JP2005326317A

JP2005326317A - 測量システム

Info

Publication number: JP2005326317A
Application number: JP2004145692A
Authority: JP
Inventors: Minoru Chiba; 稔千葉
Original assignee: Sokkia Co Ltd
Current assignee: Sokkia Co Ltd
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2005-11-24
Also published as: SE527488C2; SE527488C8; SE0500940L; CN1696611A; US20050254043A1; DE102005020272A1

Abstract

【課題】ガイド光以外の光を誤って探索したときには、ターゲット側から測量機に対して継続動作を指令することで、測量機の視準方向を切り替えて本来のガイド光を探索するための処理が再開できること。
【解決手段】ターゲット６０のガイド光送光器６６から出射されたガイド光６４を測量機５０で探索する過程で、方向検出器５６がガイド光６４とは異なる外乱光を受光したときに、ターゲット６０から測量機５０に対して継続動作指令を発信すると、本体５２の駆動により、方向検出器５６の受光方向が変更され、方向検出器５６が外乱光を受光したときの受光範囲から外れた位置まで水平方向または鉛直方向に回転させられ、そのあとガイド光６４を探索する処理が再開される。
【選択図】図１

Description

本発明は、測量機をターゲット側から一人で遠隔制御することができる測量システムに関する。

従来、トータルステーション（電子式測距測角儀）等の測量機で測点の位置等を測定するに際しては、測点に設置されたターゲットを手動操作で視準することが余儀なくされていたが、近年、ターゲットを視準する労力を軽減するとともに、作業者の視準誤差を少なくするために、自動視準装置によってターゲットを自動的に視準することができる測量機が提案されている。自動視準装置を備えた測量機は、測量機の望遠鏡の光軸に沿って視準光を出射し、ターゲットで反射してきた視準光を受光することによってターゲットの方向を求めることで、望遠鏡をターゲットの方向に自動的に向けることができる。

しかし、上記従来の測量機は、測量機の全周回転の間に、測量機からターゲットに向けてレーザ光線を出射し、ターゲットからの反射光を測量機が検出するように構成されており、しかも、反射光を検出する受光部の受光範囲が狭く、上下走査を繰り返しながら、測量機本体を少なくとも全空間に渡って行う必要があった。

そこで、測量機本体を全空間に渡って行うことなく、直ちにターゲット（視準目標）を検出し、短時間でターゲットを視準できるようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。

具体的には、図６に示すように、視準目標３に設けられた投光装置１４から測量機２に向けてガイド光１５を照射し、このガイド光１５が、測量機２本体の４面に設けられた受光検出部のいずれかに検知されたときに、ガイド光１５を受光した前記受光検出部の検知結果にしたがって望遠鏡の回転方向を算出し、この算出結果を基に望遠鏡を視準目標３の方向に概略向けるように提案されている。
特開２０００−３４６６４５号公報

上記従来技術においては、視準目標３側に作業者がいれば、この作業者の操作の下でワンマン測量を実現することができる。ところが、従来の測量システムにおける受光検出部の受光範囲は探索範囲、例えば、３６０°よりも狭いため、受光検出部を回転させてスキャンする動作が必要となる。しかも、このスキャン動作中、本体側でガイド光１５以外の光、例えば、外乱光を先に受光し、この外乱光をガイド光１５と誤って判別したときには、外乱光が来た方向に望遠鏡が向けられ、そこで視準目標３を探索する処理を終えることになる。このとき、作業者が、受光検出部の向きから判断して、明らかにガイド光１５の到来方向とは異なる方向に本体が向けられていると分かったとして、再度視準目標３を探索するための処理をしようとしても、受光検出部の向きが外乱光の到来方向に設定されている限り、本体はその方向を視準目標３の方向と判断し、探索を終えることになる。このため、視準目標３を探索するための処理を繰り返しても、本来の視準目標３を見つけることができなくなる。

なお、作業者が本体側にいる場合には、その作業者が本体や望遠鏡を回転し、外乱光が受光検出部に入らないようにしてから探索を再開することは可能である。しかし、本体側に作業者のいないワンマン測量の場合には、視準目標３側から遠隔操作で本体や望遠鏡の回転を指示し、外乱光が受光検出部に入らないことを確認してから、視準目標を探索するための処理を再開するという煩わしい操作が必要となる。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みて為されたもので、その目的は、ガイド光以外の光を誤って探索したときには、ターゲット側から測量機に対して継続動作を指令することで、測量機の視準方向を切り替えて本来のガイド光を探索するための処理が再開できる測量システムを提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に係る測量システムは、入射した光を来た方向に反射する再帰反射体を備えたターゲットと、前記再帰反射体と望遠鏡の視準軸に自動的に一致させる自動視準装置を備えた測量機とからなる測量システムにおいて、前記ターゲットまたは前記測量機のいずれか一方にガイド光を出射するガイド光送光器を備え、前記測量機は、前記ガイド光を受光して前記ガイド光送光器の方向を検出する方向検出器と、前記自動視準装置を始動させる前に、前記方向検出器の検出信号に基づいて前記望遠鏡を前記再帰反射体の方向に向ける視準準備手段と、前記ターゲットからの継続動作指令に応答して前記方向検出器の受光方向を変更するとともに前記視準準備手段を再起動させる受光方向変更手段とを備えて構成した。

（作用）ガイド光送光器から出射されたガイド光を探索するための処理が行われている過程で、方向検出器がガイド光以外の光、例えば、外乱光あるいはノイズ光を受光したときには、ターゲット側から測量機に対して継続動作を指令すると、方向検出器の受光方向が変更されるとともに、視準準備手段が再起動されるため、このあとガイド光を探索するための処理を再開することで、本来のガイド光を探索することが可能になる。すなわち、方向検出器が外乱光またはノイズ光をガイド光と誤って探索した場合、外乱光またはノイズ光を無視するために、測量機が、ターゲット側からの継続動作指令に応答して方向検出器の受光方向を変更し、その後ガイド光を探索する処理を再開することで、本来のガイド光を探索することが可能になる。そして本来のガイド光を探索したときに、方向検出器の検出信号に基づいて望遠鏡を再帰反射体の方向に向けることで、自動視準装置を始動させる前に、望遠鏡を再帰反射体の方向に概略向けることができる。

請求項２に係る測量システムは、請求項１に記載の測量システムにおいて、前記受光方向変更手段は、前記方向検出器が前記直接のガイド光以外の光を受光したときの受光範囲から外れた位置まで前記方向検出器を水平方向または鉛直方向に回転させるように構成した。

（作用）方向検出器の受光方向を変更するに際しては、方向検出器が直接のガイド光以外の光を受光したときの受光範囲から外れた位置まで方向検出器を水平方向または鉛直方向に回転させ、その後ガイド光を探索するための処理を再開することで、本来のガイド光の探索が可能になる。

以上の説明から明らかなように、請求項１に係る測量システムによれば、外乱光またはノイズ光をガイド光と誤って探索した場合でも、ターゲット側から測量機に対して継続動作を指令することで、本来のガイド光を探索するための処理を再開することが可能になる。

請求項２によれば、ガイド光以外の光を受光したときの受光範囲から外れた位置まで方向検出器を回転させることで、より確実に本来のガイド光の探索することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を実施例に従って説明する。図１は、本発明の一実施例を示す測量システムのブロック構成図、図２は、測量機とターゲットの内部構成を説明するブロック構成図である。

これらの図において、本実施例の測量システムは、図１に示すように、自動視準装置を備えた測量機５０と、入射した光を来た方向に反射する反射プリズム等の再帰反射体６２を備えたターゲット６０とを備えて構成されている。測量機５０は、三脚４８上に固定される整準台（図示せず）上に水平回転可能に固定された測量機本体５２と、測量機本体５２に鉛直回転可能に固定された望遠鏡５４を備えて構成されている。ターゲット６０は、三脚４８上に固定される整準台６１上に、測量機５０から出射される視準光５８を測量機５０に向けて反射する再帰反射体６２と、測量機５０に向けて、再帰反射体６２の方向を知らせるためのガイド光６４を出射するガイド光送光器６６とを備えて構成されており、前記視準光５８は変調光を有している。

ガイド光６４は、鉛直方向に狭く水平方向に広がりを有し、かつ幅広のファンビーム（扇形ビーム）であって、鉛直方向に走査されるようになっている。

測量機５０とターゲット６０は、指令信号や測量結果等を無線（電波）６５でやり取りするための無線機７０、７２を備えている。また、測量機５０の測量機本体５２には、ガイド光送光器６６のガイド光６４の方向を検出する方向検出器５６を備えている。

次に、図２のブロック図に基づいて、測量システムを構成する測量機５０とターゲット６０の内部構成について説明する。

測量機５０は、望遠鏡５４を再帰反射体６２に向けるための駆動部１０１と、望遠鏡５４の水平角及び鉛直角を測定する測定部１０９と、再帰反射体６２に向けて視準光５８を出射する視準光出射部１１８と、再帰反射体６２で反射した視準光５８を受光する視準光受光器１２０と、測角値等のデータの記憶する記憶部１２２と、駆動部１０１、視準光出射部１１８、測定部１０９、視準光受光器１２０及び記憶部１２２に接続された制御演算部（ＣＰＵ）１００とを備えて構成されている。また、制御演算部１００には、操作・入力部１２４からも種々の指令やデータを入力できるようにもなっている。

前記駆動部１０１は、測量機本体５２を水平回転させる水平モータ１０２と、望遠鏡５４を鉛直回転させる鉛直モータ１０６と、両モータ１０２、１０６それぞれに駆動電流を供給する水平駆動部１０４及び鉛直駆動部１０８とからなる。前記測定部１０９は、測量機本体５２とともに水平回転する水平エンコーダ１１１と、望遠鏡５４とともに鉛直回転する鉛直エンコーダ１１０と、両エンコーダ１１１、１１０それぞれの回転角を読み取る水平測角部１１２及び鉛直測角部１１６と、図示省略した測距部からなる。

また、測量機５０は、望遠鏡５４の光軸（視準軸）を自動的に再帰反射体６２に向ける自動視準装置を備えている。自動視準装置とは、制御演算部１００、視準光出射部１１８、視準光受光器１２０及び駆動部１０１とからなり、視準光出射部１１８から視準光５８を出射し、再帰反射体６２で反射して戻って来た視準光５８を視準光受光器１２０で受光して、制御演算部１００により再帰反射体６２の方向を判断し、望遠鏡５４の光軸が再帰反射体６２に向くように駆動部１０１を制御するものである。

本実施例の測量機５０では、さらに、自動視準装置を始動させる前に、望遠鏡５４を予め概略再帰反射体６２に向ける視準準備手段を備える。本実施例の視準準備手段は、無線機７０、駆動部１０１、これらに接続された制御演算部１００とからなり、方向検出器５６からの出力信号に基づいて、望遠鏡５４をガイド光送光器６６の方向に向け、望遠鏡５４が略再帰反射体６２の方向を向いたと判断したとき、自動視準装置を始動させるものである。

さらに、本実施例の測量機５０では、ターゲット６０からの継続動作指令を無線機７０が受信したときに、継続動作指令に応答して、方向検出器５６の受光方向を変更するとともに、視準準備手段を再起動させるための受光方向変更手段を備えている。この受光方向変更手段は、無線機７０、駆動部１０１、これらに接続された制御演算部１００で構成されており、無線機７０が継続動作指令を受信したときには、方向検出器５６の現時点における受光範囲から外れた位置まで方向検出器５６を水平方向または鉛直方向に回転させ、方向検出器５６の受光方向（望遠鏡５４の視準方向）を変更するようになっている。

本実施例のターゲット６０は、再帰反射体６２、ガイド光送光器６６、無線機７２の他に、ガイド光送光器６６と無線機７２に接続された制御演算部８０を備えている。制御演算部８０には、さらに、種々の指令やデータを入力するための操作・入力部８２と、ターゲット６０や測量機５０の状態を表示するための表示部８４が接続されている。両無線機７０、７２は、測量機５０とターゲット６０とが正対していなくても通信可能なように、無指向性アンテナを備え、電波６５により通信を行っている。

また、本実施例のターゲット６０は、測量機５０でガイド光６４を探索するための処理を行っている過程で、方向検出器５６にガイド光６４以外の光、例えば、外乱光（ガイド光６４がフィールド内の反射物で反射したマルチパス光）やノイズ光（太陽光や、太陽光がフィールド内の反射物に反射した反射光）が入射したときには、外乱光あるいはノイズ光に対する探索を行うのを防止するために、測量機５０に対して無線機７２から継続動作指令を発信するようになっている。

次に、本実施例の測量システムの動作について、図３と図４および図５のフローチャートに基づいて説明する。

本実施例の測量システムをスタートさせると、図３に示すように、ガイド光６４を探索するための振り向き処理が開始され、測量機５０は、制御演算部１００の処理に基づいて、無線機７０からガイド光出力指令を発信する（ステップＳ１０１）。ターゲット６０の無線機７２がガイド光出力指令を受信すると、制御演算部８０の処理に基づいて、ターゲット６０のガイド光送光器６６からガイド光が出射され（ステップＳ１）、続いて無線機７２から水平回転指令が発信する（ステップＳ２）。測量機５０の無線機７０が水平回転指令を受信すると（ステップＳ１０２）、無線機７０は水平回転開始の通知をターゲット６０に送る（ステップＳ１０３）。ターゲット６０において水平回転通知を受信したことを確認すると（ステップＳ３）、ターゲット６０側では、測量機５０がガイド光送光器６６の水平方向サーチを開始したことを確認することになる。また、本実施例では、ガイド光６４などを探索するための視準準備動作および自動視準動作と並行して、制御演算部１００においてタイマーチェック処理が行われており、図５に示すように、視準準備動作を開始してから所定時間内（例えば、６０秒の時間内）に自動視準が終了しないときには時間切れとして（ステップＳ２０２）、ターゲット６０に対してエラー通知（ステップＳ２０４）が行われ、動作が終了するようになっている。

一方、測量機５０は、測量機本体５２を水平回転させ（ステップＳ１０４）、次に、ガイド光６４を受光できるか否かの判定を行い（ステップＳ１０５）、ここで、２回転しても受光できないときにはエラー通知をターゲット６０に送信する（ステップＳ１０６）。

ターゲット６０がエラー通知を受信し、エラー通知を受信したことを確認すると（ステップＳ４）、ターゲット６０の表示部８４の画面上に水平方向検出エラーが表示され、動作を停止する（ステップＳ５）。

一方、ステップＳ１０５において、制御演算部１００がガイド光６４を受光したと判定したときには、ステップＳ１０７に進み、ガイド光送光器６６に向けて望遠鏡５４の水平方向位置を合わせて、すなわち、ガイド光６４の到来方向に向けて望遠鏡５４の水平方向位置を合わせて、測量機本体５２の水平回転を停止させる。続いて、ステップＳ１０８に進み、測量機５０からターゲット６０に対してガイド光ＯＦＦ指令を発信する。ターゲット６０がガイド光ＯＦＦ指令を受信すると、ターゲット６０は、測量機５０においてガイド光送光器６６の水平方向サーチが完了したとして、ガイド光６４をＯＦＦとし（ステップＳ７）、ガイド光ＯＦＦ通知を測量機５０に通知する（ステップＳ８）。

測量機５０は、無線機７０がガイド光ＯＦＦ通知を受信したときには、ターゲット６０側でガイド光６４の出射を停止したことを確認し（ステップＳ１０９）、次に、継続動作の時か否かの判定を行う（ステップＳ１１０）。ここで、継続動作でない時と判定したときにはステップＳ１１４に移行し、継続動作の時であると判定したときには、今回の水平角（θ_Ｈ）と前回の処理で保存された水平角（θ_Ｈ’）とを比較し（ステップＳ１１１）、両者の水平角が同じか否かの判定を行う（ステップＳ１１２）。ここで両者の水平角が略一致と判定したときには、前回の鉛直角（前回の処理で保存された鉛直角）θ_Ｖ’に受光範囲の１／２分（＋α）の角度、例えば、視準光受光器１２０の受光範囲が１°３０’のときには、４５’（＋α）を加えて、鉛直方向に指定角回転する（ステップＳ１１３）。これにより、視準光受光器１２０は、現時点の受光範囲から外れた位置に移動し、受光方向が変更されることになる。

一方、ステップＳ１１１において、今回の水平角と前回の水平角が同じでないと判定したとき、あるいはステップ１１３の処理が終了したあとは、ステップＳ１１０で継続動作の時でないと判定したときと同様に、水平方向サーチを終了し、鉛直方向サーチを行うために、図４に示すステップＳ１１４に進む。

ステップＳ１１４では、測量機５０からターゲット６０に向けて視準光５８を出射し、続いて望遠鏡５４の鉛直回転開始の通知をターゲット６０に送る（ステップＳ１１５）。鉛直回転開始の通知を受信したターゲット６０では、鉛直回転開始の通知を受信したことで、測量機５０が再帰反射体６２の鉛直方向サーチを開始したことが分かる。一方、測量機５０では、望遠鏡５４を鉛直方向に回転させ、再帰反射体６２の鉛直方向サーチを続ける（ステップＳ１１６）。

次に、測量機５０は、望遠鏡５４を鉛直回転させている過程で、ステップ１１４で出射した視準光５８が再帰反射体６２で反射し、反射した視準光５８を受光できるか否かの判定を行う（ステップＳ１１７）。ここで視準光５８を受光できないときには、リトライカウントアップ処理として、リトライカウント数をプラス１とし（ステップＳ１１８）、次に、リトライカウント数がＮ回以上か否かの判定を行う（ステップＳ１１９）。ここでリトライカウント数がＮ回以上でないときにはステップＳ１１６の処理に戻り、望遠鏡５４を再び鉛直回転させる。

一方、リトライカウント数がＮ回以上になったときには、図３のステップＳ１２０に進み、望遠鏡５４を水平方向に沿って指定角回転させる。この指定角回転処理は、ターゲット６０から測量機５０に対して継続動作指令が発信されて、継続スタートが開始されたときにも行われる。

望遠鏡５４が水平方向に指定角回転されると、方向検出器５６がガイド光以外の光を受光したときの受光範囲から外れた位置まで方向検出器５６が水平方向に回転させられ、方向検出器５６の受光方向が変更されることになる。

望遠鏡５４が水平方向に指定角回転したあとは、ステップＳ１０１の処理に戻り、ステップＳ１０１から同様の処理を継続する。

一方、図４のステップ１１７で視準光５８を受光したときには、ステップＳ１２２に進み、再帰反射体６２の鉛直方向位置に望遠鏡５４を合わせて、望遠鏡５４の鉛直回転を停止させ、鉛直方向サーチを終了する。

次に、鉛直方向サーチから自動視準の処理に移行し、視準動作を開始し、視準中である旨の通知を測量機５０からターゲット６０に通知する（ステップＳ１２３）。ターゲット６０が視準中である旨の通知を受信したときには、ターゲット６０は、測量機５０において、自動視準装置が始動されたことを確認することになる（ステップＳ１０）。一方、このとき測量機５０では、自動視準動作を継続し、自動視準動作が成功したか否かの判定を行う（ステップＳ１２４）。ここで、自動視準動作に失敗したときには、ステップＳ１１４の処理に戻り、同様な処理を継続する。一方、自動視準動作に成功したときには、測量機５０からターゲット６０に対して視準完了通知を送る（ステップＳ１２５）。視準完了通知をターゲット６０が受信したときには、ターゲット６０は、測量機５０において自動視準が完了したことを確認することができる（ステップＳ１１）。このあと続いて測量機５０では、測距・測角処理に移行し（ステップＳ１２６）、測距値・測角値を求めるとともに、水平方向サーチと鉛直方向サーチで得られた水平角と鉛直角をそれぞれ水平角（θ_Ｈ’）、鉛直角（θ_Ｖ’）としてメモリに保存し（ステップＳ１２７）、測距値・測角値をターゲット６０に向けて通知する（ステップＳ１２８）。ターゲット６０が測距値・測角値を受信すると、ターゲット６０の表示部８４の画面上には測距値・測角値などの測量結果が表示され（ステップＳ１２）、このルーチンでの測量を終了することになる。なお、測量を終了するに先立って、タイマーをストップする（ステップＳ２０３）。

このように、本実施例においては、ガイド光６４を探索するための処理を行っている過程で、方向検出器５６がガイド光６４以外の光を受光したときには、ターゲット６０から測量機５０に対して継続動作指令を発信することで、方向検出器５６の受光方向が変更され、方向検出器５６がガイド光以外の光を受光したときの受光範囲から外れた位置まで水平方向または鉛直方向に回転させられるので、誤ってガイド光６４以外の光を受光しても、ガイド光６４以外の光を無視して本来のガイド光６４を探索するための処理に移行することができるため、本来のガイド光６４を探索し、この探索結果にしたがってターゲット６４を視準することが可能になる。

本実施例においては、ターゲット６０から測量機５０に向けてガイド光６４を出射するものについて述べたが、測量機５０からターゲット６０に向けてガイド光を出射し、測量機５０側でガイド光６４を受光するシステムにも本発明を適用することができる。この場合、測量機５０からターゲット６０に向けて出射されたガイド光６４がフィールド内の反射物で反射し、方向検出器５６に入射したときには、その反射光を探索するのを無視するために、ターゲット６０から測量機５０に対して継続動作指令を発信することで、その反射光を探索することなく、本来のガイド光６４のみを探索することが可能になる。

なお、エラーによって、この測量システムが停止したときは、エラーの原因を取り除いた後に、再度測量システムをスタートさせればよい。

本実施例では、ガイド光６４が、水平方向に幅広で上下幅の狭いファンビームであるから、小電力で遠方まで到達させることができ、しかも、鉛直方向に走査されて、上下左右の広い範囲を照射するので、測量機５０と再帰反射体６２とが正対していなくても、測量機５０に設けられた方向検出器５６は、確実にガイド光６４を受光して、自動視準開始前に予め望遠鏡５４をほぼ再帰反射体６２の方向に向ける視準準備を行うことができる。このように視準準備をすると、自動視準に要する時間が短縮され、測量全体にかかる時間を短縮できる。

本発明の一実施例を示す測量システムのブロック構成図である。測量機とターゲットの内部構成を説明するブロック構成図である。図１に示すシステムの作用を説明するためのフローチャートである。図１に示す測量システムの作用を説明するためのフローチャートである。図１に示す測量システムのタイマチェック処理を説明するためのフローチャートである。従来のシステムのブロック構成図である。

符号の説明

５０測量機
５２測量機本体
５４望遠鏡
５６方向検出器
５８視準光
６０ターゲット
６２再帰反射体
６４ガイド光
６６ガイド光送光器
７０無線機
７２無線機
１００制御演算部
１０１駆動部
１１８視準光出射部
１２０視準光受光器

Claims

入射した光を来た方向に反射する再帰反射体を備えたターゲットと、前記再帰反射体と望遠鏡の視準軸に自動的に一致させる自動視準装置を備えた測量機とからなる測量システムにおいて、前記ターゲットまたは前記測量機のいずれか一方にガイド光を出射するガイド光送光器を備え、前記測量機は、前記ガイド光を受光して前記ガイド光送光器の方向を検出する方向検出器と、前記自動視準装置を始動させる前に、前記方向検出器の検出信号に基づいて前記望遠鏡を前記再帰反射体の方向に向ける視準準備手段と、前記ターゲットからの継続動作指令に応答して前記方向検出器の受光方向を変更するとともに前記視準準備手段を再起動させる受光方向変更手段とを備えてなることを特徴とする測量システム。
請求項１に記載の測量システムにおいて、前記受光方向変更手段は、前記方向検出器が前記直接のガイド光以外の光を受光したときの受光範囲から外れた位置まで前記方向検出器を水平方向または鉛直方向に回転させてなることを特徴とする測量システム。