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内面形状測定装置、及び内面形状測定方法

国内特許コード P100001118
整理番号 E-080
掲載日 2010年10月29日
出願番号 特願2010-140727
公開番号 特開2012-002783
登録番号 特許第5648831号
出願日 平成22年6月21日(2010.6.21)
公開日 平成24年1月5日(2012.1.5)
登録日 平成26年11月21日(2014.11.21)
発明者
  • 川末 紀功仁
出願人
  • 国立大学法人 宮崎大学
発明の名称 内面形状測定装置、及び内面形状測定方法
発明の概要 【課題】測定装置が傾斜した場合でも、管内面を正確に測定することができる管内面形状測定装置を提供する。
【解決手段】トンネル1に沿って鉛直方向にレーザビーム2を走査させて、トンネル1内面に照射したレーザビーム2の方位毎の測距データを出力する測域センサ11と、鉛直方向に対して所定の角度θに傾けた方向にレーザビーム3を走査させて、トンネル1に照射したレーザビーム3の方位毎の測距データを出力する測域センサ12と、測域センサ11、12をトンネル1の軸方向に移動する車両5と、車両5により測域センサ11、12を移動させた時のそれぞれの位置座標を検知するエンコーダ8と、測域センサ11、12により検出された測距データに基づいて車両5と管軸との傾き角度を算出し、エンコーダ8により検知された位置座標を、算出した傾き角度に基づいて補正して管内面の三次元表面形状を生成するPC10と、を備えて構成されている。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


トンネル、配管等の管体の内面を測定する従来方法としては、トンネル等の内面に設置した測距手段の原点から発生されるレーザ光をトンネルの内周面に対して所定の角度毎に順次照射し、照射したレーザ光とトンネルの内周面上の照射点で反射されたレーザ光との時間差と位相差を検知することで、角度毎に原点から照射点までの距離を測定し、この測定した距離及び角度に基づいて各照射点を位置データに変換し、変換された位置データを連続的に描画することでトンネルの断面形状を得るものがある。
しかしながら、従来のレーザ光による測距手段を用いたトンネル形状の測定方法では、トンネルの断面形状のみが描画されるため、トンネル全体の形状を立体的に把握することができないという問題がある。また、従来のレーザ光による側距手段を用いたトンネル形状の測定方法では、測距手段に設けた原点を基準としてトンネルの断面形状を得るため、基準となる測距手段のトンネル内における位置や傾きによって、トンネルの断面形状に誤差が生じる。特に、測距手段を車両等の移動手段に設置してトンネル内で移動させた場合は、トンネル内における移動手段の位置を把握することが困難であるとともに、移動手段を設置した底面が、必ずしもトンネルの中心軸に対して常に平行ではないため、移動手段が中心軸に対して傾斜することがあり、トンネルの断面形状が正確に測定できないといった問題がある。
このような問題を解決するために特許文献1には、移動手段の前部と後部に設けた測距手段の各測定値を比較することで、トンネルの軸方向における移動手段の傾きを容易に把握してその傾きを補正し、より正確にトンネル形状の三次元データを作成することができる三次元測定装置について開示されている。

産業上の利用分野


本発明は、内面形状測定装置、及び内面形状測定方法に関し、さらに詳しくは、管体内を移動する測定装置が管体の中心軸に対して3次元方向に傾斜している場合であっても、管体内面を正確に測定することが可能な内面形状測定装置とその測定方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
管体の内面形状を三次元的に計測する内面形状測定装置であって、
前記管体の内面に沿って鉛直方向且つ前記管体の軸方向と直交する方向にレーザビームを走査させて、該管体の内面に照射した前記レーザビームの方位毎の測距データを出力する第1の測距データ検出手段と、
前記管体の内面に沿って前記鉛直方向に対して所定角度傾けた方向且つ前記管体の軸方向と直交する方向にレーザビームを走査させて、該管体の内面に照射した前記レーザビームの方位毎の測距データを出力する第2の測距データ検出手段と、
前記第1の測距データ検出手段、及び前記第2の測距データ検出手段を搭載して移動する移動手段と、
前記移動手段を前記管体の軸方向と平行な方向に移動させたときに、前記第2の測距データ検出手段が検出した測距データと、予め前記管体の軸線との傾きがゼロのときに前記第2の測距データ検出手段により検出した測距データと、に基づいて、前記管体の軸線に対する前記移動手段の傾き角度を算出する傾斜角算出手段と、
前記第1の測距データ検出手段が検出した測距データを、前記傾斜角算出手段が算出した傾き角度に基づいて補正することにより前記管体の内面三次元形状を演算する演算手段と、
を備えたことを特徴とする内面形状測定装置。

【請求項2】
前記所定の角度は、前記鉛直方向に対して45度であることを特徴とする請求項1に記載の内面形状測定装置。

【請求項3】
前記第1の測距データ検出手段、及び前記第2の測距データ検出手段は、測域センサにより構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の内面形状測定装置。

【請求項4】
第1の測距データ検出手段、第2の測距データ検出手段、移動手段、位置座標検知手段、傾斜角検出手段、及び演算手段を備え、管体の内面形状を三次元的に計測する内面形状測定装置の内面形状測定方法であって、
前記第1の測距データ検出手段が前記管体の内面に沿って鉛直方向且つ前記管体の軸方向と直交する方向にレーザビームを走査させて、該管体の内面に照射した前記レーザビームの方位毎の測距データを出力するステップと、
前記第2の測距データ検出手段が前記管体の内面に沿って前記鉛直方向に対して所定角度傾けた方向且つ前記管体の軸方向と直交する方向にレーザビームを走査させて、該管体の内面に照射した前記レーザビームの方位毎の測距データを出力するステップと、
前記移動手段が、前記第1の測距データ検出手段、及び前記第2の測距データ検出手段を搭載して移動するステップと、
傾斜角算出手段が、前記移動手段を前記管体の軸方向と平行な方向に移動させたときに、前記第2の測距データ検出手段が検出した測距データと、予め前記管体の軸線との傾きがゼロのときに前記第2の測距データ検出手段により検出した測距データと、に基づいて、前記管体の軸線に対する前記移動手段の傾き角度を算出するステップと、
前記演算手段が、少なくとも前記第1の測距データ検出手段が検出した測距データを、前記傾斜角算出手段が算出した傾き角度に基づいて補正することにより前記管体の内面三次元形状を演算するステップと、
を含むことを特徴とする内面形状測定方法。
産業区分
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010140727thum.jpg
出願権利状態 登録


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