JP2001221636A - ３次元座標計測方法及び計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型構造物に対してもその３次元座標を短時
間で、且つ高精度に自動計測できる。 【解決手段】 測定対象物表面上のターゲット点までの
直線距離を測定する光波距離計１ａとその光軸の傾け角
度を測定する測角計１ｂとを用い、光波距離計１ａの光
軸をターゲット点に合わせ込んだ時の測定距離と測定角
度からターゲットの３次元座標を計測する３次元座標計
測方法において、予め測定対象物表面のミクロ視準範囲
内にターゲットが存在するかを検出し、且つモータ２，
３によりこの範囲を測定対象物全体でステップ状に走査
して、複数のターゲット点に対する概略の３次元座標を
認識し、次いで認識されたターゲット点の１つがミクロ
視準範囲内に入るように光波距離計１ａの光軸を概略合
わせ込み、しかるのち光波距離計１ａの光軸がターゲッ
ト点の１つに一致するように合わせ込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶，橋梁，土
木，建築等の大型構造物、並びにこれらを構成する製作
部材等の３次元座標を計測するための３次元座標計測方
法及び計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶，橋梁，土木，建築等の大型構造物
の３次元形状を計測するには、トランシットや巻き尺、
下げ振りなどを利用した２次元的な測定装置が主に用い
られている。これに対し近年、測量の分野で発展してき
た３角測量や、光波距離計を用いた測距，測角法による
測量機を利用して、大型構造物の３次元測定が行われる
ようになっている。

【０００３】一例として、１台の計測機で計測対象物上
の任意の点の３次元座標値を計測できる３次元座標計測
システムが、商品名「ＭＯＮＭＯＳ」として、株式会社
ソキアから市販されている。この装置は、予め任意の２
点を計測して３次元座標系を設定したのち、各測点に設
けた反射ターゲットを視準して水平角，鉛直角，測距の
３要素を同時に計測する。そして、座標変換の解析，演
算を行って３次元座標値を求めるもので、１００ｍ離れ
た距離で±１mm以下の高い精度が得られるものである。

【０００４】しかしながら、前記「ＭＯＮＭＯＳ」を含
めて従来の計測機は、視準作業において望遠鏡のピント
合わせやターゲット中心と望遠鏡の十字線の中心合わせ
を人間の目視によって行っていたため、作業が煩雑で視
準作業に時間を要し、また計測者の人的誤差が入りやす
い。つまり、人為的な作業を要することが、能率を低下
や計測精度の低下を招く要因となっていた。

【０００５】このような欠点を解決するために、目視に
よる視準作業を自動化する機能を持たせたものが、ライ
カシオシステム株式会社の商品名「ＴＣＡ１１００」シ
リーズや株式会社ソキアの商品名「ＣＹＢＥＲ ＭＯＮ
ＭＯＳ」として市販されている。これらは、光波距離計
の光軸と同軸にＣＣＤカメラ等の撮像手段を備え、撮像
手段で捕らえた画像からターゲットの中心位置を検出
し、撮像装置の中心位置とターゲットの中心位置のズレ
量を算出し、一致していない場合は測角儀をズレ量に対
応する量をモータにて駆動し、一致させるようにしたも
のである。

【０００６】この種のシステムは、ターゲットの位置，
測定順序の条件を初期設定した後、撮像装置で捕らえた
ターゲットを画像処理装置で抽出し、ターゲット中心と
撮像装置の光軸を一致させるように撮像装置の水平角，
鉛直角をサーボモータで駆動させ自動視準し、計測する
ものである。なお、自動視準をするためには、ターゲッ
トを撮像装置の視野内に入れる必要があり、ターゲット
位置の座標値が既知の場合には作業者が設計データを基
に計測器からのターゲット座標を直接入力し、未知の場
合には手動又はコントローラにより撮像装置をターゲッ
トに向け、撮像装置視野内に入れる作業を繰り返してテ
ィーチングするものである。

【０００７】また、特開平８−１３６２１８号公報や特
開平９−１４９２１号公報では、計測対象物の設計寸法
値又は３次元設計座標値を基に、解析用コンピュータに
よって、ターゲットの位置を計測機からの座標に変換し
て視準方向を決定し、自動計測をする方法が提案されて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の装置にあっては次のような問題があった。即ち、ター
ゲットの３次元座標が未知の場合には、各測点にＣＣＤ
カメラを向けてモニタ画面に入れる作業を繰り返してテ
ィーチングする必要があり、複雑な人手作業を伴い自動
化のメリットが期待できない。

【０００９】また、３次元座標が設計寸法値や３次元座
標値から既知である場合にも、設計座標系と計測座標系
を合わせる作業を、たとえ解析用コンピュータで座標変
換を行うにしても、初期設定において少なくとも２点の
基準となるターゲットを測定する必要があり、人手作業
で手間がかかるものであった。

【００１０】また、組立工程等の部材の位置決めに使用
する場合には、測点の位置が設計寸法値に対して、撮像
装置視野外にずれている場合が殆どであり、ターゲット
位置を設計値から算出しても、視準視野内にターゲット
がなく、視野外に対してターゲットの探索を行う必要が
あり、計測時間がかかる問題があった。

【００１１】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、ターゲット座標等が未
知の場合であっても人手作業を必要とせず、大型構造物
に対してもその３次元座標を短時間で、且つ高精度に自
動計測することのできる３次元座標計測方法及び計測装
置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】（構成）上記課題を解決
するために本発明は、次のような構成を採用している。

【００１３】即ち本発明は、測定対象物体の表面上の測
定に設置されたターゲット点までの直線距離を測定する
光波距離計と該光波距離計の光軸の傾け角度を測定する
測角計とを用い、光波距離計の光軸を測定対象物体表面
上のターゲット点に合わせ込んだ後の測定距離と測定角
度からターゲットの３次元座標を計測する３次元座標計
測方法であって、前記測定対象物体表面から所定の視準
範囲内に入射した光量を検出して、該範囲内にターゲッ
トが存在するか否かを判断し、且つ測定対象物体表面全
体を視準視野範囲間隔でステップ状に走査して、測定対
象物体表面上の複数のターゲット点に対する概略の３次
元座標を認識する座標認識ステップと、前記座標認識ス
テップにより認識されたターゲット点の１つが前記視準
範囲内に入るように前記光波距離計の光軸を概略合わせ
込むマクロ視準ステップと、前記マクロ視準ステップに
より概略合わせ込まれた光波距離計の光軸が前記ターゲ
ット点の１つに一致するように合わせ込むミクロ視準ス
テップと、を有することを特徴とする。

【００１４】また本発明は、光波距離計を用いて測定対
象物体表面上の測点に設置されたターゲット点までの直
線距離を測定する距離計測手段と、前記光波距離計の光
軸の向きを水平方向及び鉛直方向に可変する光軸駆動手
段と、前記光波距離計の光軸の水平角度及び鉛直角度を
測定する光軸角度測定手段と、前記光波距離計の光軸
を、前記光軸駆動手段を用いて測定対象物体表面上の１
点のターゲット点の近傍からターゲット点に合わせ込む
ミクロ自動視準手段と、前記ミクロ自動視準手段の視準
範囲内に入射した光量を検出する光量検出手段と、前記
光量検出手段で検出される信号から前記ミクロ自動視準
手段の視準範囲内にターゲットが存在するか否かを判断
するターゲット検出手段と、前記光軸駆動手段で測定対
象物体表面全体を走査して、前記ターゲット検出手段と
光軸角度測定手段を用いて測定対象物体表面上の複数の
ターゲット点の概略の３次元座標を演算するマクロ位置
認識手段と、前記マクロ位置認識手段によって認識され
たターゲット点の１点が前記ミクロ自動視準手段の視準
範囲内に入るように、前記光波距離計の光軸を概略合わ
せ込むマクロ自動視準手段とを備え、測定対象物体のタ
ーゲット点の３次元座標を計測する３次元座標計測方法
であって、前記マクロ自動視準手段を用いて測定対象物
体上のある１点のターゲット点近傍に前記光波距離計の
光軸を概略合わせ込み、次いで前記ミクロ自動視準手段
を用いて前記光波距離計の光軸をターゲット点に合わせ
込み、しかるのち前記距離計測手段と前記光軸角度測定
手段を用いてターゲット点の３次元座標を測定し演算す
ることを特徴とする。

【００１５】さらに、上記の３次元座標計測方法におい
て、測定対象物体表面上の複数のターゲット点につき順
次、マクロ自動視準手段とミクロ自動視準手段を用いて
光波距離計の光軸を合わせ込んだ後、距離計測手段と光
軸角度測定手段を用いて３次元座標を測定し演算するこ
とにより、全体形状を自動的に計測することを特徴とす
る。

【００１６】また本発明は、測定対象物体のターゲット
点の３次元座標を計測するための３次元座標計測装置に
おいて、光波距離計を用いて測定対象物体表面上のター
ゲット点までの直線距離を測定する距離計測手段と、前
記光波距離計の光軸の向きを水平方向及び鉛直方向に可
変する光軸駆動手段と、前記光波距離計の光軸の水平角
度及び鉛直角度を測定する光軸角度測定手段と、前記光
波距離計の光軸を、前記光軸駆動手段を用いて測定対象
物体表面上の１点のターゲット点の近傍からターゲット
点に合わせ込むミクロ自動視準手段と、前記ミクロ自動
視準手段の視準範囲内に入射した光量を検出する光量検
出手段と、前記光量検出手段で検出される信号から前記
ミクロ自動視準手段の視準範囲内にターゲットが存在す
るか否かを判断するターゲット検出手段と、前記光軸駆
動手段で測定対象物体表面全体を走査して、前記ターゲ
ット検出手段と光軸角度測定手段を用いて測定対象物体
表面上の複数のターゲット点の概略の３次元座標を演算
するマクロ位置認識手段と、前記マクロ位置認識手段に
よって認識されたターゲット点の１点が前記ミクロ自動
視準手段の視準範囲内に入るように、前記光波距離計の
光軸を概略合わせ込むマクロ自動視準手段と、前記マク
ロ自動視準手段によって測定対象物体上のある１点のタ
ーゲット点近傍に概略合わせ込まれた前記光波距離計の
光軸を、前記ミクロ自動視準手段によってターゲット点
に合わせ込む視準制御手段と、前記距離計測手段と前記
光軸角度測定手段を用いてターゲット点の３次元座標を
測定し演算する３次元座標測定手段とを備えたことを特
徴とする。

【００１７】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものが挙げられる。 (1) 測定対象物体表面上の複数のターゲット点につき順
次、概略のターゲット点の位置を認識した後、視準制御
手段により光波距離計の光軸を合わせ込み、３次元座標
測定手段によりターゲット点の３次元座標を測定し演算
することにより、全体形状を自動的に計測すること。

【００１８】(2) ミクロ自動視準手段の光軸と視野を同
じに設置された受光素子を用いて、ミクロ自動視準手段
の視準範囲内に入射した全光量を検出する光量検出手段
を備えたこと。

【００１９】(3) 光軸駆動手段で可変する水平角度と鉛
直角度の間隔をミクロ自動視準手段の視準範囲より小さ
くし、光軸駆動手段で水平角度と鉛直角度を可変し、測
定対象物全体表面を走査してターゲットのマクロ位置認
識するマクロ位置認識手段を備えたこと。

【００２０】（作用）本発明によれば、測定対象物体表
面上の複数のターゲット点のマクロ座標を認識してか
ら、光波距離計の光軸をターゲット点の１点ないし複数
点に向けて、ミクロ自動視準の視準範囲内に概略合わせ
込むマクロ自動視準を行い、続いて光波距離計の光軸を
ターゲット中心に合わせ込むミクロ自動視準を行うよう
にしているので、ターゲット位置が未知の場合であって
も人的作業を要することなく自動視準を行うことができ
る。従って、測定対象物体に設置された複数のターゲッ
ト座標及び対象物の全体形状を、高速に無人で計測する
ことが可能となり、大型構造物に対してもその３次元座
標を短時間で、且つ高精度に自動計測することが可能と
なる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。

【００２２】（実施形態）図１は、本発明の一実施形態
に係わる大型構造物の３次元座標計測装置の概略構成を
説明する図であり、図２は図１の３次元座標計測装置の
基本構成を示すブロック図である。図１において、１は
測距測角計、２は水平回転駆動モータ、３は鉛直回転駆
動モータ、４は後述する光波距離計と同軸上に設置され
たミクロ自動視準用ＴＶカメラ、６は画像処理・制御用
パーソナルコンピュータ、７は測定対象物、８は測定対
象物７の測点に設置されたターゲットである。

【００２３】図２に示すように、測距測角計１は、測定
対象物体表面上に設置されたターゲット点までの直線距
離を計測可能な光波距離計１ａと光波距離計１ａの光軸
の水平角度と鉛直角度を測定する測角計１ｂで構成され
ている。光波距離計１ａの光軸は、水平回転駆動モータ
２と鉛直回転駆動モータ３により、水平と鉛直の２軸の
任意の方向に変位可能であり、画像処理・制御用パーソ
ナルコンピュータ６からの角度設定により駆動される。
測定対象物の測点に設置されたターゲット８は、反射プ
リズム又は反射シートであり、３次元座標計測装置に設
置された照明光源（図示せず）から発射された光波を計
測装置に反射する。

【００２４】ミクロ自動視準用ＴＶカメラ４は、視野内
に１個のターゲットが入るような、例えば１．５°の視
野角を持ち、捕らえたターゲットの画像信号を画像処理
・制御用パーソナルコンピュータ６に出力する。画像処
理・制御用パーソナルコンピュータ６では、ターゲット
８の中心位置を画像処理によって算出し、光波距離計１
ａと同軸のミクロ自動視準用ＴＶカメラ４の視野中心と
ターゲット８の中心とのズレが無くなるように、モータ
２，３を駆動する量を算出する。そして、この算出値を
モータ２，３に設定して、ターゲット点の中心が光波距
離計１ａの光軸と一致するように、合わせ込むミクロ自
動視準を実行する。

【００２５】画像処理・制御用パーソナルコンピュータ
６では、ミクロ自動視準用ＴＶカメラ４の画像信号を画
面全体に渡って積算値を算出する処理を行う。ＴＶカメ
ラ４の視野にターゲット８が存在する場合には、ターゲ
ットからの反射光量が大きく画像信号の積算値も大きく
なるから、信号積分値の値からＴＶカメラ４の視野にタ
ーゲット８が存在しているかを検出できる。これと合わ
せて、画像処理・制御用パーソナルコンピュータ６は、
水平角駆動モータ２と鉛直角駆動モータ３を駆動して、
測定対象物７全体をＴＶカメラ４で走査して、画像信号
の積算値がしきい値を超えた時の、ＴＶカメラ４の光軸
の水平角度と鉛直角度を測定し記憶し、測定対象物７の
何処にターゲット８が存在しているかを認識する。

【００２６】そして、各ターゲット８の認識された水平
角と垂直角を、画像処理・制御用パーソナルコンピュー
タ６で水平回転駆動モータ２と鉛直回転駆動モータ３に
設定して、光波距離計をターゲット方向に向け、ミクロ
自動視準用のＴＶカメラ４の視野内に１個のターゲット
８を入れることができる。ミクロ自動視準用ＴＶカメラ
４の視野に１個のターゲット８を入れた後、ミクロ自動
視準を実行して、ミクロ自動視準によりターゲット８の
中心と光波距離計１ａの光軸を合わせ込み、一致した
後、光波距離計１ａでターゲット８までの直線距離を、
測角計１ｂで光波距離計１ａの水平角度と鉛直角度を測
定し、ターゲット８の３次元位置を自動的に計測する。

【００２７】測定対象を水平，垂直に走査する方法を、
図３の模式図と図４のフローチャートを使って説明す
る。図３に示すように、モータ２，３の駆動によりＴＶ
カメラ４の視野範囲１３を、１４の矢印方向にステップ
的に移動させる。ここで、モータ２，３を駆動する時の
１ステップでの角度変化量は、ＴＶカメラ４の視野範囲
１３よりも小さくし、未走査領域のないようにオーバー
ラップを持たせるようにする。例えば、ＴＶカメラ４の
視野角が１．５°である場合には、１ステップでの角度
変化量は１．３°程度とすればよい。ここで、例えば測
定対象物７の大きさが水平方向３０ｍ、垂直方向１０ｍ
で、３次元計測機と１０ｍ離れている場合には、走査範
囲は水平方向が７０°、垂直方向４０°であるので、水
平方向に約５５ステップ，垂直方向に約３５ステップが
必要となる。

【００２８】まず、測定対象物７の左上にＴＶカメラ４
を向くように駆動モータ２，３に設定したのち、ＴＶカ
メラ４の画像信号を画像処理・制御用パーソナルコンピ
ュータ６で積算し、しきい値と比較する。しきい値は視
野内にターゲット８が存在した場合の反射光量を目安に
設定してあり、しきい値より大きい場合は、視野内にタ
ーゲット８が存在しているので、その時のＴＶカメラ４
の水平角度と鉛直角度を測角計で測定し、記憶する。し
きい値より小さい場合は、測角計での測定をせず、水平
角度を右方向に１ステップ角度分だけ移動させ、同様の
作業を繰り返す。水平方向の最端部に来たら、垂直角度
を下方に移動していく。

【００２９】図５は、本実施形態での３次元座標の計測
手順を説明するためのフローチャートである。まず、水
平回転駆動モータ２と鉛直回転駆動モータ３を駆動し
て、測定対象物７全体を走査し、ターゲット８の概略位
置であるマクロ位置認識をする。

【００３０】次いで、全てのターゲット８のマクロ位置
に基づき、例えば測定対象物７の左上から右下への順番
で、画像処理・制御用パーソナルコンピュータ６から順
次、水平角度と鉛直角度を駆動モータ２，３に設定し、
モータを駆動させて、光波距離計１ａをターゲット８の
方向に向けて、ミクロ自動視準用ＴＶカメラ４の視野に
ターゲット８を入れるようにマクロ自動視準をする。そ
して、ミクロ自動視準用ＴＶカメラ４の視準内にあるタ
ーゲット８について、光波距離計１ａの光軸とターゲッ
ト８中心を合わせ込む。

【００３１】光波距離計１ａの光軸とターゲット８の中
心が一致した後、光波距離計１ａでターゲット８までの
直線距離と、測角計１ｂで光波距離計１ａの光軸の水平
角度と鉛直角度を測定し、ターゲット８の３次元座標を
演算して求める。１個のターゲット８について計測が完
了したらば、次のターゲットについて同様の作業を行
い、全ターゲット８について計測を行い、全体形状を計
測する。１個のターゲット８について計測が完了したあ
と、次のターゲット８について同様の作業を行い、全て
のターゲット８について計測を行う。

【００３２】このように本実施形態によれば、測定対象
物体表面全体の複数のターゲット８に対し、水平回転駆
動モータ２と鉛直回転駆動モータ３の駆動により、ミク
ロ自動視準用ＴＶカメラ４で走査することにより、ター
ゲット８のマクロ位置を認識することができる。ターゲ
ット８のマクロ位置が認識できることから、光波距離計
１ａの光軸をターゲット点の１点ないし複数点に向け
て、ＴＶカメラ４のミクロ自動視準範囲内に概略合わせ
込むマクロ自動視準を行うことができる。

【００３３】そして、マクロ自動視準を行うことができ
ることから、人為的作業を要することなく、ミクロ自動
視準で光波距離計１ａの光軸をターゲット中心に合わせ
込むことができる。この状態で、光波距離計１ａと測角
計１ｂによりターゲット８までの距離と水平角度と鉛直
角度を測定し、ターゲット８の３次元座標を演算するこ
とにより、測定対象物７に設置された複数のターゲット
８の座標及び対象物の全体形状を、高速に無人で計測す
ることが可能となる。

【００３４】（変形例）なお、本発明は上述した実施形
態に限定されるものではない。実施形態では、ミクロ自
動視準のために、光波距離計１ａの光軸と同軸にＴＶカ
メラ４を設置して、ＴＶカメラ４で捕らえた画像から画
像処理をしてターゲット中心の位置を検出するようにし
たが、ターゲット８の重心位置を検出が可能な２次元位
置検出デバイスのＰＳＤを使用し、ターゲット位置を検
出するようにしてもよい。

【００３５】実施形態では、ターゲットのマクロ位置認
識をするために、ミクロ自動視準用ＴＶカメラ４の視野
範囲１３にターゲット８があるか否かを判断するため
に、ＴＶカメラ４の画像信号を用いて、パーソナルコン
ピュータ６にて積算処理をしたが、図７のような変形も
可能である。即ち、ハーフミラー１６等を使って入射光
を２方向に分けるようにし、ＴＶカメラ４の光軸と同じ
で、且つ視野角も同じになるように受光素子１５を設置
し、その受光素子１５からの出力信号を用いてパーソナ
ルコンピュータ６にてターゲットであるか否かの判断処
理を行うようにしてもよい。

【００３６】実施形態では画像処理・制御用パーソナル
コンピュータ６で、光波距離計と同軸に設置された撮像
装置の画像信号の画像処理と、モータ駆動を行ったが、
図６に示すように、画像処理部を備えて自動視準と、受
光光量積算演算が可能な測量機（トータルステーショ
ン）１０を利用して、画像処理・制御用パーソナルコン
ピュータ６から、測量機１０に実装された制御用ＣＰＵ
１２にコマンド等で指令をすることで、ミクロ自動視準
と駆動モータの制御を実現するようにしてもよい。

【００３７】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、測
定対象物体の表面上のターゲット点までの直線距離を測
定する光波距離計と該光波距離計の光軸の傾け角度を測
定する測角計とを用い、光波距離計の光軸を測定対象物
体表面上のターゲット点に合わせ込んだ時の測定距離と
測定角度からターゲットの３次元座標を計測する３次元
座標計測方法又は装置において、測定対象物体表面上の
ターゲット点のマクロ座標を認識してから、光波距離計
の光軸をターゲット点に向けて、ミクロ自動視準の視準
範囲内に概略合わせ込むマクロ自動視準を行い、続いて
光波距離計の光軸をターゲット中心に合わせ込むミクロ
自動視準を行うことにより、ターゲット位置が未知の場
合であっても自動視準を行うことができ、これにより大
型構造物に対してもその３次元座標を短時間で、且つ高
精度に自動計測することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係わる大型構造物の３次
元座標計測装置の概略構成を示す図。

【図２】図１の３次元座標計測装置のシステム構成を示
すブロック図。

【図３】ターゲットの概略位置を計測するための走査す
る方向を説明する図。

【図４】ターゲットの概略位置を認識する流れを示すフ
ローチャート。

【図５】同実施形態での３次元座標の計測手順を説明す
るためのフローチャート。

【図６】本発明の変形例を説明するためのもので、ミク
ロ自動視準可能な測量機を利用した時の構成を示すブロ
ック図。

【図７】本発明の変形例を説明するためのもので、ミク
ロ視準用ＴＶカメラと同一光軸に受光素子を設置した時
の構成を示す図。

【符号の説明】

１…測距測角計 １ａ…光波距離計 １ｂ…測角計 ２…水平角回転駆動モータ ３…鉛直角回転駆動モータ ４…ミクロ自動視準用ＴＶカメラ ６…画像処理・制御層パーソナルコンピュータ ７…測定対象物 ８…ターゲット １０…ミクロ自動視準可能な測量機（トータルステーシ
ョン） １２…測量機に実装される制御ＣＰＵ １３…ミクロ自動視準用ＴＶカメラの視野範囲 １４…モータを使って走査する経路 １５…受光素子 １６…ハーフミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA04 AA06 BB05 BB27 CC14 DD06 FF04 FF11 FF24 FF65 HH13 JJ09 KK02 LL16 MM15 MM25 PP05 PP22 QQ23 UU05 UU06

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定対象物体の表面上の測点に設置された
   ターゲット点までの直線距離を測定する光波距離計と該
   光波距離計の光軸の傾け角度を測定する測角計とを用
   い、光波距離計の光軸を測定対象物体表面上のターゲッ
   ト点に合わせ込んだ後の測定距離と測定角度からターゲ
   ットの３次元座標を計測する３次元座標計測方法であっ
   て、 前記測定対象物体表面から所定の視準範囲内に入射した
   光量を検出して、該範囲内にターゲットが存在するか否
   かを判断し、且つ測定対象物体表面全体を視準視野範囲
   間隔でステップ状に走査して、測定対象物体表面上の複
   数のターゲット点に対する概略の３次元座標を認識する
   座標認識ステップと、 前記座標認識ステップにより認識されたターゲット点の
   １つが前記視準範囲内に入るように前記光波距離計の光
   軸を概略合わせ込むマクロ視準ステップと、 前記マクロ視準ステップにより概略合わせ込まれた光波
   距離計の光軸が前記ターゲット点の１つに一致するよう
   に合わせ込むミクロ視準ステップと、を有することを特
   徴とする３次元座標計測方法。
2. 【請求項２】光波距離計を用いて測定対象物体表面上の
   測点に設置されたターゲット点までの直線距離を測定す
   る距離計測手段と、 前記光波距離計の光軸の向きを水平方向及び鉛直方向に
   可変する光軸駆動手段と、 前記光波距離計の光軸の水平角度及び鉛直角度を測定す
   る光軸角度測定手段と、 前記光波距離計の光軸を、前記光軸駆動手段を用いて測
   定対象物体表面上の１点のターゲット点の近傍からター
   ゲット点に合わせ込むミクロ自動視準手段と、 前記ミクロ自動視準手段の視準範囲内に入射した光量を
   検出する光量検出手段と、 前記光量検出手段で検出される信号から前記ミクロ自動
   視準手段の視準範囲内にターゲットが存在するか否かを
   判断するターゲット検出手段と、 前記光軸駆動手段で測定対象物体表面全体を走査して、
   前記ターゲット検出手段と光軸角度測定手段を用いて測
   定対象物体表面上の複数のターゲット点の概略の３次元
   座標を演算するマクロ位置認識手段と、 前記マクロ位置認識手段によって認識されたターゲット
   点の１点が前記ミクロ自動視準手段の視準範囲内に入る
   ように、前記光波距離計の光軸を概略合わせ込むマクロ
   自動視準手段とを備え、 前記マクロ自動視準手段を用いて測定対象物体上のある
   １点のターゲット点近傍に前記光波距離計の光軸を概略
   合わせ込み、次いで前記ミクロ自動視準手段を用いて前
   記光波距離計の光軸をターゲット点に合わせ込み、しか
   るのち前記距離計測手段と前記光軸角度測定手段を用い
   てターゲット点の３次元座標を測定し演算することを特
   徴とする３次元座標計測方法。
3. 【請求項３】前記測定対象物体表面上の複数のターゲッ
   ト点につき順次、前記マクロ自動視準手段とミクロ自動
   視準手段を用いて前記光波距離計の光軸を合わせ込んだ
   後、前記距離計測手段と光軸角度測定手段を用いて３次
   元座標を測定し演算することにより、全体形状を自動的
   に計測することを特徴とする請求項２記載の３次元座標
   計測方法。
4. 【請求項４】光波距離計を用いて測定対象物体表面上の
   ターゲット点までの直線距離を測定する距離計測手段
   と、 前記光波距離計の光軸の向きを水平方向及び鉛直方向に
   可変する光軸駆動手段と、 前記光波距離計の光軸の水平角度及び鉛直角度を測定す
   る光軸角度測定手段と、 前記光波距離計の光軸を、前記光軸駆動手段を用いて測
   定対象物体表面上の１点のターゲット点の近傍からター
   ゲット点に合わせ込むミクロ自動視準手段と、 前記ミクロ自動視準手段の視準範囲内に入射した光量を
   検出する光量検出手段と、 前記光量検出手段で検出される信号から前記ミクロ自動
   視準手段の視準範囲内にターゲットが存在するか否かを
   判断するターゲット検出手段と、 前記光軸駆動手段で測定対象物体表面全体を走査して、
   前記ターゲット検出手段と光軸角度測定手段を用いて測
   定対象物体表面上の複数のターゲット点の概略の３次元
   座標を演算するマクロ位置認識手段と、 前記マクロ位置認識手段によって認識されたターゲット
   点の１点が前記ミクロ自動視準手段の視準範囲内に入る
   ように、前記光波距離計の光軸を概略合わせ込むマクロ
   自動視準手段と、 前記マクロ自動視準手段によって測定対象物体上のある
   １点のターゲット点近傍に概略合わせ込まれた前記光波
   距離計の光軸を、前記ミクロ自動視準手段によってター
   ゲット点に合わせ込む視準制御手段と、 前記距離計測手段と前記光軸角度測定手段を用いてター
   ゲット点の３次元座標を測定し演算する３次元座標測定
   手段とを備えたことを特徴とする３次元座標計測装置。
5. 【請求項５】前記測定対象物体表面上の複数のターゲッ
   ト点につき順次、前記視準制御手段により光波距離計の
   光軸を合わせ込み、前記３次元座標測定手段によりター
   ゲット点の３次元座標を測定し演算することにより、全
   体形状を自動的に計測することを特徴とする請求項４記
   載の３次元座標計測装置。
6. 【請求項６】前記ミクロ自動視準手段の光軸と視野を同
   じに設置された受光素子を用いて、前記ミクロ自動視準
   手段の視準範囲内に入射した全光量を検出する光量検出
   手段を備えたことを特徴とする請求項４記載の３次元座
   標計測装置。
7. 【請求項７】前記光軸駆動手段で可変する水平角度と鉛
   直角度の間隔を前記ミクロ自動視準手段の視準範囲より
   小さくし、測定対象物体の表面全体を走査してターゲッ
   トのマクロ位置を認識するマクロ位置認識手段を備えた
   ことを特徴とする請求項４記載の３次元座標計測装置。