JP2689266B2 - 三次元位置測量装置 - Google Patents
三次元位置測量装置Info
- Publication number
- JP2689266B2 JP2689266B2 JP21849288A JP21849288A JP2689266B2 JP 2689266 B2 JP2689266 B2 JP 2689266B2 JP 21849288 A JP21849288 A JP 21849288A JP 21849288 A JP21849288 A JP 21849288A JP 2689266 B2 JP2689266 B2 JP 2689266B2
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- Japan
- Prior art keywords
- laser
- receiver
- light
- projectors
- measurement point
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光を用いて三次元位置の測量を行な
う三次元位置測量装置に関するものである。
う三次元位置測量装置に関するものである。
回転レーザ投光器及びこれらのレーザ光を受光する受
光器及び演算装置等からなる三次元位置測量手段は特開
昭62-50616号公報等により提案され、かつ実施されつつ
ある。
光器及び演算装置等からなる三次元位置測量手段は特開
昭62-50616号公報等により提案され、かつ実施されつつ
ある。
この測量手段は、計測地点を１頂点とする三角形を平
面的に想定し、この三角形の他の２頂点に、レーザ光を
旋回しながら照射して所定の範囲に水平または任意の傾
斜を持った１つの重なった光基準面を形成するレーザ投
光器をそれぞれ設置し、またこの２頂点のそれぞれの近
くに各レーザ投光器の基準方向を検出するレーザ受光器
と基準方向信号を発生する送信手段を設け、一方計測地
点には、レベル検出機能を持たせたレーザ受光器と、基
準方向信号を検出する受信手段とを設けると共に、それ
らを演算装置に接続し、上記２つの各レーザ投光器が旋
回する間に、それぞれからのレーザ光が基準方向と計測
地点に到達する時間差を求め、その時間差に相当するレ
ーザ投光器の回転角と、両レーザ投光器間の距離及び計
測地点のレーザ受光器からのレベル検出信号から計測地
点の三次元位置を算出するようにしたものである。
面的に想定し、この三角形の他の２頂点に、レーザ光を
旋回しながら照射して所定の範囲に水平または任意の傾
斜を持った１つの重なった光基準面を形成するレーザ投
光器をそれぞれ設置し、またこの２頂点のそれぞれの近
くに各レーザ投光器の基準方向を検出するレーザ受光器
と基準方向信号を発生する送信手段を設け、一方計測地
点には、レベル検出機能を持たせたレーザ受光器と、基
準方向信号を検出する受信手段とを設けると共に、それ
らを演算装置に接続し、上記２つの各レーザ投光器が旋
回する間に、それぞれからのレーザ光が基準方向と計測
地点に到達する時間差を求め、その時間差に相当するレ
ーザ投光器の回転角と、両レーザ投光器間の距離及び計
測地点のレーザ受光器からのレベル検出信号から計測地
点の三次元位置を算出するようにしたものである。
しかるに、上記した従来の技術による三次元位置測量
方法では、レーザ投光器が形成する光基準面は一定であ
るので、計測地点の高低差の許容範囲は計測地点に設置
したレーザ受光器の上方方向の長さに制限されてしまう
という問題があった。
方法では、レーザ投光器が形成する光基準面は一定であ
るので、計測地点の高低差の許容範囲は計測地点に設置
したレーザ受光器の上方方向の長さに制限されてしまう
という問題があった。
本発明は上記のことにかんがみなされたもので、計測
地点の高低差の許容範囲を十分拡大することができるレ
ーザ光を用いた三次元位置測量装置を提供することを目
的とするものである。
地点の高低差の許容範囲を十分拡大することができるレ
ーザ光を用いた三次元位置測量装置を提供することを目
的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明に係る三次元位置
測量装置は、平面的に計測地点を１頂点とする三角形の
他の２頂点に基準点を設け、この各基準点に、一定の周
期で光源を旋回してそれぞれ同一平面上にレーザ光を出
射する旋回光源手段と、この旋回光源手段の旋回軸を傾
斜変動させる旋回軸変動手段と、旋回軸の傾斜角を検出
する傾斜角検出手段とを有する第1,第２のレーザ投光器
を設け、この両レーザ投光器の間に、各レーザ投光器の
基準方向を検出する基準受光器を設け、またこの基準受
光器にて検出した基準方向と上記両レーザ投光器の傾斜
角検出手段にて検出した旋回軸の傾斜角信号を発生する
送信手段を設け、計測地点に、上記両レーザ投光器から
のレーザ光を受光するレーザ受光器と、上記送信手段か
らの基準方向信号と傾斜角信号を受信する受信手段とを
設けると共に、このレーザ受光器と受信手段に、上記両
レーザ投光器のレーザ光が旋回する間に各基準方向と計
測地点に到達する時間差をそれぞれ求め、これら到達時
間差と両基準点間の距離とレーザ光が形成する平面の傾
斜角から計測地点の三次元座標を算出する演算手段を接
続した構成となっている。
測量装置は、平面的に計測地点を１頂点とする三角形の
他の２頂点に基準点を設け、この各基準点に、一定の周
期で光源を旋回してそれぞれ同一平面上にレーザ光を出
射する旋回光源手段と、この旋回光源手段の旋回軸を傾
斜変動させる旋回軸変動手段と、旋回軸の傾斜角を検出
する傾斜角検出手段とを有する第1,第２のレーザ投光器
を設け、この両レーザ投光器の間に、各レーザ投光器の
基準方向を検出する基準受光器を設け、またこの基準受
光器にて検出した基準方向と上記両レーザ投光器の傾斜
角検出手段にて検出した旋回軸の傾斜角信号を発生する
送信手段を設け、計測地点に、上記両レーザ投光器から
のレーザ光を受光するレーザ受光器と、上記送信手段か
らの基準方向信号と傾斜角信号を受信する受信手段とを
設けると共に、このレーザ受光器と受信手段に、上記両
レーザ投光器のレーザ光が旋回する間に各基準方向と計
測地点に到達する時間差をそれぞれ求め、これら到達時
間差と両基準点間の距離とレーザ光が形成する平面の傾
斜角から計測地点の三次元座標を算出する演算手段を接
続した構成となっている。
第1,第２のレーザ投光器の旋回軸の傾きを計測地点の
高さに応じて変化させ、この両レーザ投光器よりのレー
ザ光を同一平面上でレーザ受光器にて受光し、そのとき
のレーザ光が作る光基準面の傾きを測定することによ
り、その傾きを考慮に入れて計測地点の三次元的位置を
算出する。
高さに応じて変化させ、この両レーザ投光器よりのレー
ザ光を同一平面上でレーザ受光器にて受光し、そのとき
のレーザ光が作る光基準面の傾きを測定することによ
り、その傾きを考慮に入れて計測地点の三次元的位置を
算出する。
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明にかかる全体の構成説明図であり、こ
の図において、Ｔは投光器側（基準位置側）、Ｒは受光
器側（計測地点側）を示している。まず投光器側Ｔに距
離Ｌだけ離間した２箇所の基準位置にそれぞれ光源が一
定の周期で回転する第1,第２のレーザ投光器1,2を設置
する。またこの２台のレーザ投光器1,2の略中間位置に
基準方位検出用の基準受光器３を設置する。さらに投光
器側Ｔには、受光器側Ｒとの信号を授受する無線器４が
設置してある。一方受光器側Ｒには、計測地点にレーザ
受光器５を設置し、また投光器側Ｔとの信号を授受する
無線機６を設置する。
の図において、Ｔは投光器側（基準位置側）、Ｒは受光
器側（計測地点側）を示している。まず投光器側Ｔに距
離Ｌだけ離間した２箇所の基準位置にそれぞれ光源が一
定の周期で回転する第1,第２のレーザ投光器1,2を設置
する。またこの２台のレーザ投光器1,2の略中間位置に
基準方位検出用の基準受光器３を設置する。さらに投光
器側Ｔには、受光器側Ｒとの信号を授受する無線器４が
設置してある。一方受光器側Ｒには、計測地点にレーザ
受光器５を設置し、また投光器側Ｔとの信号を授受する
無線機６を設置する。
上記レーザ投光器1,2は第２図に示すようになってい
て、枠体７に対して上方へ向けて取付けられた光源８
と、この光源８からのレーザ光を水平方向に向けて屈折
反射する反射ミラー９と、この反射ミラー９から出射さ
れる光基準面10の水平面に対する傾きを検出する検出器
11とからなっている。上記検出器11は枠体７に垂直状に
固着されているが、光源８と反射ミラー９とは一体状に
なって枠体７に対して上記光基準面10の傾きが傾動装置
7aにて自在に変動できるようになっている。そしてこの
光基準面10の傾斜角θを設定する傾動装置7aは計測地点
の高さに応じてレーザ受光器５が光基準面10を検知でき
るように、かつ第1,第２のレーザ投光器1,2による光基
準面10,10の傾斜角θが等しく同一平面を形成するよう
に光基準面傾角コントローラ13によって制御されるよう
になっている。
て、枠体７に対して上方へ向けて取付けられた光源８
と、この光源８からのレーザ光を水平方向に向けて屈折
反射する反射ミラー９と、この反射ミラー９から出射さ
れる光基準面10の水平面に対する傾きを検出する検出器
11とからなっている。上記検出器11は枠体７に垂直状に
固着されているが、光源８と反射ミラー９とは一体状に
なって枠体７に対して上記光基準面10の傾きが傾動装置
7aにて自在に変動できるようになっている。そしてこの
光基準面10の傾斜角θを設定する傾動装置7aは計測地点
の高さに応じてレーザ受光器５が光基準面10を検知でき
るように、かつ第1,第２のレーザ投光器1,2による光基
準面10,10の傾斜角θが等しく同一平面を形成するよう
に光基準面傾角コントローラ13によって制御されるよう
になっている。
ここで、上記光基準面10の傾斜角θの変動は連続的で
ある必要はなく、レーザ受光器５の受光面12に第３図に
示すように、高さ方向に複数個の受光素子12a,12b,12c,
…を配列させることにより、どの受光素子にレーザ光が
あたっているかで受光した高さが検知できるようになっ
ており、光基準面10の傾斜角θの変動はレーザ受光器５
の計測許容範囲を越えない程度に段階的であってもよ
い。
ある必要はなく、レーザ受光器５の受光面12に第３図に
示すように、高さ方向に複数個の受光素子12a,12b,12c,
…を配列させることにより、どの受光素子にレーザ光が
あたっているかで受光した高さが検知できるようになっ
ており、光基準面10の傾斜角θの変動はレーザ受光器５
の計測許容範囲を越えない程度に段階的であってもよ
い。
このとき、地面から受光ポイントＰまでの高さをｈと
する。14は受光器側Ｒにおける位置計測コントローラで
あり、15,16は表示装置である。また17,18は他の場所に
設けた無線器と表示装置18である。
する。14は受光器側Ｒにおける位置計測コントローラで
あり、15,16は表示装置である。また17,18は他の場所に
設けた無線器と表示装置18である。
上記構成において、第1,第２のレーザ投光器1,2とレ
ーザ受光器５とにより、レーザ投光器1,2を基準とした
レーザ受光器５の位置を求める方法について説明する。
ーザ受光器５とにより、レーザ投光器1,2を基準とした
レーザ受光器５の位置を求める方法について説明する。
第４図は第1,第２のレーザ投光器1,2、基準受光器３
及びレーザ受光器５のそれぞれの位置をX,Y,Zの座標系
で示したもので、それぞれの座標位置は、第１のレーザ
投光器１はＡ（0,0,0）、第２のレーザ投光器２はＢ
（L,0,0）、基準受光器３はＳ（Xs,Ys,Ystanθ）、レー
ザ受光器５はＰ（Xp,Yp,Zp）であり、ΔABPは一辺ABに
対してＰがZpだけ高くなった三角形平面となっており、
基準受光器３はこの三角形平面内に位置されており、基
準受光器３のＺ方向の長さは、光基準面10の傾斜角θが
変動しても、レーザ光を受光できるに十分なものであ
る。
及びレーザ受光器５のそれぞれの位置をX,Y,Zの座標系
で示したもので、それぞれの座標位置は、第１のレーザ
投光器１はＡ（0,0,0）、第２のレーザ投光器２はＢ
（L,0,0）、基準受光器３はＳ（Xs,Ys,Ystanθ）、レー
ザ受光器５はＰ（Xp,Yp,Zp）であり、ΔABPは一辺ABに
対してＰがZpだけ高くなった三角形平面となっており、
基準受光器３はこの三角形平面内に位置されており、基
準受光器３のＺ方向の長さは、光基準面10の傾斜角θが
変動しても、レーザ光を受光できるに十分なものであ
る。
しかして両レーザ投光器1,2を基準受光器３からレー
ザ受光器５の方位に向かって角度が小さくなるように一
定の周期で回転させる。すなわち、第１のレーザ投光器
１は反時計回りに、第２のレーザ投光器２は時計回りに
それぞれ回転させる。このとき、第1,第２のレーザ投光
器1,2のそれぞれから出射される光基準面10の傾斜角は
θであり、この傾斜角θは検出器11にて検出される。
ザ受光器５の方位に向かって角度が小さくなるように一
定の周期で回転させる。すなわち、第１のレーザ投光器
１は反時計回りに、第２のレーザ投光器２は時計回りに
それぞれ回転させる。このとき、第1,第２のレーザ投光
器1,2のそれぞれから出射される光基準面10の傾斜角は
θであり、この傾斜角θは検出器11にて検出される。
第1,第２のレーザ投光器1,2から出射されたレーザ光
を基準受光器３にてそれぞれ受光した後、次に受光する
までの時間、すなわち、回転周期（これをTa,Tbとす
る）を計測する。なお、両レーザ投光器1,2間の距離Ｌ
及びＸ−Ｙ平面上における基準受光器３の位置（Xs,Y
s）は光波測距儀により予め計測しておく。
を基準受光器３にてそれぞれ受光した後、次に受光する
までの時間、すなわち、回転周期（これをTa,Tbとす
る）を計測する。なお、両レーザ投光器1,2間の距離Ｌ
及びＸ−Ｙ平面上における基準受光器３の位置（Xs,Y
s）は光波測距儀により予め計測しておく。
第1,第２のレーザ投光器1,2からのレーザ光を基準受
光器３にて受光した後、レーザ受光器５にて受光するま
での時間（ta,tb）は基準受光器３が受光したタイミン
グをトリガとしてその情報を無線機４により受光器側Ｒ
の無線機６に連絡した後上記時間（ta,tb）をカウント
する。
光器３にて受光した後、レーザ受光器５にて受光するま
での時間（ta,tb）は基準受光器３が受光したタイミン
グをトリガとしてその情報を無線機４により受光器側Ｒ
の無線機６に連絡した後上記時間（ta,tb）をカウント
する。
以上のように計測した時間距離情報をレーザ受光側Ｒ
に設けた位置計測コントローラ14に伝送、記憶し、その
情報をもとに下記の（１）〜（３）式により第４図に示
すレーザ受光器５の座標（Xp,Yp,Zp）を算出する。
に設けた位置計測コントローラ14に伝送、記憶し、その
情報をもとに下記の（１）〜（３）式により第４図に示
すレーザ受光器５の座標（Xp,Yp,Zp）を算出する。
この位置情報は受光器側Ｒに設けた表示装置16にて得
られる。またこの情報を受光器側Ｒの無線機６で送信す
ることにより投光器側Ｔに設けた表示装置15あるいはそ
の他の場所に設けた無線機17と表示装置18により得られ
る。
られる。またこの情報を受光器側Ｒの無線機６で送信す
ることにより投光器側Ｔに設けた表示装置15あるいはそ
の他の場所に設けた無線機17と表示装置18により得られ
る。
上記実施例の作用をブロック図で示すと第５図に示す
ようになる。
ようになる。
なお上記実施例では、光基準面の傾斜角の計測にPSD
を使用し、これでレーザ光を受光して計測値を得る方法
を例示したが、レーザ投光器1,2の回転軸を変動させる
装置にその変動量を計測する装置を設けることにより上
記光基準面の傾斜角の計測してもよく、その計測手段は
上記実施例にのみ限定されるものではない。
を使用し、これでレーザ光を受光して計測値を得る方法
を例示したが、レーザ投光器1,2の回転軸を変動させる
装置にその変動量を計測する装置を設けることにより上
記光基準面の傾斜角の計測してもよく、その計測手段は
上記実施例にのみ限定されるものではない。
〔発明の効果〕 本発明によれば、レーザ投光器が形成する光基準面が
一定の従来例の場合は計測地点の高低差の許容範囲がレ
ーザ受光器の受光面12の鉛直方向長であったのに対し
て、計測地点の高低差の許容範囲を十分拡大することが
できる。
一定の従来例の場合は計測地点の高低差の許容範囲がレ
ーザ受光器の受光面12の鉛直方向長であったのに対し
て、計測地点の高低差の許容範囲を十分拡大することが
できる。
図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は全体の構
成説明図、第２図はレーザ投光器の概略的な構成説明
図、第３図はレーザ受光器の構成を示す斜視図、第４図
はレーザ投光、受光器の位置を三次元的に示す説明図、
第５図はブロック図である。 1,2は第１、第２のレーザ投光器、３は基準受光器、５
はレーザ受光器、８は光源。
成説明図、第２図はレーザ投光器の概略的な構成説明
図、第３図はレーザ受光器の構成を示す斜視図、第４図
はレーザ投光、受光器の位置を三次元的に示す説明図、
第５図はブロック図である。 1,2は第１、第２のレーザ投光器、３は基準受光器、５
はレーザ受光器、８は光源。
Claims (1)
- 【請求項１】平面的に計測地点を１頂点とする三角形の
他の２頂点に基準点を設け、この各基準点に、一定の周
期で光源８を旋回してそれぞれ同一平面上にレーザ光を
出射する旋回光源手段と、この旋回光源手段の旋回軸を
傾斜変動させる旋回軸変動手段と、旋回軸の傾斜角を検
出する傾斜角検出手段とを有する第1,第２のレーザ投光
器1,2を設け、この両レーザ投光器1,2の間に、各レーザ
投光器1,2の基準方向を検出する基準受光器３を設け、
またこの基準受光器３にて検出した基準方向と上記両レ
ーザ投光器1,2の傾斜角検出手段にて検出した旋回軸の
傾斜角信号を発生する送信手段を設け、計測地点に、上
記両レーザ投光器1,2からのレーザ光を受光するレーザ
受光器５と、上記送信手段からの基準方向信号と傾斜角
信号を受信する受信手段とを設けると共に、このレーザ
受光器５と受信手段に、上記両レーザ投光器1,2のレー
ザ光が旋回する間に各基準方向と計測地点に到達する時
間差をそれぞれ求め、これら到達時間差と両基準点間の
距離とレーザ光が形成する平面の傾斜角から計測地点の
三次元座標を算出する演算手段を接続したことを特徴と
する三次元位置測量装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21849288A JP2689266B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 三次元位置測量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21849288A JP2689266B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 三次元位置測量装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0267913A JPH0267913A (ja) | 1990-03-07 |
| JP2689266B2 true JP2689266B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=16720778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21849288A Expired - Lifetime JP2689266B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 三次元位置測量装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2689266B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0712564A (ja) * | 1993-06-25 | 1995-01-17 | Kajima Corp | レーザーを用いた３次元位置測定方法および装置 |
| JP5207665B2 (ja) * | 2007-06-08 | 2013-06-12 | 株式会社トプコン | 測定システム |
-
1988
- 1988-09-02 JP JP21849288A patent/JP2689266B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0267913A (ja) | 1990-03-07 |
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