耐火代（鋼殻−耐火コンクリート間隙間、図示しない）、外観確認が規格値以内である場合に検査対象物Ａが合格とされる。外観確認も撮影画像で確認可能である。これらの全ての計測点間の寸法を構造物寸法計測システム１で自動的に計測され、計測点間の寸法製品外観寸法計測表Ｂに自動的に記入される。なお、ｈｓ１〜ｈｓ３を計測する面とｈｓ４〜ｈｓ６を計測する面は平行である。
【００３５】
図３に本実施例における構造物寸法計測方法を示す。まず、検査対象物Ａを撮影カメラＣ１〜Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７〜Ｃ８に囲まれた所定の位置で、クレーン２で吊り下げる（Ｓ０１０）。揺れが一応収まった状態で撮影カメラＣ１〜Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７〜Ｃ８で同時にシャッターを切り、検査対象物Ａを撮影して、撮影画像を取得する（Ｓ０２０）。撮影画像を記録部５に記憶する（Ｓ０３０）。次に、撮影画像を画像処理して、オルソ画像に変換する（Ｓ０４０）。次に、撮影画像の計測点（例えば付されたマークの中心）の三次元位置を求め（Ｓ０５０）、さらに計測点間寸法を求めて（Ｓ０６０）、製品外観寸法計測表Ｂに自動記入する（Ｓ０７０）。これにより、人手を介さず効率的に検査表が完成する。
【００３６】
以上により、本実施例によれば、検査対象物が揺らぐ状態にある場合も含めて、画像解析を利用して自動的・定量的に寸法を計測する構造物寸法計測システム及び計測方法を提供できる。
【実施例２】
【００３７】
実施例１では、６台の撮影カメラで検査対象物Ａを撮影したが、本実施例では撮影カメラが８台の例について説明する。
図４に本実施例における撮影カメラＣ１〜Ｃ８の配置例を示す。実施例１に比して撮影カメラが２台増している。撮影カメラが８台では検査対象物ＡであるＲＣセグメントの各面は４つの撮影カメラにより撮影される。したがって、実施例１に比して、計測点の３次元座標の精度が向上し、計測される計測点間寸法の精度も向上する。
その他の構成及び処理フローは実施例１と同様であり、本実施例にても、検査対象物が揺らぐ状態にある場合も含めて、画像解析を利用して自動的・定量的に寸法を計測する構造物寸法計測システム及び計測方法を提供できる。
【実施例３】
【００３８】
実施例１では、６台の撮影カメラで検査対象物を撮影したが、本実施例では撮影カメラが４台の例について説明する。
図５に本実施例における撮影カメラＣ１，Ｃ３，Ｃ６，Ｃ８の配置例を示す。実施例１に比して撮影カメラが２台減じている。撮影カメラが４台では検査対象物ＡであるＲＣセグメントの各面は２つの撮影カメラにより撮影される。したがって、実施例１に比して、特徴点の３次元座標の精度が劣り、計測される寸法精度も劣る。
しかしながら、その他の構成及び処理フローは実施例１と同様であり、本実施例にても、検査対象物が揺らぐ状態にある場合も含めて、画像解析を利用して自動的・定量的に寸法を計測する構造物寸法計測システム及び計測方法を提供できる。
【実施例４】
【００３９】
実施例４では、実施例１に更にレーザ測定を組み合わせる例について説明する。
図６は実施例４に係る構造物寸法計測システム１Ｃの構成例を示す模式図である。実施例１（図１参照）に比して、レーザ側長装置１６が追加される。レーザ側長装置１６から特徴点にレーザ光を照射すると、特徴点からの反射光を検出するまでの時間から、レーザ照射点と特徴点との距離が求まる。そしてレーザ光の照射方向と求められた距離から計測点の三次元座標を求められる。したがって、基準となる計測点（例えばＤ１とする）への照射と計測すべき他の計測点へのレーザ照射を同時に行い、計測すべき計測点を順次変更していけば、計測すべき計測点の基準となる基準計測点Ｄ１に対する相対的三次元座標を求めることができる。
【００４０】
このレーザ光による計測点の自動追跡は設備費用を要するので、本実施例では人手で調整することとし、実施例１における計測点の３次元座標計測を補充することとする。これにより、三次元座標計測の精度が向上し、予め定められた計測点間寸法の精度も向上する。なお、○に＋字を入れたマークを使用すると、レーザ光が○に入った後はレーザ光の方向を＋字の中心の動きに追随するようにプログラムすることによって、部分的に自動追随を実現可能である。
補正部９はパーソナルコンピュータＰＣで実現できる。これらは、制御装置４と同じパーソナルコンピュータ内に構成されても良く、別のパーソナルコンピュータ内に構成されても良い。
その他の構成及び処理フローは実施例１と同様であり、本実施例にても、検査対象物が揺らぐ状態にある場合も含めて、画像解析を利用して自動的・定量的に寸法を計測する構造物寸法計測システム及び計測方法を提供できる。
【実施例５】
【００４１】
実施例５では、実施例１に更に温度センサ１７Ａ、湿度センサ１７Ｂ、風速センサ１７Ｃ、風向センサ１７Ｄを組み合わせる例について説明する。
図７は実施例５に係る構造物寸法計測システム１Ｄの構成例を示す模式図である。ＲＣセグメントＡの寸法は温度・湿度により変動すると考えられる。また、ＲＣセグメントＡはクレーンで吊り下げられた状態では、その三次元位置座標は風速・風向の影響を受けると考えられる。そこで、構造物寸法計測システム１Ｄが温度センサ１７Ａ、湿度センサ１７Ｂ、風測センサ１７Ｃ・風向センサ１７Ｄを有し、特徴点の三次元位置座標又は所定の外観寸法のデータをこれらのセンサのデータと関連付けておけば、蓄積されたデータから関連性を解析することができる。
環境補正部１０はパーソナルコンピュータＰＣで実現できる。これらは、制御装置４と同じパーソナルコンピュータ内に構成されても良く、別のパーソナルコンピュータ内に構成されても良い。
その他の構成及び処理フローは実施例１と同様であり、本実施例にても、検査対象物が揺らぐ状態にある場合も含めて、画像解析を利用して自動的・定量的に寸法を計測する構造物寸法計測システム及び計測方法を提供できる。
【実施例６】
【００４２】
実施例４では、凹部、穴部など離れた位置から見え難い場所の計測点を測定するために、ドローン１８を用いる例について説明する。
図８は実施例６に係る構造物寸法計測システム１Ｅの構成例を示す模式図である。図８（ａ）はＲＣセグメントを計測する例、図８（ｂ）は橋梁を計測する例を示す。図８（ａ）においては、実施例１に加えてドローン１８が追加される。ドローン１８は移動可能なので、撮影カメラＣ１〜Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７〜Ｃ８では見えない、又は見えにくい検査対象物Ａの箇所を撮影するのに好適である。例えば、穴内、凹部、凸部の陰、クレーンの陰になる部分等である。ドローン１８の位置は不定なのでＧＰＳを搭載するのが好ましい。また、ドローン１８と撮影カメラＣ１〜Ｃ３，Ｃ５，Ｃ７〜Ｃ８のシャッターを同時にきるのが好ましい。また、複数のドローンを同時撮影することも可能である。なお、クレーンの陰になる計測点については、例えば、当該計測点を挟み対称関係にある２点を新たな計測点とする等で補正できる。
その他の構成及び処理フローは実施例１と同様であり、本実施例にても、検査対象物が揺らぐ状態にある場合も含めて、画像解析を利用して自動的・定量的に寸法を計測する構造物寸法計測システム及び計測方法を提供できる。
【００４３】
図８（ｂ）は、ドローンで橋梁を計測する例である。以上の実施例では、ＲＣセグメントを計測する例について説明したが、ドローンを使用すれば、撮影カメラをドローン１８に搭載して移動できるので、計測できる構造物の幅が広がり、例えば、橋梁のひび割れの検査も可能になる。
【実施例７】
【００４４】
以上の実施例では検査対象物としてセグメントＡを写真撮影により計測する例について説明したが、実施例７では検査対象物としてＰＣ板Ａ１について、投影パターンを用い、写真撮影により計測する例について説明する。
ＰＣ板（プレストレスト・コンクリート板）とは、予め応力を加えたコンクリートで、荷重を受けた時に引張応力を発生しないようにして、引張応力によるひび割れを防ぐものである。マンションの壁等に使用される。本実施例ではＰＣ板を製造するための型枠に係る寸法の計測について説明する。
【００４５】
図１１はＰＣ板の投影パターンの例を示す図である。ＰＣ板はコンクリートを流し込む型枠の中で製造される。２１は型枠の内壁である。この型枠の中にＰＣ板の投影パターンが投影機（図示しない）により投影される。２２〜２６は型枠の底面に投影された投影パターンである。２２はＰＣ板の外枠で、この内側にコンクリートが流される。２３は窓用貫通孔、２４はダクト用貫通孔で、これらの内側はコンクリートが流されない部分である。２５はコンセントボックス用窪みで、この内側に型枠の底面から所定の高さまでの窪みが作られる。２６は配線用溝で、この内側に型枠の底面から所定の高さまでの溝が作られる。
【００４６】
投影された投影パターンに沿って、コンクリートを流す型枠が形成される。例えば、ＰＣ板の外枠２２に沿って鉄板が張られ、コンクリートがその内側に流されることになる。窓用貫通孔２３及びダクト用貫通孔２４に沿って鉄板が張られ、コンクリートがそれらの外側に流されることになる。コンセントボックス用窪み２５及び配線用溝２６には所定の高さまで例えば鉄製のボックスが置かれて、コンクリートが入らないようにして、コンセントボックス用窪み２５及び配線用溝２がＰＣ板に形成されるようにしている。
【００４７】
ここで、型枠の底面に投影されたパターンを用いてＰＣ板製造用型枠の寸法が計測される。例えば、型枠の側面２１とコンクリートに埋め込む鉄筋との間（かぶり）の間隔の寸法、ＰＣ板の枠２２と窓用貫通孔２３間の間隔、ＰＣ板の枠２２とダクト用貫通孔２４間の間隔、窓用貫通孔２３の縦横の寸法、ダクト用貫通孔２４の縦横の寸法、ＰＣ板の枠２２とコンセントボックス用窪み２５間の間隔、ＰＣ板の枠２２と配線用溝２６間の間隔、コンセントボックス用窪み２５の縦横の寸法、配線用溝２６の横幅と長さなどから、所定の箇所が選択されて被検査箇所となる。寸法精度は例えば２〜３ｍｍとする。検査方法は例えば型枠の４隅の方向から撮影カメラＣ９〜Ｃ１２（図示しない）で撮影した撮影画像から計算して求める。被写体は静止しているため、撮影カメラＣ９〜Ｃ１２のシャッター時間は必ずしも合わせる必要はない。
【００４８】
次に、鉄板や鉄製のボックスが配置されて型枠が形成され、型枠内に鉄筋が配置され、型枠内にコンクリートが流し込まれる。コンクリートが流し込まれ、固化する前に加圧される。コンクリートが固化した後に完成したＰＣ板について、計測される。
【００４９】
図１２は、ＰＣ板上に投影パターンを再投影した例を示す図である。投影機の位置、意倍率は図１１の投影時と同じであることが望ましい。尤も投影されるパターンの位置はＰＣ板の厚さ分高くなっているので、同倍率にすると投影パターンはその分僅かに小さくなるので、投影時にこれを補正するため僅かに倍率を高くしても良い。なお、型枠の深さはせいぜい５〜１０ｃｍなので、この補正を無視しても良い。図１２では、再投影パターン２７の位置を少しずらして記載したが、ＰＣ板のエッジに合わせることが望ましい。ＰＣ板のエッジと再投影パターン２７の位置が完全に一致すれば、ＰＣ板製造の過程で狂いが全く生じなかったといえる。このような場合は計測が効率的にできる。もし、一致しない箇所があれば、その箇所のずれを、例えば型枠の４隅の方向から撮影カメラＣ９〜Ｃ１２（図示しない）で撮影した撮影画像から計算して求める。そのずれの大きさが型枠の寸法誤差と合わせて許容誤差、例えば２〜３ｍｍ以内であれば、製造されたＰＣ板は合格といえる。なお、ＰＣ板上に投影パターンを再投影したときには、コンセントボックス用窪み２５及び配線用溝２６は見えないので、ＰＣ板を取り出した後に撮影カメラで撮影して確認することが好ましい。
【００５０】
図１３は、再投影パターン２７に同パターンから一定距離の線２８を入れた例を示す図である。図１２の場合は、再投影パターン２７がＰＣ板上から外れた場合は再投影パターン２７が見えなくなってしまう。そこで、再投影パターン２７からコンクリートが流れ込む方向、つまり、ＰＣ板が形成される方向に一定距離離れたところに線２８を追加すると、再投影パターン２７に追加された線２８は、必ずＰＣ板上に投影されるので、ＰＣ板とこの線２８の間隔を撮影カメラＣ９〜Ｃ１２（図示しない）で撮影した撮影画像から計算して求めると、寸法ずれを求めることができる。
【００５１】
以上により、本実施例においても、画像解析を利用して自動的・定量的に寸法を計測する構造物寸法計測システム及び計測方法を提供できる。また、検査対象物が静止状態にある場合においては、投影画像を用いた新しい寸法を計測する方法を提供できる。
【００５２】
以上、本実施の形態について説明したが、本発明は以上の実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実施の形態に種々の変更を加えられることは明白である。
【００５３】
例えば、実施例１〜６では検査対象物であるＲＣセグメントが吊られた状態で計測される例と、実施例７では検査対象物であるＰＣ板が投影パターンを用いて計測されるについて説明したが、ＰＣ板についても、吊られた状態で計測される実施例１〜６を適用可能であり、ＲＣセグメントについても、投影パターンを用いて計測される実施例７を適用可能である。
また、例えば、の実施例１〜６では検査対象物がＲＣセグメントの一例について説明したが、ＲＣセグメント自体の寸法・形状は多様である。例えば、厚さ方向にテーパが形成されているもの、配管用の穴の有無、穴の位置、継ぎ手の形状等多様である。しかしながら、以上の実施例を適用できる。見えないところ、見えにくいところは、地上で静止状態にある時のカメラ撮影や、空中に吊られた状態でも人手によるカメラ撮影やドローンを含むロボットによるカメラ撮影で補完すればよい。
【００５４】
また、以上の実施例では複数のカメラで同時撮影する例を説明したが、検査対象物の揺らぎで位置が時間の関数で把握できれば、シャッター時間に例えば１秒以内の差異があっても補正可能である。また、以上の実施例では、撮影カメラの位置を固定としたが、上下・左右移動と支持柱周りの回転を可能にする構成も可能である。また、必ずしも同時撮影しなくても良い条件では人が撮影カメラを所定場所まで持ち歩いて所定時間内で撮影しても良い。また、以上の実施例においては、まず、計測点の三次元座標を求め、それから計測点間の寸法を求めているが、撮影画像をオルソ画像に変換し、オルソ画像上の計測点間の距離からＲＣセグメントの計測点間の距離を求めても良い。また、撮影カメラの設置位置をあらかじめ定められたＲＣセグメントの複数の面を見える範囲で変更可能である。その他、カラー撮影の採用、露光時間等は、適宜設定可能である。
また、例えば、実施例７では検査対象物がＰＣ板の一例について説明したが、ＰＣ板自体の寸法・形状は多様である。例えば、マンション等の床や天井、他の建物、橋梁にも使用され、それらの形状等多様である。しかしながら、以上の実施例を適用できる。さらに、検査対象物は、ＲＣセグメントやＰＣ板に限られず、多種多様な構築物にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、構造物寸法計測システム及び計測方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１，１Ａ〜１Ｄ  構造物寸法計測システム
２    クレーン
３    クレーン操作装置
４    制御装置
５    記憶部
６    画像解析処理部
６Ａ  画像処理部
６Ｂ  三次元座標計測部
７    検査表記入部
８    レーザ側長装置
９    補正部
１０  環境補正部
１１  鉄筋コンクリート管
１２  道路
１３  自動車
１４  線路
１５  電車
１６  レーザ側長装置
１７Ａ  温度センサ
１７Ｂ  湿度センサ
１７Ｃ  風束センサ
１７Ｄ  風向センサ
１８  ドローン
２１  外枠
２２  ＰＣ板の枠
２３  窓用貫通孔
２４  ダクト用貫通孔
２５  コンセントボックス用窪み
２６  配線用溝
２７  再投影パターン
２８  再投影パターンから一定距離の線
Ａ    検査対象物（ＲＣセグメント）
Ａ１  検査対象物（ＰＣ板）
Ｂ    製品外観寸法計測表
Ｃ１〜Ｃ１２  撮影カメラ
Ｄ１〜Ｄ８  ＲＣセグメントの頂点
Ｅ１〜Ｅ８  通信コード線
Ｆ１〜Ｆ８  支持柱
【図１】
2018040760.tif 000003
【図２】
2018040760.tif 000004
【図３】
2018040760.tif 000005
【図４】
2018040760.tif 000006
【図５】
2018040760.tif 000007
【図６】
2018040760.tif 000008
【図７】
2018040760.tif 000009
【図８】
2018040760.tif 000010
【図９】
2018040760.tif 000011
【図１０】
2018040760.tif 000012
【図１１】
2018040760.tif 000013
【図１２】
2018040760.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2018040760.tif 000016