DE602005001661T2

DE602005001661T2 - Vermessungsgerät

Info

Publication number: DE602005001661T2
Application number: DE602005001661T
Authority: DE
Inventors: Fumio Ohtomo; Kaoru Kumagai
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2025-06-01
Also published as: EP1605231A1; CN100483072C; US20050275830A1; JP2005351700A; CN1707222A; EP1605231B1; JP4519530B2; DE602005001661D1; US7301617B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vermessungsgerät, das Beleuchtungslicht wie einen Infrarotstrahl oder Messlicht zu einem Reflektor ausstrahlt, um eine Entfernungsmessung und/oder eine Winkelmessung relativ zu dem Reflektor auf der Grundlage des von dem Reflektor reflektierten Beleuchtungslichts durchzuführen.
Beschreibung des Standes der Technik
Bisher war ein Vermessungsgerät bekannt, mit einer Strahlungseinheit, die mit einer Objektivlinse zum Ausstrahlen eines Infrarotstrahls zu einem Reflektor versehen ist, und einer optischen Kollimationssystem einheit zum Beobachten eines Sichtfelds auf der Grundlage von durch die Objektivlinse eintretendem sichtbarem Licht, die ein Teil eines Teleskops bildet, bei welchem die optische Kollimationssystemeinheit mit einem Porro-Prisma versehen ist zum Umwandeln eines Bildes innerhalb des Sichtfeldes, das auf einem sichtbaren Lichtfluss basiert, der durch die Objektivlinse erhalten wurde, in ein aufgerichtetes, nicht umgekehrtes Bild sowie mit einem Okularlinsenteil zum Beobachten des aufgerichteten, nicht umgekehrten Bildes, das durch das Porro-Prisma erhalten wurde (zur Bezugnahme siehe JP-A-H05-322569 ).
Zusätzlich war auch ein Vermessungsgerät bekannt, bei dem ein Okularlinsenteil einer optischen Kollimationssystemeinheit mit einer CCD (ladungsgekoppelte Vorrichtung)-Kamera als ein Bildsensor versehen ist (zur Bezugnahme siehe JP-A2000-275044 ).
Darüber hinaus war ein Vermessungsgerät bekannt, das in der Lage war, dreidimensionale Koordinaten in kurzer Zeit mit hoher Genauigkeit zu erhalten, indem die Anwesenheit eines zu messenden Objekts erfasst wurde durch Verwendung einer Kamera und Erfassen von zweidimensionalen Koordinaten einer tatsächlichen Größe des Objekts auf einem Abbildungsbereich der Kamera, dann Messen eines Abstands zu dem Objekt durch Verwendung von Abstandsmessmitteln und Berechnen der dreidimensionalen Koordinaten des Objekts auf der Grundlage der erfassten zweidimensionalen Koordinaten und des Abstands zu dem Objekt (siehe beispielsweise JP-A-S63-083604 ).
Ein anderes Vermessungsgerät ist in der DE-A-199 22 321 gezeigt.
Bei den herkömmlichen Vermessungsgeräten besteht das Problem, dass ein Arbeiter erfahren sein muss, um den Reflektor vor dem Hintergrund in dem Sichtfeld zu finden, wenn er durch die Okularlinse nach dem Reflektor sieht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher besteht zumindest eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Vermessungsgerät vorzusehen, bei dem ein Reflektor vor dem Hintergrund in einem Sichtfeld leicht zu finden ist, und das in der Lage ist, ohne spezielle Fähigkeiten schnell zu dem Reflektor zuzugreifen.
Um diese und andere Vorteile zu erzielen und gemäß dem Zweck der Erfindung, wie sie hier verkörpert und breit beschrieben ist, sieht die Erfindung ein Vermessungsgerät vor. Das Vermessungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung weist auf: eine Objektivlinse; eine Strahlungseinheit zum Strahlen von Beleuchtungslicht von der Objektivlinse zu einem Reflektor; eine Entfernungsmessungseinheit zum Strahlen von Entfernungsmesslicht von der Objektivlinse, um einen Abstand von dem Vermessungsgerät zu dem Reflektor zu messen; einen Bildsensor zum Ausgeben von Informationen über ein Bild in einem Sichtfeld auf der Grundlage des durch die Objektivlinse eintretenden Lichts; eine Bildverarbeitungsschaltung, die mit dem Bildsensor verbunden ist, um die von dem Bildsensor ausgegebenen Bildinformationen zu verarbeiten; und einen mit der Bildverarbeitungsschaltung verbundenen Monitor zum Darstellen eines Bildes, wobei ein möglicher Entfernungsmessungsbereich und eine Position des Reflektors, die auf der Grundlage des von dem Reflektor re flektierten Beleuchtungslichts bestimmt ist, in einer Form einer Figur in dem auf dem Monitor dargestellten Bild angezeigt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein vorteilhafter Effekt dahingehend gezeigt, dass es leicht ist, den Reflektor vor dem Hintergrund in dem Sichtfeld zu finden, und in der Lage ist, ohne das Erfordernis von Fachkenntnissen schnell zu dem Reflektor zuzugreifen.
Es folgen bevorzugte Ausführungsbeispiele (1) bis (8) des Vermessungsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung. Alle Kombinationen hiervon werden als bevorzugte der vorliegenden Erfindung angesehen, sofern keine Widersprüche auftreten.

(1) Das Vermessungsgerät weist weiterhin auf: eine Kollimationseinheit eines optischen Systems zum Beobachten des Sichtfelds auf der Grundlage von durch die Objektivlinse eintretendem sichtbarem Licht; eine ein aufrechtes, nicht umgekehrtes Bild umwandelnde optische Vorrichtung zum Umwandeln des Bildes in dem Sichtfeld auf der Grundlage des durch die Objektlinse eintretenden Lichts in ein aufrechtes, nicht umgekehrtes Bild; und ein Okularlinsenteil zum Beobachten des durch die ein aufrechtes, nicht umgekehrtes Bild umwandelnde optische Vorrichtung erhaltenen aufrechten, nicht umgekehrten Bildes, wobei die ein aufrechtes, nicht umgekehrtes Bild umwandelnde optische Vorrichtung eine einen optischen Pfad teilende Oberfläche zum Teilen eines auftreffenden Lichtflusses, der das sichtbare Licht und das Beleuchtungslicht, das von dem Reflektor reflektiert und durch die Objektlinse erhalten wurde, aufweist, in einen Lichtfluss, der zu dem Okularlinsenteil hingeht, und einen Lichtfluss, der zu dem Bildsensor, der in einer Richtung vorgesehen ist, in der sich der auftreffende Lichtfluss bewegt, hingeht, hat. Gemäß dem Ausführungsbeispiel (1) werden vorteilhafte Wirkungen dahingehend gezeigt, dass es einfach ist, den Reflektor vor dem Hintergrund in dem Sichtfeld zu finden, und es möglich ist, ohne das Erfordernis von Erfahrung schnell zu dem Reflektor zuzugreifen, und es ist möglich, schnell zu erkennen, ob der Reflektor in dem möglichen Entfernungsmessungsbereich existiert oder nicht.
(2) Das Vermessungsgerät weist weiterhin eine Positionierungseinheit zum Messen eines Richtwinkels und eines horizontalen Winkels des Reflektors auf, wobei die Bildverarbeitungsschaltung einen möglichen Positionierungsbereich auf einem Schirm des Monitors anzeigt. Gemäß dem Ausführungsbeispiel (2) werden vorteilhafte Wirkungen dahingehend gezeigt, dass es einfach ist, den Reflektor vor dem Hintergrund in dem Sichtfeld zu finden, und es möglich ist, ohne Erfahrung schnell zu dem Reflektor zuzugreifen, und es ist möglich, schnell zu erkennen, ob der Reflektor in dem möglichen Positionierungsbereich existiert oder nicht.
(3) Die Bildverarbeitungsschaltung gibt Befehlssignale aus zum Einstellen der Positionierungseinheit in einen Positionierungsbetrieb, wenn der Reflektor in dem möglichen Positionierungsbereich ist, und Befehlssignale zum Einstellen der Entfernungsmessungseinheit in einen Entfernungsmessungsbetrieb, wenn der Reflektor in dem möglichen Entfernungsmessungsbereich ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel (3) werden vorteilhafte Wirkungen dahingehend gezeigt, dass es einfach ist, den Reflektor vor dem Hintergrund in dem Sichtfeld zu finden, und es möglich ist, ohne das Erfordernis von Erfahrung schnell zu dem Reflektor zuzugreifen, und es ist möglich, den Richtwinkel und den horizontalen Winkel automatisch zu messen, wenn der Reflektor in dem möglichen Positionierungsbereich ist.
(4) Die Bildverarbeitungsschaltung zeigt dreidimensionale Koordinatenpositionen des Reflektors auf dem Schirm des Monitors an, wenn der Reflektor in dem möglichen Entfernungsmessungsbereich ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel (4) werden vorteilhafte Wirkungen dahingehend gezeigt, dass es leicht ist, den Reflektor vor dem Hintergrund in dem Sichtfeld zu finden, und es möglich ist, ohne das Erfordernis von Erfahrung schnell zu dem Reflektor zuzugreifen, und es ist möglich, den Abstand von dem Vermessungsgerät zu dem Reflektor zu messen.
(5) Wenn der Positionierungsbetrieb und/oder der Entfernungsmessungsbetrieb eingeschaltet sind/ist, wird eine Warnung, die anzeigt, dass der Positionierungsbetrieb und/oder der Entfernungsmessungsbetrieb eingeschaltet sind/ist, auf dem Schirm des Monitors angezeigt.
(6) Der Reflektor wird auf dem Schirm des Monitors durch Blinken und/oder Hervorheben unter Verwendung von Farbe und/oder Helligkeit und/oder Verwendung eines Zeichens dargestellt.
(7) Eine Bewegungsrichtung einer Kollimationsachse wird durch einen Pfeil auf dem Schirm des Monitors angezeigt.
(8) Die Position, an der sich der Reflektor befindet, wird durch einen Ton oder Sprache angekündigt. Gemäß den Ausführungsbeispielen (5) bis (8) wird die vorteilhafte Wirkung angezeigt, dass es leicht ist, den Reflektor vor dem Hintergrund in dem Sichtfeld zu finden, und es möglich ist, ohne das Erfordernis von Erfahrung schnell zu dem Reflektor zuzugreifen.

Es ist verständlich, dass sowohl die vorhergehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft sind und dazu vorgesehen sind, eine weitere Erläuterung der beanspruchten Erfindung zu geben.
Es wird auf die japanische Patentanmeldung Nr. 2004-171028 Bezug genommen, die am 9. Juni 2004 eingereicht wurde.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die begleitenden Zeichnungen sind enthalten, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu geben, und sind aufgenommen in und bilden einen Teil dieser Anmeldung. Die Zeichnungen illustrieren Ausführungsbeispiele der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Erfindung.
1 ist eine Seitenansicht, die einen Zustand zeigt, in welchem ein Vermessungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung installiert ist.
2 ist eine Draufsicht, die den Zustand zeigt, in welchem das Vermessungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung installiert ist.
3 ist ein erläuterndes Diagramm, das einen optischen Abschnitt eines Vermessungsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für einen Strahlungsbereich eines Infrarotstrahls und von einer Strahlungseinheit ausgestrahltes Entfernungsmessungslicht gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
5A bis FC sind erläuternde Diagramme, die Beispiele dafür zeigen, wie Bilder gemäß dem Vermessungsgerät nach der vorliegenden Erfindung dargestellt werden, wobei 5A ein erläuterndes Diagramm ist, das einen Zustand zeigt, in welchem ein kubischer Eckenreflektor in einem möglichen Positionierungsbereich ist; 5B ein Diagramm ist, das einen Zustand zeigt, in welchem der kubische Eckenreflektor in dem möglichen Positionierungsbereich ist sowie ein automatischer Positionierungsbetrieb eingestellt ist zum Finden eines Richtwinkels und eines horizontalen Winkels durch Berechnung, und in welchem der berechnete Richtwinkel und der berechnete horizontale Winkel angezeigt werde; und 5C ein Diagramm ist, das einen Zustand zeigt, in welchem der kubische Eckenreflektor in einem möglichen Entfernungsmessungsbereich ist sowie der automatische Positionierungsbetrieb und ein automatischer Entfernungsmessungsbetrieb eingestellt sind, um den Richtwinkel, den horizontalen Winkel und einen Abstand durch die Berechnung zu finden, und in welchem der Richtwinkel, der horizontale Winkel und der Abstand, die jeweils berechnet wurden, angezeigt werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Es wird nun im Einzelnen Bezug genommen auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen illustriert sind. Wo dies möglich ist, werden dieselben Bezugszahlen in den Zeichnungen verwendet und die Beschreibung bezieht sich auf dieselben oder gleiche Teile. Der Bereich der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht durch diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung können jede Struktur und jedes Material, die nachfolgend beschrieben werden, angemessen modifiziert werden.
Gemäß 1 bezeichnet eine Bezugszahl 1 eine Vermessungsbasis und eine Bezugszahl 2 bezeichnet einen kubischen Eckenreflektor (Prisma) als einen an einem Vermessungspunkt installierten Reflektor. Die Vermessungsbasis 1 ist mit einem Vermessungsgerät 3 versehen. Das Vermessungsgerät 3 hat eine feste Basis 4 und einen sich horizontal drehenden Teil 5. Die feste Basis 4 ist mit einem bekannten Drehmechanismus (nicht gezeigt) zum Drehen des horizontal drehenden Teils 5 versehen.
Wie in 2 gezeigt ist, wird der sich horizontal drehende Teil 5 in einer Richtung des Pfeils A relativ zu der festen Basis 4 gedreht. Der sich horizontal drehende Teil 5 hat ein Stützteil (Stützgestell) 6. Das Stützteil 6 ist mit einer sich drehenden Vertikalrichtungswelle 7 versehen. Ein bekannter Drehmechanismus (nicht gezeigt) zum Drehen der sich drehenden Vertikalrichtungswelle 7 ist innerhalb des Stützteils 6 vorgesehen. Die sich drehende Vertikalrichtungswelle 7 ist mit einem Vermessungsgerät-Teleskopabschnitt 8 versehen. Der Vermessungsgerät-Teleskopabschnitt 8 wird in horizontaler Richtung durch die Drehung des sich horizontal drehenden Teils 5 gedreht, und er wird auch in vertikaler Richtung gedreht, wie durch einen Pfeil B in 1 gezeigt ist, durch die Drehung der sich drehenden Vertikalrichtungswelle 7.
Wie in 3 gezeigt ist, weist der Vermessungsgerät-Teleskopabschnitt 8 eine Kollimationseinheit 9 eines optischen Systems, eine optische Entfernungsmessungseinheit (Entfernungsmessungseinheit) 10, eine Strahlungseinheit 11 und eine Lichtempfangseinheit 12 auf. Die Kollimationseinheit 9 eines optischen Systems dient zur Parallelrichtung auf den kubischen Eckenreflektor 2. Die Kollimationseinheit 9 des optischen Systems enthält eine Objektivlinse 13, ein Prisma 14 zum Zusammensetzen eines optischen Pfads, ein Prisma 15 zum Teilen eines optischen Pfads, eine Fokussierlinse 16, ein Porro-Prisma (optische Umwandlungsvorrichtung für ein aufgerichtetes, nicht umgekehrtes Bild) 17, einen Fokusspiegel 18 und eine Okularlinse 19 als ein Okularlinsenteil, um ein Teleskop zu bilden.
Die Objektivlinse 13 hat einen durchstrahlten Abschnitt 20. Das Prisma 14 zum Zusammensetzen eines optischen Pfades bildet einen Teil der Strahlungseinheit 11. Die Strahlungseinheit 11 enthält eine Laserdiode 21, eine Kollimatorlinse 22 und Reflexionspris men 23 und 24. Die Laserdiode 21 projiziert einen Infrarot-Laserstrahl P als Messlicht (Beleuchtungslicht) mit einer Wellenlänge von beispielsweise, aber nicht beschränkt hierauf, 800 Nanometer. Die Kollimatorlinse 22 kondensiert den projizierten Infrarot-Laserstrahl P in einem Ausmaß, dass ein Winkel des Bereichs der Strahlung des von der Objektivlinse 13 emittierten Infrarot-Laserstrahls P einem Betrachtungswinkel entspricht.
Das Prisma 14 zum Zusammensetzen eines optischens Pfades dient zur Anpassung einer optischen Achse O1 der Strahlungseinheit 11 an die optische Kollimationsachse O der Objektivlinse 13. Das Prisma 14 zum Zusammensetzen eines optischen Pfads hat eine reflektierende Oberfläche 14a. Der von der Laserdiode 21 projizierte Infrarot-Laserstrahl P wird durch die Reflexionsprismen 23 und 24 reflektiert, der reflektierte Infrarot-Laserstrahl P wird dann zu der Objektivlinse 13 geführt, und der Infrarot-Laserstrahl P wird danach durch den durchstrahlten Abschnitt der Objektivlinse 13 nach außen emittiert, um zu dem kubischen Eckenreflektor 2 gestrahlt zu werden. 4 zeigt einen Strahlungsbereich Q1 des Infrarot-Laserstrahls P. Der Strahlungsbereich Q1 entspricht einem möglichen Positionierungsbereich, in welchem ein horizontaler Winkel und ein Richtwinkel des kubischen Eckenreflektors 2 erfassbar sind. Ein Winkel des möglichen Positionierungsbereichs beträgt beispielsweise, aber nicht hierauf beschränkt, angenähert 1° bis 1,5° (angenähert 1 Grad bis 1,5 Grad) hinsichtlich des Betrachtungswinkels.
Der Infrarot-Laserstrahl P entsprechend dem möglichen Positionierungsbereich wird durch einen Bildsensor 37 wie eine CCD und einen CMOS (komplementärer Metall oxid-Halbleiter) aufgefangen, der mit einer Bildverarbeitungsschaltung 39 verbunden ist, die später beschrieben wird. Der Bildsensor 37 gibt Bildsignale als Bildinformationen auf der Grundlage eines Ergebnisses des Lichtempfangs aus. Pixel des Bildsensors, die eine Bildebene des Bildsensors 37 bilden, entsprechen dem horizontalen Winkel und dem Richtwinkel des kubischen Eckenreflektors 2 von der Mitte seiner Bildebene. Demgemäß ist es möglich, den horizontalen Winkel und den Richtwinkel des kubischen Eckenreflektors 2 anhand der Positionen der Pixel in der Bildebene des Bildsensors 37, die den Infrarot-Laserstrahl P, der dem möglichen Positionierungsbereich entspricht, empfangen haben, zu berechnen.
Der von dem kubischen Eckenreflektor 2 reflektierte Infrarot-Laserstrahl P wird durch die Objektivlinse 13 in seinem gesamten Bereich gesammelt und wird dann zu dem Prisma 15 zur Teilung eines optischen Pfads geleitet. Das Prisma 15 zur Teilung eines optischen Pfads hat eine reflektierende Oberfläche 15a.
Die optische Entfernungsmessungseinheit 10 weist ein Lichtprojektionssystem 29 und ein Lichtempfangssystem 30 auf. Das Lichtprojektionssystem 29 hat eine Laserquelle 31, und das Lichtempfangssystem 30 hat ein lichtempfindliches Element 33. Ein dreieckiges Prisma 32 befindet sich zwischen dem Lichtprojektionssystem 29 und dem Lichtempfangssystem 30. Die Laserquelle 31 projiziert eine Infrarot-Laserlichtwelle als einen Entfernungsmessungs-Lichtfluss (Messlicht, Entfernungsmessungslicht). Eine Wellenlänge der Infrarot-Laserlichtwelle beträgt beispielsweise, aber nicht beschränkt hierauf, 900 Nanometer, welche verschieden von der Wellenlänge des Infrarot-Laserstrahls P ist.
Die von der Laserquelle 31 projizierte Infrarot-Laserlichtwelle wird durch eine reflektierende Oberfläche 32a des dreieckförmigen Prismas 32 reflektiert, und die reflektierte Infrarot-Laserlichtwelle wird dann zu der reflektierenden Oberfläche 15a des Prismas 15 zur Teilung eines optischen Pfads geleitet. Die reflektierende Oberfläche 15a ermöglicht Licht mit einer Wellenlänge von weniger als beispielsweise 900 Nanometer, durch sie hindurchzugehen, und reflektiert Licht im Infrarotbereich enthaltend Licht mit einer Wellenlänge von beispielsweise 900 Nanometer.
Die zu der reflektierenden Oberfläche 15a geleitete und von dieser reflektierte Infrarot-Laserlichtwelle geht durch einen Bereich 34 der unteren Hälfte der Objektivlinse 13 hindurch und wird als eine ebene Welle nach außerhalb des Vermessungsgerät-Teleskopabschnitts 8 emittiert. Wie in 4 gezeigt ist, ist ein Strahlungsbereich Q2 der emittierten Infrarot-Laserlichtwelle enger als der Strahlungsbereich Q1, und der Strahlungsbereich Q2 entspricht einem möglichen Entfernungsmessungsbereich, in welchem eine Entfernungsmessung eines Abstands von dem Vermessungsgerät 3 zu dem kubischen Eckenreflektor 2 möglich ist. Ein Winkel des möglichen Entfernungsmessungsbereichs beträgt beispielsweise, aber nicht beschränkt hierauf, angenähert 8' (angenähert 8 Bogenminuten) hinsichtlich des Betrachtungswinkels.
Die emittierte Infrarot-Laserlichtwelle wird durch den kubischen Eckenreflektor 2 reflektiert. Die von dem kubischen Eckenreflektor 2 reflektierte Infrarot-Laserlichtwelle kehrt zu der Objektivlinse 13 zurück und wird durch einen Bereich 35 der oberen Hälfte der Objektivlinse 13 gesammelt. Die gesammelte Infrarot- Laserlichtwelle wird zu der reflektierenden Oberfläche 15a des Prismas 15 zur Teilung eines optischen Pfades geleitet und wird dann durch die reflektierende Oberfläche 15a zur einen reflektierenden Oberfläche 32b des dreieckförmigen Prismas 32 reflektiert. Danach wird die Infrarot-Laserlichtwelle durch die reflektierende Oberfläche 32b reflektiert und auf das lichtempfindliche Element 33 konvergiert.
Das lichtempfindliche Element 33 gibt bei Empfang der Infrarot-Laserlichtwelle Signale aus, die auf der empfangenen Infrarot-Laserlichtwelle basieren, und die Signale werden in eine Messschaltung 36 als ein bekanntes arithmetisches Mittel eingegeben. Die Messschaltung 36 berechnet den Abstand von dem Vermessungsgerät-Teleskopabschnitt 8 zu dem kubischen Eckenreflektor 2, und hierdurch wird der Abstand von dem Vermessungsgerät zu dem kubischen Eckenreflektor 2 gemessen.
Ein Lichtfluss mit der Wellenlänge von beispielsweise weniger als 900 Nanometern wird durch das Prisma 15 zur Teilung eines optischen Pfads und die Fokussierlinse 16 zu dem Porro-Prisma 17 geleitet. Das Porro-Prisma 17 bewirkt die Umwandlung eines Bildes in einem Sichtfeld, das auf einem sichtbaren Lichtfluss basiert, der durch die Objektivlinse 13 erhalten wurde, in ein aufrechtes, nicht umgekehrtes Bild.
Das Porro-Prisma 17 hat eine Teilungsfläche 38 für einen optischen Pfad. Die Teilungsfläche 38 für einen optischen Pfad teilt einen auftreffenden Lichtfluss, der sichtbares Licht und Infrarotlicht, das die Wellenlänge von beispielsweise weniger als 900 Nanometern hat und das durch den kubischen Eckenreflektor 2 reflektiert und durch die Objektivlinse 13 erhalten wurde, in einen Lichtfluss, der zu dem Fokusspiegel 18, der einen Teil eines Okularlinsensystems bildet, hingeht und einen Lichtfluss, der zu der Lichtempfangseinheit 12, die in einer Richtung, in der sich der auftreffende Lichtfluss bewegt, vorgesehen ist, hingeht.
Der Lichtfluss, der zu dem Fokusspiegel 18 hingeht, wird auf dem Fokusspiegel 18 abgebildet. Ein Arbeiter ist in der Lage, eine Parallelrichtung zu dem kubischen Eckenreflektor 2 hin durchzuführen, indem er ein sichtbares Bild, das auf dem Fokusspiegel 18 abgebildet ist, durch die Okularlinse 19 beobachtet.
Die Lichtempfangseinheit 12 ist mit einer Bildaufnahmevorrichtung wie einer CCD und einem CMOS als dem vorgenannten Bildsensor 37 versehen. Der Bildsensor 37 ist mit der Bildverarbeitungsschaltung 39 verbunden. Die Bildverarbeitungsschaltung 39 verarbeitet die von dem Bildsensor 37 ausgegebenen Bildinformationen. Die Bildverarbeitungsschaltung 39 ist mit einem Monitor 40 zur Darstellung eines Bildes verbunden.
Das Vermessungsgerät 3 ist mit einer Positionierungseinheit 41 zum Messen des horizontalen Winkels und des Richtwinkels des kubischen Eckenreflektors 2 in Verbindung mit der optischen Entfernungsmessungseinheit 10 versehen. Da eine Struktur der Positionierungseinheit 41 bekannt ist, wird die Positionierungseinheit 41 nicht im Einzelnen erläutert.
Die Bildverarbeitungsschaltung 39 weist Verarbeitungsmittel auf. Die Verarbeitungsmittel führen einen Vorgang zur Anzeige einer Position des kubischen Eckenreflektors 2 relativ zu der optischen Kollimationsachse O auf einem Schirm 40a des Monitors 40 in einer solchen Weise durch, dass es dem Arbeiter ermöglicht wird, die Position des kubischen Eckenreflektors 2 relativ zu der optischen Kollimationsachse O auf dem Schirm 40a zu erkennen.
Wie in 5A gezeigt ist, wird ein Muster Q3 als der mögliche Entfernungsmessungsbereich in der Form einer Figur in der Mitte des Schirms 40a des Monitors 40 dargestellt, und auch der mögliche Positionierungsbereich Q4, der den Richtwinkel und den horizontalen Winkel anzeigt, wird durch die Verarbeitungsmittel auf dem Schirm 40a dargestellt. Zusätzlich wird ein kreuzförmiges Muster 42 als Bezugspositionen für den horizontalen Winkel und den Richtwinkel auf dem Schirm 40a durch die Verarbeitungsmittel dargestellt. Die Position, an der sich der kubische Eckenreflektor 2 befindet, wird als eine Markierung Q5 auf dem Schirm 40a durch die Verarbeitungsmittel zusammen mit einem Hintergrundbild dargestellt.
Daher wird es dem Arbeiter ermöglicht, schnell zu erkennen, ob der kubischen Eckenreflektor 2 in dem Muster Q3 ist oder nicht, durch Prüfen einer Position in einer horizontalen Richtung und einer Position in einer vertikalen Richtung der Markierung Q5. Daher wird dem Arbeiter ermöglicht, die Kollimationseinheit 9 des optischen Systems schnell zu dem möglichen Entfernungsmessungsbereich hin zu drehen.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Markierung Q5 durch Blinken angezeigt werden, oder sie kann als der kubische Eckenreflektor 2 durch eine bestimmte Farbe oder eine bestimmte Helligkeit hervorgehoben werden. Zusätzlich kann die Markierung Q5 auf dem Schirm dargestellt werden durch Verwendung eines bestimmten Zeichens (beispielsweise Buchstabe, Zahl, Alphabet oder Symbol).
Es kann eine derartige Struktur verwendet werden, bei der Befehlssignale von der Bildverarbeitungsschaltung 39 zu der Positionierungseinheit 41 ausgegeben werden, um die Positionierungseinheit 41 so einzustellen, dass sie in einem automatischen möglichen Positionierungsbetrieb ist, wenn die Markierung Q5 des kubischen Eckenreflektors 2 in dem möglichen Positionierungsbereich Q4 ist, wie in 5B gezeigt ist, um einen horizontalen Winkel Xg und einen Richtwinkel Yg automatisch zu messen und den gemessenen horizontalen Winkel Xg und den gemessenen Richtwinkel Yg auf dem Schirm 40a anzuzeigen.
Darüber hinaus ist es auch möglich, da es möglich ist, einen horizontalen Winkel X1 und einen Richtwinkel Y1 gemäß der Position der Markierung Q5 relativ zu dem Muster 42 zu lesen, den horizontalen Winkel und den Richtwinkel der Position des Musters 42 zu korrigieren und einen horizontalen Winkel und einen Richtwinkel einer Position in der Mitte der Markierung Q5 des kubischen Eckenreflektors 2 darzustellen.
Wie in 5C gezeigt ist, können, wenn die Markierung Q5 des kubischen Eckenreflektors 2 in dem Muster Q3 als dem möglichen Entfernungsmessungsbereich ist, Befehlssignale von der Bildverarbeitungsschaltung 39 zu der Positionierungseinheit 41 und zu der Messschaltung 36 ausgegeben werden, um die Positionierungseinheit 41 so einzustellen, dass sie in dem automatischen möglichen Positionierungsbetrieb ist, und die Messschaltung 36 so einzustellen, dass sie in einem automatischen möglichen Entfernungsmessungsbetrieb ist, um den horizontalen Winkel Xg, den Richt winkel Yg und einen Abstand Zg von dem Vermessungsgerät 3 zu dem kubischen Eckenreflektor 2 automatisch zu messen und den horizontalen Winkel Xg, den Richtwinkel Yg und den Abstand Zg, die jeweils gemessen wurden, auf dem Schirm 40a automatisch als dreidimensionale Koordinatenpositionen Xg, Yg und Zg anzuzeigen.
Zusätzlich kann eine Bewegungsrichtung von einer Stelle zu einer anderen beispielsweise auf einer Kollimationsachse durch einen Pfeil auf dem Schirm angezeigt werden, oder eine Frequenz des Blinkens der Markierung Q5 des kubischen Eckenreflektors 2 kann geändert werden, um den Ort des kubischen Eckenreflektors hervorzuheben.
Die Position, an der sich der kubische Eckenreflektor 2 befindet, kann dem Arbeiter durch einen Ton oder Sprache angekündigt werden, oder eine Warnung kann auf dem Schirm dargestellt werden, um den Arbeiter darüber zu informieren, dass der automatische mögliche Positionierungsbetrieb und/oder der automatische mögliche Entfernungsmessungsbetrieb eingestellt sind/ist.
Es ist für den Fachmann augenscheinlich, dass verschiedene Modifikationen und Veränderungen bei der Struktur der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können. Angesichts des Vorstehenden ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung Modifikationen und Veränderungen dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt, dass sie in den Bereich der folgenden Ansprüche fallen.

Claims

Vermessungsgerät (3), welches aufweist: eine Objektivlinse (13); eine Strahlungseinheit (11) zum Strahlen von Beleuchtungslicht von der Objektivlinse (13) zu einem Reflektor (2) hin; eine Entfernungsmessungseinheit (10) zum Strahlen von Entfernungsmessungslicht von der Objektivlinse (13), um einen Abstand von dem Vermessungsgerät (3) zu dem Reflektor (2) zu messen; einen Bildsensor (37) zum Ausgeben von Informationen über ein Bild in einem Sichtfeld auf der Grundlage von durch die Objektivlinse (13) eintretendem Licht; eine Bildverarbeitungsschaltung (39), die mit dem Bildsensor (37) verbunden ist, um die von dem Bildsensor (37) ausgegebenen Bildinformationen zu verarbeiten; und einen mit der Bildverarbeitungsschaltung (39) verbundenen Monitor (40) zum Darstellen eines Bildes; dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich, in welchem die Entfernungsmessungseinheit (10) in der Lage ist, den Abstand zwischen dem Vermessungsgerät (3) und dem Reflektor (2) zu messen, und eine Position des Reflektors (2), die auf der Grundlage des von dem Reflektor (2) reflektierten Beleuchtungslichts bestimmt ist, in einer Form einer Figur in dem auf dem Monitor (40) dargestellten Bild angezeigt werden.
Vermessungsgerät (3) nach Anspruch 1, welches weiterhin aufweist: eine Kollimationseinheit (9) eines optisches Systems zum Beobachten des Sichtfelds auf der Grundlage von durch die Objektivlinse (13) eintretendem sichtbarem Licht; eine ein aufrechtes, nicht umgekehrtes Bild umwandelnde optische Vorrichtung (17) zum Umwandeln des Bildes in dem Sichtfeld auf der Grundlage des durch die Objektivlinse (13) eintretenden Lichts in ein aufrechtes, nicht umgekehrtes Bild; und ein Okularlinsenteil (19) zum Beobachten des durch die ein aufrechtes, nicht umgekehrtes Bild umwandelnde optische Vorrichtung (17) erhaltenen aufrechten, nicht umgekehrten Bildes, wobei die ein aufrechtes, nicht umgekehrtes Bild umwandelnde optische Vorrichtung (17) eine einen optischen Pfad teilende Oberfläche (38) zum Teilen eines auftreffenden Lichtflusses, der das sichtbare Licht und das Beleuchtungslicht, das von dem Reflektor (2) reflektiert und durch die Objektivlinse (13) erhalten wurde, aufweist, in einen Lichtfluss, der zu dem Okularlinsenteil (19) hin geht, und einen Lichtfluss, der zu dem Bildsensor (37), der in einer Richtung vorgesehen ist, in der sich der auftreffende Lichtfluss bewegt, hingeht.
Vermessungsgerät (3) nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin aufweisend eine Positionierungseinheit (41) zum Messen eines Richtwinkels und eines horizontalen Winkels des Reflektors (2), wobei die Bildverarbeitungsschaltung (39) einen Bereich, in welchem ein horizontaler Winkel und ein Richtwinkel des Reflektors (2) erfassbar sind, auf einem Schirm (40A) des Monitors (40) darstellt.
Vermessungsgerät (3) nach Anspruch 3, bei dem die Bildverarbeitungsschaltung (39) Befehlssignale zum Einstellen der Positionierungseinheit (41) als einem Positionierungsbetrieb ausgibt, wenn der Reflektor (2) in dem Bereich, in welchem ein horizontaler Winkel und ein Richtwinkel des Reflektors (2) erfassbar sind, ist, und Befehlssignale zum Einstellen der Entfernungsmessungseinheit (10) als einem Entfernungsmessungsbetrieb ausgibt, wenn der Reflektor (2) in dem Bereich ist, in welchem die Entfernungsmessungseinheit (10) in der Lage ist, den Abstand zwischen dem Vermessungsgerät (3) und dem Reflektor (2) zu messen.
Vermessungsgerät (3) nach Anspruch 4, bei dem die Bildverarbeitungsschaltung (39) dreidimensionale Koordinatenpositionen des Reflektors (2) auf dem Schirm (40A) des Monitors (40) darstellt, wenn der Reflektor (2) in dem Bereich ist, in welchem die Entfernungsmessungseinheit (10) in der Lage ist, den Abstand zwischen dem Vermessungsgerät (3) und dem Reflektor (2) zu messen.
Vermessungsgerät (3) nach Anspruch 4 oder 5, bei dem. wenn der Positionierungsbetrieb und/oder der Entfernungsmessungsbetrieb betätigt wird/werden, eine Warnung, die anzeigt, dass der Positionierungsbetrieb und/oder der Entfernungsmessungsbetrieb betätigt wird/werden, auf dem Schirm (40A) des Monitors (40) dargestellt wird.
Vermessungsgerät (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Reflektor (2) auf dem Schirm (40A) des Monitors (40) durch Blinken und/oder Hervorheben unter Verwendung von Farbe und/oder Helligkeit und/oder Verwendung eines Zeichens dargestellt wird.
Vermessungsgerät (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem eine Bewegungsrichtung einer Kollimationsachse durch einen Pfeil auf dem Schirm (40A) des Monitors (40) dargestellt wird.
Vermessungsgerät (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Position, an der sich der Reflektor (2) befindet, durch einen Ton oder Sprache angekündigt wird.