ES2894935T3 - Aparato de medición de distancias tridimensionales y procedimiento para el mismo - Google Patents
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Abstract
Un aparato de medición de distancias tridimensionales, que comprende: una unidad de formación de imágenes tridimensionales (1) que incluye una pluralidad de dispositivos de captación de imágenes (10) adaptados para obtener una imagen de una imagen y un dispositivo de accionamiento de rotación (11) adaptado para girar los dispositivos de captación de imágenes (10) y ajustar los ejes ópticos de manera que los reflejos de un objeto a medir en un espacio a medir tienen una cantidad predeterminada de superposición; una unidad de cálculo de asociación (3) adaptada para calcular información de asociación de posición en la que se asocian las posiciones de los píxeles en un momento en el que un punto de medición requerido en el espacio que se va a medir se mapea en una pluralidad de imágenes; una unidad de cálculo de forma tridimensional (4) adaptada para calcular una forma tridimensional basada en coordenadas tridimensionales del objeto a medir, usando la información de asociación de posición y la información de rotación obtenida desde el dispositivo de accionamiento de rotación (11); una unidad de cálculo de estimación de forma tridimensional (42) adaptada para estimar, a partir de la forma tridimensional obtenida a partir de la unidad de cálculo de forma tridimensional (4), una forma tridimensional de una región del objeto a medir donde no se obtiene la forma tridimensional; una unidad de cálculo de coordenadas de medición tridimensional (7) adaptada para calcular coordenadas tridimensionales de dos puntos de medición de distancia designados en el objeto a medir, a partir de un resultado de estimación obtenido a partir de la unidad de cálculo de estimación de forma tridimensional (42); una unidad de cálculo de distancia (8) adaptada para calcular una distancia entre los dos puntos utilizando las coordenadas tridimensionales obtenidas a partir de la unidad de cálculo de coordenadas de medición tridimensional (7), y una unidad de registro de información de dibujo de diseño (41) adaptada para registrar información de dibujo de diseño, tal como la longitud y el diámetro del objeto a medir, en donde la unidad de cálculo de estimación de forma tridimensional (42) está configurada para estimar una forma tridimensional del objeto a medir comparando la información del dibujo de diseño con la forma tridimensional.
Description
DESCRIPCIÓN
Aparato de medición de distancias tridimensionales y procedimiento para el mismo
Campo técnico
La presente invención se refiere a una técnica para medir una distancia tridimensional, tal como un espacio y, más particularmente, a un aparato de medición de distancias tridimensionales capaz de realizar de manera apropiada la medición de distancias incluso si hay pocas características en una región de medición y un procedimiento implementado por ordenador para el aparato de medición de distancias tridimensionales.
Antecedentes de la técnica
Con el creciente deterioro de las plantas por envejecimiento, se considera que aumentarán las oportunidades para mantener y reparar la estructura y el equipo internos de un reactor. En un trabajo de reparación en el núcleo o similar, es necesario obtener información dimensional tal como la geometría de un objeto y la geometría de una ruta de acceso a un punto objetivo (espacio). Es importante que dicha información dimensional no solo dependa de la información del dibujo de diseño, sino que también dependa de la información de construcción.
Las técnicas convencionales para la medición de espacios incluyen un procedimiento de medición tridimensional por estereoscopía utilizando dos o más imágenes. El procedimiento de medición tridimensional es capaz de realizar mediciones de forma plana a la vez y es un procedimiento que permite la implementación eficiente de la medición de la distancia más corta necesaria como medición de un espacio entre estructuras (ver, por ejemplo, el Documento de Patente 1).
Documento de la técnica anterior
Documento de patente
Documento de Patente 1: Publicación de patente japonesa abierta a inspección pública n.° 7-218251
El documento US 2008/0228438 A1 se refiere a un procedimiento para reconocer y rastrear un punto espacial sin el uso de una unidad de cálculo de estimación de forma tridimensional, una unidad de cálculo de coordenadas de medición tridimensional y una unidad de cálculo de distancia.
HOFF W ET AL: "Surfaces from stereo: integrating feature matching, disparity estimation, and contour detection", IEEE TRANSACTIONS ON PATTERN ANALYSIS AND MACHINE INTELLIGENCE, IEEE COMPUTER SOCIETY, EE. UU., vol. 11, n.° 2, 1 de febrero de 1989 (1989-02-01), páginas 121-136, XP011478204, ISSN: 0162-8828, DOI: 10.1109/34.16709 divulga la interpolación de superficie para determinar una distancia tridimensional de objetos a partir de un par estéreo de imágenes para tener en cuenta la oclusión detectada y los contornos de cresta en una escena, en el que las regiones ocluidas en una imagen no se utilizan para la interpolación.
Divulgación de la invención
Problemas a resolver por la invención
En un procedimiento de medición que utiliza estereoscopía, dado que el equipo de medición en las proximidades de la superficie frontal de un objeto que se va a medir se enfrenta casi directamente al objeto que se va a medir, el equipo de medición puede realizar mediciones de forma con relativa facilidad. Sin embargo, en una porción del borde de una superficie curva o similar, un ángulo de un plano de medición con respecto a una cámara es grande y, por lo tanto, hay pocos puntos característicos (características) en una región de medición en cuestión. Por tal motivo, un problema, tal como una reducción en la precisión de la medición y la incapacidad de un punto que se desea medir para caer dentro de un intervalo de formación de imágenes, puede causarse.
La presente invención se ha realizado teniendo en cuenta las circunstancias descritas anteriormente y tiene como objetivo proporcionar un aparato de medición de distancia tridimensional y un procedimiento de medición de distancia tridimensional implementado por ordenador capaz de mejorar la precisión de la medición de la forma en una porción de borde de una superficie curva o similar y capaz de medir una distancia entre dos puntos en un objeto a medir con alta precisión, y también proporciona un procedimiento para la medición de distancias tridimensionales.
Medios para resolver el problema
El objeto descrito anteriormente se resuelve mediante un aparato de medición de distancia tridimensional de acuerdo con la reivindicación 1, y un procedimiento de medición de distancia tridimensional implementado por ordenador de acuerdo con la reivindicación 3.
Efectos de la invención
De acuerdo con el aparato de medición de distancia tridimensional y un procedimiento de medición de distancia tridimensional implementado por ordenador de la presente invención se puede mejorar la precisión de medición de la forma en una porción del borde de una superficie curva o similar y medir una distancia entre dos puntos en un objeto para ser medido con alta precisión.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra una realización de un aparato de medición de distancias tridimensionales y un procedimiento de medición de distancias tridimensionales no cubierto por las reivindicaciones.
La figura 2 es una vista explicativa para obtener coordenadas tridimensionales a partir de una imagen obtenida por una unidad de formación de imágenes tridimensionales.
La figura 3 es un diagrama de bloques que muestra un primer ejemplo de un aparato de medición de distancias tridimensionales y un procedimiento de medición de distancias tridimensionales no cubierto por las reivindicaciones.
La figura 4 es un diagrama de bloques que muestra una realización de un aparato de medición de distancias tridimensionales y un procedimiento de medición de distancias tridimensionales implementado por ordenador de la presente invención.
Realización para llevar a cabo la invención
[Realización]
Una realización de un aparato de medición de distancias tridimensionales y un procedimiento para la medición de distancias tridimensionales de acuerdo con la presente invención se describirán a continuación con referencia a los dibujos adjuntos.
La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra la realización del aparato de medición de distancias tridimensionales y el procedimiento de medición de distancias tridimensionales no cubierto por las reivindicaciones. Un aparato de medición de distancias tridimensionales ilustrado en la figura 1 muestra una configuración de un aparato de medición de distancias tridimensionales usando estereoscopía. En el presente documento, se describe un caso en el que un aparato de medición de distancias tridimensionales y un procedimiento para la medición de distancias tridimensionales se aplican a la medición de la longitud de un defecto formado en una superficie de una estructura en el núcleo (por ejemplo, tuberías) de una central nuclear de forma cilíndrica circular, forma esférica o forma rectangular de paralelepípedo y medida de un espacio entre estructuras internas. Un objeto a medir de un aparato de medición de distancias tridimensionales se denominará en lo sucesivo "un espacio o similar".
El aparato de medición de distancia tridimensional incluye una unidad de formación de imágenes tridimensionales 1, un dispositivo de entrada de imágenes 2, una unidad de cálculo de asociación 3, una unidad de cálculo de forma tridimensional (porción de cálculo de forma) 4, una unidad de visualización tridimensional 5, una unidad de cálculo de estimación de forma tridimensional (unidad de cálculo de estimación de forma) 6, una unidad de cálculo de coordenadas de medición tridimensional (unidad de cálculo de coordenadas de medición) 7, y una unidad de cálculo de espacios 8.
El dispositivo de entrada de imágenes 2, la unidad de cálculo de asociación 3, la unidad de cálculo de forma 4, la unidad de visualización tridimensional 5, la unidad de cálculo de estimación de forma 6, la unidad de cálculo de coordenadas de medición 7 y la unidad de cálculo de espacios 8 se implementan mediante un ordenador personal o similar que ejecuta varios programas almacenados para implementar funciones (que se describirán más adelante). La unidad de formación de imágenes tridimensionales 1 incluye un dispositivo de captación de imágenes 10 y un dispositivo de accionamiento de rotación 11. El dispositivo de captación de imágenes 10 incluye un primer dispositivo de captación de imágenes 10a y un segundo dispositivo de captación de imágenes 10b. Dos imágenes obtenidas por el primer dispositivo de captación de imágenes 10a y el segundo dispositivo de captación de imágenes 10b se introducen en la unidad de cálculo de asociación 3 a través del dispositivo de entrada de imágenes 2.
El dispositivo de accionamiento de rotación 11 está conectado al dispositivo de captación de imágenes 10. El dispositivo de accionamiento de rotación 11 hace girar los dispositivos de captación de imágenes 10a y 10b alrededor de tres ejes ortogonales entre sí. La información del ángulo de rotación del dispositivo de accionamiento de rotación 11 se envía a la unidad de cálculo de asociación 3 y a la unidad de cálculo de forma 4.
La unidad de cálculo de asociación 3 considera, como puntos idénticos, puntos respectivos de dos imágenes representadas por el dispositivo de captación de imágenes 10 sobre los cuales se mapea un punto de medición en un espacio a medir y asocia las posiciones de los píxeles de las dos imágenes.
La unidad de cálculo de forma 4 calcula coordenadas tridimensionales utilizando un resultado de asociar las posiciones de píxeles de las dos imágenes obtenidas de la unidad de cálculo de asociación 3 y la salida de información del ángulo de rotación del dispositivo de accionamiento de rotación 11 y calcula una forma tridimensional en un superficie de la estructura interna de un reactor.
La unidad de cálculo de estimación de forma 6 estima una forma tridimensional de la estructura interna del reactor como una forma de arco circular, una forma de línea recta, o similar a partir de la forma tridimensional obtenida de la unidad de cálculo de forma 4.
La unidad de cálculo de coordenadas de medición 7 calcula las coordenadas de medición que sirven como puntos de medición para un espacio o similar en un arco circular o una línea recta designada por un operador que usa un dispositivo de entrada (no mostrado) a partir del resultado de la estimación de la forma tridimensional obtenida. de la unidad de cálculo de estimación de forma 6.
La unidad de cálculo de espacios 8 calcula el espacio o similar utilizando las coordenadas de medición obtenidas de la unidad de cálculo de coordenadas de medición 7.
La unidad de visualización tridimensional 5 muestra las imágenes obtenidas del dispositivo de captación de imágenes 10, las coordenadas tridimensionales y la forma tridimensional obtenidas por la unidad de cálculo de forma 4, una sección transversal de la forma tridimensional, y el espacio o similar obtenido por la unidad de cálculo de espacios 8.
Se describirán el funcionamiento y los efectos o ventajas del aparato de medición de distancias tridimensionales. La unidad de formación de imágenes tridimensionales 1 se instala apropiadamente en una posición en la que se puede formar una imagen de un espacio o similar. La unidad de formación de imágenes tridimensionales 1 hace que el dispositivo de accionamiento de rotación 11 gire y controle uno de los dispositivos de captación de imágenes 10a y 10b y ajuste las direcciones del eje óptico de los dispositivos de captación de imágenes 10a y 10b para que coincidan entre sí de modo que los reflejos de una estructura interna del reactor, un espacio o similar que se medirá en un punto que se considere más adecuado para una distancia de medición desde el dispositivo de captación de imágenes 10 hasta una estructura en el núcleo del reactor (en el núcleo), tiene una cantidad predeterminada de superposición. La unidad de formación de imágenes tridimensionales 1 provoca simultáneamente que los dispositivos de captación de imágenes 10a y 10b obtengan imágenes o disparen una superficie de la estructura en el núcleo.
La unidad de cálculo de asociación 3 considera, como puntos idénticos, puntos respectivos de dos imágenes captadas por el dispositivo de captación de imágenes 10, sobre el que se mapea un punto de medición en un espacio a medir, y asocia las posiciones de los píxeles utilizando la información del ángulo de rotación que se emite desde el dispositivo de accionamiento de rotación 11. La extracción de puntos idénticos se realiza utilizando una técnica de procesamiento de imágenes conocida requerida.
La unidad de cálculo de forma 4 calcula coordenadas tridimensionales utilizando un resultado de asociar las posiciones de píxeles de las dos imágenes obtenidas de la unidad de cálculo de asociación 3 y la información del ángulo de rotación emitida por el dispositivo de accionamiento de rotación 11 y calcula una forma tridimensional en la superficie de la estructura en el núcleo.
A continuación, se describirá un procedimiento para obtener coordenadas tridimensionales a partir de imágenes obtenidas por la unidad de formación de imágenes tridimensionales 1 con referencia a la figura 2.
En un sistema de coordenadas para medir un espacio, los dispositivos de captación de imágenes 10a y 10b realizan formación de imágenes en las coordenadas del centro de proyección 20a (Xoa, Yoa, Zoa) y 20b (Xüb, Yüb, Züb). Un punto de medición 22 (X, Y, Z) en el espacio que se va a medir se mapea como las coordenadas de píxel correspondientes 23a (xa, ya) y 23b (xb, yb) en los planos de captación de imágenes 21a y 21b, respectivamente. Las coordenadas tridimensionales del punto de medición se obtienen utilizando la siguiente expresión (1) como una ecuación condicional que se deriva del hecho de que las coordenadas del centro de proyección 20a (o 20b), las coordenadas de píxeles 23a (o 23b) y el punto de medición 22 están alineados entre sí. Esto permite la medición tridimensional de un espacio o similar de una estructura en el núcleo.
En la Expresión (1), f representa una distancia focal, y a-n a a33 representan transformaciones rotacionales usando las cantidades de rotación alrededor de los ejes del dispositivo de captación de imágenes 10.
La unidad de cálculo de estimación de forma 6 estima, como una forma de arco circular o una forma de línea recta, una forma tridimensional de una estructura en el núcleo, una forma tridimensional de la que no se puede obtener con suficiente precisión, sobre la base de una forma tridimensional obtenida a partir de la porción de cálculo de forma 4. Si una forma tridimensional de una porción de un objeto a detectar que se calcula mediante la unidad de cálculo de forma 4 es una forma curva, tal como una forma cilíndrica circular o una forma esférica, se realiza la estimación como un arco circular. Por otro lado, si la forma es una forma que tiene una superficie recta, tal como una forma de paralelepípedo rectangular, se realiza la estimación como una línea recta.
Más específicamente, la unidad de cálculo de estimación de forma 6 selecciona un punto de una forma tridimensional calculada que se mide en una posición que se enfrenta casi directamente al dispositivo de captación de imágenes 10 de la unidad de formación de imágenes tridimensionales 1. Es decir, el punto es una porción diferente de una porción de límite, tal como un borde, cuando una forma tridimensional no puede medirse con suficiente precisión y es un punto donde se mide una forma tridimensional con suficiente precisión, a diferencia de una porción de límite como un borde. La selección se realiza automáticamente mediante la unidad de cálculo de estimación de forma 6 o se realiza al recibir una entrada de un operador a través del dispositivo de entrada (no mostrado).
La unidad de cálculo de estimación de forma 6 extrae una forma tridimensional en un punto de un objeto a medir que se mide en un estado de confrontación casi directa sobre la base de una sección transversal arbitraria (por ejemplo, secciones transversales X-Y en una sección fija en una dirección del eje Z en un espacio a medir) designado por un operador y, si el objeto a medir es de forma cilíndrica circular o similar, obtiene un arco circular a partir de una pluralidad de conjuntos de coordenadas tridimensionales obtenidas a partir de la sección.
Suponiendo aquí que la pluralidad de conjuntos de coordenadas tridimensionales son iguales en una dirección de altura (por ejemplo, una dirección vertical con respecto al objeto que se va a medir (la dirección del eje Z en el espacio que se va a medir)), una forma de la superficie del objeto a medir puede asumirse no como una esfera, sino como un círculo. Por este motivo, la forma de la superficie del objeto a medir se puede definir mediante la ecuación general de un círculo: (x - a)2 (y - b)2 = r2, donde (a, b) representa un centro del círculo y (r) representa un radio. La unidad de cálculo de estimación de forma 6 resuelve ecuaciones simultáneas a partir de la pluralidad de conjuntos de coordenadas tridimensionales obtenidas a partir de la unidad de cálculo de forma 4 mediante, por ejemplo, procedimiento de mínimos cuadrados para obtener el centro y el radio, sobre la base de la ecuación general de un círculo.
De manera similar, si la forma tridimensional extraída del objeto a medir es una forma de paralelepípedo rectangular o similar, la unidad de cálculo de estimación de forma 6 obtiene una línea recta a partir de una pluralidad de conjuntos de coordenadas tridimensionales obtenidas a partir de la sección.
La unidad de cálculo de estimación de forma 6 puede definir una forma de superficie del objeto que se va a medir mediante la ecuación general de una línea recta: ax by c = 0, donde a, b y c representan constantes. La unidad de cálculo de estimación de forma 6 resuelve la ecuación simultánea a partir de la pluralidad de conjuntos obtenidos de coordenadas tridimensionales mediante, por ejemplo, procedimiento de mínimos cuadrados para obtener las constantes, sobre la base de la ecuación general de una línea recta. Si se realiza la estimación como una línea recta, la extensión de una línea recta conduce a un número infinito de puntos de medición. Por este motivo, un operador establece arbitrariamente la longitud de una línea recta para la estimación y establece un intervalo de procesamiento.
Cabe señalar que si el objeto a medir está inclinado con respecto a un sistema de coordenadas del dispositivo de captación de imágenes, la estimación de la forma como un arco circular o una línea recta se realiza mediante el uso apropiado de la ecuación general de un círculo y la ecuación general de una elipse (x2/a2 y2/b2 = 1) o la ecuación general de una línea recta.
La unidad de cálculo de coordenadas de medición 7 calcula las coordenadas tridimensionales de un punto de medición de espacio en un arco circular o una línea recta sobre la base de las ecuaciones generales de un círculo y una línea recta que son el resultado de estimar una forma tridimensional de la estructura en el núcleo obtenida de la unidad de cálculo de estimación de forma 6. Se designa un punto de medición del espacio, por ejemplo, en una
forma tridimensional mostrada en la unidad de visualización tridimensional 5 por un operador. Por ejemplo, un operador designa dos estructuras internas del reactor, un espacio entre los cuales se desea medir, o designa dos puntos en una superficie de la estructura interna de un reactor.
La unidad de cálculo de coordenadas de medición 7 calcula, para cada una de las dos estructuras internas del reactor intercaladas entre espacios de separación, candidatos para un conjunto de coordenadas tridimensionales de un punto de medición del espacio en una superficie de la estructura interna del reactor que se utilizarán en el cálculo del espacio posterior. Para medir la longitud de un defecto, la unidad de cálculo de coordenadas de medición 7 calcula coordenadas tridimensionales de puntos de medición de espacios designados por un operador.
La unidad de cálculo de espacios 8 calcula un espacio o similar usando coordenadas tridimensionales de puntos de medición de espacios calculados por la unidad de cálculo de coordenadas de medición 7.
Para medir un espacio entre dos estructuras internas del reactor, la unidad de cálculo de espacios 8 considera, a partir de candidatos para respectivos conjuntos de coordenadas tridimensionales de una pluralidad de puntos de medición de espacios en las superficies de las estructuras internas del reactor que se calculan mediante la unidad de cálculo de coordenadas de medición 7, una combinación de conjuntos de coordenadas tridimensionales de puntos de medición de espacios en una sección transversal (por ejemplo, una sección transversal X-Y) donde la distancia entre las estructuras internas del reactor es mínima, y calcula una distancia entre las estructuras internas del reactor. En tal cálculo, si los objetos a medir se estiman ambos como una forma cilíndrica circular que tiene un arco circular, la unidad de cálculo de espacios 8 obtiene una sección transversal donde una línea que conecta los centros de ambos arcos circulares es mínima como una sección transversal donde la distancia entre las estructuras internas del reactor es mínima.
La unidad de cálculo de espacios 8 puede reducir la pluralidad de candidatos para coordenadas de medición a coordenadas tridimensionales de puntos de medición de espacios utilizados en la medición de espacios, y luego, calcular el espacio.
Si uno de los objetos a medir se estima como una forma cilíndrica circular que tiene un arco circular, y otro se estima como una forma de paralelepípedo rectangular que tiene una línea recta, la unidad de cálculo de espacios 8 calcula, como el espacio, una distancia en una sección transversal donde una línea que conecta los centros de ambos objetos a medir está en un mínimo, que está como mínimo dentro de un intervalo correspondiente a una longitud establecida en línea recta por un operador.
Mientras tanto, si los objetos a medir se estiman en línea recta, la unidad de cálculo de espacios 8 calcula, como el espacio, una distancia que está como mínimo dentro de los intervalos correspondientes a las longitudes establecidas en las líneas rectas por un operador.
La unidad de cálculo de espacios 8 realiza el cálculo descrito anteriormente dentro de un intervalo de medición en una dirección de altura preestablecida (por ejemplo, la dirección del eje Z) y calcula automáticamente una distancia más corta.
Además, en el caso de medición, por ejemplo, de la longitud de un defecto en la superficie de la estructura interna de un reactor, la unidad de cálculo de espacios 8 realiza la medición sobre la base de coordenadas tridimensionales en la superficie donde están presentes dos puntos designados.
Según el aparato de medición de distancias tridimensionales y el procedimiento para el aparato de medición de distancias tridimensionales según la primera realización, incluso si los puntos de medición para medir un espacio o similar no se pueden obtener a partir de una forma tridimensional en un punto, como una porción del borde de una superficie curva, donde un ángulo del dispositivo de captación de imágenes 10 con respecto a una estructura en el núcleo es grande, o en un punto fuera de un intervalo de formación de imágenes del dispositivo de captación de imágenes 10, se pueden obtener coordenadas tridimensionales de los puntos de medición de espacios presentes en un arco circular y una extensión de una línea recta estimando una forma tridimensional de la estructura en el núcleo a partir de una pluralidad de conjuntos de coordenadas tridimensionales en una sección transversal para la que se mide una forma tridimensional y las ecuaciones generales de un círculo, una línea recta, y similares. Este proceso permite la medición de un espacio o similar.
Además, mediante la estimación de una forma tridimensional utilizando un resultado de la medición de la forma tridimensional, se pueden calcular los candidatos para conjuntos respectivos de coordenadas tridimensionales de puntos de medición de espacios designados, y se puede medir adicionalmente la distancia más corta requerida para la medición de espacios. Esto permite una mejora en la precisión de la medición en una porción del borde de una superficie curva o similar y la medición precisa del espacio incluso en un caso en el que no se obtenga suficiente información de dibujo de diseño y similares.
Además, dado que un espacio entre las estructuras internas del reactor se puede medir con alta precisión, se puede
determinar si el equipo de reparación utilizado para la reparación del interior del reactor puede pasar o no entre las estructuras internas.
Aún más, en el caso de que se mida la longitud de un defecto en una superficie que es una superficie curva de la estructura interna de un reactor o similar, dado que las coordenadas tridimensionales en la superficie se pueden obtener estimando una forma tridimensional como un arco circular, no una simple distancia lineal entre dos conjuntos de coordenadas tridimensionales, pero se puede medir la longitud exacta del defecto.
La figura 3 es un diagrama de bloques que muestra la segunda realización del aparato de medición de distancias tridimensionales y un procedimiento de medición de distancias tridimensionales implementado por ordenador no cubierto por las reivindicaciones.
El aparato de medición de distancias tridimensionales y el procedimiento para el aparato de medición de distancias tridimensionales según el primer ejemplo son diferentes del aparato de medición de distancias tridimensionales y el procedimiento para el aparato de medición de distancias tridimensionales según la realización en que se proporcionan una porción de detección de coordenadas integrada 31 y una porción de cálculo de integración de sistema de coordenadas 32 en lugar de la unidad de cálculo de estimación de formas tridimensionales 6 y la unidad de cálculo de coordenadas de medición tridimensional 7. Los componentes y las unidades correspondientes a los de la realización se indican con los mismos números de referencia, y se omitirá aquí una descripción redundante.
El aparato de medición de distancias tridimensionales y el procedimiento para el aparato de medición de distancias tridimensionales según el primer ejemplo realizan la medición en una pluralidad de puntos de medición, someten las formas tridimensionales en la pluralidad de posiciones de medición a la integración de coordenadas y realizan la medición del espacio. Además, cabe señalar que las formas tridimensionales en la pluralidad de puntos de medición son resultados de medición que tienen diferentes sistemas de coordenadas. El aparato de medición de distancias tridimensionales y el procedimiento para el aparato de medición de distancias tridimensionales de la presente realización son efectivos, por ejemplo, cuando una región de medición de un espacio o similar no encaja en una imagen que se obtiene mediante una operación de formación de imágenes de un dispositivo de captación de imágenes 10, y no se puede obtener una forma tridimensional requerida para la medición del espacio.
La unidad de detección de coordenadas integrada 31 detecta puntos idénticos correspondientes requeridos para integrar imágenes obtenidas en una pluralidad de puntos por el dispositivo de captación de imágenes 10 y diferentes sistemas de coordenadas de formas tridimensionales obtenidas a partir de las imágenes.
La unidad de cálculo de integración del sistema de coordenadas 32 integra los diferentes sistemas de coordenadas usando los puntos correspondientes idénticos detectados por la unidad de detección de coordenadas integrada 31. A continuación, se describirán el funcionamiento y los efectos o ventajas del aparato de medición de distancia tridimensional y el procedimiento para el aparato de medición de distancias tridimensionales según el primer ejemplo.
Como la realización, una unidad de formación de imágenes tridimensionales 1 está dispuesta en una posición en la que se puede formar una imagen de un espacio o similar. Si no se puede obtener una imagen de una región completa de un espacio que sirve como un objeto a medir en un punto, como se ha descrito anteriormente, la unidad de formación de imágenes tridimensionales 1 se mueve a una posición diferente, de modo que se forma una imagen de toda la región del objeto que se va a medir formando un espacio o similar, y realiza de nuevo la operación de formación de imágenes. La formación de imágenes se realiza en dos o más puntos para obtener las imágenes necesarias.
Una unidad de cálculo de asociación 3 y una unidad de cálculo de forma tridimensional 4 realizan el procesamiento de imágenes requerido, calculando así formas tridimensionales. Las formas tridimensionales se envían a la porción de detección de coordenadas integradas 31.
La unidad de detección de coordenadas integrada 31 detecta los puntos correspondientes idénticos necesarios para integrar los sistemas de coordenadas. La detección de los puntos idénticos correspondientes se realiza utilizando cualquiera de las siguientes primera función y la segunda función a continuación.
La primera función es una función de determinar los puntos correspondientes a partir de tres o más puntos designados por un operador y necesarios para integrar una pluralidad de piezas de información de forma tridimensional. Más específicamente, la primera función es determinar los puntos correspondientes sustancialmente idénticos entre sí en porciones superpuestas de formas tridimensionales en una pluralidad de puntos de medición en formas tridimensionales o en una pluralidad de imágenes visualizadas por la unidad de visualización tridimensional 5, de acuerdo con una instrucción recibida desde un operador.
La segunda función es una función de detección de porciones superpuestas de formas tridimensionales basadas en imágenes obtenidas mediante formación de imágenes en posiciones de medición mediante la coincidencia de
formas y la detección automática, como puntos correspondientes para la integración del sistema de coordenadas, los tres o más conjuntos de coordenadas de medición con los errores de coordenadas de medición más pequeños incluidos en las porciones superpuestas.
La coincidencia de formas es un proceso de detección de porciones coincidentes o aproximadamente coincidentes de dos o más formas tridimensionales. En el caso de simplemente realizar la coincidencia de formas, se requiere una gran cantidad de transformaciones rotacionales y operaciones de traslación. Además, si no se obtiene un resultado satisfactorio de la medición de la forma tridimensional, no se puede realizar la coincidencia de formas. Por consiguiente, la unidad de detección de coordenadas integrada 31 puede realizar, como la segunda función, sustancialmente el mismo procesamiento que el procesamiento de la unidad de cálculo de asociación 3 y también puede asociar posiciones de píxeles de puntos sustancialmente idénticos usando imágenes obtenidas en dos o más puntos de medición (al menos tres imágenes obtenidas en al menos dos puntos). La porción de detección de coordenadas integrada 31 realiza transformaciones rotacionales y operaciones de traslación mediante una transformación afín dada por la Expresión (2), utilizando cinco o más de los puntos asociados.
En la siguiente Expresión (2), los símbolos X, Y y Z son coordenadas de un punto asociado en una imagen obtenida en un primer punto de medición, los símbolos X', Y' y Z' son coordenadas de un punto asociado en una imagen de la que se obtiene una imagen en un segundo punto de medición, las letras a, b, c, d, e, f, g, h, e i son elementos rotacionales, y tX, ty, y rz son elementos traslacionales.
Sobre la base de los puntos correspondientes después de la transformación obtenida por el procesamiento descrito anteriormente, la unidad de detección de coordenadas integrada 31 detecta automáticamente, como puntos idénticos correspondientes, los cinco o más puntos superiores con los errores de coordenadas de medición más pequeños dentro de un intervalo de cantidad de corrección rotacional y un intervalo de cantidad de corrección de traslación establecido por un operador.
La unidad de cálculo de integración del sistema de coordenadas 32 transforma las coordenadas de un punto de medición detectado por la primera función o la segunda función de la unidad de detección de coordenadas integrada 31 sobre la base de la ecuación de transformación afín dada anteriormente como la Expresión (2) e integra los sistemas de coordenadas. Este procesamiento permite la adquisición de las coordenadas tridimensionales de un punto de medición de un espacio o similar. Aquí, un sistema de coordenadas de referencia y un sistema de coordenadas a transformar se establecen arbitrariamente.
La unidad de cálculo de espacios 8 calcula un espacio o similar utilizando las coordenadas de medición calculadas por la unidad de cálculo de integración del sistema de coordenadas 32. Como en la primera realización, la unidad de cálculo de espacios 8 mide, como un espacio, un punto donde la distancia entre las estructuras internas es el mínimo de puntos de medición designados por un operador o mide la longitud de un defecto.
Según el aparato de medición de distancias tridimensionales y el procedimiento para el aparato de medición de distancias tridimensionales según el primer ejemplo, la medición del espacio se puede realizar detectando los puntos correspondientes para la integración de coordenadas usando un resultado de medir las formas tridimensionales en una pluralidad de puntos de medición y realizando la integración de coordenadas. Por consiguiente, se pueden adquirir las formas tridimensionales de la estructura en el núcleo en un intervalo relativamente amplio, independientemente del ángulo de visión del dispositivo de captación de imágenes 10, y se puede medir un espacio o similar entre las estructuras internas, además de las ventajas conseguidas por la realización.
Un aparato de medición de distancias tridimensionales puede incluir la unidad de detección de coordenadas integrada 31 y la unidad de cálculo de integración del sistema de coordenadas 32 según la segunda realización, además de la unidad de cálculo de estimación de formas tridimensionales 6 y la unidad de cálculo de coordenadas de medición tridimensional 7 según la realización.
Si un objeto a medir es local (por ejemplo, un defecto en la superficie de la tubería), el paralaje se puede obtener ajustando una de las direcciones del eje óptico con el dispositivo de accionamiento de rotación 11 según la primera realización para que coincida con otra, y la medición de la forma tridimensional se puede realizar con alta precisión. Por otro lado, si un intervalo de medición de, por ejemplo, un espacio entre las piezas de tubería se extiende sobre
un amplio intervalo, la integración de coordenadas se realiza usando, por ejemplo, un resultado de la medición de formas tridimensionales medidas en una pluralidad de puntos según la segunda realización. Esto permite la medición de la forma tridimensional sin considerar un ángulo de visión con respecto a un objeto a medir y una distancia de medición y permite que un aparato mida distancias asociadas con los objetos a medir con varias distancias de medición.
La figura 4 es un diagrama de bloques que muestra una realización del aparato de medición de distancias tridimensionales y del procedimiento de medición de distancias tridimensionales implementado por ordenador de la presente invención.
El aparato de medición de distancias tridimensionales y el procedimiento para el aparato de medición de distancias tridimensionales según la realización son diferentes del aparato de medición de distancias tridimensionales y el procedimiento para el aparato de medición de distancias tridimensionales según la realización en que una unidad de registro de información de dibujo de diseño 41 y una unidad de cálculo de estimación de forma de dibujo 42 se proporcionan en lugar de la unidad de cálculo de estimación de formas tridimensionales 6.
El aparato de medición de distancias tridimensionales y el procedimiento para el aparato de medición de distancias tridimensionales de acuerdo con el segundo ejemplo estiman una forma sobre la base de información, tal como un dibujo CAD y realizan una medición de espacios. Cabe señalar que los componentes y porciones correspondientes a los de la primera realización se indican con los mismos números de referencia y que se omitirá una descripción redundante en este documento.
La unidad de registro de información de dibujo de diseño 41 almacena información de dibujo de diseño tal como un diámetro y una longitud de una estructura en el núcleo del reactor en datos de dibujo CAD o un dibujo de diseño de la estructura en el núcleo. La información del dibujo de diseño se introduce y emite de forma apropiada desde y hacia la unidad de registro de información de dibujo de diseño 41. La unidad de registro de información de dibujo de diseño 41 también puede registrar el resultado de la medición de una forma tridimensional de la estructura en el núcleo.
La unidad de cálculo de estimación de forma de dibujo 42 determina la estructura en el núcleo correspondiente a un objeto a medir, utilizando información de dibujo de diseño registrada en la unidad de registro de información de dibujo de diseño 41. La unidad de cálculo de estimación de forma de dibujo 42 estima, como una forma de arco circular o una forma de línea recta, información de la forma tridimensional de un objeto que se va a medir, y la forma tridimensional de la información tridimensional no puede obtenerse con suficiente precisión, a partir de la información del dibujo de diseño de la estructura en el núcleo y calcula las coordenadas tridimensionales de los puntos de medición del espacio. La unidad de cálculo de estimación de forma de dibujo 42 corresponde a la unidad de cálculo de estimación de forma tridimensional 6 según la realización.
A continuación, se describirán el funcionamiento y las ventajas o efectos del aparato de medición de distancias tridimensionales y el procedimiento para el aparato de medición de distancias tridimensionales según el segundo ejemplo.
Como la realización, una unidad de formación de imágenes tridimensionales 1 está dispuesta en una posición en la que se puede formar una imagen de un espacio o similar. La unidad de cálculo de asociación 3 y la unidad de cálculo de forma tridimensional (unidad de cálculo de forma) 4 realizan el procesamiento de imágenes requerido, calculando así una forma tridimensional. La forma tridimensional se envía entonces a la unidad de registro de información de dibujo de diseño 41 y a la unidad de cálculo de estimación de forma de dibujo 42.
La unidad de cálculo de estimación de forma de dibujo 42 compara la información de dibujo de diseño tal como un diámetro y una longitud de la estructura en el núcleo obtenida de datos de dibujo CAD o similares registrados en la unidad de registro de información de dibujo de diseño 41 con un resultado obtenido a partir de la unidad de cálculo de forma 4. La unidad de cálculo de estimación de forma de dibujo 42 interpola información de forma que carece de la forma tridimensional obtenida de la unidad de cálculo de forma 4, utilizando la información del dibujo de diseño y obtiene los candidatos para las coordenadas tridimensionales de los puntos de medición del espacio.
Más específicamente, la unidad de cálculo de estimación de forma de dibujo 42 verifica una forma tridimensional en una superficie de un objeto a medir en una posición directamente enfrente de un dispositivo de captación de imágenes 10 de la unidad de formación de imágenes tridimensionales 1, que es un resultado de cálculo de la unidad de cálculo de forma 4, contra la entrada de información de dibujo a la unidad de registro de información de dibujo de diseño 41 y estima una forma de la estructura en el núcleo, una forma tridimensional de la que no se puede obtener con suficiente precisión, como una forma de arco circular o una forma de línea recta. Debe observarse además que se realizan la estimación como un arco circular y la estimación como una línea recta idénticas a las de la unidad de cálculo de estimación de forma tridimensional 6 según la primera realización.
En el caso de que se registre una información de dibujo precisa en la unidad de registro de información de dibujo de diseño 41, la unidad de cálculo de estimación de la forma del dibujo 42 realiza el procesamiento de imagen requerido
comparando la información del dibujo con los datos de medición obtenidos de la unidad de cálculo de forma 4. Más específicamente, la unidad de registro de información de dibujo de diseño 41 alinea un sistema de coordenadas para una forma tridimensional, utilizando las coordenadas de un centro de la estructura en el núcleo en el dibujo de diseño. La unidad de cálculo de estimación de forma de dibujo 42 complementa una forma tridimensional sobre la base de información sobre el diámetro de la estructura en el núcleo de la forma cilíndrica circular o la longitud de la estructura en el núcleo de la forma cúbica.
La unidad de cálculo de coordenadas de medición tridimensional (unidad de cálculo de coordenadas de medición) 7 calcula los candidatos para las coordenadas tridimensionales de los puntos de medición de espacio para el procesamiento posterior sobre la base de la información de coordenadas tridimensionales de la estructura en el núcleo estimada por la unidad de cálculo de estimación de forma de dibujo 42. La unidad de cálculo de espacios 8 calcula entonces un espacio o similar usando las coordenadas tridimensionales de los puntos de medición de espacios calculados por la unidad de cálculo de coordenadas de medición 7. Además, la unidad de cálculo de coordenadas de medición 7 y la unidad de cálculo de espacios 8 realizan el mismo procesamiento que el procesamiento de las unidades de procesamiento de acuerdo con la primera realización y se omitirá una descripción redundante en el segundo ejemplo.
Según el aparato de medición de distancias tridimensionales y el procedimiento para el aparato de medición de distancias tridimensionales según la realización, además de las ventajas conseguidas por la realización, la información de forma que carece de una forma tridimensional calculada por la unidad de cálculo de forma 4 se puede interpolar utilizando la información del dibujo de diseño, tal como un diámetro y una longitud de la estructura en el núcleo en los datos de dibujo CAD o un dibujo de diseño, y la medición del espacio se puede realizar con mayor precisión.
Números de referencia
1 unidad de formación de imágenes tridimensionales
2 dispositivo de entrada de imágenes
3 unidad de cálculo de asociación
4 unidad de cálculo de formas tridimensionales
5 unidad de visualización tridimensional
6 unidad de cálculo de estimación de formas tridimensionales
7 unidad de cálculo de coordenadas de medición tridimensional
8 unidad de cálculo de espacios
10, 10a, 10b dispositivo de captación de imágenes
11 dispositivo de accionamiento de rotación
31 unidad de detección de coordenadas integradas
32 unidad de cálculo de integración de sistema de coordenadas
41 unidad de registro de información de dibujo de diseño
42 unidad de cálculo de estimación de forma de dibujo
Claims (3)
1. Un aparato de medición de distancias tridimensionales, que comprende:
una unidad de formación de imágenes tridimensionales (1) que incluye una pluralidad de dispositivos de captación de imágenes (10) adaptados para obtener una imagen de una imagen y un dispositivo de accionamiento de rotación (11) adaptado para girar los dispositivos de captación de imágenes (10) y ajustar los ejes ópticos de manera que los reflejos de un objeto a medir en un espacio a medir tienen una cantidad predeterminada de superposición;
una unidad de cálculo de asociación (3) adaptada para calcular información de asociación de posición en la que se asocian las posiciones de los píxeles en un momento en el que un punto de medición requerido en el espacio que se va a medir se mapea en una pluralidad de imágenes;
una unidad de cálculo de forma tridimensional (4) adaptada para calcular una forma tridimensional basada en coordenadas tridimensionales del objeto a medir, usando la información de asociación de posición y la información de rotación obtenida desde el dispositivo de accionamiento de rotación (11);
una unidad de cálculo de estimación de forma tridimensional (42) adaptada para estimar, a partir de la forma tridimensional obtenida a partir de la unidad de cálculo de forma tridimensional (4), una forma tridimensional de una región del objeto a medir donde no se obtiene la forma tridimensional;
una unidad de cálculo de coordenadas de medición tridimensional (7) adaptada para calcular coordenadas tridimensionales de dos puntos de medición de distancia designados en el objeto a medir, a partir de un resultado de estimación obtenido a partir de la unidad de cálculo de estimación de forma tridimensional (42);
una unidad de cálculo de distancia (8) adaptada para calcular una distancia entre los dos puntos utilizando las coordenadas tridimensionales obtenidas a partir de la unidad de cálculo de coordenadas de medición tridimensional (7), y
una unidad de registro de información de dibujo de diseño (41) adaptada para registrar información de dibujo de diseño, tal como la longitud y el diámetro del objeto a medir, en donde la unidad de cálculo de estimación de forma tridimensional (42) está configurada para estimar una forma tridimensional del objeto a medir comparando la información del dibujo de diseño con la forma tridimensional.
2. El aparato de medición de la distancias tridimensionales de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además:
una unidad de detección de coordenadas integrada (31) adaptada para detectar, como puntos correspondientes, porciones con formas superpuestas del objeto a medir en una pluralidad de formas tridimensionales que tienen diferentes sistemas de coordenadas calculados por la unidad de cálculo de formas tridimensionales, sobre la base de una pluralidad de imágenes obtenidas en diferentes posiciones por la unidad de formación de imágenes tridimensionales (1); y
una unidad de cálculo de integración de sistema de coordenadas (32) adaptada para integrar los diferentes sistemas de coordenadas en un sistema de coordenadas arbitrario utilizando los puntos correspondientes obtenidos por la unidad de detección de coordenadas integrada (31), en donde
la unidad de cálculo de coordenadas de medición tridimensional (7) está configurada para calcular coordenadas tridimensionales de los dos puntos de medición de distancia sobre la base de un resultado de la integración de coordenadas.
3. Un procedimiento de medición de distancias tridimensionales implementado por ordenador, que comprende las etapas de:
preparar una pluralidad de dispositivos de captación de imágenes (10) que representan una imagen, girar los dispositivos de captación de imágenes (10) y ajustar los ejes ópticos de manera que los reflejos de un objeto a medir en un espacio a medir tengan una cantidad predeterminada de superposición, y realizar la formación de imágenes con los dispositivos de captación de imágenes;
calcular la información de asociación de posición en la que se asocian las posiciones de los píxeles en un momento en el que un punto de medición requerido en el espacio que se va a medir se mapea en una pluralidad de imágenes;
calcular una forma tridimensional basada en coordenadas tridimensionales del objeto a medir, utilizando la información de asociación de posición y la información sobre la rotación de los dispositivos de captación de imágenes;
estimar, a partir de las coordenadas de la forma tridimensional, una forma tridimensional de una región del objeto a medir en un caso en el que no se obtiene la forma tridimensional;
calcular las coordenadas tridimensionales de dos puntos de medición de distancia designados en el objeto a medir, a partir del resultado de estimar la forma tridimensional;
calcular una distancia entre los dos puntos utilizando las coordenadas tridimensionales, y
registrar información de dibujo de diseño, tal como la longitud y el diámetro del objeto que se va a medir, en el que la etapa de estimación estima la forma tridimensional comparando la información del dibujo de diseño con la forma tridimensional.
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