(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動又は振動する被計測用の対象物の所定複数個所に取付けた発光手段と該発光手段に対向する受像手段と該受像手段からの出力により前記発光手段の移動量又は振動量を算出する画像演算処理手段とからなる移動、振動計測装置において、前記発光手段はその本体の正面に複数の発光素子を配設し、前記画像演算処理手段は前記受像手段で受像された前記複数の発光素子の受光像を所定の画素区分に区分し、該各区分毎の該受光像の輝度値から該受光像の中心部に相当する位置を算出することを特徴とする移動、振動計測装置。
【請求項２】
前記本体の正面の中央部を半球状の凸面に形成し、該半球状の凸面に複数の発光素子を配設したことを特徴とする請求項１に記載の移動、振動計測装置。
【請求項３】
前記本体に、移動又は振動する被計測用の対象物の所定個所に取付け可能な係着手段を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の移動、振動計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば大地震などにより起こる構造物の破壊過程や崩壊過程を解明するために、構造物の変位する空間位置を離れた位置から計測したり又は、建築構造物などのヘルスモニタリングに応用したり、ＥＴＣ等の交通制御システムやロボット等の移動制御システムその他種々の対象物の移動を高精度で計測できる移動、振動計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来この種の移動、振動計測装置として、被計測用の対象物に複数取付けられた計測マーカ部である発光手段と、これら各発光手段に対向する受像手段と、これら受像手段からの出力を入力して画像演算処理する画像演算処理手段からなり、前記各発光手段は単一の発光素子からなるものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の移動、振動計測装置によれば、各発光手段は単一の発光素子からなるので、各カメラで受光されたこれに対向する発光手段からの映像は、画像演算処理手段において、図５の如く１の画素区分内のＡにより示す点であらわれる。そして被計測用の対象物の振動による崩壊に伴って前記発光手段が移動して他の画素区分内のＢで示す点に移動したとすると、Ａの存在する画素の座標とＢの存在する画素の座標の差を移動量として計測しているが、このときの前記Ａ及びＢの点がそれぞれの画素内でいずれかの位置例えば画素の中心或いは隅の方のいずれの位置にあっても前記移動量が等しく、高精度な移動量が得られない問題点があった。
【０００４】
本発明はこのような問題点を解消し、高精度な移動量又は、振動量が容易に得られる移動、振動計測装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成すべく、移動又は振動する被計測用の対象物の所定複数個所に取付けた発光手段と該発光手段に対向する受像手段と該受像手段からの出力により前記発光手段の移動量又は振動量を算出する画像演算処理手段とからなる移動、振動計測装置において、前記発光手段はその本体の正面に複数の発光素子を配設し、前記画像演算処理手段は前記受像手段で受像された前記複数の発光素子の受光像を所定の画素区分に区分し、該各区分毎の該受光像の輝度値から該受光像の中心部に相当する位置を算出することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の１実施の形態を図１及び図２により説明する。
【０００７】
図１は本実施の形態の移動、振動計測装置１の計測状態における斜視図、図２はその要部である発光手段４の斜視図を示す。
【０００８】
移動、振動計測装置１は、画像演算処理手段２と受像手段３と計測用のマーカ部となる発光手段４とから基本構成されている。
【０００９】
該発光手段４は図２の如く計測対象面である正面４ｂが正方形の箱形の本体４ａの該正面４ｂの中央部を半球上の凸面４ｃに形成し、これら凸面４ｃに四方に向って光を発するように単体発光素子である発光ダイオード４ｄを所定位置に複数配設した集合発光体に形成した。
【００１０】
又前記本体４ａ内に電池を内蔵すると共に、側面に電源スイッチ４ｅを設け、底面に係着部４ｆを形成して外部から電源供給することなく前記複数の発光ダイオード４ｄを長時間発光可能とした。
【００１１】
そして前記集合発光体４は対象物である構造物Ｃ上に計測用のマーカとして複数配置され、例えば５階建のビルに見立てた該構造物Ｃの少なくとも２面乃至４面の各階や窓部分などに配置され、又該構造物Ｃは入力されたデータに基づいて振動する振動発生源に連なる振動台Ｄ上に設置されている。又前記集合発光体４は該振動台Ｄ上にも複数配置されており、被計測用の構造物Ｃの所定個所の位置変位による移動量又は振動量を該発光手段４の発光個所を介して計測することができる。
【００１２】
これら発光手段４の発光を捕捉するための受像手段３は前記構造物Ｃより例えば１０数メートル離れた個所に設置され、該構造物Ｃの第１面を計測するための第１受像部３ａと第２面を計測するための第２受像部３ｂとの少なくとも２方向に設けており、これら各受像部３ａ、３ｂは各画像演算処理手段２にそれぞれ接続されていると共にトリガ装置６に接続されている。
【００１３】
尚、第１面のみを左右や上下の２方向から受像してもよい。
【００１４】
前記画像演算処理手段２は、コンピュータからなり、前記受像手段３からの画像信号に基き前記集合発光体４の変位位置即ち移動量又は振動量を算出するためのものであり、ＤＶＤなどの画像記憶装置５や表示装置７が接続されている。
【００１５】
前記集合発光体４は複数の発光ダイオード４ｄが半球面体４ｃ上で四方に向いて発光するので、対向する前記受像手段３の対向角度や位置が変化しても該受像手段３が発光を容易に捕捉することができ、該受像手段３からの画像信号を入力した画像演算手段２における画素区分で受光像Ｅは、複数の発光ダイオード４ｄからの発光により１点でなく、図３の如くある領域面積を有する略円形状となる。
【００１６】
次に本発明の１実施の形態の作動を説明する。
【００１７】
図４に示す如く、振動台Ｄ上に例えば被計測用の構造物Ｃである２階建モデルを載置し、該構造物Ｃの複数の所定個所に計測マーカである集合発光体４を係着部４ｆにおいてネジ止めや磁石や接着などの係着手段により強固に係着する。
【００１８】
次に振動台Ｄ上に設けた原点を基に静止状態の複数の各集合発光体４のＸ、Ｙ、Ｚ軸の実際の物体座標を計測機器を用いて計測しておく。
【００１９】
更に、離れた個所に設置された各受像手段３からこの静止状態の構造物Ｃ上の各集合発光体４のＸ、Ｙ、Ｚ軸上の画像座標を求めておく。
【００２０】
そして、この静止状態の実測の物体座標系と離れた個所での画像座標系との間に成立する特定の座標変換式を求めておく。
【００２１】
このようにして準備作業終了後、図４に示す窓近辺の所定個所に集合発光体４を配設した２階建モデルＣに、例えば、阪神大地震の震動データに応じた振動を振動台Ｄに加えて２階建モデルＣが崩壊していくとこれに応じて各集合発光体４が移動し、該集合発光体４の複数の発光ダイオード４ｄからの発光群をそれぞれに対向する受像手段３により受像し、画像演算処理手段２において、図３の如く画素区分上の円形画像がＥからＦに移動する。
【００２２】
ここで、例えば円形画像Ｅのｘ方向の輝度値ｆｘ（ｓ）の分布はＧの如くなり、該円形画像Ｅのｙ方向の輝度値ｆｙ（ｓ）の分布はＨの如くなる。
【００２３】
そこで画像演算処理手段２は
0003771174.tif 000002
の演算をして、円形画像Ｅのｘ方向及びｙ方向の重心の画素位置を算出する。
【００２４】
尚、ｓはｘ方向及びｙ方向の原点からの距離をあらわす。
【００２５】
このようにして円形受光像Ｅが重心の１点座標位置即ち受光像の中心部に相当する位置として算出される。又移動後の円形受光像Ｆについても同様に演算して重心の１点座標位置を算出し、両円形受光像ＥとＦの１点座標位置の差を演算することにより高精度な移動量が計測できる。
【００２６】
このようにして得られた各集合発光体４の画像座標系の移動量から前記特定の座標変換式により実測の物体座標系の高精度な移動量を算出する。
【００２７】
構造物Ｃに設けた発光手段である集合発光体４は複数の発光素子が半球面体上に配設されていることにより、崩壊などで大きく移動しても受像手段３から最後迄発光を捕捉することができる。
【００２８】
尚、前記画像演算処理手段２にＤＶＤなどの画像記憶装置５が接続されているので、構造物Ｃの振動状態や破壊や崩壊過程を再現させたり、３Ｄグラフィックスで表示させたりすることもできる。
【００２９】
又、各受像手段３にはトリガ装置が接続されて同期受像するようにしているので、時間系列でずれることはない。又、前述では移動量を計測する例を示したが、振動量についても同様に計測可能である。
【００３０】
【発明の効果】
このように本発明によると、発光手段を単一でなく複数の発光素子を配設した集合発光体に形成したことにより受像手段から捕捉しやすく、又、画像演算処理手段により円形状の受光像を１点状に算出収束することにより種々の移動又は振動する対象物の高精度な移動量又は振動量の計測を行うことができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施の形態の計測状態の説明図である。
【図２】その要部の発光手段の斜視図である。
【図３】画像演算処理手段における画素区分上の受像と輝度値の説明図である。
【図４】構造物の崩壊過程の説明斜視図である。
【図５】従来の画素区分上の受像説明図である。
【符号の説明】
１    移動、振動計測装置
２    画像演算処理手段
３    受像手段
４    発光手段
４ｄ  発光素子
Ｃ    対象物
【図１】
0003771174.tif 000003
【図２】
0003771174.tif 000004
【図３】
0003771174.tif 000005
【図４】
0003771174.tif 000006
【図５】
0003771174.tif 000007