JP2000356518A - 位置検出装置 - Google Patents
位置検出装置Info
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- G01C15/002—Active optical surveying means
Abstract
置検出装置を提供する。 【解決手段】 測点装置のガイド光射出部とハンドル部
1200の方向検出部とで第1の位置検出手段Aを形成
する。ファンビーム射出部1400とコーナーキューブ
と光検出部とで第2の位置検出手段Bを形成する。そし
て望遠鏡部の追尾光射出部とコーナーキューブと光検出
部とで、第3の位置検出手段Cを形成する。第1の位置
検出手段Aのガイド光受光手段が、測点装置に設けられ
たガイド光射出部からのガイド光を受光し、第2の位置
検出手段Bのファンビーム射出部が、測点装置に向けて
ファンビームを射出し、光検出部が、測点装置で反射さ
れた光を受光し、第3の位置検出手段Cの追尾光射出部
が、測点装置に向けて追尾光を射出する様になってお
り、制御演算部が、これらの位置検出手段の検出信号に
基づき、位置検出装置を測点装置に向けることができ
る。
Description
るための位置検出装置に係わり、特に、ワンマン測量を
効率的に行うことのできる位置検出装置に関するもので
ある。
た測量機と、測量機が視準する測点側に設置された視準
目標(反射鏡であるコーナキューブ等)を用いて行われ
ている。最近の自動化された測量機は、視準方向を測定
する角度検出器、視準目標までの距離を測定する光波測
距装置を具備し、更に、視準目標を検知して追尾する追
尾機能を具備することにより、作業者が一人のワンマン
測量を可能としている。
り、作業工程に応じて測量すべき視準目標を作業者によ
って移動する。作業者が視準目標を移動させると、測量
機が視準目標を追尾し、自動的に視準目標を視準する様
に構成されている。
向を水平回りと鉛直回りに電気的に回転させる駆動機構
と、視準目標にある反射鏡を検出する受発光部から構成
される。反射鏡が受光部の受光素子の中心になる様に駆
動機構を制御することにより、視準目標を自動的に追尾
することができる。
準方向に向けて射出するように設けられており、略平行
光として射出される。また、高精度に視準目標に視準方
向を向けるため、受光部は受光光学系を有しており、受
光部は望遠鏡部に設けられていることが多い。
追尾可能な範囲は略望遠鏡の視界範囲に限られている。
従って、作業者が視準目標を移動させる場合に、視準目
標の移動速度が、測量機の追尾可能な速度であった場合
は、追尾は問題なく行われるが、視準目標の移動速度
が、測量機の追尾可能な速度より大きい場合、或は、視
準目標が望遠鏡の視界から外れた場合、又は何等かの障
害物により視界が一時遮断された場合等では、測量機が
視準目標を失い追尾することができなくなる。この様に
追尾が不能となった場合、測量機は最初と同様に略全周
を回転して視準目標の探索を行う様に構成されている。
回転の間に、測量機から射出されたレーザ光線が視準目
標によって反射され、この反射光を測量機が検出するこ
とにより行われる。
標の探索を行う場合、受光部が視準目標からの反射光を
検出する必要があるが、受光部の視野は狭く、上下走査
を繰返しながら、測量機本体を少なくとも1回転させる
必要がある。
も前述した理由で、視準目標の探索を行う場合が多々あ
り、現状では視準目標の探索に時間が掛かるという問題
点がある。従って、視準目標の探索に時間を要すること
になり、ワンマン測量の作業効率が低下するという問題
点があった。
く、直ちに視準目標を検出し、最短時間で視準目標を視
準できる測量装置の出現が強く望まれていた。
み案出されたもので、第1の位置検出手段Aは、測点装
置に設けられたガイド光射出部からのガイド光を受光す
るためのガイド光受光手段であり、第2の位置検出手段
Bは、測点装置に向けてファンビームを射出するための
ファンビーム射出部と、測点装置で反射された光を受光
するための光検出部であり、第3の位置検出手段Cは、
測点装置に向けて追尾光を射出するための追尾光射出部
と光検出部とからなり、制御演算部が、これらの位置検
出手段の検出信号に基づき、位置検出装置を測点装置に
向ける様に構成されている。
検出部と精方向検出部とを含んでいる構成にすることも
できる。
水平方向からのガイド光を受光する複数の受光部から構
成することもできる。
と追尾光とを受光する構成にすることもできる。
鉛直回転機構とから構成することもできる。
の距離・角度を測定する機能を有する構成にすることも
できる。
第1の位置検出手段Aのガイド光受光手段は、測点装置
に設けられたガイド光射出部からのガイド光を受光し、
第2の位置検出手段Bのファンビーム射出部は、測点装
置に向けてファンビームを射出し、光検出部は、測点装
置で反射された光を受光し、第3の位置検出手段Cの追
尾光射出部は、測点装置に向けて追尾光を射出する様に
なっており、制御演算部が、これらの位置検出手段の検
出信号に基づき、位置検出装置を測点装置に向けること
ができる。
検出部と精方向検出部とを含むこともできる。
水平方向からのガイド光を受光する複数の受光部にする
こともできる。
と追尾光とを受光することもできる。
鉛直回転機構としてもよい。
の距離・角度を測定することもできる。
脚30000に取付けられた基板部31000と、該基
板部31000に鉛直軸心を中心に回転可能に設けられ
た測量機本体1000と、該測量機本体1000に設け
られた水平軸を中心に回転可能に支持された鏡筒部11
00と、前記測量機本体上のハンドル部1200を具備
している。なお、測量機本体1000は位置検出装置に
該当するものである。
0に設けられたコーナーキューブ2000を追尾する追
尾光を発光するための望遠鏡部1300と、コーナーキ
ューブ2000を探索するファンビーム射出部1400
を備えている。更に望遠鏡部1300は、コーナーキュ
ーブ2000から反射される追尾光及びファンビームを
受光し位置を検出する光検出部1500を備える。ま
た、ハンドル部1200はガイド光を捕らえる方向検出
部1600を備えている。
手段に該当するものである。
出部2100とハンドル部1200の方向検出部160
0とは第1の位置検出手段Aを形成する。ファンビーム
射出部1400とコーナーキューブ2000と光検出部
1500とは第2の位置検出手段Bを形成する。そして
望遠鏡部1300の追尾光射出部1900とコーナーキ
ューブ2000と光検出部1500とは、第3の位置検
出手段Cを形成する。
帰反射鏡であるコーナーキューブ2000と、測量機本
体1000に向けてガイド光を発するためのガイド光射
出部2100とを備えている。
て測距、測角及び追尾を行う測量機本体1000が設置
され、測点にはポール40000を介して立設される視
準目標の測点装置20000が取付けられている。
00の構成を説明する。
00を鉛直軸回りに水平回転させるための水平回転機構
1710が設けられている。水平回転駆動ギア1711
を介して水平回転モータ1712により回転駆動され
る。更に、水平回転軸1720には水平回転角検出器1
730が設けられ、回転角を検出している。
平軸回りに鉛直回転させる鉛直回転機構1740が設け
られている。鉛直回転駆動ギア1741を介して鉛直回
転モータ1742により回転駆動される。更に、鉛直回
転軸1750には傾動角検出器1760が設けられ、回
転角を検出している。
0と望遠鏡部1300の光学配置を説明する。ファンビ
ーム射出部1400と望遠鏡部1300の光軸は平行に
配置されている。
を発するビーム光源1410と、リレーレンズ142
0、シリンドリカルレンズ1430とから構成される。
ビーム光源1410から発光されたレーザ光は、リレー
レンズ1420により平行光とされ、シリンドリカルレ
ンズ1430で水平方向に拡大されて射出される。
範囲を補助する関係から、ファンビームの射出角は望遠
鏡部1300の視野角をカバーするようになっている。
ズ5、合焦レンズ6、正立プリズム7、焦点鏡8、接眼
レンズ9を順次配設し、前記対物レンズ5と合焦レンズ
6との間に光分割素子、好ましくはダイクロイックプリ
ズム20を配設する。前記ダイクロイックプリズム20
はプリズム21、プリズム22及びプリズム23とから
構成され、ダイクロイックミラー面である第1面24、
第2面25を形成する。
視光を透過し、赤外光を反射するものであり、前記第2
面25は測距光を透過し、追尾光を反射するものであ
る。前記第1面24で反射された反射光軸上に測距光学
系(図示せず)を設け、前記第2面25で反射される反
射光軸上に追尾光学系31を設けている。
nmの可視光を透過し、650〜850nmの赤外光を
反射する。第2ダイクロイックミラー面25は、650
〜720nmの赤外光を反射し、720〜850nmの
赤外光を透過する。
れ、該孔明ミラー33の透過光軸34上にリレーレンズ
35を介して追尾用レーザ光を発する追尾光源36が設
けられ追尾光射出部を構成している。前記孔明ミラー3
3の反射光軸37上にはリレーレンズ38、受光素子4
0が配設され光検出部を構成している。前記受光素子4
0は、例えば4分割受光素子であり、分割受光素子の受
光比の割合で、受光素子40の受光位置を検出すること
ができる。
光は、前記リレーレンズ35によりほぼ平行光とされ、
前記孔明ミラー33の孔を通過する。更に前記リレーレ
ンズ41で広がりが調整され、前記ダイクロイックプリ
ズム20を介しほぼ平行光となり、追尾光として前記対
物レンズ5からコーナキューブ2000に投射される。
なおコーナキューブ2000は、測距光の反射鏡、ファ
ンビームの反射鏡、及び追尾光の反射鏡を兼ねている。
ファンビーム及び追尾光は前記対物レンズ5より再び入
射すると、前記第1面24で反射光が反射され、可視光
は透過する。透過した可視光は前記合焦レンズ6によ
り、前記焦点鏡8に結像し視準される。
測距光が透過され、図示しない測距光学系に受光されて
距離測定がなされる。反射光は前記孔明ミラー33で反
射された後、前記リレーレンズ38により、前記受光素
子40に集光される。
面を説明する。
範囲である。実線で示した受光範囲はファンビームによ
る受光範囲である。追尾光はほぼ平行光であるので検出
範囲は狭い。それに対しファンビームは望遠鏡部130
0の広がりの範囲をカバーする。
に設けた方向検出部1600、及び測点装置20000
に設けたガイド光射出部2100を説明する。
000に設けられており、背面に設けられた操作部によ
り操作される。操作部の操作により必要に応じてガイド
光射出部2100よりガイド光を射出させる。
な回路によって変調され、測量機本体1000の方向検
出部1600で受光復調される。ガイド光は測量機本体
1000装置の方向に概略向けて発光させることから、
射出角は広くなっている。方向検出部1600は、粗方
向検出部1610と精方向検出部1620とから構成さ
れている。
00の水平4方向からのガイド光を捕らえるよう4面
に、同一の構成の第1の粗方向受光部1611と、第2
の粗方向受光部1612と、第3の粗方向受光部161
3と、第4の粗方向受光部1614とが設けられてい
る。
粗方向受光部1612、第3の粗方向受光部1613、
第4の粗方向受光部1614からの信号は、粗方向検出
部1610に入力され、粗方向検出部1610は、第1
の粗方向受光部1611、第2の粗方向受光部161
2、第3の粗方向受光部1613、第4の粗方向受光部
1614からの信号の強弱により、大まかな方向を検出
する。
結果に基づき、制御演算部1810は鉛直駆動部182
0を介して鉛直回転モーター1742で鉛直回転機構1
740を駆動し、望遠鏡部1300を測点装置2000
0に概略向ける。
を受光するが、非常に狭い範囲、望遠鏡部1300の視
野範囲(約±1度)を検出するものである。
ものである。精方向検出部1620は、受光センサ43
の水平方向を集光するシリンドリカルレンズ50と特定
の波長を透過するバンドパスフィルター42と、方向の
受光精度を上げるためのスリットを備えたマスク51
と、受光センサ43とからなっている。
狭い範囲のガイド光のみを受光する様になっている。な
お、スリットのみでは受光精度が低いため、測量機本体
1000を左右に回転させ、受光信号から精方向検出部
1620がエッジ検出を行い、その時の水平回転角検出
器1730に基づく水平測角部1850の出力から中心
角度を求め、制御演算部1810は、その中心角度に測
量機本体1000の視準方向を向ける様になっている。
にある測点装置20000を検出するためのものであ
り、鏡筒部1100を上下に回動し走査を行うものであ
る。
光検出部1500に入射すると、4分割受光素子40の
受光位置に基づき、受光素子40を構成する4分割の各
素子の出力から制御演算部1810は方向を算出する。
そして、4分割素子の中心に反射光が来る様に、制御演
算部1810は、鉛直駆動部1820と水平駆動部18
30を介して、鉛直回転モーター1742と水平回転モ
ーター1712を作動させる様になっている。
測点装置20000に設けられたコーナーキューブ20
00に向けられる。反射光は光検出部1500の受光素
子40に受光される。受光範囲はファンビームに比べ狭
い範囲となっている。これは射出される追尾光が遠方に
あるコーナーキューブ2000を捕らえる様に略平行光
となっているためである。追尾は受光素子40の中心に
反射光がある様に追尾される。そして、反射光が視準中
心の位置にきている時に測距・測角が行われる。計測結
果は測量機本体1000の記憶装置1860に格納され
る。
測距光又は追尾光の変調等の伝達手段により測点装置に
伝達し表示させても良い。
2000からの反射光束を受光し、測点装置20000
までの距離を測定することができる。
に向け、追尾用のガイド光を発するガイド光射出部21
00を具備している。
粗方向受光部1612、第3の粗方向受光部1613、
第4の粗方向受光部1614からの信号は、粗方向検出
部1610に入力され、粗方向検出部1610は、第1
の粗方向受光部1611、第2の粗方向受光部161
2、第3の粗方向受光部1613、第4の粗方向受光部
1614からの信号の強弱により、大まかな方向を検出
する。
する。
機本体1000の動作を開始する。次にS2では、作業
者が操作部2110を操作して、測点装置20000に
設けられたガイド光射出部2100を駆動させ、ガイド
光を射出する。
検出部1610によりガイド光の受光を開始する。
と精密方向探索モードの2態様があり、先ず粗方向探索
モードでの測点装置20000の探索が行われる。粗方
向探索モードでは、制御演算部1810が粗方向検出部
1610からの受光信号を取込み可能とし、精方向検出
部1620からの受光信号はブロックされる。
部1611が、精方向検出部1620と同じ面に設けら
れている他、他の第2の粗方向受光部1612、第3の
粗方向受光部1613、第4の粗方向受光部1614が
異なる3面にそれぞれ設けられている。従ってガイド光
射出部2100からのガイド光は、第1の粗方向受光部
1611、第2の粗方向受光部1612、第3の粗方向
受光部1613、第4の粗方向受光部1614の少なく
とも1つにより受光されている。
進む。S4でガイド光の受光を確認した時、第1の粗方
向受光部1611、第2の粗方向受光部1612、第3
の粗方向受光部1613、第4の粗方向受光部1614
の内1つだけの場合は、受光している位置に応じて、制
御演算部1810が回転方向を決定し、水平駆動部18
30を介して測量機本体1000を回転し、受光信号
が、第1の粗方向受光部1611からの信号のみとなる
位置で測量機本体1000の向きを決定する。
612が受光している場合は、測量機本体1000を反
時計方向に回転し、第4の粗方向受光部1614が受光
している場合は、時計方向に回転する。要は、最短距離
で第1の粗方向受光部1611のみがガイド光を受光す
る様になっている。
向受光部1612、第3の粗方向受光部1613、第4
の粗方向受光部1614の内、2つがガイド光を受光し
ている場合は、制御演算部1810で受光強度を比較演
算する。例えば、第1の粗方向受光部1611と第2の
粗方向受光部1612からの受光信号があった場合、第
1の粗方向受光部1611と第2の粗方向受光部161
2からの受光信号を比較し、どちらの受光部の受光信号
が大きいかを判断する。受光信号の大小の判断を基に制
御演算部1810が水平駆動部1830の回転方向を決
定する。
る面と同じ面に設けられている第1の粗方向受光部16
11からの受光信号が大きいとすると、制御演算部18
10は水平駆動部1830を駆動し、第1の粗方向受光
部1611からの受光信号がより大きくなる方向、反時
計方向に測量機本体1000を回転させる。この場合
も、最短距離で第1の粗方向受光部1611のみが前記
ガイド光を受光する様に構成されている。
モードでの水平駆動部1830による測量機本体100
0の回転方向は一方向に決めておいてもよい。この場
合、水平駆動部1830により測量機本体1000を所
定方向に回転し、粗方向検出部1610からの信号が第
1の粗方向受光部1611のみの信号となった場合に、
粗方向探索モードから精方向探索モードに移る。
ードに移る状態では、第1の粗方向受光部1611以外
の第2の粗方向受光部1612、第3の粗方向受光部1
613、第4の粗方向受光部1614からの受光信号が
無視できる程度に、第1の粗方向受光部1611が測点
装置20000に向合っている状態となっている。従っ
て、測量機本体1000の向きは正しく視準された状態
に対し、少なくとも±45度の範囲に入っている。
すると、S5に進み、精密方向探索モードとなる。
部1830は±45度の範囲で往復回転される。そして
制御演算部1810は受光素子40からの信号を取込
み、粗方向検出部1610からの信号をブロックする。
測量機本体1000が回転することで、回転途中でシリ
ンダレンズ41を透してガイド光が入射する様になって
いる。
受光信号のピーク値を演算し、或は受光信号全体の重心
位置を演算する。受光信号のピーク値、重心位置が望遠
鏡部1300の光軸方向と測点装置20000のガイド
光の光軸方向とが合致した状態である。制御演算部18
10は受光信号のピーク値、重心位置での水平角エンコ
ダー1730の角度信号を取込み、望遠鏡部1300が
測点装置20000を正確に視準する水平角を決定す
る。
算部1810は水平駆動部1830を駆動して、水平角
エンコダー1730の検出角度が決定した角度となる様
に測量機本体1000を回転させる。即ち、S6では、
測量機本体1000の左右の位置合わせが行われる。
合には、S3に戻る様に構成されている。
00からファンビームを出力し、鏡筒部1100を上下
に回動し走査を行う。
装置20000に設けられたコーナキューブ2000に
よって反射されたファンビームを受光する。S8でファ
ンビームを確認した場合には、S9に進み、光検出部1
500で受光した光がガイド光でないことを確認する。
の確認ができない場合には、S3に戻る様になってい
る。本実施例では、S8で15秒間にファンビームの確
認ができない場合には、S3に戻る様に構成されてい
る。
ガイド光でないことを確認した場合には、S10に進
む。S10では、鉛直回転機構1740により、望遠鏡
部1300の上下の位置合わせを行い、望遠鏡部130
0を測点装置20000に設けられたコーナキューブ2
000に向けて視準することができる。
ガイド光であると確認した場合には、S3に戻る様にな
っている。
と、S11に進み、ガイド光の受光を終了する。
み、測量機本体1000の動作モードを追尾モードとす
る。S12では、追尾光源36から追尾光を出力する。
置20000に設けられたコーナキューブ2000によ
って反射された追尾光を受光する。
1740と水平回転機構1710とを制御駆動すること
により、追尾の位置合わせを行うことができる。
には、S19に進んで、ガイド光を再び出力し、S8に
戻る様になっている。
±1度でガイド光を受光可能であるので、測点装置20
000が水平角±1度から外れない範囲で移動する場
合、測量機本体1000は測点装置20000を追尾
し、直ちに視準が完了する。
射光がある様に追尾し、S16で視準中心の位置にきて
いる時に測距・測角が行われる。
い場合には、S13に戻る様になっている。
移動させる場合には、S13に戻り追尾モードを繰り返
し、測点装置20000を移動させる必要がない場合に
は、S18に戻り、測量作業を終了させる。
置する測点装置の位置を検出するための位置検出装置で
あり、前記測点装置に設けられたガイド光射出部からの
ガイド光を受光するためのガイド光受光手段からなる第
1の位置検出手段Aと、前記測点装置に向けてファンビ
ームを射出するためのファンビーム射出部と、前記測点
装置で反射された光を受光するための光検出部とからな
る第2の位置検出手段Bと、前記測点装置に向けて追尾
光を射出するための追尾光射出部と、前記光検出部とか
らなる第3の位置検出手段Cと、第1の位置検出手段A
と第2の位置検出手段Bと第3の位置検出手段Cとの検
出信号に基づき、前記位置検出装置を測点装置に向ける
ための回動手段を制御するための制御演算部とからなる
ので、ワンマン測量を効率的に行うことができるという
卓越した効果がある。
ある。
である。
示す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 被測定点に設置する測点装置の位置を検
出するための位置検出装置であり、前記測点装置に設け
られたガイド光射出部からのガイド光を受光するための
ガイド光受光手段からなる第1の位置検出手段Aと、前
記測点装置に向けてファンビームを射出するためのファ
ンビーム射出部と、前記測点装置で反射された光を受光
するための光検出部とからなる第2の位置検出手段B
と、前記測点装置に向けて追尾光を射出するための追尾
光射出部と、前記光検出部とからなる第3の位置検出手
段Cと、第1の位置検出手段Aと第2の位置検出手段B
と第3の位置検出手段Cとの検出信号に基づき、前記位
置検出装置を測点装置に向けるための回動手段を制御す
るための制御演算部とからなる位置検出装置。 - 【請求項2】 ガイド光受光手段は、粗方向検出部と精
方向検出部とを含んでいる請求項1記載の位置検出装
置。 - 【請求項3】 粗方向検出部は、少なくとも水平方向か
らのガイド光を受光する複数の受光部からなる請求項2
記載の位置検出装置。 - 【請求項4】 光検出部は、ファンビームと追尾光とを
受光する請求項1記載の位置検出装置。 - 【請求項5】 回動手段は、水平回転機構と鉛直回転機
構とからなる請求項1記載の位置検出装置。 - 【請求項6】 制御演算部は、測点装置までの距離・角
度を測定する機能をも備えている請求項1記載の位置検
出装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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