JP2009229350A - 測量システム - Google Patents

Abstract

【課題】
レーザ測量装置の１人作業で、遠隔制御装置からの遠隔操作を容易とし、又、測量作業者の熟練度に左右されることなく効率よく、測定を実行できる様にする。
【解決手段】
ターゲットの追尾機能を有する測量装置１と、前記ターゲット１３側で前記測量装置を遠隔操作する遠隔制御装置１６とを具備し、前記測量装置が測定部２１，２５，２７と、撮像部２２，２３と、第１無線部３３と、第１制御演算部２９とを有し、前記遠隔制御装置が第２無線部３７と、第２制御演算部３５と、第２表示部１８と、第２操作入力部２０とを有し、前記測量装置は前記撮像部で取得した画像データを前記無線部を介して前記遠隔制御装置に送信し、該遠隔制御装置は前記第２無線部を介して前記画像データを受信し、前記第２表示部は前記画像データに基づき画像を反転表示する様構成した。
【選択図】 図３

Description

本発明は測量システム、特にターゲットの追尾を行う測量システムに関するものである。

従来より距離測定、水平角、高低角の測定を行う測量装置として、追尾機能を有する測量装置があり、斯かる測量装置では、該測量装置が具備する視準望遠鏡によりコーナキューブ等の対象反射体（ターゲット）を視準し、視準望遠鏡から追尾光を射出し、ターゲットが移動した場合には、ターゲットからの反射光を受光する様にして、ターゲットを自動的に追尾する様になっている。

追尾機能を有する測量装置では測量装置側は無人とすることができ、測量作業者はターゲット側で作業を行い、一人作業による測定が可能である。例えば、測量作業者が遠隔制御装置を所持し、ポール等に設けられたターゲットを測量作業者が支持する。遠隔制御装置によって前記測量装置を遠隔操作し、作業を開始する。測量作業者は、測定点毎にターゲットを設置し、前記遠隔制御装置から前記レーザ測量装置に指令を発して測定を実行する。又、測定点毎に測量作業者がターゲットを順次移動させ、測量装置はターゲットからの反射光を検出しつつターゲットを自動追尾する。

通常、遠隔制御装置は表示部を具備し、レーザ測量装置から遠隔制御装置にガイダンス情報が送信され、前記表示部には測定の為のガイダンスが表示される。例えば、１つの測定点の測定が完了すると、次の測定点の座標、次の測定点迄の距離、或は次の測定点への移動方向等が表示される。

作業者は、ガイダンス情報に従って、移動し、次の測定点でターゲットの設置を行い、測定を実行している。

ところが、測定点迄の距離、方向が表示部に表示されたとしても、どの方向にどの程度移動するかは、感覚的に把握しにくいものであり、測量作業者の熟練度により、作業効率が影響されるという問題があった。

特開平１１−３２５８８３号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、レーザ測量装置の１人作業で、遠隔制御装置からの遠隔操作を容易とし、又、測量作業者の熟練度に左右されることなく効率よく、測定を実行できる様にするものである。

本発明は、ターゲットの追尾機能を有する測量装置と、前記ターゲット側で前記測量装置を遠隔操作する遠隔制御装置とを具備し、前記測量装置が測定部と、撮像部と、第１無線部と、第１制御演算部とを有し、前記遠隔制御装置が第２無線部と、第２制御演算部と、第２表示部と、第２操作入力部とを有し、前記測量装置は前記撮像部で取得した画像データを前記無線部を介して前記遠隔制御装置に送信し、該遠隔制御装置は前記第２無線部を介して前記画像データを受信し、前記第２表示部は前記画像データに基づき画像を反転表示する様構成した測量システムに係るものである。

又本発明は、前記第２表示部は、正視表示、反転表示を選択可能である測量システムに係り、又前記第２表示部は、表示画像中に測設点座標の水平方向を上下無限遠の直線で表示した測量システムに係り、又前記直線上に高低角方向を示すマークを表示した測量システムに係り、又前記測量装置の視準修正方向を画像の縁辺から中央に向って突出する３角形状のマークで表示した測量システムに係り、更に又前記測量装置の視準修正量の大きさを突出する前記マークの頂点の高さに対応させた測量システムに係るものである。

本発明によれば、ターゲットの追尾機能を有する測量装置と、前記ターゲット側で前記測量装置を遠隔操作する遠隔制御装置とを具備し、前記測量装置が測定部と、撮像部と、第１無線部と、第１制御演算部とを有し、前記遠隔制御装置が第２無線部と、第２制御演算部と、第２表示部と、第２操作入力部とを有し、前記測量装置は前記撮像部で取得した画像データを前記無線部を介して前記遠隔制御装置に送信し、該遠隔制御装置は前記第２無線部を介して前記画像データを受信し、前記第２表示部は前記画像データに基づき画像を反転表示する様構成したので、前記遠隔制御装置により前記測量装置を操作する場合に画像中の操作方向と作業者が認識する前記測量装置の操作方向とが一致し、作業がやり易くなり作業性が向上する。

又本発明は、前記第２表示部は、正視表示、反転表示を選択可能であるので、作業者の視線の方向に合致した画像が選択でき、作業性が向上する。

又本発明は、前記第２表示部は、表示画像中に測設点座標の水平方向を上下無限遠の直線で表示したので、測設点が画角を外れた位置にあった場合でも水平方向が認識でき、又前記直線上に高低角方向を示すマークを表示したので、高低角の修正方向も認識でき、作業性が向上する。

又本発明は、前記測量装置の視準修正方向を画像の縁辺から中央に向って突出する３角形状のマークで表示したので、水平角、高低角の修正方向が視覚的に認識でき作業性が向上する。

又本発明は、前記測量装置の視準修正量の大きさを突出する前記マークの頂点の高さに対応させたので、視準方向の修正量が視覚的に認識でき、作業性が向上する等の優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

図１は本発明の測量システムを構成する測量装置１の一例を示している。尚、用いられる該測量装置１は、例えばトータルステーションであり、測定点に対してパルスレーザ光線を照射し、測定点からのパルス反射光を受光して、各パルス毎に測距を行い、測距結果を平均化して高精度の距離測定を行うものである。

前記測量装置１は主に、図示しない三脚に取付けられる整準部２、該整準部２に設けられた基盤部３、該基盤部３に高低軸心を中心に回転可能に設けられた托架部４、該托架部４に水平軸心を中心に回転可能に設けられた望遠鏡部５から構成されている。

前記托架部４は第１表示部６、第１操作入力部７を具備し、前記望遠鏡部５は、測定対象物を視準する第１望遠鏡８と該第１望遠鏡８の光学系を通して視準方向の画像を取得する第１撮像部２２（後述）を有し、更に前記第１望遠鏡８より低倍率で広範囲な視野を有する第２望遠鏡９と該第２望遠鏡９の光学系を通して視準方向、或は略視準方向の画像を取得する第２撮像部２３（後述）を具備している。前記第１撮像部２２、前記第２撮像部２３には撮像画像をデジタル画像信号として出力する、例えばデジタルカメラが用いられる。

前記第１撮像部２２、前記第２撮像部２３が有する撮像素子は、例えば画素の集合体であるＣＣＤ、ＣＭＯＳ等であり、受光する画素の位置が特定でき、又該画素の位置から画角が求められる様になっている。

前記托架部４には通信手段、例えば前記無線部１１が設けられ、該無線部１１は測距結果、前記第１撮像部２２、前記第２撮像部２３で取得した画像データ、或は測定に関するガイダンス情報を後述する遠隔制御装置に送信可能となっている。

図２は本発明に係る測量システムに用いられるターゲット、遠隔制御装置を示している。

図２では、ターゲット１３がポール１４の上端に設けられた場合を示しており、前記ターゲット１３は前記測量装置１からの追尾光を全周方向から受光し、反射可能な様に複数のプリズム１５を有している。

遠隔制御装置１６は、前記ポール１４に固定具１７を介して取付けられ、測量作業者が前記ポール１４を支持した状態でも、片手で操作が可能となっている。

前記遠隔制御装置１６はタッチパネルとなっている第２表示部１８、操作ボタン１９等からなる第２操作入力部２０、無線等の通信手段（後述）等を有し、前記測量装置１と前記遠隔制御装置１６とは前記無線によってデータの送受信が可能であり、前記測量装置１から送信された測定データ、画像データ、ガイダンス情報を前記第２表示部１８に表示可能となっている。

図３により、概略の構成について説明する。

先ず、前記測量装置１について説明する。

前記望遠鏡部５は測距光学系を有する測距部２１を内蔵し、該測距部２１は前記第１望遠鏡８の光学系を共有する測距光学系を具備し、該測距光学系により、パルス光である測距光１０を射出すると共にターゲット１３からの反射光１０′を受光して前記ターゲット１３迄の光波距離測定を行う。光波距離測定は、プリズム測定、ノンプリズム測定の２モードでの測定が可能となっている。

前記托架部４には、該托架部４を水平方向に回転させる為の水平駆動部２４が設けられると共に前記托架部４の前記基盤部３に対する水平回転角を検出し、視準方向の水平角を検出する水平測角部２５が設けられる。又前記托架部４には、水平軸心を中心に前記望遠鏡部５を回転する高低駆動部２６が設けられると共に前記望遠鏡部５の高低角を検出し、視準方向の高低角を測角する高低測角部２７が設けられる。尚、前記測距部２１、前記水平測角部２５、前記高低測角部２７は測定部を構成する。

前記托架部４には制御装置２８が内蔵され、該制御装置２８は前記水平駆動部２４、前記高低駆動部２６の駆動を制御して前記托架部４、前記望遠鏡部５を回転して該望遠鏡部５を所定の方向に向け（視準し）、又所定の範囲を走査し、前記第１望遠鏡８の光学倍率の切換えを行い、或は前記第１撮像部２２、前記第２撮像部２３による視準方向の画像の取得、前記第１撮像部２２と前記第２撮像部２３の画像の切換え、更に取得画像の電気的処理倍率の切換えを制御して、所要の倍率の画像を取得し、更に前記測距部２１を制御して前記ターゲット１３迄の測距を行う。

前記制御装置２８は、主に第１制御演算部２９、測距制御部３０、撮像制御部３１、第１記憶部３２、第１無線部３３、前記第１表示部６、前記第１操作入力部７等から構成されている。

又、前記第１制御演算部２９には前記測距部２１、前記水平測角部２５、前記高低測角部２７からの測定結果が入力され、距離測定、水平角、高低角の測定が行われ、測定結果は前記第１制御演算部２９を介して前記第１記憶部３２に格納されると共に前記第１表示部６に表示される様になっている。

前記第１記憶部３２には、各種プログラムを格納するプログラム格納領域と、設定値、測定結果等のデータを格納するデータ格納領域とを有し、プログラム格納領域には測定に必要な計算プログラム、或は後述する画像処理等を行う為の画像処理プログラム、画像データをビデオ信号に変換し、或は表示、反転表示（ミラー表示）等を行う画像表示プログラム、測定データ、画像データを送受信する為の通信プログラム、処理された画像から測定点を選択し、選択された測定点（ターゲット１３）について測距を実行するプリズム測定プログラム、前記ターゲット１３以外の点での測定を実行するノンプリズム測定プログラム、測定のモードを切換え、モードに適合した測定条件を実現する測定モード切換えプログラム、又測定点を追尾するシーケンスプログラム、測定を開始する際に、又前記ターゲット１３を見失った場合に該ターゲット１３を探索する為のサーチプログラム等のプログラムが格納されている。

前記撮像制御部３１は、前記第１撮像部２２と前記第２撮像部２３との切換え、前記第１撮像部２２、前記第２撮像部２３による画像の取得に関する制御、取得した画像データの処理をする。又、前記撮像制御部３１は、前記第１撮像部２２、前記第２撮像部２３の受光素子に前記反射光１０′が入射した場合の、受光素子からの受光信号を基に前記ターゲット１３の位置が算出可能である。

前記撮像制御部３１は、前記受光素子からの受光信号をビデオ信号に変換し、前記第１表示部６に撮像画像をリアルタイムで表示可能である。

前記第１無線部３３は、測距データ、測角データ等の測定データ、及び画像データ、ビデオ信号を前記遠隔制御装置１６に送信し、又該遠隔制御装置１６からの操作指令を受信する様になっている。

次に、遠隔制御装置１６について説明する。

該遠隔制御装置１６は、主に、第２制御演算部３５、第２記憶部３６、第２無線部３７、前記第２表示部１８、前記第２操作入力部２０等から構成されている。

前記第２記憶部３６には、前記測量装置１と無線通信を行う為の通信プログラム、前記第２操作入力部２０から、及び前記第２表示部（タッチパネル）１８からの操作を、制御指令信号に変換して前記第２無線部３７を介して前記測量装置１に送信する制御指令プログラム、前記測量装置１からの測定データ、或はビデオ信号を前記第２表示部１８に表示する為の画像表示プログラム、該第２表示部１８上での位置を演算する座標位置演算プログラム等が格納され、又前記第２記憶部３６は一部にデータ格納部を有し、該データ格納部には測定データ、該測定データに関連付けられた画像データが格納される様になっている。又、必要に応じて、測定スケジュール、測定地形データ、測定箇所等の測定作業補助データが格納され、前記第２操作入力部２０を介して作業者が呼出すことで前記第２表示部１８に適宜作業補助情報が表示される様になっている。

以下本発明の測量システムの作動について説明する。

測定の準備として、前記測量装置１に測設点の座標値を入力する。測設点の入力は、前記第１操作入力部７から入力してもよいし、或はメモリカード等の記録媒体に格納したデータを前記測量装置１に読込ませてもよい。又、作業者は、図２で示される前記遠隔制御装置１６、前記ターゲット１３が取付けられた前記ポール１４を持って測量作業を行う。

測定を開始すると、先ず前記第２望遠鏡９を介して前記第２撮像部２３により広画角の画像（景色）が撮像され、前記第１表示部６に表示される。又、前記第２撮像部２３で撮像した画像は、前記遠隔制御装置１６に送信され、前記第２表示部１８に表示される。

図４に示される様に、画像中には、入力した座標位置がプロットマーク４１で示され、該プロットマーク４１は前記測量装置１からの距離が大きくなるに従って、小さくなる様に表示される。

測量作業者は、画像中の前記プロットマーク４１を確認し、測設点の位置の見当をつけ、移動方向を画像で確認しつつ移動する。測設点に向って大きく移動する場合は、前記測量装置１に背を向け、移動するので、測定作業者の視野の方向と前記第２望遠鏡９の視野の方向は同一である。従って、前記第２表示部１８には前記第１撮像部２２で撮像した画像がそのまま表示（正視表示）される。

次に、測設点に近づき測量作業者が前記測量装置１に向いて、前記ポール１４を設置する位置を決定する作業を行う場合、画面をガイダンス画面に切換える。

図５は、ガイダンス画面を示している。

ガイダンス画面に切換えた場合、特に指定しない場合では撮像部の切換えが行われ、前記第１撮像部２２で撮像された画像が取得される。該第１撮像部２２は前記第１望遠鏡８を介して撮像される望遠画像であり、前記ポール１４（即ちターゲット１３）の最終的な位置決めが可能な倍率である。

ガイダンス画面はミラー画像となっている。即ち、前記第２表示部１８には前記第１撮像部２２が撮像した画像が左右反転して表示（反転表示）される。測量作業者が前記測量装置１に向いて作業する場合、測量作業者の視野の方向と、前記第１撮像部２２の視野の方向は逆向きとなっている。従って、正視画像では前記第２表示部１８に表示される画像左右方向と測量作業者が認識する実際の左右方向とは逆になる。ガイダンス画面をミラー画像とすることで、前記第２表示部１８の画像の左右方向と測量作業者が認識する実際の左右方向とが見かけ上一致する。従って、前記第２表示部１８に表示された画像、画像上のガイダンスに従って作業する場合に、違和感を生じない。

次に、図５に基づき、前記第２表示部１８に表示されるガイダンス機能について説明する。

前記第２表示部１８はタッチパネルであり、画像を表示すると共にタッチ部等により画面から操作が可能となっている。前記第２表示部１８に表示される画像は、前記測量装置１から送信される画像データが表示される画像表示部４２と操作ボタン部４３等とから構成され、該操作ボタン部４３は、画像の倍率を変更する拡大、縮小ボタン４４、輝度、明度調整ボタン４５、前記第１撮像部２２と前記第２撮像部２３との切換えを行う撮像部切換えボタン４６、測定開始ボタン４７、測定結果を保存するデータ記録ボタン４８、第２表示部１８の表示を切換える、例えば図４に示した表示に切換える場合等の表示切換えボタン４９、測設点の変更を行う測設変更ボタン５１、測定精度の切換え、例えば粗測定、精密測定の切換えを行う測定精度切換えボタン５２、測定を繰返し実行する繰返しボタン５３、測定作業を終了する場合に操作する終了ボタン５４等から構成される。

前記画像表示部４２には、前記測量装置１から送信された画像、即ち前記第１撮像部２２で撮像された画像、或は前記第２撮像部２３で撮像された画像が表示されると共に各種ガイダンス機能が表示される。

前記画像表示部４２には視標線（レチクル）５５が表示され、縦視標線５５ａと横視標線５５ｂとの交点５５ｃが前記第１望遠鏡８の視準位置となっている。又、前記縦視標線５５ａ、前記横視標線５５ｂが示す位置と画像中の視準位置を合わせ易い様に、それぞれ半分は２重線となっている。

又、画像中には予め入力された測設点の座標データに基づき水平方向（画像中、左右方向）を表す水平位置表示線５６が上下の無限遠線として表示される。測設点の座標データを画像中に点で示さないのは、前記第１望遠鏡８、前記第２望遠鏡９（以下第１望遠鏡８の場合を説明する）が有する画角から外れた方向に測設点があった場合、画像上に表示することができない為であり、上下の無限遠線として表示することで、視準方向の高低角に拘らず、水平方向が前記画像表示部４２に表示され、作業性が向上する。

又、前記水平位置表示線５６上に高低角の位置を示してもよい。高低角の位置は、例えば図示される様に、倒立２等辺３角形の高低角表示マーク５７として表示し、該高低角表示マーク５７の下頂点が高低角の位置を示す様にし、又、前記横視標線５５ｂと前記高低角表示マーク５７下頂点間の距離ΔＶが測設点の座標に対する視準方向偏差として現れる。又、前記高低角表示マーク５７が前記交点５５ｃに合致した場合は、前記高低角表示マーク５７を画像中から消滅させてもよい。

尚、前記ターゲット１３は実際の測設点の位置より前記ポール１４分だけ上方に移動した点であり、前記高低角表示マーク５７が示す高低角の位置は、前記ターゲット１３と前記測設点間の位置のずれを考慮したものとしてもよい。

次に、視準方向が画角より大きく外れた場合は、前記水平位置表示線５６も画像中に表示することができなくなるが、この場合、前記画像表示部４２の左右の一方の側縁から画像の中心に向って３角形状を形成する水平方向表示マーク５８を表示する。

該水平方向表示マーク５８は、前記第１望遠鏡８に視準方向を修正する方向を示すものであり、図５について説明すると、視準方向は測設点に向う方向に対して画像中左側にずれており、前記第１望遠鏡８を右方向に回転する必要がある。この場合、前記画像表示部４２の左側縁に前記水平方向表示マーク５８が現れ、前記第１望遠鏡８の回転方向を教示する。又、修正する角度の大きさに対応して前記水平方向表示マーク５８の頂点の高さＨを変えて、視覚的に大きく修正するか、小さく修正するかが判断できる様にしてもよい。

尚、高低角の修正の案内についても同様に表示することができる。即ち、前記画像表示部４２の上下の一方の側縁から画像の中心に向って３角形状を形成する高低方向表示マーク（図示せず）を表示する。例えば、前記第１望遠鏡８の視準方向を下方に修正する場合は、前記画像表示部４２の上縁から下方に突出する３角形の高低方向表示マークを表示する。

前記画像表示部４２に表示されるガイダンスに従って、前記第１望遠鏡８の視準方向が修正され、視準方向が前記ターゲット１３に合致した場合、前記測定開始ボタン４７を操作してプリズム測定を実行する。又、得られた測定結果は、前記データ記録ボタン４８を操作して記録する。

又、前記画像表示部４２には前記第１望遠鏡８から見た景色が表示されており、画像中で任意な点、例えばＡ点をタッチペンで指示することで、Ａ点についてノンプリズム測定が実施される。従って、測設点近傍のデータを容易に取得することができる。

尚、作業者が前記ターゲット１３を移動している間、前記測量装置１は前記ターゲット１３を追尾測定しており、該ターゲット１３の位置をリアルタイムで測定している。従って、該ターゲット１３と測設点との位置関係を模式的に把握したい場合は、前記表示切換えボタン４９を操作する。前記第２表示部１８には、平面模式図が表示され、画像中に前記ターゲット１３の位置が＋で示され、測設点が丸点ｘで示される（図６参照）。

予定した測設点の測定が完了すると、前記測設変更ボタン５１を操作して次の測設点の測定作業に移行する。而して、順次測設点の測定を実行する。

本発明に係る測量システムに用いられる測量装置の一例を示す斜視図である。 該測量システムに用いられるターゲット、遠隔制御装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態の概略を示す構成図である。 前記遠隔制御装置の第２表示部での表示例を示す説明図である。 前記遠隔制御装置の第２表示部での表示例を示す説明図である。 前記遠隔制御装置の第２表示部での表示例を示す説明図である。

符号の説明

１ 測量装置
５ 望遠鏡部
６ 第１表示部
８ 第１望遠鏡
９ 第２望遠鏡
１１ 無線部
１３ ターゲット
１４ ポール
１８ 第２表示部
２０ 第２操作入力部
２１ 測距部
２２ 第１撮像部
２３ 第２撮像部
２９ 第１制御演算部
３３ 第１無線部
３７ 第２無線部

Claims (6)

1. ターゲットの追尾機能を有する測量装置と、前記ターゲット側で前記測量装置を遠隔操作する遠隔制御装置とを具備し、前記測量装置が測定部と、撮像部と、第１無線部と、第１制御演算部とを有し、前記遠隔制御装置が第２無線部と、第２制御演算部と、第２表示部と、第２操作入力部とを有し、前記測量装置は前記撮像部で取得した画像データを前記無線部を介して前記遠隔制御装置に送信し、該遠隔制御装置は前記第２無線部を介して前記画像データを受信し、前記第２表示部は前記画像データに基づき画像を反転表示する様構成したことを特徴とする測量システム。
2. 前記第２表示部は、正視表示、反転表示を選択可能である請求項１の測量システム。
3. 前記第２表示部は、表示画像中に測設点座標の水平方向を上下無限遠の直線で表示した請求項１の測量システム。
4. 前記直線上に高低角方向を示すマークを表示した請求項３の測量システム。
5. 前記測量装置の視準修正方向を画像の縁辺から中央に向って突出する３角形状のマークで表示した請求項１の測量システム。
6. 前記測量装置の視準修正量の大きさを突出する前記マークの頂点の高さに対応させた請求項５の測量システム。

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