JP2004061245A - Fully-automatic surveying system and automatic surveying method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、望遠鏡を備えた測量機器を用いて自動測量するための全自動測量装置及び自動測量方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明者等は、特開平9−304053及び特開平11−2518号において、視準像を液晶モニター画面に映し出し、視準合わせを画像処理により行うことにより、視準合わせが容易にかつ短時間で行えるとともに、作業員による視準誤差が全く入らない精密な測量を実現する自動測量装置及び自動測量方法を提案している。
これら測量機器19、CCDカメラ21、ターゲット23を備えられた自動測量装置18を用いた自動測量方法は、図5に示すように、測量機器19に備えられた望遠鏡20の内部に刻むスケールを1個の点とし、測点のターゲット23には板材に同心円を刻んだ反射シートを用いるとともに、望遠鏡20の接眼部にCCDカメラ21を取付け、ターゲット23が設けられた測点の水平角及び鉛直角の特定を画像処理により行うものである。
【0003】
すなわち、図6(a)に示すように、前記望遠鏡20の視野画像が撮像されている液晶モニター画面22上で、測点に設けられたターゲット23の同心円内に、望遠鏡20のスケール中心点C0が入るように、測量機器19をターゲット23に概略正対するとともに、視野画像のピント調整を行うだけで作業員による視準は完了し、後の、ターゲット23の同心円の重心点T0とスケールの中心点COとを一致させる微調整の作業を行う代わりに、画像処理により、ターゲット23の重心点T0の位置と望遠鏡20のスケールの中心点C0の位置との差を、画像から求めた水平及び鉛直の長さとして計算し、これを角度の偏差として、測量機器19の概略視準で得られた水平角及び鉛直角に加えることにより、測点の水平角及び鉛直角を求めるものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらは測点が1点のみの場合に用いる計測方法であって、測点の数量が増えるにつれて、複数の測点への望遠鏡20の方向合わせやピント調整などの作業が煩雑を極めることとなる。また、測量機器19を操作する制御・操作装置24が、これを支持する三脚に取付ける様式であるため、計測のたびに測量機器19に手を触れる必要があり、測量機器19の設置状態が狂いやすく、精度の面でさらに改善の余地が必要であった。
【0005】
さらに、ターゲット23には、板材に同心円を刻んだ反射シートを利用しているが、図6(b)に示すように、望遠鏡20を用いて視準する方向がターゲット23に正対しない場合、同心円であるべき像が、楕円形のようなゆがんだ形でターゲット23として観測されることになり、正確な中心位置を観測できない場合が生じる。特に、画像処理のパターンマッチング或いは重心位置計測を利用する場合には、ターゲット23が楕円形として捉えられると、短軸方向への誤差が生じやすい。また、通常の目視視準計測においてもターゲット23の向きが正対からはずれるにつれて、測量機器19に備えられた図示しないレーザー距離計のレーザー反射強度が弱くなり、距離測定が正確にできない結果となる。
これらの対策として、測量を行う毎に、測量機器19の据え付け位置に合わせて、ターゲット23の向きを変えるなどの対策を施してきたが、高所に取付けたターゲット23などでは非常に手間がかかる。
【0006】
上記事情に鑑み、本発明は、視準する方向によらず常に同じ形状に把握できるターゲットを測点に用いて、自動的に多数の測点を計測する全自動測量装置、及び自動測量方法を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の全自動測量装置は、測量対象物に設定された測点に配設されるターゲットと、該ターゲットの相対位置を測定する測量機器と、該測量機器に備えられた望遠鏡の接眼部に取付けられたカメラと、該カメラにより撮像された画像を表示する液晶画面及び測定操作を行う操作端末を備えた制御・操作装置と、前記カメラにより撮像した画像を用いて画像処理を行う画像処理装置を備えており、前記測量機器には、前記ターゲットを自動追尾する自動追尾機構が設けられるとともに、前記望遠鏡には、視野画像のピントを合わせるオートフォーカス機構が備えられ、前記ターゲットには、表面に粒子状反射プリズム素材が塗布された球体が用いられることを特徴としている。
【0008】
請求項2記載の全自動測量装置は、前記制御・操作装置及び測量機器には、遠隔操作機能が設けられることを特徴としている。
【0009】
請求項3記載の全自動測量装置は、前記測量機器には、前記望遠鏡の光軸と平行な光軸を有するように、ペンライトが設けられることを特徴としている。
【0010】
請求項4記載の自動測量方法は、請求項1から3の何れかに記載の全自動測量装置を用いた自動測量方法であって、測量対象物に設定された複数の測点各々にターゲットを配置し、該ターゲットを測量機器に認識させる第1の工程と、前記測量機器に備えられた望遠鏡のスケール中心点が、前記望遠鏡の視野画像に撮像された第1の測点に設けられたターゲットの像に入るように、自動追尾機構を用いて測量機器を前記ターゲットに正対させるとともに、前記望遠鏡のオートフォーカス機構を用いて前記ターゲットが収められた視野画像のピントを合わせ、前記測量機器により概略視準する第2の工程と、前記全自動測量装置に備えられた画像処理装置により、前記カメラで撮像された画像から、前記ターゲットの重心点位置と望遠鏡のスケール中心点位置との水平及び鉛直の偏差を計算し、この偏差を角度の偏差として第2の工程による概略視準で得られた水平角及び鉛直角を加えることにより、測点の水平角及び鉛直角を求める第3の工程と、全ての前記測点に対して、第2の工程及び第3の工程を繰り返す第4の工程とによりなることを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の全自動測量装置を図1に示す。本発明は、自動追尾機構及び望遠鏡にオートフォーカス機構を備えた測量機器に、画像処理を用いた概略視準によるターゲットの位置計測を行う機能を備えることにより、自動的に多数の測点の相対位置を計測するものである。
【0012】
図1に示すように、全自動測量装置1は、測量機器2、CCDカメラ6、制御・操作装置7、画像処理装置11、及びターゲット14により構成される。前記測量機器2は、一般に用いられている望遠鏡3で視準するトータルステーションが用いられている。トータルステーションは、相対位置を把握したい測量対象物16に対して任意に設けられた測点15の鉛直角、水平角及び距離を同時に測定し、測定値を電子データとして出力または保存する機能を有する電子光学測量機である。これら測量機器2に備えられた望遠鏡3の内部には、図2に示すようなスケール4が設けられている。本実施の形態では、スケール4に十字線を用いており、十字線の交点をスケール中心C0として設定しているが、その形状はこれにこだわるものではなく、点或いは他の形状等を用いて、点或いは他の形状であればその重心点をスケール中心C0として設定しても良く、スケール中心C0が把握視認できるものであれば、何れを用いても良い。
また、該望遠鏡3の接眼部には、CCDカメラ6が取付けられており、該CCDカメラ6により望遠鏡3の視野画像が撮像されて、制御・操作装置7に設けられた液晶モニター画面8に表示される。該制御・操作装置7には、該液晶モニター画面8のみでなく、全自動測量装置1にかかる測定操作を行う操作盤9が設けられているとともに、無線機やLAN等の遠隔操作手段10が測量機器2とともに設けられており、測量機器2と分離して用いることが可能であるため、作業員は、現場内工事事務所や現場以外の場所から全自動測量装置1を操作することができるものである。
なお、全自動測量装置1の測量機器2には、距離を測定する際に一般に用いられているレーザー距離計5が備えられている。
また、全自動測量装置1には、測量機器2とは別体として、CCDカメラ6に連動し、該CCDカメラ6で撮像された画像を処理する画像処理装置11、及びバッテリやコントロールユニット等の付属機器12を収納した収納ボックス13が設けられている。
【0013】
一方、図1に示すように、前記ターゲット14は、測量対象物16に任意に設定された測点15に配置されるもので、測量機器2の望遠鏡3の視野画像に収められる球体14aと、該球体14aを測点15に固定する取付け治具14bにより構成されている。該球体14aは、従来よりターゲットの反射シートに用いられていたものと同様の材料よりなる粒子状反射プリズム素材が表面に塗布された球であり、何れの方角から光波が入射されても、入射した方向へ正確に反射できるといった特徴を有している。
このようなターゲット14は、図2に示すように、何れの方向から測量機器2に備えられた望遠鏡3に視準されても、その像は同一形状の円形として認識される。このため、画像処理にパターンマッチングを採用する場合には、常に円形パターンを利用することができるだけでなく、前記液晶モニター画面8上に映し出された像の面積重心を求める重心位置計測においても、像が常に円形として認識されるため、像が楕円として認識された場合に生じるような精度の低下する方向がなくなり、精度の向上を図ることができるものである。
さらに、ターゲット14は、入射光を正確に反射できることから、前記レーザー距離計5を用いて距離計測を行う場合にも、レーザー反射強度を常に強い強度で正対反射をする方向が得られるため、正確な距離計測が実施できるものである。
【0014】
ところで、本実施の形態では、前記測量機器2に一般に用いられている自動追尾機構を備えるとともに、該測量機器2に備えられた望遠鏡3には、視野画像のピント調整を自動で行うオートフォーカス機構を備えている。これにより、測量機器2は、測点15に設けられる前記ターゲット14をあらかじめ認識させておくことにより、自動追尾機構を用いて望遠鏡3の視野画像に測点15に設けられたターゲット14の像を捉え、該ターゲット14に望遠鏡3のスケール中心C0が収まるように、測量機器2を測点15に設けられたターゲット14に向けて自動的に正対するよう方向転換する動作を行うとともに、オートフォーカス機構を用いて望遠鏡3の視野画像に捉えられたターゲット14の像のピントを自動調整する動作を行うものである。
【0015】
上述する全自動測量装置1を用いて、測量対象物16に複数の測点15が設定された場合の自動測量方法を以下に示す。
(第1の工程)
まず、図1に示すように、測量対象物16に対してあらかじめ設定した複数の測点15a、15b、・・に対して、各々に前記ターゲット14を設置する。このとき、該ターゲット14は、測点15より球体14a全体が突出するようにして、取付け治具14bを介して固定する。
この後、複数の測点15a、15b、・・各々に固定されたターゲット14の全てが視認できる位置に測量機器2を据え付け、複数の測点15a、15b、・・の各々に固定された全てのターゲット14を、測量機器2にあらかじめ認識させておく。
【0016】
(第2の工程)
次に、前記測量機器2に備えられた自動追尾機構を作動させ、望遠鏡3の視野画像に第1の測点15aに設けられたターゲット14の像を捉えるとともに、該望遠鏡3のスケール中心C0がターゲット14の像の中に収まるように、測量機器2を第1の測点15aに設けられたターゲット14に向けて正対するよう方向転換させる。この後、前記望遠鏡3に備えられたオートフォーカス機構を作動させて、ターゲット14の像のピント合わせを行った上で測量機器2により概略視準し、水平角αH、及び鉛直角αVを算定する(図4参照のα)。
なお、前記制御・操作装置7に備えられた液晶モニター画面8には、図2に示すように、前記望遠鏡3の接眼部に設けられたCCDカメラ6を介して、望遠鏡3の捉えた視野画像が撮像されている。
また、ここでは、概略視準と同時に測量機器2に備えられたレーザー距離計5を用いて、第1の測点15aまでの距離計測を行う。距離Lは、レーザー距離計5よりレーザーを第1の測点15aに固定されたターゲット14に送信し、その反射波を受信することにより計測されるが、ターゲット14における球体14aの表面位置を捉えて距離計測するため、球体14aの何れの位置の測距であるかを判断できない。このため、距離Lは、図3に示すように、球体14aの中心部近傍を数回繰り返して測距した上で最も短い距離Lminを採用し、これに球体14aの半径Rを足し合わせることにより、(1式)に示すように決定される。
L=Lmin+R・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1式)
R:ターゲット14を構成する球体14aの半径
【0017】
(第3の工程)
次に、図2に示すように、ターゲット14の像である円形の重心点T0の位置を、CCDカメラ6で捉えた画像から画像処理装置11を介して計算により求めるとともに、同様にして、この重心点T0の位置とCCDカメラ6の中心点C0(前記望遠鏡3のスケールの中心点)の位置との差を、水平及び鉛直の長さ(偏差)H、VとしてCCDカメラ6で捉えた画像から画像処理装置11を介して計算により求める。これら算出結果を、角度の偏差として測量機器2の概略視準で得られた水平角αH及び鉛直角αVに加えることにより、第1の測点15aの水平角及び鉛直角を求めることができる。
すなわち、図4に示すように、前記測量機器2から第1の測点15aに固定されたターゲット14までの距離(概略視準で得られた斜距離)をLとすると、水平角の偏差βH及び鉛直角の偏差βV(図4のβ)は、(2式)及び(3式)で表すことができる。
βH=tan−1(H/L)・・・・・・・・・・・・・(2式)
βV=tan−1(V/L)・・・・・・・・・・・・・(3式)
H:画像から求めた水平偏差(長さ)
V:画像から求めた鉛直偏差(長さ)
【0018】
従って、第1の測点15aの水平角及び鉛直角は、水平角の偏差βH及び鉛直角の偏差βVに、概略視準で得られた水平角αH、及び鉛直角αVを足し合わせればよいから、(4式)及び(5式)で表すことができる。
水平角度=αH+βH・・・・・・・・・・・・・・・・(4式)
鉛直角度=αV+βV・・・・・・・・・・・・・・・・(5式)
αH:概略視準で得られた水平角
αV:概略視準で得られた鉛直角
βH:水平角の偏差
βV:鉛直角の偏差
【0019】
ここで、期待される測角精度は以下のようになる。
測定距離を50mとし、望遠鏡3の倍率を30倍とした場合、CCDカメラ6に収まる範囲は、約200mmとなり、画像の分解能を約400(NTSC信号の性質より仮定)とすると、上記の長さ分解能は、200/400=0.5mmとなる。
また、測定距離を50mとすると、10秒の角度の開きは約2.5mmの線長となることから、上記分解能は、(0.5/2.5)×10=2.0秒に相当する。従って、本方法により角度誤差としての1〜2秒の誤差範囲という条件はクリヤーされている。
【0020】
(第4の工程)
上述する方法により、第1の測点15aの測量が終了した後、測量機器2に備えられた自動追尾機構を再度作動させ、第2の測点15bに設けられたターゲット14の像を、望遠鏡3の視野画像で捉えるとともに、該望遠鏡3のスケール中心C0がターゲット14の像の中に収まるように、測量機器2を第2の測点15bに設けられたターゲット14に向けて正対するよう方向転換させ、第2の工程及び第3の工程を実施する。このようにして、測量対象物16に設けられた複数の測点15全てにおいて、上述する第2の工程及び第3の工程を繰り返す。
【0021】
なお、前記全自動測量装置1は、図1に示すように、前記CCDカメラ6の上部にペンライト17を設置する構成としても良い。これは、前記望遠鏡3の光軸とペンライト17の光軸が平行となるように位置合わせを行った上で用いることにより、測点15に固定されたターゲット14で反射したペンライト17の光が、望遠鏡3内に平行に入りこみに十分な明るさを供給するため、測量対象物16がトンネル内等の暗い場所であっても、望遠鏡3の視野画像を液晶モニター画面8で容易に把握できるものである。
【0022】
上述する構成によれば、前記全自動測量装置1は測量機器2に自動追尾機構、該測量機器2に備えられた望遠鏡3にはオートフォーカス機構が備えられて、測量対象物16に設けられたの測点15に対する概略視準が自動的に行えるとともに、前記ターゲット14の重心点T0と、望遠鏡3の中心点C0との位置合わせは、前記全自動測量装置1に備えられたCCDカメラ6と、該CCDカメラ6より撮像された画像を処理する画像処理装置11を用いた画像処理作業により自動的に行われることから、作業員は測量対象物16に設定された測点15へのターゲット14の固定を含めた前記全自動測量装置1の据え付けを行うのみで、測量作業を全て自動的に行うことができるため、省力化を図ることが可能になるとともに、作業員による測定誤差が生じることがなく、測量の精度向上を図ることが可能となる。
【0023】
また、ターゲット14に球体14aを用いることから、測量機器2を用いてターゲット14を何れの位置から視準しても、円形の像として捉えることができるため、画像処理やレーザー距離計5を用いた距離計測等、何れの場合においても、ターゲット14の重心点T0の位置精度を向上することが可能になる。
さらに、測量機器2を用いてターゲット14を何れの位置から視準しても、球体14aを有するターゲット14は、測量機器2に正対していることとなるため、測量時に測量機器2の据え付け位置に合わせてターゲット14の取付け角度を変更する等の調整を行う必要がなく、清掃以外のメンテナンスが不要で、作業性を大幅に向上することが可能となる。
【0024】
液晶モニター画面8及び操作盤9を備えた制御・操作装置7には、測量機器2とともに遠隔操作手段10が設けられているため、前記測量機器2と分割して用いることができ、操作時において必要以上に測量機器2に触れる必要がなく、据え付け精度を維持することが可能になるとともに、測量対象物16より離れた現場内工事事務所や現場以外の場所等でも測量作業を実施することが可能となる。
【0025】
また、前記全自動測量装置1は、前記CCDカメラ6の上部にペンライト17を設置されることから、測点15に固定されたターゲット14で反射したペンライト17の光が、望遠鏡3内に平行に入りこみに十分な明るさを供給するため、測量対象物16がトンネル内等の暗い場所であっても、望遠鏡3の視野画像を液晶モニター画面8で容易に把握することが可能となる。
【0026】
上述するように、前記全自動測量装置1は、測量対象物16に任意に設定された測点15へのターゲット14の固定を含めた前記全自動測量装置1の据え付けを行うのみで、測量作業を全て自動的に行うことができるため、複数の測点15各々に設けられたターゲット14を測量機器2にあらかじめ認識させておけば、複数の測点15全てにおける測量作業を自動的に行うことができるとともに、作業員が介在しないため、複数の測点15に対して一定の精度を維持した状態で、測量を行うことが可能となる。
【0027】
【発明の効果】
請求項1記載の全自動測量装置によれば、測量対象物に設定された測点に配設されるターゲットと、該ターゲットの相対位置を測定する測量機器と、該測量機器に備えられた望遠鏡の接眼部に取付けられたカメラと、該カメラにより撮像された画像を表示する液晶画面及び測定操作を行う操作端末を備えた制御・操作装置と、前記カメラにより撮像した画像を用いて画像処理を行う画像処理装置を備えており、前記測量機器には、前記ターゲットを自動追尾する自動追尾機構が設けられるとともに、前記望遠鏡には、視野画像のピントを合わせるオートフォーカス機構が備えられ、前記ターゲットには、表面に粒子状反射プリズム素材が塗布された球体が用いられることから、測量対象物に設けられたの測点に対する概略視準が自動的に行えるとともに、前記ターゲットの重心点T0と、望遠鏡の中心点C0との位置合わせは、画像処理作業により自動的に行われるため、作業員は測量対象物に設定された測点へのターゲットの固定を含めた前記全自動測量装置の据え付けを行うのみで、測量作業を全て自動的に行うことができ、省力化を図ることが可能になるとともに、作業員による測定誤差が生じることがなく、測量の精度向上を図ることが可能となる。
【0028】
また、ターゲットに球体を用いることから、測量機器を用いてターゲットを何れの位置から視準しても、円形の像として捉えることができるため、画像処理やレーザー距離計を用いた距離計測等、何れの場合においても、重心点T0の位置精度を向上することが可能になる。さらに、測量機器を用いてターゲットを何れの位置から視準しても、ターゲットは、測量機器に正対していることとなるため、測量時に測量機器の据え付け位置に合わせてターゲットの取付け角度を変更する等の調整を行う必要がなく、清掃以外のメンテナンスが不要で、作業性を大幅に向上することが可能となる。
【0029】
請求項2記載の全自動測量装置によれば、前記制御・操作装置及び測量機器には、遠隔操作機能が設けられることから、制御・操作装置を測量機器と分割して用いることができ、操作時において必要以上に測量機器に触れる必要がなく、据え付け精度を維持することが可能になるとともに、測量対象物より離れた現場内工事事務所や現場以外の場所等でも測量作業を実施することが可能となる。
【0030】
請求項3記載の全自動測量装置によれば、前記測量機器には、前記望遠鏡の光軸と平行な光軸を有するように、ペンライトが設けられることから、測点に固定されたターゲットで反射したペンライトの光が、望遠鏡内に平行に入りこみ十分な明るさを供給するため、測量対象物がトンネル内等の暗い場所であっても、望遠鏡の視野画像を液晶モニター画面で容易に把握することが可能となる。
【0031】
請求項4記載の自動測量方法によれば、請求項1から3の何れかに記載の全自動測量装置を用いた自動測量方法であって、測量対象物に設定された複数の測点各々にターゲットを配置し、該ターゲットを測量機器に認識させる第1の工程と、前記測量機器に備えられた望遠鏡のスケール中心点が、前記望遠鏡の視野画像に撮像された第1の測点に設けられたターゲットの像に入るように、自動追尾機構を用いて測量機器を前記ターゲットに正対させるとともに、前記望遠鏡のオートフォーカス機構を用いて前記ターゲットが収められた視野画像のピントを合わせ、前記測量機器により概略視準する第2の工程と、前記全自動測量装置に備えられた画像処理装置により、前記カメラで撮像された画像から、前記ターゲットの重心点位置と望遠鏡のスケール中心点位置との水平及び鉛直の偏差を計算し、この偏差を角度の偏差として第2の工程による概略視準で得られた水平角及び鉛直角を加えることにより、測点の水平角及び鉛直角を求める第3の工程と、全ての前記測点に対して、第2の工程及び第3の工程を繰り返す第4の工程とによりなることから、複数の測点における測量作業を自動的に行うことができるとともに、作業員が介在しないため、複数の測点に対して一定の精度を維持した状態で、測量を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全自動測量装置を示す図である。
【図2】本発明の全自動測量装置の液晶モニター画面を示す図である。
【図3】本発明のレーザー距離計を用いた距離計測を示す図である。
【図4】本発明の測量方法の原理を示す図である。
【図5】従来の自動測量装置を示す図である。
【図6】従来の自動装置の液晶モニター画面を示す図である。
【符号の説明】
1 全自動測量装置
2 測量機器
3 望遠鏡
4 スケール
5 レーザー距離計
6 CCDカメラ
7 制御・操作装置
8 液晶モニター画面
9 操作盤
10 遠隔操作手段
11 画像処理装置
12 付属機器
13 収納ボックス
14 ターゲット
14a 球体
14b 取付け治具
15 測点
15a 第1の測点
15b 第2の測点
16 測量対象物
17 ペンライト
18 自動測量装置
19 測量機器
20 望遠鏡
21 CCDカメラ
22 液晶モニター画面
23 ターゲット
24 制御・操作装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fully automatic surveying device and an automatic surveying method for performing automatic surveying using a surveying instrument equipped with a telescope.
[0002]
[Prior art]
In Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 9-304053 and 11-2518, the present inventors disclosed a collimated image on a liquid crystal monitor screen and performed collimation by image processing, so that collimation was easily and quickly performed. We propose an automatic surveying device and an automatic surveying method that can perform precise surveying without any collimation error by an operator.
As shown in FIG. 5, the automatic surveying method using the
[0003]
That is, as shown in FIG. 6A, the scale center point C of the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, these are measurement methods used when only one measuring point is used, and as the number of measuring points increases, operations such as adjusting the direction of the
[0005]
Further, the
As a countermeasure, every time a survey is performed, measures such as changing the direction of the
[0006]
In view of the above circumstances, the present invention provides a fully automatic surveying device and an automatic surveying method that automatically measure a large number of surveying points using a target that can always grasp the same shape regardless of the collimating direction. To provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fully automatic surveying apparatus comprising: a target disposed at a surveying point set on a surveying object; a surveying instrument for measuring a relative position of the target; and a telescope provided on the surveying instrument. A camera attached to the eye, a control / operation device including a liquid crystal screen for displaying an image captured by the camera, and an operation terminal for performing a measurement operation, and performing image processing using the image captured by the camera An image processing device is provided, the surveying instrument is provided with an automatic tracking mechanism for automatically tracking the target, and the telescope is provided with an auto-focus mechanism for focusing a visual field image, and the target is provided with A sphere having a surface coated with a particulate reflecting prism material is used.
[0008]
A fully automatic surveying device according to a second aspect is characterized in that the control / operation device and the surveying instrument are provided with a remote control function.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, the surveying instrument is provided with a penlight so that the surveying instrument has an optical axis parallel to an optical axis of the telescope.
[0010]
An automatic surveying method according to a fourth aspect is an automatic surveying method using the fully automatic surveying device according to any one of the first to third aspects, wherein a target is set to each of a plurality of survey points set on the surveying object. A first step of arranging and recognizing the target by a surveying instrument; and a step of setting a scale center point of a telescope provided in the surveying instrument at a first measurement point captured in a visual field image of the telescope. To enter the image of, the surveying instrument is directly opposed to the target using an automatic tracking mechanism, and the field of view image containing the target is focused using the autofocus mechanism of the telescope. A second step of roughly collimating, and a center of gravity position of the target and a scale of the telescope are obtained from an image taken by the camera by an image processing device provided in the fully automatic surveying device. The horizontal and vertical deviations from the center point position are calculated, and the deviations are added to the horizontal and vertical angles obtained by the general collimation in the second step as angular deviations. The method is characterized by comprising a third step of obtaining a vertical angle and a fourth step of repeating the second step and the third step for all the measurement points.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a fully automatic surveying apparatus according to the present invention. The present invention provides a surveying instrument equipped with an auto-tracking mechanism and an auto-focus mechanism in a telescope, which is provided with a function of measuring the position of a target by rough collimation using image processing, whereby the relative positions of a large number of measurement points are automatically determined. It measures the position.
[0012]
As shown in FIG. 1, the fully automatic surveying device 1 includes a
Further, a
Note that the surveying
In addition, the fully automatic surveying device 1 is provided separately from the surveying
[0013]
On the other hand, as shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 2, such an image of the
Furthermore, since the
[0014]
By the way, in the present embodiment, an automatic tracking mechanism generally used for the surveying
[0015]
An automatic surveying method in the case where a plurality of survey points 15 are set on the
(First step)
First, as shown in FIG. 1, the
Thereafter, the surveying
[0016]
(Second step)
Next, the automatic tracking mechanism provided in the
As shown in FIG. 2, a field of view captured by the
Here, the distance to the
L = Lmin + R (1 equation)
R: radius of the
(Third step)
Next, as shown in FIG. 2, the position of the circular center of gravity T 0 which is the image of the
That is, as shown in FIG. 4, when the distance from the surveying
βH = tan −1 (H / L) (2 equations)
βV = tan −1 (V / L) (3 equations)
H: Horizontal deviation (length) obtained from the image
V: Vertical deviation (length) obtained from the image
[0018]
Therefore, the horizontal angle and the vertical angle of the
Horizontal angle = αH + βH (4)
Vertical angle = αV + βV (5)
αH: Horizontal angle obtained by approximate collimation αV: Vertical angle obtained by approximate collimation βH: Deviation of horizontal angle βV: Deviation of vertical angle
Here, the expected angle measurement accuracy is as follows.
When the measuring distance is 50 m and the magnification of the
Further, if the measurement distance is 50 m, the angle difference of 10 seconds has a line length of about 2.5 mm, so the above resolution is equivalent to (0.5 / 2.5) × 10 = 2.0 seconds. I do. Therefore, the condition of the error range of 1 to 2 seconds as the angle error is cleared by the present method.
[0020]
(Fourth step)
After the surveying of the
[0021]
The full-automatic surveying device 1 may have a configuration in which a
[0022]
According to the above-described configuration, the fully automatic surveying apparatus 1 is provided with the automatic tracking mechanism in the
[0023]
In addition, since the
Furthermore, no matter from which position the
[0024]
Since the control /
[0025]
In the fully automatic surveying device 1, since the
[0026]
As described above, the fully automatic surveying device 1 performs the surveying work only by installing the fully automatic surveying device 1 including fixing the
[0027]
【The invention's effect】
According to the fully automatic surveying device according to claim 1, a target disposed at a survey point set on a surveying object, a surveying instrument for measuring a relative position of the target, and a telescope provided in the surveying instrument A camera attached to the eyepiece, a control / operation device including a liquid crystal screen for displaying an image captured by the camera, and an operation terminal for performing a measurement operation, and image processing using the image captured by the camera The surveying instrument is provided with an automatic tracking mechanism for automatically tracking the target, and the telescope is provided with an auto-focus mechanism for focusing a field-of-view image. Is a sphere coated with a particulate reflective prism material on its surface, so it is possible to automatically collimate roughly the measurement points provided on the survey object. Together, a center-of-gravity point T 0 of the target, the alignment between the center C 0 of the telescope, since it is automatically performed by image processing operations, workers targets to measuring points set in the surveying object Only by performing the installation of the fully automatic surveying apparatus including the fixing, it is possible to automatically perform the surveying work, it is possible to achieve labor saving, without measurement errors by workers, It is possible to improve the accuracy of surveying.
[0028]
In addition, since a sphere is used as the target, even if the target is collimated from any position using a surveying instrument, it can be captured as a circular image, so that image processing or distance measurement using a laser distance meter, in any case, it is possible to improve the positional accuracy of the centroid T 0. Furthermore, no matter where the target is collimated using the surveying instrument, the target will be directly facing the surveying instrument, so the target mounting angle is changed according to the installation position of the surveying instrument during surveying There is no need to perform adjustments such as cleaning, and maintenance other than cleaning is not required, and workability can be greatly improved.
[0029]
According to the fully automatic surveying device of the second aspect, since the control / operation device and the surveying device are provided with a remote control function, the control / operation device can be used separately from the surveying device. It is not necessary to touch the surveying equipment more than necessary at the time, it is possible to maintain the installation accuracy, and it is also possible to carry out surveying work at a construction office in the site distant from the surveyed object or at a place other than the site It becomes possible.
[0030]
According to the fully automatic surveying device according to
[0031]
According to an automatic surveying method according to a fourth aspect of the present invention, there is provided an automatic surveying method using the fully automatic surveying device according to any one of the first to third aspects, wherein each of the plurality of survey points set on the surveying object is provided. A first step of arranging a target and causing the surveying instrument to recognize the target, and a scale center point of a telescope provided in the surveying instrument is provided at a first surveying point captured in a visual field image of the telescope. The surveying instrument is directly opposed to the target using an automatic tracking mechanism so as to enter the image of the target, and the field of view image in which the target is stored is focused using the autofocus mechanism of the telescope, and the surveying is performed. A second step of roughly collimating by an apparatus, and an image processing apparatus provided in the fully automatic surveying apparatus, from an image captured by the camera, a center of gravity position of the target and a telescope. Calculate the horizontal and vertical deviation from the scale center point position, and add this horizontal angle and vertical angle obtained by the approximate collimation in the second step as the angle deviation, thereby obtaining the horizontal angle and the horizontal angle of the measurement point. Since the third step of obtaining the vertical angle and the fourth step of repeating the second step and the third step for all the measurement points are performed, the surveying work at the plurality of measurement points is automatically performed. In addition, since no operator is involved, it is possible to perform surveying while maintaining a certain accuracy for a plurality of measurement points.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a fully automatic surveying device of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a liquid crystal monitor screen of the fully automatic surveying device of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing distance measurement using the laser distance meter of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the principle of the surveying method of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a conventional automatic surveying device.
FIG. 6 is a view showing a liquid crystal monitor screen of a conventional automatic device.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 Fully
Claims (4)
該ターゲットの相対位置を測定する測量機器と、
該測量機器に備えられた望遠鏡の接眼部に取付けられたカメラと、
該カメラにより撮像された画像を表示する液晶画面及び測定操作を行う操作端末を備えた制御・操作装置と、
前記カメラにより撮像した画像を用いて画像処理を行う画像処理装置を備えており、
前記測量機器には、前記ターゲットを自動追尾する自動追尾機構が設けられるとともに、
前記望遠鏡には、視野画像のピントを合わせるオートフォーカス機構が備えられ、
前記ターゲットには、表面に粒子状反射プリズム素材が塗布された球体が用いられることを特徴とする全自動測量装置。A target located at the survey point set for the survey target,
A surveying instrument for measuring the relative position of the target,
A camera attached to an eyepiece of a telescope provided in the surveying instrument;
A control and operation device including a liquid crystal screen for displaying an image captured by the camera and an operation terminal for performing a measurement operation;
An image processing apparatus that performs image processing using an image captured by the camera,
The surveying instrument is provided with an automatic tracking mechanism for automatically tracking the target,
The telescope is provided with an auto-focus mechanism for focusing a field of view image,
A fully automatic surveying apparatus, wherein the target is a sphere having a surface coated with a particulate reflecting prism material.
前記制御・操作装置及び前記測量機器には、測量機器遠隔操作機能が設けられることを特徴とする全自動測量装置。The fully automatic surveying device according to claim 1,
A fully automatic surveying device, wherein the control / operation device and the surveying device are provided with a surveying device remote control function.
前記測量機器には、前記望遠鏡の光軸と平行な光軸を有するように、ペンライトが設けられることを特徴とする全自動測量装置。The fully automatic surveying device according to claim 1 or 2,
A fully automatic surveying device, wherein the surveying instrument is provided with a penlight so as to have an optical axis parallel to an optical axis of the telescope.
測量対象物に設定された複数の測点各々にターゲットを配置し、該ターゲットを測量機器に認識させる第1の工程と、
前記測量機器に備えられた望遠鏡のスケール中心点が、前記望遠鏡の視野画像に撮像された第1の測点に設けられたターゲットの像に入るように、自動追尾機構を用いて測量機器を前記ターゲットに正対させるとともに、前記望遠鏡のオートフォーカス機構を用いて前記ターゲットが収められた視野画像のピントを合わせ、前記測量機器により概略視準する第2の工程と、
前記全自動測量装置に備えられた画像処理装置により、前記カメラで撮像された画像から、前記ターゲットの重心点位置と望遠鏡のスケール中心点位置との水平及び鉛直の偏差を計算し、この偏差を角度の偏差として第2の工程による概略視準で得られた水平角及び鉛直角を加えることにより、測点の水平角及び鉛直角を求める第3の工程と、
全ての前記測点に対して、第2の工程及び第3の工程を繰り返す第4の工程とによりなることを特徴とする自動測量方法。An automatic surveying method using the fully automatic surveying device according to any one of claims 1 to 3,
A first step of arranging a target at each of the plurality of measurement points set on the surveying object and causing the surveying instrument to recognize the target;
The surveying instrument using an automatic tracking mechanism, so that the scale center point of the telescope provided in the surveying instrument falls within the image of the target provided at the first surveying point captured in the visual field image of the telescope. A second step of directly focusing on the target, focusing the visual field image in which the target is stored using the autofocus mechanism of the telescope, and roughly collimating by the surveying instrument;
By the image processing device provided in the fully automatic surveying device, from the image captured by the camera, calculate the horizontal and vertical deviation between the center of gravity position of the target and the scale center point position of the telescope, this deviation A third step of obtaining the horizontal angle and the vertical angle of the measurement point by adding the horizontal angle and the vertical angle obtained by the approximate collimation in the second step as the angle deviation;
An automatic surveying method, comprising: a fourth step of repeating the second step and the third step for all the measurement points.
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