JP6046852B1

JP6046852B1 - Shape analysis program

Info

Publication number: JP6046852B1
Application number: JP2016134485A
Authority: JP
Inventors: 英樹寺澤
Original assignee: EXA CO Ltd
Current assignee: EXA CO Ltd
Priority date: 2016-07-06
Filing date: 2016-07-06
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2036-07-06
Also published as: JP2018004543A

Abstract

【課題】レーザ測距装置による計測結果を用いて計測対象の終端部を正確に検出することができる形状解析プログラムを提供する。【解決手段】レーザ測距装置３００、構造物２３１−２３３、レーザ測距装置から見て構造物よりも奥にある面２４１ー２４３の対応関係をあらかじめ複数計測しておき、計測対象がその対応関係のいずれに該当するかを特定することにより、計測対象の終端部の位置を取得する。【選択図】図３A shape analysis program capable of accurately detecting an end portion of a measurement object using a measurement result obtained by a laser distance measuring device is provided. A plurality of correspondence relationships between surfaces 241 to 243 located behind the structure as viewed from the laser distance measuring device 300, the structures 231 to 233, and the laser distance measuring device are measured in advance, and the measurement object corresponds to the correspondence. By identifying which of the relations is applicable, the position of the terminal portion to be measured is acquired. [Selection] Figure 3

Description

本発明は、計測対象の形状を解析する技術に関する。 The present invention relates to a technique for analyzing the shape of a measurement target.

レーザ測距装置は、計測対象までの距離をレーザビームによって計測する装置である。計測対象の表面に対して計測を繰り返すことにより、計測対象の形状を解析することができる。 The laser distance measuring device is a device that measures a distance to a measurement target with a laser beam. By repeating measurement on the surface of the measurement target, the shape of the measurement target can be analyzed.

下記特許文献１は、レーザ光を用いた３次元形状技術を記載している。同文献は、『ＣＣＤ本来の感度を得る事と、積分等の歪の無い生波形の後処理ができる事と、その例として測定対象物の角（エッジ）部分においても正確な距離情報を取得することができる３次元形状測定装置を提供すること。』を課題として、『本発明に係る３次元形状測定装置は、マッピングデータの処理を用いることにより、デジタル最高値を中心にして、デジタル最高値を示すＣＣＤから徐々に離れた位置に配設されているＣＣＤのデジタル値がこのデジタル最高値よりも徐々に低い値を示すという分布状態を把握することができ、これにより正確に測定対象物の表面に反射したレーザ光が本来収束すべきＣＣＤを特定する。アナログ回路が減る、部品点数が減る、発熱が減る、消費電力が減る、エコである。』という技術を開示している（要約参照）。 The following Patent Document 1 describes a three-dimensional shape technique using laser light. This document states that “Acquiring the original sensitivity of CCD, post-processing of raw waveforms without distortion such as integration, and obtaining accurate distance information even at the corners (edges) of the measurement object. To provide a three-dimensional shape measuring apparatus capable of doing this. "The three-dimensional shape measuring apparatus according to the present invention is disposed at a position gradually away from the CCD showing the digital maximum value, centering on the digital maximum value by using mapping data processing." It is possible to grasp the distribution state that the digital value of the CCD is gradually lower than the digital maximum value, and thus the CCD that the laser beam reflected accurately on the surface of the measurement object should converge should be Identify. The number of analog circuits is reduced, the number of parts is reduced, heat generation is reduced, power consumption is reduced, and it is eco-friendly. Is disclosed (see summary).

特開２００９−２６５００５号公報JP 2009-265005 A

レーザ測距装置が照射するレーザは、スポットサイズを有している。レーザスポットが計測対象に対して均一に入射する位置においては、レーザが計測対象から均一に反射されるので、比較的精度よく距離を計測することができる。他方で計測対象の終端部をまたがるようにしてレーザスポットが入射する場合、レーザスポットの一部は計測対象から反射され、残部は終端部を通過してその奥にある構造物から反射される。レーザ測距装置は、これら２種類の反射ビームを平均して計測結果とする。そうすると、レーザスポットが終端部をまたがる位置においては、計測対象までの距離とその奥にある構造物までの距離が混合した不正確な計測結果が得られることになる。かかる不正確な計測結果は、一般にノイズとして現れる。 The laser irradiated by the laser distance measuring device has a spot size. Since the laser beam is uniformly reflected from the measurement target at the position where the laser spot uniformly enters the measurement target, the distance can be measured with relatively high accuracy. On the other hand, when the laser spot is incident so as to straddle the end portion of the measurement target, a part of the laser spot is reflected from the measurement target, and the remaining portion passes through the end portion and is reflected from the structure behind it. The laser distance measuring device averages these two types of reflected beams to obtain a measurement result. Then, at the position where the laser spot crosses the terminal portion, an inaccurate measurement result in which the distance to the measurement target and the distance to the structure behind it are mixed is obtained. Such inaccurate measurement results generally appear as noise.

上記特許文献１記載の技術においては、測定対象物の角を走査する際にＣＣＤ電圧値が急激に小さくなることに着目し、ＣＣＤ電圧値を平滑化（積分）せずそのまま比較して変化率パターンを特定している（同文献の図５、００３２〜００３６参照）。この手法は、ＣＣＤ電圧を平滑化することによる不具合を解消することはできるが、単一のレーザスポットが測定対象物の角にまたがるように照射される場合における上記課題を解決するには至っていない。 In the technique described in Patent Document 1, paying attention to the fact that the CCD voltage value decreases rapidly when scanning the corner of the object to be measured, the CCD voltage value is compared without being smoothed (integrated), and the rate of change is compared. The pattern is specified (see FIG. 5, 0032 to 0036 of the same document). Although this method can solve the problem caused by smoothing the CCD voltage, it has not yet solved the above problem in the case where a single laser spot is irradiated across the corner of the measurement object. .

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、レーザ測距装置による計測結果を用いて計測対象の終端部を正確に検出することができる形状解析技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a shape analysis technique that can accurately detect a terminal end of a measurement target using a measurement result obtained by a laser distance measuring device. And

本発明に係る形状解析プログラムは、レーザ測距装置、構造物、前記レーザ測距装置から見て前記構造物よりも奥にある面の対応関係をあらかじめ複数計測しておき、計測対象がその対応関係のいずれに該当するかを特定することにより、前記計測対象の終端部の位置を取得する。 The shape analysis program according to the present invention measures in advance a plurality of correspondence relationships between the laser distance measuring device, the structure, and the surface behind the structure as viewed from the laser distance measuring device, and the measurement object corresponds to the correspondence. By specifying which of the relations corresponds to the position, the position of the terminal portion to be measured is acquired.

本発明に係る形状解析プログラムによれば、レーザスポットが計測対象の終端部をまたがる位置においても、その終端部の位置を精度よく計測することができる。 According to the shape analysis program according to the present invention, the position of the end portion can be accurately measured even at the position where the laser spot crosses the end portion to be measured.

レーザスポットが計測対象の終端部をまたがる様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a laser spot straddles the termination | terminus part of a measuring object. 実施形態１に係る形状解析プログラム１１１を実行するコンピュータ１００の構成図である。1 is a configuration diagram of a computer 100 that executes a shape analysis program 111 according to Embodiment 1. FIG. 特性データ１２１が記述している内容を説明する図である。It is a figure explaining the content which the characteristic data 121 describes. 形状解析プログラム１１１が計測対象２１０の終端部を特定する手順を説明する図である。It is a figure explaining the procedure in which the shape analysis program 111 specifies the termination | terminus part of the measuring object 210. FIG. 形状解析プログラム１１１が計測対象２１０の終端部を特定する次手順を説明する図である。It is a figure explaining the next procedure in which the shape analysis program 111 specifies the termination | terminus part of the measuring object 210. FIG. 実施形態２における特性データ１２１が記述している内容を説明する図である。It is a figure explaining the content which the characteristic data 121 in Embodiment 2 describes. 実施形態３における特性データ１２１が記述している内容を説明する図である。It is a figure explaining the content which the characteristic data 121 in Embodiment 3 describes. レーザ測距装置３００が照射する測距レーザのレーザスポットが楕円形である場合における、計測対象２１０の上面図である。It is a top view of the measuring object 210 in the case where the laser spot of the distance measuring laser irradiated by the laser distance measuring device 300 is elliptical. レーザ測距装置３００が照射する測距レーザのレーザスポットが楕円形である場合における、計測対象２１０の上面図である。It is a top view of the measuring object 210 in the case where the laser spot of the distance measuring laser irradiated by the laser distance measuring device 300 is elliptical.

＜実施の形態１：レーザスポットと終端部の関係について＞
図１は、レーザスポットが計測対象の終端部をまたがる様子を示す図である。図１において、計測対象２１０は平面２２０よりも上方に配置された板状の部材である。レーザ測距装置３００は、計測対象２１０の上方からレーザビーム３１１を照射することにより、レーザ測距装置３００から計測対象２１０までの距離を計測する。 <Embodiment 1: Regarding relationship between laser spot and terminal portion>
FIG. 1 is a diagram showing a state in which a laser spot straddles a terminal portion to be measured. In FIG. 1, the measurement target 210 is a plate-like member disposed above the plane 220. The laser distance measuring device 300 measures the distance from the laser distance measuring device 300 to the measurement object 210 by irradiating the laser beam 311 from above the measurement object 210.

レーザ測距装置３００は、計測対象２１０の表面上の複数個所を同様に計測し、各箇所とレーザ測距装置３００との間の距離を計測する。図１においては、ｘ方向に沿って複数個所にレーザを走査して計測する様子を例示した。レーザ測距装置３００は、必ずしも自身が移動しながら照射位置を走査する必要はなく、固定位置から各照射位置に対してレーザを照射してもよい。以下では説明の簡易のため、計測対象２１０の表面に対して略法線方向からレーザを照射するものと仮定する。 The laser distance measuring device 300 similarly measures a plurality of locations on the surface of the measurement object 210 and measures the distance between each location and the laser distance measuring device 300. In FIG. 1, the state of scanning and measuring lasers at a plurality of locations along the x direction is illustrated. The laser distance measuring device 300 does not necessarily need to scan the irradiation position while moving itself, and may irradiate each irradiation position with a laser from a fixed position. In the following, for simplicity of explanation, it is assumed that the surface of the measurement object 210 is irradiated with a laser from a substantially normal direction.

レーザ測距装置３００がレーザを走査する過程において、レーザが計測対象の終端部に到達する。図１（ａ）においては、左から３番目の照射位置がこれに当たる。レーザスポット３１２はある程度のサイズを有するので、レーザスポットが終端部をまたがるようにしてレーザが計測対象２１０に対して照射されることがある。この場合、レーザの一部は計測対象２１０の表面から反射され、残部はレーザ測距装置３００から見て計測対象２１０よりも奥にある平面２２０から反射される。 In the process in which the laser distance measuring device 300 scans the laser, the laser reaches the terminal portion to be measured. In FIG. 1A, the third irradiation position from the left corresponds to this. Since the laser spot 312 has a certain size, the laser beam may be irradiated to the measurement object 210 so that the laser spot straddles the terminal portion. In this case, a part of the laser is reflected from the surface of the measurement object 210, and the remaining part is reflected from the plane 220 located behind the measurement object 210 when viewed from the laser distance measuring device 300.

図１（ｂ）は、終端部においてレーザスポット３１２が分割されている様子を示す側面図である。斜線はレーザスポット３２１の範囲を示し、黒丸はレーザスポット３１２の中心を示す。図１（ｂ）に示すように、レーザスポット３１２が計測対象２１０の終端部をまたがるようにレーザ照射すると、レーザの一部は計測対象２１０に対して照射され、残部はその奥にある平面２２０に対して照射される。レーザ測距装置３００は、これら双方から反射された反射光を平均して距離を計測するので、その計測結果は点線で示すような中途半端なものとなる。この中途半端な計測結果がノイズとなり、終端部の正確な位置を計測することを妨げている。 FIG. 1B is a side view showing a state where the laser spot 312 is divided at the end portion. The oblique line indicates the range of the laser spot 321, and the black circle indicates the center of the laser spot 312. As shown in FIG. 1B, when the laser spot 312 irradiates the laser beam so as to straddle the terminal portion of the measurement target 210, a part of the laser is irradiated to the measurement target 210, and the remaining portion is the plane 220 behind the measurement target 210. Is irradiated. Since the laser distance measuring device 300 measures the distance by averaging the reflected light reflected from both of them, the measurement result is halfway as shown by the dotted line. This halfway measurement result becomes noise, which prevents measurement of the exact position of the terminal portion.

＜実施の形態１：形状解析プログラム＞
図２は、本発明の実施形態１に係る形状解析プログラム１１１を実行するコンピュータ１００の構成図である。コンピュータ１００は、レーザ測距装置３００から計測結果を受け取り、これを形状解析プログラム１１１によって処理することにより、計測対象２１０の形状を解析する。コンピュータ１００は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）１１０、記憶装置１２０を備える。 <Embodiment 1: Shape analysis program>
FIG. 2 is a configuration diagram of the computer 100 that executes the shape analysis program 111 according to the first embodiment of the present invention. The computer 100 receives the measurement result from the laser distance measuring device 300 and processes it by the shape analysis program 111 to analyze the shape of the measurement object 210. The computer 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 110 and a storage device 120.

ＣＰＵ１１０は、形状解析プログラム１１１を実行する。形状解析プログラム１１１が実装する処理の内容については後述する。以下では記載の便宜上、形状解析プログラム１１１を動作主体として説明する場合があるが、実際に形状解析プログラム１１１を実行するのはＣＰＵ１１０である。 The CPU 110 executes a shape analysis program 111. Details of processing implemented by the shape analysis program 111 will be described later. In the following, for convenience of description, the shape analysis program 111 may be described as an operation subject, but the CPU 110 actually executes the shape analysis program 111.

記憶装置１２０は、特性データ１２１を格納している。特性データ１２１は、あらかじめ複数の構造物の終端部についてレーザ測距装置３００を用いて計測した結果を記録するデータファイルである。特性データ１２１の詳細については後述する。 The storage device 120 stores characteristic data 121. The characteristic data 121 is a data file that records the results of measuring the terminal portions of a plurality of structures using the laser distance measuring device 300 in advance. Details of the characteristic data 121 will be described later.

＜実施の形態１：特性データについて＞
図３は、特性データ１２１が記述している内容を説明する図である。レーザスポットが終端部をまたがるように照射されたときのレーザ測距装置３００による計測結果は、レーザ測距装置３００から計測対象２１０までの距離とレーザ測距装置３００から平面２２０までの距離が同一であれば、同様の計測結果が得られると考えられる。そこで本実施形態１においては、計測対象２１０と平面２２０の間の位置関係と同様な構造物について、レーザスポットが終端部をまたがる際の計測結果を、複数パターンあらかじめ取得しておくこととした。 <Embodiment 1: About characteristic data>
FIG. 3 is a diagram for explaining the contents described in the characteristic data 121. The measurement result by the laser distance measuring device 300 when the laser spot is irradiated so as to straddle the terminal portion is the same as the distance from the laser distance measuring device 300 to the measurement object 210 and the distance from the laser distance measuring device 300 to the plane 220. If so, it is considered that the same measurement result can be obtained. Therefore, in the first embodiment, a plurality of patterns of measurement results when the laser spot straddles the terminal end of the structure similar to the positional relationship between the measurement target 210 and the plane 220 are acquired in advance.

図３（ａ）は、レーザ測距装置３００から構造物２３１までの距離が比較的近く、構造物２３１とその奥の平面２４１が接近している場合の計測結果である。レーザスポットが構造物２３１の終端部をまたがらない位置においては構造物２３１と平面２４１がそれぞれ正確に測距され、レーザスポットが構造物２３１の終端部をまたがる範囲においては分離したレーザスポットの平均値に基づき中途半端な計測結果となる。この計測結果を計測位置（図面の左右方向における位置）と対応付けて、図３（ａ）に示すような曲線データとして特性データ１２１内に記録する。ここでいう計測位置とは、後述する終端部の正確な位置に対する相対位置である。 FIG. 3A shows a measurement result when the distance from the laser distance measuring device 300 to the structure 231 is relatively short, and the structure 231 and the plane 241 behind the structure 231 are close to each other. In the position where the laser spot does not cross the terminal end of the structure 231, the structure 231 and the plane 241 are each accurately measured, and in the range where the laser spot crosses the terminal end of the structure 231, the average of the separated laser spots Based on the value, halfway measurement results are obtained. The measurement result is recorded in the characteristic data 121 as curve data as shown in FIG. 3A in association with the measurement position (position in the horizontal direction of the drawing). The measurement position here is a relative position with respect to an accurate position of an end portion to be described later.

図３（ｂ）は、レーザ測距装置３００から構造物２３２までの距離が図３（ａ）と比較してやや離れ、さらに構造物２３２とその奥の平面２４２が図３（ａ）と比較して離れている例である。図３（ｃ）は、構造物２３３からその奥の平面２４３までの距離がさらに離れた例である。これら距離の様々な組み合わせについて終端部をまたがって計測した結果を、特性データ１２１内にあらかじめ記録しておく。これら計測結果は、図３に概念的に示す特性曲線として表すことができる。 In FIG. 3B, the distance from the laser distance measuring device 300 to the structure 232 is slightly separated from that in FIG. 3A, and the structure 232 and the back plane 242 are compared with those in FIG. It is an example that is far away. FIG. 3C shows an example in which the distance from the structure 233 to the plane 243 behind it is further increased. The results measured across the terminal ends for various combinations of these distances are recorded in advance in the characteristic data 121. These measurement results can be expressed as characteristic curves conceptually shown in FIG.

様々な構造物（例えば図３における構造物２３１〜２３３）について特性データ１２１を記録する際に、レーザ測距装置３００による計測結果を特性曲線として記録することに加えて、各特性曲線における終端部の正確な位置を併せて記録しておく。図３の太矢印は終端部の位置を示す。レーザ測距装置３００による計測位置を終端部に対して正確に位置合わせすることにより、各特性曲線と終端部の位置を対応付けて記録することができる。位置合わせは、例えばレーザ測距装置３００とは別の計測精度が高い適当な位置合わせ器を用いればよい。 When recording the characteristic data 121 for various structures (for example, the structures 231 to 233 in FIG. 3), in addition to recording the measurement result by the laser distance measuring device 300 as a characteristic curve, the terminal portion in each characteristic curve Also record the exact position of. The thick arrow in FIG. 3 indicates the position of the end portion. By accurately aligning the measurement position by the laser distance measuring device 300 with respect to the terminal portion, each characteristic curve and the position of the terminal portion can be recorded in association with each other. For the alignment, for example, an appropriate aligner having a high measurement accuracy different from the laser distance measuring apparatus 300 may be used.

＜実施の形態１：解析手順について＞
図４Ａは、形状解析プログラム１１１が計測対象２１０の終端部を特定する手順を説明する図である。レーザ測距装置３００は、レーザスポットが計測対象２１０の終端部をまたがらない位置において、レーザ測距装置３００と計測対象２１０との間の距離、およびレーザ測距装置３００と平面２２０との間の距離を、それぞれ計測する。形状解析プログラム１１１は、その計測結果を取得する（図４Ａ（１））。 <Embodiment 1: Analysis procedure>
FIG. 4A is a diagram for explaining a procedure by which the shape analysis program 111 specifies the end portion of the measurement target 210. The laser distance measuring device 300 has a distance between the laser distance measuring device 300 and the measurement object 210 and a position between the laser distance measuring device 300 and the plane 220 at a position where the laser spot does not cross the terminal portion of the measurement object 210. The distance of each is measured. The shape analysis program 111 acquires the measurement result (FIG. 4A (1)).

特性データ１２１は、これら２つの距離の組み合わせごとに特性曲線を記録している。したがって形状解析プログラム１１１は、レーザ測距装置３００から取得した２つの距離を用いて特性データ１２１を照会することにより、計測対象２１０と平面２２０に対応する特性曲線を特定することができる（図４Ａ（２））。 The characteristic data 121 records a characteristic curve for each combination of these two distances. Therefore, the shape analysis program 111 can specify the characteristic curve corresponding to the measurement object 210 and the plane 220 by referring to the characteristic data 121 using the two distances acquired from the laser distance measuring device 300 (FIG. 4A). (2)).

特性データ１２１は、構造物（図３の例においては構造物２３１〜２３３）の終端部近傍における計測結果の変化を、計測位置に対応付けて記録したものであるに過ぎない。したがって、計測対象２１０と平面２２０に対応する特性曲線を特定したとしても、レーザ測距装置３００がその特性曲線のうちどの部分を計測したのかについては、改めて特定する必要がある。 The characteristic data 121 is merely a record of changes in the measurement results in the vicinity of the terminal portion of the structure (structures 231 to 233 in the example of FIG. 3) in association with the measurement position. Therefore, even if the characteristic curve corresponding to the measurement object 210 and the plane 220 is specified, it is necessary to specify again which part of the characteristic curve the laser distance measuring device 300 has measured.

図４Ｂは、形状解析プログラム１１１が計測対象２１０の終端部を特定する次手順を説明する図である。形状解析プログラム１１１が計測対象２１０と平面２２０に対応する特性曲線を特定した後、レーザ測距装置３００は計測対象２１０の終端部近傍に対してレーザを照射することにより測距を実施する（図４Ｂ（３））。このときの計測位置は、レーザスポットが終端部をまたがっていればよく、終端部に対して正確に位置合わせする必要はない。 FIG. 4B is a diagram for explaining the next procedure in which the shape analysis program 111 specifies the end portion of the measurement object 210. After the shape analysis program 111 specifies the characteristic curve corresponding to the measurement object 210 and the plane 220, the laser distance measuring device 300 performs distance measurement by irradiating the vicinity of the terminal portion of the measurement object 210 with a laser (see FIG. 4B (3)). The measurement position at this time is only required that the laser spot straddles the terminal end, and does not need to be accurately aligned with the terminal end.

形状解析プログラム１１１は、レーザ測距装置３００から終端部近傍の計測結果を取得する。この計測結果は、先に特定した特性曲線のうち終端部近傍の値に相当する。形状解析プログラム１１１は、取得した計測結果を用いて特性曲線を照会することにより、レーザ測距装置３００が特性曲線のうちいずれの部分に対応する位置において測距したのかを特定することができる（図４Ｂ（４．１））。形状解析プログラム１１１は、特定したレーザ測距装置３００の位置と、特性曲線が記録している終端部位置との間の差分を求めることにより、計測対象２１０の終端部位置を求めることができる。すなわち、レーザ測距装置３００が測距した位置から終端部までの距離を求めることができる（図４Ｂ（４））。 The shape analysis program 111 acquires a measurement result in the vicinity of the terminal portion from the laser distance measuring device 300. This measurement result corresponds to a value in the vicinity of the end portion of the characteristic curve specified above. The shape analysis program 111 can identify which part of the characteristic curve has measured the distance by the laser distance measuring device 300 by referring to the characteristic curve using the acquired measurement result ( FIG. 4B (4.1)). The shape analysis program 111 can obtain the end position of the measurement object 210 by obtaining the difference between the specified position of the laser distance measuring device 300 and the end position recorded by the characteristic curve. That is, the distance from the position measured by the laser distance measuring device 300 to the terminal end can be obtained (FIG. 4B (4)).

＜実施の形態２＞
図５は、本発明の実施形態２における特性データ１２１が記述している内容を説明する図である。特性データ１２１の違いに関連する事項以外は実施形態１と同様であるので、以下では主にその差異点について説明する。 <Embodiment 2>
FIG. 5 is a diagram for explaining the contents described in the characteristic data 121 according to the second embodiment of the present invention. Except for matters relating to the difference in the characteristic data 121, the second embodiment is the same as the first embodiment, and therefore, the difference will be mainly described below.

構造物２３１〜２３３と平面２４１〜２４３との間の配置関係によっては、これら一方または双方が、レーザ測距装置３００から見て傾いている場合がある。レーザ測距装置３００が構造物２３１〜２３３の終端部近傍を測距したときの計測結果は、これら傾きに応じて異なると考えられる。そこで本実施形態２においては、（ａ）レーザ測距装置３００と構造物２３１〜２３３との間の距離、（ｂ）レーザ測距装置３００と平面２４１〜２４３との間の距離、に加えて、（ｃ）レーザ測距装置３００から見た構造物２３１〜２３３の傾き、（ｄ）レーザ測距装置３００から見た平面２４１〜２４３の傾き、の組み合わせごとに、特性データ１２１を記録することとした。 Depending on the arrangement relationship between the structures 231 to 233 and the planes 241 to 243, one or both of them may be inclined as viewed from the laser distance measuring device 300. It is considered that the measurement result when the laser distance measuring device 300 measures the vicinity of the terminal end portions of the structures 231 to 233 differs according to these inclinations. Therefore, in the second embodiment, in addition to (a) the distance between the laser distance measuring device 300 and the structures 231 to 233 and (b) the distance between the laser distance measuring device 300 and the planes 241 to 243, (C) Recording the characteristic data 121 for each combination of the inclinations of the structures 231 to 233 viewed from the laser distance measuring device 300 and (d) the inclinations of the planes 241 to 243 viewed from the laser distance measuring device 300. It was.

図５（ａ）は、レーザ測距装置３００から見て構造物２３１のみが傾いている例を示している。その他は図３（ａ）と同様である。図５（ｂ）は、レーザ測距装置３００から見て構造物２３２が傾き、さらに平面２４２が反対向きに傾いている例である。その他は図３（ｂ）と同様である。図５（ｃ）は、レーザ測距装置３００から見て平面２４３のみが傾いている例である。その他は図３（ｃ）と同様である。 FIG. 5A shows an example in which only the structure 231 is tilted when viewed from the laser distance measuring device 300. Others are the same as those in FIG. FIG. 5B shows an example in which the structure 232 is inclined and the plane 242 is inclined in the opposite direction when viewed from the laser distance measuring device 300. Others are the same as those in FIG. FIG. 5C shows an example in which only the plane 243 is inclined when viewed from the laser distance measuring device 300. Others are the same as those in FIG.

形状解析プログラム１１１は、図４Ａ〜図４Ｂと同様の手順により、計測対象２１０の終端部位置を特定する。ただし、図４Ａにおいてはレーザ測距装置３００と計測対象２１０との間の距離、およびレーザ測距装置３００と平面２２０との間の距離をそれぞれ計測しているが、本実施形態２においてはこれら距離とともに計測対象２１０の傾きと平面２２０の傾きを計測する点が異なる。これら傾きは、レーザ測距装置３００との間の距離と計測位置から容易に求めることができる。形状解析プログラム１１１は、計測した各距離と各傾きに対応する特性曲線を、特性データ１２１から取得する。以後の手順は実施形態１と同様である。 The shape analysis program 111 specifies the position of the end portion of the measurement object 210 by the same procedure as in FIGS. 4A to 4B. However, in FIG. 4A, the distance between the laser distance measuring device 300 and the measurement object 210 and the distance between the laser distance measuring device 300 and the plane 220 are respectively measured, but in the second embodiment, these are measured. A difference is that the inclination of the measurement object 210 and the inclination of the plane 220 are measured together with the distance. These inclinations can be easily obtained from the distance to the laser distance measuring device 300 and the measurement position. The shape analysis program 111 acquires characteristic curves corresponding to the measured distances and inclinations from the characteristic data 121. The subsequent procedure is the same as in the first embodiment.

＜実施の形態３＞
図６は、本発明の実施形態３における特性データ１２１が記述している内容を説明する図である。特性データ１２１の違いに関連する事項以外は実施形態２と同様であるので、以下では主にその差異点について説明する。 <Embodiment 3>
FIG. 6 is a diagram for explaining the contents described in the characteristic data 121 according to the third embodiment of the present invention. The items other than the items related to the difference in the characteristic data 121 are the same as those in the second embodiment, and thus the difference will be mainly described below.

構造物２３１がある程度の厚さを有する場合において、構造物２３１が図６に示す方向に傾いている場合、その厚さに応じて計測結果が異なる。図６（ａ）に示す位置（構造物２３１の終端部の底面側）を測距している場合、レーザスポットの右半分は構造物２３１に対して入射し、左半分は平面２４１に対して入射する。図６（ｂ）に示す位置（構造物２３１の終端部の上面側）を測距している場合、レーザスポットの右半分は構造物２３１の上面に対して入射し、左半分のうち一部は終端部に対して入射し、左半分のうち残部は平面２４１に対して入射する。 In the case where the structure 231 has a certain thickness, when the structure 231 is inclined in the direction shown in FIG. 6, the measurement result varies depending on the thickness. In the case of distance measurement at the position shown in FIG. 6A (the bottom surface side of the terminal end of the structure 231), the right half of the laser spot is incident on the structure 231 and the left half is on the plane 241. Incident. When distance measurement is performed at the position shown in FIG. 6B (the upper surface side of the terminal end of the structure 231), the right half of the laser spot is incident on the upper surface of the structure 231 and a part of the left half. Is incident on the terminal portion, and the remaining portion of the left half is incident on the plane 241.

図６（ａ）（ｂ）に示すように、終端部の側壁（厚さ部分）に対してレーザが入射することにより、計測結果は図３や図５で説明したものとは異なるものとなる。そこで本実施形態３においては、（ａ）レーザ測距装置３００と構造物２３１〜２３３との間の距離、（ｂ）レーザ測距装置３００と平面２４１〜２４３との間の距離、（ｃ）レーザ測距装置３００から見た構造物２３１〜２３３の傾き、（ｄ）レーザ測距装置３００から見た平面２４１〜２４３の傾き、に加えて、（ｅ）構造物２３１〜２３３の厚さ、の組み合わせごとに、特性データ１２１を記録することとした。ただし構造物２３１〜２３３が図５に示す向きに傾いている場合は、終端部の側壁に対してレーザが入射しないので、構造物２３１〜２３３の厚さを用いる必要はないことを付言しておく。 As shown in FIGS. 6A and 6B, when the laser is incident on the side wall (thickness portion) of the terminal portion, the measurement results are different from those described with reference to FIGS. . Therefore, in the third embodiment, (a) the distance between the laser distance measuring device 300 and the structures 231 to 233, (b) the distance between the laser distance measuring device 300 and the planes 241 to 243, (c). In addition to the inclination of the structures 231 to 233 viewed from the laser distance measuring device 300, (d) the inclination of the planes 241 to 243 viewed from the laser distance measuring device 300, (e) the thickness of the structures 231 to 233, The characteristic data 121 is recorded for each combination. However, when the structures 231 to 233 are inclined in the direction shown in FIG. 5, the laser does not enter the side wall of the terminal portion, so that it is not necessary to use the thickness of the structures 231 to 233. deep.

構造物２３１〜２３３の終端部の位置（図６（ｃ）の太矢印）は、図６（ａ）に示す位置（構造物２３１の終端部の底面側のｘ座標）として定義してもよいし、図６（ｂ）に示す位置（構造物２３１の終端部の上面側のｘ座標）として定義してもよい。 The positions of the end portions of the structures 231 to 233 (thick arrows in FIG. 6C) may be defined as the positions shown in FIG. 6A (the x coordinate on the bottom surface side of the end portions of the structures 231). Then, it may be defined as the position shown in FIG. 6B (the x coordinate on the upper surface side of the terminal portion of the structure 231).

形状解析プログラム１１１は、図４Ａ〜図４Ｂと同様の手順により、計測対象２１０の終端部位置を特定する。ただし形状解析プログラム１１１は、実施形態２で説明した事項に加えて、計測対象２１０の厚さを用いて特性曲線を特定する点が、実施形態２とは異なる。計測対象２１０の厚さは、適当な計測手段によって計測してもよいし、ユーザが入力することによって与えてもよいし、その他適当な手段によって与えてもよい。 The shape analysis program 111 specifies the position of the end portion of the measurement object 210 by the same procedure as in FIGS. 4A to 4B. However, the shape analysis program 111 is different from the second embodiment in that the characteristic curve is specified by using the thickness of the measurement object 210 in addition to the matters described in the second embodiment. The thickness of the measurement object 210 may be measured by an appropriate measurement means, may be given by a user input, or may be given by other appropriate means.

＜実施の形態４＞
本発明の実施形態４では、特性データ１２１が記述していない特性曲線を補う手法について説明する。コンピュータ１００、レーザ測距装置３００その他構成は実施形態１〜３と同様である。 <Embodiment 4>
In the fourth embodiment of the present invention, a method for compensating for a characteristic curve not described in the characteristic data 121 will be described. The computer 100, the laser distance measuring device 300, and other configurations are the same as those in the first to third embodiments.

以上の実施形態１〜３において、特性データ１２１は、（ａ）レーザ測距装置３００と構造物２３１〜２３３との間の距離、（ｂ）レーザ測距装置３００と平面２４１〜２４３との間の距離（以上実施形態１）、（ｃ）レーザ測距装置３００から見た構造物２３１〜２３３の傾き、（ｄ）レーザ測距装置３００から見た平面２４１〜２４３の傾き（以上実施形態２）、（ｅ）構造物２３１〜２３３の厚さ（実施形態３）、の様々な組み合わせを記述していることを説明した。しかし特性データ１２１はレーザ測距装置３００による実計測結果を記述するものであるので、特性データ１２１が記述している各レコード間には空隙部分が必ず存在する。図４Ａで説明した手順により特性曲線を特定する際に、特性データ１２１が対応する特性曲線を保持していない場合は、既存の特性曲線を用いて演算により対応する特性曲線を求める必要がある。 In the first to third embodiments, the characteristic data 121 includes (a) the distance between the laser distance measuring device 300 and the structures 231 to 233, and (b) the distance between the laser distance measuring device 300 and the planes 241 to 243. (C) the inclination of the structures 231 to 233 as viewed from the laser distance measuring device 300, (d) the inclination of the planes 241 to 243 as viewed from the laser distance measuring device 300 (above the second embodiment). ), (E) The thicknesses of the structures 231 to 233 (Embodiment 3) are described in various combinations. However, since the characteristic data 121 describes the actual measurement result by the laser distance measuring device 300, there is always a gap between the records described by the characteristic data 121. When the characteristic curve is specified by the procedure described with reference to FIG. 4A and the characteristic data 121 does not hold the corresponding characteristic curve, it is necessary to obtain the corresponding characteristic curve by calculation using the existing characteristic curve.

具体的には、特性データ１２１が記述している既存の特性曲線に対して内挿または外挿を実施することにより、不足している特性曲線を演算で求めることができる。内挿は、特性データ１２１が記述しているレコード間のデータ点を補間して不足しているデータ点を補うことに相当する。外挿は、特性データ１２１が記述しているレコード間の外側で予想されるデータ点を求めることに相当する。 Specifically, by performing interpolation or extrapolation on an existing characteristic curve described by the characteristic data 121, an insufficient characteristic curve can be obtained by calculation. Interpolation is equivalent to compensating for missing data points by interpolating data points between records described by the characteristic data 121. Extrapolation corresponds to obtaining data points expected outside the records described by the characteristic data 121.

特性曲線を内挿または外挿により求めるとは、下記式１を満たすｑ_ｉを決定することである。Ｐａは、上記パラメータ（ａ）〜（ｅ）のベクトルである。パラメータ（ａ）〜（ｅ）を全て用いる場合、Ｐａは式１に示すように５次元ベクトルとなる。特性曲線は、ｑ_ｉを用いて下記式２により算出することができる。 Obtaining the characteristic curve by interpolation or extrapolation means determining q _i satisfying the following expression 1. Pa is a vector of the parameters (a) to (e). When all parameters (a) to (e) are used, Pa is a five-dimensional vector as shown in Equation 1. The characteristic curve can be calculated by the following formula 2 using q _i .

外挿を実施する際には、特性データ１２１が記述しているレコードのうち、演算により求めようとする目標データ点と最も近いものを特定する必要がある。各レコードは多次元ベクトルであるので、例えばその重心と目標データ点との間のユークリッド距離が最も近いものを、目標データ点と最も近いレコードとして取り扱うことができる。 When performing extrapolation, it is necessary to specify the record closest to the target data point to be obtained by calculation among the records described by the characteristic data 121. Since each record is a multidimensional vector, for example, the record having the closest Euclidean distance between the center of gravity and the target data point can be handled as the record closest to the target data point.

＜実施の形態５＞
本発明の実施形態５では、レーザスポットが楕円形状で近似できる場合の特性曲線を求める手法について説明する。コンピュータ１００、レーザ測距装置３００その他構成は実施形態１〜３と同様である。 <Embodiment 5>
In the fifth embodiment of the present invention, a method for obtaining a characteristic curve when a laser spot can be approximated by an ellipse will be described. The computer 100, the laser distance measuring device 300, and other configurations are the same as those in the first to third embodiments.

図７は、レーザ測距装置３００が照射する測距レーザのレーザスポットが楕円形である場合における、計測対象２１０の上面図である。図７（ａ）は、計測対象２１０の終端部形状がレーザスポットの短径と並行であり長径に対して垂直である場合を示す。図７（ｂ）は、計測対象２１０の終端部形状がレーザスポットの長径と並行であり短径に対して垂直である場合を示す。図７（ｃ）は、計測対象２１０の終端部形状がレーザスポットの短径と長径に対して傾いている場合を示す。 FIG. 7 is a top view of the measurement object 210 when the laser spot of the distance measuring laser irradiated by the laser distance measuring device 300 is elliptical. FIG. 7A shows a case where the end portion shape of the measurement object 210 is parallel to the short diameter of the laser spot and is perpendicular to the long diameter. FIG. 7B shows a case where the end portion shape of the measurement object 210 is parallel to the major axis of the laser spot and perpendicular to the minor axis. FIG. 7C shows a case where the end portion shape of the measurement object 210 is inclined with respect to the short diameter and long diameter of the laser spot.

図７（ａ）（ｂ）を比較すると、レーザスポットが楕円形状であることに起因して、レーザスポットが計測対象２１０の終端部を交差する時間が図７（ａ）（ｂ）それぞれにおいて互いに異なることが分かる。そうすると、計測対象２１０の終端部近傍をレーザ測距したとき得られる特性曲線も、図７（ａ）（ｂ）それぞれにおいて互いに異なると考えられる。図７（ｃ）における特性曲線は、図７（ａ）（ｂ）における特性曲線の中間の形態となると考えられる。 When comparing FIGS. 7A and 7B, due to the elliptical shape of the laser spot, the time when the laser spot crosses the end of the measurement object 210 is mutually different in FIGS. 7A and 7B. I can see that they are different. Then, it is considered that characteristic curves obtained when laser distance measurement is performed in the vicinity of the end portion of the measurement target 210 are different from each other in FIGS. The characteristic curve in FIG. 7C is considered to be an intermediate form between the characteristic curves in FIGS. 7A and 7B.

そこで本実施形態５において、特性データ１２１は、実施形態１〜３で説明した（ａ）レーザ測距装置３００と構造物２３１〜２３３との間の距離、（ｂ）レーザ測距装置３００と平面２４１〜２４３との間の距離（以上実施形態１）、（ｃ）レーザ測距装置３００から見た構造物２３１〜２３３の傾き、（ｄ）レーザ測距装置３００から見た平面２４１〜２４３の傾き（以上実施形態２）、（ｅ）構造物２３１〜２３３の厚さ（実施形態３）、に加えて、（ｆ）レーザスポットの短径または長径に対する計測対象２１０の終端部の傾き、を記述することとした。例えば図７（ｃ）に示す角度φを上記パラメータ（ｆ）とすることができる。 Therefore, in the fifth embodiment, the characteristic data 121 includes (a) the distance between the laser distance measuring device 300 and the structures 231 to 233 described in the first to third embodiments, and (b) the plane between the laser distance measuring device 300 and the plane. (C) the inclination of the structures 231 to 233 viewed from the laser distance measuring device 300, and (d) the planes 241 to 243 viewed from the laser distance measuring device 300. In addition to the inclination (embodiment 2), (e) the thickness of the structures 231 to 233 (embodiment 3), (f) the inclination of the terminal portion of the measurement object 210 with respect to the short diameter or long diameter of the laser spot, I decided to describe it. For example, the angle φ shown in FIG. 7C can be set as the parameter (f).

レーザ測距装置３００による計測結果を用いて特性曲線をあらかじめ記録する際には、実施形態１〜３それぞれで説明した上記パラメータに加えてパラメータ（ｆ）を計測すればよい。例えば実施形態１においてはパラメータ（ａ）（ｂ）（ｆ）の組み合わせごとに特性曲線をあらかじめ記録することになる。 When the characteristic curve is recorded in advance using the measurement result obtained by the laser distance measuring apparatus 300, the parameter (f) may be measured in addition to the parameters described in the first to third embodiments. For example, in the first embodiment, a characteristic curve is recorded in advance for each combination of parameters (a), (b), and (f).

レーザ測距装置３００による計測結果を用いて角度φを計測する手法としては、任意の公知技術を用いることができるが、例えば“決定木を用いた距離画像からの高速なエッジ検出”、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｖｉｓｉｏｎ．ｃｓ．ｃｈｕｂｕ．ａｃ．ｊｐ／ｆｌａｂｒｅｓｅａｒｃｈａｒｃｈｉｖｅ／ｂａｃｈｅｌｏｒ／Ｂ１３／Ａｂｓｔｒａｃｔ／ｋａｎｅｋｏ．ｐｄｆに記載されているものを用いることができる。 As a method of measuring the angle φ using the measurement result by the laser distance measuring apparatus 300, any known technique can be used. For example, “rapid edge detection from a distance image using a decision tree”, http: // www. vision. cs. chubu. ac. jp / flavresearch / bachelor / B13 / Abstract / kaneko. Those described in pdf can be used.

図７（ｃ）においては、レーザスポットが長径方向に沿って進行する例を示したが、レーザスポットが計測対象２１０の終端部に対して直交する方向に進行する場合も同様に、レーザスポットの短径または長径に対する計測対象２１０の終端部の傾きを新たなパラメータとして記録すればよい。 FIG. 7C shows an example in which the laser spot travels along the major axis direction. Similarly, when the laser spot travels in the direction orthogonal to the terminal portion of the measurement object 210, the laser spot What is necessary is just to record the inclination of the terminal part of the measuring object 210 with respect to a short diameter or a long diameter as a new parameter.

＜実施の形態６＞
本発明の実施形態６では、レーザスポットが楕円形状で近似できる場合の特性曲線を求める手法について説明する。コンピュータ１００、レーザ測距装置３００その他構成は実施形態１〜３と同様である。 <Embodiment 6>
In Embodiment 6 of the present invention, a method for obtaining a characteristic curve when a laser spot can be approximated by an elliptical shape will be described. The computer 100, the laser distance measuring device 300, and other configurations are the same as those in the first to third embodiments.

図８は、レーザ測距装置３００が照射する測距レーザのレーザスポットが楕円形である場合における、計測対象２１０の上面図である。図８（ａ）において、レーザスポットは短径ａと長径ｂを有する楕円形状であるものとする。 FIG. 8 is a top view of the measurement object 210 when the laser spot of the distance measuring laser irradiated by the laser distance measuring apparatus 300 is elliptical. In FIG. 8A, it is assumed that the laser spot has an elliptical shape having a minor axis a and a major axis b.

この場合、図７で説明したように、計測対象２１０の終端部とレーザスポットの短径または長径が平行である場合とは異なる特性曲線が計測されることになる。したがって、計測対象２１０の終端部とレーザスポットの短径または長径が平行である場合における特性曲線については、別途計測により取得することが必要になる。この計測作業は手間がかかるので、本実施形態６においてはこれを演算により求めることとする。以下その原理について説明する。 In this case, as described with reference to FIG. 7, a characteristic curve different from the case where the terminal portion of the measurement target 210 and the short diameter or long diameter of the laser spot are parallel is measured. Therefore, it is necessary to separately obtain a characteristic curve when the terminal portion of the measurement object 210 and the short diameter or long diameter of the laser spot are parallel. Since this measurement work is time-consuming, in the sixth embodiment, this is obtained by calculation. The principle will be described below.

実施形態１で説明したように、レーザスポットが計測対象２１０の終端部をまたがって照射しているときの特性曲線の値は、計測対象２１０から反射されたレーザビーム強度と平面２２０から反射されたレーザビーム強度を平均した値によって構成されている。計測対象２１０から反射されるレーザビーム強度は、レーザスポットのうち計測対象２１０に対して照射される部分の面積によって定まる。平面２２０から反射されるレーザビーム強度は、レーザスポットのうち平面２２０に対して照射される部分の面積によって定まる。すなわちこのときの特性曲線の値は、これら２つの面積比によって定まるということができる。本実施形態６においては、この原理を利用して、図７（ａ）において得られた特性曲線を用いて図７（ｃ）の特性曲線を演算により求める。 As described in the first embodiment, the value of the characteristic curve when the laser spot is irradiated across the end portion of the measurement target 210 is reflected from the laser beam intensity reflected from the measurement target 210 and the plane 220. The laser beam intensity is an average value. The intensity of the laser beam reflected from the measurement object 210 is determined by the area of the portion of the laser spot that is irradiated onto the measurement object 210. The intensity of the laser beam reflected from the plane 220 is determined by the area of the portion of the laser spot that is irradiated onto the plane 220. That is, it can be said that the value of the characteristic curve at this time is determined by the ratio of these two areas. In the sixth embodiment, using this principle, the characteristic curve shown in FIG. 7C is obtained by calculation using the characteristic curve obtained in FIG.

図８（ａ）における座標空間を、短径方向（図８のｘ軸方向）にｂ／ａ倍することにより、レーザスポットが真円形状になるように伸長したものと仮定する。図８（ｂ）はその伸長により得られるレーザスポットを示している。このとき、レーザスポットは１次元方向においてのみ伸長されているので、レーザスポットのうち計測対象２１０に対して照射される部分の面積とレーザスポットのうち平面２２０に対して照射される部分の面積の比は、伸長前後において変わらない。したがって、図８（ｂ）のようなレーザスポットを用いてレーザ測距を実施したと仮定したとき得られる特性曲線上の値は、図８（ａ）と同一である。ただし座標空間をｘ軸方向に変換しているので、終端部の傾きφ（第５傾き）はφ’（第６傾き）に変換されている。傾きφ’は、ｔａｎφ’＝（ａ／ｂ）ｔａｎφにより表される。 It is assumed that the coordinate space in FIG. 8A is multiplied by b / a times in the minor axis direction (x-axis direction in FIG. 8), so that the laser spot is elongated so as to have a perfect circle shape. FIG. 8B shows a laser spot obtained by the extension. At this time, since the laser spot is expanded only in the one-dimensional direction, the area of the portion of the laser spot irradiated to the measurement object 210 and the area of the portion of the laser spot irradiated to the plane 220 are The ratio does not change before and after stretching. Therefore, the value on the characteristic curve obtained when it is assumed that laser ranging is performed using a laser spot as shown in FIG. 8B is the same as that in FIG. However, since the coordinate space is converted in the x-axis direction, the end portion inclination φ (fifth inclination) is converted to φ ′ (sixth inclination). The inclination φ ′ is represented by tan φ ′ = (a / b) tan φ.

図８（ｂ）のレーザスポットをさらに、計測対象２１０の終端部に対して平行な方向に収縮することにより、短径ａと長径ｂを有する楕円形状のレーザスポットを得ることができる。図８（ｃ）はその収縮により得られるレーザスポットを示している。図８（ｃ）に示すレーザスポットのうち計測対象２１０に対して照射される部分の面積とレーザスポットのうち平面２２０に対して照射される部分の面積の比は、収縮前後において変わらない。したがって、図８（ｃ）のようなレーザスポットを用いてレーザ測距を実施したと仮定したとき得られる特性曲線上の値は、図８（ｂ）と同一である。 By further shrinking the laser spot in FIG. 8B in a direction parallel to the terminal portion of the measurement object 210, an elliptical laser spot having a minor axis a and a major axis b can be obtained. FIG. 8C shows a laser spot obtained by the contraction. The ratio of the area of the laser spot shown in FIG. 8C that irradiates the measurement object 210 and the area of the laser spot that irradiates the plane 220 does not change before and after contraction. Therefore, the value on the characteristic curve obtained when it is assumed that laser ranging is performed using a laser spot as shown in FIG. 8C is the same as that in FIG. 8B.

図８（ｂ）におけるレーザスポットの中心Ｏから計測対象２１０の終端部までの距離ｌ’（第７距離）は、図８（ａ）におけるレーザスポットの中心Ｏから計測対象２１０の終端部までの距離をｌ（第６距離）とすると、ｌ’＝ｌ×ｃｏｓφ’によって表される。 The distance l ′ (seventh distance) from the center O of the laser spot in FIG. 8B to the end portion of the measurement object 210 is from the center O of the laser spot in FIG. If the distance is l (sixth distance), it is represented by l ′ = l × cos φ ′.

楕円形状のレーザスポットを、長径方向が計測対象２１０の終端部に対して直交する方向に進行させたとき得られる特性曲線は、図７（ａ）によって実測することができる。この実測により得られた特性曲線の値のうち、レーザスポットの中心Ｏから計測対象２１０の終端部までの距離がｌ’であるときの値は、図８（ｄ）において得られる特性曲線上の値に相当する。レーザスポットのうち計測対象２１０に対して照射される部分の面積とレーザスポットのうち平面２２０に対して照射される部分の面積の比は、図８（ｃ）（ｄ）において同一である。したがって、図８（ｄ）のようなレーザスポットを用いてレーザ測距を実施したと仮定したとき得られる特性曲線上の値は、図８（ｃ）と同一である。 A characteristic curve obtained when the elliptical laser spot is advanced in the direction in which the major axis direction is orthogonal to the terminal portion of the measuring object 210 can be actually measured with reference to FIG. Of the values of the characteristic curve obtained by this actual measurement, the value when the distance from the center O of the laser spot to the end of the measurement object 210 is l ′ is the characteristic curve obtained in FIG. Corresponds to the value. The ratio of the area of the laser spot irradiated to the measuring object 210 and the area of the laser spot irradiated to the plane 220 is the same in FIGS. 8C and 8D. Therefore, the value on the characteristic curve obtained when it is assumed that laser ranging is performed using a laser spot as shown in FIG. 8D is the same as that in FIG.

以上の検討によれば、図８（ａ）において得られる特性曲線上の値は、図８（ｄ）において得られる特性曲線上の値と同一であることが分かる。形状解析プログラム１１１は、この関係を利用して、図７（ａ）において得られた特性曲線を用いて図７（ｃ）の特性曲線を演算により求めることができる。対応するデータ点が存在しない場合は、実施形態４で説明した内挿または外挿によって補えばよい。 According to the above examination, it can be seen that the value on the characteristic curve obtained in FIG. 8A is the same as the value on the characteristic curve obtained in FIG. Using this relationship, the shape analysis program 111 can obtain the characteristic curve of FIG. 7C by calculation using the characteristic curve obtained in FIG. If there is no corresponding data point, it may be compensated by the interpolation or extrapolation described in the fourth embodiment.

図７（ａ）における特性曲線が関数ｆ（ｘ）によって表されるとすると、図８（ａ）または図８（ｄ）における特性曲線の値は、ｆ（ｌ’）＝ｆ（ｌ×ｃｏｓφ’）＝ｆ（ｌ×ｃｏｓ（ｔａｎ^−１（（ａ／ｂ）ｔａｎφ）））によって求められる。形状解析プログラム１１１は、求めた値を図８（ａ）（または図７（ｃ））に対応する特性曲線として特性データ１２１に対して記録する。 If the characteristic curve in FIG. 7 (a) is represented by the function f (x), the value of the characteristic curve in FIG. 8 (a) or FIG. 8 (d) is f (l ′) = f (l × cos φ. ') = F (l × cos (tan ⁻¹ ((a / b) tanφ))). The shape analysis program 111 records the obtained value in the characteristic data 121 as a characteristic curve corresponding to FIG. 8A (or FIG. 7C).

図８においては、レーザスポットの短径を伸長することにより真円形状に変換したと仮定して説明したが、長径を収縮することによっても同様の説明をすることができる。ただし伸長と収縮が図８とは反対になる。 In FIG. 8, the description has been made assuming that the laser spot is converted into a perfect circle by extending the minor axis of the laser spot. However, the same explanation can be made by contracting the major axis. However, expansion and contraction are opposite to those in FIG.

＜本発明のまとめ＞
本発明に係る形状解析プログラム１１１は、構造物２３１〜２３３に例示するような複数の構造物について、レーザスポットが終端部をまたがる場合における計測結果をあらかじめパターン化しておき、計測対象２１０がそのいずれのパターンに該当するのかを特定することにより、計測対象２１０の終端部の位置を求める。これにより、レーザ測距装置３００のレーザスポットが計測対象２１０の終端部をまたがる場合であっても、図１で説明したようなノイズによる影響を抑制して終端部の位置を精度よく求めることができる。 <Summary of the present invention>
The shape analysis program 111 according to the present invention patterns a plurality of structures as exemplified by the structures 231 to 233 in advance when the laser spot crosses the terminal end, and the measurement object 210 is any of them. The position of the end portion of the measurement object 210 is obtained by specifying whether the pattern corresponds to this pattern. Thereby, even when the laser spot of the laser distance measuring device 300 extends over the terminal portion of the measurement object 210, the influence of noise as described in FIG. 1 can be suppressed and the position of the terminal portion can be obtained accurately. it can.

＜本発明の変形例について＞
以上の実施形態においては、計測対象２１０や平面２２０が平面状の部材である例を説明したが、これらが平面状ではない場合であっても、近似的に平面とみなすことができるサイズや範囲内で同様の処理を実施することにより、本発明と同様の効果を発揮することができる。 <Modification of the present invention>
In the above embodiment, an example in which the measurement object 210 and the plane 220 are planar members has been described. However, even if these are not planar, sizes and ranges that can be regarded as approximately planar. By carrying out the same processing in the above, the same effect as the present invention can be exhibited.

以上の実施形態においては、コンピュータ１００がレーザ測距装置３００から計測結果を取得することを説明したが、レーザ測距装置３００自身が形状解析プログラム１１１を搭載してこれを実行することによっても同じ効果を発揮することができる。 In the above embodiment, it has been described that the computer 100 acquires the measurement result from the laser distance measuring device 300. However, the same is true when the laser distance measuring device 300 itself has the shape analysis program 111 installed and executed. The effect can be demonstrated.

１００：コンピュータ、１１０：ＣＰＵ、１１１：形状解析プログラム、１２０：記憶装置、１２１：特性データ、２１０：計測対象、２２０：平面、２３１〜２３３：構造物、２４１〜２４３：平面、３００：レーザ測距装置。 100: computer, 110: CPU, 111: shape analysis program, 120: storage device, 121: characteristic data, 210: measurement object, 220: plane, 231 to 233: structure, 241 to 243: plane, 300: laser measurement Distance device.

Claims

レーザ測距装置による計測対象の計測結果を用いて前記計測対象の形状を解析する処理をコンピュータに実行させる形状解析プログラムであって、前記コンピュータに、
前記レーザ測距装置と構造物との間の第１距離、前記レーザ測距装置から見て前記構造物よりも遠い位置にある第１面と前記レーザ測距装置との間の第２距離、および前記構造物の終端部の位置の対応関係を、複数の前記構造物についてそれぞれ前記レーザ測距装置を用いて計測した結果を記述した、特性データを読み取るステップ、
前記レーザ測距装置と前記計測対象との間の第３距離を前記レーザ測距装置から取得するステップ、
前記レーザ測距装置から見て前記計測対象よりも遠い位置にある第２面と前記レーザ測距装置との間の第４距離を前記レーザ測距装置から取得するステップ、
前記第３距離と前記第４距離を用いて前記特性データを照会することにより、前記第３距離と前記第４距離に対応する前記対応関係を特定する特定ステップ、
前記レーザ測距装置のレーザスポットが前記計測対象の終端部と重なる位置において、前記レーザ測距装置と前記計測対象との間の第５距離を計測した結果を、前記レーザ測距装置から取得するステップ、
前記第５距離を用いて前記特定した対応関係を照会することにより、前記第５距離を計測したときの計測位置と前記計測対象の終端部との間の距離を取得するステップ、
を実行させることを特徴とする形状解析プログラム。 A shape analysis program for causing a computer to execute processing for analyzing the shape of the measurement target using a measurement result of the measurement target by a laser distance measuring device,
A first distance between the laser distance measuring device and the structure; a second distance between the first surface and the laser distance measuring device located farther from the structure when viewed from the laser distance measuring device; And reading the characteristic data, describing the result of measuring the correspondence of the position of the terminal portion of the structure with the laser range finder for each of the plurality of structures,
Obtaining a third distance between the laser range finder and the measurement object from the laser range finder;
Obtaining a fourth distance from the laser distance measuring device between the second surface at a position farther than the measurement object as viewed from the laser distance measuring device and the laser distance measuring device;
A specifying step of specifying the correspondence relationship corresponding to the third distance and the fourth distance by querying the characteristic data using the third distance and the fourth distance;
The result of measuring the fifth distance between the laser distance measuring device and the measurement object at the position where the laser spot of the laser distance measuring device overlaps the terminal portion of the measurement object is acquired from the laser distance measuring device. Step,
Obtaining the distance between the measurement position when the fifth distance is measured and the terminal portion of the measurement object by referring to the specified correspondence using the fifth distance;
A shape analysis program characterized by causing

前記特性データはさらに、前記レーザ測距装置から見た前記構造物の第１傾き、前記レーザ測距装置から見た前記第１面の第２傾き、および前記構造物の終端部の位置の対応関係を、複数の前記構造物についてそれぞれ前記レーザ測距装置を用いて計測した結果を記述しており、
前記形状解析プログラムは、前記コンピュータにさらに、
前記レーザ測距装置から見た前記計測対象の第３傾きを前記レーザ測距装置から取得するステップ、
前記レーザ測距装置から見た前記第２面の第４傾きを前記レーザ測距装置から取得するステップ、
を実行させ、
前記形状解析プログラムは、前記特定ステップにおいて、前記コンピュータに、
前記第３距離と前記第４距離に加えて前記第３傾きと前記第４傾きを用いて前記特性データを照会することにより、前記第３距離、前記第４距離、前記第３傾き、および前記第４傾きに対応する前記対応関係を特定させる
ことを特徴とする請求項１記載の形状解析プログラム。 The characteristic data further includes a correspondence between a first inclination of the structure as viewed from the laser distance measuring device, a second inclination of the first surface as viewed from the laser distance measuring device, and a position of a terminal portion of the structure. The relationship describes the results of measurement using the laser range finder for each of the plurality of structures,
The shape analysis program is further stored in the computer.
Obtaining a third inclination of the measurement object viewed from the laser distance measuring device from the laser distance measuring device;
Obtaining from the laser distance measuring device a fourth inclination of the second surface viewed from the laser distance measuring device;
And execute
In the specifying step, the shape analysis program is stored in the computer.
By querying the characteristic data using the third slope and the fourth slope in addition to the third distance and the fourth distance, the third distance, the fourth distance, the third slope, and the The shape analysis program according to claim 1, wherein the correspondence relationship corresponding to the fourth inclination is specified.

前記特性データはさらに、前記レーザ測距装置から見た前記構造物の厚さと前記構造物の終端部の位置の対応関係を、複数の前記構造物についてそれぞれ前記レーザ測距装置を用いて計測した結果を記述しており、
前記形状解析プログラムは、前記コンピュータにさらに、前記レーザ測距装置から見た前記計測対象の厚さを取得するステップを実行させ、
前記形状解析プログラムは、前記特定ステップにおいて、前記コンピュータに、
前記第３距離、前記第４距離、前記第３傾き、および前記第４傾きに加えて前記計測対象の厚さを用いて前記特性データを照会することにより、前記第３距離、前記第４距離、前記第３傾き、前記第４傾き、および前記計測対象の厚さに対応する前記対応関係を特定させる
ことを特徴とする請求項２記載の形状解析プログラム。 The characteristic data is further obtained by measuring the correspondence between the thickness of the structure and the position of the end portion of the structure as viewed from the laser range finder using the laser range finder for each of the plurality of structures. Describes the results,
The shape analysis program further causes the computer to execute a step of acquiring a thickness of the measurement object viewed from the laser range finder,
In the specifying step, the shape analysis program is stored in the computer.
By querying the characteristic data using the thickness of the measurement object in addition to the third distance, the fourth distance, the third inclination, and the fourth inclination, the third distance, the fourth distance The shape analysis program according to claim 2, wherein the correspondence relation corresponding to the third inclination, the fourth inclination, and the thickness of the measurement target is specified.

前記形状解析プログラムは、前記コンピュータにさらに、
前記第３距離と前記第４距離に対応する前記対応関係を前記特性データが記述していない場合は、前記特性データを内挿または外挿することにより、前記第３距離と前記第４距離に対応する前記対応関係を演算により求めるステップを実行させる
ことを特徴とする請求項１記載の形状解析プログラム。 The shape analysis program is further stored in the computer.
If the characteristic data does not describe the correspondence corresponding to the third distance and the fourth distance, the characteristic data is interpolated or extrapolated to obtain the third distance and the fourth distance. The shape analysis program according to claim 1, wherein the step of obtaining the corresponding relationship by calculation is executed.

前記形状解析プログラムは、前記コンピュータにさらに、
前記レーザスポットの短径または長径に対する前記計測対象の終端部の形状の第５傾きを計測するステップ、
前記第５傾きに対応する前記対応関係を特定する第２特定ステップ、
を実行させる
ことを特徴とする請求項１記載の形状解析プログラム。 The shape analysis program is further stored in the computer.
Measuring a fifth inclination of the shape of the end portion of the measurement object with respect to the short diameter or long diameter of the laser spot;
A second specifying step of specifying the correspondence corresponding to the fifth inclination;
The shape analysis program according to claim 1, wherein:

前記特性データは、前記第５傾きの値ごとに前記対応関係を記述しており、
前記第２特定ステップにおいては、前記コンピュータに、
前記計測した前記第５傾きを用いて前記特性データを照会することにより、前記計測した前記第５傾きに対応する前記対応関係を特定させる
ことを特徴とする請求項５記載の形状解析プログラム。 The characteristic data describes the correspondence for each value of the fifth slope,
In the second specifying step, the computer is
The shape analysis program according to claim 5, wherein the correspondence relation corresponding to the measured fifth inclination is specified by inquiring the characteristic data using the measured fifth inclination.

前記形状解析プログラムは、前記コンピュータにさらに、
前記レーザスポットの短径または長径が前記計測対象の終端部に対して前記第５傾きを有するときにおける、前記レーザスポットの中心から前記計測対象の終端部までの第６距離を取得するステップ、
前記レーザスポットの形状が真円形状になるまで前記レーザスポットを短径方向に伸長または長径方向に収縮する座標変換を実施することにより前記第５傾きを第６傾きに変換するステップ、
前記第６距離と前記第６傾きを用いて、前記座標変換を実施した後における前記レーザスポットの中心から前記計測対象の終端部までの第７距離を算出するステップ、
前記レーザスポットの短径または長径が前記計測対象の終端部に対して直交する方向に前記レーザスポットを移動させた場合における、前記レーザスポットの中心から前記計測対象の終端部までの距離が前記第７距離であるときの前記対応関係を、前記レーザスポットの短径または長径が前記計測対象の終端部に対して前記第５傾きを有しかつ前記レーザスポットの中心から前記計測対象の終端部までの距離が前記第６距離であるときの前記対応関係として、前記特性データに対して記録するステップ、
を実行させる
ことを特徴とする請求項５記載の形状解析プログラム。 The shape analysis program is further stored in the computer.
Obtaining a sixth distance from the center of the laser spot to the end portion of the measurement object when the short diameter or long diameter of the laser spot has the fifth inclination with respect to the end portion of the measurement object;
Transforming the fifth slope into a sixth slope by performing coordinate transformation that extends or contracts the laser spot in the minor axis direction until the laser spot becomes a perfect circle,
Calculating a seventh distance from the center of the laser spot to the end of the measurement object after performing the coordinate transformation using the sixth distance and the sixth inclination;
The distance from the center of the laser spot to the terminal end of the measurement target when the laser spot is moved in a direction in which the short diameter or the long diameter of the laser spot is orthogonal to the terminal end of the measurement target is When the distance is 7 distances, the short diameter or the long diameter of the laser spot has the fifth inclination with respect to the end portion of the measurement target and from the center of the laser spot to the end portion of the measurement target Examples correspondence, the step of recording to the characteristic data when the distance is the sixth distance,
The shape analysis program according to claim 5, wherein: