JP7289252B2

JP7289252B2 - Scanner system and scanning method

Info

Publication number: JP7289252B2
Application number: JP2019194721A
Authority: JP
Inventors: 敏安富
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2023-06-09
Anticipated expiration: 2039-10-25
Also published as: JP2021067615A

Description

本発明は、地上設置型レーザスキャナに関し、より詳細には、リモートコントローラとスキャナ装置を用いたスキャナシステムおよびスキャン方法に関する。 The present invention relates to a ground-mounted laser scanner, and more particularly to a scanner system and scanning method using a remote controller and a scanner device.

従来、測定対象物の三次元点群データを得る測量装置として、地上設置型レーザスキャナが知られている(例えば、特許文献１参照)。 Conventionally, a ground-mounted laser scanner is known as a surveying device for obtaining three-dimensional point cloud data of an object to be measured (see Patent Document 1, for example).

このようなスキャナを用いた点群データの観測では、まず、観測点にスキャナを設置する。次に、後方交会法の場合には、２以上の後方交会既知点について、後視点・器械点法の場合には既知の後視点に、プリズム等の反射ターゲットを設置して、反射ターゲットを測距及び測角し、続いて全周のスキャン（フルドームスキャン）を行う。 In observing point cloud data using such a scanner, first, a scanner is installed at an observation point. Next, in the case of the posterior resection method, a reflective target such as a prism is placed at two or more known posterior resection points, and in the case of the backsight/instrumental point method, a reflective target such as a prism is placed to measure the reflective target. Ranging and angle measurements are followed by a full-dome scan.

特開２０１８－４４０１号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-4401

しかし、特許文献１のスキャナ装置では、反射ターゲットを視準した状態でスキャンを開始することになったり、スキャナがスキャンを開始する方向を反射ターゲット側の作業者が認識できず、フルドームスキャンを行って点群データを取得する際に、不要な反射ターゲットや反射ターゲットを保持する作業者が写り込んだりしてしまう場合があるという問題があった。 However, in the scanner device of Patent Document 1, scanning is started while the reflective target is collimated, or the operator on the side of the reflective target cannot recognize the direction in which the scanner starts scanning, so full dome scanning is performed. There is a problem that an unnecessary reflective target or a worker holding the reflective target may appear in the image when the point cloud data is acquired.

作業者が写り込んでしまった場合、そのことに気づくのは、データを事務所に持ち帰り、点群データの合体を行う際である。このため、再度現場に赴いてを観測を行う必要が生じる場合があるという問題があった。 If a worker is captured in the image, it will be noticed when the data is brought back to the office and the point cloud data is combined. For this reason, there is a problem that it may be necessary to go to the site again for observation.

本発明は、係る事情を鑑みてなされたものであり、スキャナを用いた３次元点群データの観測において、作業者や不要なターゲットなどが、観測データに含まれるのを防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to prevent workers and unnecessary targets from being included in observation data when observing three-dimensional point cloud data using a scanner. do.

上記目的を達成するために、本発明の１つの態様に係るスキャナシステムは、鉛直角検出器および水平角検出器を備え、測距光を鉛直方向および水平方向に走査し、前記測距光の照射点を測距・測角して３次元点群データを取得するスキャナ装置と、表示部及び入力・操作部を備え、前記スキャナ装置と通信可能に構成されたリモートコントローラとを備え、前記スキャナ装置は、既知点を測定して、後方交会法又は後視点・器械点法により、器械点の地図座標及び前記スキャナ装置の方向角を既知とすることができるように構成され、前記リモートコントローラは、前記既知点及び前記器械点を前記表示部に表示して、前記表示部の表示上で指定されたスキャン条件設定基準点を基準としてスキャン条件を設定し、前記スキャナ装置は、前記スキャン条件で設定された第１スキャン範囲をスキャンした後に、前記第１スキャン範囲以外の第２スキャン範囲をスキャンすることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a scanner system according to one aspect of the present invention includes a vertical angle detector and a horizontal angle detector, scans the distance measuring light in the vertical direction and the horizontal direction, and scans the distance measuring light. A scanner device that acquires three-dimensional point cloud data by measuring the range and angle of an irradiation point; The device is configured to measure a known point and determine the map coordinates of the instrument point and the azimuth angle of the scanner device by the retrosection method or the backsight/instrument point method, and the remote controller is , the known point and the instrument point are displayed on the display unit, scanning conditions are set based on the scanning condition setting reference point specified on the display of the display unit, and the scanner device performs After scanning the set first scan range, a second scan range other than the first scan range is scanned.

上記態様において、前記スキャナ装置は、反射ターゲットを測距・測角するターゲットスキャン機能を有し、前記既知点の反射ターゲットをターゲットスキャンして前記既知点を測定し、前記器械点の地図座標及び前記スキャナ装置の方向角を既知することも好ましい。 In the above aspect, the scanner device has a target scanning function for measuring the range and angle of a reflective target, targets the reflective target at the known point to measure the known point, and calculates the map coordinates and the coordinates of the instrument point. It is also preferable to know the orientation angle of the scanner device.

また、上記態様において、前記リモートコントローラは、電子レベル用の標尺を備え、前記スキャナ装置は、前記標尺を視準して、標尺高さおよび前記標尺までの距離を測定する電子レベルユニットを備え、前記スキャナ装置は、前記測距光を鉛直下向きに照射して、器械高を測定可能に構成され、前記水平角検出器は、前記電子レベルユニットの視準光軸の水平角を測定することにより、前記標尺の水平角を検出可能に構成され、前記スキャナ装置は、前記既知点に設置した前記標尺を視準して、前記既知点を測定し、前記既知点における前記標尺高さ、前記標尺までの距離、前記標尺の水平角および前記既知点の座標に基づいて前記器械点の地図座標および前記スキャナ装置の方向角を既知とするようになっていることも好ましい。 In the above aspect, the remote controller includes an electronic level staff, and the scanner device includes an electronic level unit that collimates the staff and measures the height of the staff and the distance to the staff, The scanner device emits the distance measuring light vertically downward to measure the instrument height, and the horizontal angle detector measures the horizontal angle of the collimation optical axis of the electronic level unit. , the horizontal angle of the staff can be detected, and the scanner device collimates the staff installed at the known point, measures the known point, measures the staff height at the known point, the staff It is also preferable that the map coordinates of the instrument point and the azimuth angle of the scanner device are known based on the distance to the station, the horizontal angle of the staff and the coordinates of the known point.

また、上記態様において、前記リモートコントローラは、前記既知点及び前記器械点を地図に重ねて前記表示部に表示して、前記地図上で指定されたスキャン条件設定基準点を基準としてスキャン条件を設定することも好ましい。 Further, in the above aspect, the remote controller superimposes the known points and the instrument points on the map and displays them on the display unit, and sets the scan conditions based on the scan condition setting reference point specified on the map. It is also preferable to

また、上記態様において、前記リモートコントローラは、前記既知点及び前記器械点を観測計画のＣＡＤ図面に重ねて前記表示部に表示して、前記ＣＡＤ図面上で指定されたスキャン条件設定基準点を基準としてスキャン条件を設定することも好ましい。 Further, in the above aspect, the remote controller superimposes the known points and the instrument points on the CAD drawing of the observation plan and displays them on the display unit, and the scan condition setting reference point specified on the CAD drawing is used as a reference. It is also preferable to set the scanning conditions as

また、上記態様において、前記第１スキャン範囲は、前記スキャン条件設定基準点を基準とした前記スキャナ装置を中心とする所定角度の範囲として設定され、前記第２スキャン範囲は、前記第１スキャン範囲以外のスキャン範囲として設定されることも好ましい。 In the above aspect, the first scan range is set as a range of a predetermined angle centered on the scanner device with reference to the scan condition setting reference point, and the second scan range is the first scan range. It is also preferable to set a scan range other than the above.

また、上記態様において、前記スキャン条件は、スキャン回転方向及びスキャン開始方向を含み、前記スキャン回転方向は、前記既知点、前記器械点、及び前記スキャン条件設定基準点のなす狭角を二等分する方向から、前記スキャン条件設定基準点に向かう方向であり、前記スキャン開始方向は、前記スキャン条件設定基準点から、前記器械点を中心として前記スキャン回転方向と反対方向に前記所定角度の方向であることも好ましい。 In the above aspect, the scan conditions include a scan rotation direction and a scan start direction, and the scan rotation direction bisects a narrow angle formed by the known point, the instrument point, and the scan condition setting reference point. the direction toward the scan condition setting reference point, and the scan start direction is the predetermined angle direction opposite to the scan rotation direction from the scan condition setting reference point centered on the instrument point. It is also preferable to have

また、上記態様において、前記リモートコントローラは、ガイド光として水平方向に幅広で、上下幅の狭いファンビームを鉛直方向に走査するガイド光送光部を備え、前記スキャナ装置は、前記ガイド光を受光して、前記ガイド光送光部の水平方向を検出するガイド光受光部と、前記ガイド光受光部の出力信号に基づいて、前記スキャナ装置を反射ターゲットの方向に向けるターゲット方向検出部と、視準光を出射して、前記反射ターゲットからの反射視準光を受光する自動視準部と、前記自動視準部の出力信号に基づいて、前記反射ターゲットと、前記スキャナ装置の測距光軸を一致させる自動視準実行部とを備えることも好ましい。 In the above aspect, the remote controller includes a guide light transmitting section that scans in the vertical direction with a fan beam that is wide in the horizontal direction and narrow in the vertical direction as guide light, and the scanner device receives the guide light. a guide light receiving section for detecting the horizontal direction of the guide light transmitting section; a target direction detecting section for orienting the scanner device toward the reflection target based on the output signal of the guide light receiving section; an automatic collimating unit that emits collimated light and receives the reflected collimated light from the reflective target; and based on an output signal of the automatic collimating unit, the reflective target and distance measuring light of the scanner device. It is also preferable to include an auto-collimation execution unit for matching the axes.

また、上記態様において、前記スキャナ装置が、前記スキャナ装置が前記第１スキャン範囲又は前記第２スキャン範囲の何れをスキャンしているかを示すインジケータを備えることも好ましい。 In the above aspect, it is also preferable that the scanner device has an indicator indicating which of the first scan range and the second scan range the scanner device is scanning.

測距光を鉛直方向および水平方向に走査し、前記測距光の照射点を測距・測角して３次元点群データを取得するスキャナ装置と、表示部及び操作部を備え、前記スキャナ装置と通信可能に構成されたリモートコントローラとを用いるスキャン方法であって、（ａ）器械点に設置された前記スキャナ装置が、既知点を測定して、後方交会法又は後視点・器械点法により、前記器械点の地図座標及び前記スキャナ装置の方向角を既知とするステップと、（ｂ）前記リモートコントローラが、前記既知点及び前記器械点を前記表示部に表示するステップと、（ｃ）作業者が、前記表示部の表示上で、スキャン条件設定基準点を指定するステップと、（ｄ）前記リモートコントローラが、前記スキャン条件設定基準点に基づいて、スキャン条件を指定するステップと、（ｅ）前記スキャナ装置が、前記スキャン条件で設定された第１スキャン範囲をスキャンするステップと、（ｆ）ステップ（ｅ）の後、前記スキャナ装置が、前記第１スキャン範囲以外の第２スキャン範囲をスキャンするステップとを備えることを特徴とする。 A scanner device that scans a distance measuring light in a vertical direction and a horizontal direction, measures the distance and angle of an irradiation point of the distance measuring light, and obtains three-dimensional point cloud data; A scanning method using a remote controller configured to be able to communicate with an apparatus, wherein: (a) the scanner apparatus installed at an instrument point measures a known point to perform a posterior resection method or a backsight/instrument point method; (b) causing the remote controller to display the known point and the instrument point on the display unit; (c) (d) the remote controller specifies scan conditions based on the scan condition setting reference point; e) scanning a first scanning range set by the scanning conditions by the scanner device; and (f) after step (e), scanning a second scanning range other than the first scanning range by the scanner device and scanning.

上記態様によれば、スキャナを用いた３次元点群データ観測において、作業者やターゲットなどの不要なものが写り込むのを防ぐことが可能となる。 According to the above aspect, it is possible to prevent unwanted objects such as a worker and a target from appearing in three-dimensional point cloud data observation using a scanner.

本発明の第１の実施の形態に係るスキャナシステムの構成ブロック図である。1 is a configuration block diagram of a scanner system according to a first embodiment of the present invention; FIG. 同スキャナシステムの一例を示す概略外観図である。It is a schematic external view showing an example of the same scanner system. 同スキャナシステムのリモートコントローラの表示部の表示の１つの例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing one example of display on the display section of the remote controller of the same scanner system; 同スキャナシステムのリモートコントローラの表示部の表示の別の例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing another example of display on the display section of the remote controller of the same scanner system; 同スキャナシステムのスキャナ装置の測距部及び自動視準部の光学系を示す図である。3 is a diagram showing an optical system of a distance measurement section and an automatic collimation section of the scanner device of the scanner system; FIG. 同スキャナシステムを用いた測定の概略を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline of the measurement using the same scanner system. 同スキャナシステムを用いた測定の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the measurement using the same scanner system. 同スキャナシステムの器械点の座標及び方向角測定の詳細を説明するフローチャートである。4 is a flow chart for explaining the details of coordinate and direction angle measurement of an instrument point of the same scanner system. 同スキャナシステムによるスキャン条件の設定方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the setting method of the scanning conditions by the same scanner system. 上記実施形態の変形例に係るスキャナシステムの構成ブロック図である。FIG. 11 is a configuration block diagram of a scanner system according to a modification of the embodiment; 本発明の第２の実施の形態に係るスキャナシステムの概略外観図である。FIG. 6 is a schematic external view of a scanner system according to a second embodiment of the invention; 同スキャナシステムの構成ブロック図である。2 is a configuration block diagram of the same scanner system; FIG. 同スキャナシステムのスキャナ装置の鉛直回転軸に沿う縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view along a vertical rotation axis of the scanner device of the same scanner system;

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、各実施の形態において、同一の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. Moreover, in each embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted as appropriate.

(第１の実施の形態)
図１は、第１の実施の形態に係るスキャナシステム１（以下、単に「システム」ともいう。）の構成ブロック図であり、図２は、システム１の１つの例を示す構成概略図である。 (First Embodiment)
FIG. 1 is a configuration block diagram of a scanner system 1 (hereinafter also simply referred to as "system") according to the first embodiment, and FIG. 2 is a configuration schematic diagram showing one example of the system 1. .

図１に示すように、システム１は、リモートコントローラＲと、スキャナ装置Ｓとを備える。 As shown in FIG. 1, the system 1 includes a remote controller R and a scanner device S. As shown in FIG.

リモートコントローラＲは、反射ターゲット１１と、スキャナ装置Ｓに向けて反射ターゲット１１の方向を知らせるガイド光Ｌｇを出射するガイド光送光部１２と、制御演算部１３と、入力・操作部１４と、表示部１５と、通信部１６とを備える。 The remote controller R includes a reflective target 11, a guide light transmitting unit 12 that emits guide light Lg that indicates the direction of the reflective target 11 toward the scanner device S, a control calculation unit 13, an input/operation unit 14, A display unit 15 and a communication unit 16 are provided.

リモートコントローラＲは、図２のように、長尺のポール２の、上部にガイド光送光部１２を、下部に反射ターゲット１１を取り付けたターゲットユニット３と、制御演算部１３、入力・操作部１４、表示部１５、通信部１６を、タブレット端末４として構成したシステムであってもよい。ポール２は水準器１８を備え、反射ターゲット１１を鉛直に保持できるようになっている。 As shown in FIG. 2, the remote controller R includes a long pole 2, a target unit 3 having a guide light transmitting unit 12 at the top and a reflecting target 11 at the bottom, a control calculation unit 13, and an input/operation unit. 14 , the display unit 15 and the communication unit 16 may be configured as the tablet terminal 4 . The pole 2 has a spirit level 18 so that the reflective target 11 can be held vertically.

反射ターゲット１１は、複数のコーナーキューブプリズムを全周にわたって設けた、全周（３６０°）プリズムである。反射ターゲット１１は、入射した光を入射方向に再帰反射する。また、反射ターゲット１１は、地面から所定の距離となるように固定されている。 The reflective target 11 is a full-circumference (360°) prism with a plurality of corner cube prisms provided over the entire circumference. The reflective target 11 retroreflects incident light in the incident direction. Also, the reflective target 11 is fixed at a predetermined distance from the ground.

ガイド光送光部１２は、レーザ光を発するレーザ光源と、発光されたレーザ光を平行光束にするリレーレンズと、平行光束を拡大して扇形のビーム（ファンビーム）を形成するシリンドリカルレンズと、ファンビームを鉛直方向に走査するための走査手段とを備える。 The guide light transmitting unit 12 includes a laser light source that emits a laser beam, a relay lens that converts the emitted laser beam into a parallel beam, a cylindrical lens that expands the parallel beam to form a fan-shaped beam (fan beam), and scanning means for vertically scanning the fan beam.

ガイド光送光部１２は、鉛直方向に狭く、水平方向に広がりを有した幅広のファンビームを鉛直方向に走査するように構成されている。上記構成は一例であり、公知のファンビーム生成手段を用いることができる。 The guide light transmitting unit 12 is configured to scan vertically with a wide fan beam that is narrow in the vertical direction and wide in the horizontal direction. The above configuration is an example, and a known fan beam generating means can be used.

制御演算部１３は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）と、補助記憶部としてのＲＯＭ（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄａｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）等を備えるマイクロコンピュータである。 The control calculation unit 13 is a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit) that performs calculation processing, and ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory) as an auxiliary storage unit.

また、制御演算部１３は、ガイド光送光部１２、入力・操作部１４、表示部１５、及び通信部１６と接続されている。図２の例のように、ガイド光送光部１２と制御演算部１３が別体として構成されている場合には，制御演算部１３とガイド光送光部１２とは例えば赤外線通信などの無線の手段で接続されている。 The control calculation unit 13 is also connected to the guide light transmission unit 12 , the input/operation unit 14 , the display unit 15 and the communication unit 16 . As in the example of FIG. 2, when the guide light transmitting unit 12 and the control calculation unit 13 are configured separately, the control calculation unit 13 and the guide light transmitting unit 12 are wireless communication such as infrared communication. connected by means of

制御演算部1１３は、ガイド光送光部１２、表示部１５を制御する。また、制御演算部１３は、入力・操作部１４からの情報、指令を入力する。制御演算部１３は、スキャナ装置Ｓに操作指令を送信するとともに、スキャナ装置Ｓから指令やデータを受信する。 The control calculation unit 113 controls the guide light transmitting unit 12 and the display unit 15 . The control calculation unit 13 also receives information and commands from the input/operation unit 14 . The control calculation unit 13 transmits operation commands to the scanner device S and receives commands and data from the scanner device S. FIG.

制御演算部１３は、機能部として、スキャン条件設定部１７を備える。スキャン条件設定部１７は、表示部１５の表示上で指定されたスキャン条件設定基準点Ｑに基づいて、最初にスキャンする第１スキャン範囲ＳＲ１、第１スキャン範囲ＳＲ１の後でスキャンを行う第２スキャン範囲ＳＲ２、スキャン回転方向Ｄ_Ｒ、及びスキャン開始方向Ｄ_Ｓの設定を行う。 The control calculation unit 13 includes a scan condition setting unit 17 as a functional unit. The scan condition setting unit 17 selects a first scan range SR1 to be scanned first and a second scan range SR1 to be scanned after the first scan range SR1 based on the scan condition setting reference point Q specified on the display of the display unit 15. The scan range SR2, scan rotation direction D _R , and scan start direction D _S are set.

入力・操作部１４は、ガイド光送光部１２のＯＮ－ＯＦＦ指令及びスキャン条件設定基準点が入力可能である。 The input/operation unit 14 is capable of inputting an ON-OFF command for the guide light transmitting unit 12 and a scan condition setting reference point.

表示部１５は、測定計画上の観測点、スキャナ装置Ｓにより地図座標が既知となった既知点Ｋ、器械点Ｐ_１を表示する。 The display unit 15 displays an observation point on the measurement plan, a known point K whose map coordinates are known by the scanner device S, and an instrument point _P1 .

図３－１（Ａ）は、表示部１５の表示の一例である。図３－１の例では、地図表示上に重ねて、既知点Ｋ及び測定によって既知となった器械点Ｐ_１が、▲で示されており、これから測定を行う点Ｐ２，Ｐ３が△で示されている。地図表示における地図データは、予め制御演算部１３のメモリに保存されているものであってもよく、通信部１６が、インターネットを介する場合には、インターネットからダウンロードしたものでもよい。 FIG. 3A is an example of display on the display unit 15. FIG. In the example of Fig. 3-1, the known point K and the instrument point _P1 , which has become known through measurement, are superimposed on the map display, and the points P2 and P3 to be measured are indicated by △. It is The map data for the map display may be stored in advance in the memory of the control calculation unit 13, or may be downloaded from the Internet when the communication unit 16 uses the Internet.

また、図３－１（Ｂ）は、図２の例のように、入力・操作部１４と表示部１５をタッチパネル式ディスプレイとして構成した場合の、スキャン条件設定基準点Ｑの指定の様子を示す。作業者は、地図表示上の任意の点をタップすることにより、スキャン条件設定基準点Ｑを指定することができる。また、スキャン条件設定基準点Ｑは、カーソルによる指定など公知の方法により、地図上の点を指定可能としてもよい。 FIG. 3-1(B) shows how the scan condition setting reference point Q is designated when the input/operation unit 14 and the display unit 15 are configured as a touch panel display as in the example of FIG. . The operator can specify the scan condition setting reference point Q by tapping any point on the map display. Also, the scan condition setting reference point Q may be designated as a point on the map by a known method such as designation by a cursor.

図３－２（Ａ）は、表示部１５の表示の別の例である。図３－２の例では、地図座標系で作成された観測計画のＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ・Ａｉｄｅｄ・Ｄｅｓｉｇｎ）図面表示に重ねて、既知点Ｋ及び測定によって既知となった器械点Ｐ_１が、▲で示されており、これから測定を行う点Ｐ２，Ｐ３が△で示されている。ＣＡＤ図面は、予め制御演算部１３のメモリに保存されているものであってもよく、スキャナ装置Ｓの記憶部３１に保存されているものを、通信部１６を介して取得するようになっていてもよい。 FIG. 3-2(A) is another example of the display on the display unit 15. FIG. In the example of Fig. 3-2, the known point K and the instrument point _P1 , which has become known by measurement, are superimposed on the CAD (Computer Aided Design) drawing display of the observation plan created in the map coordinate system. , and the points P2 and P3 to be measured from now on are indicated by Δ. The CAD drawings may be stored in advance in the memory of the control calculation unit 13, and the CAD drawings stored in the storage unit 31 of the scanner device S are acquired via the communication unit 16. may

また、図３－２（Ｂ）は、図３－１（Ｂ）と同様に入力・操作部１４と表示部１５をタッチパネル式ディスプレイとして構成した場合の、スキャン条件設定基準点Ｑの指定の様子を示す。ＣＡＤ図面表示上でも、作業者は、任意の点をタップすることにより、スキャン条件設定基準点Ｑを指定することができる。 Also, FIG. 3-2(B) shows how the scan condition setting reference point Q is specified when the input/operation unit 14 and the display unit 15 are configured as a touch panel display as in FIG. 3-1(B). indicates Also on the CAD drawing display, the operator can specify the scan condition setting reference point Q by tapping an arbitrary point.

通信部１６は、無指向性アンテナ等を備え、スキャナ装置Ｓとの電波による無線通信を可能としている。 The communication unit 16 includes an omnidirectional antenna or the like, and enables wireless communication with the scanner device S using radio waves.

制御演算部１３、入力・操作部１４、表示部１５、及び通信部１６は、図２のような入力・操作部１４、表示部１５を一体のタッチパネルディスプレイとして構成したタブレット端末４に限らない。制御演算部１３、入力・操作部１４、表示部１５、及び通信部１６は、表示部１５として液晶ディスプレイを有し、入力・操作部１４として入力キーを有するデータコレクタとして構成してもよい。また、ガイド光送光部の筐体内に一体で設けてもよい。あるいは、ガイド光送光部１２又はポール２に着脱可能なユニットとして構成してもよい。 The control calculation unit 13, the input/operation unit 14, the display unit 15, and the communication unit 16 are not limited to the tablet terminal 4 in which the input/operation unit 14 and the display unit 15 are integrated as a touch panel display as shown in FIG. The control calculation unit 13, the input/operation unit 14, the display unit 15, and the communication unit 16 may be configured as data collectors having a liquid crystal display as the display unit 15 and input keys as the input/operation unit 14. FIG. Alternatively, it may be provided integrally in the housing of the guide light transmitting section. Alternatively, it may be configured as a unit detachable from the guide light transmitting section 12 or the pole 2 .

（スキャナ装置の構成）
図２に示すように、スキャナ装置Ｓは、外観上、設置点に三脚５を用いて取り付けられた整準ユニット６、整準ユニット６に設けられた水平回転ユニット７、水平回転ユニット７に設けられた托架部８を備える。整準ユニット６は、整準ネジ及び気泡管を備える所謂整準装置である。托架部８には中央に凹部が設けられ、凹部に、投光部９が設けられている。 (Structure of scanner device)
As shown in FIG. 2, the scanner device S has a leveling unit 6 attached to an installation point using a tripod 5 , a horizontal rotation unit 7 provided in the leveling unit 6 , and a horizontal rotation unit 7 . It is provided with a mounting part 8 which is mounted. The leveling unit 6 is a so-called leveling device comprising a leveling screw and a vial. A recessed portion is provided in the center of the support portion 8, and a light projecting portion 9 is provided in the recessed portion.

スキャナ装置Ｓは、後述する水平回転駆動部２８により、水平回転ユニット７が鉛直に延びる軸Ｈ－Ｈ周りに３６０°回転するように構成されている。また、スキャナ装置Ｓは、後述する鉛直回転駆動部２３により、投光部９が軸Ｈ－Ｈと直交する軸Ｖ－Ｖ周りに３６０°回転するように構成されている。 The scanner device S is configured such that the horizontal rotation unit 7 is rotated 360° around a vertically extending axis HH by a horizontal rotation driving section 28, which will be described later. Further, the scanner device S is configured such that the light projecting section 9 is rotated 360° around the axis VV perpendicular to the axis HH by a vertical rotation driving section 23, which will be described later.

スキャナ装置Ｓは、回動ミラー２１、鉛直角検出器２２、鉛直回転駆動部２３、測距部２４、自動視準部２５、ガイド光受光部２６、通信部２７、水平回転駆動部２８、水平角検出器２９、記憶部３１、データ記憶部３２、スキャナ表示部３３、操作部３４、及びスキャナ制御演算部４０を備える。 The scanner device S includes a rotating mirror 21, a vertical angle detector 22, a vertical rotation driving section 23, a distance measuring section 24, an automatic collimation section 25, a guide light receiving section 26, a communication section 27, a horizontal rotation driving section 28, a horizontal It has an angle detector 29 , a storage section 31 , a data storage section 32 , a scanner display section 33 , an operation section 34 and a scanner control calculation section 40 .

回動ミラー２１は、投光部９の回転軸（図示せず）の内部に設けられ、投光部９と一体に軸Ｖ－Ｖ周りに回転する。 The rotating mirror 21 is provided inside a rotating shaft (not shown) of the light projecting section 9 and rotates together with the light projecting section 9 around the axis VV.

鉛直角検出器２２は、ロータリエンコーダであり、鉛直回転軸の回転角、すなわち、回動ミラー２１の回転角を検出し、測距光光軸の鉛直角を検出する。鉛直回転駆動部２３はモータを備え、投光部９の鉛直回転軸を軸Ｖ－Ｖ周りに回転する。 The vertical angle detector 22, which is a rotary encoder, detects the rotation angle of the vertical rotation shaft, that is, the rotation angle of the rotating mirror 21, and detects the vertical angle of the distance measuring light optical axis. The vertical rotation driving section 23 has a motor and rotates the vertical rotation axis of the light projecting section 9 around the axis VV.

測距部２４は、図４に示すように、測距光送光部２４ａ、測距光送光光学系２４ｂ、ビームスプリッタ２４ｃ、ダイクロイックプリズム２４ｄ、測距光受光光学系２４ｅ及び測距光受光部２４ｆを備える。測距光送光部２４ａは、半導体レーザ等の発光素子を備え、スキャン光として、例えば可視光のパルスレーザ光を出射する。測距光受光部２４ｆは、例えばアバランシェフォトダイオード等の受光素子である。ビームスプリッタ２４ｃから射出される測距光の光軸は、回動ミラー２１の軸心と合致している。 As shown in FIG. 4, the distance measuring unit 24 includes a distance measuring light transmitting unit 24a, a distance measuring light transmitting optical system 24b, a beam splitter 24c, a dichroic prism 24d, a distance measuring light receiving optical system 24e, and a distance measuring light receiving optical system 24e. A portion 24f is provided. The distance measuring light transmitting unit 24a includes a light emitting element such as a semiconductor laser, and emits, for example, visible pulsed laser light as scanning light. The distance measuring light receiving section 24f is, for example, a light receiving element such as an avalanche photodiode. The optical axis of the distance measuring light emitted from the beam splitter 24c coincides with the axial center of the rotary mirror 21. As shown in FIG.

測距光送光部２４ａから出射された測距光Ｌｓは、測距光送光光学系２４ｂ及びビームスプリッタ２４ｃを介して回動ミラー２１に反射されて測定対象物に照射される。測定対象物によって再帰反射された測距光は、回動ミラー２１、ビームスプリッタ２４ｃ、ダイクロイックプリズム２４ｄ、測距光受光光学系２４ｅを介して測距光受光部２４ｆに入射する。測距光受光部２４ｆは、入射した光の受光信号をスキャナ制御演算部４０に出力する。 The distance measuring light Ls emitted from the distance measuring light transmitting unit 24a is reflected by the rotary mirror 21 through the distance measuring light transmitting optical system 24b and the beam splitter 24c, and is irradiated to the measurement object. The distance measuring light retroreflected by the object to be measured enters the distance measuring light receiving section 24f via the rotating mirror 21, the beam splitter 24c, the dichroic prism 24d, and the distance measuring light receiving optical system 24e. The distance measuring light receiving section 24 f outputs a received light signal of the incident light to the scanner control calculating section 40 .

測距部２４は、発光素子の発光タイミングと、受光素子の受光タイミングの時間差（パルス光の往復時間）に基づき、測距光の１パルス光ごとに測距を実行する（ＴｉｍｅｏｆＦｌｉｇｈｔ）。なお、測距は、連続光又は断続光を照射し、射出光と反射光の位相差により行っても良い。 The distance measurement unit 24 performs distance measurement for each pulse light of the distance measurement light based on the time difference between the light emission timing of the light emitting element and the light reception timing of the light receiving element (round trip time of the pulsed light) (Time of Flight). Note that distance measurement may be performed by irradiating continuous light or intermittent light and using the phase difference between the emitted light and the reflected light.

測距光Ｌｓは、回動ミラー２１の回転によって鉛直方向に走査される。また、測距光Ｌｓは、水平回転ユニット７の回転によって水平方向に走査される。これにより、測距光Ｌｓが鉛直方向及び水平方向の全周に亘り走査される。 The distance measuring light Ls is scanned in the vertical direction by the rotation of the rotating mirror 21 . Further, the distance measuring light Ls is horizontally scanned by the rotation of the horizontal rotation unit 7 . As a result, the distance measuring light Ls is scanned over the entire circumference in the vertical and horizontal directions.

自動視準部２５は、視準光送光部２５ａ、視準光送光光学系２５ｂ、測距部２４と共通のビームスプリッタ２４ｃ及びダイクロイックプリズム２４ｄ、視準光受光光学系２５ｃ及び視準光受光部２５ｄを備える。視準光送光部２５ａは、半導体レーザ等発光素子を備え、視準光として、測距光とは波長の異なる光、例えば赤外レーザ光を出射する。視準光受光部２５ｄは、例えば、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の画像センサである。 The automatic collimation unit 25 includes a collimating light transmitting unit 25a, a collimating light transmitting optical system 25b, a beam splitter 24c and a dichroic prism 24d shared with the distance measuring unit 24, a collimating light receiving optical system 25c and collimating light. A light receiving portion 25d is provided. The collimating light transmitting unit 25a includes a light emitting element such as a semiconductor laser, and emits light having a wavelength different from that of the distance measuring light, such as infrared laser light, as the collimating light. The collimated light receiving section 25d is, for example, an image sensor such as CCD or CMOS.

視準光送光部２５ａから出射された視準光Ｌｃは、視準光送光光学系２５ｂ及びビームスプリッタ２４ｃを介して回動ミラー２１で偏向されて測定対象物に照射される。測定対象物で再帰反射された反射測距光は、回動ミラー２１、ビームスプリッタ２４ｃ、ダイクロイックプリズム２４ｄ、視準光受光光学系２５ｃを介して視準光受光部２５ｄに入射する。視準光受光部２５ｄは、受光信号から得られる画素データをスキャナ制御演算部４０に出力する。ビームスプリッタ２４ｃから出射される視準光Ｌｃの光軸は、測距光Ｌｓの光軸と合致しており、回動ミラー２１の回転によって鉛直方向に走査される。 The collimating light Lc emitted from the collimating light transmitting unit 25a passes through the collimating light transmitting optical system 25b and the beam splitter 24c, is deflected by the rotating mirror 21, and is irradiated to the measurement object. The reflected distance measuring light retroreflected by the object to be measured passes through the rotating mirror 21, the beam splitter 24c, the dichroic prism 24d, and the collimating light receiving optical system 25c and enters the collimating light receiving section 25d. The collimated light receiving section 25 d outputs pixel data obtained from the received light signal to the scanner control calculation section 40 . The optical axis of the collimated light Lc emitted from the beam splitter 24c coincides with the optical axis of the distance measuring light Ls, and is scanned in the vertical direction by the rotation of the rotary mirror 21. FIG.

ガイド光受光部２６は、シリンドリカルレンズと、長方形の受光センサと、水平受光範囲を制限するスリットとを備える。この結果、スキャナ装置ＳとリモートコントローラＲに高低差があってもガイド光Ｌｇを受光することができるようになっている。ガイド光受光部２６は、スキャナ装置Ｓ本体の正面に固定され、ガイド光Ｌｇを受光してガイド光送光部１２の水平方向を検出する。 The guide light receiving section 26 includes a cylindrical lens, a rectangular light receiving sensor, and a slit that limits the horizontal light receiving range. As a result, even if there is a height difference between the scanner device S and the remote controller R, the guide light Lg can be received. The guide light receiving section 26 is fixed to the front of the main body of the scanner device S, and detects the horizontal direction of the guide light transmitting section 12 by receiving the guide light Lg.

通信部２７は、無指向性アンテナ等を備え、リモートコントローラＲとの電波による無線通信を可能とする。 The communication unit 27 includes an omnidirectional antenna or the like, and enables wireless communication with the remote controller R using radio waves.

水平回転駆動部２８は、モータを備え、スキャナ制御演算部４０に制御されて水平回転ユニット７を軸Ｈ－Ｈ周りに回転する。 The horizontal rotation drive section 28 has a motor, and is controlled by the scanner control calculation section 40 to rotate the horizontal rotation unit 7 around the axis HH.

水平角検出器２９は、ロータリエンコーダであり、水平回転ユニット７の回転軸に対して設けられ、水平回転ユニット７の水平方向の回転角を検出する。水平角検出器２９は、測距光の光軸の水平角を検出する。 The horizontal angle detector 29 is a rotary encoder, is provided with respect to the rotation shaft of the horizontal rotation unit 7, and detects the rotation angle of the horizontal rotation unit 7 in the horizontal direction. A horizontal angle detector 29 detects the horizontal angle of the optical axis of the distance measuring light.

記憶部３１は、例えばハードディスクドライブである。記憶部３１には、後述する制御及び演算を実行するためのプログラム及びデータが格納されている。 The storage unit 31 is, for example, a hard disk drive. The storage unit 31 stores programs and data for executing control and calculation, which will be described later.

データ記憶部３２は、例えばＳＤカードである。データ記憶部３２は、スキャナ装置Ｓで取得される種々の測定データ及び演算により算出されるデータを記憶する。 The data storage unit 32 is, for example, an SD card. The data storage unit 32 stores various measurement data acquired by the scanner device S and data calculated by calculation.

スキャナ表示部３３と操作部３４は、スキャナ装置Ｓのユーザインターフェースである。図示の例では、スキャナ装置Ｓの筐体外面に設けられている。スキャナ表示部３３及び操作部３４は、作業者がこれらを介してスキャナ装置Ｓの動作に関する指令及び設定、測定結果の確認、装置の調整が行えるように構成されている。 The scanner display section 33 and the operation section 34 are user interfaces of the scanner device S. FIG. In the illustrated example, it is provided on the outer surface of the housing of the scanner device S. FIG. The scanner display unit 33 and the operation unit 34 are configured so that the operator can issue commands and settings regarding the operation of the scanner device S, check measurement results, and adjust the device through these.

スキャナ制御演算部４０は、演算処理を行うＣＰＵと、補助記憶部としてのＲＯＭ及びＲＡＭ等を備えるマイクロコンピュータである。 The scanner control arithmetic unit 40 is a microcomputer having a CPU for arithmetic processing and ROM, RAM, etc. as an auxiliary storage unit.

スキャナ制御演算部４０は、各部と接続され、各部を制御し、各部により取得されるデータを演算処理する。また、リモートコントローラＲの通信部１６と通信して、リモートコントローラＲの制御演算部１３に要求されたデータを送信し、制御演算部１３の指示に従って処理を実行する。スキャナ制御演算部４０の各機能は、プログラム又は回路或いはこれらの組み合わせにより実行可能に構成されている。 The scanner control arithmetic unit 40 is connected to each unit, controls each unit, and arithmetically processes data acquired by each unit. Also, it communicates with the communication unit 16 of the remote controller R, transmits requested data to the control calculation unit 13 of the remote controller R, and executes processing according to instructions from the control calculation unit 13 . Each function of the scanner control arithmetic unit 40 is configured to be executable by a program, a circuit, or a combination thereof.

スキャナ制御演算部４０は、ターゲット方向検出部４１、自動視準実行部４２、ターゲットスキャン実行部４３、座標・方向角算出部４４および点群データ測定部４５とを備える。 The scanner control calculation unit 40 includes a target direction detection unit 41 , an automatic collimation execution unit 42 , a target scan execution unit 43 , a coordinate/direction angle calculation unit 44 and a point cloud data measurement unit 45 .

ターゲット方向検出部４１は、水平回転駆動部２８を駆動して、スキャナ装置Ｓを水平回転し、ガイド光受光部２６でガイド光Ｌｇを受光して、水平角検出器２９でガイド光送光部１２の中心の水平方向を検出し、ガイド光受光部２６の出力信号に基づいて、スキャナ装置Ｓの測距光軸をガイド光送光部１２の中心へと向ける。 The target direction detection unit 41 drives the horizontal rotation driving unit 28 to horizontally rotate the scanner device S, receives the guide light Lg with the guide light receiving unit 26, and detects the guide light with the horizontal angle detector 29. 12 is detected, and based on the output signal of the guide light receiving section 26, the distance measuring optical axis of the scanner device S is directed toward the center of the guide light transmitting section 12. FIG.

自動視準実行部４２は、自動視準部２５及び鉛直回転駆動部２３を制御して、鉛直方向に視準光Ｌｃを走査し、視準光受光部２５ｄの出力信号に基づいて、スキャナ装置Ｓを、測距光軸が反射ターゲット１１に合致するように向ける。 The automatic collimation execution unit 42 controls the automatic collimation unit 25 and the vertical rotation drive unit 23 to scan the collimation light Lc in the vertical direction, and based on the output signal of the collimation light receiving unit 25d, the scanner device Orient S so that the ranging optical axis is aligned with the reflective target 11 .

ターゲットスキャン実行部４３は、ターゲットスキャン機能を実行する。ターゲットスキャン実行部４３は、測距部２４、水平回転駆動部２８、水平角検出器２９、鉛直回転駆動部２３、鉛直角検出器２２を制御して、反射ターゲット１１を含むターゲットスキャン範囲を集中的にスキャンし、点群データを取得する。得られた点群データから、反射ターゲット１１の中心位置の３次元座標値を求める。 The target scan execution unit 43 executes a target scan function. The target scan executing unit 43 controls the distance measuring unit 24, the horizontal rotation driving unit 28, the horizontal angle detector 29, the vertical rotation driving unit 23, and the vertical angle detector 22 to concentrate the target scanning range including the reflection target 11. , and acquire point cloud data. A three-dimensional coordinate value of the center position of the reflection target 11 is obtained from the obtained point cloud data.

点群データ測定部４４は、点群データ測定機能を実行する。測距部２４、水平回転駆動部２８、水平角検出器２９、鉛直回転駆動部２３、鉛直角検出器２２を制御して、測定対象物を含む測定範囲をスキャンし、３次元点群データを測定する。 The point cloud data measuring unit 44 performs a point cloud data measuring function. By controlling the distance measuring unit 24, the horizontal rotation driving unit 28, the horizontal angle detector 29, the vertical rotation driving unit 23, and the vertical angle detector 22, the measurement range including the measurement object is scanned, and the three-dimensional point cloud data is obtained. Measure.

座標・方向角算出部４５は、後方交会法又は器械点・後視点法により、後方交会法の場合は２以上の後方交会既知点の、後視点器械点法の場合は既知の後視点の、予め既知とされた座標及び方向角、並びに器械高に基づいて、器械点の地図座標と以上の後方交会既知点の、後視点器械点法の場合は既知の後視点の、方向角に基づいて、器械点に設置したスキャナ装置Ｓの基準方向の方向角を算出する。 The coordinate/direction angle calculation unit 45 calculates two or more known points of posterior resection in the case of the posterior resection method or the instrument point/backsight method, and known backsight points in the case of the posterior resection method. Based on the previously known coordinates and azimuth angle, and the instrument height, the map coordinates of the instrument point and the known point of resection of the above posterior intersection, or the known backsight point in the case of the backsight station method, and the azimuth angle , the direction angle of the reference direction of the scanner device S installed at the instrument point is calculated.

（スキャン方法）
図５は、スキャナシステム１を用いた測定の概略を示すフローチャートであり、図６は、測定の様子を模式的に示す図である。 (scanning method)
FIG. 5 is a flow chart showing an outline of measurement using the scanner system 1, and FIG. 6 is a diagram schematically showing how the measurement is performed.

１人の作業者が、複数の観測点から、点群データを測定する場合の１つの器械点における測定について説明する。測定に必要な既知点については、予め準備されている。すなわち、器械点が既知で、後視点・器械点法により座標の演算を行う場合には、１の既知点が後視点として用意されており、器械点が未知で、後方交会法により座標の演算を行う場合には２以上の既知点が後方交会既知点として用意されている。 Measurement at one instrument point when one operator measures point cloud data from a plurality of observation points will be described. Known points required for measurement are prepared in advance. That is, when the instrument point is known and the coordinates are calculated by the backsight-instrument method, one known point is prepared as the backsight point, and the instrument point is unknown and the coordinates are calculated by the posterior resection method. , two or more known points are prepared as posterior resection known points.

測定準備として、作業者は、器械点Ｐ_１にスキャナ装置Ｓを設置し、整準する。また、器械高を測定しスキャナ装置に入力する。その後、作業者は、リモートコントローラＲを持って、既知点Ｋに移動し、水準器１８を確認しながら反射ターゲット１１を鉛直に設置する。 As a preparation for measurement, the operator installs the scanner device S at the instrument point _P1 and levels it. In addition, the instrument height is measured and input to the scanner device. Thereafter, the operator holds the remote controller R, moves to the known point K, and vertically installs the reflective target 11 while checking the level 18 .

測定を開始すると、ステップＳ１０１で、スキャナ装置Ｓは、既知点Ｋの反射ターゲット１１をターゲットスキャンして、器械点Ｐ_１の地図座標及びスキャナ装置Ｓの方向角を既知とする（図６（Ａ））。ステップＳ１０１の詳細については後述する。 When measurement is started, in step S101, the scanner device S performs target scanning of the reflection target 11 at the known point K, and the map coordinates of the instrument point _P1 and the direction angle of the scanner device S are known (FIG. 6 (A )). Details of step S101 will be described later.

次に、ステップＳ１０２で、リモートコントローラＲの表示部１５は、例えば、図３－１（Ａ）のように、地図表示上に器械点Ｐ_１を表示する。 Next, in step S102, the display unit 15 of the remote controller R displays the instrument point _P1 on the map display as shown in FIG. 3-1(A), for example.

次に、ステップＳ１０３で、既知点ＫでリモートコントローラＲを持つ作業者は、スキャン条件設定基準点Ｑを表示部１５の表示上で指定する（図６（Ｂ））。スキャン条件設定基準点Ｑの指定は、例えば、図３－１（Ｂ）のように、地図表示上の任意の点を、作業者が指等でタップして行う。 Next, in step S103, the operator holding the remote controller R at the known point K designates the scanning condition setting reference point Q on the display of the display unit 15 (FIG. 6B). The scanning condition setting reference point Q is specified by the operator tapping an arbitrary point on the map display with a finger or the like, as shown in FIG. 3-1(B), for example.

次に、ステップＳ１０４で、スキャン条件設定部１７が、ステップＳ１０３の指定に基づいて、最初にスキャンする第１スキャン範囲ＳＲ１、第１スキャン範囲ＳＲ１をスキャンした後にスキャンする第２スキャン範囲ＳＲ２、スキャン開始方向Ｄ_Ｓ及びスキャン回転方向Ｄ_Ｒを設定し、設定をスキャナ装置Ｓに送信する。スキャン条件の詳細については、後述する。 Next, in step S104, the scan condition setting unit 17 sets a first scan range SR1 to be scanned first, a second scan range SR2 to be scanned after scanning the first scan range SR1, and a scan range SR2 based on the designation in step S103. The starting direction _DS and scan rotation direction _DR are set, and the settings are sent to the scanner device S. Details of the scan conditions will be described later.

次に、ステップＳ１０５で、点群データ測定部４５が、設定したスキャン条件に基づいて、第１スキャン範囲ＳＲ１をスキャンして点群データを取得する（図６（Ｃ））。作業者は、この間に、既知点Ｋを離れて、指定したスキャン条件設定基準点Ｑに向かって移動することができる。 Next, in step S105, the point cloud data measuring unit 45 acquires point cloud data by scanning the first scanning range SR1 based on the set scanning conditions (FIG. 6(C)). During this time, the operator can leave the known point K and move toward the specified scan condition setting reference point Q.

次にステップＳ１０６で、点群データ測定部４５が、第２スキャン範囲ＳＲ２をスキャンして点群データを取得して、処理を終了する（図６（Ｄ））。作業者は、第２スキャン範囲ＳＲ２のスキャンが終わるまで、第１スキャン範囲ＳＲ１の領域で待機することができる。 Next, in step S106, the point cloud data measurement unit 45 scans the second scanning range SR2 to acquire point cloud data, and the process ends ((D) in FIG. 6). The operator can wait in the area of the first scanning range SR1 until the scanning of the second scanning range SR2 is finished.

この結果、第１スキャン範囲ＳＲ１と、第２スキャン範囲ＳＲ２のスキャンで得られた点群データを合わせて、器械点Ｐ_１における全周の点群データとしてデータ記憶部３２に記憶される。 As a result, the point cloud data obtained by scanning the first scanning range SR1 and the second scanning range SR2 are combined and stored in the data storage unit 32 as point cloud data for the entire circumference of the instrument point _P1 .

なお、屋内での測定など、観測計画が、地図座標系を用いたＣＡＤ図面として作成されている場合には、ステップＳ１０２の表示部への表示およびステップＳ１０３のスキャン条件設定基準点の指定は、図３－２（Ａ）のように、ＣＡＤ図面上に表示して、図３－２（Ｂ）のようにスキャン条件設定基準点Ｑを表示部１５のＣＡＤ図面表示上で指定するようにしてもよい。 Note that when the observation plan is created as a CAD drawing using a map coordinate system, such as for indoor measurement, the display on the display unit in step S102 and the designation of the scan condition setting reference point in step S103 are As shown in FIG. 3-2(A), it is displayed on the CAD drawing, and the scan condition setting reference point Q is specified on the CAD drawing display of the display unit 15 as shown in FIG. 3-2(B). good too.

図７は、ステップＳ１０１の詳細を示す。作業者の入力によりステップＳ１０１を開始すると、ステップＳ２０１で、リモートコントローラＲは、スキャナに測定開始指令を送信するとともに、ガイド光送光部１２を駆動してガイド光Ｌｇの発光を開始する。 FIG. 7 shows details of step S101. When step S101 is started by the operator's input, in step S201, the remote controller R transmits a measurement start command to the scanner and drives the guide light transmitting unit 12 to start emitting the guide light Lg.

スキャナ装置Ｓは、ステップＳ３０１で測定開始指令を受信すると、ステップＳ３０２で、水平回転してガイド光Ｌｇの水平サーチを行う。具体的には、ターゲット方向検出部４１が水平回転駆動部２８を駆動して、ガイド光受光部２６がガイド光Ｌｇを検出するまで、スキャナ装置Ｓを水平回転させる。ガイド光受光部２６がガイド光Ｌｇを検出すると、ステップＳ３０３で、スキャナ装置Ｓの測距光軸をガイド光送光部１２の中央にあわせ、水平回転駆動部２８を停止させる。 Upon receiving the measurement start command in step S301, the scanner device S horizontally rotates and performs a horizontal search for the guide light Lg in step S302. Specifically, the target direction detection unit 41 drives the horizontal rotation driving unit 28 to horizontally rotate the scanner device S until the guide light receiving unit 26 detects the guide light Lg. When the guide light receiving unit 26 detects the guide light Lg, in step S303, the distance measurement optical axis of the scanner device S is aligned with the center of the guide light transmitting unit 12, and the horizontal rotation driving unit 28 is stopped.

次に、ステップＳ３０４で、スキャナ装置Ｓは、ガイド光停止指令をリモートコントローラＲに送信する。リモートコントローラＲは、ステップＳ２０３で、ガイド光停止指令を受信すると、ステップＳ２０４でガイド光Ｌｇの発光を停止する。 Next, the scanner device S transmits a guide light stop command to the remote controller R in step S304. Upon receiving the guide light stop command in step S203, the remote controller R stops emitting the guide light Lg in step S204.

次に、ステップＳ３０５で、スキャナ装置Ｓは、反射ターゲット１１の鉛直サーチを行う。具体的には、自動視準実行部４２が、鉛直回転駆動部２３及び自動視準部２５を駆動して、視準光受光部２５ｄが視準光Ｌｃを検出するまで、視準光を鉛直方向に走査する。視準光受光部２５ｄが反射ターゲット１１からの反射光を受光すると、ステップＳ３０６に移行して、自動視準実行部４２が自動視準を実行する。 Next, in step S305, the scanner device S performs a vertical search for the reflection target 11. FIG. Specifically, the automatic collimation executing unit 42 drives the vertical rotation driving unit 23 and the automatic collimation unit 25 to vertically rotate the collimating light until the collimating light receiving unit 25d detects the collimating light Lc. Scan in direction. When the collimating light receiving unit 25d receives the reflected light from the reflective target 11, the process moves to step S306, and the automatic collimation executing unit 42 executes automatic collimation.

次に、ステップＳ３０７で，ターゲットスキャン実行部４３は、ターゲットスキャンを実行し、後視点である既知点Ｋに設置したリモートコントローラＲの反射ターゲット１１を測距、測角する。 Next, in step S307, the target scan executing unit 43 executes target scanning, and measures the range and angle of the reflective target 11 of the remote controller R installed at the known point K, which is the backsight point.

次に、ステップＳ３０８で、座標・方向角算出部４４が、反射ターゲット１１までの距離、角度及び既知点Ｋの座標に基づいて、後方交会法又は後視点・器械点法により器械点Ｐ_１の地図座標及びスキャナ装置の方向角を算出する。 Next, in step S308, the coordinate/direction angle calculator 44 calculates the position of the instrument point _P1 using the retrosection method or the backsight/instrument point method based on the distance and angle to the reflection target 11 and the coordinates of the known point K. Map coordinates and the orientation angle of the scanner device are calculated.

後視点・器械点法では、器械点の座標はすでに既知であるので、座標の算出を省略することもできるが、座標を算出することにより、算出値を既知の座標値と確認するために用いることができる。 In the backsight/instrument point method, the coordinates of the instrument point are already known, so the calculation of the coordinates can be omitted. be able to.

一方、後方交会法による場合には、器械点Ｐ_１は未知であり、少なくとも２つの後方交会既知点が必要である。従って、少なくとも２つの後方交会既知点についてステップＳ２０１からステップＳ３０７を行った後、ステップＳ３０８に移行する。 On the other hand, with the posterior resection method, the instrument point _P1 is unknown and at least two posterior resection known points are required. Therefore, after performing steps S201 to S307 for at least two known posterior resection points, the process proceeds to step S308.

また、ステップＳ３０９で、データ記憶部３２に記憶してリモートコントローラＲに送信する。次に、ステップＳ２０５でリモートコントローラＲが器械点の座標及びスキャナの方向角を受信するとステップＳ１０２に移行する。 Also, in step S309, the data is stored in the data storage unit 32 and transmitted to the remote controller R. FIG. Next, when the remote controller R receives the coordinates of the instrument point and the direction angle of the scanner in step S205, the process proceeds to step S102.

図８は、スキャン条件の設定方法の一例を説明する図である。ステップＳ１０３でスキャン条件設定基準点Ｑが指定されると、制御演算部１３は、地図表示上またはＣＡＤ図面上において、器械点Ｐ_１から点Ｑまでの距離ｄ_１を求める（図８Ａ）。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a method of setting scan conditions. When the scan condition setting reference point Q is designated in step S103, the control calculation unit 13 obtains the distance _d1 from the instrument point _P1 to the point Q on the map display or the CAD drawing (FIG. 8A).

次に、器械点Ｐ_１から観察した時に点Ｑを挟んで左右に所定の距離ｄ_２の範囲となる角度範囲±θを求める。距離ｄ_２は、例えば、器械点Ｐ_１から観察した時に、基準点Ｑを挟んで左右に各１ｍなど、作業者が完全に隠れることができる程度の長さであることが好ましい。この基準点Ｑを挟んだ±θの角度範囲を第１スキャン範囲ＳＲ１として設定する（図８（Ｂ））。 Next, an angular range ±θ is obtained which is a range of a predetermined distance _d2 to the left and right of the point Q when observed from the instrument point _P1 . The distance _d2 is preferably a length that allows the operator to be completely hidden, such as 1 m on each side of the reference point Q when observed from the instrument point _P1 . An angular range of ±θ sandwiching this reference point Q is set as a first scanning range SR1 (FIG. 8B).

次に、第１スキャン範囲ＳＲ１以外の範囲を、第２スキャン範囲ＳＲ２として設定する（図８（Ｃ））。 Next, a range other than the first scanning range SR1 is set as a second scanning range SR2 (FIG. 8(C)).

次に、スキャン条件設定部１７は、地図表示上の、既知点Ｋから点Ｑまでの器械点Ｐ_１周りの角度を算出し、∠ＫＰ_１Ｑの狭角αを２等分する方向Ｄ_α／２を算出する。方向Ｄ_α／２から点Ｑへ向かう方向をスキャン回転方向Ｄ_Ｒとして設定する（図８（Ｄ））。 Next, the scan condition setting unit 17 calculates the angle around the instrument point _P1 from the known point K to the point Q on the map display, and calculates the direction D _α that bisects the narrow angle α of _∠KP1Q . _/2 is calculated. The direction from the direction Dα _/2 to the point Q is set as the scanning rotation direction _DR (FIG. 8(D)).

また、スキャン条件設定部１７は、点Ｑから、スキャン回転方向Ｄ_Ｒと反対方向に角度θの方向Ｄ_１をスキャン開始方向Ｄｓとして設定する（図８（Ｄ））。 Further, the scan condition setting unit 17 sets a direction _D1 of an angle θ opposite to the scan rotation direction _DR from the point Q as the scan start direction Ds ((D) in FIG. 8).

本実施の形態では、測定点の地図座標を算出可能に構成されたスキャナ装置Ｓを用いて、測量現場で地図上またはＣＡＤ図面上に、既知点、器械点、測定計画上の測定点等を重ねて表示して、表示上から最初にスキャンする範囲を指定可能とした。作業者は、自分が写り込まない所望の範囲を最初にスキャンする第１スキャン範囲として設定することができるので、点群データ測定開始時に点群データに映り込むのを防止することができる。 In this embodiment, using a scanner device S configured to be able to calculate the map coordinates of measurement points, known points, instrument points, measurement points on a measurement plan, etc., are displayed on a map or CAD drawing at a survey site. It is possible to specify the range to be scanned first from the display by overlapping display. Since the operator can set a desired range in which he or she does not appear in the image as the first scanning range to be scanned first, it is possible to prevent the operator from appearing in the point cloud data at the start of point cloud data measurement.

また、スキャン条件設定基準点Ｑを地図表示上またはＣＡＤ図面の表示上で指定可能に構成したので、作業者は視覚的に所望の場所を指定することができ操作が簡便である。地図表示とする場合には屋外での観測に、ＣＡＤ図面表示とする場合には屋内での観測に特に有利である。 Further, since the scanning condition setting reference point Q can be specified on the map display or the display of the CAD drawing, the operator can visually specify the desired place, and the operation is simple. The map display is particularly advantageous for outdoor observation, and the CAD drawing display is particularly advantageous for indoor observation.

また、スキャン条件として、最初にスキャンする第１スキャン範囲ＳＲ１と、その後スキャンする第２スキャン範囲ＳＲ２とに分けて設定するように構成した。作業者は、スキャナが第１スキャン範囲ＳＲ１をスキャンする間に、既知点Ｋから移動して、スキャナが第２スキャン範囲ＳＲ２をスキャンする間に、第１スキャン範囲ＳＲ１で待機することにより、作業者が点群データに映り込むの防止できる。 Further, the scanning conditions are configured to be divided into a first scanning range SR1 to be scanned first and a second scanning range SR2 to be scanned thereafter. The operator moves from the known point K while the scanner scans the first scan range SR1, and waits in the first scan range SR1 while the scanner scans the second scan range SR2, thereby completing the work. It is possible to prevent the person from being reflected in the point cloud data.

特に、スキャン条件設定基準点Ｑとして、次に測定を行う器械点Ｐ_２付近を指定すれば、スキャナが第２スキャン範囲のスキャンを行っている間に、作業者は、点群データに干渉することなく次の測定の準備を行うことができるので、作業効率が向上する。 In particular, if the vicinity of the instrument point _P2 , where the next measurement is to be performed, is designated as the scan condition setting reference point Q, the operator will not interfere with the point cloud data while the scanner is scanning the second scan range. Since it is possible to prepare for the next measurement without the

また、スキャン回転方向Ｄ_Ｒを、既知点Ｋ、器械点Ｐ_１、及びスキャン条件設定基準点Ｑのなす狭角を二等分する方向Ｄ_α／２から、スキャン条件設定基準点Ｑに向かう方向に設定すると、スキャナ装置Ｓが、作業者がいる既知点Ｋ付近をスキャンするまでの時間がより長くなる方向に回転することになる。このため、作業者は余裕を持って、移動することができる。また、作業者が最短距離で指定したスキャン条件設定基準点Ｑに向かって進む際に、スキャンと干渉しないので、より確実に点群データに映り込むのを防止することができる。 Also, the scan rotation direction _DR is directed toward the scan condition setting reference point Q from the direction D _α/2 that bisects the narrow angle formed by the known point K, the instrument point P ₁ , and the scan condition setting reference point Q. , the scanner device S rotates in a direction that takes longer to scan the vicinity of the known point K where the worker is. Therefore, the worker can easily move. In addition, when the operator advances toward the scan condition setting reference point Q designated by the shortest distance, it does not interfere with the scan, so it is possible to more reliably prevent the operator from being reflected in the point cloud data.

なお、ステップＳ１０１で説明した、ガイド光Ｌｇを用いたターゲットの引き込み及び自動視準機能を用いることは、本発明の実施に必ずしも必須ではない。すなわち、スキャナは、後視点・器械点法又は後方交会法により、器械点の座標及びスキャナ方向角を演算する機能を備えていればよい。例えば、スキャナ側作業者がいる場合には、スキャナ装置Ｓの自動視準部２５、ガイド光受光部２６、ターゲット方向検出部４１、自動視準実行部４２を、リモートコントローラは、ガイド光送光部１２を備えていなくともよい。しかし、このようなガイド光Ｌｇによる引き込み機能を備えることは、測定点の測量から点群データの観測を一人で行うことができるので有利である。 It should be noted that the use of the target pull-in and automatic collimation functions using the guide light Lg as described in step S101 is not essential for implementing the present invention. That is, the scanner only needs to have a function of calculating the coordinates of the instrument point and the scanner direction angle by the backsight/instrument point method or the posterior resection method. For example, if an operator on the scanner side is present, the automatic collimation unit 25, the guide light receiving unit 26, the target direction detection unit 41, and the automatic collimation execution unit 42 of the scanner device S can be operated by the remote controller. The part 12 may not be provided. However, the provision of such a pull-in function by the guide light Lg is advantageous because one person can perform surveying of the measurement points and observation of the point cloud data.

また、同じ観点から、スキャナ装置Ｓに追尾部を設け、作業者が保持する反射ターゲット１１を追尾するように構成すると、一人での観測を完了することができるので好ましい。 From the same point of view, it is preferable to provide the scanner device S with a tracking unit so as to track the reflective target 11 held by the operator, since the observation can be completed by one person.

（第１の実施の形態の変形例）
図９は、第１の実施の形態の変形例であるスキャナシステム１Ａの構成ブロック図である。システム１Ａは、システム１と概略同様の構成を有するが、スキャナ装置ＳＡが第１スキャン範囲実行中であるか、第２スキャン範囲を実行中であるかを示す、インジケータ３５を備える点で異なる。 (Modification of the first embodiment)
FIG. 9 is a configuration block diagram of a scanner system 1A that is a modification of the first embodiment. The system 1A has substantially the same configuration as the system 1, but differs in that it includes an indicator 35 that indicates whether the scanner device SA is executing the first scanning range or the second scanning range.

インジケータ３５は、ＬＥＤ光源を備え、赤色光又は緑色光を択一的に発光するように構成されている。また、インジケータ３５は、スキャナ装置Ｓの上部に、水平方向の３６０°から視認可能に取り付けられている。スキャナ制御演算部４０の制御により、スキャナ装置ＳＡが第１のスキャナ範囲をスキャン中は、赤色に点灯し、スキャナ装置ＳＡが第２スキャン範囲をスキャン中は、緑色に点灯する。 The indicator 35 has an LED light source and is configured to selectively emit red light or green light. Also, the indicator 35 is attached to the upper portion of the scanner device S so as to be visible from 360 degrees in the horizontal direction. Under the control of the scanner control arithmetic unit 40, the red light is lit while the scanner device SA is scanning the first scanning range, and the green light is lit while the scanner device SA is scanning the second scanning range.

このように構成することで、作業者は、既知点の付近での待機中又は移動中にスキャナが、第１スキャン範囲又は第２スキャン範囲の何れをスキャンしている最中であるかを視認することができる。このため、第１のスキャン範囲のスキャンが確実に終了してから、第１のスキャン範囲に移動することが可能となる。この結果より確実に点群データに映り込むのを防止することができる。 With this configuration, the operator can visually recognize whether the scanner is scanning the first scanning range or the second scanning range while standing by or moving near the known point. can do. Therefore, it is possible to move to the first scanning range after the scanning of the first scanning range is surely completed. As a result, it is possible to reliably prevent the image from being reflected in the point cloud data.

（第２の実施の形態）
図１０は、第２の実施の形態に係るスキャナシステム１００の外観概略図であり、図１１は、システム１００の構成ブロック図である。 (Second embodiment)
FIG. 10 is a schematic external view of a scanner system 100 according to the second embodiment, and FIG. 11 is a configuration block diagram of the system 100. As shown in FIG.

システム１００のリモートコントローラＲ１００は、概略すると、システム１のリモートコントローラＲと同様の構成を備えるが、反射ターゲット１１を備えず、電子レベル用標尺ＬＳを備える。また、ガイド光送光部１２を支持するポール２を備えず、標尺ＬＳでガイド光送光部１２を支持している。標尺ＬＳは、図１０に示すように、所謂電子レベル用のバーコード標尺である。標尺ＬＳは、アルミニウム製やカーボンファイバー製の真直な基体に、縦方向に所定の間隔で配置され、標尺の下端部からの長さ（高さ）を示すバーコードパターンが印刷や刻印等により表示されている。また、標尺ＬＳは、円形水準器等の水準器１８を備える。 The remote controller R100 of the system 100 generally has the same configuration as the remote controller R of the system 1, but does not include the reflective target 11 and includes an electronic level staff LS. Moreover, the pole 2 for supporting the guide light transmitting section 12 is not provided, and the guide light transmitting section 12 is supported by the staff LS. The staff LS, as shown in FIG. 10, is a so-called barcode staff for an electronic level. Staffs LS are arranged at predetermined intervals in the vertical direction on a straight base made of aluminum or carbon fiber, and a bar code pattern indicating the length (height) from the bottom end of the staff is displayed by printing or engraving. It is The staff LS also includes a level 18 such as a circular level.

システム１００のスキャナ装置Ｓ１００は、概略すると、システム１のスキャナ装置Ｓの水平回転ユニット７と、托架部８との間に電子レベルユニット３６を備える構成となっている。また、電子レベルユニット３６の視準光軸と、回動ミラー２１の回転軸Ｖ－Ｖが、平行になるように配置されている。 Schematically, the scanner device S100 of the system 100 has a configuration in which an electronic level unit 36 is provided between the horizontal rotation unit 7 of the scanner device S of the system 1 and the support section 8. As shown in FIG. Also, the collimation optical axis of the electronic level unit 36 and the rotation axis VV of the rotary mirror 21 are arranged in parallel.

ガイド光受光部１２６は電子レベルユニット３６の筐体の対物レンズ側に設けられている。また、システム１００は自動視準部２５を備えない。 The guide light receiving section 126 is provided on the objective lens side of the housing of the electronic level unit 36 . Also, system 100 does not include auto-collimation unit 25 .

電子レベルユニット３６は、鏡筒６３内に配置された、対物レンズ、合焦レンズ、コンペンセータ、ビームスプリッタ、焦点板、接眼レンズ等を備える視準光学系３６ａと、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等のラインセンサ３６ｂ等で構成される望遠鏡として構成されている。 The electronic level unit 36 includes a collimating optical system 36a including an objective lens, a focusing lens, a compensator, a beam splitter, a focusing screen, an eyepiece lens, etc., and a line sensor 36b such as a CCD or CMOS. etc. is configured as a telescope.

ラインセンサ３６ｂには、視準した風景の像が、視準光学系３６ａを介して結像されるようになっている。ラインセンサ３６ｂは、受光した標尺の画像を電気信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換してスキャナ制御演算部４０へ出力する。上記の電子レベルユニット３６の構成は、一例であり、例えば特開２０１８－３４７２６号公報等に開示された公知の電子レベルの構成を適用してもよい。 A collimated image of the scenery is formed on the line sensor 36b via a collimating optical system 36a. The line sensor 36b converts the received image of the staff into an electric signal, converts it into a digital signal with an A/D converter, and outputs it to the scanner control calculation unit 40. FIG. The configuration of the electronic level unit 36 described above is an example, and a configuration of a known electronic level disclosed in, for example, JP-A-2018-34726 may be applied.

また、スキャナ装置Ｓ１００は、測距光Ｌｓを鉛直方向の地面に照射し、地面までの距離を測定することで、スキャナ装置Ｓの器械高を取得可能になっている。図１２は、投光部９が鉛直方向の地面を視準した状態のスキャナ装置Ｓ１００の、軸Ｖ－Ｖに直交する方向の縦断面図である。理解の容易のため、断面ハッチング、内部構成部材等は適宜省略する。 Further, the scanner device S100 can acquire the instrument height of the scanner device S by irradiating the ground in the vertical direction with the ranging light Ls and measuring the distance to the ground. FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of the scanner device S100 in a state in which the light projecting unit 9 collimates the ground in the vertical direction, in a direction perpendicular to the axis VV. For ease of understanding, cross-sectional hatching, internal constituent members, etc. are omitted as appropriate.

電子レベルユニット３６の筐体の上面および下面の、投光部ａが鉛直下向きを向いたときに対向する位置に、透明樹脂板で閉塞された円形の窓６１ａ，６１ｂがそれぞれ設けられている。また、電子レベル筐体の内部には電子レベルユニット３６の鏡筒６３が配置され、鏡筒６３の周囲に、４つの偏向ミラー６２が配置されている。また、水平回転ユニット７、整準ユニット６および三脚５の台座５ａには、それぞれスキャナ装置Ｓ１００の水平方向の中央に、円形の貫通孔５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａが設けられている。 Circular windows 61a and 61b closed with a transparent resin plate are provided on the upper and lower surfaces of the housing of the electronic level unit 36, respectively, at positions facing each other when the light projecting section a faces vertically downward. A lens barrel 63 of the electronic level unit 36 is arranged inside the electronic level housing, and four deflection mirrors 62 are arranged around the lens barrel 63 . Circular through holes 5b, 6a, 6b, and 7a are provided in the horizontal center of the scanner device S100 in the horizontal rotation unit 7, the leveling unit 6, and the pedestal 5a of the tripod 5, respectively.

そして、投光部９が鉛直方向の地面を視準した状態で、測距部２４から測距光Ｌｓが発されると、回動ミラー２１で反射した光が、上側の窓６１ａを介して、電子レベル筐体内に入射する。光は４つの偏向ミラー６２で順次反射され、鏡筒６３を避けるように鉛直下向きに導かれる、下側の窓６１ｂ、貫通孔７ａ，６ｂ，６ａ，５ｂを通過し、地面に照射される。地面からの反射光は、同じ光路を逆向きに進行して、回動ミラー２１に入射する。このように、スキャナ装置Ｓ１００の器械高が測定可能となっている。 When the distance measuring light Ls is emitted from the distance measuring unit 24 while the light projecting unit 9 collimates the ground in the vertical direction, the light reflected by the rotating mirror 21 is transmitted through the upper window 61a. , enter the electronic level enclosure. The light is sequentially reflected by the four deflecting mirrors 62, passes through the lower window 61b and the through holes 7a, 6b, 6a, 5b and is guided vertically downward so as to avoid the lens barrel 63, and is irradiated onto the ground. Light reflected from the ground travels in the opposite direction along the same optical path and enters the rotating mirror 21 . Thus, the instrument height of the scanner device S100 can be measured.

スキャナ制御演算部１４０は、電子レベルユニット３６を制御して、電子レベルユニット３６が視準する標尺の画像を取得する。 The scanner control calculation unit 140 controls the electronic level unit 36 to obtain an image of the staff that the electronic level unit 36 collimates.

また、スキャナ制御演算部１４０は、ターゲットスキャン実行部４３を備えず、器械高算出部４６、標尺高さ算出部４７と、標尺距離算出部４８とを備える。また、座標・方向角算出部４４の代わりに、座標・方向角算出部１４４を備える。 The scanner control calculation unit 140 does not include the target scan execution unit 43 , but includes an instrument height calculation unit 46 , a staff height calculation unit 47 , and a staff distance calculation unit 48 . Further, instead of the coordinate/direction angle calculation section 44, a coordinate/direction angle calculation section 144 is provided.

器械高算出部４６は、スキャナ装置Ｓの鉛直方向の地面までの距離の測定結果に基づいて、地面からスキャナ装置の中心座標までの距離、すなわち、スキャナ装置Ｓの器械高を算出する。 The instrument height calculator 46 calculates the distance from the ground to the center coordinates of the scanner device, that is, the instrument height of the scanner device S, based on the measurement result of the vertical distance of the scanner device S to the ground.

標尺高さ算出部４７は、電子レベルユニット３６で取得され画像メモリに記憶された標尺の画像データから、視準光軸Ｏ上のコードパターンを抽出し、予め記憶部３１に記憶された基準コード（高さの値に対応するコードパターン）と照合して、標尺ＬＳ上の電子レベルユニット３６の視準位置の高さを算出する。 The staff height calculation unit 47 extracts the code pattern on the collimation optical axis O from the image data of the staff acquired by the electronic level unit 36 and stored in the image memory, and calculates the reference code stored in the storage unit 31 in advance. (code pattern corresponding to height value) to calculate the height of the collimated position of the electronic level unit 36 on the staff LS.

標尺距離算出部４８は、電子レベルユニット３６で取得され画像メモリに記憶された標尺ＬＳの画像データから、視準光軸Ｏの上側スタジア線に相当するコードパターンと、視準光軸Ｏの下側スタジア線に相当するコードパターンと抽出し、予め記憶部３１に記憶された基準コードと照合して、それぞれに相当する距離の測定値を求める。 The staff distance calculator 48 calculates the code pattern corresponding to the upper stadia line of the collimation optical axis O and the code pattern corresponding to the upper stadia line of the collimation optical axis O and the A code pattern corresponding to the side stadia line is extracted and compared with a reference code stored in advance in the storage unit 31 to obtain a measured distance value corresponding to each.

そして、標尺距離算出部４８は、上側スタジア線に相当する上側高さ測定値と、下側スタジア線に相当する下側高さ測定値との差により、上下スタジア線間の長さを求める。求められた上下スタジア線間の長さに、スタジア定数を乗じて電子レベルユニット３６の器械中心から標尺ＬＳまでの水平距離を算出する。 Then, the staff distance calculator 48 calculates the length between the upper and lower stadia lines from the difference between the upper height measurement value corresponding to the upper stadia line and the lower height measurement value corresponding to the lower stadia line. The obtained length between the upper and lower stadia lines is multiplied by the stadia constant to calculate the horizontal distance from the instrument center of the electronic level unit 36 to the staff LS.

また、スキャナ装置Ｓ１００の鉛直回転軸Ｖ－Ｖと、電子レベルユニット３６の視準光軸Ａは平行であることから、電子レベルユニット３６の視準光軸Ａの水平角は、水平角検出器２９により、検出可能であるので、標尺ＬＳを視準した時の標尺ＬＳの水平角が取得可能である。 Further, since the vertical rotation axis VV of the scanner device S100 and the collimating optical axis A of the electronic level unit 36 are parallel, the horizontal angle of the collimating optical axis A of the electronic level unit 36 is determined by the horizontal angle detector. 29, it is possible to acquire the horizontal angle of the staff LS when the staff LS is collimated.

上記の構成により、スキャナ装置Ｓ１００は、標尺ＬＳの水平角、器械高及び標尺高さを測定可能である。従って、標尺を、既知点に鉛直に設置し、既知点（ｘ_１，ｙ_１，ｚ_１）を測定すれば、器械点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）のＺ座標は、
Ｚ＝ｚ_１+標尺高さ－器械高
で求められる。また、スキャナ装置Ｓ１００は、標尺ＬＳまでの距離、および標尺ＬＳの水平角を測定可能に構成されている。従って、後方交会既知点又は既知の後視点を用意することで、スキャナ装置Ｓ１００は、器械点の地図座標を取得するのに必要なデータを取得可能である。また、既知点に設置した標尺ＬＳの水平角を測定することで、スキャナ装置Ｓ１００は、器械点に設置したスキャナ装置の方向角を取得することが可能である。 With the above configuration, the scanner device S100 can measure the horizontal angle of the staff LS, the instrument height, and the staff height. Therefore, if a staff is installed vertically at a known point and the known point (x ₁ , y ₁ , z ₁ ) is measured, the Z coordinate of the instrument point (X, Y, Z) is
Z = z ₁ + staff height - instrument height. Further, the scanner device S100 is configured to be able to measure the distance to the staff LS and the horizontal angle of the staff LS. Therefore, by preparing a known posterior resection point or a known backsight point, the scanner device S100 can obtain the data necessary to obtain the map coordinates of the instrument point. Further, by measuring the horizontal angle of the staff LS installed at a known point, the scanner device S100 can acquire the directional angle of the scanner device installed at the instrument point.

また、座標・方向角算出部１４４は、標尺高さ、標尺までの距離、標尺の水平角、器械高および既知点の座標に基づいて、後方交会法、または後視点・器械点法により器械点の座標およびスキャナ装置Ｓ１００の方向角を求める。 In addition, the coordinate/direction angle calculator 144 calculates an instrument point using the posterior resection method or the backsight/instrument point method based on the height of the staff, the distance to the staff, the horizontal angle of the staff, the height of the instrument, and the coordinates of the known points. and the direction angle of the scanner device S100.

このように、システム１００を用いても、測定現場で器械点およびスキャナ装置の方向角を求めることができるので、システム１と同様に使用することにより、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。 In this way, even if the system 100 is used, the azimuth angle of the instrument point and the scanner device can be obtained at the measurement site. can play.

さらに、本実施の形態に係るシステム１００によれば、スキャナ装置Ｓ１００の回動ミラー２１の回転軸Ｖ－Ｖが電子レベルユニット３６の視準光軸と平行になるように配置したので、スキャナ装置Ｓ１００の測距光軸と電子レベルユニット３６の視準光軸は、常に９０°オフセットされる。 Furthermore, according to the system 100 of the present embodiment, since the rotation axis VV of the rotating mirror 21 of the scanner device S100 is arranged to be parallel to the collimation optical axis of the electronic level unit 36, the scanner device The ranging optical axis of S100 and the collimating optical axis of electronic level unit 36 are always offset by 90°.

作業者がスキャン条件設定基準点Ｑを設定する場合には、スキャン条件設定基準点Ｑはなるべく遠くに設定される可能性が高いため、多くの場合、９０°以上離れて設定される可能性が高い。このとき、スキャナ装置Ｓの場合、９０°以上水平回転しないとスキャン開始方向まで到達しないが、スキャナ装置Ｓ１００の場合には、すでに９０°オフセットされているので、スキャン開始方向到達するための回転量を少なくすることができるので、作業者の待機時間を低減することができる。 When the operator sets the scan condition setting reference point Q, the scan condition setting reference point Q is likely to be set as far away as possible. expensive. At this time, in the case of the scanner device S, it does not reach the scan start direction unless it is horizontally rotated by 90° or more. can be reduced, the waiting time of the worker can be reduced.

以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、上記の実施の形態は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are examples of the present invention, and it is possible to combine them based on the knowledge of those skilled in the art. included in the range of

１，１Ａ，１００スキャナシステム
Ｓ，ＳＡ，Ｓ１００スキャナ装置
Ｒ，Ｒ１００リモートコントローラ
１１反射ターゲット
１３制御演算部
１２ガイド光送光部
１４入力・操作部
１５表示部
１６通信部
１７スキャン条件設定部
２１回動ミラー
２２鉛直角検出器
２３鉛直回転駆動部
２４測距部
２６，１２６ガイド光受光部
２７通信部
２８水平回転駆動部
２９水平角検出器
３５インジケータ
３６電子レベルユニット
４０，１４０スキャナ制御演算部
４１ターゲット方向検出部
４２自動視準実行部
４３ターゲットスキャン実行部
４４，１４４座標・方向角演算部
４５点群データ測定部
４６器械高算出部
４７標尺高さ算出部
４８標尺距離算出部 1, 1A, 100 scanner system S, SA, S100 scanner device R, R100 remote controller 11 reflection target 13 control calculation unit 12 guide light transmission unit 14 input/operation unit 15 display unit 16 communication unit 17 scan condition setting unit 21 times Moving mirror 22 Vertical angle detector 23 Vertical rotation driving unit 24 Distance measurement units 26, 126 Guide light receiving unit 27 Communication unit 28 Horizontal rotation driving unit 29 Horizontal angle detector 35 Indicator 36 Electronic level units 40, 140 Scanner control calculation unit 41 Target direction detection unit 42 Automatic collimation execution unit 43 Target scan execution unit 44, 144 Coordinate/direction angle calculation unit 45 Point group data measurement unit 46 Instrument height calculation unit 47 Staff height calculation unit 48 Staff distance calculation unit

Claims

A scanner device that has a vertical angle detector and a horizontal angle detector, scans the distance measuring light in the vertical direction and the horizontal direction, measures the distance and angle of the irradiation point of the distance measuring light, and obtains three-dimensional point cloud data. and,
a remote controller comprising a display unit and an input/operation unit and configured to communicate with the scanner device;
The scanner device is configured to measure a known point and obtain the map coordinates of the instrument point and the direction angle of the scanner device by the retrosection method or the backsight and instrument point method,
The remote controller displays the known point and the instrument point on the display unit, sets the scan conditions based on the scan condition setting reference point specified on the display of the display unit,
A scanner system, wherein the scanner device scans a first scan range set by the scan conditions, and then scans a second scan range other than the first scan range .

The scanner device has a target scanning function for measuring the range and angle of the reflective target, targets the reflective target at the known point to measure the known point, and calculates the map coordinates of the instrument point and the coordinates of the scanner device. 2. The scanner system of claim 1, wherein the directional angle is known.

the remote controller comprises a staff for an electronic level;
The scanner device includes an electronic level unit that collimates the staff and measures the height of the staff and the distance to the staff,
The scanner device is configured to irradiate the distance measuring light vertically downward to measure an instrument height,
The horizontal angle detector is configured to detect the horizontal angle of the staff by measuring the horizontal angle of the collimation optical axis of the electronic level unit,
The scanner device collimates the staff installed at the known point, measures the known point, measures the height of the staff at the known point, the distance to the staff, the horizontal angle of the staff, and the known point. 2. The scanner system according to claim 1, wherein the map coordinates of said instrument point and the azimuth angle of said scanner device are known based on the coordinates of .

The remote controller superimposes the known points and the instrument points on a map and displays them on the display unit, and sets the scan conditions based on the scan condition setting reference point specified on the map. A scanner system according to any one of claims 1 to 3.

The remote controller superimposes the known points and the instrument points on the CAD drawing of the observation plan and displays them on the display unit, and sets the scanning conditions based on the scanning condition setting reference point specified on the CAD drawing. 4. The scanner system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:

The first scan range is set as a range of a predetermined angle centered on the scanner device with reference to the scan condition setting reference point, and the second scan range is set as a scan range other than the first scan range. 6. The scanner system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:

The scan conditions include a scan rotation direction and a scan start direction,
The scan rotation direction is a direction toward the scan condition setting reference point from a direction that bisects a narrow angle formed by the known point, the instrument point, and the scan condition setting reference point,
7. The scanner system according to claim 6, wherein the scan start direction is a direction of the predetermined angle from the scan condition setting reference point in a direction opposite to the scan rotation direction around the instrument point.

The remote controller includes a guide light transmitting unit that scans in the vertical direction with a fan beam that is wide in the horizontal direction and narrow in the vertical direction as guide light,
The scanner device
a guide light receiving unit that receives the guide light and detects a horizontal direction of the guide light transmitting unit;
a target direction detection unit that orients the scanner device toward the reflection target based on the output signal of the guide light receiving unit;
an automatic collimation unit that emits collimated light and receives reflected collimated light from the reflective target;
8. The apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising an automatic collimation executing section that matches the distance measurement optical axis of the scanner device with the reflection target based on the output signal of the automatic collimation section. A scanner system as described.

9. The scanner system according to any one of claims 1 to 8, wherein the scanner device comprises an indicator that indicates whether the scanner device is scanning the first scan range or the second scan range. .

a scanner device that scans the range-finding light in the vertical direction and the horizontal direction, measures the range and angle of the irradiation point of the range-finding light, and obtains three-dimensional point cloud data;
A scanning method comprising a display unit and an operation unit and using a remote controller configured to be communicable with the scanner device,
(a) The scanner device installed at the instrument point measures a known point, and the map coordinates of the instrument point and the azimuth angle of the scanner device are known by the retrosection method or the backsight and instrument point method. a step;
(b) the remote controller displaying the known point and the instrument point on the display;
(c) a step in which an operator designates a scan condition setting reference point on the display of the display unit;
(d) the remote controller designating a scan condition based on the scan condition setting reference point;
(e) scanning a first scanning range set by the scanning conditions with the scanner device;
(f) after step (e), the scanner device scans a second scan range other than the first scan range.