JP2013190272A - 3次元レーザ測量装置及び3次元レーザ測量方法 - Google Patents

3次元レーザ測量装置及び3次元レーザ測量方法 Download PDF

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Abstract

【課題】少ない作業工程で,測定対象物の3次元形状を忠実に把握でき,機器導入あたり,技術的・精神的障害及び導入コストを最小限とすることができる3次元レーザ測量装置,及びそれを用いた3次元レーザ測量方法を提供する。
【解決手段】3次元測量装置100は,光波測距儀10とレーザスキャナ20を組み合せて構成されている。光波測距儀10によって機械点の座標を取得し,機械点からレーザスキャナ20によって測定対象物のスキャニングを行い,光波測距儀10及びレーザスキャナ20により取得したデータに基づいて,測定対象物に含まれる各測定点の座標を算出する。
【選択図】図1

Description

本発明は,3次元レーザ測量装置,及びそれを用いた3次元レーザ測量方法に関するものである。具体的に説明すると,本発明は,レーザ光を測定対象物に向けて照射して水平方向及び垂直方向にスキャンニングを行い,測定対象物の座標データを取得するため装置及び方法に関する。
従来から,光波測距儀を用いて,測定対象物の3次元形状を測量する技術が知られている(例えば特許文献1)。光波測距儀を用いた3次元形状の測量では,まず,測定対象物に複数のターゲットを取り付ける。そして,ターゲットを光波測距儀によって視準し,ターゲットに向けて光波を照射する。そして,光波測距儀により,ターゲットにおいて反射した光波を受光して,光波測距儀からターゲットまでの距離データと角度データを取得することで,ターゲットの3次元の座標データ(X座標,Y座標,Z座標)を求める。この工程を各ターゲットについて行い,各ターゲットの座標データを求めることにより,当該ターゲットが取り付けられた測定対象物の3次元形状を測量することとしている。
また,従来から,レーザスキャナを用いて,測定対象物の3次元形状を測量する技術が知られている(例えば特許文献1)。レーザスキャナを用いた3次元形状の測量では,まず,予め座標が特定された既知点に,レーザスキャナを設置する。そして,その既知点に設置されたレーザスキャナから,測定対象物に向けてラインレーザ光を照射し,水平方向及び垂直方向にスキャンニングを行う。そして,レーザスキャナは,測定対象物から反射されたレーザ光を受光し,レーザスキャナから測定対象物までの距離,水平角度,及び垂直角度のデータに基づいて,測定対象物の各測定点の3次元の座標データを求めることができる。レーザスキャナは,ラインレーザ光として,パルスレーザ光線を,例えば1分間に1600000点以上照射可能であるため,短時間で多くの測定点を測量することができるとされている。
また,遠方にある測定対象物を詳細に3次元計測する画像測定装置の専用機も公知である(特許文献3)。
特開平09−311021号公報 特開2008−082782号公報 特開2009−053126号公報
しかしながら,上記特許文献1の技術のように,光波測距儀を用いて測定対象物の3次元形状を測量する場合,測定対象物にターゲットを一つ一つ取り付け,そのターゲットの座標を一つ一つ測定することが必要であった。このため,測定対象物を多くの点で測定し,高解像度な測定結果を得るためには,測定点の数に応じて,多くの時間と手間が必要となっていた。また,光波測距儀を用いた測量は,測定対象物が,曲線形や不定形である場合や,人の手が届かないような場所にある場合,樹木や石のような自然物である場合などのように,ターゲットを取り付けることが困難な測定対象物の3次元形状を,忠実に把握することが困難であるという問題を有していた。
また,上記特許文献2の技術のように,レーザスキャナを用いて測定対象物の3次元形状を測量する場合,まず最初に,レーザスキャナ位置を,予め座標が特定された既知点に正確に配置する必要があった。すなわち,レーザスキャナは,自位置(機械点)の座標と比較した相対関係によって,測定対象物の座標を得るものであるため,レーザスキャナを用いた3次元測量では,まず,例えば光波測距儀を用いて,複数の地点の座標を測定し,複数の既知点を形成しなければならないという手間がある。また,レーザスキャナのラインレーザ光を対象物に照射する前に,予め特定した既知点に,レーザスキャナを正確に位置合わせしなければならないという手間がある。このように,レーザスキャナを用いた3次元測量は,機械点の測定と,測定対象物の測定を同時に行うことができないため,二度手間となり,測量作業に時間がかかるという問題を有していた。
また,多くの測定点を短時間で測量する装置として,例えば特許文献3に示されるような測量用3次元レーザスキャナ専用機も市販されている。しかし,専用機は,従来の光波測距儀やレーザスキャナとは操作が全く異なるため,専用機の操作に慣れない現場作業者にとって,導入のための技術的・精神的障害がある。また,専用機は,価格が高価であることから,特に中小事業者への導入が進んでいない。ただし,中小事業者の多くは,上記したような一般的な光波測距儀と,工業用の汎用レーザスキャナを有しており,それらの機器の扱いにも習熟している。そこで,これらの光波測距儀とレーザスキャナを用いて,上記問題を解決できれば,現場作業者にとって扱い易く,かつ導入コストを最小限に抑えることが可能な3次元レーザ測量装置及び測量方法を提供できると考えられる。
このように,現在では,少ない作業工程で,測定対象物の3次元形状を忠実に把握でき,しかも,機器導入あたり,技術的・精神的障害及び導入コストを最小限とすることができる3次元レーザ測量装置,及びそれを用いた3次元レーザ測量方法が求められている。
そこで,本発明の発明者は,上記の従来発明の問題点を解決する手段について鋭意検討した結果,光波測距儀とレーザスキャナを組み合せ,光波測距儀によって機械点の座標を取得し,当該機械点からレーザスキャナによって測定対象物のスキャニングを行い,光波測距儀及びレーザスキャナにより取得したデータに基づいて測定点の座標を算出することにより,上記従来の問題を解決できるという知見を得た。
すなわち,本発明は,レーザスキャナによって測定対象物をスキャニングするものであるため,測定対象物の3次元形状を,短時間で,忠実に把握することができる。
また,本発明は,装置本体をある位置に設置し,光波測距儀を利用して機械点の座標を得た後,装置本体を移動させずに,その機械点からレーザスキャナによってスキャニングを開始することが可能であるため,スキャニングの前に複数の既知点を特定したり,レーザスキャナを既知点に正確に位置合わせしたりするという手間を省くことができる。
さらに,本発明は,基本的に,現場作業者が使い慣れた光波測距儀とレーザスキャナの組合せにより構築可能であるため,機器導入あたっての技術的・精神的障害や導入コストが極めて低い。
そして,本発明者は,上記知見に基づけば,従来技術の課題を解決できることに想到し,本発明を完成させた。
具体的に本発明は,以下の構成を有する。
本発明の第1の側面は,3次元レーザ測量装置に関する。
本発明の3次元レーザ測量装置は,レーザ光を測定対象物に向けて照射して水平方向及び垂直方向にスキャニングを行い,測定対象物の座標データを取得する。
本発明の3次元レーザ測量装置は,光波測距儀10と,レーザスキャナ20と,中央演算装置30を基本構成とする。
光波測距儀10は,2箇所の後視点B,Bに設置された2つのターゲットT,Tに対して,それぞれ照準光を照射する。そして,各ターゲットT,Tにおいて反射した反射光を受光することにより,3次元レーザ測量装置が位置する機械点Mから各後視点B,Bまでの距離,水平角,及び垂直角を含む後視点データを求め,この後視点データに基づいて,機械点Mの座標データ(X座標,Y座標,Z座標)を取得する。
また,レーザスキャナ20は,機械点Mから測定対象物Oの複数の測定点Pに対してラインレーザ光を照射し,水平方向及び垂直方向にスキャニングを行い,機械点Mから各測定点Pまでの距離,水平角度,及び垂直角度を含む測定点データを取得する。
そして,中央演算装置30は,光波測距儀10により取得した機械点Mの座標データ,及びレーザスキャナ20により取得した測定点データに基づいて,測定対象物Oの各測定点Pの座標(XPn座標,YPn座標,ZPn座標)を求めることができる。
上記構成のように,本発明は,レーザスキャナ20を用いて,複数の測定点で短時間に測定対象物をスキャニングできるため,測定対象物の3次元形状を,迅速かつ忠実に把握できる。また,本発明は,光波測距儀を利用して機械点の座標を得た後,その機械点からレーザスキャナによってスキャニングを開始可能あり,スキャニングの前に複数の既知点を特定したり,レーザスキャナを既知点に正確に位置合わせたりする作業が不要であるため,3次元測量を効率的に行うことができる。さらに,本発明は,基本的に,現場作業者が使い慣れた光波測距儀10とレーザスキャナ20を組合せて構成可能であるため,機器導入あたっての技術的・精神的障害や導入コストが極めて低い。
本発明の三次元レーザ測量装置は,上記構成に加え,可視のポイントレーザ光を照射可能なレーザポインタ40を備えることが好ましい。このレーザポインタ40は,ポイントレーザ光の照射方向が,レーザスキャナ20のラインレーザ光の照射方向に一致するように設置されており,光波測距儀10の光軸とレーザスキャナ20の光軸を一致させるキャリブレーション作業に用いられる。すなわち,光波測距儀10の照準光の照射点を,ポイントレーザ40のポイントレーザ光の照射点に一致させることにより,光波測距儀10が照準光を照射する方向と,レーザスキャナ20がラインレーザ光を照射する方向とを一致させることができる。
上記構成のように,光波測距儀10とレーザスキャナ20のキャリブレーション手段としてレーザポインタ40を用いることにより,3次元測量を行うにあたり,作業員が,作業現場で,それぞれ独立した光波測距儀10とレーザスキャナ20を組み合わせて,両機器のキャリブレーションを行うことができるようになる。このため,必要に応じて,光波測距儀10とレーザスキャナ20を分離し,独立して使用することも可能になる。
すなわち,本発明の三次元レーザ測量装置により,各測定点の3次元位置を計算するためには,光波測距儀10から得られた機械点Mの座標情報と,レーザスキャナ20から得られた各測定点Pまでの距離と角度の情報を足し合わせる必要がある。しかし,本発明に用いられる光波測距儀10とレーザスキャ20は,基本的に,それぞれ独立して使用可能な機器であるため,必要に応じて分離できれば便利である。ただし,分離可能な両機器から得られた情報を正確に足し合わせるためには,両機器を取り付ける際,その取り付け角度を正確にキャリブレーション(位置合わせ)することが必要になる。そこで,このような事情に鑑み,可視光を照射可能なレーザポインタ40を,そのポイントレーザ光の光軸が,レーザスキャナ20のラインレーザ光の照射方向に一致するように予め取り付けておき,光波測距儀10とレーザスキャナ20の組み立て時に,ポイントレーザ光を壁や測定対象物などに投光し,そのポイントレーザ光の照射点を,光波測距儀10によって視準することで,光波測距儀10の光軸と,レーザスキャナ20の照射方向を一致させることができるようにした。つまり,通常,レーザスキャナ20は,近赤外光のような不可視光を照射するものであるため,当該不可視光の代わりに,予め取り付けたレーザポインタの可視光を用いることで,測量現場において,光波測距儀10とレーザスキャナ20の取り付け角度を正確に調整することができるようになる。このように,レーザポインタ40を用いて,簡単に,光波測距儀10とレーザスキャ20をキャリブレーションすることができる。
本発明の3次元レーザ測量装置は,さらに,光波測距儀10及びレーザスキャナ20を水平状態に維持するための自動整準器52を備えることが好ましい。
上記構成のように,自動整準器52を設けることにより,光波測距儀10の光軸とレーザスキャナ20と照射方向の位置ずれを防止することができ,しかも,光波測距儀10によっては各ターゲットまでの距離と角度を,レーザスキャナ20によっては測定点までの距離と角度を,正確に測定することができるようになる。従って,3次元レーザ測量装置による測定結果の精度が飛躍的に向上する。
本発明の第2の側面は,3次元レーザ測量方法に関するものである。本発明の3次元レーザ測量方法には,基本的に,上記した3次元レーザ測量装置が用いられる。
具体的に説明すると,本発明の3次元レーザ測量方法は,機械点座標取得工程と,測定点データ取得工程とを行い,その後,測定点座標演算工程を行う。なお,機械点座標取得工程と測定点データ取得工程は,いずれの工程が先に行われるものであってもよいし,両工程を同時に行うこととしてもよい。
機械点座標取得工程は,光波測距儀10によって,2箇所の後視点B,Bに設置された2つのターゲットT,Tに対して,それぞれ照準光を照射し,各ターゲットT,Tにおいて反射した反射光を受光することにより,3次元レーザ測量装置が位置する機械点Mから各後視点B,Bまでの距離,水平角度,及び垂直角度を含む後視点データを求め,この後視点データに基づいて,機械点Mの座標データを取得する工程である。
また,測定点データ取得工程は,レーザスキャナ20によって,機械点Mから測定対象物Oの複数の測定点Pに対してラインレーザ光を照射し,水平方向及び垂直方向にスキャニングを行い,機械点Mから各測定点Pまでの距離,水平角度,及び垂直角度を含む測定点データを取得する工程である。
さらに,測定点座標演算工程は,中央演算装置30によって,機械点座標取得工程において取得した機械点Mの座標データ,及び測定点データ取得工程において取得した測定点データ20に基づいて,測定対象物Oの各測定点Pの座標を求める工程である。
また,本発明の3次元レーザ測量方法は,機械点座標取得工程及び測定点データ取得工程の前に,装置取付工程とキャリブレーション工程を行うことが好ましい。
装置取付工程は,光波測距儀10とレーザスキャナ20を3次元レーザ測量装置本体に取り付ける工程である。このレーザスキャナ20には,可視のポイントレーザ光を照射可能なレーザポインタ40が取付けられている。レーザポインタ40は,ポイントレーザ光の照射方向が,レーザスキャナ20のラインレーザ光の照射方向に一致するように設置されている。
キャリブレーション工程は,装置取付工程の後,光波測距儀10の照準光の照射点を,ポイントレーザ40のポイントレーザ光の照射点を一致させることにより,光波測距儀10が照準光を照射する方向と,レーザスキャナ20がラインレーザ光を照射する方向とを一致させて登録する工程である。
本発明によれば,少ない作業工程で,測定対象物の3次元形状を忠実に把握でき,しかも,機器導入あたり,技術的・精神的障害及び導入コストを最小限とすることが可能な3次元レーザ測量装置,及びそれを用いた3次元レーザ測量方法を提供することができる。
図1は,本発明の3次元測量装置の例を示す斜視図である。 図2は,本発明の3次元測量装置の回路構成の例を示すブロック図である。 図3は,本発明の光波測距儀の使用方法を説明するための斜視図である。 図4は,本発明のレーザスキャナの使用方法を説明するための斜視図である。 図5は,本発明の3次元測量装置を用いた三次元測量方法を説明するための概略平面図である。 図6は,光波測距儀とレーザスキャナのキャリブレーション工程を説明するための斜視図である。 図7は,光波測距儀とレーザスキャナのキャリブレーション工程を説明するための概略平面図である。
以下,図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は,以下に説明する形態に限定されるものではなく,以下に説明する形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものを含む。
(1.3次元レーザ測量装置)
まず,図1及び図2を参照して,本発明の全体構成について説明する。図1は,本発明の3次元レーザ測量装置100の概要を示す斜視図であり,図2は,本発明の3次元測量装置の回路構成を示すブロック図である。
図1に示されるように,3次元レーザ測量装置100は,基本的に,光波測距儀10と,レーザスキャナ20と,中央演算装置(PC)30と,レーザポインタ40と,装置支持部50とを備えていることが好ましい。
光波測距儀10は,ターゲット(反射プリズム)に向けて光波を照射し,ターゲットにおいて反射した光波を再び受光する。これにより,光波測距儀10は,照射から受光までに光波が発振した回数に基づいて,そのターゲットまでの距離を得ることができる。このため,光波測距儀10は,自己の位置(機械点)の座標に基づいて,ターゲットの座標を求めることができる。また,本発明では,機械点の座標が不明であっても,光波測距儀10を利用して,2箇所の既知点(後視点)に設置された各ターゲットまでの距離と角度を測定することにより,機械点の座標を求めることが可能である。
レーザスキャナ20は,測定対象物に対して,例えば垂直方向及び水平方向にラインレーザ光を照射し,測定対象物の測定点とセンサの間をレーザパルスが往復する時間を計測することで,測定点までの距離を求めることができる。また,レーザスキャナ20は,ラインレーザ光を照射した方向を計測することで,レーザスキャナ20に対する測定点の水平角と垂直角を求めることができる。なお,レーザスキャナ20は,垂直方向にのみラインレーザ光を照射可能なものであってもよい。この場合,レーザスキャナ20自体を,回転台51上に載置すればよい。すなわち,レーザスキャナ20が載置された回転台51を水平方向に回転させることで,垂直方向に広がるラインレーザ光を水平方向にも照射することができる。そして,回転台51を制御して,回転台51の回転角(回転量)を計測することで,レーザスキャナ20に対する各測定点の水平角を求めることができる。
中央演算装置30は,光波測距儀10及びレーザスキャナ20と,データの授受を行うことができるように接続されている。中央演算装置30は,光波測距儀10により取得された機械点の座標データと,レーザスキャナ20により取得された測定点までの距離及び角度(水平角度及び垂直角度)に基づいて,当該測定点の座標を算出する処理を行う。
上記構成を有する本発明では,3次元レーザ測量装置100をある位置に設置し,光波測距儀10を利用して,3次元レーザ測量装置100が設置された位置(機械点)の座標を得る。そして,装置本体を移動させずに,機械点からレーザスキャナ20を用いてスキャニングを開始することにより,測定対象物の各測定点の座標を求めることができる。このため,本発明の3次元レーザ測量装置100では,機械点の座標取得と,測定点の座標取得を略同時に行うことも可能である。
本発明において,レーザポインタ40は,任意の構成である。
レーザポインタ40は,可視のポイントレーザ光を照射することができる。レーザスキャナ20は,ポイントレーザ光の光軸が,レーザスキャナ20によるラインレーザ光の照射方向と一致するように,例えばレーザスキャナ20自体に予め取り付けられている。このため,利用者は,レーザポインタ40の,可視ポイントレーザ光を視認することにより,レーザスキャナ20によるラインレーザ光の照射方向を把握できる。レーザポインタ40は,光波測距儀10による照準光の照射方向と,レーザスキャナ20によるラインレーザ光の照射方向の位置合わせ(キャリブレーション)を行う際に用いられる。すなわち,レーザポインタ40により照射されたポイントレーザ光の照射点を,光波測距儀10によって視準することで,結果として,光波測距儀10による照準光の照射方向の0度を,レーザスキャナ20によるラインレーザ光の照射方向に合わせることが可能になる。従って,普段は,光波測距儀10とレーザスキャナ20を分離して使用している場合であっても,光波測距儀10とレーザスキャナ20を組合せる際に,測量現場において,簡単にキャリブレーション作業を実行することができる。
また,本発明において,装置支持部50は,任意の構成である。
装置支持部50は,光波測距儀10及びレーザスキャナ20を,所定高さ(標高)で支持するものである。また,装置支持部50は,光波測距儀10及びレーザスキャナ20を,水平方向に回転させる構成(回転台51)を有していてもよい。さらに,装置支持部50は,光波測距儀10及びレーザスキャナ20を水平に保つ構成(自動整準器52)を有していてもよい。図1に示された例において,装置支持部50は,三脚型ものが使用されているが,例えば,波測距儀10及びレーザスキャナ20を搬送するキャリーホイールを備える台車型のものであってもよい。
続いて,3次元レーザ測量装置100の各部の構成について,詳しく説明する。
(1.光波測距儀)
図1に示されるように,光波測距儀10は,本体部11と,台座部12とで構成されている。光波測距儀10の本体部11は,台座部12に対して,垂線方向の回転軸を中心として,水平方向に回転可能に連結されている。光波測距儀10は,基本的に,ターゲットに対し光波を照射し,その反射光を受光することにより,ターゲットまでの距離,水平角度,及び垂直角度を算出可能なものである。本発明は,このような構成を有する光波測距儀であれば,公知をもの採用することができる。
本体部11は,取手部111と,望遠鏡部112と,望遠鏡部回転ジョグ113,本体部回転ジョグ114と,入出力部115と,制御処理回路(図示省略)と,その他一般的な光波測距儀で行う処理や操作に必要な装備を備えている。
取手部111は,光波測距儀10の頂部に位置し,光波測距儀10を人手で搬送する際に把持される。望遠鏡部112は,本体部11の中央付近に位置し,利用者が覗き込むことにより,ターゲットを視準して,照準光を照射する方向を決定できるようになっている。望遠鏡部回転ジョグ113は,望遠鏡部112を垂直方向に回転させることができ,望遠鏡部112の垂直方向の向き(角度)を微調整するためのものである。本体部回転ジョグ114は,本体部11を水平方向に回転可能させることができ,本体部111の水平方向の向き(角度)を微調整するためのものである。入出力部115は,光波測距儀10に対する各種操作命令を入力することができ,また,光波測距儀10による測定結果を表示画面上に表示することができるようになっている。制御処理回路は,光波測距儀10で処理する各種処理を制御する。
ここで,望遠鏡部112は,図1に示されるように,背面側に,利用者がターゲットを視準するときに覗く望遠鏡接眼レンズ112aと焦点調整部112bとを備えている。また,正面側(図示省略)に,望遠鏡接眼レンズ112aの正面側に位置する対物レンズと,光波を発射する光波発射部と,ターゲットにおいて反射した反射波を感知する感知部とを備えている。望遠鏡部112は,望遠鏡部回転ジョグ113の回転に応じて,垂直方向の向き(角度)が微調整される。利用者は,望遠鏡部112の接眼レンズ112aを覗き込み,焦点調節部112bによって,レンズの焦点をターゲットに合わせた後,光波発射部からターゲットに向けて光波(照準光)を照射する。望遠鏡部112の感知部は,ターゲットにおいて反射した光波を受光する。受光された光波は,制御処理回路によって,照射から受光までの発信回数が解析される。これにより,光波測距儀10は,光波の発信回数に基づいて,ターゲットまでの距離を求めることができる。なお,望遠鏡部112の視準調整は,自動制御されるものであってもよい。
制御処理回路は,図2に示すように,制御装置(CPU)116,メモリ117,測距部118,及び測角部34を備える。CPU116は,光波測距儀10における処理を制御する。メモリ117は,光波測距儀10による測定結果を記憶する。測距部118は,望遠鏡部112の光波発射部及び感知部を用いてターゲットまでの距離を測定する。測角部119は,望遠鏡部112の垂直方向の角度,及び本体部11の水平方向の角度を測定する。すなわち,測角部119は,鉛直方向を記憶しているか若しくは自動検知可能であり,鉛直方向と望遠鏡部112の向きとの比較により,望遠鏡部112の垂直方向の角度を測定する。また,測角部119は,本体部11の基準となる水平方向の向きを記憶しており,この基準となる向きと実際の本体部11の向きとの比較により,実際の本体部11の水平方向の角度を測定する。
台座部12は,上記本体部11の下方に位置し,本体部11を装置支持部50に固定する。台座部12は,本体部11の直下に位置する整準台121と,整準台121と底板123を接続する整準ネジ122と,上記装置支持部50に固定される底板123によって構成されている。底板123と整準台121は,共に,略正三角形の板状であり,各頂点付近の3箇所に,整準ネジ122が設けられている。利用者は,各整準ネジ122を回転させて,整準台121と底板123の間の距離を調節することで,底板123の各頂点に対する整準台121の各頂点の高さを調整することができる。従って,装置支持部50(例えば三脚)の設置角度によらず,整準台121を水平に保つことができ,これにより,整準台121上に載置した本体部11の水平状態が維持される。このため,本体部11は,水平方向に,正確に回転するようになる。
図3は,上記構成を有する光波測距儀10の使用状態の概要を示したものである。光波測距儀10を使用する際には,まず,光波測距儀10の準備を行う。
準備作業においては,ある位置に,光波測距儀10を有する3次元レーザ測量装置100を設置する。そして,光波測距儀10における台座部12の整準ネジ122を調節して,水準器等を参照しながら,本体部11を,可能な限り水平に保つようにする。次に,3次元レーザ測量装置100が設置された地表面から望遠鏡部112のレンズ中心部までの高さ(器械高)を測定し,この器械高を記録しておく。続いて,本体部11の水平方向の角度と垂直方向の角度をリセットして,両角度を共に,0度に調節する。この角度のリセットは,望遠鏡部回転ジョグ113と本体部回転ジョグ114を介して人手によって行うものであってもよいし,自動制御により行われるものであってもよい。その後,3次元レーザ測量装置100を設置した位置を最初の機械点Mとするのであれば,当該最初の機械点MのX座標,Y座標,及びZ座標をすべて0とする。これにより,最初の機械点Mの座標が,任意座標系の原点となる。例えば,最初の機械点Mの座標を原点とする際,X座標軸(照準光の光軸)が真北を向くようにし,Y座標軸が真東を向くようにセットすることとしてもよい。また,Z座標軸は,鉛直方向にセットされる。
光波測距儀10の準備後,実際の測定作業が行われる。
測定作業においては,まず,図3に示されるように,ポール102にプリズム101が取り付けられたターゲットTを,水準器等を用いて垂直に保つ。そして,光波測距儀10の望遠鏡部112を覗き込みながら,望遠鏡部回転ジョグ113と本体部回転ジョグ114を調節して,視準をプリズム101の中央に合わせる。その後,望遠鏡部112の接眼レンズ112aの焦点(ピント)を,プリズム101に適合させる。焦点が合ったら,光波測距儀10の光波発射部から,ターゲットTに向けて光波を照射し,ターゲットTの座標(X座標,Y座標,Z座標)を測定する。すなわち,光波測距儀10により照射した光波がターゲットTのプリズムで反射し,光波測距儀10により再度受光までの発信回数を解析することにより,光波測距儀10からターゲットTまでの距離が求まる。この距離と,光波測距儀10における本体部11の水平方向の回転角から,ターゲットTのX座標とY座標が求まる。同様に,距離と,光波測距儀10における望遠鏡部112の垂直方向の回転角から,ターゲットT(特にプリズム101)のZ座標が求まる。さらに,同様の工程により,最初の機械点Mに設置された光波測距儀10から,ターゲットTについても,座標を求めることができる。このようにして求められたターゲットT1及びT2の座標は,メモリ117に記憶される。
次に,3次元レーザ測量装置100を,最初の機械点M(原点)から移動させた場合には,その移動後の機械点Mの座標を求める作業を行う。既にターゲットT及びTの座標は,上記作業工程により既知となっている。このため,このターゲットT及びTが設置されている座標が,後視点B及び後視点Bの座標となる。そして,光波測距儀10を利用して,移動後の機械点Mから,後視点Bに設置されたターゲットTまでの距離と,後視点Bに設置されたターゲットTまでの距離の測定を行う。そして,後視点Bと後視点Bの座標,移動後の機械点Mから後視点Bまでの距離,及び移動後の機械点Mから後視点Bまでの距離に基づいて,移動後の機械点Mの座標を求めることができる。移動後の機械点Mの座標を求める際には,例えば公知の三辺測量法を用いればよい。三辺測量法は,座標が既に求まっている2点を利用して,対象物と2つの既知点でできる三角形の辺の長さを測り,対象物の座標を求めるものである。このようにして求められた移動後の機械点Mは,メモリ117に記憶される。
(2.レーザスキャナ)
レーザスキャナ20は,測定対象物に対して,例えば垂直方向及び水平方向に,複数のレーザパルスがライン状に広がるラインレーザ光を照射し,各レーザパルスが測定対象物の測定点とセンサの間を往復する時間を計測することで,測定点までの距離及び角度を求めることのできる装置である。レーザスキャナ20は,このような構成を有するものであれば,基本的に,公知のものを採用することができる。図1に示されるように,レーザスキャナ20は,上記光波測距儀10と共に,装置支持部50上に載置されている。また,レーザスキャナ20は,レーザ光照射部21と,反射光受光部22と,本体部33を備える。また,図4は,レーザスキャナ20が,ラインレーザ光を照射する状態を模式的に示したものである。図4に示されるように,レーザスキャナ20は,直交座標P,Q,Rにおいて,R軸方向に向かって,P方向(垂直方向)に広がるラインレーザ光を照射可能である。
また,レーザ光照射部21は,図4に示されるように,複数のレーザパルスを,短時間に垂直方向(P方向)に,ライン状に広がるように照射する。レーザ光照射部21は,例えば,1分間のスキャン工程で,約1620000点のレーザパルスを約270度に照射可能である。すなわち,レーザスキャナ20は,レーザ光照射部21を,Q方向を回転軸として,垂直方向に例えば270度回転させる。レーザ光照射部21からは,各レーザパルスが,例えば0.25度のピッチで,0.04秒ごとに照射される。そして,レーザ光照射部21から照射され,測定点で反射した各レーザパルスを,反射光受光部22により検知することで,レーザパルスの往復時間から,各測定点までの距離を求めることができる。なお,図1及び図4に示された形態においては,レーザ光照射部21自体は,水平方向にラインレーザ光を照射することはできない。そこで,本実施の形態においては,レーザスキャナ20が取り付けられた回転台51を,垂線方向の回転軸を中心として水平方向に回転させることで,ラインレーザ光を水平方向にも照射することができるようになっている。
図4に示されるように,レーザ光照射部21から照射されたラインレーザ光は,測定対象物Oの測定点Pにおいて反射して,反射光受光部22により検知される。反射光受光部22が検知した反射光は,本体部23の制御回路によって解析され,測定点Pまでの距離,水平角度,及び垂直角度が計測される。
レーザスキャナ20の回路構成について,図2に示されたブロック図を参照して説明する。
レーザスキャナ20は,基本的に,測定点の水平角を検出する水平角検出部24と,測定点の垂直度を検出する垂直角検出部25と,測定点までの距離を検出する測距部26と,これらの制御を行う制御装置(CPU)27と,測定結果を記憶するためのメモリ28を有している。
水平角検出部24は,レーザ光照射部21の基準となる水平方向の向きを記憶しており,この基準となる向きと実際のレーザ光照射部21の向きとの比較により,実際のラインレーザ光の水平方向の照射角度を求め,測定点の水平角度をする。例えば,水平角検出部24は,レーザスキャナ20が載置される回転台51の回転量(回転角)に基づいて,実際のラインレーザ光の水平方向の照射角度を検出するものであってもよい。
垂直角検出部25は,鉛直方向を記憶しているか若しくは自動検知可能であり,鉛直方向とラインレーザ光の照射方向の向きとの比較により,ラインレーザ光の垂直方向の照射角度を求め,測定点の垂直角度をする。
測距部26は,レーザ光照射部21から照射されたラインレーザ光が,測定対象物の測定において反射して,反射光受光部22により受光されるまでの時間を計測することで,測定点までの距離を検出する。
水平角検出部24,垂直角検出部25,及び測距部26により測定された各種のデータは,制御装置(CPU)27によって処理され,メモリ28に記憶される。
また,図4に示されるように,レーザスキャナ20は,レーザ光照射部21から鉛直方向下方にレーザパルスを照射し,レーザ光照射部21の鉛直方向直下の測定点Pまでの距離を求めるものであっても良い。これにより,3次元レーザ測量装置100が設置された接地面上から,レーザ光照射部21の照射口までの高さを求めることができる。このようにして求められたレーザ光照射部21の照射口の高さについても,御装置(CPU)27によって処理し,メモリ28に記憶することができる。
(3.装置支持部)
装置支持部50は,上記した光波測距儀10とレーザスキャナ20を,所定高さに支持するための部材である。図1に示されるように,装置支持部50は,回転台51と,自動整準器52と,三脚部53を備えている。
回転台51には,光波測距儀10とレーザスキャナ20が載置される。そして,回転台51は,光波測距儀10とレーザスキャナ20を,鉛直方向を回転軸として水平方向に回転させることができる。回転台51は,図1に示されるように,光波測距儀10が載置される光波測距儀支持部511と,光波測距儀支持部511周縁の一部から延設しレーザスキャナ20を支持するレーザスキャナ支持部512を有している。レーザスキャナ支持部512は,光波測距儀支持部511に固定されており,光波測距儀支持部511とともに,水平方向に回転するようになっている。また,レーザスキャナ支持部512は,レーザスキャナ20のレーザ光照射部21から垂直方向に広がって照射されるラインレーザ光を阻害しないよう,レーザスキャナ20の本体部23を支持する構成となっている。
図2のブロック図に示されるように,回転台51は,中央演算装置30に接続されている。このため,回転台51の回転角度(回転量)は,中央演算装置30を介して制御することができる。
自動整準器52は,光波測距儀10とレーザスキャナ20の水平状態を自動的に維持するための装置である。図1に示された例において,自動整準器52は,三脚部53の頂部に設置され,回転台51を支持するようになっている。このため,自動整準器52は,回転台51を水平状態に保つことで,光波測距儀10及びレーザスキャナ20の水平状態をも維持することができる。ただし,自動整準器52は,回転台51上に設置されていてもよい。この場合,自動整準器52は,少なくとも光波測距儀10の水平状態を保つものであることが好ましい。特に,自動整準器52は,光波測距儀10及びレーザスキャナ20の両方を整準するものであることが好ましい。
自動整準器52は,公知のものを採用することができる。例えば,自動整準器52は,測量機本体が装着される台座と,台座に対向する基盤と,台座を基盤に対し可変の傾斜角度を以て支持する支持手段と,測量機本体の鉛直方向に対する傾きを検出する傾きセンサと,傾斜角度を変更する傾斜角度変更手段と,傾斜角度変更手段を制御する制御手段とを具備する。そして,自動整準器52は,傾きセンサが検出した傾きに基づいて,傾斜角度変更手段により支持手段を変更して,各測量機を整準することができるようになっている。
三脚部53は,回転台51及び自動整準器52の下方に配置される。図1に示す例において,三脚部53は,その頂部に自動整準器52が固定されている。
なお,本発明においては,三脚部53に代えて,キャリーホイールを有する台車を用いることもできる。この場合,台車上に土台を備え付け,その土台上に,上記した光波測距儀10,レーザスキャナ20,回転台51,及び自動整準器を載置することが好ましい。
(4.中央演算装置)
中央演算装置30は,主として,光波測距儀10により得られた機械点の座標データと,レーザスキャナ20により得られた測定点までの距離,水平角度,及び垂直角度のデータから,測定点の座標データを求める演算処理を行う。また,中央演算装置30は,光波測距儀10,レーザスキャナ20,及び回転台51のそれぞれに接続されており,これらの装置の制御を行うことができる。図1に示されるように,中央演算装置30は,光波測距儀10,レーザスキャナ20,及び回転台51のそれぞれと通信ケーブル31により接続された独立型のPCであってもよい。また,中央演算装置30は,これらの装置と一体的に形成された一体型のものであってもよい。
図2に示されるように,中央演算装置30は,基本的に,中央制御部32,演算部33,及び記憶部34を有している。また,中央演算装置30の中央制御部32は,光波測距儀10のCPU116,及びレーザスキャナ20のCPU26と,通信ケーブルを介してそれぞれ接続されている。このため,光波測距儀10及びレーザスキャナ20は,演算処理したデータを,中央演算装置30に送信し,中央演算装置30の記憶部34に格納することができる。中央演算装置30では,中央制御部32が,記憶部34上にあるプログラムとデータを読み出し,命令の解釈とプログラムの制御の流れを制御する。そして,演算部33は,中央制御部32からの指令に従って,所定のデータに基づいて,所定の演算処理を実行する。
ここでは,中央演算装置30における処理について,本発明の3次元レーザ測量装置100を利用した3次元レーザ測量を例に説明する。なお,以下に説明するものは,中央演算装置30における処理の一例であり,本発明はこれに限定されるものではない。
図5は,本発明を利用した3次元測量を説明するための概念図であり,測量の現場を平面視した状態の例を示している。図の中央には,測定対象物Oが位置している。測定対象物Oの例は,建造物,造園,又は道路であり,また,屋外環境だけでなく屋内環境を測定対象とすることも可能である。
まず,測定対象物Oの見渡せる位置に,3次元レーザ測量装置100を設置する。そして,最初に3次元レーザ測量装置100を設置した位置を第1の機械点Mとする。また,第1の機械点Mの後方に位置する後視点B及び後視点Bに,ターゲットT及びターゲットTをそれぞれ設置する。ここで,第1の機械点M,後視点B及び後視点Bの座標は,既知であってもよいし,不明なものであってもよい。ここでは,各点を未測定であり,各点の座標が不明な場合を例に説明する。
まず,第1の機械点Mに3次元レーザ測量装置100を設置した後,光波測距儀10の調整作業を行い,機械点MのX座標,Y座標,及びZ座標(XM1,YM1,ZM1)を,(0,0,0)にリセットし,任意座標系の原点とする。そして,第1の機械点Mの座標データは,中央演算装置30に送信され,記憶部34に格納される。
次に,第1の機械点Mが決定したところで,第1の機械点Mに位置する3次元レーザ測量装置100の光波測距儀10を利用して,ターゲットT及びターゲットTを視準する。これにより,第1の機械点Mから後視点B及び後視点Bまでの距離,水平角,及び垂直角を測定し,後視点Bの座標(XB1,YB1,ZB1)と,後視点Bの座標(XB2,YB2,ZB2)を求める。後視点B及び後視点Bの座標データは,中央演算装置30の記憶部34に記憶される。
また,第1の機械点Mが決定したところで,第1の機械点Mに位置する3次元レーザ測量装置100のレーザスキャナ20を利用して,測定対象物Oに対しラインレーザ光を照射し,水平方向及び垂直方向にスキャニングする。例えば,図4では,一点鎖線を用いて,レーザスキャナ20による水平方向のレーザ照射範囲を示している。レーザ照射範囲には,例えば測定点Pから測定点Pまでの間の領域に,複数の測定点が存在する。このため,レーザスキャナ20は,第1の機械点Mから各測定点までの距離,水平角,及び垂直角が測定を求めることができる。また,このとき,第1の機械点Mに位置するレーザスキャナ20のレーザ照射点から鉛直方向下方に向けて照射されたレーザパルスの往復時間を解析して,地表面からレーザスキャナ20のレーザ照射口までの距離(高さ)を求めることとしてもよい。上記レーザスキャナ20により取得された各測定点のデータは,中央演算装置30に送信され,記憶部34に格納される。
中央演算装置30では,記憶部34から,上記光波測距儀10が取得した第1の機械点Mの座標データと,上記レーザスキャナ20が取得した各測定点のデータを読み出す。そして,中央演算装置30の演算部33は,第1の機械点Mの座標値と,第1の機械点Mから各測定点までの距離,水平角,及び垂直角の値に基づいて,各測定点の座標(XPn,YPn,ZPn)を算出する。なお,光波測距儀10の視準高と,レーザスキャナ20のレーザ照射点の高さが異なる場合,各測定点の座標を算出する際に,例えば,第1の機械点MのZ座標の値として,レーザスキャナ20のレーザ照射口の高さの値を用いて計算することとしてもよい。このようにして算出された各測定点の座標データは,中央演算装置30の記憶部34に記憶される。
続いて,第1の機械点Mからの測量のみでは測定対象物O全体を測量できない場合に,3次元レーザ測量装置100を移動させる。移動後に,3次元レーザ測量装置100が設置された場所は,第2の機械点Mとなる。この第2の機械点Mの座標は,既知でなくてもよい。3次元レーザ測量装置100の移動後,第2の機械点Mから,光波測距儀10を利用して,既知である後視点B及び後視点Bに位置するターゲットT及びターゲットTを視準する。そして,第2の機械点Mから後視点Bまでの距離,及び第2の機械点Mから後視点Bまでの距離を測定する。このように,座標が既に特定されている後視点B及び後視点Bを利用すれば,三辺測量法により,第2の機械点M,後視点B,及び後視点Bを頂点として形成される三角形の辺の長さに基づいて,任意座標系における第2の機械点Mの座標を特定することができる。このようにして特定された第2の機械点Mの座標データは,中央演算装置30に送信され,記憶部34に記憶される。
また,3次元レーザ測量装置100を第2の機械点Mに移動させた後,3次元レーザ測量装置100のレーザスキャナ20を利用して,測定対象物Oに対しラインレーザ光を照射し,水平方向及び垂直方向にスキャニングする。第2の機械点Mからのレーザ照射範囲は,例えば測定点Pから測定点Pまでの間の領域となる。このように,レーザスキャナ20は,第2の機械点Mから,各測定点までの距離,水平角,及び垂直角が測定を求める。また,このとき,第2の機械点Mに位置するレーザスキャナ20のレーザ照射点から鉛直方向下方に向けて照射されたレーザパルスの往復時間を解析して,地表面からレーザスキャナ20のレーザ照射口までの距離(高さ)を求めることとしてもよい。上記レーザスキャナ20により取得された各測定点のデータは,中央演算装置30に送信され,記憶部34に格納される。
中央演算装置30は,記憶部34から,上記光波測距儀10が取得した第2の機械点Mの座標データと,上記レーザスキャナ20が取得した第2の機械点Mからの測定点データを読み出す。そして,中央演算装置30の演算部33は,第2の機械点Mの座標値と,第2の機械点Mから各測定点までの距離,水平角,及び垂直角の値に基づいて,各測定点の座標(XPn,YPn,ZPn)を算出する。上述したように,光波測距儀10の視準高と,レーザスキャナ20のレーザ照射点の高さが異なる場合は,各測定点の座標を算出する際に,例えば,第2の機械点MのZ座標の値として,レーザスキャナ20のレーザ照射点の高さを用いて計算することとしてもよい。このようにして算出された各測定点の座標データは,中央演算装置30の記憶部34に記憶される。
また,図4に示されるように,第1の機械点Mからのレーザ照射範囲と第2の機械点Mからのレーザ照射範囲は,少なくとも一部が重畳していることが好ましい。これにより,第1の機械点Mからのレーザ照射範囲と第2の機械点Mからのレーザ照射範囲の両方に含まれる測定点を特徴点と認定して,第1の機械点Mにおけるレーザスキャンの測定結果と,第1の機械点Mにおけるレーザスキャンの測定結果をレジストレーションすることができる。すなわち,同一の測定対象物の少なくとも一部が重畳するように測定領域を変更しながら,複数回測定を繰り返すことにより,得られた座標点を基にして,ある部分における最近傍点を探索し,それらの誤差の総和が最小となるように,レジストレーションを行う。これにより,最終的にはそれら複数のデータを合成(マージ)して,複数のデータを,1つのデータに統合することができる。
上記工程を繰り返すことにより,測定対象物Oに含まれる測定点の座標データを,中央演算装置30の記憶部34に蓄積していくことができる。例えば,後視点B1及びB2を視準できない位置に3次元レーザ測量装置100を移動するときには,新たな後視点を設ければよい。そして,測定対象物Oについて,所望する範囲のスキャニングを終えた段階で,測量が終了する。演算装置30の記憶部34に蓄積された測定点の座標データは,種々の用途に用いることができる。例えば,複数の測定点の座標データを組み合わせて,測定対象物Oの画像を生成可能である。
(5.レーザポインタ)
レーザポインタ40は,3次元レーザ測量装置100を用いて測量を行う前の段階において,光波測距儀10とレーザスキャナ20の光軸を一致させるキャリブレーション作業において用いられる装置である。図1に示されるように,レーザポインタ40は,ポイント光照射口41を有している。そして,ポイント光照射口41から,可視のポイントレーザ光を照射する。可視光の例は,波長が635〜690nmの赤色光や,520nm〜540の緑色光である。
例えば,レーザポインタ20は,可視レーザ光を発生するレーザダイオードと,レーザダイオードの出力するレーザ光を集光して平行なポイントレーザ光にするレンズ等の光学系と,レーザダイオードの発光を制御する電子回路と,レーザダイオードおよび電子回路を駆動するための電源を有し,これら構成は筐体内に収容されている。また,例えば,レーザポインタ20は,台座板に固定されており,この台座部をレーザスキャナ20の上部にネジ止め等することにより,レーザスキャナ20に取り付けられている。レーザポインタ40は,その他,公知の構成を採用することが可能である。
図4に示されるように,レーザポインタ40は,可視のポイントレーザ光を,R軸方向に沿って,直線的に射出する。また,レーザポインタ40は,予めレーザスキャナ20の上部に取り付けられており,そのポイントレーザ光の照射角度が,レーザスキャナ20のラインレーザ光の照射角度と一致するように固定されている。さらに,図4に示されるように,レーザポインタ40によるポイントレーザ光の射出口と,レーザスキャナ20によるラインレーザ光の照射口のQ軸上の位置も,一致していることが好ましい。これにより,利用者は,レーザスキャナ20が照射したラインレーザ光は視認できないものの,レーザポインタ40によるポイントレーザ光を視認することにより,レーザスキャナ20が照射したラインレーザ光の照射方向を把握することが可能になる。
図6は,光波測距儀10とレーザスキャナ20のキャリブレーション工程の概要を示している。図6に示されるように,例えば壁や測定対象物に向けて,レーザポインタ40からポイントレーザ光を照射することにより,壁などにポイントレーザ光の照射点Lが投光される。一方,光波測距儀10側では,望遠鏡部112を覗き込みながら,望遠鏡部回転ジョグ113と本体部回転ジョグ114を調節して,視準を照射点Lに位置合わせする。その後,光波測距儀10の接眼レンズ112aの焦点を,照射点Lに適合させる。このとき,光波測距儀10の光波照射口と,レーザポインタのレーザ光照射口とのQ軸上の位置が一致するように,光波測距儀10における本体部11の水平方向の向きを調節する。
図7は,キャリブレーション工程の概要を説明するためのものであり,3次元レーザ測量装置100を平面方向から見た状態を示している。光波測距儀10における本体部11の水平方向の向きを調節して,図7に示されるように,光波測距儀10による照準光(破線)の照射方向が,レーザポインタ40からポイントレーザ光(実線)の光軸に一致するように設定する。これにより,結果として,光波測距儀10による照準光の照射方向と,レーザスキャナ20によるラインレーザ光の照射方向が一致することとなる。そして,このような状態を保持したまま,光波測距儀10の水平角の0度を登録して,光波測距儀10のメモリ117に記憶する。そうすれば,光波測距儀10の水平角の0度は,レーザスキャナ20によるラインレーザ光の照射方向を意味することとなる。
このように,レーザポインタ20を用いれば,簡易に,光波測距儀10とレーザスキャナ20のキャリブレーションを行うことが可能になる。また,光波測距儀10とレーザスキャナ20の取り付け角度を簡易に調整することができるため,光波測距儀10とレーザスキャナ20は分離自在になる。例えば,普段は光波測距儀10とレーザスキャナ20を分離させ独立した装置として使用し,3次元測量の必要が生じた場合にのみ,光波測距儀10とレーザスキャナ20を組み合わせてキャリブレーションを行い,3次元レーザ測量装置100として利用することもできるようになる。
以上に説明したものは,本発明の好ましい実施形態の例であり,本発明は,上記実施形態に限定されるものではなく,当業者にとって自明な範囲において適宜修正変更することが可能である。例えば,本発明は,さらにデジタルカメラを備えるものであってもよい。例えば,デジタルカメラにより撮影された画像データを中央演算装置に記憶しておき,光波測距儀及びレーザスキャナにより得られた測定データを用いて周知の変換処理を行うことで,測定対象物の三次元座標点に色が付けられた3次元画像を生成することも可能である。
本発明は,3次元レーザ測量装置及び3次元レーザ測量方法に関するものである。このため,本発明は,例えば建築産業や造園産業において好適に利用し得る。
10 光波測距儀
11 本体部
111 取手部
112 望遠鏡部
112a 接眼レンズ
112b 焦点調節部
113 望遠鏡部回転ジョグ
114 本体部回転ジョグ
115 入出力部
116 制御装置
117 メモリ
118 測距部
119 測角部
12 台座部
121 整準台
122 整準ネジ
123 底板
20 レーザスキャナ
21 レーザ光照射部
22 反射光受光部
23 本体部
24 水平角検出部
25 垂直角検出部
26 測距部
27 制御装置
28 メモリ
30 中央演算装置
31 通信ケーブル
32 中央制御部
34 記憶部
40 レーザポインタ
41 ポイント光照射口
50 装置支持部
51 回転台
511 光波測距儀支持部
512 レーザスキャナ支持部
52 自動整準器
53 三脚部
100 3次元測量装置
101 ポール
102 プリズム
,B 後視点
,T ターゲット
O 測定対象物
測定点
,M 機械点
L レーザポインタの照射点

Claims (5)

  1. レーザ光を測定対象物に向けて照射して水平方向及び垂直方向にスキャニングを行い,測定対象物の座標データを取得可能な3次元レーザ測量装置であって,
    2箇所の後視点(B,B)に設置された2つのターゲット(T,T)に対して,それぞれ照準光を照射し,各ターゲット(T,T)において反射した反射光を受光することにより,前記3次元レーザ測量装置が位置する機械点(M)から各後視点(B,B)までの距離を含む後視点データに基づいて,前記機械点(M)の座標データを取得する光波測距儀(10)と,
    前記機械点(M)から前記測定対象物(O)の複数の測定点(P)に対してラインレーザ光を照射し,水平方向及び垂直方向にスキャニングを行い,前記機械点(M)から各測定点(P)までの距離,水平角度,及び垂直角度を含む測定点データを取得するレーザスキャナ(20)と,
    前記光波測距儀(10)により取得した前記機械点(M)の座標データ,及び前記レーザスキャナにより取得した前記測定点データ(20)に基づいて,前記測定対象物(O)の各測定点(P)の座標を求める前記中央演算装置(30)と,を備えた
    3次元レーザ測量装置。
  2. 可視のポイントレーザ光を照射可能なレーザポインタ(40)を,さらに備え,
    前記レーザポインタ(40)は,前記ポイントレーザ光の照射方向が,前記レーザスキャナ(20)のラインレーザ光の照射方向に一致するように設置されており,
    前記光波測距儀(10)の照準光の照射点を,前記ポイントレーザ(40)のポイントレーザ光の照射点に一致させることにより,前記光波測距儀(10)が照準光を照射する方向と,前記レーザスキャナ(20)がラインレーザ光を照射する方向とを一致させることが可能な
    請求項1に記載の3次元レーザ測量装置。
  3. さらに,光波測距儀(10)及びレーザスキャナ(20)を水平状態に維持するための自動整準器(52)を備えた
    請求項1又は請求項2に記載の3次元レーザ測量装置。
  4. 3次元レーザ測量装置を用いて,レーザ光を測定対象物に照射して水平方向及び垂直方向にスキャニングを行い,測定対象物の座標データを取得する3次元レーザ測量方法であって,
    光波測距儀(10)によって,2箇所の後視点(B,B)に設置された2つのターゲット(T,T)に対して,それぞれ照準光を照射し,各ターゲット(T,T)において反射した反射光を受光することにより,前記3次元レーザ測量装置が位置する機械点(M)から各後視点(B,B)までの距離を含む後視点データに基づいて,前記機械点(M)の座標データを取得する機械点座標取得工程と,
    レーザスキャナ(20)によって,前記機械点(M)から前記測定対象物(O)の複数の測定点(P)に対してラインレーザ光を照射し,水平方向及び垂直方向にスキャニングを行い,前記機械点(M)から各測定点(P)までの距離,水平角度,及び垂直角度を含む測定点データを取得する測定点データ取得工程と,
    中央演算装置(30)によって,機械点座標取得工程において取得した前記機械点(M)の座標データ,及び測定点データ取得工程において取得した前記測定点データ(20)に基づいて,前記測定対象物(O)の各測定点(P)の座標を求める測定点座標演算工程と,を含む
    3次元レーザ測量方法。
  5. 前記レーザスキャナ(20)には,可視のポイントレーザ光を照射可能なレーザポインタ(40)が取付けられ,
    前記レーザポインタ(40)は,前記ポイントレーザ光の照射方向が,前記レーザスキャナ(20)のラインレーザ光の照射方向に一致するように設置されており,
    前記機械点座標取得工程及び前記測定点データ取得工程の前に,
    前記光波測距儀(10)と前記レーザスキャナ(20)を,前記3次元レーザ測量装置本体に取り付ける装置取付工程と,
    前記装置取付工程の後,前記光波測距儀(10)の照準光の照射点を,前記ポイントレーザ(40)のポイントレーザ光の照射点を一致させることにより,前記光波測距儀(10)が照準光を照射する方向と,前記レーザスキャナ(20)がラインレーザ光を照射する方向を一致させて登録するキャリブレーション工程と,をさらに含む
    請求項4に記載の3次元レーザ測量方法。
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Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015141163A (ja) * 2014-01-30 2015-08-03 国立大学法人鳥取大学 位置計測システム
JP2016206178A (ja) * 2015-04-21 2016-12-08 国際航業株式会社 レーザ計測方法、レーザ計測用標識、及び座標算出プログラム
JP2016212098A (ja) * 2015-04-28 2016-12-15 ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド 焦点調整機構を有するスキャナ・トラッカ複合装置
JP2016223840A (ja) * 2015-05-28 2016-12-28 株式会社トプコン 測量装置
JP2016223841A (ja) * 2015-05-28 2016-12-28 株式会社トプコン 測量装置
JP2017181427A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 株式会社トプコン 測量装置及び測量装置の機械高取得方法
JP2017223489A (ja) * 2016-06-14 2017-12-21 株式会社トプコン 測量システム
JP2017223608A (ja) * 2016-06-17 2017-12-21 株式会社トプコン 測量装置
JP2017223541A (ja) * 2016-06-15 2017-12-21 株式会社トプコン レーザスキャナ
JP2018017567A (ja) * 2016-07-27 2018-02-01 株式会社トプコン レーザスキャナの光学系及び測量装置
JP2018021877A (ja) * 2016-08-05 2018-02-08 有限会社関施工管理事務所 地形計測方法
JP2018025553A (ja) * 2016-07-27 2018-02-15 株式会社エムアールサポート 三次元測定対象物の形状測定方法、及び装置、並びにプログラム
JP2018028464A (ja) * 2016-08-17 2018-02-22 株式会社トプコン 測定方法及びレーザスキャナ
JP2018031613A (ja) * 2016-08-23 2018-03-01 株式会社トプコン レーザ測量装置の製造方法及びレーザ測量装置
JP2018048866A (ja) * 2016-09-21 2018-03-29 株式会社トプコン 測量装置および測定方法
JP2018048867A (ja) * 2016-09-21 2018-03-29 株式会社トプコン スキャナ装置および測量装置
JP2018054396A (ja) * 2016-09-28 2018-04-05 株式会社トップライズ 三次元計測システム及び三次元計測方法
CN109297421A (zh) * 2018-10-22 2019-02-01 秦皇岛开发区海岸机械制造有限公司 用于汽车尾气三元净化器封装生产线的激光测量装置
EP3495769A1 (en) * 2017-12-05 2019-06-12 Topcon Corporation Surveying device, and calibration method and calibration program for surveying device
JP2019095371A (ja) * 2017-11-27 2019-06-20 株式会社トプコン 測量装置
JP2019113507A (ja) * 2017-12-26 2019-07-11 株式会社トプコン 測量装置、測量用制御装置、測量制御方法および測量制御処理用プログラム
JP2019124496A (ja) * 2018-01-12 2019-07-25 株式会社トプコン 3次元測量装置および3次元測量方法
JP2019128196A (ja) * 2018-01-23 2019-08-01 株式会社トプコン 測量装置および測量方法
US10488196B2 (en) 2016-09-27 2019-11-26 Topcon Corporation Laser scanner system and registration method of point cloud data
US10634791B2 (en) 2016-06-30 2020-04-28 Topcon Corporation Laser scanner system and registration method of point cloud data
JP2020190578A (ja) * 2020-08-31 2020-11-26 株式会社トプコン レーザ測量装置
JP2021001901A (ja) * 2020-09-15 2021-01-07 株式会社トプコン レーザスキャナの光学系及び測量装置
CN113701720A (zh) * 2021-08-31 2021-11-26 中煤科工集团重庆研究院有限公司 一种用于摄影测量坐标定位的标识系统
CN114964183A (zh) * 2022-07-28 2022-08-30 金田产业发展(山东)集团有限公司 一种便携式定位导航工程勘测装置
EP4155664A1 (en) * 2021-09-27 2023-03-29 Leica Geosystems AG Measuring device comprising a targeting unit and a scanning module
JP7313998B2 (ja) 2019-09-18 2023-07-25 株式会社トプコン 測量データ処理装置、測量データ処理方法および測量データ処理用プログラム

Cited By (45)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015141163A (ja) * 2014-01-30 2015-08-03 国立大学法人鳥取大学 位置計測システム
JP2016206178A (ja) * 2015-04-21 2016-12-08 国際航業株式会社 レーザ計測方法、レーザ計測用標識、及び座標算出プログラム
JP2016212098A (ja) * 2015-04-28 2016-12-15 ファロ テクノロジーズ インコーポレーテッド 焦点調整機構を有するスキャナ・トラッカ複合装置
JP2016223840A (ja) * 2015-05-28 2016-12-28 株式会社トプコン 測量装置
JP2016223841A (ja) * 2015-05-28 2016-12-28 株式会社トプコン 測量装置
JP2017181427A (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 株式会社トプコン 測量装置及び測量装置の機械高取得方法
JP2017223489A (ja) * 2016-06-14 2017-12-21 株式会社トプコン 測量システム
JP2017223541A (ja) * 2016-06-15 2017-12-21 株式会社トプコン レーザスキャナ
JP2017223608A (ja) * 2016-06-17 2017-12-21 株式会社トプコン 測量装置
US10634791B2 (en) 2016-06-30 2020-04-28 Topcon Corporation Laser scanner system and registration method of point cloud data
JP7208708B2 (ja) 2016-07-27 2023-01-19 株式会社エムアールサポート 三次元測定対象物の形状測定方法、及び装置、並びにプログラム
JP2018017567A (ja) * 2016-07-27 2018-02-01 株式会社トプコン レーザスキャナの光学系及び測量装置
JP2018025553A (ja) * 2016-07-27 2018-02-15 株式会社エムアールサポート 三次元測定対象物の形状測定方法、及び装置、並びにプログラム
JP2018021877A (ja) * 2016-08-05 2018-02-08 有限会社関施工管理事務所 地形計測方法
JP2018028464A (ja) * 2016-08-17 2018-02-22 株式会社トプコン 測定方法及びレーザスキャナ
JP2018031613A (ja) * 2016-08-23 2018-03-01 株式会社トプコン レーザ測量装置の製造方法及びレーザ測量装置
JP2018048866A (ja) * 2016-09-21 2018-03-29 株式会社トプコン 測量装置および測定方法
JP2018048867A (ja) * 2016-09-21 2018-03-29 株式会社トプコン スキャナ装置および測量装置
US10488196B2 (en) 2016-09-27 2019-11-26 Topcon Corporation Laser scanner system and registration method of point cloud data
JP2018054396A (ja) * 2016-09-28 2018-04-05 株式会社トップライズ 三次元計測システム及び三次元計測方法
WO2018061900A1 (ja) * 2016-09-28 2018-04-05 株式会社トップライズ 三次元計測システム及び三次元計測方法
JP7009180B2 (ja) 2017-11-27 2022-01-25 株式会社トプコン 測量装置
JP2019095371A (ja) * 2017-11-27 2019-06-20 株式会社トプコン 測量装置
EP3495769A1 (en) * 2017-12-05 2019-06-12 Topcon Corporation Surveying device, and calibration method and calibration program for surveying device
US11460561B2 (en) 2017-12-05 2022-10-04 Topcon Corporation Surveying device, and calibration method and calibration program for surveying device
JP2019100915A (ja) * 2017-12-05 2019-06-24 株式会社トプコン 測量装置、測量装置の校正方法および測量装置の校正用プログラム
JP7007167B2 (ja) 2017-12-05 2022-01-24 株式会社トプコン 測量装置、測量装置の校正方法および測量装置の校正用プログラム
JP2019113507A (ja) * 2017-12-26 2019-07-11 株式会社トプコン 測量装置、測量用制御装置、測量制御方法および測量制御処理用プログラム
JP7060377B2 (ja) 2017-12-26 2022-04-26 株式会社トプコン 測量装置、測量用制御装置、測量制御方法および測量制御処理用プログラム
JP7355484B2 (ja) 2018-01-12 2023-10-03 株式会社トプコン 3次元測量装置および3次元測量方法
JP2019124496A (ja) * 2018-01-12 2019-07-25 株式会社トプコン 3次元測量装置および3次元測量方法
JP2019128196A (ja) * 2018-01-23 2019-08-01 株式会社トプコン 測量装置および測量方法
JP7022601B2 (ja) 2018-01-23 2022-02-18 株式会社トプコン 測量装置および測量方法
CN109297421A (zh) * 2018-10-22 2019-02-01 秦皇岛开发区海岸机械制造有限公司 用于汽车尾气三元净化器封装生产线的激光测量装置
JP7448712B2 (ja) 2019-09-18 2024-03-12 株式会社トプコン 測量データ処理装置、測量データ処理方法および測量データ処理用プログラム
JP7313998B2 (ja) 2019-09-18 2023-07-25 株式会社トプコン 測量データ処理装置、測量データ処理方法および測量データ処理用プログラム
JP2020190578A (ja) * 2020-08-31 2020-11-26 株式会社トプコン レーザ測量装置
JP6999759B2 (ja) 2020-08-31 2022-01-19 株式会社トプコン レーザ測量装置
JP7037855B2 (ja) 2020-09-15 2022-03-17 株式会社トプコン レーザスキャナの光学系及び測量装置
JP2021001901A (ja) * 2020-09-15 2021-01-07 株式会社トプコン レーザスキャナの光学系及び測量装置
CN113701720B (zh) * 2021-08-31 2023-08-15 中煤科工集团重庆研究院有限公司 一种用于摄影测量坐标定位的标识系统
CN113701720A (zh) * 2021-08-31 2021-11-26 中煤科工集团重庆研究院有限公司 一种用于摄影测量坐标定位的标识系统
EP4155664A1 (en) * 2021-09-27 2023-03-29 Leica Geosystems AG Measuring device comprising a targeting unit and a scanning module
CN114964183B (zh) * 2022-07-28 2022-10-25 金田产业发展(山东)集团有限公司 一种便携式定位导航工程勘测装置
CN114964183A (zh) * 2022-07-28 2022-08-30 金田产业发展(山东)集团有限公司 一种便携式定位导航工程勘测装置

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