DE102006008312A1

DE102006008312A1 - Überwachungssystem

Info

Publication number: DE102006008312A1
Application number: DE102006008312A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Yasutomi; Nobuyuki Nishita; Minoru Chiba
Original assignee: Sokkia Co Ltd
Current assignee: Sokkia Co Ltd
Priority date: 2005-03-03
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2006-09-07
Also published as: JP2006242755A; US20060197944A1; US7321420B2; CN1828222A; CN100559119C

Abstract

Bei einem Überwachungssystem, bei dem ein Target (60) automatisch verfolgt oder kollimiert wird, kann das Target (60), das zu einem Messpunkt bewegt und dort platziert wird, in der kürzestmöglichen Zeit gefunden werden. Bei dem Überwachungssystem, das aus einem Target (60) und einem Überwachungsinstrument (50) gebildet ist, welches das Target (60) automatisch verfolgt oder kollimiert, weist das Target einen Richtungswinkel-Sensor (86) auf, der einen Überwachungsinstrument-Richtungswinkel (THETAta, THETAtb) misst, der erhalten wird, wenn das Target auf das Überwachungsinstrument gerichtet ist. Das Überwachungsinstrument weist einen Horizontal-Winkel-Messteil auf, der einen Target-Richtungswinkel (THETAsa, THETAsb, THETAsc) misst, welcher die Richtung des Targets (60) angibt. Ein geschätzter Target-Richtungswinkel (THETAsb) wird berechnet aus einer Winkeldifferenz (THETA¶0¶) zwischen dem Überwachungsinstrument-Richtungswinkel (THETAta) und dem bei der letzten Messung erhaltenen Target-Richtungswinkel (THETAsa) und aus dem bei der aktuellen Messung erhaltenen Überwachungsinstrument-Richtungswinkel (THETAtb). Der Instrument-Körper (52) wird in der Richtung des geschätzten Target-Richtungswinkels gedreht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überwachungsinstrument, das ein Target automatisch verfolgen kann und das Target automatisch kollimieren kann.

Zum Messen der Position eines Überwachungspunkts oder dgl. unter Verwendung eines herkömmlichen Überwachungsinstruments wie z.B. einer Totalstation (einer elektrischen Abstands-/Winkel-Messvorrichtung) war es bislang erforderlich, ein an dem Überwachungspunkt platziertes Target zu kollimieren. In den vergangenen Jahren wurde auf dem Markt ein Überwachungsinstrument eingeführt, das mit einem automatischen Kollimator versehen war, um den für die Bedienungsperson beim Kollimieren eines Targets entstehenden Arbeitsaufwand zu reduzieren. Das mit einem derartigen automatischen Kollimator versehene Überwachungsinstrument weist eine Fernsteuerung auf, so dass ein Überwachungsvorgang von einer einzigen Bedienungsperson durchgeführt werden kann. Das mit dem automatischen Kollimator versehene Überwachungsinstrument leidet jedoch unter einem herkömmlichen Problem dahingehend, dass ein Kollimationsteleskop einen weiten Bereich abtasten muss, um das Target in das enge Sichtfeld des Teleskops zu setzen, und dass somit das automatische Kollimieren und die Überwachung einen hohen Zeitaufwand erfordern.

Zur Lösung dieses Problems wurde auf dem Markt ein Überwachungssystem vom Typ mit automatischer Verfolgung angeboten, das in der Lage ist, das Verfolgen eines Targets automatisch durchzuführen; ein derartiges System ist beschrieben in der veröffentlichten ungeprüften Japanische Patentanmeldung Nr. 2004-132914. Dieses herkömmliche automatische Überwachungs instrument vom Typ mit automatischer Verfolgung ist dadurch gekennzeichnet, dass Verfolgungslicht entlang der Kollimationsachse (der optischen Achse) eines Kollimationsteleskops ausgegeben wird, wenn ein Target bewegt wird, und dass die Richtung des Targets durch Empfang des vom Target reflektierten Verfolgungslichts berechnet wird, wobei gleichzeitig das Kollimationsteleskop stets durchgehend automatisch auf das Target gerichtet werden kann.

Das in der veröffentlichten ungeprüften Japanischen Patentanmeldung Nr. 2004-132914 beschriebene Überwachungsinstrument vom Typ mit automatischer Verfolgung hat jedoch den Nachteil, dass es das Target gelegentlich aus dem Sichtfeld verliert, wenn das Target bewegt wird oder wenn sich ein Gegenstand oder dgl. zwischen dem Überwachungsinstrument und dem Target befindet. Ein ungelöstes Problem bei diesem Instrument besteht darin, dass das Sichtfeld des Kollimationsteleskops des Überwachungsinstruments eng ist und somit viel Zeit verbraucht wird, um das Target wieder in dem Sichtfeld des Kollimationsteleskops zu platzieren, so dass die für die Überwachung erforderliche Zeit selbst bei Verwendung des Überwachungsinstruments vom Typ mit automatischer Verfolgung nicht verkürzt werden kann. Um das Auftreten dieses Problems zu verhindern, wird der Bedienungsperson beträchtliche Aufmerksamkeit abverlangt, damit das Target durchgehend im vom Überwachungsinstrument erfasst wird. Nachteiligerweise bedeutet dies eine erhöhte Belastung für die Bedienungsperson.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf diese Probleme konzipiert, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungsinstrument zu schaffen, welches ein Target automatisch verfolgt oder kollimiert und welches das Target, das zu einem Messpunkt bewegt und dort platziert worden ist, in der kürzestmöglichen Zeit findet.

Zur Lösung dieser Probleme ist die Erfindung gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Überwachungssystem, das ein Target und ein Überwachungsinstrument aufweist, welches das Target automatisch ver folgt oder kollimiert, das Target aufweist: einen Richtungswinkel-Sensor, der einen Überwachungsinstrument-Richtungswinkel misst, der erhalten wird, wenn das Target auf das Überwachungsinstrument gerichtet ist; und eine Messbefehlsvorrichtung, um den Überwachungsinstrument-Richtungswinkel und einen Messbefehl zu dem Überwachungsinstrument zu senden, und das Überwachungsinstrument aufweist: eine Winkelmessvorrichtung zum Messen eines Target-Richtungswinkels, der eine Richtung des Targets angibt; eine Messvorrichtung zum automatischen Kollimieren des Targets und zum Durchführen der Messung bei Empfang des Mess-Befehls; eine Winkeldifferenz-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Winkeldifferenz zwischen dem Überwachungsinstrument-Richtungswinkel und dem Target-Richtungswinkel; eine Target-Richtungswinkel-Schätzvorrichtung zum Berechnen eines geschätzten Target-Richtungswinkels aus der bei der letzten Messung berechneten Winkeldifferenz und aus dem bei der aktuellen Messung von dem Target gesendeten Überwachungsinstrument-Richtungswinkel; und eine Drehvorrichtung zum Ausrichten eines Körpers des Überwachungsinstruments in die Richtung des geschätzten Target-Richtungswinkels.

Die Erfindung gemäß Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Überwachungssystem, das ein Target und ein Überwachungsinstrument aufweist, welches das Target automatisch verfolgt oder kollimiert, das Target aufweist: einen Richtungswinkel-Sensor, der einen Überwachungsinstrument-Richtungswinkel misst, der erhalten wird, wenn das Target auf das Überwachungsinstrument gerichtet ist; eine Winkeldifferenz-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Winkeldifferenz zwischen dem Überwachungsinstrument-Richtungswinkel und einem Target-Richtungswinkel, der die Richtung des Targets angibt, welche von dem Überwachungsinstrument gesendet wird; eine Target-Richtungswinkel-Schätzvorrichtung zum Berechnen eines geschätzten Target-Richtungswinkels aus der bei der letzten Messung berechneten Winkeldifferenz und aus dem Überwachungsinstrument-Richtungswinkel, der erhalten wird, wenn das Target bei der aktuellen Messung zu dem Überwachungsinstrument gerichtet ist; und eine Messbefehlsvorrichtung, um einen Messbefehl, der den geschätzten Target-Richtungswinkel enthält, an das Überwachungsinstrument zu senden, und das Überwachungsinstrument aufweist: eine Winkelmessvorrichtung zum Messen eines Target-Richtungswinkels; eine Messvorrichtung zum automatischen Kollimieren des Targets und zum Durchführen der Messung bei Empfang des Mess-Befehls; eine Messwert-Sendevorrichtung zum Senden des Target-Richtungswinkels an das Target; und eine Drehvorrichtung zum Ausrichten eines Körpers des Überwachungsinstruments in die Richtung des geschätzten Target-Richtungswinkels.

Die Erfindung gemäß Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfindung gemäß Anspruch 1 oder 2 die Drehvorrichtung eine Drehrichtung mit einer kleineren Winkeldifferenz, die zwischen einer im Uhrzeigersinn verlaufenden Winkeldifferenz und einer im Gegenuhrzeigersinn verlaufenden Winkeldifferenz gewählt wird, bezüglich eines aktuellen Richtungswinkels bestimmt, bei welcher der Körper des Überwachungsinstruments auf den geschätzten Target-Richtungswinkel gerichtet ist.

Die Erfindung gemäß Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfindung gemäß den Ansprüchen 1 oder 2 oder 3 die Winkeldifferenz-Berechnungsvorrichtung einen repräsentativen Wert von Winkeldifferenzen berechnet, die bislang jedes Mal erhalten worden sind, wenn die Winkeldifferenzen berechnet wurden, und dass die Target-Richtungswinkel-Schätzvorrichtung den repräsentativen Wert als Winkeldifferenz verwendet.

Die Erfindung gemäß Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfindung gemäß den Ansprüchen 1 oder 2 oder 3 oder 4 das Target eine Führungslicht-Ausgabevorrichtung aufweist, die Führungslicht ausgibt, das die Richtung des Targets angibt, und dass das Überwachungsinstrument einen Richtungsdetektor aufweist, der durch Empfang des Führungslichts die Richtung des Targets detektiert.

Die Erfindung gemäß Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der Erfindung gemäß den Ansprüchen 1 oder 2 oder 3 oder 4 oder 5 der Richtungswinkel-Sensor ein Magnetsensor ist.

Gemäß der Erfindung nach Anspruch 1 wird eine Winkeldifferenz zwischen dem vom Überwachungsinstrument gemessenen Target-Richtungswinkel und dem vom Target bei der letzten Messung gemessenen Überwachungsinstrument-Richtungswinkel berechnet, und ein geschätzter Target-Richtungswinkel für die aktuelle Messung wird aus dem Überwachungsinstrument-Richtungswinkel, der vom Target bei der aktuellen Messung gemessen wird, die durchgeführt wird, nachdem das Target bewegt worden ist, und aus der bei der letzten Messung berechneten Winkeldifferenz berechnet, wodurch der Instrument-Körper direkt in der geschätzten Target-Richtung ausgerichtet werden kann. Somit kann das Überwachungsinstrument das an dem Messpunkt platzierte Target in einer kurzen Zeit finden, die Messung abschließen und eine effiziente Überwachungsoperation durchführen. Da das vom Typ mit automatischer Verfolgung ausgebildete Überwachungsinstrument selbstverständlich selbst dann kein Problem hat, wenn es Target aus dem Sichtfeld verliert, wird der Arbeitsaufwand für die Bedienungsperson reduziert.

Gemäß der Erfindung nach Anspruch 2 wird wie bei der Erfindung gemäß Anspruch 1 eine Winkeldifferenz zwischen dem vom Überwachungsinstrument gemessenen Target-Richtungswinkel und dem vom Target bei der letzten Messung gemessenen Überwachungsinstrument-Richtungswinkel berechnet, und ein geschätzter Target-Richtungswinkel für die aktuelle Messung wird aus dem Überwachungsinstrument-Richtungswinkel, der vom Target bei der aktuellen Messung gemessen wird, die durchgeführt wird, nachdem das Target bewegt worden ist, und aus der bei der letzten Messung berechneten Winkeldifferenz berechnet, wodurch der Instrument-Körper direkt in der geschätzten Target-Richtung ausgerichtet werden kann. Somit wird der gleiche Effekt wie bei der Erfindung gemäß Anspruch 1 erzielt.

Gemäß der Erfindung nach Anspruch 3 ist zusätzlich vorgesehen, dass die Drehvorrichtung eine Drehrichtung mit einer kleineren Winkeldifferenz, die zwischen einer im Uhrzeigersinn verlaufenden Winkeldifferenz und einer im Gegenuhrzeigersinn verlaufenden Winkeldifferenz gewählt wird, bezüglich eines aktuellen Richtungswinkels bestimmt, bei welcher der Körper des Überwachungsinstruments auf den geschätzten Target-Richtungswinkel gerichtet ist. Somit kann, da das Überwachungsinstrument das Target durch Drehen des Instrument-Körpers um den Minimal-Drehwinkel erfasst, die zur Messung erforderliche Zeit verkürzt werden.

Gemäß der Erfindung nach Anspruch 4 ist zusätzlich vorgesehen, dass die Winkeldifferenz-Berechnungsvorrichtung einen repräsentativen Wert (z.B. einen Mittelwert und einen gewichteten Mittelwert) von Winkeldifferenzen berechnet, die bislang jedes Mal erhalten worden sind, wenn die Winkeldifferenzen berechnet wurden, und dass die Target-Richtungswinkel-Schätzvorrichtung den repräsentativen Wert als Winkeldifferenz verwendet. Dadurch wird die Präzision der Winkeldifferenz verbessert, und der Target-Richtungswinkel kann präziser berechnet werden, nachdem das Target bewegt worden ist. Somit kann das Target schneller erfasst werden, und die für die Messung erforderliche Zeit kann sogar noch weiter verkürzt werden. Da der Einfluss numerischer Werte, die extrem von einem Mittelwert abweichen, insbesondere durch die Verwendung eines gewichteten Mittelwerts beseitigt ist, ist die Präzision der Winkeldifferenz sogar noch höher, und der Target-Richtungswinkel kann präzise geschätzt werden, nachdem das Target bewegt worden ist. Somit kann das Target schneller erfasst werden, und die für die Messung erforderliche Zeit kann sogar noch weiter verkürzt werden.

Gemäß der Erfindung nach Anspruch 5 ist zusätzlich vorgesehen, dass das Target eine Führungslicht-Ausgabevorrichtung aufweist, die Führungslicht ausgibt, das die Richtung des Targets angibt, und dass das Überwachungsinstrument einen Richtungsdetektor aufweist, der durch Empfang des Füh rungslichts die Richtung des Targets detektiert. Somit kann das Überwachungsinstrument das Target schneller erfassen, und die für die Messung erforderliche Zeit kann sogar noch weiter verkürzt werden.

Gemäß der Erfindung nach Anspruch 6 ist zusätzlich vorgesehen, dass der Richtungswinkel-Sensor ein Magnetsensor ist. Folglich kann die vorliegende Erfindung kostengünstig und leicht realisiert werden.

Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben.
Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild des gesamten Überwachungssystems gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Ansicht zur Veranschaulichung des Prinzips des Überwachungssystems;
3 ein Flussdiagram zur Erläuterung des Betriebsablaufs des Überwachungssystems; und
4 ein Flussdiagram zur Erläuterung des Betriebsablaufs des Überwachungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Nachstehend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit 1 bis 3 beschrieben. 1 zeigt ein Blockschaltbild des gesamten Überwachungssystems gemäß dieser Ausführungsform. 2 zeigt eine Ansicht zur Veranschaulichung des Prinzips des Überwachungssystems. 3 zeigt ein Flussdiagram zur Erläuterung der Arbeitsweise des Körpers eines Überwachungsinstruments des Überwachungssystems.
Zunächst werden anhand des Flussdiagramms gemäß 1 die jeweiligen inneren Strukturen eines Überwachungsinstruments 50 und eines Targets 60 beschrieben, bei denen es sich um die wesentlichen Teile des Überwachungssystems handelt.
Das Überwachungsinstrument 50 weist auf: einen Antriebsteil 101 auf, der ein Kollimations-Teleskop 54 (siehe 2) zu einem reflektierenden Prisma (Retroreflektor) 62 leitet; einen Messteil 109, der einen Horizontalwinkel und einen Vertikalwinkel des Kollimations-Teleskops 54 misst; einen Verfolgungslicht-Ausgabeteil 118, der Verfolgungslicht 58 zu dem reflektierenden Prisma 62 ausgibt, einen Verfolgungslicht-Empfänger 120, der das von dem reflektierenden Prisma 62 reflektierte Verfolgungslicht 58 empfängt; ein Speicherteil 122, das Daten wie z.B. Messwinkel-Werte speichert; eine Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 100, die mit dem Antriebsteil 101, dem Verfolgungslicht-Ausgabeteil 118, dem Messteil 109, dem Verfolgungslicht-Empfänger 120 und dem Speicherteil 122 verbunden ist; und einen (nicht gezeigten) Sendelicht-Empfangsteil, der dazu verwendet wird, den Abstand zwischen dem reflektierenden Prisma 62 und dem Überwachungsinstrument 50 zu berechnen. Verschiedene Befehle und Daten können mittels eines Betätigungs- und Eingabeteils 124 in die CPU 100 eingegeben werden.
Der Antriebsteil 101 weist einen Horizontal-Motor 102, der den Instrument-Körper horizontal dreht, einen Vertikal-Motor 106, der das Kollimations-Teleskop 54 vertikal dreht, und einen Horizontal-Antriebsteil 104 sowie einen Vertikal-Antriebsteil 108 auf, die den Motoren 102 bzw. 106 Antriebsstrom zuführen. Der Messteil 109 weist einen Horizontal-Kodierer 111, der sich zusammen mit dem Instrument-Körper horizontal dreht, einen Vertikal-Kodierer 110, der sich zusammen mit dem Kollimations-Teleskop vertikal dreht, einen Horizontalwinkel-Messteil 112 und einen Vertikalwinkel-Messteil 116, welche die Drehwinkel der Kodierer 111 bzw. 110 lesen, und einen (nicht gezeigten) Abstandsmessteil auf. Als Abstandsmessteil kann entwe der ein Abstandsmess-System vom Impuls-Typ oder ein Abstandsmess-System vom Phasendifferenz-Typ verwendet werden.
Das Überwachungsinstrument 50 weist eine automatische Verfolgungsvorrichtung auf, welche die optische Achse (Kollimationsachse) des Kollimations-Teleskops 54 durchgehend automatisch zu der dem reflektierenden Prisma 62 ausgerichtet hält, selbst wenn das Target 60 bewegt wird. Die automatische Verfolgungsvorrichtung weist die CPU 100, den Verfolgungslicht-Ausgabeteil 118, den Verfolgungslicht-Empfänger 120 und den Antriebsteil 101 auf. Die automatische Verfolgungsvorrichtung steuert den Antriebsteil 101 derart, dass, indem das Verfolgungslicht 58 aus dem Verfolgungslicht-Ausgabeteil 118 ausgegeben wird und zugelassen wird, dass der Verfolgungslicht-Empfänger 120 das von dem reflektierenden Prisma 62 reflektierte und rückgeleitete Verfolgungslicht 58 empfängt, die CPU 100 die Richtung des reflektierenden Prismas 62 entsprechend der Bewegung des reflektierenden Prismas 62 bestimmt und die optische Achse des Kollimations-Teleskops 54 stets zu dem reflektierenden Prisma 62 gerichtet ist. Die optische Achse der automatischen Verfolgungsvorrichtung und die optische Achse des Abstandsmessteils verlaufen koaxial.
Ferner weist das Target 60 zusätzlich zu dem reflektierenden Prisma 62 eine Zentralverarbeitungseinheit 80 auf. Eine drahtlose Vorrichtung 72, ein Betätigungs-/Eingabeteil 82, das zum Eingeben verschiedener Befehle und Daten verwendet wird, ein Anzeigeteil 84, das zum Anzeigen eines Zustands des Targets 60 oder des Überwachungsinstruments 50 verwendet wird, und ein Speicherteil 88, das zum Speichern verschiedener Daten oder dgl. verwendet wird, sind mit der CPU 80 verbunden.
Das Target 60 weist einen Richtungswinkel-Sensor (Azimutwinkelsensor) 86 auf, der einen Richtungswinkel (Azimutwinkel) misst, unter dem das reflektierende Prisma 62 ausgerichtet ist. Die CPU 80 ist mit dem Richtungswinkel-Sensor 86 verbunden. Jedes Mal, wenn der Abstand und der Winkel durch Bewegen des Targets 60 gemessen werden, wird ein Messbefehlssig nal, das vom Richtungswinkel-Sensor 86 gemessene Werte enthält, über Funk 65 mittels der drahtlosen Vorrichtung 72 an das Überwachungsinstrument 50 gesendet. Ferner ist das Überwachungsinstrument 50 mit einer drahtlosen Vorrichtung 70 versehen, die mit der CPU 80 verbunden ist, und wenn ein Messbefehlssignal von dem Target 60 her empfangen wird, können der Abstand und der Winkel gemessen werden, während das reflektierende Prisma 62 automatisch kollimiert wird. Zudem können das Target 60 und das Überwachungsinstrument 50 über Funk 65 verschiedene Daten und Befehle untereinander austauschen.
Als Richtungswinkel-Sensor 86 wird ein Magnetsensor verwendet, der auf der Basis von Detektion von Erdmagnetismus einen Richtungswinkel ausgibt. Der Richtungswinkel (Azimutwinkel) wird gemessen als im Uhrzeigersinn verlaufender Winkel auf der Basis des magnetischen Nordens. Ein Beispiel dieses Typs von Magnetsensor ist in der veröffentlichten ungeprüften Japanische Patentanmeldung Nr. N9-329441 beschrieben, die vom Anmelder der vorliegenden Anmeldung eingereicht wurde. Als Richtungswinkel-Sensor 86 kann ein Azimutwinkelsensor verwendet werden, bei dem eine Hall-Vorrichtung benutzt wird. Ferner kann jeder beliebige Sensor als Richtungswinkel-Sensor 86 verwendet werden, falls der Sensor ein richtungs-winkel-detektionsfähiger Sensor wie z.B. ein Gyro-Sensor, der stets eine konstante Ausrichtung beibehält, oder ein drahtloser Richtungsfinder ist, der die Einfallsrichtung von Funkwellen detektiert, die von einer festen Funkquelle wie z.B. einer Sendestation ausgegeben werden.
Als Nächstes wird das Prinzip der Überwachungsstation im Zusammenhang mit 2 beschrieben. Wenn das mit dem reflektierenden Prisma 62 versehene Target 60 wie in 2 gezeigt an dem Punkt "A" zu dem Überwachungsinstrument 50 gerichtet ist, misst der z.B. als Magnetsensor ausgebildete Richtungswinkel-Sensor 86 einen Überwachungsinstrument-Richtungswinkel (Azimutwinkel) θta zwischen der Richtung, in der das reflektierende Prisma 62 ausgerichtet ist, und der Richtung N des magnetischen Nordens. (Im Folgenden wird das reflektierende Prisma 62 als Target 60 bezeichnet, da das reflektierende Prisma 62 das Hauptelement des Targets 60 ist.) Andererseits wird auf der Seite des Überwachungsinstruments 50 zwecks Messens eines Richtungswinkels zuerst eine Referenzrichtung R derart bestimmt, dass sie mit der Richtung eines geeigneten Objekts übereinstimmt; dann wird der Instrument-Körper 52 horizontal gedreht, das Target 60 wird dann kollimiert, während das Kollimations-Teleskop 54 vertikal gedreht wird, und der Horizontalwinkel des Kollimations-Teleskops 54 wird gemessen. Als Ergebnis erhält man einen Target-Richtungswinkel (Azimutwinkel) θsa, der die Richtung Ta des Targets 60 auf der Basis der Referenzrichtung R angibt. Somit wird eine Winkeldifferenz θ₀ = θta – θsa zwischen dem Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θta gleich dem Winkel zwischen der Richtung N des magnetischen Nordens und der Referenzrichtung R. Selbstverständlich sollte diese Winkeldifferenz θ₀ = θta – θsa stets gleich sein.
Anschließend wird das Target 60 von dem Punkt "A" zu dem Punkt "B" bewegt; das Target 60 wird dann zu dem Überwachungsinstrument 50 gerichtet, und der Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θtb wird von dem Richtungswinkel-Sensor 86 gemessen. Als Ergebnis wird der Target-Richtungswinkel θsb, der die Richtung Tb des am Punkt "B" platzierten Targets 60 angibt, gleich der Summe der Winkeldifferenz θ₀ und dem am Punkt "B" gemessenen Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θtb. Somit kann ein geschätzter Target-Richtungswinkel θsb ausgedrückt werden als θsb = θ₀ + θtb.
Somit bestimmt das Überwachungsinstrument 50 die Drehrichtung des Instrument-Körpers 52 anhand einer kleineren Winkeldifferenz, die gewählt ist zwischen einer im Uhrzeigersinn verlaufenden Winkeldifferenz und einer im Gegenuhrzeigersinn verlaufenden Winkeldifferenz, d.h. anhand der Winkeldifferenz θsa – θsb oder θsc – θsb zwischen dem aktuellen Richtungswinkel (der θsa ist, falls die automatische Verfolgung nicht durchgeführt wird, und der θsc ist, falls die automatische Verfolgung aufgrund eines Hindernisses D oder dgl. gestoppt wird), unter dem das Kollimations-Teleskop 54 ausge richtet ist, und dem geschätzten Richtungswinkel θsb. Zu diesem Zweck ist es empfehlenswert, die Winkeldifferenz θsa – θsb oder θsc – θsb mit dem geschätzten Target-Richtungswinkel θsb entweder im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn zu berechnen und, falls die Winkeldifferenz weniger als 180° beträgt, die Drehrichtung des Instrument-Körpers 52 als die aktuelle Richtung zu bestimmen, und falls die Winkeldifferenz mehr als 180° beträgt, die Drehrichtung des Instrument-Körpers 52 als die andere Richtung zu bestimmen. Anschließend ist es empfehlenswert, den Instrument-Körper 52 um den geschätzten Target-Richtungswinkel θsb in der bestimmten Drehrichtung zu drehen. Da der Instrument-Körper 52 dadurch zu dem Target 60 gerichtet wird, kann das Überwachungsinstrument 50 das Target 60 schnell finden, und der Messvorgang kann in kurzer Zeit beendet werden.
Es ist jedoch vorstellbar, dass jeder der Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θta und θtb einen Fehler enthält, der durch den Einfluss einer umgebenden magnetischen Substanz verursacht wird, die vorhanden ist, weil ein Magnetsensor als Richtungswinkel-Sensor 86 verwendet wird, oder der durch Schwierigkeiten verursacht wird, das Target 60 durch Augenmaß exakt zu dem Überwachungsinstrument 50 hin auszurichten. Somit besteht die Notwendigkeit, das Target 60 im Bereich des Fehlerwinkels E zu beiden Seiten des geschätzten Target-Richtungswinkels θsb zu suchen. Zudem kann zum zuverlässigen Auffinden des Targets 60 das Target 60 im Hinblick auf einen vergrößerten Fehlerwinkel E1 zu beiden Seiten des geschätzten Target-Richtungswinkels θsb gesucht werden.
Im Folgenden wird anhand des Flussdiagramms gemäß 3 der Arbeitsablauf des Überwachungssystems detailliert erläutert.
Wenn das Überwachungssystem gestartet wird, platziert in Schritt S1 die Bedienungsperson zuerst das Target 60 an einem Messpunkt und richtet das Target 60 durch Augenmaß zu dem Überwachungsinstrument 50 hin aus. Der Ablauf rückt dann auf Schritt S2, in dem die zentrale Verarbeitungseinheit zulässt, dass der Richtungswinkel-Sensor 86 den Überwachungsinstru ment-Richtungswinkel θta misst. Der Ablauf rückt dann auf Schritt S3, in dem die CPU 80 einen Mess-Start-Befehl, der den Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θta enthält, an das Überwachungsinstrument 50 ausgibt. Der von der CPU 80 ausgeführte Schritt S3 entspricht hier der Messbefehlsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Das Überwachungsinstrument 50 führt automatisch Operationen durch, die später im Zusammenhang mit der CPU 100 beschrieben werden. Das Überwachungsinstrument 50 empfängt den Messbefehl in Schritt S11, und der Ablauf rückt dann auf Schritt S12, in dem das Target 60 automatisch kollimiert wird. Wenn die Kollimation abgeschlossen ist, rückt der Ablauf auf Schritt S13, in dem das automatische Verfolgen des Targets 60 gestartet wird. Der Ablauf rückt dann auf Schritt S14, in dem bestätigt wird, dass das Target 60 automatisch verfolgt wird. Falls die automatische Verfolgung kontinuierlich durchgeführt wird, rückt der Ablauf auf Schritt S15, in dem der Abstand, der Target-Richtungswinkel θsa und der Target-Höhenwinkel gemessen werden, und der Target-Richtungswinkel θsa und der Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θta, die von dem Target 60 gesendet werden, in dem Speicherteil 122 gespeichert werden. Der von der CPU 100 durchgeführte Schritt S15 entspricht hier der Messvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Der Ablauf rückt dann auf Schritt S16, in dem die Messwerte der Abstandswerte, der Winkelwerte, etc. an das Target 60 übermittelt werden.
Entsprechend bestätigt der Bedienungsperson Messwerte der Abstandswerte, der Winkelwerte, etc., die von dem Display-Teil 84 angezeigt werden, und bewegt in dem Schritt S4, der auf der Seite des Targets 60 ausgeführt wird, das Target 60 zu dem nächsten Messpunkt. Der Ablauf kehrt dann zu Schritt S14 zurück, der auf der Seite des Überwachungsinstruments durchgeführt wird. Falls die automatische Verfolgung kontinuierlich durchgeführt wird, kann die Messoperation sofort vorgenommen werden. Anschließend können die Schritte S14, S15, S16 und S4 wiederholt ausgeführt werden, und die Messoperation kann kontinuierlich durchgeführt werden, solange das Target 60 automatisch verfolgt wird. Bei Bedarf können die Messwerte in dem Speicherteil 88 gespeichert werden.
Andererseits wird auf der Seite des Überwachungsinstruments 50, falls in Schritt S14 bestätigt wird, dass ein Target-Verlust (Verfolgungs-Fehler) aufgrund eines Hindernisses D oder dgl. aufgetreten ist, die automatische Verfolgung gestoppt, und in diesem Zustand erfolgt eine Wartephase.
Auf der Seite des Targets 60 jedoch veranlasst die Bedienungsperson die Bewegung zum nächsten Messpunkt, wobei die Bedienungsperson das Target 60 unabhängig davon zu diesem Messpunkt bringt und dort platziert, ob der Target-Verlust des Überwachungsinstruments 50 aufgetreten ist oder nicht. Die Bedienungsperson richtet das Target 60 durch Augenmaß auf das Überwachungsinstrument 50 hin. Der Ablauf rückt dann auf Schritt S6, in dem die CPU 80 den Richtungswinkel-Sensor 86 freigibt, um den Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θtb zu messen. Der Ablauf rückt dann auf Schritt S7, in dem ein Messbefehl, der den Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θtb enthält, an das Überwachungsinstrument 50 übermittelt wird. Der von der CPU 80 ausgeführte Schritt S7 entspricht hier der Messbefehlsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Wenn das Überwachungsinstrument 50 in Schritt S17 den Messbefehl empfängt, der den Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θtb enthält, rückt der Ablauf auf Schritt S18, in dem eine Winkeldifferenz θ₀ zwischen dem Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θta und dem bei der letzten Messung erhaltenen Target-Richtungswinkel θsa berechnet und gespeichert wird. Hinsichtlich der Winkeldifferenz θ₀ wird eine der Winkeldifferenzen θ₀ verwendet, die bei den vorherigen Messungen erhalten und gespeichert wurden. Da jedoch ein Magnetsensor als Richtungswinkel-Sensor 86 verwendet wird, sind die Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θta und θtb sehr fehleranfällig. Deshalb ist es zulässig, jedes Mal, wenn eine Messung durchgeführt wird, eine Winkeldifferenz θ₀ zwischen dem Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θta und dem Target-Richtungswinkel θsa zu berechnen und einen geeigneten repräsentativen Wert wie z.B. den Mittelwert θ₀ der Winkeldifferenzen θ₀ oder einen gewichteten Mittelwert zu verwenden, bei dem der Einfluss von Messwerten, die extrem vom Mittelwert abweichen, ausgeschlossen ist. Ferner ist es zulässig, Messwerte, die extrem vom Mittelwert abweichen, als Fehlmessung auszuschließen und für diese Werte einen repräsentativen Wert zu berechnen. Der von der CPU 100 ausgeführte Schritt S18 entspricht hier der Winkeldifferenz-Berechnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Der Ablauf rückt dann auf Schritt S19, in dem ein geschätzter Target-Richtungswinkel θsb berechnet wird. Dabei erhält man den geschätzten Target-Richtungswinkel θsb als die Summe θ₀ + θtb der Winkeldifferenz θ₀ und des Überwachungsinstrument-Richtungswinkels θtb durch Verwendung der Winkeldifferenz θ₀ zwischen dem Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θta und dem bei der letzten Messung erhaltenen Target-Richtungswinkel θsa und durch Verwendung des von dem Target 60 bei der aktuellen Messung gesendeten Überwachungsinstrument-Richtungswinkels θtb. Der von der CPU 100 ausgeführte Schritt S19 entspricht hier der Target-Richtungswinkel-Schätzvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Der Ablauf rückt dann auf Schritt S20, in dem der Drehwinkel des Instrument-Körpers 52 durch die Winkeldifferenz θsc – θsb zwischen dem aktuellen Richtungswinkel θsc, unter dem der Instrument-Körper 52 ausgerichtet ist, und dem geschätzten Target-Richtungswinkel θsb bestimmt wird, d.h. durch eine kleinere Winkeldifferenz, die zwischen einer im Uhrzeigersinn verlaufenden Winkeldifferenz und einer im Gegenuhrzeigersinn verlaufenden Winkeldifferenz gewählt wird. Der Horizontal-Motor 102 wird betätigt, und der Instrument-Körper 52 wird gedreht, bis der Instrument-Körper 52 in der Richtung des geschätzten Target-Richtungswinkels θsb ausgerichtet ist. Der von der CPU 100 ausgeführte Schritt S20 entspricht hier der Drehvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Der Ablauf rückt dann auf Schritt S21, in dem die automatische Kollimation neugestartet wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das Target 60 innerhalb des Bereichs des Fehlerwinkels E zu beiden Seiten des geschätzten Target-Richtungswinkel θsb gesucht. Falls das Überwachungsinstrument 50 das Target 60 auf diese Weise nicht finden kann, wird das Target 60 zudem in dem Bereich des erweiterten Fehlerwinkels E1 gesucht, der zu beiden Seiten des geschätzten Target-Richtungswinkels θsb vorgesehen ist. In den meisten Fällen kann eine zufriedenstellende Operation durchgeführt werden, falls der Fehlerwinkel E ungefähr 35° und der erweiterte Fehlerwinkel E1 ungefähr 75° beträgt.
Falls das Überwachungsinstrument 50 das Target 60 auf diese Weise findet, kehrt der Ablauf auf Schritt S12 zurück. In dem nachfolgenden Ablauf werden die Schritte S12 bis S21 wiederholt ausgeführt, und sämtliche planmäßig vorgesehenen Messpunkte werden einer Messung unterzogen.
Bei dieser Ausführungsform kann, wenn das Target 60 von dem Punkt "A" zu dem Punkt "B" bewegt wird, der geschätzte Target-Richtungswinkel θsb des an dem Punkt "B" platzierten Target 60 selbst dann berechnet werden, wenn das Überwachungsinstrument 50 das Target 60 aus dem Blickfeld verliert, so dass die automatische Verfolgung gestoppt wird. Somit kann der Instrument-Körper 52 unmittelbar auf das Target 60 hin ausgerichtet werden, und die Messung kann in kurzer Zeit abgeschlossen werden, da das Target 60 schnell gefunden wird. Da der Bedienungsperson keine übermäßige Aufmerksamkeit abverlangt wird, um zu verhindern, dass das Überwachungsinstrument 50 das Target 60 aus seinem Sichtbereich verliert, ist der für die Bedienungsperson entstehende Arbeitsaufwand äußerst gering. Ferner dreht das Überwachungsinstrument 50 den Instrument-Körper 52 um einen minimalen Drehwinkel, indem eine kleinere Winkeldifferenz zwischen der im Uhrzeigersinn verlaufenden Winkeldifferenz und der im Gegenuhrzeigersinn verlaufenden Winkeldifferenz gewählt wird, so dass das Target 60 mittels dieses minimalen Drehwinkels erfasst werden kann. Somit kann der für die Messung erforderliche Zeitaufwand sogar noch weiter verkürzt werden.
Da das Target 60 innerhalb des Bereichs der Fehlerwinkel E und E1 gewählt wird, die an beiden Seiten des geschätzten Target-Richtungswinkels θsb vorgesehen sind, braucht der Richtungswinkel-Sensor 86 keine hohe Präzision aufzuweisen, und das Target 60 braucht bei der Messung nicht exakt auf das Überwachungsinstrument 50 hin ausgerichtet zu werden. Eine zufriedenstellende Operation kann selbst dann durchgeführt werden, wenn das Target 60 bei der Messung lediglich grob auf das Überwachungsinstrument 50 hin ausgerichtet ist.
Im Folgenden wird eine zweite Ausführungsform anhand von 4 beschrieben. Das Blockschaltbild des Überwachungssystems gemäß der zweiten Ausführungsform hat die gleiche Struktur wie bei der ersten Ausführungsform gemäß 1, unterscheidet sich jedoch vom Blockschaltbild der ersten Ausführungsform hinsichtlich des Arbeitsablaufs des Überwachungssystems, der von der CPU 100 des Überwachungsinstruments 50 und der CPU 80 des Targets 60 durchgeführt wird. Bei der ersten Ausführungsform wird der geschätzte Target-Richtungswinkel θsb auf der Seite des Überwachungsinstruments 50 berechnet. Bei der zweiten Ausführungsform jedoch wird der geschätzte Target-Richtungswinkel θsb auf der Seite des Targets 60 berechnet. Die Arbeitsweise dieses Überwachungssystems wird nachstehend anhand des Flussdiagramms gemäß 4 beschrieben.
Wenn das Überwachungssystem gestartet wird, platziert in Schritt S31 die Bedienungsperson zuerst das Target 60 an einem Messpunkt und richtet das Target 60 zu dem Überwachungsinstrument 50 hin aus. Der Ablauf rückt dann auf Schritt S32, in dem die zentrale Verarbeitungseinheit zulässt, dass der Richtungswinkel-Sensor 86 den Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θta misst, und das Speicherteil 88 freigibt, um diesen Richtungswinkel θta zu speichern. Der Ablauf rückt dann auf Schritt S33, in dem die CPU 80 einen Mess-Start-Befehl an das Überwachungsinstrument 50 ausgibt.
Das Überwachungsinstrument 50 führt automatisch Operationen durch, die später im Zusammenhang mit der CPU 100 beschrieben werden. Das Überwachungsinstrument 50 empfängt den Messbefehl in Schritt S41, und der Ablauf rückt dann auf Schritt S42, in dem das Target 60 automatisch kollimiert wird. Wenn die Kollimation abgeschlossen ist, rückt der Ablauf auf Schritt S43, in dem das automatische Verfolgen des Targets 60 gestartet wird. Der Ablauf rückt dann auf Schritt S44, in dem bestätigt wird, dass das Target 60 automatisch verfolgt wird. Falls die automatische Verfolgung kontinuierlich durchgeführt wird, rückt der Ablauf auf Schritt S45, in dem der Abstand, der Target-Richtungswinkel θsa und der Target-Höhenwinkel gemessen werden. Der von der CPU 100 durchgeführte Schritt S45 entspricht hier der Messvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Der Ablauf rückt dann auf Schritt S46, in dem die Messwerte der Abstandswerte, der Winkelwerte, etc. an das Target 60 übermittelt werden. Der von der CPU 100 durchgeführte Schritt S46 entspricht hier der Messwert-Sendevorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Die Bedienungsperson bestätigt die Messwerte der Abstandswerte, der Winkelwerte, etc., die von dem Display-Teil 84 angezeigt werden, und bewegt in dem Schritt S34, der auf der Seite des Targets 60 ausgeführt wird, das Target 60 zu dem nächsten Messpunkt. Gleichzeitig gibt die CPU 80 das Speicherteil 88 frei, um diese Messwerte (welche den Target-Richtungswinkel θsa enthalten) zu speichern. Der Ablauf kehrt dann zu Schritt S44 zurück, der auf der Seite des Überwachungsinstruments durchgeführt wird, und falls die automatische Verfolgung kontinuierlich durchgeführt wird, kann die Messoperation sofort vorgenommen werden. Anschließend können die Schritte S44, S45, S46 und S34 wiederholt ausgeführt werden, und die Messoperation kann kontinuierlich durchgeführt werden, solange das Target 60 automatisch verfolgt wird.
Andererseits wird auf der Seite des Überwachungsinstruments 50, falls in Schritt S44 bestätigt wird, dass ein Target-Verlust (Verfolgungs-Fehler) aufgrund eines Hindernisses D oder dgl. aufgetreten ist; die automatische Verfolgung gestoppt, und in diesem Zustand erfolgt eine Wartephase, wobei dieser Effekt wird an das Target 60 übermittelt und in dem Display-Teil 84 angezeigt wird.
Entsprechend wird auf der Seite des Targets 60 in Schritt S35 eine Winkeldifferenz θ₀ zwischen dem Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θta und dem bei der letzten Messung erhaltenen Target-Richtungswinkel θsa berechnet und gespeichert. Die Winkeldifferenz θ₀ kann in Form eines geeigneten repräsentativen Werts wie z.B. des Mittelwerts θ₀ der Winkeldifferenzen θ₀, die bei jedem Durchführen einer Messung erhalten wird, oder in Form eines gewichteten Mittelwerts berechnet werden, bei dem der Einfluss von Messwerten, die extrem vom Mittelwert abweichen, ausgeschlossen ist. Ferner ist es zulässig, Messwerte, die extrem vom Mittelwert abweichen, als Fehlmessung auszuschließen und für diese Werte einen repräsentativen Wert zu berechnen. Der von der CPU 80 ausgeführte Schritt 35 entspricht hier der Winkeldifferenz-Berechnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Der Ablauf rückt dann auf Schritt S36, in dem die Bedienungsperson die Bewegung zum nächsten Messpunkt durchführt, wobei die Bedienungsperson das Target 60 unabhängig davon zu diesem Messpunkt bringt und dort platziert, ob der Target-Verlust des Überwachungsinstruments 50 aufgetreten ist oder nicht. Die Bedienungsperson richtet das Target 60 durch Augenmaß auf das Überwachungsinstrument 50 hin. Der Ablauf rückt dann auf Schritt S37, in dem die CPU 80 den Richtungswinkel-Sensor 86 freigibt, um den Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θtb zu messen.
Der Ablauf rückt dann auf Schritt S38, in dem ein geschätzter Target-Richtungswinkel θsb berechnet wird. Dabei erhält man den geschätzten Target-Richtungswinkel θsb als die Summe θ₀ + θtb der Winkeldifferenz θ₀ und des Überwachungsinstrument-Richtungswinkels θtb durch Verwendung der Winkeldifferenz θ₀ zwischen dem Überwachungsinstrument-Richtungswinkel θta und dem bei der letzten Messung erhaltenen Target-Richtungswinkel θsa und durch Verwendung des bei der aktuellen Messung erhaltenen Überwachungsinstrument-Richtungswinkels θtb. Der von der CPU 80 ausgeführte Schritt S38 entspricht hier der Target-Richtungswinkel-Schätzvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Der Ablauf rückt dann auf Schritt S39, in dem ein Messbefehl, der den geschätzten Target-Richtungswinkel θsb enthält, an das Überwachungsinstrument 50 übermittelt wird. Der von der CPU 80 ausgeführte Schritt S39 entspricht hier der Messbefehlsvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Das Überwachungsinstrument 50 empfängt in Schritt S47 den Messbefehl, der den geschätzten Target-Richtungswinkel θsb enthält, und der Ablauf auf rückt dann auf Schritt S48, in dem die Drehrichtung des Instrument-Körpers 52 durch die Winkeldifferenz θsc – θsb zwischen dem aktuellen Richtungswinkel θsc, unter dem der Instrument-Körper 52 ausgerichtet ist, und dem geschätzten Target-Richtungswinkel θsb bestimmt wird, d.h. durch eine kleinere Winkeldifferenz, die zwischen einer im Uhrzeigersinn verlaufenden Winkeldifferenz und einer im Gegenuhrzeigersinn verlaufenden Winkeldifferenz gewählt wird. Der Horizontal-Motor 102 wird betätigt, und der Instrument-Körper 52 wird gedreht, bis der Instrument-Körper 52 in der Richtung des geschätzten Target-Richtungswinkels θsb ausgerichtet ist. Der von der CPU 100 ausgeführte Schritt S48 entspricht hier der Drehvorrichtung der vorliegenden Erfindung.
Der Ablauf rückt dann auf Schritt S49, in dem die automatische Kollimation neugestartet wird. Falls das Überwachungsinstrument 50 das Target 60 unmittelbar nach dem Starten der automatischen Kollimation nicht finden kann, wird auf gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform das Target 60 in dem Bereich des Fehlerwinkels E gesucht, der zu beiden Seiten des geschätzten Target-Richtungswinkels θsb vorgesehen ist. Falls das Überwachungsinstrument 50 das Target 60 trotz des Ausführens dieses Schritts nicht finden kann, wird das Target 60 zudem in dem Bereich des erweiterten Fehlerwinkels E1 zu beiden Seiten des geschätzten Target-Richtungswinkels θsb gesucht.
Falls das Überwachungsinstrument 50 das Target 60 findet, kehrt der Ablauf auf Schritt S43 zurück. In dem nachfolgenden Ablauf werden die Schritte S42 bis S49 wiederholt ausgeführt, und sämtliche planmäßig vorgesehenen Messpunkte werden einer Messung unterzogen. Mit dieser Ausführungsform wird der gleiche Effekt wie bei der ersten Ausführungsform erzielt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben angeführten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es können verschiedene Modifikationen vorgenommen werden, beispielsweise wie im Folgenden ausgeführt.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird das Überwachungsinstrument 50 vom Typ mit automatischer Verfolgung verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch für ein nicht mit Verfolgungs-Funktion versehenes Überwachungsinstrument anwendbar, falls ein automatischer Kollimator in das Überwachungsinstrument einbezogen ist.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird das Target 60 von der automatischen Verfolgungsvorrichtung gesucht, sobald der Instrument-Körper 52 ungefähr in der Richtung des geschätzten Target-Richtungswinkels θsb ausgerichtet worden ist. Die Messung kann jedoch auch wie folgt ausgeführt werden. Das Target 60 ist mit einer Führungslicht-Ausgabevorrichtung versehen, die Führungslicht ausgibt, welches die Richtung des Targets angibt, während das Überwachungsinstrument 50 mit einem Richtungsdetektor versehen ist, der durch Empfang des Führungslichts die Richtung des Targets detektiert. Wenn der Instrument-Körper 52 ungefähr in der Richtung des geschätzten Target-Richtungswinkels θsb ausgerichtet ist, wird Führungslicht von dem Target 60 ausgegeben und seitens des Richtungsdetektors des Überwachungsinstruments empfangen. Das automatische Verfolgen wird gestartet, nachdem ferner das Kollimationsteleskop 54 nahe an die Richtung des Targets 60 gebracht worden ist. In diesem Fall kann die Zeit bis zum Abschluss der Messung sogar noch mehr verkürzt werden. Das Führungslicht kann ein Strahl einfachen Diffusionslichts sein, und falls ein fächerförmiger Führungslicht-Strahl zum Abtasten verwendet wird, kann das Führungslicht auf einen großen Bereich ausgegeben werden, und somit kann das Überwachungsinstrument 50 das Target 60 leicht finden.

50: Überwachungsinstrument
52: Instrument-Körper
60: Target
62: Retroreflektor (reflektierendes Prisma, Target)
80,100: Zentralverarbeitungseinheit
86: Richtungswinkelsensor
112: Horizontalwinkel-Messteil (Winkelmessvorrichtung)
θ₀: Winkeldifferenz zwischen dem Überwachungsinstrument-Rich
: tungswinkel und dem Target-Richtungswinkel
θta, θtb: Überwachungsinstrument-Richtungswinkel
θsa, θsb, θsc: Target-Richtungswinkel

Claims

Überwachungssystem mit einem Target (60) und einem Überwachungsinstrument, welches das Target (60) automatisch verfolgt oder kollimiert, wobei das Target (60) aufweist: einen Richtungswinkel-Sensor (86), der einen Überwachungsinstrument-Richtungswinkel misst, der erhalten wird, wenn das Target (60) auf das Überwachungsinstrument (50) gerichtet ist; und eine Messbefehlsvorrichtung, um den Überwachungsinstrument-Richtungswinkel und einen Messbefehl zu dem Überwachungsinstrument (50) zu senden, und wobei das Überwachungsinstrument (50) aufweist: eine Winkelmessvorrichtung zum Messen eines Target-Richtungswinkels, der eine Richtung des Targets (60) angibt; eine Messvorrichtung zum automatischen Kollimieren des Targets (60) und zum Durchführen der Messung bei Empfang des Mess-Befehls; eine Winkeldifferenz-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Winkeldifferenz zwischen dem Überwachungsinstrument-Richtungswinkel und dem Target-Richtungswinkel; eine Target-Richtungswinkel-Schätzvorrichtung zum Berechnen eines geschätzten Target-Richtungswinkels aus der bei der letzten Messung berechneten Winkeldifferenz und aus dem bei der aktuellen Messung von dem Target (60) gesendeten Überwachungsinstrument-Richtungswinkel; und eine Drehvorrichtung zum Ausrichten eines Körpers des Überwachungsinstruments in die Richtung des geschätzten Target-Richtungswinkels.
Überwachungssystem mit einem Target (60) und einem Überwachungsinstrument, welches das Target (60) automatisch verfolgt oder kollimiert, wobei das Target (60) aufweist: einen Richtungswinkel-Sensor (86), der einen Überwachungsinstrument-Richtungswinkel misst, der erhalten wird, wenn das Target (60) auf das Überwachungsinstrument (50) gerichtet ist; eine Winkeldifferenz-Berechnungsvorrichtung zum Berechnen einer Winkeldifferenz zwischen dem Überwachungsinstrument-Richtungswinkel und einem Target-Richtungswinkel, der die Richtung des Targets (60) angibt, welche von dem Überwachungsinstrument (50) gesendet wird; eine Target-Richtungswinkel-Schätzvorrichtung zum Berechnen eines geschätzten Target-Richtungswinkels aus der bei der letzten Messung berechneten Winkeldifferenz und aus dem Überwachungsinstrument-Richtungswinkel, der erhalten wird, wenn das Target (60) bei der aktuellen Messung zu dem Überwachungsinstrument (50) gerichtet ist; und eine Messbefehlsvorrichtung, um einen Messbefehl, der den geschätzten Target-Richtungswinkel enthält, an das Überwachungsinstrument (50) zu senden, und wobei das Überwachungsinstrument (50) aufweist: eine Winkelmessvorrichtung zum Messen eines Target-Richtungswinkels; eine Messvorrichtung zum automatischen Kollimieren des Targets (60) und zum Durchführen der Messung bei Empfang des Mess-Befehls; eine Messwert-Sendevorrichtung zum Senden des Target-Richtungswinkels an das Target (60); und eine Drehvorrichtung zum Ausrichten eines Körpers des Überwachungsinstruments in die Richtung des geschätzten Target-Richtungswinkels.
Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehvorrichtung eine Drehrichtung mit einer kleineren Winkeldifferenz, die zwischen einer im Uhrzeigersinn verlaufenden Winkeldifferenz und einer im Gegenuhrzeigersinn verlaufenden Winkeldifferenz gewählt ist, bezüglich eines aktuellen Richtungswinkels bestimmt, bei welcher der Körper des Überwachungsinstruments auf den geschätzten Target-Richtungswinkel gerichtet ist.
Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkeldifferenz-Berechnungsvorrichtung einen repräsentativen Wert von Winkeldifferenzen berechnet, die bislang jedes Mal erhalten worden sind, wenn die Winkeldifferenzen berechnet wurden, und dass die Target-Richtungswinkel-Schätzvorrichtung den repräsentativen Wert als Winkeldifferenz verwendet.
Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Target (60) eine Führungslicht-Ausgabevorrichtung aufweist, die Führungslicht ausgibt, das die Richtung des Targets (60) angibt, und dass das Überwachungsinstrument (50) einen Richtungsdetektor aufweist, der durch Empfang des Führungslichts die Richtung des Targets (60) detektiert.
Überwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Richtungswinkel-Sensor (86) ein Magnetsensor ist.