CN1707219A - 测量机 - Google Patents

Abstract

一种对测定对象照射测距光并利用其反射光测定距离的测量机，其中设有：至少捕捉测距光张角范围内的图像的拍摄部，以及从该拍摄部捕捉的图像中进行边缘抽出处理并判断所述张角范围内是否有边缘的控制部。

Description

测量机

技术领域

本发明涉及对测定对象物照射激光束进行光波距离测定的测量机，特别是涉及无需对测定对象物使用棱镜的非棱镜形式的测量机。

背景技术

近年，无需对测定对象物使用棱镜，而直接对测定对象物照射激光束并利用来自测定对象物的反射光进行测定的非棱镜形式的测量机得到普及。

非棱镜形式的测量机中，无需在每次测定时移动棱镜，可一人操作，而且可将测定对象物例如建筑物的任意部分作为测定点选择，可对多个测定点容易进行测定，因此能进行测定对象物的二维或三维的测定。

还有，作为非棱镜形式的测量机，例如在特开2000-329517号公报中公开。

图6示出用非棱镜形式的测量机进行测量的情况。

图6中，1表示测量机，2表示测定对象物。

进行光波距离测定时，测量机照射的激光束(测距光3)具有预定张角，另外，测定对象物是三维物，例如高楼大厦等的建筑物时，具有壁面与壁面之间的棱线4(边缘4a、4b、4c、...)。

在测定对象物2内将测定点选择在边缘4a附近时，或者任意选择测定点，则会有选择的测定点(测距光3的照射位置)在棱线4上，例如边缘4a上的情况。

若测定点在边缘4a上，则如图7所示，测量机1发射的测距光3在所述边缘4a分割，所述测距光3的一部分在之前的面5反射，一部分在内侧的面6反射。因此，所述测量机1根据所述之前的面5的反射光和所述内侧的面6的反射光进行测定，出现不能准确测定边缘4a部分的情况。

以前，测定点的确认是测量者用测量机1上设置的望远镜7照准测定点来进行，测定点在边缘4a上时，使测定点与边缘4a错开。

然而，通常望远镜7是单眼装置，测定部位被看成平面，且为高倍率，因此有不能识别边缘4a的情况，有未注意到测定点在边缘4a上的情况而进行测定的场合。这时测定值带误差。

发明内容

本发明的目的在于：可判断测定点是否在边缘上，且测定点在边缘上时防止误测定，并提高测定精度。

为达成上述目的，本发明的测量机是照射测距光并利用其反射光测定距离的测量机，设有至少捕捉测距光张角范围内的图像的拍摄部，以及从该拍摄部捕捉的图像中进行边缘抽出处理并判断所述张角范围内是否有边缘的控制部。

另外，本发明的测量机的边缘抽出可在所述张角范围内进行，且本发明的测量机的边缘抽出也可在拍摄图像整个范围内进行。

又，本发明的测量机具备通知部件，该通知部件在所述张角范围内有边缘时通知测定点不合适的情况，并且，本发明的测量机中，所述通知部件为显示部，该显示部在所述张角范围上有边缘时，显示要注意的劝告。

另外，本发明的测量机中，距离测定是在所述张角范围中的边缘有无判断后进行，所述控制部在判断出所述张角范围中有边缘时，使测距动作停止；并且，本发明的测量机中，距离测定是在所述张角范围中的边缘有无判断之前进行，所述控制部在判断出所述张角范围中有边缘时，删除或使测定结果无效；而且，本发明的测量机设有取消开关(cancel switch)，以在控制部判断出所述张角范围中有边缘情况下，确认测定点合适时，使控制部的判断无效。

依据本发明，测量机对测定对象照射测距光并利用其反射光测定距离，其中设有至少捕捉测距光张角范围内的图像的拍摄部，以及从该拍摄部捕捉的图像中进行边缘抽出处理并判断所述张角范围内是否有边缘的控制部，因此根据判断结果能够判断测定点是否合适或者测距结果是否合适。

另外，依据本发明，具备通知部件，由于该通知部件在所述张角范围内有边缘时通知测定点不合适的情况，操作者可知道测定点不合适的情况，改善操作性。

另外，依据本发明，距离测定是在所述张角范围中的边缘有无判断后进行的，所述控制部在判断出所述张角范围中有边缘时，停止测距动作，因此可省去无效操作。

另外，依据本发明，距离测定是在所述张角范围中的边缘有无判断之前进行的，所述控制部在判断所述张角范围中有边缘时，删除或使测定结果无效，因此可防止发生测定误差，并可提高测定精度、可靠性。

另外，依据本发明设有取消开关，以在控制部判断出所述张角范围中有边缘的情况下，确认测定点合适时，使控制部的判断无效，因此可方便继续执行测定并改善操作性。

附图说明

图1是表示本发明实施例的测量机的透视图。

图2是表示该测量机上设置的显示部的部分图。

图3是该测量机的概略结构图。

图4是具备该测量机的光学系统的主要示图。

图5是本发明的实施例的作用说明图。

图6是表示传统例的说明图。

图7是表示传统例的边缘部上的测定状态的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图就实施本发明的最佳方式进行说明。

图1表示本发明的测量机1的外观，该测量机1具备检出角度(垂直角、水平角)的电子经纬仪和光波距离计。

所述测量机1主要由望远镜部8、支持该望远镜部8可上下方向旋转的托架部9、支持该托架部9可水平方向旋转的基盘部11、支持该基盘部11的校平部12构成，该校平部12可安装到三脚架等。

所述望远镜部8内置有包含物镜13的光学系统、光波距离计、拍摄部等，所述托架部9具备显示部14、操作/输入部15及控制部16(后述)。

图3说明测量机1的概略结构。

图中，1表示测量机，2表示测定对象物。

所述测量机1主要具备：所述显示部14、所述操作/输入部15、控制运算部17、垂直角测角部18、水平角测角部19、存储部21、测距部24、发光部25、测距光受光部26、图像受光部27、图像处理部28以及光学系统31，所述控制运算部17、所述存储部21、所述图像处理部28构成所述控制部16，所述光学系统31、所述图像受光部27构成拍摄部。

进行测距时由测量操作者从所述操作/输入部15输入测定开始指令或测定条件等。另外，所述操作/输入部15具备用以将运算处理取消的取消开关42(参照图1)。所述显示部14上显示测量时的测量条件、测量结果或测量时拍摄的图像或图像处理结果。

所述控制运算部17例如为CPU，按照来自所述操作/输入部15的指令执行程序起动，信号的控制处理、运算或所述显示部14、所述测距部24等的驱动控制等。

所述控制运算部17将所述图像处理部28输入的各图像数据信号和拍摄该图像数据时的测量数据，例如来自所述垂直角测角部18的垂直角信号、来自所述水平角测角部19的水平角信号及来自所述测距部24的距离信号关联，并将图像数据信号与测量数据以及两者的关联存储到所述存储部21上。

还有，各图像数据信号与测量数据的关联，在所述存储部21中按每个测定点作成记录区，在该记录区内进一步制作图像数据信号存放区和测量数据存放区，按每个测定点将图像数据信号与测量数据关联后加以记录。或者，在所述存储部21中作成图像数据信号存放区和测量数据存放区，将图像数据信号和测量数据分离后分别存放到图像数据信号存放区和测量数据存放区中，同时作成与图像数据信号和测量数据链接的管理数据等，用现有的方法进行关联。

所述垂直角测角部18测定用所述光学系统31照准所述测定对象物2时的相对水平的垂直角，所述水平角测角部19测定以预定方向为基准方向时的相对基准方向的所述测定对象物2的水平角。

所述测距光受光部26接收测定对象物2上反射的反射测距光3a，所述图像处理部28是CCD等的拍摄装置，是多个像素的集合体，各像素的地址(拍摄元件上的位置)可特定，来自测定对象物2的自然光入射，且接收该测定对象物2的图像。

所述存储部21中存放有次序程序、图像处理程序、运算程序等。次序程序进行测定。图像处理程序通过图像处理，例如采用抽出处理方法(例如Canny法)从图像数据信号进行适当边缘的边缘抽出并从像素运算边缘的位置、边缘的方向。运算程序运算边缘的位置与测定点的关系。还有，作为所述存储部21，可采用所述测量机1内置的半导体存储器等，或可与测量机1连接或可插拔的FD、CD、DVD、RAM、ROM、硬盘、存储卡等各种记录媒体。

图4表示所述光学系统31的一个例子。

光轴32上配置有物镜13、反射镜34、分色镜35、聚焦透镜36、正立正像棱镜40。

所述反射镜34的反射光轴上配置了所述发光部25，该发光部25用所述控制运算部17驱动发光，发射测距光3，最好是波长与自然光不同的例如红外光。该测距光3由准直透镜37变换成平行光束并入射到所述反射镜34。测距光3在该反射镜34上反射而偏向所述光轴32方向，经由所述反射镜34向测定对象物2照射。

所述分色镜35是将反射测距光3a反射，并使自然光透过的光学部件，在所述分色镜35的反射光轴上配置了所述测距光受光部26。在所述测定对象物2上反射并由所述物镜13会聚的反射测距光3a，在所述分色镜35上反射，并由所述测距光受光部26接收。该测距光受光部26向所述测距部24发送受光信号。

该测距部24根据所述测距光受光部26的所述反射测距光3a的受光结果以及内部参考光(未图示)的受光结果测定到测定对象物2为止的距离，测定结果发送给所述控制运算部17。

所述正立正像棱镜40具有多个反射面，将入射的倒立像变换成正立像射出，反射面中至少一个为半透明镜。来自所述测定对象物2的自然光透过所述分色镜35入射到所述正立正像棱镜40。该正立正像棱镜40将所述测定对象物2的像以正立像的方式射出，并将入射光的一部分分割分离后射出。

通过沿所述光轴32调整所述聚焦透镜36，使正立像形成于瞄准片(reticle)38上，该瞄准片38上的像经由目镜39让测定者确认。另外，分割的入射光的一部分成像于与所述瞄准片38共轭的位置上配置的所述图像受光部27上，该图像受光部27将受光结果作为集中各像素的像素信号的图像信号发送给所述图像处理部28。

该图像处理部28通过对图像信号进行图像处理来抽出边缘，同时运算边缘的位置、高低角等的信息，运算结果作为与像素信号关联的图像数据信号发送给所述控制运算部17。该控制运算部17基于发送的图像数据信号进行所需运算或将图像数据信号存放到所述存储部21中。另外，所述图像处理部28将在所述瞄准片38上成像的像同等的图像信号或放大、缩小的图像信号与所述图像数据信号核对后发送给所述控制运算部17，该控制运算部17能够将所述望远镜部8的照准范围的图像显示于所述显示部14上。

以下，参照图5、图6就其作用进行说明。

使所述测量机1朝向测定对象物2，确定该测定对象物2上的测定点，用所述望远镜部8将照准方向与测定点对齐。

若确定了照准方向，则从所述垂直角测角部18、水平角测角部19检测出垂直角、水平角，检出的垂直角、水平角存储到所述存储部21(步骤01)。

这时，在所述图像受光部27上成像的图像被所述图像处理部28所获取(步骤02)。图像是包含测定点及其周围的图像。获取的图像显示在所述显示部14上，测定者即使用所述望远镜部8不直接照准测定点，也能确认测定点。

用所述图像处理部28进行图像处理，例如用Canny法进行边缘的抽出。边缘的抽出针对图像中包含的所有边缘进行(步骤03)。

包含所述物镜13、聚焦透镜36的望远镜部的焦距f是已知的，像素的位置d由tan(d/f)表示视场角。因而，图像处理部28上的像素位置反映照准方向，即相对光轴32的垂直角、水平角，通过比较边缘的图像处理部28上的位置和像素位置，即垂直角和水平角也同时被运算。抽出的边缘的位置运算对所有边缘进行(步骤04)。

另外，运算测距光3的张角范围D(参照图2)和所述图像处理部28上的范围之间的关联。所述测距光3的张角是已知的，并且张角不影响测量机1与测定对象物2之间的距离变化，因此可以用图像处理部28、焦距f和测距光3的张角特定图像处理部28上的张角范围D’。

所述边缘的抽出结果、边缘的位置信息、张角范围D(光束直径)经由所述控制运算部17记录到所述存储部21中。

所述控制运算部17中，通过比较张角范围D(参照图2)和边缘的位置来运算以所述光轴32为中心的所述测距光3的张角范围D内是否含有边缘(步骤05)。

若确认抽出的所有边缘不在所述测距光3的张角范围D内，则开始测距。所述测距光3从所述发光部25照射测定点，且由测定点反射的反射测距光3a被所述测距光受光部26所接收，用所述测距部24进行针对测定点的测距(步骤06)。

用所述控制运算部17比较并运算以所述光轴32为中心的所述测距光3的张角范围D内是否含有边缘，若判断出测距光3的张角范围D内有边缘，则判断测定点不合适，显示警告标志(未图示)等注意劝告。或者将警告音单独或与警告标志一起发出，向测定者通知测定点不合适(步骤07)。并且，测定中止。

如上所述，由于抽出了获取图像中包含的所有边缘，例如在图2所示的图像的范围内变更测定点时，通过省略边缘的抽出操作，选择测定点来马上判断测定点的适合与不合适。

另外，上述说明中，测距光3照到边缘时，不进行测定，但可以在上述(步骤01)中求出垂直角、水平角的时刻进行测距。这时，在上述(步骤05)中确认测距光3的张角范围D内存在边缘时，删除该测定结果或使之无效。所述显示部14上显示警告标志(未图示)的同时显示测定结果已被删除。

例如，在总测定点等中针对多个点进行自动测量时，只有测距光3照到边缘的测定点的测量结果被删除或使之无效，提高测定精度。

接着，作为其它实施例，还有仅限于测距光3的张角范围D(参照图2)内进行边缘抽出的图像处理的方法。

这时，进行图像处理而抽出(检出)边缘时，马上判断测定点不合适。因而，可省略图5中的(步骤03)、(步骤04)、(步骤05)。这在测定点少时有效果。

接着，测定对象物2为高楼大厦时，壁面上画线等时也有可能在边缘处理中判断测定点不合适，这时测定者通过所述显示部14确认测定点的位置，通过操作所述取消开关42，使边缘处理相关的适合与不合适的运算无效，再现测定结果或进行测距，能够得到准确的测定结果。

另外，上述实施例中，将测距部与拍摄部的光学系统共用，但可以独立设置拍摄部。

Claims (8)

1.一种测量机，向测定对象照射测距光并利用其反射光测定距离，其中设有：至少捕捉测距光张角范围内的图像的拍摄部，以及从该拍摄部捕捉的图像中进行边缘抽出处理并判断所述张角范围内是否有边缘的控制部。

2.如权利要求1所述的测量机，其特征在于：边缘抽出针对所述张角范围进行。

3.如权利要求1所述的测量机，其特征在于：边缘抽出针对拍摄图像整个范围进行。

4.如权利要求1所述的测量机，其特征在于：具备通知部件，该通知部件在所述张角范围内有边缘时通知测定点不合适的情况。

5.如权利要求4所述的测量机，其特征在于：所述通知部件为显示部，该显示部在所述张角范围上有边缘时，显示要注意的劝告。

6.如权利要求1所述的测量机，其特征在于：距离测定是在所述张角范围中的边缘有无判断后进行，所述控制部在判断出所述张角范围中有边缘时，使测距动作停止。

7.如权利要求1所述的测量机，其特征在于：距离测定是在所述张角范围中的边缘有无判断之前进行，所述控制部在判断出所述张角范围中有边缘时，删除或使测定结果无效。

8.如权利要求6或权利要求7所述的测量机，其特征在于：设有取消开关，以在控制部判断出所述张角范围中有边缘情况下，确认测定点合适时，使控制部的判断无效。

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