JPH06162147A

JPH06162147A - 構造物３次元曲面の計測解析装置

Info

Publication number: JPH06162147A
Application number: JP4309047A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Mori; 正之森; Masayuki Honda; 公志本田; Hiroaki Hiraoka; 寛昭平岡
Original assignee: Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1992-11-18
Filing date: 1992-11-18
Publication date: 1994-06-10

Abstract

(57)【要約】【目的】大型構造物の３次元曲面を危険な作業を伴わ
ずに高精度かつ効率的に計測し、計測結果の修正および
解析を対話的に行うことができる構造物３次元曲面の計
測解析装置を提供する。【構成】修理船舶の損傷外板ＭＳおよびその周辺の各
計測点（ターゲット５）を３次元計測し、その極座標値
を出力する計測機１と、各極座標値を３次元直交座標値
に変換する携帯型コンピュータ２と、計測結果に基づい
て曲面線図を生成してＣＲＴ表示すると共に、対話的に
計測結果の修正を可能とし、さらに損傷外板ＭＳの取り
替え板の一品展開図を生成するパーソナルコンピュータ
３とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば船舶等の３次
元計測とその計測結果に基づく解析を行うことができる
構造物３次元曲面の計測解析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、修理船舶など３次元曲面を有した
大型構造物の損傷外板を計測する場合、取り替え範囲に
足場を建設した後、作業者が張り糸、巻尺、下げ振り
（重錘）および木型枠を用いて２次元的に計測し、型取
りを行っていた。この場合、得られた計測データに基づ
く線図を床上に模写し、損傷部分の線図をシナイ定規で
修正し、木型を製作していた。また、計測データに基づ
く展開図は、幾何学的方法により手作業で求めていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
方法では、計測、型取りに２人以上の人員を必要とし、
しかも高所での危険な作業が伴い、作業が効率的でなか
った。また、手作業による２次元的な計測であるため計
測誤差が大きくなり、この誤差を取り替え板の周辺に調
整用の伸ばしを取ることにより吸収せざるを得なかっ
た。また、計測データの展開を実寸大で行うため、この
作業に広いスペースが必要であった。

【０００４】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、大型構造物の３次元曲面を危険な作業を伴わ
ずに高精度かつ効率的に計測し、計測結果の修正および
解析を対話的に行うことができる構造物３次元曲面の計
測解析装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１記載の発明は、対象となる構造物の３
次元曲面上の各点の極座標値を検出する検出手段と前記
極座標値を３次元直交座標値に変換する変換手段とを具
備してなる計測手段と、前記計測手段により得られた複
数の３次元直交座標値に基づき、前記３次元曲面に対応
する複数の曲線データを生成し、これら曲線データに基
づいて該３次元曲面を表す曲面線図を表示する曲面線図
表示手段と、前記曲面線図に損傷箇所がある場合、該損
傷箇所に対応する曲線データを操作者との対話形式によ
り修正し、修正後の曲面線図を表示する曲線データ修正
手段とを具備することを特徴としている。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載による構造物３次元曲面の計測解析装置において、前
記複数の曲線データに交差する複数の平面データを発生
し、これら曲線データと平面データとの交点を表す格子
点データを算出すると共に、これら格子点を結ぶオフセ
ットデータを生成するオフセットデータ生成手段と、前
記修正された曲線データと前記オフセットデータとに基
づき、前記損傷箇所に対応する前記構造物の損傷部分を
補う取り替え部材の作成に必要な取り替え部材作成用デ
ータを生成するデータ生成手段とを具備することを特徴
としている。

【０００７】

【作用】請求項１記載の発明によれば、計測手段が、対
象となる構造物の３次元曲面上の各点の極座標値を検出
した後、これら極座標値を３次元直交座標値に変換し、
曲面線図表示手段が、前記計測手段により得られた複数
の３次元直交座標値に基づき、前記３次元曲面に対応す
る複数の曲線データを生成し、これら曲線データに基づ
いて該３次元曲面を表す曲面線図を表示する。そして、
曲線データ修正手段が、前記曲面線図に損傷箇所がある
場合、該損傷箇所に対応する曲線データを操作者との対
話形式により修正し、修正後の曲面線図を表示する。

【０００８】また、請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載の発明による作用に加え、オフセットデータ生
成手段が、複数の曲線データに交差する複数の平面デー
タを発生し、これら曲線データと平面データとの交点を
表す格子点データを算出すると共に、これら格子点を結
ぶオフセットデータを生成する。そして、データ生成手
段が、修正された曲線データと前記オフセットデータと
に基づき、構造物の損傷部分を補う取り替え部材の作成
に必要な取り替え部材作成用データを生成する。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。図１は、この発明の一実施例による構
造物３次元曲面の計測解析装置の全体構成を示す図であ
る。この図において、１は近赤外線光波測距離方式を採
用した計測機である。この計測機１は、修理船舶の損傷
外板ＭＳおよびその周辺部の各計測点に設置された光波
反射シート（以下、ターゲットと称する。）５の位置を
検出し、所定の極座標系の座標値として出力する。

【００１０】２はＣＰＵ（Central Processing Uni
t）、ＲＯＭ（read only memory）およびＲＡＭ（rando
m access memory）を内蔵する携帯型コンピュータであ
り、専用ケーブル６を介して計測機１に接続されてい
る。この携帯型コンピュータ２では、ＣＰＵがＲＯＭに
記憶された座標変換用プログラムをロードし、これを実
行する。これにより、専用ケーブル６を介して計測機１
から取り込まれる極座標値は、所定の３次元直交座標系
の座標値に変換され、ＲＡＭに記憶される。

【００１１】３はパーソナルコンピュータであり、ＣＰ
Ｕ、記憶装置等を内蔵する本体、ＣＲＴ（cathode ray
tube）、キーボードおよびマウスによって構成され、Ｒ
Ｓ２３２Ｃケーブル４を介して携帯型コンピュータ２に
接続されている。このパーソナルコンピュータ３は、Ｒ
Ｓ２３２Ｃケーブル４を介し、携帯型コンピュータ２か
ら３次元直交座標値を取り込む。また、パーソナルコン
ピュータ３は、記憶装置に解析用プログラムを記憶して
おり、ＣＰＵがこの解析用プログラムを実行し、取り込
まれた座標値に基づいて各種解析処理を行う。そして、
その解析結果はＣＲＴにグラフィック表示されると共
に、フロッピーディスク８に格納され、さらにドラフタ
７によって作画される。

【００１２】次に、図２はこの装置を用いた計測および
解析処理を示すフローチャートである。以下、同図に示
すフローチャートを参照し、この装置の動作について説
明する。まず、操作者は、船体の損傷外板ＭＳの取り替
え範囲を決定すると（ステップＳａ１）、図３に示すよ
うに、取り替え板ＣＳのシーム（縦縁）、バット（横
縁）および損傷部の周辺にターゲット５をほぼ等間隔で
張り付ける（ステップＳａ２）。次に、操作者は、計測
機１を用いて全ターゲット位置を計測する（ステップＳ
ａ３）。この計測の際に、操作者は、各計測点のフレー
ムライン方向（図中Ａ１→Ａ２→Ａ３，Ａ５→Ａ６→Ａ
７の方向）のつながりや、取り替え板のシームとバット
（図中Ａ１→Ａ３→Ａ５→Ａ７→Ａ１）を定義してお
く。そして、この計測結果は携帯用コンピュータ２によ
り３次元直交座標値に変換された後、パーソナルコンピ
ュータ３に取り込まれ、３次元計測ファイルＡが生成さ
れる（ステップＳａ４）。

【００１３】次に、パーソナルコンピュータ３では、Ｃ
ＰＵが解析用プログラムを起動し、以後、操作者との対
話形式によりステップＳｂ１〜ステップＳｂ８の解析処
理を行う。まず、ＣＰＵの処理がステップＳｂ１に進む
と、図４に示すメインメニュー画面をＣＲＴに表示す
る。そして、操作者がこのメニュー画面において
「［１］三次元計測データ修正」を選択し、３次元計測
ファイルＡのファイル名を入力すると、上記ステップＳ
ａ４で生成した３次元計測ファイルＡから計測データを
読み出す。

【００１４】次に、ステップＳｂ２に進むと、上記読み
出した計測データに基づき、スプライン計算を行う。こ
れにより、各計測点間を補間したフレームライン方向の
曲線データ（以下、フレームラインオフセットと称す
る。）が得られる。なお、この実施例では、全ての曲線
補間を３次元の空間自由曲線により行っているので、計
測点が全て一平面上に存在しなくても補間可能である。
そして、図５に示すように、フレームラインオフセット
Ｆ１，Ｆ２，……を正面線図としてＣＲＴに表示する
（ステップＳｂ２−１）。さらに、この正面線図はドラ
フタ７により作画される（ステップＳｂ２−２）。

【００１５】次に、操作者が図５に示す画面においてラ
イン修正（フェアリング）のコマンドメニューをマウス
により選択すると、ＣＰＵの処理がステップＳｂ３に進
み、選択されたメニューに対応するコマンドを実行す
る。例えば、操作者が「ライン修正」のうち「点の修
正」を選択した場合、修正前の点Ｐ１が点Ｐ１′の位置
に移動して損傷部の線図が図示のように修正される。ま
た、この修正に伴って上記ファイルＡのデータを変更
し、３次元計測ファイルＢを生成する（ステップＳｂ３
−１）。また、上記以外の修正方法として、操作者はド
ラフタ７により作画された修正前の線図をシナイ定規を
用いて手作業でフェアリングした後、修正後の座標値を
この装置に入力することも可能である。

【００１６】次に、図４に示したメインメニュー画面に
おいて操作者が「［２］格子点データ作成」を選択し、
ファイル名を入力すると、ＣＰＵの処理はステップＳｂ
４に進む。ステップＳｂ４では、格子点データ作成画面
として修正後のフレームラインオフセットをＣＲＴに表
示する（図示略）。ここで、操作者が「格子点断面指
定」および「ピッチ量指定」のコマンドメニューを選択
すると、フレームラインオフセットが指定されたピッチ
の複数平面でカットされ、さらに操作者が「格子点計
算」のコマンドメニューを選択すると、フレームライン
オフセットと前記複数平面との交点計算を行い、格子点
データを算出する。

【００１７】そして、ステップＳｂ５では、得られた格
子点データに基づいてスプライン計算を行う。この結
果、図６に示すように、外板展開（後述する）に必要な
ウオータラインオフセットＷ１，Ｗ２，……を算出し、
これをフレームラインオフセットＦ１，Ｆ２，……と共
にＣＲＴに表示する（ステップＳｂ５−１）。さらに、
この結果はドラフタ７により作画される（ステップＳｂ
５−２）。

【００１８】次に、例えば操作者が図７に示す格子点算
出後の正面線図を表示した画面において「ライン修正」
のうち「修正」のコマンドメニューを選択した場合、Ｃ
ＰＵの処理はステップＳｂ６に進み、これに対応するコ
マンドを実行する。この結果、例えば修正前の点Ｐ２が
点Ｐ２′の位置に移動して図示のような線図の修正がな
されると共に、この修正に応じた格子点データファイル
が生成される（ステップＳｂ６−１）。

【００１９】次に、操作者が図４に示したメインメニュ
ー画面において「［３］外板展開及び曲型作成」を選択
し、ファイル名を入力すると、ＣＰＵの処理はステップ
Ｓｂ７に進む。ステップＳｂ７では、図８に示す外板展
開曲型作成画面をＣＲＴに表示する。この画面におい
て、操作者が「部品定義」のコマンドメニューを選択す
ると、ＣＰＵは対応するコマンドを実行する。これによ
り、操作者が対話的に板厚等の外板（取り替え板ＣＳ）
の各種属性を入力する。そして、この「部品定義」によ
り入力されたデータと、上述したオフセットデータとに
基づき、外板の一品展開データを算出する。この結果、
図９に示す外板一品毎の曲げ型作成用データと、図１０
に示す外板の一品展開図とが表示される。

【００２０】ここで、外板の一品展開を行う前に、外板
曲面をこれを近似する最適な平面で切り直し処理を行
い、再度上述したオフセットデータを算出し直すことに
より、捻れを有した外板の展開精度がさらに向上すると
共に、製作現場での曲げ加工も容易になり、精度の良い
外板加工が可能となる。

【００２１】次に、ＣＰＵの処理がステップＳｂ８に進
むと、上記ステップＳｂ７の計算により得られた一品展
開データを、新造船の設計で使用される図示しない一品
作成用ＣＡＤ（Computer Aided Design）システムの共
通ファイルの形式でフロッピーディスク８に書き込む
（ステップＳｂ８−１）。一方、曲げ型作成用データ
（図９参照）は、ドラフタ７により原寸で作画し、これ
に基づいて曲げ型の製作が行われる。さらに、上記一品
展開データは、上記ＣＡＤシステムにより開先形状や伸
ばし等の加工情報が付加され、ＮＣ（Numerical Contro
l）切断機に供給するＮＣプログラムに変換される。そ
して、操作者が図４に示したメインメニュー画面におい
て「［４］プログラム終了」を選択すると、ＣＰＵの処
理はこの解析用プログラムを終了する。

【００２２】このように、本実施例によれば、船体の損
傷外板ＭＳにターゲット５を設置して遠隔から計測する
ことができるので、作業者が高所での危険な計測作業を
行う必要がなくなると共に、計測作業を一人で実施でき
るようになる。また、本実施例によれば、板の大きさに
関わりなく高精度に計測可能であるため、従来必要であ
った精度調整のための伸ばし代が不要となる。これによ
り、工作が容易になると共に、材料の節約を図ることが
できる。また、本実施例によれば、ＣＲＴにグラフィッ
ク表示された損傷部分の線図を見ながら対話的に修正等
を行うことができるので、修正作業のための広いスペー
スを確保する必要がなくなる。また、本実施例によれ
ば、算出される一品展開データが、例えば上記ＮＣ切断
機へ供給するＮＣプログラムやドラフタ７へ出力する作
画用データとして新造船のＣＡＤシステムにおいても利
用可能であるため、他システムとの互換性に優れた装置
を提供できる。さらに、本実施例によれば、計測から一
品展開寸法、曲げ型提供までの時間が大幅に短縮され
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、高所での危険な計測作業を伴わずに、大型構造物の
３次元曲面の計測を高精度かつ効率的に行うことができ
る。また、操作者は、計測結果をＣＲＴ等に表示された
曲面線図により確認できると共に、計測結果を対話形式
により修正することができるので、従来にように修正作
業のための広いスペースを確保する必要がなくなる。さ
らに、構造物の損傷部分を補う取り替え部材の作成に必
要な取り替え部材作成用データが得られ、取り替え部材
の作成を効率的かつ容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による構造物３次元曲面の
計測解析装置の全体構成を示す図である。

【図２】同装置を用いた計測および解析処理を示すフロ
ーチャートである。

【図３】同実施例において、取り替え範囲が決定され、
該範囲にターゲットが張り付けられた船体の損傷外板の
例を示す斜視図である。

【図４】同実施例において、パーソナルコンピュータの
ＣＲＴに表示されるメインメニュー画面を示す図であ
る。

【図５】同ＣＲＴに表示される３次元計測データ修正画
面を示す図である。

【図６】同ＣＲＴに表示される格子点データ作成画面を
示す図である。

【図７】同格子点データ作成画面における格子点データ
の修正例を示す図である。

【図８】同ＣＲＴに表示される外板展開曲型作成画面を
示す図である。

【図９】同ＣＲＴに表示される曲げ型作成用データの例
を示す図である。

【図１０】同ＣＲＴに表示される外板の一品展開の例を
示す図である。

【符号の説明】

１計測機２携帯型コンピュータ３パーソナルコンピュータ４ＲＳ２３２Ｃケーブル５計測用ターゲット６専用ケーブル７ドラフタ８フロッピーディスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象となる構造物の３次元曲面上の各点
の極座標値を検出する検出手段と前記極座標値を３次元
直交座標値に変換する変換手段とを具備してなる計測手
段と、前記計測手段により得られた複数の３次元直交座標値に
基づき、前記３次元曲面に対応する複数の曲線データを
生成し、これら曲線データに基づいて該３次元曲面を表
す曲面線図を表示する曲面線図表示手段と、前記曲面線図に損傷箇所がある場合、該損傷箇所に対応
する曲線データを操作者との対話形式により修正し、修
正後の曲面線図を表示する曲線データ修正手段とを具備
することを特徴とする構造物３次元曲面の計測解析装
置。
【請求項２】前記複数の曲線データに交差する複数の
平面データを発生し、これら曲線データと平面データと
の交点を表す格子点データを算出すると共に、これら格
子点を結ぶオフセットデータを生成するオフセットデー
タ生成手段と、前記修正された曲線データと前記オフセットデータとに
基づき、前記損傷箇所に対応する前記構造物の損傷部分
を補う取り替え部材の作成に必要な取り替え部材作成用
データを生成するデータ生成手段とを具備することを特
徴とする請求項１記載による構造物３次元曲面の計測解
析装置。