全天球カメラと全周レーザを用いたリアルタイム大型構造物内部形状計測

使用球形相机和全方位激光实时测量大型结构的内部形状

• 批准号: 22K18826
• 负责人: 山下 淳
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18826/
• 关键词: 形状計測; 光切断法; 広視野カメラ; 全周レーザ; 3次元計測; 大型構造物計測

トンネルや建築物など大型構造物の施工・維持管理において，その内部形状の3次元計測は必要不可欠である．トータルステーションやLiDARでは，高密度な計測を高速に行うことは原理的に困難であり，広範囲の測量を行うため測量機器の場所を移動させる度に煩雑な校正（測量機器の位置姿勢の移動量を計測するための操作）が必要となる．本研究では，360度の視野を有する全天球カメラと360度方向に同時にレーザ光を照射可能な全周レーザから構成される測量機器を新規に構築し，構築した測量機器を複数セット用い，測量機器を校正なしで移動させながら，大型構造物の内部形状を広範囲・高精度・高密度にリアルタイムで測量する新規な手法を構築することを目的とする．具体的には，(1) 広視野カメラと全周レーザから構成される測量機器のプロトタイプの構築，(2) 安定したレーザ光検出方法の構築，(3) 大型構造物の3次元形状計測原理の構築，(4) 1断面の形状計測手法の構築，(5) 複数断面の形状計測手法の構築，の順に研究を進め，大型構造物の内部形状計測手法を確立する．本年度は，(1)(2)(3)を行った．広い画角を有するカメラと周囲360度に同時にレーザ光を照射可能な全周レーザからなる測量装置を構築した．また，レーザ光照射の出力を瞬間的に切り替えて複数枚の画像を取得し，画像間の差分解析を行うことで，環境光や外光の影響を受けない安定したレーザ光検出手法を新規に構築した．更に，光切断法に基づいた3次元形状計測原理を構築した．

Construction and maintenance management of large-scale structures, three-dimensional measurement of internal shape, etc. High density measurement is difficult in operation, and it is necessary to measure the movement of the machine. In this study, the 360-degree field of view is available at the same time as the 360-degree direction, and the measurement machine is constructed according to the new regulations. The internal shape of large-scale structures is large, high precision, high density, and new measurement methods are used. Specifically,(1) construction of measuring equipment for field of view measurement,(2) construction of stable light detection method,(3) construction of 3D shape measurement principle for large structures,(4) construction of shape measurement method for cross section,(5) construction of shape measurement method for multiple cross sections, and further research. A method for measuring the internal shape of large structures is established. This year,(1)(2)(3) The measurement device is constructed with the help of a 360-degree laser beam. For example, the output of light irradiation is instantaneous, and the difference between images is analyzed. The influence of ambient light and external light is stable. The new method of light detection is constructed. In addition, the principle of three-dimensional shape measurement based on optical cutting method is constructed.

项目成果

Pose Adjustment Considering Linear Cross-Section Continuity of Line-Structured Light-Based 3D Tunnel Measurements

• DOI: 10.1109/sii55687.2023.10039303
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: 2023 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)
• 作者: Takuya Igaue;Toko Hayamizu;Kenichi Yoshida;Satoshi Yamanaka;H. Asama;A. Yamashita

Position and Direction Measurement of Rock Bolt Hole Using Cross Line Laser and Camera

利用十字线激光和相机测量岩石锚杆孔的位置和方向

• DOI: 10.2493/jjspe.89.328
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of the Japan Society for Precision Engineering
• 作者: 速水 桃子;伊賀上 卓也;井倉 幹大;樋口 寛;ルイ笠原 純ユネス;伊藤 哲;谷口 信博;森野 弘之;吉田 健一;淺間 一;山下 淳
• 通讯作者: 山下 淳