JPH05306923A - 面の三次元計測方法及び計測装置 - Google Patents
面の三次元計測方法及び計測装置Info
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- JPH05306923A JPH05306923A JP4111443A JP11144392A JPH05306923A JP H05306923 A JPH05306923 A JP H05306923A JP 4111443 A JP4111443 A JP 4111443A JP 11144392 A JP11144392 A JP 11144392A JP H05306923 A JPH05306923 A JP H05306923A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B17/00—Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D13/00—Accessories for placing or removing piles or bulkheads, e.g. noise attenuating chambers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
- G01N29/26—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
- G01N29/265—Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by moving the sensor relative to a stationary material
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 地下連続壁構築用の深溝、場所打ちコンクリ
ート杭構築用の深孔などの泥水中の壁面の形状、あるい
は質的な情報を三次元面の映像として把握し記録、表示
する三次元計測方法及び計測装置を提供する。 【構成】 超音波振動を発振し反射されてきた反射波
を受信する振動子１を壁面３に対し発振と受信を刻みピ
ッチ毎に行わせつつ水平回転させ、一水平回転を終了す
る度に前記振動子１の位置を垂直方向に１ピッチずつ刻
み送りする。前記振動子１の送・受信波と、振動子１の
水平回転方向及び深さ方向の位置信号を処理装置で合成
処理し、超音波振動の伝播時間差から距離、形状の情報
を得、受信波の波形の種類に基いて反射物質の質的情報
を得る。 【効果】 泥水中の目で見ることのできない壁面の位置
と形状及び質的情報を、三次元面の映像として確認する
ことができるから、工事管理における施工及び安全性の
判断情報を質、量共に多く正確なものを提供できる。
ート杭構築用の深孔などの泥水中の壁面の形状、あるい
は質的な情報を三次元面の映像として把握し記録、表示
する三次元計測方法及び計測装置を提供する。 【構成】 超音波振動を発振し反射されてきた反射波
を受信する振動子１を壁面３に対し発振と受信を刻みピ
ッチ毎に行わせつつ水平回転させ、一水平回転を終了す
る度に前記振動子１の位置を垂直方向に１ピッチずつ刻
み送りする。前記振動子１の送・受信波と、振動子１の
水平回転方向及び深さ方向の位置信号を処理装置で合成
処理し、超音波振動の伝播時間差から距離、形状の情報
を得、受信波の波形の種類に基いて反射物質の質的情報
を得る。 【効果】 泥水中の目で見ることのできない壁面の位置
と形状及び質的情報を、三次元面の映像として確認する
ことができるから、工事管理における施工及び安全性の
判断情報を質、量共に多く正確なものを提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、安定液（泥水とも呼
ばれる）を満たして壁面の安定を図りつつ掘削する、所
謂泥水工法として掘削された、地下連続壁構築用の深
溝、あるいは場所打ちコンクリート杭構築用の深孔など
の目視が不可能な安定液（泥水）中の壁面の形状、寸
法、傾き、平坦度（又は凹凸の有無）、あるいは質的な
情報（例えば壁面を構成する土層がローム層であるか、
シルト層であるか、粘性土であるか等々の情報）を三次
元面の映像として把握し記録、表示するため使用され
る、面の三次元計測方法及び計測装置に関する。
ばれる）を満たして壁面の安定を図りつつ掘削する、所
謂泥水工法として掘削された、地下連続壁構築用の深
溝、あるいは場所打ちコンクリート杭構築用の深孔など
の目視が不可能な安定液（泥水）中の壁面の形状、寸
法、傾き、平坦度（又は凹凸の有無）、あるいは質的な
情報（例えば壁面を構成する土層がローム層であるか、
シルト層であるか、粘性土であるか等々の情報）を三次
元面の映像として把握し記録、表示するため使用され
る、面の三次元計測方法及び計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】地下連続壁や場所打ちコンクリート杭の
施工においては、工事管理及び安全管理のために、泥水
中の壁面の状況、実態を映像として詳細に把握する重要
性が大である。そこで従来、実公昭４９−５７２６号
（登録第１０５９０４７号）公報、実公昭５０−１４９
６１号（登録第１１１９１８９号）公報、あるいは特公
昭５５−７５２５号公報などに、超音波による計測装置
が記載され、実用に供されている。
施工においては、工事管理及び安全管理のために、泥水
中の壁面の状況、実態を映像として詳細に把握する重要
性が大である。そこで従来、実公昭４９−５７２６号
（登録第１０５９０４７号）公報、実公昭５０−１４９
６１号（登録第１１１９１８９号）公報、あるいは特公
昭５５−７５２５号公報などに、超音波による計測装置
が記載され、実用に供されている。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】上述した従来の超音
波による計測装置は、深溝、深孔について、いわば筒を
縦割りにしたような２次元断面の計測が行なわれ、２次
元断面で映像化された壁面の形状、寸法、傾き、凹凸な
どを把握できるにすぎず、３次元の面的情報は得られな
い。また、超音波を反射する物質（例えば壁面の構成材
料）の質的情報を定性的に得ることもできないため、施
工及び安全性の工事管理の判断に必要十分な情報を得る
計測とは云えず、解決すべき課題になっている。
波による計測装置は、深溝、深孔について、いわば筒を
縦割りにしたような２次元断面の計測が行なわれ、２次
元断面で映像化された壁面の形状、寸法、傾き、凹凸な
どを把握できるにすぎず、３次元の面的情報は得られな
い。また、超音波を反射する物質（例えば壁面の構成材
料）の質的情報を定性的に得ることもできないため、施
工及び安全性の工事管理の判断に必要十分な情報を得る
計測とは云えず、解決すべき課題になっている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上述した従来の課題を解
決するための手段として、この発明に係る面の三次元計
測方法は、 イ） 超音波振動を発振し反射されてきた反射波を受信
する機能を具備した振動子１を、水中の壁面３に対し、
発振と受信を刻みピッチ毎に行わせつつ所定の回転角だ
け水平回転させ、且つ前記の一水平回転を終了する度に
前記振動子１の位置を垂直方向に１ピッチずつ刻み送り
すること、 ロ） 前記振動子１の受信波と、同振動子１の水平回転
の方向及び位置の信号、並びに深さ方向の位置信号を処
理装置で合成処理し、超音波振動の伝播時間差から距
離、形状の情報を得、受信波の波形の種類に基いて反射
物質の質的情報を得て、壁面３の位置及び面の形状並び
に質的情報を映像化可能に記録し表示すること、をそれ
ぞれ特徴とする。
決するための手段として、この発明に係る面の三次元計
測方法は、 イ） 超音波振動を発振し反射されてきた反射波を受信
する機能を具備した振動子１を、水中の壁面３に対し、
発振と受信を刻みピッチ毎に行わせつつ所定の回転角だ
け水平回転させ、且つ前記の一水平回転を終了する度に
前記振動子１の位置を垂直方向に１ピッチずつ刻み送り
すること、 ロ） 前記振動子１の受信波と、同振動子１の水平回転
の方向及び位置の信号、並びに深さ方向の位置信号を処
理装置で合成処理し、超音波振動の伝播時間差から距
離、形状の情報を得、受信波の波形の種類に基いて反射
物質の質的情報を得て、壁面３の位置及び面の形状並び
に質的情報を映像化可能に記録し表示すること、をそれ
ぞれ特徴とする。
【０００５】また、本発明に係る面の３次元計測装置
は、上記第１の発明に係る計測方法を実施するものであ
って、図面に実施例を示したとおり、 ａ） 超音波振動を発振し反射されてきた反射波を受信
する機能を具備した振動子１と、 ｂ） 前記振動子１に超音波振動を励起させる発振機２
と、 ｃ） 前記振動子１を水中の壁面３に向かって支持し、
かつ振動子１を刻みピッチずつ所定の回転角だけ水平回
転させる回転支持手段９、及び振動子１が前記の一水平
回転を終了する度に垂直方向に１ピッチずつ刻み送りす
る垂直支持手段１２、並びに前記の回転支持手段９及び
垂直支持手段１２を駆動制御する方向・位置制御装置１
８と、 ｄ） 前記振動子１の発振波及び受信波の信号、及び前
記振動子１の回転支持手段９及び垂直支持手段１２の方
向と位置を制御する方向・位置制御装置１８の信号を受
信し、前記の各信号を合成処理し、壁面３の位置及び面
の形状並びに質的情報を映像化可能に記録し表示する処
理装置２０と、により構成されていることを特徴とす
る。
は、上記第１の発明に係る計測方法を実施するものであ
って、図面に実施例を示したとおり、 ａ） 超音波振動を発振し反射されてきた反射波を受信
する機能を具備した振動子１と、 ｂ） 前記振動子１に超音波振動を励起させる発振機２
と、 ｃ） 前記振動子１を水中の壁面３に向かって支持し、
かつ振動子１を刻みピッチずつ所定の回転角だけ水平回
転させる回転支持手段９、及び振動子１が前記の一水平
回転を終了する度に垂直方向に１ピッチずつ刻み送りす
る垂直支持手段１２、並びに前記の回転支持手段９及び
垂直支持手段１２を駆動制御する方向・位置制御装置１
８と、 ｄ） 前記振動子１の発振波及び受信波の信号、及び前
記振動子１の回転支持手段９及び垂直支持手段１２の方
向と位置を制御する方向・位置制御装置１８の信号を受
信し、前記の各信号を合成処理し、壁面３の位置及び面
の形状並びに質的情報を映像化可能に記録し表示する処
理装置２０と、により構成されていることを特徴とす
る。
【０００６】
【作用】発振機２は、たとえば２００〜５００kHz の超
音波振動を振動子１に励起させる。前記発振機２の送信
波（図４Ａ参照）をモニターするため、シンクロスコー
プ４のトリガー端子に発振機２が接続されている。回転
支持手段９は、方向・位置制御装置１８で駆動制御され
るステッピングモータ５により、たとえば水平角０．９
°の刻みピッチで振動子１を断続的に水平回転させる。
振動子１は前記の１ピッチの刻み毎に超音波の発振と反
射波の受信の１サイクルを行なう（図４Ａ〜Ｄ）。この
とき前記方向・位置制御装置１８が発信した刻み単位角
の水平方向の位置信号（いわゆる番地）と、振動子１の
発振波、受信波は、処理装置２０のパーソナルコンピュ
ータ６に入力される。
音波振動を振動子１に励起させる。前記発振機２の送信
波（図４Ａ参照）をモニターするため、シンクロスコー
プ４のトリガー端子に発振機２が接続されている。回転
支持手段９は、方向・位置制御装置１８で駆動制御され
るステッピングモータ５により、たとえば水平角０．９
°の刻みピッチで振動子１を断続的に水平回転させる。
振動子１は前記の１ピッチの刻み毎に超音波の発振と反
射波の受信の１サイクルを行なう（図４Ａ〜Ｄ）。この
とき前記方向・位置制御装置１８が発信した刻み単位角
の水平方向の位置信号（いわゆる番地）と、振動子１の
発振波、受信波は、処理装置２０のパーソナルコンピュ
ータ６に入力される。
【０００７】垂直支持手段１２は、振動子１が上記の回
転支持手段９によって一水平回転を終了した後の戻り行
程の間に、やはり前記方向・位置制御装置１８で駆動制
御されるステッピングモータ７により、垂直方向に例え
ば７mm位のピッチで刻み送りを行なう。このとき方向・
位置制御装置１８が発信した刻み単位量の垂直方向位置
信号も、やはり処理装置２０へ入力される。要するに、
振動子１を駆動制御する方向と位置、従って、三次元面
の座標は、方向・位置制御装置１８へ例えばフロッピー
ディスクの形で入力する設定値によって自在に行なわれ
る。
転支持手段９によって一水平回転を終了した後の戻り行
程の間に、やはり前記方向・位置制御装置１８で駆動制
御されるステッピングモータ７により、垂直方向に例え
ば７mm位のピッチで刻み送りを行なう。このとき方向・
位置制御装置１８が発信した刻み単位量の垂直方向位置
信号も、やはり処理装置２０へ入力される。要するに、
振動子１を駆動制御する方向と位置、従って、三次元面
の座標は、方向・位置制御装置１８へ例えばフロッピー
ディスクの形で入力する設定値によって自在に行なわれ
る。
【０００８】処理装置２０は、前記のようにして受信し
た水平回転の方向と位置信号及び垂直方向の位置信号を
合成することによって三次元面のマトリックス（面の座
標＝番地）を作成する。更に、振動子１から送られてき
た送・受信波の情報信号を重畳することにより、壁面３
の位置及び面の形状並びに質的情報が映像化可能とされ
る。これをより具体的に云えば、 振動子１から発振された超音波（図４Ａ）とその受
信波（図４Ｂ）の伝播時間差（図４Ｄのｔ）に基いて距
離及び凹凸形状の情報が得られる。
た水平回転の方向と位置信号及び垂直方向の位置信号を
合成することによって三次元面のマトリックス（面の座
標＝番地）を作成する。更に、振動子１から送られてき
た送・受信波の情報信号を重畳することにより、壁面３
の位置及び面の形状並びに質的情報が映像化可能とされ
る。これをより具体的に云えば、 振動子１から発振された超音波（図４Ａ）とその受
信波（図４Ｂ）の伝播時間差（図４Ｄのｔ）に基いて距
離及び凹凸形状の情報が得られる。
【０００９】 各位置（振動子１の走査線上の位置＝
番地）で受信された反射波２４（図４Ｄ参照）が１コマ
ずつ図５の走査線Ｉ、IIのように確保され、個々の波形
の違いによって、反射物質（壁面の構成材料）がローム
層であるか、シルトー層であるか、粘性土であるか等々
の質的情報が得られる。そのためには予め壁面３がシル
ト、砂、粘土で形成されている場合の反射波の波形をパ
ターン化したものが処理装置２０に設定され、処理装置
２０において波形の相似の度合いを比較する処理によっ
て画像化処理し、それは色分け、濃淡などの目視手段に
よって特定し表現される。
番地）で受信された反射波２４（図４Ｄ参照）が１コマ
ずつ図５の走査線Ｉ、IIのように確保され、個々の波形
の違いによって、反射物質（壁面の構成材料）がローム
層であるか、シルトー層であるか、粘性土であるか等々
の質的情報が得られる。そのためには予め壁面３がシル
ト、砂、粘土で形成されている場合の反射波の波形をパ
ターン化したものが処理装置２０に設定され、処理装置
２０において波形の相似の度合いを比較する処理によっ
て画像化処理し、それは色分け、濃淡などの目視手段に
よって特定し表現される。
【００１０】
【実施例】次に、図示した本発明の実施例を説明する。
図１は面の三次元計測装置の構成を系統図として示して
いる。振動子１に２００〜５００KHZ の超音波振動を励
起させる発振機２は、ケーブル２１によって振動子１と
接続されている。と同時に、その送受信波をモニターす
るためシンクロスコープ４のトリガー端子とも接続され
ている。このトリガー端子は、処理装置２０のパーソナ
ルコンピュータ６とも接続されている。前記振動子１
は、垂直な回転ロッド８を介して回転支持手段９のステ
ッピングモータ５の回転軸と接続して支持され、水平回
転する構成とされている。前記ステッピングモータ５
は、方向・位置制御装置１８のインターフェース１０を
介して制御装置（パーソナルコンピュータ）１１と接続
されている。この方向・位置制御装置１８によって振動
子１は例えば０．９°刻みのピッチで水平回転される。
方向・位置制御装置１８には、例えば図２のように振動
子１の回転角θを１００．８°とするとき、その等分線
１５（又は中心線＝図２参照）を原点として、左方向を
マイナス側、右方向をプラス側として、マイナス方向に
５６刻み、プラス方向に５６刻みの水平回転を行なわせ
るように方向・位置信号が組み立てられている。前記の
ステッピングモータ５は、垂直支持手段１２を構成する
ラック１３によって垂直に支持されている。垂直支持手
段１２は、前記ラック１３と噛み合うピニオン１４をス
テッピングモータ７で回転駆動するラックピニオン機構
により垂直方向に刻み送りする構成とされている。この
垂直支持手段１２のステッピングモータ７も前記インタ
ーフェース１０を介して方向・位置制御装置１８の制御
装置１１と接続されている。前記ステッピングモータ７
は、前記の回転支持手段９によって振動子１が一水平回
転（前記の例では回転角１００．８°）を終了する度
に、同振動子１を垂直方向（壁面３の深度方向）に例え
ば７mmピッチの上昇又は下降をさせるように方向・位置
制御装置１８で駆動制御される。もっとも、垂直支持手
段１２を前記のピニオンラック機構で実施可能な範囲は
深度にして数ｍ程度でしかなく、それより大深度の計測
は、ウインチで振動子１を吊り下げ、深度方向の制御
は、シンクロモータとウインチを連動させて行ない、水
平回転の原点（零点）はオートジャイロで固定する構成
で実施することもできる。いずれにしても、方向・位置
制御装置８には、計測対象の壁面３の座標を設定したフ
ロッピーディスクで制御値を入力し、設定座標に従って
振動子１の方向・位置（走査線上の位置）を駆動制御す
る。測定対象の面が杭用孔である場合、振動子１の水平
回転角θは３６０°に設定することも有意義である。測
定対象の面が長溝のような平面である場合には、水平回
転角θを前記の１００°程度に制限した計測を面の幅方
向に数回に分けて行ない、もって全面の情報を得る計測
が行なわれる。
図１は面の三次元計測装置の構成を系統図として示して
いる。振動子１に２００〜５００KHZ の超音波振動を励
起させる発振機２は、ケーブル２１によって振動子１と
接続されている。と同時に、その送受信波をモニターす
るためシンクロスコープ４のトリガー端子とも接続され
ている。このトリガー端子は、処理装置２０のパーソナ
ルコンピュータ６とも接続されている。前記振動子１
は、垂直な回転ロッド８を介して回転支持手段９のステ
ッピングモータ５の回転軸と接続して支持され、水平回
転する構成とされている。前記ステッピングモータ５
は、方向・位置制御装置１８のインターフェース１０を
介して制御装置（パーソナルコンピュータ）１１と接続
されている。この方向・位置制御装置１８によって振動
子１は例えば０．９°刻みのピッチで水平回転される。
方向・位置制御装置１８には、例えば図２のように振動
子１の回転角θを１００．８°とするとき、その等分線
１５（又は中心線＝図２参照）を原点として、左方向を
マイナス側、右方向をプラス側として、マイナス方向に
５６刻み、プラス方向に５６刻みの水平回転を行なわせ
るように方向・位置信号が組み立てられている。前記の
ステッピングモータ５は、垂直支持手段１２を構成する
ラック１３によって垂直に支持されている。垂直支持手
段１２は、前記ラック１３と噛み合うピニオン１４をス
テッピングモータ７で回転駆動するラックピニオン機構
により垂直方向に刻み送りする構成とされている。この
垂直支持手段１２のステッピングモータ７も前記インタ
ーフェース１０を介して方向・位置制御装置１８の制御
装置１１と接続されている。前記ステッピングモータ７
は、前記の回転支持手段９によって振動子１が一水平回
転（前記の例では回転角１００．８°）を終了する度
に、同振動子１を垂直方向（壁面３の深度方向）に例え
ば７mmピッチの上昇又は下降をさせるように方向・位置
制御装置１８で駆動制御される。もっとも、垂直支持手
段１２を前記のピニオンラック機構で実施可能な範囲は
深度にして数ｍ程度でしかなく、それより大深度の計測
は、ウインチで振動子１を吊り下げ、深度方向の制御
は、シンクロモータとウインチを連動させて行ない、水
平回転の原点（零点）はオートジャイロで固定する構成
で実施することもできる。いずれにしても、方向・位置
制御装置８には、計測対象の壁面３の座標を設定したフ
ロッピーディスクで制御値を入力し、設定座標に従って
振動子１の方向・位置（走査線上の位置）を駆動制御す
る。測定対象の面が杭用孔である場合、振動子１の水平
回転角θは３６０°に設定することも有意義である。測
定対象の面が長溝のような平面である場合には、水平回
転角θを前記の１００°程度に制限した計測を面の幅方
向に数回に分けて行ない、もって全面の情報を得る計測
が行なわれる。
【００１１】振動子１は、前記した水平回転の１刻み毎
に超音波振動を発振し（図４Ａ）、壁面３からの反射波
（図４Ｂ）を受信する動作を繰り返す。従って、前記の
例で云えば、水平回転角１００．８°についてマイナス
方向に５６回、プラス方向に５６回で、合計１１２回の
発振と受信を行なうことになる。こうした振動子１の発
振波２３と受信波２４（図４Ｄ）は、演算処理装置２０
のパーソナルコンピュータ６へ入力される。もっとも、
パーソナルコンピュータ６への情報信号の入力は、１刻
みずつ行なう場合のほか、一水平回転の間保存しておい
て、振動子１の戻り行程時に１１２回刻み分を一気に入
力するやり方もある。スキャナー１６によって把握され
た、方向・位置制御装置１１が発信した振動子１の方向
・位置制御装置（３次元面の座標＝番地）と、振動子１
の発振波２３と壁面３の形状（寸法、凸凹、傾きなどを
含む）および質的情報をもたらす受信波２４とがパーソ
ナルコンピュータ６において合成処理されフロッピーデ
ィスク２５に映像化可能に記録、表示する。従って、パ
ーソナルコンピュータ６から取出したフロッピーディス
ク２５を映像化処理用コンピュータ２７へ入力すると、
モニタテレビ２８に壁面の位置及び三次元面の形状並び
に質的情報が三次元映像として表われ、目視確認される
のである。
に超音波振動を発振し（図４Ａ）、壁面３からの反射波
（図４Ｂ）を受信する動作を繰り返す。従って、前記の
例で云えば、水平回転角１００．８°についてマイナス
方向に５６回、プラス方向に５６回で、合計１１２回の
発振と受信を行なうことになる。こうした振動子１の発
振波２３と受信波２４（図４Ｄ）は、演算処理装置２０
のパーソナルコンピュータ６へ入力される。もっとも、
パーソナルコンピュータ６への情報信号の入力は、１刻
みずつ行なう場合のほか、一水平回転の間保存しておい
て、振動子１の戻り行程時に１１２回刻み分を一気に入
力するやり方もある。スキャナー１６によって把握され
た、方向・位置制御装置１１が発信した振動子１の方向
・位置制御装置（３次元面の座標＝番地）と、振動子１
の発振波２３と壁面３の形状（寸法、凸凹、傾きなどを
含む）および質的情報をもたらす受信波２４とがパーソ
ナルコンピュータ６において合成処理されフロッピーデ
ィスク２５に映像化可能に記録、表示する。従って、パ
ーソナルコンピュータ６から取出したフロッピーディス
ク２５を映像化処理用コンピュータ２７へ入力すると、
モニタテレビ２８に壁面の位置及び三次元面の形状並び
に質的情報が三次元映像として表われ、目視確認される
のである。
【００１２】上記三次元計測装置の操作手順を図２，図
３に基いて概説すれば次のとおりである。 （１） 垂直支持手段１２の手動操作で振動子１の深度
Ｚを計測位置にセットする。前記位置をリセットし、原
点に戻して現在位置をゼロセットして表示する。 （２） 深溝、深孔などの壁面の垂直な中心線１５を原
点と定め、位置制御装置１１によりＸ−Ｙ平面上の振動
子１の水平回転角を設定する。また、水平回転時の刻み
角と刻み数を設定する。更に、垂直方向の刻み送りピッ
チの大きさも設定する。。 （３） しかる後、システム全体を起動して壁面３の三
次元計測を開始する。
３に基いて概説すれば次のとおりである。 （１） 垂直支持手段１２の手動操作で振動子１の深度
Ｚを計測位置にセットする。前記位置をリセットし、原
点に戻して現在位置をゼロセットして表示する。 （２） 深溝、深孔などの壁面の垂直な中心線１５を原
点と定め、位置制御装置１１によりＸ−Ｙ平面上の振動
子１の水平回転角を設定する。また、水平回転時の刻み
角と刻み数を設定する。更に、垂直方向の刻み送りピッ
チの大きさも設定する。。 （３） しかる後、システム全体を起動して壁面３の三
次元計測を開始する。
【００１３】
【本発明が奏する効果】本発明に係る面の三次元計測方
法及び計測装置によれば、泥水中の目で見ることのでき
ない壁面の形状及び質的情報を、三次元面の映像として
記録，表示して把握確認できるから、工事管理及び安全
管理のための判断情報を質、量共に多く正確なものを提
供できる。
法及び計測装置によれば、泥水中の目で見ることのでき
ない壁面の形状及び質的情報を、三次元面の映像として
記録，表示して把握確認できるから、工事管理及び安全
管理のための判断情報を質、量共に多く正確なものを提
供できる。
【図１】三次元計測装置の系統図である。
【図２】壁面の三次元計測方法の説明図である。
【図３】壁面の三次元計測方法の説明図である。
【図４】Ａ〜Ｄは発振波と受信波の関係を示したグラフ
である。
である。
【図５】走査線Ｉ、II上の各刻み毎の波形モニタ図であ
る。
る。
１ 振動子 ２ 発振機 ３ 壁面 ９ 回転支持手段 １２ 垂直支持手段 １８ 方向・位置制御装置 ２０ 演算処理装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１１月１２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】 各位置（振動子１の走査線上の位置＝
番地）で受信された反射波２４（図４Ｄ参照）が１コマ
ずつ図５の走査線Ｉ、IIのように確保され、個々の波形
の違いによって、反射物質（壁面の構成材料）がローム
層であるか、シルト層であるか、粘性土であるか等々の
質的情報が得られる。そのためには予め壁面３がシル
ト、砂、粘土で形成されている場合の反射波の波形をパ
ターン化したものが処理装置２０に設定され、処理装置
２０において波形の相似の度合いを比較する処理によっ
て画像化処理し、それは色分け、濃淡などの目視手段に
よって特定し表現される。
番地）で受信された反射波２４（図４Ｄ参照）が１コマ
ずつ図５の走査線Ｉ、IIのように確保され、個々の波形
の違いによって、反射物質（壁面の構成材料）がローム
層であるか、シルト層であるか、粘性土であるか等々の
質的情報が得られる。そのためには予め壁面３がシル
ト、砂、粘土で形成されている場合の反射波の波形をパ
ターン化したものが処理装置２０に設定され、処理装置
２０において波形の相似の度合いを比較する処理によっ
て画像化処理し、それは色分け、濃淡などの目視手段に
よって特定し表現される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】
【実施例】次に、図示した本発明の実施例を説明する。
図１は面の三次元計測装置の構成を系統図として示して
いる。振動子１に２００〜５００KHZ の超音波振動を励
起させる発振機２は、ケーブル２１によって振動子１と
接続されている。と同時に、その送受信波をモニターす
るためシンクロスコープ４のトリガー端子とも接続され
ている。このトリガー端子は、処理装置２０のパーソナ
ルコンピュータ６とも接続されている。前記振動子１
は、垂直な回転ロッド８を介して回転支持手段９のステ
ッピングモータ５の回転軸と接続して支持され、水平回
転する構成とされている。前記ステッピングモータ５
は、方向・位置制御装置１８のインターフェース１０を
介して制御装置（パーソナルコンピュータ）１１と接続
されている。この方向・位置制御装置１８によって振動
子１は例えば０．９°刻みのピッチで水平回転される。
方向・位置制御装置１８には、例えば図２のように振動
子１の回転角θを１００．８°とするとき、その等分線
１５（又は中心線＝図２参照）を原点として、左方向を
マイナス側、右方向をプラス側として、マイナス方向に
５６刻み、プラス方向に５６刻みの水平回転を行なわせ
るように方向・位置信号が組み立てられている。前記の
ステッピングモータ５は、垂直支持手段１２を構成する
ラック１３によって垂直に支持されている。垂直支持手
段１２は、前記ラック１３と噛み合うピニオン１４をス
テッピングモータ７で回転駆動するラックピニオン機構
により垂直方向に刻み送りする構成とされている。この
垂直支持手段１２のステッピングモータ７も前記インタ
ーフェース１０を介して方向・位置制御装置１８の制御
装置１１と接続されている。前記ステッピングモータ７
は、前記の回転支持手段９によって振動子１が一水平回
転（前記の例では回転角１００．８°）を終了する度
に、同振動子１を垂直方向（壁面３の深度方向）に例え
ば７mmピッチの上昇又は下降をさせるように方向・位置
制御装置１８で駆動制御される。もっとも、垂直支持手
段１２を前記のピニオンラック機構で実施可能な範囲は
深度にして数ｍ程度でしかなく、それより大深度の計測
は、ウインチで振動子１を吊り下げ、深度方向の制御
は、シンクロモータとウインチを連動させて行ない、水
平回転の原点（零点）はオートジャイロで固定する構成
で実施する。いずれにしても、方向・位置制御装置８に
は、計測対象の壁面３の座標を設定したフロッピーディ
スクで制御値を入力し、設定座標に従って振動子１の方
向・位置（走査線上の位置）を駆動制御する。測定対象
の面が杭用孔である場合、振動子１の水平回転角θは３
６０°に設定することも有意義である。測定対象の面が
長溝のような平面である場合には、水平回転角θを前記
の１００°程度に制限した計測を面の幅方向に数回に分
けて行ない、もって全面の情報を得る計測が行なわれ
る。
図１は面の三次元計測装置の構成を系統図として示して
いる。振動子１に２００〜５００KHZ の超音波振動を励
起させる発振機２は、ケーブル２１によって振動子１と
接続されている。と同時に、その送受信波をモニターす
るためシンクロスコープ４のトリガー端子とも接続され
ている。このトリガー端子は、処理装置２０のパーソナ
ルコンピュータ６とも接続されている。前記振動子１
は、垂直な回転ロッド８を介して回転支持手段９のステ
ッピングモータ５の回転軸と接続して支持され、水平回
転する構成とされている。前記ステッピングモータ５
は、方向・位置制御装置１８のインターフェース１０を
介して制御装置（パーソナルコンピュータ）１１と接続
されている。この方向・位置制御装置１８によって振動
子１は例えば０．９°刻みのピッチで水平回転される。
方向・位置制御装置１８には、例えば図２のように振動
子１の回転角θを１００．８°とするとき、その等分線
１５（又は中心線＝図２参照）を原点として、左方向を
マイナス側、右方向をプラス側として、マイナス方向に
５６刻み、プラス方向に５６刻みの水平回転を行なわせ
るように方向・位置信号が組み立てられている。前記の
ステッピングモータ５は、垂直支持手段１２を構成する
ラック１３によって垂直に支持されている。垂直支持手
段１２は、前記ラック１３と噛み合うピニオン１４をス
テッピングモータ７で回転駆動するラックピニオン機構
により垂直方向に刻み送りする構成とされている。この
垂直支持手段１２のステッピングモータ７も前記インタ
ーフェース１０を介して方向・位置制御装置１８の制御
装置１１と接続されている。前記ステッピングモータ７
は、前記の回転支持手段９によって振動子１が一水平回
転（前記の例では回転角１００．８°）を終了する度
に、同振動子１を垂直方向（壁面３の深度方向）に例え
ば７mmピッチの上昇又は下降をさせるように方向・位置
制御装置１８で駆動制御される。もっとも、垂直支持手
段１２を前記のピニオンラック機構で実施可能な範囲は
深度にして数ｍ程度でしかなく、それより大深度の計測
は、ウインチで振動子１を吊り下げ、深度方向の制御
は、シンクロモータとウインチを連動させて行ない、水
平回転の原点（零点）はオートジャイロで固定する構成
で実施する。いずれにしても、方向・位置制御装置８に
は、計測対象の壁面３の座標を設定したフロッピーディ
スクで制御値を入力し、設定座標に従って振動子１の方
向・位置（走査線上の位置）を駆動制御する。測定対象
の面が杭用孔である場合、振動子１の水平回転角θは３
６０°に設定することも有意義である。測定対象の面が
長溝のような平面である場合には、水平回転角θを前記
の１００°程度に制限した計測を面の幅方向に数回に分
けて行ない、もって全面の情報を得る計測が行なわれ
る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】振動子１は、前記した水平回転の１刻み毎
に超音波振動を発振し（図４Ａ）、壁面３からの反射波
（図４Ｂ）を受信する動作を繰り返す。従って、前記の
例で云えば、水平回転角１００．８°についてマイナス
方向に５６回、プラス方向に５６回で、合計１１２回の
発振と受信を行なうことになる。こうした振動子１の発
振波２３と受信波２４（図４Ｄ）は、演算処理装置２０
のパーソナルコンピュータ６へ入力される。もっとも、
パーソナルコンピュータ６への情報信号の入力は、１刻
みずつ行なう場合のほか、１水平回転の間保存しておい
て、振動子１の戻り行程時に１１２回刻み分を一気に入
力するやり方もある。スキャナー１６によって把握され
た、方向・位置制御装置１１が発信した振動子１の方向
・位置制御信号（３次元面の座標）と、振動子１の発振
波２３と壁面３の形状（寸法、凸凹、傾きなどを含む）
および質的情報をもたらす受信波２４とがパーソナルコ
ンピュータ６において合成処理され、フロッピーディス
ク２５に映像化可能に記録、表示する。従って、パーソ
ナルコンピュータ６から取出したフロッピーディスク２
５を映像化処理用コンピュータ２７へ入力すると、モニ
タテレビ２８に壁面の位置及び三次元面の形状並びに質
的情報が三次元映像として表われ、目視確認されるので
ある。
に超音波振動を発振し（図４Ａ）、壁面３からの反射波
（図４Ｂ）を受信する動作を繰り返す。従って、前記の
例で云えば、水平回転角１００．８°についてマイナス
方向に５６回、プラス方向に５６回で、合計１１２回の
発振と受信を行なうことになる。こうした振動子１の発
振波２３と受信波２４（図４Ｄ）は、演算処理装置２０
のパーソナルコンピュータ６へ入力される。もっとも、
パーソナルコンピュータ６への情報信号の入力は、１刻
みずつ行なう場合のほか、１水平回転の間保存しておい
て、振動子１の戻り行程時に１１２回刻み分を一気に入
力するやり方もある。スキャナー１６によって把握され
た、方向・位置制御装置１１が発信した振動子１の方向
・位置制御信号（３次元面の座標）と、振動子１の発振
波２３と壁面３の形状（寸法、凸凹、傾きなどを含む）
および質的情報をもたらす受信波２４とがパーソナルコ
ンピュータ６において合成処理され、フロッピーディス
ク２５に映像化可能に記録、表示する。従って、パーソ
ナルコンピュータ６から取出したフロッピーディスク２
５を映像化処理用コンピュータ２７へ入力すると、モニ
タテレビ２８に壁面の位置及び三次元面の形状並びに質
的情報が三次元映像として表われ、目視確認されるので
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｆ 15/62 ４２０ Ａ 9287−5Ｌ
Claims (2)
- 【請求項１】イ） 超音波振動を発振し反射されてきた
反射波を受信する機能を具備した振動子を、水中の壁面
に対し、発振と受信を刻みピッチ毎に行わせつつ所定の
回転角だけ水平回転させ、且つ前記の一水平回転を終了
する度に前記振動子の位置を垂直方向に１ピッチずつ刻
み送りすること、 ロ） 前記振動子の発振波と受信波、及び振動子の水平
回転の方向及び位置の信号、並びに深さ方向の位置信号
を処理装置で合成処理し、超音波振動の伝播時間差から
距離、形状の情報を得、受信波の波形の種類に基いて反
射物質の質的情報を得て、壁面の位置及び面の形状並び
に質的情報を映像化可能に記録し表示すること、をそれ
ぞれ特徴とする、面の三次元計測方法。 - 【請求項２】ａ） 超音波振動を発振し反射されてきた
反射波を受信する機能を具備した振動子と、 ｂ） 前記振動子に超音波振動を励起させる発振機と、 ｃ） 前記振動子を水中の壁面に向かって支持し、かつ
振動子を刻みピッチずつ所定の回転角だけ水平回転させ
る回転支持手段、及び振動子が前記の一水平回転を終了
する度に垂直方向に１ピッチずつ刻み送りする垂直支持
手段、並びに前記の回転支持手段及び垂直支持手段を駆
動制御する方向・位置制御装置と、 ｄ） 前記振動子の発振波及び受信波の信号、及び前記
振動子の回転支持手段及び垂直支持手段の方向と位置を
制御する方向・位置制御装置の信号を受信し、前記の各
信号を合成処理し、壁面の位置及び面の形状並びに質的
情報を映像化可能に記録し表示する処理装置と、によっ
て構成されていることを特徴とする、面の三次元計測装
置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4111443A JPH05306923A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 面の三次元計測方法及び計測装置 |
| DE4231733A DE4231733C2 (de) | 1992-04-30 | 1992-09-22 | Verfahren zum dreidimensionalen Abtasten einer Oberfläche zur gleichzeitigen Bestimmung ihrer Anordnung und Zusammensetzung |
| FR9303737A FR2690737B1 (fr) | 1992-04-30 | 1993-03-31 | Procédé et appareil de mesure tridimensionnelle d'une surface. |
| US08/165,529 US5448916A (en) | 1992-04-30 | 1993-12-13 | Method and device for three dimensional measuring of surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4111443A JPH05306923A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 面の三次元計測方法及び計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05306923A true JPH05306923A (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=14561334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4111443A Pending JPH05306923A (ja) | 1992-04-30 | 1992-04-30 | 面の三次元計測方法及び計測装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5448916A (ja) |
| JP (1) | JPH05306923A (ja) |
| DE (1) | DE4231733C2 (ja) |
| FR (1) | FR2690737B1 (ja) |
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| CN103643703A (zh) * | 2013-12-17 | 2014-03-19 | 中国矿业大学 | 水下砼浇筑标高智能监测装置及方法 |
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| CN104314110A (zh) * | 2014-11-16 | 2015-01-28 | 张巧侠 | 可调固定装置长度的水下低阻桩基低应变动测器 |
| CN104314115A (zh) * | 2014-11-16 | 2015-01-28 | 张思成 | 抓桩固定式桩基低应变动测装置 |
| CN104314111A (zh) * | 2014-11-16 | 2015-01-28 | 张思成 | 一种能用于水下高压环境的桩基低应变动测装置 |
| CN104314114A (zh) * | 2014-11-16 | 2015-01-28 | 张思成 | 一种能用于水下高压环境的桩基低应变动测仪 |
| CN104314113A (zh) * | 2014-11-16 | 2015-01-28 | 张巧侠 | 具有钩桩结构的水下低阻桩基低应变动测装置 |
| CN104452831A (zh) * | 2014-11-16 | 2015-03-25 | 张巧侠 | 水下用低阻力桩基低应变动测装置 |
| CN104452832A (zh) * | 2014-11-16 | 2015-03-25 | 张巧侠 | 水下用低阻力桩基低应变动测器 |
| CN104499514A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-08 | 梁夏萍 | 水下桩基低应变动测仪 |
| CN104535437A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-22 | 梁夏萍 | 水下桩基低应变动测装置 |
| CN104612187A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-13 | 梁夏萍 | 水下桩基低应变动测器 |
| WO2018182098A1 (ko) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | 한국로봇융합연구원 | 수중 구조물 측정 시스템 및 수중 구조물 측정 방법 |
| JP2022187765A (ja) * | 2021-06-08 | 2022-12-20 | 大成建設株式会社 | 孔壁形状特定システムと孔壁形状特定方法 |
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| CN100348834C (zh) * | 2004-10-21 | 2007-11-14 | 山东科技大学 | 超声测井仪 |
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- 1992-04-30 JP JP4111443A patent/JPH05306923A/ja active Pending
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