DE602005003057T2

DE602005003057T2 - Vermessungsinstrument

Info

Publication number: DE602005003057T2
Application number: DE602005003057T
Authority: DE
Inventors: Fumio Ohtomo; Kaoru Kumagai
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2025-05-28
Also published as: EP1605230B1; JP2005351745A; CN100339679C; US7319512B2; JP4427389B2; CN1707219A; US20050275824A1; EP1605230A1; DE602005003057D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vermessungsinstrument zur Ausführung einer Lichtwellenabstandsmessung durch Projizieren eines Laserstrahls auf ein zu vermessendes Objekt. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Vermessungsinstrument des nicht prismatischen Typs, der bei dem zu vermessenden Objekt kein Prisma verwendet.
In den letzten Jahren war ein Vermessungsinstrument des nicht prismatischen Typs verbreitet, das kein Prisma bei dem zu vermessenden Objekt verwendet, sondern die Messung durch Projizieren eines Laserstrahls direkt auf das zu vermessende Objekt ausführt und die Messung anhand eines Reflexionslichts von dem zu vermessenden Objekt durchführt.
Beim Vermessungsinstrument des nicht prismatischen Typs ist es nicht erforderlich, das Prisma für jede Messung zu bewegen. Folglich kann der Vorgang durch eine einzelne Bedienungsperson ausgeführt werden. Ferner kann ein beliebiger Abschnitt des zu vermessenden Objekts z. B. einer Konstruktion, als ein Messpunkt gewählt werden. Da die Messung für mehrere Messpunkte durchgeführt werden kann, kann an dem zu vermessenden Objekt eine 2-dimensionale oder 3-dimensionale Messung durchgeführt werden.
Ein Vermessungsinstrument des nicht prismatischen Typs ist beispielsweise in JP-A-2000-329517 offenbart.
6 stellt einen Fall dar, in dem der Vermessungsvorgang ausgeführt wird, indem ein Vermessungsinstrument des nicht prismatischen Typs verwendet wird.
In 6 bezeichnet das Bezugszeichen 1 ein Vermessungsinstrument und 2 bezeichnet ein zu vermessendes Objekt.
Wenn eine Lichtwellenabstandsmessung ausgeführt wird, hat ein Laserstrahl (ein Abstandsmesslicht 3), das von dem Vermessungsinstrument projiziert wird, eine bestimmte Ausdehnung. Wenn das zu vermessende Objekt ein 3-dimensionales Objekt, z. B. eine Konstruktion wie etwa ein Gebäude usw. ist, weist die Konstruktion Kammlinien 4 (Kanten 4a, 4b, 4c, ...) zwischen Wandflächen auf.
Wenn ein Messpunkt in der Nähe der Kante 4a in dem zu vermessenden Objekt 2 ausgewählt wird, oder wenn ein Messpunkt auf irgendeine wunschgemäße Weise gewählt wird, kann der so gewählte Messpunkt (eine Projektionsposition des Abstandsmesslichts 3) auf der Kammlinie 4, z. B. an der Kante 4a liegen.
Wenn der Messpunkt an der Kante 4a liegt, wird das von dem Vermessungsinstrument 1 projizierte Abstandsmesslicht 3 bei der Kante 4a aufgeteilt, wie es in 7 gezeigt ist. Ein Teil des Abstandsmesslichtes 3 wird durch eine Oberfläche 5 an dieser Seite reflektiert, und der andere Teil des Lichts wird durch eine Oberfläche bei einer weiteren Tiefe reflektiert. Im Ergebnis führt das Vermessungsinstrument 1 eine Messung durch ein Reflexionslicht von der Oberfläche 5 dieser Seite und durch das Reflexionslicht von der Oberfläche 6 bei der weiteren Tiefe durch. Folglich kann es sein, dass der Abschnitt der Kante 4a nicht richtig gemessen wird.
In der Vergangenheit wurde es für die Bestätigung des Messpunktes praktiziert, dass eine Vermessungs-Bedienungsperson den Messpunkt über ein an dem Vermessungsinstrument 1 angebrachtes Teleskop 7 ausgerichtet hat. Wenn sich der Messpunkt auf der Kante 4a befindet, wird der Messpunkt von der Kante 4a verschoben.
Da das Teleskop 7 gewöhnlich ein monokulares Instrument ist, wird jedoch ein zu vermessender Punkt als Teil einer Ebene gesehen. Da das Instrument einen hohen Vergrößerungsfaktor hat, kann die Kante 4a manchmal nicht erkannt werden. Es gibt außerdem den Fall, in dem eine Messung durchgeführt wird, ohne zu erkennen, dass der Messpunkt auf der Kante 4a liegt. In einem solchen Fall kann sich der Messwert als ein Fehler herausstellen.
Das Dokument EP-A-1 422 499 beschreibt ein Vermessungsinstrument zum Projizieren von Messlicht auf einen zu vermessenden Zielreflektor und zum Messen des Zielabstands anhand des reflektierten Lichtes. Ein Bildsensor nimmt ein Bild des reflektierten Messlichts auf und eine Steuereinheit ermittelt Kanten in den Bilddaten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vermessungsinstrument zu schaffen, mit dem es möglich ist, zu beurteilen, ob ein Messpunkt auf einer Kante liegt oder nicht. Dadurch wird eine fehlerhafte Messung verhindert, wenn der Messpunkt auf der Kante liegt, und dies trägt zu einer Verbesserung der Messgenauigkeit bei.
Um die zuvor genannte Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung ein Vermessungsinstrument zum Projizieren eines Abstandsmesslichts auf ein zu vermessendes Objekt und zum Messen eines Abstandes anhand eines reflektierten Lichts, das wenigstens eine Bildaufnahmeeinheit zum Aufnehmen eines Bildes eines Ausdehnungsbereichs des Abstandsmesslichts und eine Steuereinheit zum Ausführen einer Kantenextraktion aus dem durch die Bildaufnahmeeinheit aufgenommenen Bild und zum Beurteilen, ob innerhalb des Ausdehnungsbereichs eine Kante vorhanden ist oder nicht, umfasst.
Außerdem schafft die vorliegende Erfindung das zuvor beschriebene Vermessungsinstrument, bei dem eine Kantenextraktion für den Ausdehnungsbereich ausgeführt wird. Ferner schafft die vorliegende Erfindung das zuvor beschriebene Vermessungsinstrument, bei dem die Kantenextraktion für einen gesamten Bereich des aufgenommenen Bildes ausgeführt wird.
Zudem schafft die vorliegende Erfindung das zuvor beschriebene Vermessungsinstrument, das ferner ein Meldemittel umfasst, wobei das Meldemittel meldet, dass der Messpunkt ungeeignet ist, wenn sich in dem Ausdehnungsbereich eine Kante befindet. Ferner schafft die vorliegende Erfindung das zuvor beschriebene Vermessungsinstrument, bei dem das Meldemittel eine Anzeigeeinheit ist, und die Anzeigeeinheit zeigt eine Warnmeldung an, wenn sich in dem Ausdehnungsbereich eine Kante befindet.
Außerdem schafft die vorliegende Erfindung das zuvor beschriebene Vermessungsinstrument, bei dem eine Abstandsmessung ausgeführt wird, nachdem beurteilt worden ist, ob sich in dem Ausdehnungsbereich eine Kante befindet oder nicht, wobei in dem Fall, in dem beurteilt wird, dass sich in dem Ausdehnungsbereich eine Kante befindet, die Steuereinheit den Abstandsmessvorgang anhält. Ferner schafft die vorliegende Erfindung das zuvor beschriebene Vermessungsinstrument, bei dem die Abstandsmessung ausgeführt wird, bevor beurteilt wird, ob sich in dem Ausdehnungsbereich eine Kante befindet oder nicht, wobei in dem Fall, in dem beurteilt wird, dass sich in dem Ausdehnungsbereich eine Kante befindet, die Steuereinheit ein Messergebnis löscht oder das Messergebnis für ungültig erklärt. Außerdem schafft die vorliegende Erfindung das zuvor beschriebene Vermessungsinstrument, bei dem in dem Fall, dass die Steuereinheit beurteilt, dass sich in dem Ausdehnungsbereich eine Kante befindet, und für den Fall, dass bestätigt wird, dass der Messpunkt geeignet ist, ein Annullierungsschalter vorgesehen ist, um die Beurteilung durch die Steuereinheit ungültig zu machen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Vermessungsinstrument, das ein Abstandsmesslicht auf ein zu vermessendes Objekt projiziert und einen Abstand anhand eines reflektierten Lichts misst, wenigstens eine Bildaufnahmeeinheit zum Aufnehmen eines Bildes eines Ausdehnungsbereichs des Abstandsmesslichts und eine Steuereinheit zum Ausführen einer Kantenextraktion aus dem durch die Bildaufnahmeeinheit aufgenommenen Bild und zum Beurteilen, ob innerhalb des Ausdehnungsbereichs eine Kante vorhanden ist oder nicht. Im Ergebnis ist es anhand des Ergebnisses der Beurteilung möglich, zu beurteilen, ob der Messpunkt geeignet ist oder nicht, oder es ist möglich, zu beurteilen, ob das Ergebnis der Abstandsmessung geeignet ist oder nicht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst das Vermessungsinstrument ferner ein Meldemittel, wobei das Meldemittel meldet, dass der Messpunkt ungeeignet ist, wenn sich in dem Ausdehnungsbereich eine Kante befindet.
Folglich kann die Bedienungsperson sofort erkennen, wenn der Messpunkt ungeeignet ist, und dies trägt zur Verbesserung der Arbeitseffizienz bei.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in dem Vermessungsinstrument eine Abstandsmessung ausgeführt, nachdem beurteilt worden ist, ob sich in dem Ausdehnungsbereich eine Kante befindet oder nicht, wobei in dem Fall, in dem beurteilt wird, dass sich in dem Ausdehnungsbereich eine Kante befindet, die Steuereinheit den Abstandsmessvorgang anhält. Im Ergebnis kann sinnlose Arbeit vermieden werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei dem Vermessungsinstrument eine Abstandsmessung ausgeführt, nachdem beurteilt wurde, ob sich in dem Ausdehnungsbereich eine Kante befindet oder nicht, wobei in dem Fall, in dem beurteilt wird, dass sich in dem Ausdehnungsbereich eine Kante befindet, die Steuereinheit ein Messergebnis löscht oder das Messergebnis für ungültig erklärt. Folglich ist es möglich, das Auftreten eines Messfehlers zu verhindern, und dies trägt zur Verbesserung der Messgenauigkeit und -zuverlässigkeit bei.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in dem Vermessungsinstrument für den Fall, dass die Steuereinheit beurteilt, dass sich in dem Ausdehnungsbereich eine Kante befindet, und für den Fall, dass bestätigt wird, dass der Messpunkt geeignet ist, ein Annullierungsschalter vorgesehen, um die Beurteilung durch die Steuereinheit ungültig zu machen. Im Ergebnis ist es möglich, die Messung auf einfache Weise fortzusetzen, und dies trägt zur Verbesserung der Arbeitseffizienz bei.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Vermessungsinstruments gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Teilansicht, die eine an dem Vermessungsinstrument vorgesehene Anzeigeeinheit zeigt;
3 ist ein prinzipielles Blockschaltbild des Vermessungsinstruments;
4 ist eine Prinzipzeichnung eines wesentlichen Abschnitts eines optischen Systems, das in dem Vermessungsinstrument vorzusehen ist;
5 ist ein Ablaufplan, um den Betrieb einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu erklären;
6 ist eine perspektivische Ansicht zur Erklärung eines Beispiels des herkömmlichen Typs; und
7 ist eine Zeichnung zur Erklärung der Messbedingung bei einem Kantenabschnitt im herkömmlichen Beispiel.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Nachfolgend wird anhand der Zeichnung eine ausführliche Beschreibung der besten Betriebsart der Erfindung zur Ausführung der vorliegenden Erfindung gegeben.
1 zeigt eine Außenansicht eines Vermessungsinstruments 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Vermessungsinstrument 1 umfasst einen elektronischen Theodolit zur Erfassung von Winkeln (einen vertikalen Winkel und einen horizontalen Winkel) und ein Lichtwellen-Abstandsmessinstrument.
Das Vermessungsinstrument 1 umfasst im Wesentlichen eine Teleskopeinheit 8, eine Rahmeneinheit 9 zur drehbaren Unterstützung der Teleskopeinheit 8 in eine vertikale Richtung, eine Basiseinheit 11 zur drehbaren Unterstützung der Rahmeneinheit 9 in eine horizontale Richtung und eine Ausgleichseinheit 12 zur Unterstützung der Basiseinheit 11. Die Ausgleichseinheit 12 kann auf einem Dreibein oder dergleichen angebracht sein.
Ein optisches System mit einer Objektivlinse 13, dem Lichtwellen-Abstandsmessinstrument, einer Bildaufnahmeeinheit usw. ist in der Teleskopeinheit 8 enthalten. Die Rahmeneinheit 9 enthält eine Anzeigeeinheit 14, eine Bedienungs- bzw. Eingabeeinheit 15 und eine (später zu beschreibende) Steuereinheit 16.
In 3 wird nun eine Beschreibung einer allgemeinen Anordnung des Vermessungsinstruments 1 gegeben.
In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 das Vermessungsinstrument und das Bezugszeichen 2 bezeichnet ein zu vermessendes Objekt.
Das Vermessungsinstrument 1 umfasst im Wesentlichen die Anzeigeeinheit 14, die Bedienungs- bzw. Eingabeeinheit 15, eine arithmetische Steuerungs-Bedienungseinheit 17, eine Messeinheit 18 für vertikale Winkel, eine Messeinheit 19 für horizontale Winkel, eine Speichereinheit 21, eine Abstandsmesseinheit 24, eine Leuchteinheit 25, eine Abstandsmesslicht-Empfangseinheit 26, eine Bildlicht-Empfangseinheit 27, eine Bildverarbeitungseinheit 28 und ein optisches System 31 usw. Die arithmetische Steuerungs-Bedienungseinheit 17, die Speichereinheit 21 und die Bildverarbeitungseinheit 28 bilden zusammen die Steuereinheit 16. Das optische System 31 und die Bildlicht-Empfangseinheit 27 bilden zusammen die Bildaufnahmeeinheit.
Von der Bedienungs- bzw. Eingabeeinheit 15 gibt eine Vermessungs-Bedienungsperson einen Befehl zum Starten der Messung, eine Messbedingung usw. ein, wenn der Abstand gemessen ist. Die Bedienungs- bzw. Eingabeeinheit 15 enthält einen Annullierungsschalter 42 (siehe 1) zur Annullierung eines arithmetischen Vorgangs. Auf der Anzeigeeinheit 14 werden die Vermessungsbedingung während des Vermessungsvorgangs, ein Ergebnis der Vermessung oder ein während der Vermessung aufgenommenes Bild oder ein Ergebnis einer Bildverarbeitung angezeigt.
Die arithmetische Steuerungs-Bedienungseinheit 17 ist beispielsweise eine CPU. Anhand eines Befehls von der Bedienungs- bzw. Eingabeeinheit 15 können ein Starten des Programms, eine Steuerung der Signalverarbeitung, ein arithmetischer Vorgang oder ein Antreiben und eine Steuerung der Anzeigeeinheit 14 und des Abstandsmessinstruments 24 usw. ausgeführt werden.
Die arithmetische Steuerungs-Bedienungseinheit 17 ordnet jedem Bilddatensignal, das von der Bildverarbeitungseinheit 28 eingegeben wurde, Vermessungsdaten zu, wenn die Bilddaten aufgenommen werden (z. B. ein vertikales Signal von der Messeinheit 18 für vertikale Winkel, ein horizontales Winkelsignal von der Messeinheit 19 für horizontale Winkel und ein Abstandssignal von der Abstandsmesseinheit 24), und die Bilddatensignale, die Vermessungsdaten und die Verknüpfung der Bilddatensignale mit den Vermessungsdaten werden in der Speichereinheit 21 gespeichert.
Um dem Bilddatensignal die Vermessungsdaten zuzuordnen, wird im Speicherbereich 21 für jeden Messpunkt ein Aufzeichnungsbereich vorbereitet. Ferner werden ein Bilddatensignal-Speicherbereich und ein Vermessungsdaten-Speicherbereich innerhalb des Aufzeichnungsbereichs vorbereitet, und das Bilddatensignal und die Vermessungsdaten für den jeweiligen Messpunkt werden aufgezeichnet, indem sie einander zugeordnet werden. Oder es werden ein Bilddatensignal-Speicherbereich und ein Vermessungsdaten-Speicherbereich in der Speichereinheit 21 vorbereitet. Das Bilddatensignal und die Vermessungsdaten werden voneinander getrennt, und das Bilddatensignal und die Vermessungsdaten werden jeweils in dem Bilddatensignal-Speicherbereich und in dem Vermessungsdaten-Speicherbereich gespeichert. Außerdem werden Verwaltungsdaten vorbereitet, um das Bilddatensignal mit den Vermessungsdaten zu verknüpfen. Folglich wird durch das bereits bekannte Verfahren eine Zuordnung durchgeführt.
Die Messeinheit 18 für vertikale Winkel misst einen vertikalen Winkel in Bezug auf eine horizontale Linie, wenn das zu vermessende Objekt 2 durch das optische System 31 ausgerichtet wird. Die Messeinheit 19 für horizontale Winkel misst einen horizontalen Winkel des zu vermessenden Objekts 2 in Bezug auf eine Bezugsrichtung, wenn eine vorgegebene Richtung als eine Bezugsrichtung definiert ist.
Die Abstandsmesslicht-Empfangseinheit 26 empfängt ein reflektiertes Abstandsmesslicht 3a, das durch das zu vermessende Objekt 2 reflektiert wurde. Die Bildverarbeitungseinheit 28 ist eine Bildaufnahmevorrichtung wie etwa eine CCD usw. Sie ist eine Anhäufung von mehreren Bildpunkten und eine Adresse (eine Position bei einem Bildaufnahmeelement) des jeweiligen Bildpunktes kann bestimmt werden. Natürliches Licht vom zu vermessenden Objekt 2 dringt ein und ein Bild des zu vermessenden Objekts 2 wird empfangen.
In der Speichereinheit 21 sind ein Ablaufprogramm, ein Bildverarbeitungsprogramm, ein Berechnungsprogramm usw. gespeichert. Das Ablaufprogramm führt die Messung durch. Das Bildverarbeitungsprogramm führt eine Bildverarbeitung durch, z. B. eine Extraktion einer Kante aus dem Bilddatensignal durch ein geeignetes Kantenextraktions-Verarbeitungsverfahren (z. B. das Canny-Verfahren) und berechnet anhand von Bildpunkten eine Position und eine Richtung der Kante. Das Berechnungsprogramm berechnet die Beziehung zwischen der Kantenposition und dem Messpunkt. Als Speichereinheit 21 können ein Halbleiterspeicher usw., die im Vermessungsinstrument 1 eingebaut sind, oder verschiedene Typen von Aufzeichnungsmedien wie etwa FD, CD, DVD, RAM, ROM, eine Festplatte, eine Speicherkarte usw. verwendet werden, die mit dem Vermessungsinstrument 1 verbunden oder lösbar daran angebracht werden können.
4 stellt ein Beispiel des optischen Systems 31 dar.
Eine Objektivlinse 13, ein Reflexionsspiegel 34, ein dichromatischer Spiegel 35, eine Fokussierungslinse 36 und ein aufrechtes Bildprisma 40 sind längs einer optischen Achse 32 angeordnet.
Die Leuchteinheit 25 ist an einer optischen Reflexionslichtachse des Reflexionsspiegels 34 angeordnet. Die Leuchteinheit 25 wird durch die arithmetische Steuerungsbetriebseinheit 17 angesteuert und Licht wird ausgestrahlt. Ein Abstandsmesslicht 3, oder bevorzugt ein Licht mit einer Wellenlänge, die sich von jener des natürlichen Lichts unterscheidet, z. B. ein Infrarotlicht, wird ausgestrahlt. Das Abstandsmesslicht 3 wird durch eine Kollimator-Linse 37 in einen parallelen Lichtstrom umgewandelt und tritt in den Reflexionsspiegel 34 ein. Nachdem es durch den Reflexionsspiegel 34 reflektiert worden ist, wird das Abstandsmesslicht 3 in eine Richtung der optischen Achse 32 abgelenkt und wird über den Reflexionsspiegel 34 auf das zu vermessende Objekt 2 projiziert.
Der dichromatische Spiegel 35 ist eine optische Komponente, die das reflektierte Abstandsmesslicht 3a reflektiert und zulässt, dass das natürliche Licht hindurchgelangt. Die Abstandsmesslicht-Empfangseinheit 26 ist auf einer optischen Reflexionsachse des dichromatischen Spiegels 35 angeordnet. Nachdem das reflektierte Abstandsmesslicht 3a von dem zu vermessenden Objekt 2 reflektiert und durch die Objektivlinse 13 konvergiert wurde, wird es durch den dichromatischen Spiegel 35 reflektiert und von der Abstandsmesslicht-Empfangseinheit 26 empfangen. Die Abstandsmesslicht-Empfangseinheit 26 sendet ein Photoerfassungssignal zu der Abstandsmesseinheit 24.
Bei der Abstandsmesseinheit 24 wird anhand eines Photoerfassungs-Ergebnisses des reflektierten Abstandsmesslichtes 3a durch die Abstandsmesslicht-Empfangseinheit 26 und außerdem anhand eines Photoerfassungsergebnisses eines (nicht gezeigten) inneren Referenzlichts ein Abstand zu dem zu vermessenden Objekt 2 gemessen und ein Ergebnis der Messung wird an die arithmetische Steuerungs-Bedienungseinheit 17 gesendet.
Das aufrechte Bildprisma 40 hat mehrere Reflexionsflächen und projiziert ein invertiertes Bild als ein aufrechtes Bild, und wenigstens eine der Reflexionsflächen dient als ein Halbspiegel. Das natürliche Licht von dem zu vermessenden Objekt 2 gelangt durch den dichromatischen Spiegel 35 und tritt in das aufrechte Bildprisma 40 ein. Das aufrechte Bildprisma 40 projiziert ein Bild des zu vermessenden Objekts 2 als ein aufrechtes Bild und teilt einen Teil des einfallenden Lichts ab und projiziert den Teil des einfallenden Lichts.
Durch Einstellen der Fokussierungslinse 36 längs der optischen Achse 32 wird das aufrechte Bild auf einem Fadenkreuz 38 ausgebildet, so dass das Bild auf dem Fadenkreuz 38 durch eine Messungs-Bedienungsperson über eine Okularlinse 39 visuell bestätigt werden kann. Der abgeteilte Teil des einfallenden Lichts bildet ein Bild der Bildlicht-Empfangseinheit 27, die bei einer Position angeordnet ist, die zu dem Fadenkreuz 38 gehört. Die Bildlicht-Empfangseinheit 27 versendet ein Lichtempfangsergebnis an die Bildverarbeitungseinheit 28 als ein Bildsignal, das gebildet wird, indem Bildsignale von einzelnen Bildpunkten gesammelt werden.
Die Bildverarbeitungseinheit 28 extrahiert durch Bildverarbeitung des Bildsignals Kanten und berechnet Informationen wie etwa eine Position, einen Erhebungswinkel usw. der Kante. Ein Ergebnis der Berechnung wird als ein Bilddatensignal, das dem Bildpunktsignal zugeordnet ist, an die arithmetische Steuerungs-Bedienungseinheit 17 gesendet. Die arithmetische Steuerungs-Bedienungseinheit 17 führt anhand des so gesendeten Bilddatensignals eine Berechnung durch, wie es erforderlich ist, oder speichert das Bilddatensignal in der Speichereinheit 21. Die Bildverarbeitungseinheit 28 sendet zusammen mit dem Bilddatensignal ein Bildsignal, das dem Bild entspricht, das auf dem Fadenkreuz 38 ausgebildet ist, oder ein Bildsignal, das vergrößert oder verkleinert wurde, an die arithmetische Steuerungs-Bedienungseinheit 17. Die arithmetische Steuerungs-Bedienungseinheit 17 kann ein Bild innerhalb eines Kollimationsbereichs durch die Teleskopeinheit 8 auf der Anzeigeeinheit 14 anzeigen.
In 5 und 6 wird eine Beschreibung des Ablaufs gegeben.
Das Vermessungsinstrument 1 wird auf das zu vermessende Objekt 2 gerichtet. Ein Messpunkt an dem zu vermessenden Objekt 2 wird bestimmt und eine Kollimationsrichtung wird unter Verwendung der Teleskopeinheit 8 auf den Messpunkt ausgerichtet.
Wenn die Kollimationsrichtung bestimmt wurde, werden durch die Messeinheit 18 für vertikale Winkel und die Messeinheit 19 für horizontale Winkel ein vertikaler Winkel und ein horizontaler Winkel erfasst. Der so erfasste vertikale Winkel und der horizontale Winkel werden in der Speichereinheit 21 gespeichert (Schritt 01).
Hierauf wird ein auf der Bildlichtempfangseinheit 27 ausgebildetes Bild in die Bildverarbeitungseinheit 28 aufgenommen (Schritt 02). Dieses Bild ist ein Bild, das den Messpunkt und dessen Umgebung enthält. Das so aufgenommene Bild wird auf der Anzeigeeinheit 14 angezeigt, und die Messungs-Bedienungsperson kann den Messpunkt bestätigen, ohne den Messpunkt durch die Teleskopeinheit 8 direkt auszurichten.
Die Bildverarbeitung wird durch die Bildverarbeitungseinheit 28 ausgeführt. Beispielsweise wird durch das Canny-Verfahren eine Kante extrahiert. Die Kantenextraktion wird bei allen im Bild enthaltenen Kanten ausgeführt (Schritt 03).
Eine Fokussierungslänge "f" der Teleskopeinheit, die die Objektivlinse 13 und die Fokussierungslinse 36 enthält, ist bereits bekannt. Eine Position eines Bildpunktes "d" stellt einen Betrachtungswinkel entsprechend tan (d/f) dar. Folglich reflektiert die Position des Bildpunktes bei der Bildverarbeitungseinheit 28 einen vertikalen Winkel und einen horizontalen Winkel in Bezug auf die Kollimationsrichtung, d. h. auf die optische Achse 32. Durch Vergleichen der Position der Kante bei der Bildverarbeitungseinheit 28 mit der Position des Bildpunktes können der vertikale Winkel und der horizontale Winkel gleichzeitig berechnet werden. Die Berechnung der Position der extrahierten Kante wird für alle Kanten ausgeführt (Schritt 04).
Die Zuordnung eines Ausdehnungsbereichs D (siehe 2) des Abstandsmesslichtes 3 zu dem Bereich bei der Bildverarbeitungseinheit 28 wird berechnet. Ein Ausdehnungswinkel des Abstandsmesslichtes 3 ist bereits bekannt. Da der Abstandswinkel durch die Änderung des Abstands zwischen dem Vermessungsinstrument 1 und dem zu vermessenden Objekt 2 nicht beeinflusst wird, können ein Ausdehnungsbereich D' bei der Bildverarbeitungseinheit 28 durch die Bildverarbeitungseinheit 28, die Fokussierungslänge f und der Ausdehnungswinkel des Abstandsmesslichtes 3 bestimmt werden.
Das Ergebnis der Kantenextraktion, Informationen über die Kantenposition und der Ausdehnungsbereich D (Strahldurchmesser) werden in der Speichereinheit 21 über die arithmetische Steuerungs-Bedienungseinheit 17 gespeichert.
Die arithmetische Steuerungs-Bedienungseinheit 17 berechnet, ob es dort eine Kante gibt oder nicht, die in dem Ausdehnungsbereich D des Abstandsmesslichtes 3 um die optische Achse 32 enthalten ist, indem der Ausdehnungsbereich D (siehe 2) mit der Kantenposition verglichen wird (Schritt 05).
Wenn bestätigt wird, dass alle extrahierten Kanten nicht innerhalb des Ausdehnungsbereichs D des Abstandsmesslichtes 3 liegen, wird die Abstandsmessung gestartet. Von der Leuchteinheit 25 wird das Abstandsmesslicht 3 auf den Messpunkt projiziert. Das reflektierte Abstandsmesslicht 3a, das beim Messpunkt reflektiert wurde, wird durch die Abstandsmesslicht-Empfangseinheit 26 empfangen und der Abstand zu dem Messpunkt wird durch die Abstandsmesseinheit 24 gemessen (Schritt 06).
Die arithmetische Steuerungs-Bedienungseinheit 17 vergleicht und berechnet, ob es eine Kante gibt oder nicht, die in dem Ausdehnungsbereich D des Abstandsmesslichtes 3 um die optische Achse 32 enthalten ist. Wenn beurteilt wird, dass es in dem Ausdehnungsbereich D des Abstandsmesslichtes 3 eine Kante gibt, wird der Messpunkt als ungeeignet angesehen und eine Warnmeldung wie etwa ein (nicht gezeigtes) Alarmzeichen wird angezeigt. Oder ein Alarmton wird alleine oder zusammen mit einem Alarmzeichen ausgegeben, und die Messungs-Bedienungsperson wird benachrichtig, dass der Messpunkt ungeeignet ist (Schritt 07). Oder der Messvorgang wird angehalten.
Wie es zuvor beschrieben wurde, werden alle Kanten, die in dem aufgenommenen Bild enthalten sind, extrahiert. Entsprechend wird eine Kantenextraktion nicht durchgeführt, wenn beispielsweise der Messpunkt innerhalb des Bereichs des im 2 gezeigten Bildes geändert wird. Durch Auswählen des Messpunktes wird unmittelbar beurteilt, ob der Messpunkt geeignet ist oder nicht.
In der vorhergehenden Erläuterung wird beschrieben, dass die Messung nicht ausgeführt wird, wenn das Abstandsmesslicht 3 zu einer Kante kommt, wobei sie so konzipiert sein kann, dass der Abstand zu dem Zeitpunkt gemessen wird, wenn der vertikale Winkel und der horizontale Winkel im vorherigen Schritt 01 erhalten werden. In diesem Fall muss das entsprechende Ergebnis der Messung gelöscht oder für ungültig erklärt werden, wenn das Vorhandensein einer Kante im Ausdehnungsbereich D des Abstandsmesslichtes 3 im vorhergehenden Schritt 05 bestätigt wurde. Ein (nicht gezeigtes) Alarmzeichen wird auf der Anzeigeeinheit 14 angezeigt, und es wird angezeigt, dass das Ergebnis der Messung gelöscht wurde.
Wenn beispielsweise durch eine Totalstation usw. ein automatischer Vermessungsvorgang für mehrere Punkte ausgeführt wird, wird das Messergebnis nur für den Messpunkt gelöscht oder als ungültig betrachtet, bei dem das Abstandsmesslicht 3 zu einer Kante kommt. Dies trägt zur Verbesserung der Messgenauigkeit bei.
Nun gibt es in einer weiteren Ausführungsform ein Verfahren, durch das die Bildverarbeitung zur Kantenextraktion lediglich für den Ausdehnungsbereich D (siehe 2) des Abstandsmesslichtes 3 durchgeführt wird.
Wenn eine Kante durch Bildverarbeitung extrahiert (erfasst) wird, wird in diesem Fall unmittelbar beurteilt, dass der Messpunkt ungeeignet ist. Folglich können die Abläufe in Schritt 03, Schritt 04 und Schritt 05 in 5 weggelassen werden. Dies ist effektiv, wenn es nicht viele Messpunkte gibt.
Wenn das zu vermessende Objekt 2 ein Gebäude und dergleichen ist und wenn Linien oder dergleichen auf einer Wandfläche gezogen sind, kann nun in der Kantenverarbeitung beurteilt werden, dass der Messpunkt ungeeignet ist. In einem derartigen Fall kann die Messungs-Bedienungsperson die Position des Messpunktes durch die Anzeigeeinheit 14 bestätigen und den Annullierungsschalter 42 betätigen. Folglich kann die Berechnung zum Herausfinden, ob er für eine Kantenverarbeitung geeignet ist oder nicht, für ungültig erklärt werden. Das Messergebnis kann erneut für gültig erklärt werden, oder eine Abstandsmessung kann ausgeführt werden und ein korrektes Messergebnis kann erhalten werden.
In der vorhergehenden Ausführungsform wird ein übliches optisches System für die Abstandsmesseinheit und für die Bildaufnahmeeinheit verwendet, wobei die Bildaufnahmeeinheit unabhängig vorgesehen sein kann.

Claims

Vermessungsinstrument (1) zum Projizieren eines Abstandsmesslichts (3) auf ein zu vermessendes Objekt (2) und zum Messen eines Abstandes anhand eines reflektierten Lichts (3a), das umfasst: wenigstens eine Bildaufnahmeeinheit (27; 31) zum Aufnehmen eines Bildes eines Ausdehnungsbereichs (D) des Abstandsmesslichts (3) und eine Steuereinheit (16) zum Ausführen einer Kantenextraktion aus dem durch die Bildaufnahmeeinheit (27; 31) aufgenommenen Bild und zum Beurteilen, ob innerhalb des Ausdehnungsbereichs (D) eine Kante (4a, 4b, 4c) vorhanden ist oder nicht.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 1, bei dem die Kantenextraktion für den Ausdehnungsbereich (D) ausgeführt wird.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 1, bei dem die Kantenextraktion für einen gesamten Bereich des aufgenommenen Bildes ausgeführt wird.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 1, das ferner ein Meldemittel umfasst, wobei das Meldemittel meldet, dass der Messpunkt ungeeignet ist, wenn sich in dem Ausdehnungsbereich (D) eine Kante befindet.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 4, bei dem das Meldemittel eine Anzeigeeinheit ist und die Anzeigeeinheit eine Warnmeldung anzeigt, wenn sich in dem Ausdehnungsbereich (D) eine Kante befindet.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 1, bei dem die Abstandsmessung ausgeführt wird, nachdem beurteilt worden ist, ob sich in dem Ausdehnungsbereich (D) eine Kante befindet oder nicht, wobei in dem Fall, in dem beurteilt wird, dass sich in dem Ausdehnungsbereich (D) eine Kante befindet, die Steuereinheit (16) den Abstandsmessvorgang anhält.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 1, bei dem die Abstandsmessung ausgeführt wird, bevor beurteilt wird, ob sich in dem Ausdehnungsbereich (D) eine Kante befindet oder nicht, wobei in dem Fall, in dem beurteilt wird, dass sich in dem Ausdehnungsbereich (D) eine Kante befindet, die Steuereinheit (16) ein Messergebnis löscht oder das Messergebnis für ungültig erklärt.
Vermessungsinstrument nach Anspruch 6 oder 7, bei dem für den Fall, dass die Steuereinheit (16) beurteilt, dass sich in dem Ausdehnungsbereich (D) eine Kante befindet, und für den Fall, dass bestätigt wird, dass der Messpunkt geeignet ist, ein Annullierungsschalter vorgesehen ist, um die Beurteilung durch die Steuereinheit (16) ungültig zu machen.