JPH07139942A - Surveying apparatus - Google Patents

Surveying apparatus

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Publication number
JPH07139942A
JPH07139942A JP30734893A JP30734893A JPH07139942A JP H07139942 A JPH07139942 A JP H07139942A JP 30734893 A JP30734893 A JP 30734893A JP 30734893 A JP30734893 A JP 30734893A JP H07139942 A JPH07139942 A JP H07139942A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
mark
marks
surveying
marker
Prior art date
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Pending
Application number
JP30734893A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuji Ogawa
保二 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacom Co Ltd
Original Assignee
Wacom Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wacom Co Ltd filed Critical Wacom Co Ltd
Priority to JP30734893A priority Critical patent/JPH07139942A/en
Publication of JPH07139942A publication Critical patent/JPH07139942A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a simple, inexpensive surveying apparatus, which can measure the difference elevation and distance of survey stations. CONSTITUTION:This surveying apparatus comprises the combination of a marking tool 1, which is arranged at a survey station P, and a measuring instrument 2 arranged at a reference point. The marking tool 1 has shining actual marks 11, which are aligned in many pieces at known intervals. The measuring instrument 2 has a lens 21, a CCD image sensor 22 and a computer 26. The lens 21 collects the emitted lights from the shining actual marks 11 included in the field of view and forms the convergent light. The CCD image sensor 22 receives the convergent light and forms the luminance image corresponding to the shining actual marks 11. The computer 26 processes the luminance image, extracts the picked-up image marks and computes the surveyed information with regard to the surrey station P based on the relative relationship between the alignment of the actual marks and the alignment of the image marks. In this surveyed information, the differential elevation and the distance are included.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、主として土木現場や建
築現場で使用する測量装置に関する。特に、多点測量を
行なうのに適した測量装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surveying instrument mainly used in civil engineering and construction sites. In particular, the present invention relates to a surveying instrument suitable for multipoint surveying.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からある測量装置としては、光波測
距儀、トランシット、追尾型トータルステーション等が
知られている。光波測距儀は、所定の基準信号に基いた
変調光を、測点に配置された反射プリズム等からなる標
的に照射し、その反射光を受光復調し、復調信号と基準
信号との位相差を求める事により、測点までの距離を検
出するものである。又、測量現場での比高測定を行なう
時には、測点に立てられた高さメモリ付きのポールを、
水平方向に回転するトランシットの望遠鏡で視準して、
そのメモリを読み取る方法が採られている。さらに、多
点測量を単独作業者が行なう目的で、追尾型トータルス
テーションが開発されている。トータルステーションは
光波測距儀を、水平角のみならず仰角をも測れるモータ
駆動機構の付いたトランシットに一体化した構造を有す
る。追尾型では、測点に配置された標的となる反射プリ
ズムをレーザ光の走査によって自動的にサーチする。サ
ーチ結果に基き前記モータ駆動機構を制御し、標的を追
尾しながら測量を行なうものである。
2. Description of the Related Art As a conventional surveying device, a light-wave rangefinder, a transit, a tracking type total station, etc. are known. An optical rangefinder irradiates modulated light based on a predetermined reference signal to a target consisting of a reflection prism or the like placed at a measurement point, receives and demodulates the reflected light, and obtains the phase difference between the demodulated signal and the reference signal. The distance to the measurement point is detected by finding Also, when performing a specific height measurement at a survey site, use a pole with a height memory set at the measuring point.
Collimate with a Transit telescope that rotates horizontally,
The method of reading the memory is adopted. In addition, a tracking type total station has been developed for the purpose of performing multipoint survey by an independent operator. The total station has a structure in which a light-wave rangefinder is integrated into a transit equipped with a motor drive mechanism that can measure not only the horizontal angle but also the elevation angle. In the tracking type, a target reflection prism arranged at a measuring point is automatically searched by scanning laser light. Based on the search result, the motor drive mechanism is controlled to perform surveying while tracking the target.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】第1に説明した光波測
距儀はレーザ光源、変調/復調器、位相比較器等を含ん
でおり、構造が複雑であり且つ高価であるという課題が
あった。そこで、本発明は距離測定の可能な簡単且つ安
価な測量装置を提供する事を第1の目的とする。第2に
説明したトランシットによる比高測定では、トランシッ
ト本体側の作業者に加えポールをセッティング又は移動
する追加の作業者が必要であり、測量に手間がかかると
ともに自動化ができないという課題がある。そこで、本
発明は自動的に比高測定が可能な測量装置を提供する事
を第2の目的とする。第3に説明した追尾型トータルス
テーションは自動的な標的のサーチが可能であり多点測
量に適している。しかしながら、レーザビームを用いた
走査機構及びモータ駆動機構を含んでいる為構造的に極
めて複雑であり価格的にも普及レベルにはほど遠い。現
状では、複数の作業者により回転する望遠鏡のついた平
板と巻尺を用いて古典的な平板測量法を行なっているの
が実情である。そこで本発明は、多点測量を自動で行な
える測量装置を普及レベルの価格帯で実現する事を第3
の目的とする。
The optical rangefinder described above includes a laser light source, a modulator / demodulator, a phase comparator, etc., and has a problem that the structure is complicated and expensive. . Therefore, it is a first object of the present invention to provide a simple and inexpensive surveying device capable of measuring distance. The specific height measurement by the transit described above requires an additional operator who sets or moves the pole in addition to the operator on the side of the transit main body, which requires a lot of time and effort for the survey and cannot be automated. Therefore, a second object of the present invention is to provide a surveying device capable of automatically measuring a specific height. The tracking-type total station described in the third is capable of automatic target search and is suitable for multipoint survey. However, since it includes a scanning mechanism using a laser beam and a motor driving mechanism, the structure is extremely complicated and the price is far from the popular level. At present, it is the actual situation that a classical flat plate surveying method is performed by using a flat plate with a telescope rotated by a plurality of workers and a tape measure. In view of this, the present invention thirdly realizes a surveying device capable of automatically performing multipoint surveying at a price level of a popular level.
The purpose of.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題を解決し本発明の目的を達成する為に以下の手段を講
じた。即ち、本発明にかかる測量装置は基本的に、測点
に配置される標識具と、基準点に配置される測定器との
組み合わせからなる。前記標識具は既知間隔で多数配列
した輝状の実マークを有している。一方、前記測定器
は、レンズ手段、撮像手段、処理演算手段を備えてい
る。該レンズ手段は視野に含まれる輝状の実マークから
の放射光を集めて収束光を形成する。該撮像手段は、収
束光を受光して該輝状の実マークに応じた輝度画像を生
成する。該処理演算手段は輝度画像を処理して撮像され
た像マークを抽出する。さらに、実マーク配列と像マー
ク配列との相対的な関係から測点に関する測量情報を算
出する。具体的には、前記処理演算手段は視野の鉛直方
向に沿った実マーク配列と像マーク配列との相対的な関
係から比高測量情報を算出する。さらに、実マーク配列
の寸法と像マーク配列の寸法との相対的な比を演算し、
レンズ公式に従って距離測量情報を算出する。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems of the prior art and achieve the object of the present invention, the following means were taken. That is, the surveying instrument according to the present invention basically comprises a combination of a marker placed at a measuring point and a measuring instrument placed at a reference point. The marker has bright actual marks arranged in large numbers at known intervals. On the other hand, the measuring device includes a lens unit, an image pickup unit, and a processing calculation unit. The lens means collects the emitted light from the bright real mark included in the field of view to form convergent light. The imaging means receives the convergent light and generates a brightness image corresponding to the bright real mark. The processing calculation means processes the luminance image and extracts the image mark captured. Further, the survey information regarding the measurement points is calculated from the relative relationship between the actual mark array and the image mark array. Specifically, the processing calculation means calculates the specific height survey information from the relative relationship between the real mark array and the image mark array along the vertical direction of the visual field. Furthermore, the relative ratio between the size of the actual mark array and the size of the image mark array is calculated,
Calculate the distance measurement information according to the lens formula.

【0005】好ましくは、前記処理演算手段は3個以上
の像マークに基いて測量情報の演算を行ない、該標識具
の傾斜に起因する誤差を除去可能にしている。又、前記
測定器は該レンズ手段と該撮像手段の間にパタン板が介
在しており、レンズ手段からの収束光を空間変調して撮
像手段により得られる輝度画像の高解像度化を図ってい
る。さらに、前記測定器は走査手段を備えており、視野
方向を選択可能とする。加えて、前記撮像手段はエリア
イメージセンサで構成する事ができる。
Preferably, the processing calculation means calculates the surveying information based on three or more image marks so that an error caused by the inclination of the marker can be removed. Further, in the measuring instrument, a pattern plate is interposed between the lens means and the image pickup means, and spatially modulates the convergent light from the lens means to improve the resolution of the luminance image obtained by the image pickup means. . Further, the measuring device is provided with a scanning means, and the visual field direction can be selected. In addition, the image pickup means can be composed of an area image sensor.

【0006】一方、好ましくは前記標識具は個々に識別
可能な実マークを有している。これにより、実マークと
像マークの一対一対応関係を用いた測量情報の算出が可
能になる。この様に個々に識別可能な実マークは、例え
ばM系列に従って配列する事が可能である。前記標識具
は反射体又は常時点灯型発光体からなるスタティックな
輝状の実マークを用いる事ができる。あるいはこれに代
えて、点滅制御可能な発光体からなるダイナミックな輝
状の実マークを用いる事ができる。
On the other hand, preferably, the marking tool has a real mark that can be individually identified. As a result, it becomes possible to calculate the surveying information using the one-to-one correspondence between the real mark and the image mark. In this way, the individually identifiable actual marks can be arranged according to, for example, the M series. As the marker, a static bright actual mark made of a reflector or a constant lighting type light emitter can be used. Alternatively, it is possible to use a dynamic bright real mark made of a luminescent material whose blinking can be controlled.

【0007】[0007]

【作用】本発明によれば、既知の間隔寸法に従って割り
付けられた輝状の実マークを有する標識具を、測点から
離間した基準点に配置された測定器で撮像する。撮像さ
れた像マークの間隔寸法が距離に応じて変化する原理を
利用して測距を実行している。即ち基準点に配置された
測定器により、標識具上の2個以上の実マークを撮像す
る。対応する2個の像マークの間隔寸法を画像処理及び
演算により求め、実寸法間隔に対する縮小率から距離を
算出する様にしている。光波測距儀等の様に変調レーザ
ビームの遅延時間を測定する様な複雑な方式を採用する
事なく、極めて簡便に距離に関する測量情報が得られ
る。又、個々に識別可能な実マークを標識具の表面に沿
って既知間隔で多数配列するとともに、測定器側で撮像
した像マークを識別し、実マークとの一対一対応関係か
ら測点における比高を直ちに読み取る事ができる。本発
明にかかる測量装置は距離と比高を同時に且つ自動で測
量する事が可能である。さらに、視野内に含まれる実マ
ークを多点撮像する事により、測定器側において対応的
に多点像マークが得られ、最小二乗法等の統計的処理が
適用可能になり測量精度を上げる事ができる。この場合
少なくとも3個以上の像マークを得る事により、標識具
の傾斜に起因する誤差を除去する事が可能になり、正し
い測量結果を得る事ができる。加えて、測定器側におい
て、レンズ手段を通過した収束光に対して空間変調を行
なうパタン手段を介在させる事により、レンズ結像面に
おけるスポットの位置を後方配置された撮像面に拡大投
影できるので、検出精度が著しく向上する。特にこれは
画素数が製造上制約されるCCDイメージセンサ等のエ
リアセンサを撮像手段として用いた場合、十分実用的な
距離測量精度が確保できる事を意味する。エリアイメー
ジセンサを用いれば標識具の左右方向傾斜補正が可能に
なる。さらに、測定器側に組み込まれた走査手段と結合
する事により、水平方向に関する自動追尾が可能にな
る。又、走査手段を組み込む事により視野方向の選択が
可能になり単独作業者が多点測量を容易に実施できる。
従来の追尾型トータルステーションと比較すると非常に
簡便な構造となっている。一方、標識具側では個々に識
別可能な実マークを備えており、実マークと像マークの
一対一対応関係を用いた測量情報の算出を可能にしてい
る。例えばM系列により符号化された実マークを採用す
る事により、スタティックな反射体等を輝状マークに使
用する事ができる。従って、本発明では輝状マークは発
光体と反射体の何れをも用いる事ができる。特に、輝状
マークを点滅制御可能な発光体で構成する事により、一
点のみの像マークでも点滅状態を検出する事により他の
マークから識別できる。従って、標識具と測定器が互い
に接近して視野内に1個の実マークのみが含まれる場合
でも、これを識別でき一対一対応関係から測量情報が得
られる。従って、最短距離測量限界を小さくする事がで
きる。あるいは、測定器側で焦点距離の大きい望遠レン
ズを使用する事が可能になり、距離分解能を向上でき
る。
According to the present invention, a marker having bright actual marks allocated according to a known distance dimension is imaged by a measuring instrument arranged at a reference point separated from a measuring point. Distance measurement is performed by utilizing the principle that the distance between imaged image marks changes with distance. That is, two or more real marks on the marker are imaged by the measuring device arranged at the reference point. The distance dimension between the two corresponding image marks is obtained by image processing and calculation, and the distance is calculated from the reduction ratio with respect to the actual dimension distance. The distance measurement information can be obtained very easily without employing a complicated method such as a light wave distance measuring device that measures the delay time of the modulated laser beam. In addition, a large number of individually identifiable real marks are arranged along the surface of the marker at known intervals, and the image marks taken by the measuring instrument are identified, and the ratio at the measurement point is determined from the one-to-one correspondence with the actual marks. The high can be read immediately. The surveying device according to the present invention can simultaneously and automatically measure the distance and the specific height. In addition, by capturing multipoint images of the actual marks included in the field of view, multipoint image marks can be obtained correspondingly on the measuring instrument side, and statistical processing such as the least squares method can be applied to improve surveying accuracy. You can In this case, by obtaining at least three or more image marks, it is possible to eliminate the error caused by the inclination of the marker, and it is possible to obtain a correct survey result. In addition, the position of the spot on the lens image plane can be magnified and projected on the rear surface of the image pickup surface by interposing the pattern means for spatially modulating the convergent light passing through the lens means on the measuring device side. , The detection accuracy is significantly improved. In particular, this means that when an area sensor such as a CCD image sensor in which the number of pixels is limited in manufacturing is used as the image pickup means, sufficiently practical distance measurement accuracy can be secured. If the area image sensor is used, it is possible to correct the inclination of the marker in the left-right direction. Furthermore, by combining with the scanning means incorporated in the measuring instrument side, automatic tracking in the horizontal direction becomes possible. Further, by incorporating the scanning means, the direction of the visual field can be selected, and an independent operator can easily perform multipoint survey.
Compared to the conventional tracking type total station, it has a very simple structure. On the other hand, the marking tool side is provided with real marks that can be individually identified, and it is possible to calculate surveying information using a one-to-one correspondence between real marks and image marks. For example, by using a real mark encoded by the M series, a static reflector or the like can be used as the bright mark. Therefore, in the present invention, the luminous mark can use either a light emitter or a reflector. In particular, by forming the bright mark by a light-emitting body capable of blinking control, even one image mark can be distinguished from other marks by detecting the blinking state. Therefore, even when the marker and the measuring instrument are close to each other and only one actual mark is included in the visual field, this can be identified and the survey information can be obtained from the one-to-one correspondence. Therefore, the shortest distance measurement limit can be reduced. Alternatively, it becomes possible to use a telephoto lens having a large focal length on the measuring instrument side, and the distance resolution can be improved.

【0008】[0008]

【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図1は本発明にかかる測量装置の第1
実施例を示すブロック図である。本測量装置は測点Pに
配置される標識具1と、基準点に配置される測定器2と
の組み合わせからなる。標識具1は既知の間隔Dで多数
配列した輝状の実マーク11を有している。本例では実
マーク11は常時点灯型の発光ダイオードからなる。実
マーク11の周囲は非反射材12で囲まれている。実マ
ーク11はポール形状を有する標識具1の鉛直方向に沿
って配列されており、比高Hを示す目盛りになってい
る。本例では14段階に実マーク11が配列されてお
り、個々に識別可能となっている。即ち、実マーク11
はM系列に従って配列されている。本例ではM系列によ
る符号化の為に、補助マーク13が用いられている。互
いに隣り合う実マーク11の間に補助マーク13が介在
する場合にはビット1を示し、介在しない場合にはビッ
ト0を示す。これらのビットはM系列に従って配列され
ており、最低4個のビット列を読み取ると、各実マーク
11の配列順位が分かり個々に識別可能となる。なお補
助マーク13も発光ダイオードからなる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a first surveying instrument according to the present invention.
It is a block diagram which shows an Example. This surveying instrument comprises a combination of a marker 1 arranged at a measuring point P and a measuring instrument 2 arranged at a reference point. The marker 1 has a large number of bright real marks 11 arranged at known intervals D. In this example, the actual mark 11 is composed of a constant lighting type light emitting diode. The circumference of the actual mark 11 is surrounded by the non-reflective material 12. The actual marks 11 are arranged along the vertical direction of the marker 1 having a pole shape, and are graduated to indicate the specific height H. In this example, the real marks 11 are arranged in 14 steps, and can be individually identified. That is, the real mark 11
Are arranged according to the M series. In this example, the auxiliary mark 13 is used for encoding by the M series. Bit 1 is shown when the auxiliary mark 13 is interposed between the adjacent real marks 11, and bit 0 is shown when the auxiliary mark 13 is not interposed. These bits are arranged according to the M series, and when at least four bit strings are read, the arrangement order of each real mark 11 can be known and can be individually identified. The auxiliary mark 13 is also made of a light emitting diode.

【0009】一方測定器2はレンズ手段21を備えてお
り、視野に含まれる輝状の実マーク11及び補助マーク
13からの放射光を集めて収束光を形成する。又撮像手
段を構成するCCDイメージセンサ22を備えており、
該収束光を受光して輝状の実マーク11及び補助マーク
13に応じた輝度画像を生成する。なおレンズ手段21
の前側にはフィルタ23が組み込まれている。又レンズ
手段21には移動ステージ28を介してフォーカス調整
ステッピングモータ24が接続されており、自動焦点調
整が行なわれる。これらレンズ手段21、CCDイメー
ジセンサ22、フィルタ23、フォーカス調整ステッピ
ングモータ24及び移動ステージ28は鏡筒25の内部
に収納されている。
On the other hand, the measuring device 2 is provided with a lens means 21 and collects the emitted light from the bright real mark 11 and the auxiliary mark 13 included in the visual field to form a convergent light. Further, it is provided with a CCD image sensor 22 which constitutes an image pickup means,
The converged light is received to generate a brightness image corresponding to the bright real mark 11 and the auxiliary mark 13. The lens means 21
A filter 23 is incorporated on the front side of the. A focus adjusting stepping motor 24 is connected to the lens means 21 via a moving stage 28 to perform automatic focus adjustment. The lens unit 21, the CCD image sensor 22, the filter 23, the focus adjusting stepping motor 24, and the moving stage 28 are housed inside a lens barrel 25.

【0010】測定器2はさらに処理演算手段を構成する
コンピュータ26を備えており、CCDインターフェイ
ス27を介してCCDイメージセンサ22に接続してい
る。コンピュータ26は上述した輝度画像を処理してC
CDイメージセンサ22により撮像された像マークを抽
出する。さらに実マーク11の既知配列と抽出された像
マークの配列との相対的な関係から測点Pに関する測量
情報を抽出する。コンピュータ26は以上の基本的な処
理に加えて、種々の付加的なプログラムを組み込み長に
より高度の情報処理を行なわせて測量システムを構築す
る事ができる。
The measuring instrument 2 further comprises a computer 26 which constitutes a processing / calculating means, and is connected to the CCD image sensor 22 via a CCD interface 27. The computer 26 processes the above-described luminance image to C
The image mark imaged by the CD image sensor 22 is extracted. Further, the survey information regarding the measurement point P is extracted from the relative relationship between the known array of the actual marks 11 and the array of the extracted image marks. In addition to the above basic processing, the computer 26 can build a surveying system by performing various kinds of additional programs to perform advanced information processing by the built-in length.

【0011】鏡筒25は回転ステージ29の上に搭載さ
れている。回転ステージ29は三脚30により支えられ
ている。回転ステージ29には回転駆動ステッピングモ
ータ31が連結している。この回転駆動ステッピングモ
ータ31は走査手段を構成し、視野方向を選択可能とす
る。この為、回転駆動ステッピングモータ31はモータ
インターフェイス32を介してコンピュータ26の制御
を受け、自動追尾や多点測量が可能になる。又、フォー
カス調整ステッピングモータ24もコンピュータ26の
制御を受ける。
The lens barrel 25 is mounted on a rotary stage 29. The rotary stage 29 is supported by a tripod 30. A rotary drive stepping motor 31 is connected to the rotary stage 29. The rotary drive stepping motor 31 constitutes a scanning means and makes it possible to select the visual field direction. For this reason, the rotary drive stepping motor 31 is controlled by the computer 26 via the motor interface 32 to enable automatic tracking and multipoint survey. The focus adjustment stepping motor 24 is also controlled by the computer 26.

【0012】次に図2を参照して、図1に示した測量装
置の動作を説明する。図2はCCDイメージセンサ22
の撮像面を模式的に示している。比較的近距離領域で撮
像された標識具の輝度画像が表わされている。近距離領
域の場合標識具は部分的に撮像され、例えば本例では5
個の像マーク33が輝度画像に含まれる。又3個の補助
マークに対応した像マーク34が含まれている。これら
像マーク33,34の配列関係を画像処理により検出し
て4個のビット列1,0,0,1を読み取る。これによ
り撮像された像マーク33を実マークに対応して個々に
識別する事ができる。例えば水平視準線を表わすx軸の
直下に位置する像マーク33は下から6番目の実マーク
に対応しており、x軸の直上に位置する実マーク33は
下から7番目の実マークに対応している事がM系列を解
読して読み取れる。これにより測点Pからの比高が既知
の実寸間隔Dの6倍(6D)と7倍(7D)の間に位置
する事が読み取れる。従って比高Hは6Dと7Dの間の
数値を取る。x軸とレベル6Dの間の差分ΔHについて
は補間により算出する事ができる。この様に、本測量装
置は視野の鉛直方向に沿った実マーク配列と像マーク配
列との相対的な関係から比高Hに関する測量情報を算出
する。
Next, the operation of the surveying device shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a CCD image sensor 22.
The image pickup surface of is schematically shown. A brightness image of the marker is shown in a relatively short distance area. In the case of a short-distance area, the marker is partially imaged, for example, 5 in this example.
The individual image marks 33 are included in the luminance image. Further, an image mark 34 corresponding to three auxiliary marks is included. The arrangement relationship of these image marks 33 and 34 is detected by image processing, and four bit strings 1, 0, 0, 1 are read. As a result, the captured image mark 33 can be individually identified in correspondence with the actual mark. For example, the image mark 33 immediately below the x-axis representing the horizontal line of sight corresponds to the sixth real mark from the bottom, and the real mark 33 immediately above the x-axis becomes the seventh real mark from the bottom. Correspondence can be read by decoding the M series. From this, it can be read that the specific height from the measurement point P is located between 6 times (6D) and 7 times (7D) of the known actual size interval D. Therefore, the specific height H takes a numerical value between 6D and 7D. The difference ΔH between the x-axis and level 6D can be calculated by interpolation. In this way, the surveying instrument calculates surveying information regarding the specific height H from the relative relationship between the actual mark array and the image mark array along the vertical direction of the visual field.

【0013】前述した様にCCDイメージセンサ22の
撮像面には4間隔分の像マーク33が映し出されてい
る。画像処理により4個分の像マークの配列寸法4dが
検出できる。これと既知の4間隔寸法4Dとの比をとる
事により測点Pまでの距離が算出できる。即ち、実マー
ク配列の寸法と像マーク配列の寸法との相対的な比を演
算しレンズ公式に従って距離に関する測量情報が得られ
る。
As described above, the image marks 33 for four intervals are projected on the image pickup surface of the CCD image sensor 22. By the image processing, the array dimension 4d of four image marks can be detected. The distance to the measurement point P can be calculated by taking the ratio of this and the known 4-spacing dimension 4D. That is, the relative ratio between the size of the actual mark array and the size of the image mark array is calculated, and the distance measurement information is obtained according to the lens formula.

【0014】本例では撮像手段としてCCDイメージセ
ンサ22を用いているが他のエリアイメージセンサを採
用しても良い。エリアイメージセンサを用いた場合に
は、垂直視準線を表わすy軸からの偏位量sも検出でき
る。これにより比高及び距離に加えて方位に関する測量
情報も得られる。この方位測量情報に基き追尾動作が可
能になる。加えてエリアイメージセンサを用いれば1個
の標識具に限られず多数個の標識具を同時に撮像でき
る。さらに、エリアイメージセンサを用いれば少なくと
も3個の像マークに基いて測量情報の演算を行ない、標
識具の垂直視準線に対する傾斜に起因する誤差を除去す
る事もできる。
In this example, the CCD image sensor 22 is used as the image pickup means, but another area image sensor may be adopted. When the area image sensor is used, the deviation amount s from the y-axis representing the vertical line of sight can also be detected. As a result, in addition to the specific height and the distance, surveying information on the bearing can be obtained. The tracking operation becomes possible based on this azimuth survey information. In addition, if the area image sensor is used, not only one marker but also many markers can be imaged simultaneously. Further, if the area image sensor is used, the survey information can be calculated based on at least three image marks, and the error caused by the inclination of the marker with respect to the vertical collimation line can be removed.

【0015】なお比高及び距離の測量に限れば、エリア
イメージセンサに代えてy軸に沿って配置されたリニア
イメージセンサを用いる事もできる。一般にエリアイメ
ージセンサに比べリニアイメージセンサは画素数が大き
い為分解能が高くなり測量精度を上げる事ができる。
As long as the measurement of the specific height and the distance is limited, a linear image sensor arranged along the y-axis can be used instead of the area image sensor. In general, a linear image sensor has a larger number of pixels than an area image sensor, so that the resolution is high and the survey accuracy can be improved.

【0016】図3は標識具が比較的遠距離に位置する場
合におけるCCDイメージセンサ22上の輝度画像を表
わしている。図示する様に遠距離領域では標識具の全体
が視野に納まり14レベル分の像マーク33が全て認識
できる。前述した様にM系列により符号化された個々の
像マーク33は識別可能であり、x軸直下に位置する像
マークを特定できる。又x軸からの差分も補完により算
出できる。以上により比高H+ΔHが求められる。又、
14レベル分の像マーク配列の寸法14dを輝度画像上
で読み取り、これと既知の14レベル分の実寸法14D
との比をとる事により距離が求まる。さらに、y軸から
の偏位量sを画像上で読み取る事により方位が求められ
る。
FIG. 3 shows a luminance image on the CCD image sensor 22 when the marker is located at a relatively long distance. As shown in the figure, in the long-distance area, the entire marking tool fits in the field of view, and all 14 levels of image marks 33 can be recognized. As described above, the individual image marks 33 encoded by the M series can be identified, and the image mark located immediately below the x axis can be specified. Also, the difference from the x-axis can be calculated by complementation. From the above, the specific height H + ΔH is obtained. or,
The size 14d of the image mark array for 14 levels is read on the brightness image, and this and the known actual size 14D for 14 levels are read.
The distance is obtained by taking the ratio with. Further, the azimuth is obtained by reading the deviation amount s from the y-axis on the image.

【0017】次に、図4及び図5のフローチャートを参
照してコンピュータ26の処理演算動作を詳細に説明す
る。先ず、測定器を起動し測量を開始すると、ステップ
S1を通ってステップS2を実行する。このステップS
2では、回転ステージを回転させて標識具をサーチし視
準を合わせる。この時回転角度θ0を記憶しておく。次
にステップS3に移り、CCDイメージセンサに写る像
マークのy座標を全て求める。この時同時にy座標に対
する偏位量sも求めておく。次のステップS4では、輝
度画像のx軸直下に写る像マークを識別し、標識具上で
の高さHを求める。続いてステップS5において、高さ
Hと既知の実寸間隔Dにより他の実マークのY座標を全
て求める。次にステップS6において、yiとYiとに
より直線回帰を行ない、ΔH及び画像上での配列ピッチ
dを求める。この様に視野に映った複数のマークに対し
て最小二乗法等の統計手法を適用する事により、より高
精度でΔHの補間が可能になる。
Next, the processing operation of the computer 26 will be described in detail with reference to the flow charts of FIGS. First, when the measuring instrument is activated and the surveying is started, step S2 is executed through step S1. This step S
In 2, the rotary stage is rotated to search for the marker and collimate it. At this time, the rotation angle θ0 is stored. Next, in step S3, all y-coordinates of the image mark appearing on the CCD image sensor are obtained. At this time, the deviation amount s with respect to the y coordinate is also obtained at the same time. In the next step S4, the image mark appearing just below the x-axis of the luminance image is identified, and the height H on the marker is obtained. Subsequently, in step S5, all the Y coordinates of the other actual marks are obtained from the height H and the known actual size interval D. Next, in step S6, linear regression is performed using yi and Yi to obtain ΔH and the array pitch d on the image. By applying a statistical method such as the least squares method to a plurality of marks reflected in the visual field in this way, it is possible to interpolate ΔH with higher accuracy.

【0018】次に図5のステップS7に移り、結像公式
(1/F)+(1/f)=1/f0と拡大率公式f/F
=d/Dとによりレンズから測点Pまでの距離Fを求め
る。なお上記公式中fはレンズからCCDイメージセン
サまでの距離を示し、f0はレンズの焦点距離を表わし
ている。さらにステップS8に移り、測点Pの方位角θ
をθ0+atan((s/F)・(D/d))により求
める。以上により測点Pの距離F、水平方位角θ、比高
H+ΔHが求まったので、ステップS9でこれを記憶す
る。必要ならば直角座標へ変換する。続いて図4のステ
ップS1に戻り測定終了かどうかを判断する。測定が終
了した場合にはステップS10に進み測量結果をプロッ
タやプリンタに出力する。
Next, in step S7 of FIG. 5, the imaging formula (1 / F) + (1 / f) = 1 / f0 and the magnification ratio formula f / F.
= D / D, the distance F from the lens to the measuring point P is obtained. In the above formula, f represents the distance from the lens to the CCD image sensor, and f0 represents the focal length of the lens. Furthermore, the process proceeds to step S8, where the azimuth angle θ of the measuring point P is
Is calculated by θ0 + atan ((s / F) · (D / d)). Since the distance F of the measuring point P, the horizontal azimuth angle θ, and the specific height H + ΔH are obtained as described above, they are stored in step S9. Convert to Cartesian coordinates if necessary. Then, the process returns to step S1 of FIG. 4 to determine whether or not the measurement is completed. When the measurement is completed, the process proceeds to step S10 and the survey result is output to the plotter or printer.

【0019】図6は本発明にかかる測量装置の第2実施
例を示す模式図である。図1に示した第1実施例と対応
する部分には対応する参照番号を付して理解を容易にし
ている。本実施例では標識具1側に設けられた実マーク
11及び補助マーク13が反射プリズムにより構成され
ている。反射プリズムは第1実施例に用いた発光ダイオ
ードと異なり電源を要しない点で利点がある。一般に、
本発明では反射プリズム等の反射体又は発光ダイオード
等の発光体を用いて輝状の実マークを構成できる。実マ
ークは例えばM系列を用いた符号化により個々に識別可
能であり、特に輝状の実マークを点滅制御しなくても特
定でき所謂スタティックな標識具を用いる事ができる。
なお、第1実施例及び第2実施例ともにマークは離散的
な点光源により構成されているが、本発明はこれに限ら
れるものではない。反射体もしくは発光体を所定の形状
にパタニングし、マーク配列を構築する様にしても良
い。
FIG. 6 is a schematic view showing a second embodiment of the surveying instrument according to the present invention. Parts corresponding to those of the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by corresponding reference numerals to facilitate understanding. In this embodiment, the actual mark 11 and the auxiliary mark 13 provided on the marker 1 side are constituted by a reflecting prism. The reflecting prism is advantageous in that it does not require a power source unlike the light emitting diode used in the first embodiment. In general,
In the present invention, a bright actual mark can be formed by using a reflector such as a reflecting prism or a light emitter such as a light emitting diode. The actual marks can be individually identified by encoding using, for example, the M-sequence, and a so-called static marker can be used that can identify the actual marks without controlling the blinking of the actual marks.
Although the marks are formed of discrete point light sources in both the first and second embodiments, the present invention is not limited to this. The mark array may be constructed by patterning the reflector or the light emitter into a predetermined shape.

【0020】一方測定器2側には鏡筒25の上にレーザ
投光部41が設けられている。本例では輝状の実マーク
11及び補助マーク13として反射プリズムを用いてい
るので、レーザ投光部41によりこれらのマークを照明
し、コントラストの高い輝度画像が得られる様にしてい
る。なおレーザ投光部41は下側の鏡筒25に重ねられ
た上側の鏡筒42に収納されている。
On the other hand, on the measuring instrument 2 side, a laser projecting section 41 is provided on the lens barrel 25. In this example, since reflective prisms are used as the bright real mark 11 and the auxiliary mark 13, these marks are illuminated by the laser projecting unit 41 so that a high-contrast brightness image can be obtained. The laser projection unit 41 is housed in the upper lens barrel 42, which is stacked on the lower lens barrel 25.

【0021】図7は本発明にかかる測量装置の第3実施
例を示す模式図である。図1に示した第1実施例と対応
する部分には対応する参照番号を付して理解を容易にし
ている。本例では標識具1に設けられた実マーク11が
点滅制御可能な発光ダイオードで構成されている。実マ
ーク11は既知の寸法Dに従って等間隔で配列されてい
る。第1実施例及び第2実施例の様にM系列を用いた識
別化と異なり、本例では個々の実マーク11を点滅制御
する事により識別化している。前述した様にM系列によ
り符号化されたスタティックな実マークでは最低4個分
が視野に納まる必要があり、最小距離測定範囲が制限さ
れる。これに対して、本実施例では個々の実マークが点
滅制御により識別できる為、1個分が視野に納まれば特
定可能であり最小距離測定範囲の限界が緩和できる。
FIG. 7 is a schematic view showing a third embodiment of the surveying instrument according to the present invention. Parts corresponding to those of the first embodiment shown in FIG. 1 are designated by corresponding reference numerals to facilitate understanding. In this example, the actual mark 11 provided on the marker 1 is composed of a light emitting diode capable of blinking control. The actual marks 11 are arranged at equal intervals according to the known dimension D. Unlike the identification using the M series as in the first and second embodiments, in this example, the individual real marks 11 are identified by controlling blinking. As described above, it is necessary for at least four static real marks encoded by the M sequence to fit in the field of view, and the minimum distance measurement range is limited. On the other hand, in the present embodiment, since the individual actual marks can be identified by the blink control, they can be identified if only one is within the field of view, and the limit of the minimum distance measurement range can be relaxed.

【0022】具体的な構成としては各実マーク11が点
灯切換器51に接続されている。この点灯切換器51は
電池52により給電を受ける。点灯切換器51はデータ
受信器53により制御される。このデータ受信器53は
受信アンテナ54を介して測定器2側から識別の為のデ
ータ供給を受ける。なお標識具1のボディ55には表示
器56が取り付けられている。この表示器56は受信ア
ンテナ54及びデータ受信器53を介して測定器2側か
ら送信された測量情報を表示する為に用いられる。標識
具1をセッティングする作業者は表示された測量情報に
基き自らの位置を確認できる。
As a specific configuration, each actual mark 11 is connected to the lighting switch 51. The lighting switch 51 is powered by a battery 52. The lighting switch 51 is controlled by the data receiver 53. The data receiver 53 receives data for identification from the measuring instrument 2 side via the receiving antenna 54. A display 56 is attached to the body 55 of the marker 1. The display 56 is used to display the survey information transmitted from the measuring instrument 2 side via the receiving antenna 54 and the data receiver 53. An operator who sets the marker 1 can confirm his / her position based on the displayed survey information.

【0023】一方測定器2側は送信アンテナ61を備え
ており、標識具1側に対してマーク点滅制御の為のデー
タ及び測量情報を送信する。これらの制御データ及び測
量情報はデータ送信器62を介してコンピュータ26か
ら送信アンテナ61に供給される。
On the other hand, the measuring device 2 side is provided with a transmitting antenna 61, and transmits data and control information for controlling the blinking of the mark to the marker 1 side. The control data and the survey information are supplied from the computer 26 to the transmission antenna 61 via the data transmitter 62.

【0024】図8は本発明にかかる測量装置の第4実施
例を示す模式図であり、特に測定器2の光学配置を表わ
している。本例では、レンズ21とCCDイメージセン
サ22との間にパタン板71が介在しており、収束光7
2を空間変調して輝度画像の高解像度化を図っている。
図示する様に、本測定器2は光軸に沿って順に配置した
レンズ21、パタン板71、CCDイメージセンサ22
を備えている。光軸方向には測定対象となる実マーク1
1が存在する。
FIG. 8 is a schematic view showing a fourth embodiment of the surveying device according to the present invention, and particularly shows the optical arrangement of the measuring device 2. In this example, a pattern plate 71 is interposed between the lens 21 and the CCD image sensor 22, and the convergent light 7
2 is spatially modulated to increase the resolution of the luminance image.
As shown in the figure, the measuring instrument 2 includes a lens 21, a pattern plate 71, a CCD image sensor 22 which are arranged in order along the optical axis.
Is equipped with. Actual mark 1 to be measured in the optical axis direction
There is one.

【0025】パタン板71は光軸に直交する平面に沿っ
て規則的に配列した複数のパタン素を有している。本例
では図9に示す様に格子状パタン素が形成されている。
パタン板71はレンズ21の結像面73に対して光軸方
向後側に離間した位置に配されている。レンズ21に対
してデフォーカスした状態でパタン板71を照明する為
である。
The pattern plate 71 has a plurality of pattern elements arranged regularly along a plane orthogonal to the optical axis. In this example, a lattice pattern is formed as shown in FIG.
The pattern plate 71 is arranged at a position spaced apart from the image plane 73 of the lens 21 on the rear side in the optical axis direction. This is because the pattern plate 71 is illuminated with the lens 21 being defocused.

【0026】レンズ21は各実マーク11から発する放
射光を集光して対応する結像点に入射する収束光72に
変換するとともに、該収束光でパタン板71の一部をス
ポット照明して特定のパタン素を拡大投影する。CCD
イメージセンサ22は光軸に直交する平面に沿って配置
された受光面を有しており拡大投影されたパタン素影を
撮像して対応する輝度画像を生成する。コンピュータ
(図示せず)は輝度画像を処理してパタン素影の座標値
を検出する。この座標値が像マークの座標値となる。
The lens 21 collects the emitted light emitted from each actual mark 11 and converts it into the convergent light 72 which is incident on the corresponding image forming point, and spot-illuminates a part of the pattern plate 71 with the convergent light. Enlarge and project a specific pattern element. CCD
The image sensor 22 has a light-receiving surface arranged along a plane orthogonal to the optical axis, and captures the enlarged pattern image of the pattern to generate a corresponding luminance image. A computer (not shown) processes the luminance image to detect the coordinate value of the pattern shadow. This coordinate value becomes the coordinate value of the image mark.

【0027】図10は、CCDイメージセンサ22の受
光面に映し出された輝度画像の一例を表わしている。輝
度画像は個々の実マーク11に対応したスポット像74
を含んでいる。各スポット像74の内部にはパタン素影
75が映し出されている。前述した様にパタン板71は
格子状のパタン素を有している。従ってCCDイメージ
センサ22の受光面にはデフォーカスされた収束光によ
ってスポット照明され拡大投影された格子状のパタン素
影75が映し出される事になる。このパタン素影75を
画像処理して座標値を読み取る事により、個々の実マー
ク11に対応した像マークの座標値が求められる。本例
では結像面におけるスポットの位置を撮像面に拡大投影
できるので像マークの座標検出精度が著しく改善でき
る。
FIG. 10 shows an example of a brightness image projected on the light receiving surface of the CCD image sensor 22. The brightness image is a spot image 74 corresponding to each actual mark 11.
Is included. A pattern image 75 is projected inside each spot image 74. As described above, the pattern plate 71 has a lattice pattern. Therefore, on the light receiving surface of the CCD image sensor 22, the lattice-shaped pattern image 75 which is spot-illuminated and enlarged and projected by the defocused convergent light is projected. The coordinate value of the image mark corresponding to each actual mark 11 is obtained by image-processing this pattern image 75 and reading the coordinate value. In this example, since the position of the spot on the image plane can be enlarged and projected on the image plane, the coordinate detection accuracy of the image mark can be significantly improved.

【0028】図11は標識具1の他の具体例を示す模式
図である。本例では散乱型光ファイバ81を用いて標識
具1のボディを構成している。散乱型光ファイバ81の
頂部には反射鏡82が取り付けられ、底部には発光ダイ
オード83が取り付けられている。発光ダイオード83
から放射した光はレンズ84を介して散乱型光ファイバ
81に導入される。導入された光は反射鏡82により逆
進され、散乱型光ファイバ81内部に閉じ込められる。
散乱型光ファイバ81の胴部には所定の間隔で遮蔽材8
5が巻回されている。隣接する遮蔽材85の間に位置す
るスロットから散乱光が出射され、輝状の実マーク11
となる。即ち、散乱型光ファイバ81は光軸と直交する
方向に散乱光を放射する特性がある。
FIG. 11 is a schematic view showing another specific example of the marker 1. In this example, the body of the marker 1 is configured using the scattering type optical fiber 81. A reflecting mirror 82 is attached to the top of the scattering type optical fiber 81, and a light emitting diode 83 is attached to the bottom thereof. Light emitting diode 83
The light emitted from the light source is introduced into the scattering type optical fiber 81 via the lens 84. The introduced light travels backward by the reflecting mirror 82 and is confined inside the scattering type optical fiber 81.
The shielding member 8 is provided at a predetermined interval on the body of the scattering type optical fiber 81.
5 is wound. The scattered light is emitted from the slots located between the adjacent shields 85, and the bright real mark 11
Becomes That is, the scattering-type optical fiber 81 has a characteristic of emitting scattered light in a direction orthogonal to the optical axis.

【0029】図12は標識具1の別の具体例を示す模式
図である。本例では柱状のボディの周囲に、所定の間隔
で再帰反射テープ91が巻回されており実マーク11を
構成する。隣接する再帰反射テープ91の間には非反射
材92が巻回されており、輝度画像のコントラストを高
める工夫がなされている。
FIG. 12 is a schematic view showing another specific example of the marker 1. In this example, the retro-reflective tape 91 is wound around the columnar body at a predetermined interval to form the actual mark 11. A non-reflective material 92 is wound between adjacent retroreflective tapes 91, which is devised to enhance the contrast of the brightness image.

【0030】図13は標識具1が距離方向に傾いている
場合における傾斜量の算出方法の一例を示す幾何光学図
である。この傾斜量に基いて測量情報の補正が可能にな
る。図示する様にX−Y座標系の原点はレンズ21の中
心に設定されている。標識具1には測定対象となる3個
の実マークP0 ,P1 及びP2 が間隔Dで配列してい
る。レンズ21側から見た実マークP0 ,P1 ,P2
対する仰角θ0 ,θ1 ,θ2 は画像処理により求める事
ができる。従って、以下の数式に示す様に、仰角θ0
θ1 ,θ2 の値及び間隔Dの数値を用いて実マーク
0 ,P1 ,P2 の座標値(x0 ,y0 ),(x1 ,y
1 ),(x2 ,y2 )が算出できる。これら一直線上に
並んだ3個の座標値から標識具1の傾斜量を計算し、先
に求めた測量情報の補正を行なう。
FIG. 13 is a geometrical optical diagram showing an example of a method of calculating the amount of tilt when the marker 1 is tilted in the distance direction. The survey information can be corrected based on this tilt amount. As shown, the origin of the XY coordinate system is set at the center of the lens 21. On the marker 1, three actual marks P 0 , P 1 and P 2 to be measured are arranged at intervals D. The elevation angles θ 0 , θ 1 , θ 2 with respect to the actual marks P 0 , P 1 , P 2 viewed from the lens 21 side can be obtained by image processing. Therefore, as shown in the following equation, the elevation angle θ 0 ,
Using the values of θ 1 and θ 2 and the numerical value of the interval D, the coordinate values (x 0 , y 0 ), (x 1 , y of the actual marks P 0 , P 1 , P 2 are used.
1 ) and (x 2 , y 2 ) can be calculated. The inclination amount of the marker 1 is calculated from these three coordinate values arranged on a straight line, and the survey information previously obtained is corrected.

【数1】 [Equation 1]

【0031】最後に本発明にかかる測量装置の測定精度
を試算したので以下に示す。条件としてはレンズの焦点
距離f0を150mmとし、実マークの配列間隔Dを10
0mmに設定した。従って標識具の全長は、実マークを1
4レベルで配置した場合1.4m余りとなる。又CCD
イメージセンサとしては1024×1024の画素数を
有するものを使用した。画素ピッチは12μmである。
又受光面サイズは12.288×12.288mm2 であ
る。試算結果によれば、最短測量距離は5d<12.2
88mmの関係から約6.3mと算出される。画素ピッチ
に対する距離分解能は(12μm/14d)×距離Fで
与えられる。例えば距離Fが40mの時、分解能は12
μm/5.27mm=1/439ピッチとなる。従って距
離Fが40mの時、40000mm/439ピッチ=9
1.1mm/ピッチとなり、分解能は1画素当たり91.
1mmである。実際には、前述した様に多数個の像マーク
を用いた統計処理やパタン板を用いた分解能の拡大、像
マークの重心計算等を行なう事により距離分解能をワン
オーダ上げられる。画素ピッチ/10程度の検出精度が
可能であり、距離40mの時に1cm程度の誤差範囲で測
量ができる。
Lastly, the measurement accuracy of the surveying instrument according to the present invention was calculated by trial, and is shown below. As a condition, the focal length f0 of the lens is 150 mm, and the actual mark arrangement distance D is 10
It was set to 0 mm. Therefore, the actual length of the marking tool is 1
When placed at 4 levels, the remaining length is 1.4m. CCD
An image sensor having a pixel number of 1024 × 1024 was used. The pixel pitch is 12 μm.
The light-receiving surface size is 12.288 × 12.288 mm 2 . According to the trial calculation result, the shortest survey distance is 5d <12.2.
It is calculated to be about 6.3 m from the relationship of 88 mm. The distance resolution with respect to the pixel pitch is given by (12 μm / 14d) × distance F. For example, when the distance F is 40 m, the resolution is 12
μm / 5.27 mm = 1/439 pitch. Therefore, when the distance F is 40 m, 40,000 mm / 439 pitch = 9
It becomes 1.1 mm / pitch, and the resolution is 91.
It is 1 mm. Actually, as described above, the distance resolution can be increased by one order by performing statistical processing using a large number of image marks, enlarging the resolution using a pattern plate, and calculating the center of gravity of the image marks. Pixel pitch / 10 detection accuracy is possible, and measurement is possible within an error range of about 1 cm at a distance of 40 m.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば基準
点に配置された測定器で標識具上の2点以上の実マーク
を検出し、像マーク間隔の縮小率から距離を算出する事
によって、光波測距儀等の複雑な装置を使用する事なく
簡便且つ経済的な距離計を実現できる。鉛直上に配列し
た実マークを使用する事により、容易に入手できる画素
数の大きなリニアイメージセンサが採用でき、測量精度
を上げる事が可能になる。検出する像マークの点数を増
やす事により、測定器側の処理演算において統計的手法
が使えるのでより検出精度を上げる事ができる。又像マ
ークの検出点数を3個以上とする事によって、標識具が
傾斜していても正しい測量結果を得る事ができる。同時
に距離と比高を測定する事ができる。測定器側におい
て、レンズを通過した収束光に対して空間変調を行なう
パタン板を備える事により、結像面におけるスポットの
位置を撮像面に拡大投影できるので検出精度を著しく向
上できる。特にこれは、画素数が製造上制約されるエリ
アイメージセンサを使用しても十分実用的な距離検出精
度が確保できる事を意味する。エリアイメージセンサの
使用は標識具の傾斜補正を可能とし、又水平方向の自動
追尾の際偏位検出を行なう事ができる。標識具の高さ方
向に個々に識別可能な実マークを配列して目盛りを付け
る事により、リニアイメージセンサでも比高の読み取り
を行なう事ができ処理も容易であり検出精度も高い。M
系列の符号化により、スタティックな実マークが使用可
能となり、反射体も採用できる。さらには実マークを点
滅制御可能な発光体で構成する事により、目盛り読み取
りの範囲をより狭める事ができるので、最短測量距離を
縮小化したり、測定器側において焦点距離の大きい望遠
レンズを使って距離分解能を向上させたりする事ができ
る。測定器を制御可能な回転ステージに搭載する事によ
り、単独の作業者が多点測量を行なう事を容易とする。
従来の追尾型トータルステーションと比較するならば、
非常に簡便な構造であり経済性を考えるとその効果は計
り知れない。
As described above, according to the present invention, two or more real marks on the marker are detected by the measuring device arranged at the reference point, and the distance is calculated from the reduction rate of the image mark interval. As a result, a simple and economical rangefinder can be realized without using a complicated device such as a lightwave rangefinder. By using the actual marks arranged vertically, it is possible to use a linear image sensor with a large number of pixels that can be easily obtained, and it is possible to improve the survey accuracy. By increasing the number of image marks to be detected, a statistical method can be used in the processing calculation on the measuring instrument side, so that the detection accuracy can be further improved. Further, by setting the number of image mark detection points to three or more, it is possible to obtain a correct survey result even if the marker is inclined. It is possible to measure distance and specific height at the same time. By providing a pattern plate for performing spatial modulation on the convergent light that has passed through the lens on the measuring instrument side, the position of the spot on the image plane can be enlarged and projected on the image pickup plane, so that the detection accuracy can be significantly improved. In particular, this means that a sufficiently practical distance detection accuracy can be secured even if an area image sensor in which the number of pixels is restricted in manufacturing is used. The use of the area image sensor makes it possible to correct the inclination of the marking tool, and it is possible to detect the deviation during the automatic tracking in the horizontal direction. By arranging real marks that can be individually identified in the height direction of the marking tool and marking the scales, it is possible to read a specific height even with a linear image sensor, the processing is easy, and the detection accuracy is high. M
By encoding the sequence, a static real mark can be used, and a reflector can also be used. Furthermore, by configuring the actual mark with a light-emitting body that can be controlled to blink, the range of graduation reading can be further narrowed, so that the shortest survey distance can be shortened or a telephoto lens with a large focal length on the measuring instrument side can be used. The distance resolution can be improved. By mounting the measuring instrument on the controllable rotary stage, it is easy for a single operator to perform multipoint survey.
If you compare with the conventional tracking type total station,
The effect is immeasurable considering the economy because it has a very simple structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかる測量装置の第1実施例を示すブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a surveying instrument according to the present invention.

【図2】第1実施例の動作説明に供する線図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the first embodiment.

【図3】同じく動作説明に供する線図である。FIG. 3 is a diagram for similarly explaining the operation.

【図4】第1実施例の処理演算手順を示すフローチャー
トである。
FIG. 4 is a flowchart showing a processing calculation procedure of the first embodiment.

【図5】同じく処理演算手順を示すフローチャートであ
る。
FIG. 5 is a flowchart similarly showing a processing calculation procedure.

【図6】本発明にかかる測量装置の第2実施例を示すブ
ロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a second embodiment of the surveying instrument according to the present invention.

【図7】本発明にかかる測量装置の第3実施例を示すブ
ロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a third embodiment of the surveying instrument according to the present invention.

【図8】本発明にかかる測量装置の第4実施例を示す模
式図である。
FIG. 8 is a schematic view showing a fourth embodiment of the surveying instrument according to the present invention.

【図9】第4実施例に用いられるパタン板を示す平面図
である。
FIG. 9 is a plan view showing a pattern plate used in a fourth embodiment.

【図10】第4実施例の動作説明に供する線図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the operation of the fourth embodiment.

【図11】標識具の他の具体例を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic view showing another specific example of the marker.

【図12】標識具の別の実施例を示す模式図である。FIG. 12 is a schematic view showing another embodiment of the marker.

【図13】標識具の傾斜に対する補正演算を示す幾何図
である。
FIG. 13 is a geometric diagram showing a correction calculation for the inclination of the marker.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 標識具 2 測定器 11 実マーク 21 レンズ手段 22 CCDイメージセンサ 26 コンピュータ 29 回転ステージ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Marking tool 2 Measuring instrument 11 Actual mark 21 Lens means 22 CCD image sensor 26 Computer 29 Rotating stage

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 測点に配置される標識具と、基準点に配
置される測定器との組み合わせからなる測量装置であっ
て、 前記標識具は、既知間隔で多数配列した輝状の実マーク
を有しており、 前記測定器は、視野に含まれる輝状の実マークからの放
射光を集めて収束光を形成するレンズ手段と、 該収束光を受光して該輝状の実マークに応じた輝度画像
を生成する撮像手段と、 該輝度画像を処理して撮像された像マークを抽出し、実
マーク配列と像マーク配列との相対的な関係から該測点
に関する測量情報を算出する処理演算手段とを有する事
を特徴とする測量装置。
1. A surveying device comprising a combination of a marker placed at a measuring point and a measuring instrument arranged at a reference point, wherein the marker is a bright real mark arranged in large numbers at known intervals. The measuring device has a lens unit that collects the emitted light from the bright real mark included in the field of view to form convergent light, and receives the convergent light to form the bright real mark. An image pickup unit for generating a corresponding brightness image, an image mark taken by processing the brightness image is extracted, and surveying information regarding the measurement point is calculated from the relative relationship between the actual mark array and the image mark array. A surveying instrument comprising a processing and computing means.
【請求項2】 前記処理演算手段は、視野の鉛直方向に
沿った実マーク配列と像マーク配列との相対的な関係か
ら比高測量情報を算出する事を特徴とする請求項1記載
の測量装置。
2. The surveying instrument according to claim 1, wherein the processing operation means calculates the specific height survey information from a relative relationship between the actual mark array and the image mark array along the vertical direction of the visual field. apparatus.
【請求項3】 前記処理演算手段は、実マーク配列の寸
法と像マーク配列の寸法との相対的な比を演算しレンズ
公式に従って距離測量情報を算出する事を特徴とする請
求項1記載の測量装置。
3. The processing calculation means calculates the relative ratio between the size of the actual mark array and the size of the image mark array to calculate the distance measurement information according to the lens formula. Surveying equipment.
【請求項4】 前記処理演算手段は、3個以上の像マー
クに基いて測量情報の演算を行ない、該標識具の傾斜に
起因する誤差を除去可能にした事を特徴とする請求項1
ないし3記載の測量装置。
4. The processing calculation means is capable of calculating measurement information based on three or more image marks to remove an error caused by the inclination of the marker.
The surveying instrument according to 1 to 3.
【請求項5】 前記測定器は、該レンズ手段と該撮像手
段の間にパタン板が介在しており、該収束光を空間変調
して該輝度画像の高解像度化を図る事を特徴とする請求
項1記載の測量装置。
5. The measuring device is characterized in that a pattern plate is interposed between the lens means and the image pickup means, and spatially modulates the converged light to increase the resolution of the luminance image. The surveying instrument according to claim 1.
【請求項6】 前記測定器は走査手段を備えており、視
野方向を選択可能とする事を特徴とする請求項1記載の
測量装置。
6. The surveying instrument according to claim 1, wherein said measuring instrument is provided with a scanning means so that a visual field direction can be selected.
【請求項7】 前記撮像手段はエリアイメージセンサか
らなる事を特徴とする請求項1又は4記載の測量装置。
7. The surveying instrument according to claim 1, wherein the image pickup means is composed of an area image sensor.
【請求項8】 前記標識具は、個々に識別可能な実マー
クを有しており、実マークと像マークの一対一対応関係
を用いた測量情報の算出を可能にする事を特徴とする請
求項1記載の測量装置。
8. The marker has an actual mark that can be individually identified, and enables the calculation of surveying information using a one-to-one correspondence between the actual mark and the image mark. Item 1. The surveying instrument according to item 1.
【請求項9】 前記識別可能な実マークは、M系列に従
って配列されている事を特徴とする請求項8記載の測量
装置。
9. The surveying instrument according to claim 8, wherein the identifiable real marks are arranged according to an M series.
【請求項10】 前記標識具は、反射体又は常時点灯型
発光体からなるスタティックな輝状の実マークを有する
事を特徴とする請求項1又は8記載の測量装置。
10. The surveying instrument according to claim 1, wherein the marker has a static bright actual mark made of a reflector or a constant lighting type light emitter.
【請求項11】 前記標識具は、点滅制御可能な発光体
からなるダイナミックな輝状の実マークを有する事を特
徴とする請求項1又は8記載の測量装置。
11. The surveying instrument according to claim 1, wherein the marker has a dynamic bright real mark made of a light-emitting body capable of blinking control.
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