JP2019178886A - Distance measurement device - Google Patents

Distance measurement device Download PDF

Info

Publication number
JP2019178886A
JP2019178886A JP2018066822A JP2018066822A JP2019178886A JP 2019178886 A JP2019178886 A JP 2019178886A JP 2018066822 A JP2018066822 A JP 2018066822A JP 2018066822 A JP2018066822 A JP 2018066822A JP 2019178886 A JP2019178886 A JP 2019178886A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
distance
measurement
vector
unit
displacement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018066822A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7178790B2 (en
Inventor
京 松岡
Kyo Matsuoka
京 松岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Electronics Inc
Original Assignee
Canon Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Electronics Inc filed Critical Canon Electronics Inc
Priority to JP2018066822A priority Critical patent/JP7178790B2/en
Publication of JP2019178886A publication Critical patent/JP2019178886A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7178790B2 publication Critical patent/JP7178790B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

To provide a distance measurement device configured to reduce an error in measuring a distance between two arbitrary points and configured to improve measurement accuracy.SOLUTION: The distance measurement device includes a main body, a distance measurement unit for measuring a distance to a measurement target point, an attitude detection unit for detecting an attitude of the main body, and a displacement detection unit for detecting a displacement of the main body during a distance measurement operation by the distance measurement unit in which each of distances to two arbitrary measurement target points measured by the distance measurement unit and the detection results of the attitude detection unit and the displacement detection unit are used to measure a distance between the two points.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、レーザー光を利用して対象物までの距離を測定する距離測定装置に関する。   The present invention relates to a distance measuring device that measures the distance to an object using laser light.

従来からレーザー光を利用して、対象物までの直接距離を測定する距離測定装置が知られている。また本技術を応用して、任意の2点間距離を測定する技術や装置も知られている。特許文献1には、測定対象点へレーザー光を投射した上で、測定対象点が含まれる範囲の画像を撮像し、前記の画像内におけるレーザー光の位置情報にもとづいて対象物までの直接距離や2点間距離を算出する距離測定装置が開示されている。また、特許文献2には、レーザー光を偏向させて任意の2点間の距離を算出する測距装置が開示されている。   Conventionally, a distance measuring device that uses a laser beam to measure a direct distance to an object is known. In addition, a technique and apparatus for measuring the distance between any two points by applying this technique is also known. In Patent Document 1, a laser beam is projected onto a measurement target point, an image in a range including the measurement target point is captured, and a direct distance to the target object is determined based on position information of the laser beam in the image. And a distance measuring device that calculates a distance between two points is disclosed. Patent Document 2 discloses a distance measuring device that calculates the distance between two arbitrary points by deflecting laser light.

特開2017−090422号公報JP 2017-090422 A 特開2012−058124号公報JP 2012-058124 A

しかしながら、このような従来の距離測定装置は、装置を測定台に固定するなどした上で、あらかじめ決められた方向に離れた2点間の距離を測定するものであった。したがって、距離測定装置をユーザが手に持って使用するような測定を行いづらいという課題があった。   However, such a conventional distance measuring device measures the distance between two points that are separated in a predetermined direction after the device is fixed to a measuring table or the like. Therefore, there has been a problem that it is difficult to perform measurement such that the user uses the distance measuring device with his / her hand.

本発明にかかる距離測定装置は、上記を鑑み、
本体と、
測定対象点までの距離を計測する距離計測部と、
前記本体の姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記距離計測部による距離測定動作中の前記本体の変位を検出する変位検出部と
を備え、
前記距離計測部によって計測した任意の2点の測定対象点それぞれまでの距離と、前記姿勢検出部および前記変位検出部の検出結果を用いて、前記2点間の距離を測定することを特徴とする。
In view of the above, the distance measuring device according to the present invention is
The body,
A distance measurement unit for measuring the distance to the measurement target point;
An attitude detection unit for detecting the attitude of the main body;
A displacement detector for detecting the displacement of the main body during the distance measuring operation by the distance measuring unit;
The distance between the two points is measured using the distance to each of two arbitrary measurement points measured by the distance measurement unit and the detection results of the posture detection unit and the displacement detection unit. To do.

本発明によれば、任意の2点間距離を測定する際の誤差を低減し、測定精度を向上することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce an error when measuring a distance between two arbitrary points and improve measurement accuracy.

本発明の一実施形態に係る距離測定装置の斜視図。The perspective view of the distance measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る距離測定装置の内部構成を示すブロック図。The block diagram which shows the internal structure of the distance measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る距離測定装置の直接距離測定方法を示す図。The figure which shows the direct distance measuring method of the distance measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る距離測定装置の各種センサ設置方法を示す図。The figure which shows the various sensor installation methods of the distance measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る距離測定装置の姿勢検出方法の説明図。Explanatory drawing of the attitude | position detection method of the distance measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る距離測定装置の変位検出方法の説明図。Explanatory drawing of the displacement detection method of the distance measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る距離測定装置の2点間距離測定原理を示す図。The figure which shows the distance measurement principle of 2 points | pieces of the distance measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る距離測定装置の2点間角度測定原理を示す図。The figure which shows the angle measurement principle between 2 points | pieces of the distance measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る距離測定装置の2点間距離測定モードの動作フローチャート。The operation | movement flowchart in the distance measuring mode of 2 points | pieces of the distance measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る距離測定装置のスマートフォン向けアプリケーションの制御画面の一例。An example of the control screen of the application for smart phones of the distance measuring device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る距離測定装置のスマートフォンとの連携による2点間距離測定システムの一例。An example of the distance measuring system between two points by cooperation with the smart phone of the distance measuring device which concerns on one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
<全体構成>
図1は、本発明の一実施形態にかかる距離測定装置1の外観を示す斜視図である。図1左側に距離測定装置1の正面側を、図1右側に距離測定装置1の背面側を示している。本体10の天面部には、測定対象点に向けてレーザー光を投射する投射部20と、測定対象点からの反射光を受光する受光部30が設けられている。
(First embodiment)
<Overall configuration>
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a distance measuring device 1 according to an embodiment of the present invention. The front side of the distance measuring device 1 is shown on the left side of FIG. 1, and the back side of the distance measuring device 1 is shown on the right side of FIG. The top surface of the main body 10 is provided with a projection unit 20 that projects laser light toward a measurement target point and a light receiving unit 30 that receives reflected light from the measurement target point.

また、本体10の正面部には距離測定の実行や各種設定の変更などを行う操作部40と、測定結果や各種設定項目を表示する表示部50が設けられている。本実施形態に係る距離測定装置1は、ユーザが手に持って使用することができるようになっており、距離測定装置1を手に持った状態で操作し易い位置に操作部40が配置されている。   In addition, an operation unit 40 that performs distance measurement and changes various settings and a display unit 50 that displays measurement results and various setting items are provided on the front surface of the main body 10. The distance measuring device 1 according to the present embodiment can be used by a user with the hand, and the operation unit 40 is disposed at a position where the distance measuring device 1 can be easily operated with the hand held. ing.

また、本体10の背面部には電池蓋60があり、距離測定装置1内の各部へ電源を供給する電気回路である電源部61と電池が内蔵されている。 Further, a battery lid 60 is provided on the back surface of the main body 10, and a power supply unit 61 that is an electric circuit that supplies power to each unit in the distance measuring device 1 and a battery are incorporated.

以下の説明では、距離測定方式として時間差方式を採用しているものとする。時間差方式とは、レーザー光の発光タイミングと、反射光の受光タイミングとの時間差から、測定対象点までの距離を算出する方式である。距離測定方式は必ずしも時間差方式である必要はなく、その他の測定方式としてよく知られている位相差方式や三角測距方式でも良い。   In the following description, it is assumed that the time difference method is adopted as the distance measurement method. The time difference method is a method of calculating the distance to the measurement target point from the time difference between the laser light emission timing and the reflected light reception timing. The distance measurement method does not necessarily need to be a time difference method, and may be a phase difference method or a triangular distance measurement method well known as other measurement methods.

<内部構成>
図2には、本発明の一実施形態に係る距離測定装置1の内部構成を示している。図2に示すように、投射部20はレーザー光の光源となるレーザーダイオード21と、前記のレーザー光を測定対象点に向けて平行に投射する投射レンズ22と、レーザーダイオード21の発光を制御するレーザードライバ23から構成されている。
<Internal configuration>
FIG. 2 shows an internal configuration of the distance measuring apparatus 1 according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the projection unit 20 controls a laser diode 21 serving as a laser light source, a projection lens 22 that projects the laser light in parallel toward a measurement target point, and light emission of the laser diode 21. It consists of a laser driver 23.

レーザードライバ23は、制御部70内にある距離計測部71からの発光制御信号を受けてレーザー光の出力を行う。またレーザードライバ23は、レーザーダイオード21の発光タイミング信号S1を出力するものとする。   The laser driver 23 receives the light emission control signal from the distance measuring unit 71 in the control unit 70 and outputs laser light. The laser driver 23 outputs the light emission timing signal S1 of the laser diode 21.

発光タイミング信号S1は、必ずしもレーザードライバ23が出力する必要はなく、別の手段で出力できるように投射部20を構成しても良い。たとえば、レーザーダイオード21の発光を検出するための受光センサを別に設けて、その出力信号を発光タイミング信号S1としても良い。 The light emission timing signal S1 is not necessarily output by the laser driver 23, and the projection unit 20 may be configured so that it can be output by another means. For example, a light receiving sensor for detecting the light emission of the laser diode 21 may be provided separately, and the output signal thereof may be used as the light emission timing signal S1.

受光部30は、測定対象点からの反射光を1点に集光する集光レンズ31と、集光した反射光を検出して受光タイミング信号S2を出力する受光センサ32と、受光タイミング信号S2を増幅する信号増幅部33から構成されている。   The light receiving unit 30 includes a condensing lens 31 that condenses the reflected light from the measurement target point at one point, a light receiving sensor 32 that detects the collected reflected light and outputs a light receiving timing signal S2, and a light receiving timing signal S2. The signal amplifier 33 is configured to amplify the signal.

なお、受光タイミング信号S2の電圧レベルが、後述の時間差計測部80の検出能力に対して十分に大きい場合は、信号増幅部33を省略する構成としても良い。   In addition, when the voltage level of the light reception timing signal S2 is sufficiently large with respect to the detection capability of the time difference measuring unit 80 described later, the signal amplifying unit 33 may be omitted.

投射部20からの発光タイミング信号S1、および受光部30からの受光タイミング信号S2は、それぞれ時間差計測部80へ入力される。この時間差計測部80において、2つの信号S1、S2がそれぞれ入力されたタイミングを検出し、その時間差ΔTを算出する。距離計測部71は、時間差計測部80からこの時間差ΔTの情報を受け取り、距離の算出を行う。   The light emission timing signal S1 from the projection unit 20 and the light reception timing signal S2 from the light receiving unit 30 are input to the time difference measuring unit 80, respectively. The time difference measuring unit 80 detects the timing at which the two signals S1 and S2 are input, and calculates the time difference ΔT. The distance measuring unit 71 receives information on the time difference ΔT from the time difference measuring unit 80 and calculates the distance.

なお、時間差ΔTは必ずしも時間差計測部80で算出する必要はなく、時間差計測部80では2つの信号S1、S2の入力時刻のみを出力し、その情報をもとに距離計測部71で時間差ΔTを算出する構成としても良い。   The time difference ΔT is not necessarily calculated by the time difference measuring unit 80. The time difference measuring unit 80 outputs only the input times of the two signals S1 and S2, and the distance measuring unit 71 calculates the time difference ΔT based on the information. It is good also as a structure to calculate.

距離測定装置1には、センサ部90が設けられている。センサ部90は、地磁気センサ91と加速度センサ92から構成されている。   The distance measuring device 1 is provided with a sensor unit 90. The sensor unit 90 includes a geomagnetic sensor 91 and an acceleration sensor 92.

図2では、センサ部90の構成を地磁気センサ91と加速度センサ92のみとして例示しているが、その他のセンサを設ける構成としても良い。たとえば、地磁気センサ91と加速度センサ92にそれぞれ温度特性がある場合には、温度センサを設置することで、温度変化による各種センサの出力データ校正を行う構成としても良い。また、任意のセンサを設け、その検出結果を表示部50に表示しても良い。   In FIG. 2, the configuration of the sensor unit 90 is illustrated as only the geomagnetic sensor 91 and the acceleration sensor 92, but other sensors may be provided. For example, when each of the geomagnetic sensor 91 and the acceleration sensor 92 has temperature characteristics, a configuration may be adopted in which output data calibration of various sensors due to temperature changes is performed by installing a temperature sensor. An arbitrary sensor may be provided and the detection result may be displayed on the display unit 50.

地磁気センサ91では、地球により生じる磁界の大きさと方向を表すベクトルを検出する(以下、地磁気ベクトルと呼ぶ)。制御部70は、通信インターフェースを介して地磁気センサ91と接続されており、地磁気ベクトルをリアルタイムに取得することができる。   The geomagnetic sensor 91 detects a vector representing the magnitude and direction of the magnetic field generated by the earth (hereinafter referred to as a geomagnetic vector). The control unit 70 is connected to the geomagnetic sensor 91 via the communication interface, and can acquire the geomagnetic vector in real time.

加速度センサ92では、装置に印加される重力と装置の移動に伴って発生する加速度の合成ベクトルを検出する。制御部70は、通信インターフェースを介して加速度センサ92と接続されており、装置に加わる重力と加速度の合成ベクトルをリアルタイムに取得することができる。   The acceleration sensor 92 detects a combined vector of the gravity applied to the apparatus and the acceleration generated with the movement of the apparatus. The control unit 70 is connected to the acceleration sensor 92 via a communication interface, and can acquire a combined vector of gravity and acceleration applied to the apparatus in real time.

図2では、制御部70から地磁気センサ91と加速度センサ92に対して独立な通信ラインで接続しているが、地磁気センサ91および加速度センサ92として、同じ通信インターフェース仕様のセンサを採用して、通信ラインを共通化する構成としても良い。たとえば、IICシリアル通信に対応の地磁気センサ91および加速度センサ92を採用して、それぞれのセンサに異なるアドレスを設定すれば、上記の共通化が可能である。これにより、制御部70の通信インターフェース資源を節約することができる。   In FIG. 2, the control unit 70 is connected to the geomagnetic sensor 91 and the acceleration sensor 92 via independent communication lines. However, as the geomagnetic sensor 91 and the acceleration sensor 92, a sensor having the same communication interface specifications is adopted, and communication is performed. It is good also as a structure which shares a line. For example, if the geomagnetic sensor 91 and the acceleration sensor 92 corresponding to IIC serial communication are employed and different addresses are set for the respective sensors, the above-described commonality is possible. Thereby, the communication interface resource of the control unit 70 can be saved.

地磁気センサ91と加速度センサ92を距離測定装置1内に配置する際、それぞれのセンサがもつ座表系XYZは、互いに一致するように配置しておくことが望ましい。詳細については後述するが、これにより後述の姿勢検出、変位検出を容易に行うことが可能である。   When the geomagnetic sensor 91 and the acceleration sensor 92 are arranged in the distance measuring device 1, it is desirable that the seating systems XYZ possessed by the sensors are arranged so as to coincide with each other. Although details will be described later, it is possible to easily perform posture detection and displacement detection described later.

制御部70には、地磁気センサ91と加速度センサ92からの取得データをもとに、距離測定装置1の3次元空間における姿勢を検出する姿勢検出部72と、距離測定装置1の3次元空間における変位量を検出する変位検出部73が含まれる。また、距離計測部71、姿勢検出部72、および変位検出部73の結果をもとに、3次元空間内の任意の2点間距離を算出する2点間距離算出部74と、3次元空間内の任意の2点間がなす角度を算出する2点間角度算出部75が含まれる。詳細な2点間距離の算出方法については後述する。   The control unit 70 includes an attitude detection unit 72 that detects the attitude of the distance measurement device 1 in the three-dimensional space based on the acquired data from the geomagnetic sensor 91 and the acceleration sensor 92, and the distance measurement device 1 in the three-dimensional space. A displacement detector 73 that detects the amount of displacement is included. Further, based on the results of the distance measurement unit 71, the posture detection unit 72, and the displacement detection unit 73, a two-point distance calculation unit 74 that calculates a distance between any two points in the three-dimensional space, and a three-dimensional space A point-to-point angle calculation unit 75 that calculates an angle between any two of the points is included. A detailed method for calculating the distance between two points will be described later.

<直接距離測定>
以下では、距離測定装置1から測定対象点までの直接距離の測定方法について説明する。距離計測部71は、レーザードライバ23に対して発光制御信号を出力する。レーザードライバ23は発光制御信号を受け、レーザーダイオード21の発光を行う。発光されたレーザー光は、投射レンズ22を介して平行光となり、投射部20から測定対象点に向けて出力される。また同時に、レーザードライバ23はレーザーダイオード21の発光タイミング信号S1を時間差計測部80へ出力する。
<Direct distance measurement>
Hereinafter, a method for measuring the direct distance from the distance measuring device 1 to the measurement target point will be described. The distance measuring unit 71 outputs a light emission control signal to the laser driver 23. The laser driver 23 receives the light emission control signal and causes the laser diode 21 to emit light. The emitted laser light becomes parallel light via the projection lens 22 and is output from the projection unit 20 toward the measurement target point. At the same time, the laser driver 23 outputs the light emission timing signal S1 of the laser diode 21 to the time difference measuring unit 80.

投射されたレーザー光は、測定対象点を反射して受光部30へ入射する。受光部30へ入射したレーザー光は、集光レンズ31を介して、受光センサ32の受光面上に集光される。受光センサ32はレーザー光を検出して、受光タイミング信号S2を出力する。受光タイミング信号S2は、信号増幅部33を介して増幅され、時間差計測部80へ入力される。   The projected laser light is incident on the light receiving unit 30 after reflecting the measurement target point. The laser light incident on the light receiving unit 30 is condensed on the light receiving surface of the light receiving sensor 32 via the condenser lens 31. The light receiving sensor 32 detects the laser beam and outputs a light receiving timing signal S2. The light reception timing signal S <b> 2 is amplified via the signal amplification unit 33 and input to the time difference measurement unit 80.

時間差計測部80は、発光タイミング信号S1が入力された時刻tと、受光タイミング信号S2が入力された時刻tの時間差ΔT(=t−t)を計測し、その結果を距離計測部71へ出力する。この時間差ΔTは、レーザーダイオード21から照射されたレーザー光が受光センサ32に到達するまでの飛行時間でもある。 Time difference measuring unit 80, light emission and the time t 1 to timing signal S1 is inputted, measures the time difference ΔT of the time t 2 when the light receiving timing signal S2 is inputted (= t 2 -t 1), the result distance measurement To the unit 71. This time difference ΔT is also the flight time until the laser light emitted from the laser diode 21 reaches the light receiving sensor 32.

距離計測部71は、時間差ΔTの情報をもとに、距離測定装置1から測定対象点までの距離Dを算出する。一般に、測定距離Dはレーザー光の飛行時間ΔTの半分でレーザー光が進む距離であり、光の速度をcとすると、次式により求めることができる。

Figure 2019178886
The distance measuring unit 71 calculates the distance D from the distance measuring device 1 to the measurement target point based on the information on the time difference ΔT. In general, the measurement distance D is the distance traveled by the laser light in half of the flight time ΔT of the laser light, and can be obtained by the following equation, where c is the speed of the light.
Figure 2019178886

ただし、ここで距離Dは図3(a)に示すように、レーザーダイオード21の発光面と受光センサ32の受光面が、同一平面P上に存在するように配置されているものとし、この面Pから測定対象物上の測定対象点に至る距離である。   Here, the distance D is assumed to be arranged such that the light emitting surface of the laser diode 21 and the light receiving surface of the light receiving sensor 32 exist on the same plane P as shown in FIG. This is the distance from P to the measurement target point on the measurement target.

レーザーダイオード21の発光面と受光センサ32の受光面が同一面上にない場合、また、距離測定の基準面Pを異なる別の基準面P′に採用する場合は、以下のように求める必要がある。すなわち、図3(b)に示すように、基準面P′からレーザーダイオード21の発光面までの距離をD、基準面P′から受光センサ32の受光面までの距離をDとして、次式により求めることができる。

Figure 2019178886
When the light emitting surface of the laser diode 21 and the light receiving surface of the light receiving sensor 32 are not on the same surface, and when the distance measurement reference surface P is adopted as another different reference surface P ′, it is necessary to obtain as follows. is there. That is, as shown in FIG. 3B, the distance from the reference plane P ′ to the light emitting surface of the laser diode 21 is D 1 , and the distance from the reference plane P ′ to the light receiving surface of the light receiving sensor 32 is D 2 . It can be obtained by an expression.
Figure 2019178886

一般に、回路上では信号の伝達に時間的な遅延が発生する。時間差計測部80で計測される時間差ΔTには、この遅延時間が含まれており、レーザー光の発光から受光までの正確な時間差を知るためには、ΔTに対してこの遅延時間を補正する必要がある。すなわち、発光タイミング信号S1の回路上の遅延時間をΔt、受光タイミング信号S2の回路上の遅延時間をΔtとすると、時間差計測部80が検出した時刻t、tと、レーザー光をレーザーダイオード21が発光、受光センサ32が受光した真の時刻t′、t′の間にはそれぞれ次の関係がある。

Figure 2019178886
In general, a time delay occurs in signal transmission on a circuit. The time difference ΔT measured by the time difference measuring unit 80 includes this delay time. In order to know the exact time difference from the emission of the laser light to the reception of light, it is necessary to correct this delay time with respect to ΔT. There is. That is, assuming that the delay time on the circuit of the light emission timing signal S1 is Δt 1 , and the delay time on the circuit of the light reception timing signal S2 is Δt 2 , the times t 1 and t 2 detected by the time difference measuring unit 80 and the laser light are There is the following relationship between the true times t 1 ′ and t 2 ′ when the laser diode 21 emits light and the light receiving sensor 32 receives light.
Figure 2019178886

上記の関係から、レーザー光の発光から受光までの真の時間差ΔT′は、次式により求めることができる。

Figure 2019178886
From the above relationship, the true time difference ΔT ′ from the light emission to the light reception of the laser light can be obtained by the following equation.
Figure 2019178886

すなわち、前記の式2におけるΔTを上記のΔT′で置き換えることにより、正確に距離を算出することが可能である。

Figure 2019178886
That is, the distance can be accurately calculated by replacing ΔT in Equation 2 with ΔT ′.
Figure 2019178886

式4からわかるように、発光タイミング信号S1の遅延時間Δtと、受光タイミング信号S2の遅延時間Δtが同じであれば、ΔTとΔT′は等しくなる。すなわち、遅延時間ΔtとΔtが同じになるように回路を構成することで、距離計測部71の計算上で前記の遅延時間Δt、Δtを無視するようにしても良い。 As can be seen from Equation 4, if the delay time Δt 1 of the light emission timing signal S 1 and the delay time Δt 2 of the light reception timing signal S 2 are the same, ΔT and ΔT ′ are equal. That is, the delay time Delta] t 1 and Delta] t 2 is the circuit to be the same, the distance measuring unit and the delay time Delta] t 1 on the calculation of 71, may be ignored Delta] t 2.

<姿勢検出>
以下では、距離測定装置1の姿勢を検出するために、姿勢検出部72で行う処理内容についての一例を示す。数式を扱う上で、スカラー量とベクトル量を区別するために、ベクトル量については「ベクトル」と明記し、数式中においては太字で表す。
<Attitude detection>
Hereinafter, an example of the processing content performed by the posture detection unit 72 in order to detect the posture of the distance measuring device 1 will be described. In order to distinguish the scalar quantity from the vector quantity in handling the mathematical expression, the vector quantity is clearly described as “vector”, and is represented in bold in the mathematical expression.

距離測定装置1内における地磁気センサ91と加速度センサ92、それぞれがもつ座表系XYZは、図4に示すように、互いに方向が一致するように配置しているものとする。また、レーザー光の投射方向はX軸方向になるように配置しているものとする。また、距離測定装置1は3次元空間内で静止しており、加速度センサ92は重力ベクトルのみを検出しているものとする。   Assume that the geomagnetic sensor 91 and the acceleration sensor 92 in the distance measuring device 1 and the seating system XYZ of each of them are arranged so that their directions coincide with each other as shown in FIG. Further, it is assumed that the laser light is projected in the X-axis direction. Further, it is assumed that the distance measuring device 1 is stationary in a three-dimensional space, and the acceleration sensor 92 detects only a gravity vector.

ただし、加速度センサ92が重力ベクトルのみを検出していれば、距離測定装置1が必ずしも静止している必要はない。すなわち、距離測定装置1が等速直線運動をしている場合であれば、以下の姿勢検出方法を適用することができる。   However, if the acceleration sensor 92 detects only the gravity vector, the distance measuring device 1 does not necessarily have to be stationary. That is, if the distance measuring device 1 is in a constant velocity linear motion, the following attitude detection method can be applied.

姿勢検出部72は、通信インターフェースを介して、地磁気センサ91から地磁気ベクトルを、加速度センサ92から重力ベクトルを、それぞれ取得する。各センサから出力されるデータは、各センサが検出するベクトルの座標系XYZに対する座標成分である。以下では、この地磁気ベクトル、重力ベクトルを、それぞれ地磁気ベクトルB、重力ベクトルGで表すことにする。   The posture detection unit 72 acquires a geomagnetic vector from the geomagnetic sensor 91 and a gravity vector from the acceleration sensor 92 via the communication interface. Data output from each sensor is a coordinate component of the vector detected by each sensor with respect to the coordinate system XYZ. Hereinafter, the geomagnetic vector and the gravity vector are represented by a geomagnetic vector B and a gravity vector G, respectively.

座標系XYZは各センサ、ひいては距離測定装置1に固定された座標系であるため、距離測定装置1の姿勢変化に伴って、地表に対して動的な座標系である。そこで、各センサから得られる地磁気ベクトルBと重力ベクトルGを利用して、地表に対して静的な座標系を以下の手順で形成する。   Since the coordinate system XYZ is a coordinate system fixed to each sensor, and thus the distance measuring device 1, it is a dynamic coordinate system with respect to the ground surface as the posture of the distance measuring device 1 changes. Therefore, a static coordinate system with respect to the ground surface is formed by the following procedure using the geomagnetic vector B and the gravity vector G obtained from each sensor.

地磁気ベクトルBと重力ベクトルGは、地表で考えるかぎり常に一次独立の関係にある。しかし、地磁気は地表に対して伏角をもつため、地磁気ベクトルBと重力ベクトルGは互いに直交関係にはない。そこで図5(a)に示すように、重力ベクトルGに垂直な平面Pを考え、その平面上への地磁気ベクトルBの射影ベクトルから地磁気ベクトルB′を求める。この方法はグラム・シュミットの直交化法としても知られており、以下の式により求めることができる。

Figure 2019178886
The geomagnetic vector B and the gravity vector G are always in a primary independent relationship as far as the ground surface is considered. However, since the geomagnetism has an inclination with respect to the ground surface, the geomagnetic vector B and the gravity vector G are not orthogonal to each other. Therefore, as shown in FIG. 5A, a plane PG perpendicular to the gravity vector G is considered, and the geomagnetic vector B ′ is obtained from the projection vector of the geomagnetic vector B on the plane. This method is also known as the Gram-Schmidt orthogonalization method and can be obtained by the following equation.
Figure 2019178886

ここで、地磁気ベクトルBの射影ベクトルを長さが1となるように正規化したものを地磁気ベクトルB′、重力ベクトルGを長さが1となるように正規化したものを重力ベクトルG′としている。B・G′は地磁気ベクトルBと重力ベクトルG′の内積を、|G|は重力ベクトルGの絶対値を表す。上記の地磁気ベクトルB′は、地磁気ベクトルBと地表に対して同じ方向を向き、かつ重力ベクトルGと互いに直交関係にあるベクトルとなる。   Here, the projection vector of the geomagnetic vector B normalized to have a length of 1 is a geomagnetic vector B ′, and the gravity vector G is normalized to have a length of 1 as a gravity vector G ′. Yes. B · G ′ represents the inner product of the geomagnetic vector B and the gravity vector G ′, and | G | represents the absolute value of the gravity vector G. The above-mentioned geomagnetic vector B ′ is a vector that is oriented in the same direction with respect to the geomagnetic vector B and the ground surface and is orthogonal to the gravity vector G.

前記の地磁気ベクトルB′と重力ベクトルG′から、外積ベクトルNを次のように定義する。

Figure 2019178886
From the geomagnetic vector B 'and the gravity vector G', the outer product vector N is defined as follows.
Figure 2019178886

ここで、G′×B′は重力ベクトルG′と地磁気ベクトルB′との外積を表す。   Here, G ′ × B ′ represents the outer product of the gravity vector G ′ and the geomagnetic vector B ′.

上記の手順で求めた重力ベクトルG′、地磁気ベクトルB′、外積ベクトルNの3つのベクトルは、それぞれのベクトルの長さが1に正規化され、かつ互いに直交関係にあるベクトル群である。また、上記のベクトルG′、B′、Nは、地磁気ベクトルBと重力ベクトルGが地表に対して常に一定であるため、地表に対して静的なベクトル群である。そこで、上記のベクトルG′、B′、Nをそれぞれベクトルe′、e′、e′と書き直し、それぞれが指す方向をX′軸、Y′軸、Z′軸とすると、座標系X′Y′Z′は右手系の直交座標系を形成する。この座標系X′Y′Z′を距離測定装置1の新たな基準座標系として採用する。 The three vectors of the gravity vector G ′, the geomagnetic vector B ′, and the outer product vector N obtained by the above procedure are a group of vectors whose vector lengths are normalized to 1 and orthogonal to each other. The vectors G ′, B ′ and N are static vector groups with respect to the ground surface because the geomagnetic vector B and the gravity vector G are always constant with respect to the ground surface. Therefore, if the vectors G ′, B ′, and N are rewritten as vectors e x ′, e y ′, and e z ′, respectively, and the directions pointed to are the X ′ axis, the Y ′ axis, and the Z ′ axis, the coordinate system X′Y′Z ′ forms a right-handed orthogonal coordinate system. This coordinate system X′Y′Z ′ is adopted as a new reference coordinate system of the distance measuring device 1.

上記の座標系の求め方は一例であり、この限りではない。たとえば、上記のベクトル群e′、e′、e′を空間回転したものを、新たな座標系として採用しても良い。また、必ずしも直交座標系である必要はなく、たとえば斜交座標系を採用しても良い。 The above-described method for obtaining the coordinate system is an example and is not limited to this. For example, a vector obtained by spatially rotating the vector groups e x ', e y ', e z 'may be adopted as a new coordinate system. Further, it is not always necessary to use an orthogonal coordinate system, and for example, an oblique coordinate system may be adopted.

前述のように、レーザー光の投射方向は各センサのX軸方向になるように配置している。したがって図5(b)のように、座標系X′Y′Z′におけるX軸方向の座標成分を求めれば、地表に対する装置の姿勢を知ることが可能である。   As described above, the laser light is projected in the X-axis direction of each sensor. Therefore, as shown in FIG. 5B, if the coordinate component in the X-axis direction in the coordinate system X′Y′Z ′ is obtained, it is possible to know the attitude of the apparatus with respect to the ground surface.

以下では、座標系X′Y′Z′におけるX軸方向の座標成分の求め方について、一例を示す。センサ上の座標系XYZにおけるX軸、Y軸、Z軸方向の単位ベクトルを、それぞれベクトルe、e、eとする。このとき、3次元空間内の任意のベクトルRは座標系XYZにおいて、次のように表すことができる。

Figure 2019178886
Below, an example is shown about how to obtain | require the coordinate component of the X-axis direction in coordinate system X'Y'Z '. The unit vectors in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions in the coordinate system XYZ on the sensor are vectors e x , e y , and ez , respectively. At this time, an arbitrary vector R in the three-dimensional space can be expressed as follows in the coordinate system XYZ.
Figure 2019178886

ここでR、R、Rはそれぞれ、ベクトルRのX軸、Y軸、Z軸方向の座標成分である。一方、ベクトルRは座標系X′Y′Z′において、次のように表すことができる。

Figure 2019178886
Here, R x , R y , and R z are coordinate components of the vector R in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, respectively. On the other hand, the vector R can be expressed as follows in the coordinate system X′Y′Z ′.
Figure 2019178886

ここでR′、R′、R′はそれぞれ、ベクトルRのX′軸、Y′軸、Z′軸方向の座標成分である。上記の式8と式9は、3次元空間内の同じベクトルRを表すため、それぞれの右辺を等式で置くことができる。

Figure 2019178886
Here, R x ′, R y ′, and R z ′ are coordinate components of the vector R in the X ′ axis, Y ′ axis, and Z ′ axis directions, respectively. Since the above equations 8 and 9 represent the same vector R in the three-dimensional space, the respective right sides can be placed by equations.
Figure 2019178886

上式を行列形式で書き直すと、次のようになる。

Figure 2019178886
When the above equation is rewritten in matrix form, it becomes as follows.
Figure 2019178886

ここで(e′e′e′)は、ベクトルe′、e′、e′を列ベクトルにもつ行列を表す。式11の左側から、行列(e′e′e′)の逆行列(e′e′e′)−1を掛けると次式が得られる。

Figure 2019178886
Here, (e x 'e y ' e z ') represents a matrix having vectors e x ', e y ', e z ' as column vectors. From the left side of Equation 11, the matrix (e x 'e y' e z ') inverse matrix of (e x' e y 'e z') multiplied by -1 the following equation is obtained.
Figure 2019178886

これは、座標系XYZから座標系X′Y′Z′への座標変換式である。すなわち、座標系XYZで表されたベクトルの座標成分を、座標系X′Y′Z′で表したい場合は、上式に基づいて変換を行えば良い。   This is a coordinate conversion formula from the coordinate system XYZ to the coordinate system X′Y′Z ′. That is, when the coordinate component of the vector represented by the coordinate system XYZ is desired to be represented by the coordinate system X′Y′Z ′, the conversion may be performed based on the above equation.

レーザー光の投射方向は座標系XYZのX軸方向であるため、式12においてR=1、R=0、R=0とすれば、座標系X′Y′Z′におけるX軸方向の座標成分が求められる。 Since the projection direction of the laser beam is the X-axis direction of the coordinate system XYZ, if R x = 1, R y = 0, and R z = 0 in Equation 12, the X-axis direction in the coordinate system X′Y′Z ′ Are obtained.

以上説明した姿勢の検出方法、計算方法は一例であり、この限りではない。距離測定装置1の3次元空間における姿勢を、一意的に決定することができる構成、計算方法であれば良い。   The attitude detection method and calculation method described above are examples, and the present invention is not limited to this. Any configuration and calculation method that can uniquely determine the attitude of the distance measuring device 1 in the three-dimensional space may be used.

姿勢変化が仰角方向のみに限定される場合、すなわち、重力方向を軸として、その周りの回転方向の姿勢変化を無視できる場合は、加速度センサ92から取得した重力ベクトルGのみを使用して仰角方向の姿勢変化を検出することで、地磁気センサ91を省略する構成としても良い。また、姿勢変化が仰角方向のみに限定されない場合であっても、地磁気センサ91を用いずに、加速度センサ92のみを用いて重力方向を軸とする回転方向以外の方向への姿勢変化のみを算出することによって、姿勢変化を検出しない場合に比べて後述する2点間距離の算出精度を向上することができる。   When the posture change is limited only to the elevation direction, that is, when the posture change in the rotation direction around the gravity direction can be ignored, the elevation direction is determined using only the gravity vector G acquired from the acceleration sensor 92. The geomagnetic sensor 91 may be omitted by detecting the change in posture. Even if the posture change is not limited only to the elevation direction, only the posture change in a direction other than the rotation direction about the gravity direction is calculated using only the acceleration sensor 92 without using the geomagnetic sensor 91. By doing this, it is possible to improve the calculation accuracy of the distance between two points, which will be described later, as compared to the case where no posture change is detected.

<変位検出>
以下では、距離測定装置1の静止状態からの変位を検出するために、変位検出部73で行う処理内容について説明する。本実施形態に係る距離測定装置1は、ユーザが手に持って使用することが可能である。また、後述する2点間の距離測定を行う際に、2点に対する直接距離測定を行う間に距離測定装置1が変位してしまうことがあり、特に距離測定装置1を手に持って使用する場合にそれが顕著となる。以下に説明する変位検出を行いその結果を用いることによって、2点間距離測定の精度を向上することができる。
<Displacement detection>
Below, the processing content performed in the displacement detection part 73 in order to detect the displacement from the stationary state of the distance measuring device 1 is demonstrated. The distance measuring device 1 according to the present embodiment can be used by a user with a hand. Further, when measuring the distance between two points described later, the distance measuring device 1 may be displaced during the direct distance measurement with respect to the two points. In particular, the distance measuring device 1 is used by holding it. In case it becomes noticeable. By detecting the displacement described below and using the result, the accuracy of the distance measurement between the two points can be improved.

変位検出部73は、図2に示すように、通信インターフェースを介して、地磁気センサ91と加速度センサ92から一定の時間間隔Δtでそれぞれのデータを取得するものである。   As shown in FIG. 2, the displacement detection unit 73 acquires each data from the geomagnetic sensor 91 and the acceleration sensor 92 at a constant time interval Δt via a communication interface.

前述のように、加速度センサ92から得られる情報は、図6(a)のようにセンサに印加される重力と加速度の合成ベクトルである。装置の変位を求めるためには、変位中に装置へ印加される加速度の時系列データが必要である。そのため、加速度センサ92から得られる情報から重力成分を除去し、加速度成分のみを抽出する必要がある。   As described above, the information obtained from the acceleration sensor 92 is a combined vector of gravity and acceleration applied to the sensor as shown in FIG. In order to determine the displacement of the device, time series data of acceleration applied to the device during the displacement is required. Therefore, it is necessary to remove the gravity component from the information obtained from the acceleration sensor 92 and extract only the acceleration component.

以下では、加速度センサ92から得られる情報から重力成分を除去し、加速度の時系列データを抽出する方法について一例を示す。なお、時刻tにおける重力ベクトルをG(t)、加速度ベクトルをa(t)、加速度センサ92から得られる重力と加速度の合成ベクトルをM(t)、また、地磁気センサ91から得られる地磁気ベクトルをB(t)とする。   In the following, an example of a method for removing gravity components from information obtained from the acceleration sensor 92 and extracting time series data of acceleration will be described. Note that the gravity vector at time t is G (t), the acceleration vector is a (t), the combined vector of gravity and acceleration obtained from the acceleration sensor 92 is M (t), and the geomagnetic vector obtained from the geomagnetic sensor 91 is Let B (t).

時刻tを、距離測定装置1が変位を始める直前の静止状態とする。このとき、加速度センサ92には距離測定装置1の変位による加速度が印加されていないため、加速度センサ92が検出する合成ベクトルM(t)は重力ベクトルG(t)に等しい。すなわち、次式が成り立つ。

Figure 2019178886
The time t 0, the distance measuring device 1 is a stationary state immediately before starting the displacement. At this time, since the acceleration due to the displacement of the distance measuring device 1 is not applied to the acceleration sensor 92, the combined vector M (t 0 ) detected by the acceleration sensor 92 is equal to the gravity vector G (t 0 ). That is, the following equation holds.
Figure 2019178886

この重力ベクトルG(t)を変位検出部73内に記憶しておく。また、時刻tにおいて地磁気センサ91が検出した地磁気ベクトルB(t)もあわせて変位検出部73内に記憶しておく。 The gravity vector G (t 0 ) is stored in the displacement detection unit 73. Further, the geomagnetic vector B (t 0 ) detected by the geomagnetic sensor 91 at time t 0 is also stored in the displacement detector 73.

からΔt秒後の時刻をtとする(t=t+Δt)。また、時刻tには、距離測定装置1は変位を始めていたとする。このとき、加速度センサ92には重力と加速度の両者が印加されており、その合成ベクトルM(t)を検出する。時刻tにおける加速度ベクトルa(t)は、このM(t)と重力ベクトルG(t)との差、すなわち、a(t)=M(t)−G(t)から求めることができる。しかし、重力ベクトルG(t)は未知量である。そこで、Δtを十分に短い時間とすると、装置の姿勢は時刻tからほとんど変化していないと考えることができる。すなわち、重力ベクトルG(t)はG(t)に等しいとみなすことができ、加速度ベクトルa(t)は次式で表すことができる。

Figure 2019178886
A time after Δt seconds from t 0 is defined as t 1 (t 1 = t 0 + Δt). Further, at time t 1, the distance measuring device 1 and had begun to displacement. At this time, both gravity and acceleration are applied to the acceleration sensor 92, and the resultant vector M (t 1 ) is detected. The acceleration vector a (t 1 ) at time t 1 is the difference between this M (t 1 ) and the gravity vector G (t 1 ), that is, a (t 1 ) = M (t 1 ) −G (t 1 ). Can be obtained from However, the gravity vector G (t 1 ) is an unknown quantity. Therefore, if Δt is a sufficiently short time, it can be considered that the posture of the apparatus has hardly changed from time t 0 . That is, the gravity vector G (t 1 ) can be regarded as being equal to G (t 0 ), and the acceleration vector a (t 1 ) can be expressed by the following equation.
Figure 2019178886

しかし、実際には時刻tでの装置の姿勢は時刻tから変化しており、それにともなって時刻tでの重力ベクトルG(t)は、G(t)から変化していると考えられる。そこで、時刻tでの重力ベクトルG(t)を地磁気ベクトルB(t)の変化から予測する。 However, the attitude of the apparatus at time t 1 has actually changed from time t 0 , and the gravity vector G (t 1 ) at time t 1 has changed from G (t 0 ). it is conceivable that. Therefore, the gravity vector G (t 1 ) at time t 1 is predicted from the change in the geomagnetic vector B (t).

地表において、地磁気と重力の方向関係は本実施形態においては常に一定である。すなわち、時刻tからtの間における地磁気ベクトルB(t)の方向変化がわかれば、重力の方向変化も一意的に決定することができる。そこで図6(b)のように、地磁気ベクトルB(t)と重力ベクトルG(t)をそれぞれ、座標系XYZにもとづいた球座標表示で表すと、それぞれの天頂角θ(t)、θ(t)と方位角φ(t)、φ(t)は次式で表すことができる。

Figure 2019178886
On the earth's surface, the directional relationship between geomagnetism and gravity is always constant in this embodiment. That is, if the change in direction of the geomagnetic vector B (t) between times t 0 and t 1 is known, the change in direction of gravity can also be uniquely determined. Therefore, as shown in FIG. 6B, when the geomagnetic vector B (t) and the gravity vector G (t) are expressed in spherical coordinate display based on the coordinate system XYZ, the respective zenith angles θ B (t), θ G (t) and azimuth angles φ B (t) and φ G (t) can be expressed by the following equations.
Figure 2019178886

ここで、B(t)、B(t)、B(t)は座標系XYZにおける地磁気ベクトルB(t)のX軸、Y軸、Z軸方向の座標成分、また、G(t)、G(t)、G(t)は座標系XYZにおける地磁気ベクトルG(t)のX軸、Y軸、Z軸方向の座標成分である。 Here, B x (t), B y (t), and B z (t) are coordinate components in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions of the geomagnetic vector B (t) in the coordinate system XYZ, and G x ( t), G y (t), and G z (t) are coordinate components in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions of the geomagnetic vector G (t) in the coordinate system XYZ.

地磁気ベクトルB(t)の、時刻tからtの間における方向変化ΔθB0、ΔφB0は、それぞれ次式により求めることができる。

Figure 2019178886
Direction changes Δθ B0 and Δφ B0 between time t 0 and t 1 of the geomagnetic vector B (t) can be obtained by the following equations, respectively.
Figure 2019178886

これに伴って、重力ベクトルG(t)も時刻tからtの間に同様の方向変化を受けているはずである。すなわち、時刻tでの重力ベクトルの方向θ(t)、φ(t)は、それぞれ次式で表すことができる。

Figure 2019178886
Along with this, the gravity vector G (t 0 ) should have undergone a similar change in direction from time t 0 to t 1 . That is, the directions of gravity vectors θ G (t 1 ) and φ G (t 1 ) at time t 1 can be expressed by the following equations, respectively.
Figure 2019178886

式17から、重力ベクトルG(t)の座標系XYZにおける各座標成分は、(式15)の逆変換として次式により求めることができる。

Figure 2019178886
From Expression 17, each coordinate component in the coordinate system XYZ of the gravity vector G (t 1 ) can be obtained by the following expression as an inverse transformation of (Expression 15).
Figure 2019178886

ただし、ここで重力ベクトルG(t)の大きさは|G(t)|は、地表では常に一定であるとし、時刻tから変化していないとした。上記手順で求めた加速度ベクトルa(t)と重力ベクトルG(t)を、変位検出部73内に記憶しておく。 However, it is assumed here that the magnitude of the gravity vector G (t) is | G (t) | is always constant on the ground surface and has not changed from the time t 0 . The acceleration vector a (t 1 ) and the gravity vector G (t 1 ) obtained by the above procedure are stored in the displacement detector 73.

からさらにΔt秒後の時刻をtとする(t=t+Δt)。このとき、加速度センサ92は、距離測定装置1に印加される重力と加速度の合成ベクトルM(t)を検出する。ここで、再びΔtが十分に短い時間であれば、装置の姿勢は時刻tから大きく変化していないと考えることができ、重力ベクトルG(t)はG(t)に等しいとみなすことができる。すなわち、時刻tに加速度センサ92が検出した加速度ベクトルa(t)は次式で表すことができる。

Figure 2019178886
The time after Δt seconds from t 1 is t 2 (t 2 = t 1 + Δt). At this time, the acceleration sensor 92 detects a combined vector M (t 2 ) of gravity and acceleration applied to the distance measuring device 1. Here, if Δt is a sufficiently short time again, it can be considered that the attitude of the apparatus has not changed significantly from time t 1 , and the gravity vector G (t 2 ) is considered to be equal to G (t 1 ). be able to. That is, the acceleration vector a (t 2 ) detected by the acceleration sensor 92 at time t 2 can be expressed by the following equation.
Figure 2019178886

また、地磁気ベクトルB(t)の時刻tからtの間における方向変化ΔθB1、ΔφB1から、時刻tにおける重力ベクトルG(t)は以下のように求められる。

Figure 2019178886
Further, the gravity vector G (t 2 ) at the time t 2 is determined as follows from the direction changes Δθ B1 and Δφ B1 between the time t 1 and the time t 2 of the geomagnetic vector B (t).
Figure 2019178886

上記手順で求めた加速度ベクトルa(t)と重力ベクトルG(t)を、変位検出部73内に記憶しておく。 The acceleration vector a (t 2 ) and the gravity vector G (t 2 ) obtained by the above procedure are stored in the displacement detection unit 73.

上記手順を時間間隔Δtで繰り返すことにより、加速度ベクトルa(t)と重力ベクトルG(t)の時系列データを得ることができる。一般に、時刻tでの加速度ベクトルa(t)、重力ベクトルG(t)は、以下のように表すことができる。

Figure 2019178886
By repeating the above procedure at the time interval Δt, time series data of the acceleration vector a (t) and the gravity vector G (t) can be obtained. In general, the acceleration vector a (t n ) and the gravity vector G (t n ) at time t n can be expressed as follows.
Figure 2019178886

上記手順により得られた加速度ベクトルa(t)の時系列データから、距離測定装置1の時刻tからの変位を求める方法について、以下に一例を示す。一般に、加速度ベクトルa(t)と位置ベクトルx(t)は以下の微分方程式を満たしており、これを解くことにより加速度ベクトルa(t)に起因する位置ベクトルx(t)を求めることができる。

Figure 2019178886
An example of a method for obtaining the displacement from the time t 0 of the distance measuring device 1 from the time series data of the acceleration vector a (t n ) obtained by the above procedure is shown below. In general, the acceleration vector a (t) and the position vector x (t) satisfy the following differential equation, and the position vector x (t) resulting from the acceleration vector a (t) can be obtained by solving this. .
Figure 2019178886

ここで、時刻tでは装置は静止していたため、初速度ベクトルは0である。また、静止状態からの相対的な変位を求めれば良いため、初期位置ベクトルについても0と置いて差し支えない。すなわち、速度ベクトルをv(t)とすると、以下の初期条件をもとに式22を解けば良い。

Figure 2019178886
Here, at time t 0 devices because it was stationary, the initial velocity vector is zero. In addition, since the relative displacement from the stationary state may be obtained, the initial position vector may be set to 0. That is, if the velocity vector is v (t), Equation 22 may be solved based on the following initial conditions.
Figure 2019178886

一般に、式22を位置ベクトルx(t)について解くためには、加速度ベクトルa(t)を時間tに関して2回積分を行う必要がある。しかし、いま得られている加速度ベクトルa(t)の情報は、時間間隔Δtの離散的な情報であるため、連続的な積分を実行することはできない。そこで、以下のように離散的な和によって解を求める。

Figure 2019178886
In general, to solve Equation 22 for the position vector x (t), it is necessary to integrate the acceleration vector a (t) twice with respect to time t. However, since the information of the acceleration vector a (t n ) obtained now is discrete information of the time interval Δt, continuous integration cannot be executed. Therefore, a solution is obtained by a discrete sum as follows.
Figure 2019178886

ここでtは変位終了の時刻であり、nは時刻tからtまでの時間を時間間隔Δtで割った分割数である。式24から得られた解ベクトルx(t)が、求めるべき距離測定装置1についての静止状態からの変位である。以下、この解ベクトルx(t)をΔxと表すことにする。 Where t is the time of the end displacement, n represents a number of divisions obtained by dividing the period from time t 0 to t at time intervals Delta] t. The solution vector x (t) obtained from Expression 24 is the displacement from the stationary state for the distance measuring device 1 to be obtained. Hereinafter, this solution vector x (t) will be expressed as Δx.

上記手順によって得られた変位ベクトルΔxは、座標系XYZから見た変位である。これを地表に対して静的な座標系X′Y′Z′から見た変位に置き換えるためには、式12によって、座標変換を行えば良い。すなわち、座標系X′Y′Z′から見た変位ベクトルをΔx′と表すと、次式により求めることができる。

Figure 2019178886
The displacement vector Δx obtained by the above procedure is a displacement viewed from the coordinate system XYZ. In order to replace this with the displacement seen from the coordinate system X′Y′Z ′ that is static with respect to the ground surface, the coordinate conversion may be performed by Equation 12. That is, when the displacement vector viewed from the coordinate system X′Y′Z ′ is expressed as Δx ′, it can be obtained by the following equation.
Figure 2019178886

上記の手順において、座標系XYZにおける変位ベクトルΔxを計算してから、座標系X′Y′Z′への座標変換を行い、変位ベクトルΔx′を求めたが、変位ベクトルΔx′を求める方法はこの限りではない。たとえば、加速度ベクトルa(t)について先に座標系X′Y′Z′への座標変換を行った上で、その積分(あるいは級数)計算を行っても良い。すなわち、座標系X′Y′Z′における加速度ベクトルと速度ベクトルを、それぞれa′(t)、v′(t)として、次式のように計算しても同様に変位ベクトルΔx′を求めることができる。

Figure 2019178886
In the above procedure, the displacement vector Δx in the coordinate system XYZ is calculated, and then the coordinate transformation to the coordinate system X′Y′Z ′ is performed to obtain the displacement vector Δx ′. The method for obtaining the displacement vector Δx ′ is as follows. This is not the case. For example, the acceleration vector a (t n ) may be converted into the coordinate system X′Y′Z ′ first, and then the integration (or series) may be calculated. That is, if the acceleration vector and the velocity vector in the coordinate system X′Y′Z ′ are a ′ (t n ) and v ′ (t n ), respectively, the displacement vector Δx ′ is similarly calculated even if it is calculated as follows: Can be sought.
Figure 2019178886

また、変位検出部73は地磁気センサ91、および加速度センサ92から、一定の時間間隔Δtでデータを読み取るとしたが、一定である必要はない。変位ベクトルx(t)を求めるために十分に短い時間間隔であれば、Δtの幅を任意に選んでも良い。この場合、時刻tからの時間間隔Δtを時系列で変位検出部73内に記憶しておき、式24を以下のように変更して計算を行えば良い。

Figure 2019178886
Further, although the displacement detector 73 reads data from the geomagnetic sensor 91 and the acceleration sensor 92 at a constant time interval Δt, it does not have to be constant. If the time interval is sufficiently short to obtain the displacement vector x (t), the width of Δt may be arbitrarily selected. In this case, the time interval Δt i from the time t 0 may be stored in the displacement detection unit 73 in time series, and the calculation may be performed by changing Equation 24 as follows.
Figure 2019178886

また上記手順において、任意の時刻における重力ベクトルG(t)を予測するために、地磁気ベクトルB(t)の時間的な方向変化を用いたが、予測方法はこの限りではない。たとえば、距離測定装置1にジャイロセンサを設けることで、装置の角加速度をあわせて取得し、その情報から重力ベクトルG(t)の方向を予測する構成としても良い。   In the above procedure, the temporal direction change of the geomagnetic vector B (t) is used to predict the gravity vector G (t) at an arbitrary time, but the prediction method is not limited to this. For example, the distance measuring device 1 may be provided with a gyro sensor so as to acquire the angular acceleration of the device together and predict the direction of the gravity vector G (t) from the information.

<2点間距離測定>
以下では、前述の『直接距離測定』、『姿勢検出』、『変位検出』を応用して、3次元空間内の任意の2点間距離を算出するために、2点間距離算出部74で行う処理内容について、図7をもとに説明する。測定対象となる3次元空間内の2点をそれぞれA点、B点とする。
<Measurement of distance between two points>
In the following, in order to calculate the distance between any two points in the three-dimensional space by applying the aforementioned “direct distance measurement”, “attitude detection”, and “displacement detection”, the two-point distance calculation unit 74 The processing content to be performed will be described with reference to FIG. Two points in the three-dimensional space to be measured are point A and point B, respectively.

まず、距離測定装置1によってA点までの直接距離を測定する。このときの3次元空間における装置の位置をOとする。O点からA点までの距離は『直接距離測定』で述べた方法によって測定することができる。また同時に、『姿勢検出』で述べた方法によって、地表に対して静的な座標系X′Y′Z′における装置の姿勢も検出することができる。これにより、O点からA点に向かうA点距離ベクトルrを求めることができる。 First, the direct distance to the point A is measured by the distance measuring device 1. Let O be the position of the device in the three-dimensional space at this time. The distance from point O to point A can be measured by the method described in “Direct distance measurement”. At the same time, the device attitude in the coordinate system X′Y′Z ′ that is static with respect to the ground surface can be detected by the method described in “Attitude detection”. Thereby, the A point distance vector r A from the O point toward the A point can be obtained.

次に、距離測定装置1によってB点までの直接距離を測定する。しかし、装置をB点の方向に向ける際、B点の測定基準位置は、先ほどA点を測定した時の基準位置Oから一般にずれている。このO点からのずれを、『変位検出』で述べた方法によって検出する。いま、装置の方向をA点からB点に向けたことにより、3次元空間における装置の位置がO点からO′点にずれたとすると、O点からO′点に向かうベクトルは、まさに『変位検出』で求めた変位ベクトルΔx′そのものである。   Next, the direct distance to point B is measured by the distance measuring device 1. However, when the device is pointed in the direction of point B, the measurement reference position of point B is generally deviated from the reference position O when point A was measured earlier. The deviation from the O point is detected by the method described in “Displacement detection”. Now, assuming that the position of the device is shifted from the point A to the point B by shifting the position of the device from the point O to the point O ′, the vector from the point O to the point O ′ is exactly “displacement”. It is the displacement vector Δx ′ itself obtained in “Detection”.

ここで、装置の位置をO点、O’点としたが、実際には、『直接距離測定』を行う距離計測部71の位置をO点、O’点とすることが好ましい。すなわち、変位検出としては、距離計測部71の変位を検出することが望ましい。すなわち、『変位検出』を行う加速度センサ92の位置と距離計測部71とを、例えば距離測定装置1におけるY軸方向に重なる位置に隣接して配置することによって、距離計測部71の変位を算出しても良い。また、距離測定装置1内における距離計測部71と加速度センサ92との相対的な位置に基づいて、加速度センサ92が検出した変位から、距離計測部71の変位を算出して用いても良い。   Here, the position of the apparatus is the O point and the O ′ point, but actually, the position of the distance measuring unit 71 that performs “direct distance measurement” is preferably the O point and the O ′ point. That is, it is desirable to detect the displacement of the distance measuring unit 71 as the displacement detection. That is, the displacement of the distance measuring unit 71 is calculated by arranging the position of the acceleration sensor 92 that performs “displacement detection” and the distance measuring unit 71 adjacent to a position that overlaps in the Y-axis direction in the distance measuring device 1, for example. You may do it. Further, the displacement of the distance measuring unit 71 may be calculated from the displacement detected by the acceleration sensor 92 based on the relative position between the distance measuring unit 71 and the acceleration sensor 92 in the distance measuring device 1.

上記を踏まえて、O′点からB点までの直接距離を測定する。O点からA点までの直接距離を測定したときと同様に、『直接距離測定』によってO′点からB点までの距離を、『姿勢検出』によって座標系X′Y′Z′における装置の姿勢をそれぞれ検出し、O′点からB点に向かうB点距離ベクトルrを求める。 Based on the above, the direct distance from point O ′ to point B is measured. In the same way as when measuring the direct distance from the O point to the A point, the distance from the O 'point to the B point is measured by "Direct distance measurement", and the device in the coordinate system X'Y'Z' is measured by "Attitude detection". Each posture is detected, and a B point distance vector r B from the O ′ point to the B point is obtained.

上記で求めた3つのベクトルr、Δx′、rを利用すると、図7から2点間距離ABは次式により求められることがわかる。

Figure 2019178886
When the three vectors r A , Δx ′, and r B obtained above are used, it can be seen from FIG. 7 that the distance AB between the two points is obtained by the following equation.
Figure 2019178886

式27の計算は、各ベクトルの成分の和を求めてから絶対値をとっても良いし、ベクトルの内積を利用して、以下のように計算しても良い。

Figure 2019178886
The calculation of Expression 27 may take the absolute value after obtaining the sum of the components of each vector, or may be calculated as follows using the inner product of the vectors.
Figure 2019178886

<2点間角度測定>
以下では、前述の『直接距離測定』、『姿勢検出』を応用して、3次元空間内の任意の2点をなす角度を算出するために、2点間角度算出部75で行う処理内容について、図8をもとに説明する。測定対象となる3次元空間内の2点をそれぞれA点、B点とする。
<Measurement of angle between two points>
In the following, processing contents performed by the angle calculation unit 75 between two points in order to calculate an angle between two arbitrary points in the three-dimensional space by applying the above-described “direct distance measurement” and “posture detection”. This will be described with reference to FIG. Two points in the three-dimensional space to be measured are point A and point B, respectively.

まず、距離測定装置1によってA点までの直接距離を測定する。このときの3次元空間における装置の位置をOとする。座標系X′Y′Z′におけるO点からA点に向かうA点距離ベクトルrは、『2点間距離測定』で述べた方法と同様に求めることができる。 First, the direct distance to the point A is measured by the distance measuring device 1. Let O be the position of the device in the three-dimensional space at this time. The A point distance vector r A from the O point to the A point in the coordinate system X′Y′Z ′ can be obtained in the same manner as described in “Measurement of distance between two points”.

次に、距離測定装置1によってB点までの直接距離を測定する。このときの装置の3次元空間内の位置をO′とする。座標系X′Y′Z′におけるO′点からB点に向かう距離ベクトルrについても、上記と同様に求めることができる。 Next, the direct distance to point B is measured by the distance measuring device 1. A position in the three-dimensional space of the apparatus at this time is defined as O ′. The distance vector r B from the O ′ point to the B point in the coordinate system X′Y′Z ′ can be obtained in the same manner as described above.

上記で求めた2つのベクトルr、rを利用すると、3次元空間において2つのベクトルr、rがなす角度、すなわち、2直線OA、O’Bがなす角度θは、図8からベクトルの内積計算により、次のように求められることがわかる。

Figure 2019178886
Using the two vectors r A and r B obtained above, the angle formed by the two vectors r A and r B in the three-dimensional space, that is, the angle θ formed by the two straight lines OA and O′B can be obtained from FIG. It can be seen that the inner product calculation of the vectors can be obtained as follows.
Figure 2019178886

ここで、rAx、rAy、rAzは距離ベクトルrのX′軸、Y′軸、Z′軸方向の座標成分、また、rBx、rBy、rBzは距離ベクトルrのX′軸、Y′軸、Z′軸方向の座標成分である。 Here, r Ax , r Ay , and r Az are the coordinate components of the distance vector r A in the X′- axis, Y′-axis, and Z′-axis directions, and r Bx , r By , and r Bz are the X of the distance vector r B These are coordinate components in the 'axis, Y' axis, and Z 'axis directions.

上記の説明において、装置をA点からB点に向ける際に伴う、測定基準位置の変位(O点からO′点に向かう変位ベクトルΔx′)を考慮しなかったが、『2点間距離測定』の場合と同様に、変位ベクトルΔx′を考慮に入れて、O点でのOA、OBがなす角度、あるいは、O′点でのO′A、O′Bがなす角度を計算する仕様としても良い。このとき、O点でのOA、OBがなす角度θを計算する場合はベクトルrとΔx′+rの内積を、O′点でのO′A、O′Bがなす角度θを計算する場合はベクトルr−Δx′とrの内積を、式29と同様の手順で計算すれば良い。 In the above description, the displacement of the measurement reference position (displacement vector Δx ′ from the O point toward the O ′ point) accompanying the direction of the apparatus from the A point to the B point was not considered. In the same manner as in the case of the above, taking into account the displacement vector Δx ′, the angle formed by OA and OB at the point O or the angle formed by O′A and O′B at the point O ′ is calculated. Also good. At this time, when calculating the angle θ 1 formed by OA and OB at the point O, the inner product of the vector r A and Δx ′ + r B is used, and the angle θ 2 formed by the O′A and O′B at the point O ′ is calculated. In the case of calculation, the inner product of the vectors r A −Δx ′ and r B may be calculated in the same procedure as in Equation 29.

<動作モード:直接距離測定モード>
以下、制御部70によって制御される距離測定装置1の動作モードについて説明する。本実施形態に係る距離測定装置1は、動作モードの一例として直接距離測定モードを有する。
<Operation mode: Direct distance measurement mode>
Hereinafter, an operation mode of the distance measuring device 1 controlled by the control unit 70 will be described. The distance measuring apparatus 1 according to the present embodiment has a direct distance measuring mode as an example of an operation mode.

制御部70に対し、直接距離測定モードでの動作指示が、操作部40に対する操作入力にもとづいて入力されると、制御部70が距離測定装置1を直接距離測定モードに設定する。制御部70は操作部40からの操作入力にもとづいて、直接距離を測定するために以下の制御を行う。   When an operation instruction in the direct distance measurement mode is input to the control unit 70 based on an operation input to the operation unit 40, the control unit 70 sets the distance measurement device 1 to the direct distance measurement mode. The control unit 70 performs the following control to directly measure the distance based on the operation input from the operation unit 40.

ユーザは距離測定装置1を測定対象点に向けて、操作部40からレーザー光の投射指示を行う。制御部70は前記の指示を受けて、投射部20へ発光制御信号を出力し、投射部からレーザー光を測定対象点に向けて投射する。なお、この段階では直接距離の測定は行わないものとする。   The user directs the laser beam projection from the operation unit 40 with the distance measuring device 1 facing the measurement target point. In response to the above instruction, the control unit 70 outputs a light emission control signal to the projection unit 20 and projects laser light from the projection unit toward the measurement target point. In this stage, the direct distance measurement is not performed.

ユーザは測定対象点に映るレーザー光の照射点を確認しながら、真に測定したい位置を定める。その上で、操作部40から直接距離の測定実行指示を行う。制御部70は前記の指示を受けて、『直接距離測定』で述べた方法によって、測定対象点までの直接距離の測定を実行する。   The user determines the position to be truly measured while confirming the irradiation point of the laser beam reflected on the measurement target point. Then, a distance measurement execution instruction is issued directly from the operation unit 40. In response to the instruction, the control unit 70 measures the direct distance to the measurement target point by the method described in “Direct distance measurement”.

測定した直接距離の結果は、表示部50へ表示することによって、ユーザへ通知する。ユーザは表示された結果を確認して、再度測定を行いたい場合はレーザー光の投射指示を、また、測定を終了したい場合は直接距離測定モードの終了指示を、操作部40から行う。   The result of the measured direct distance is displayed on the display unit 50 to notify the user. The user confirms the displayed result, and gives a laser beam projection instruction from the operation unit 40 when the user wants to perform measurement again, or directs the end of the direct distance measurement mode when he wants to finish the measurement.

上記の説明において、直接距離の測定を「レーザー光の投射」と「距離の測定実行」の2段階のステップに分け、2段階の指示をユーザへ求めるようにしたが、この限りではない。たとえば、一定の時間間隔で「レーザー光の投射」と「距離の測定実行」を自動で繰り返すことで、連続的に直接距離の測定を行い、測定結果をリアルタイムに表示部50に表示する仕様としても良い。   In the above description, the direct distance measurement is divided into two steps of “laser light projection” and “distance measurement execution”, and a two-step instruction is requested from the user, but this is not restrictive. For example, by automatically repeating “projection of laser light” and “execution of distance” at regular time intervals, the distance is continuously measured directly, and the measurement result is displayed on the display unit 50 in real time. Also good.

また、「レーザー光の投射」と「距離の測定実行」の2段階のステップは、操作部40の1つのスイッチによって指示するように構成しても良い。たとえば、スイッチを押し続けることで「レーザー光の投射」指示を行い、スイッチを離したタイミングで「距離の測定実行」指示を行う構成としても良い。これにより、レーザー光を常時投射し続けることがなくなり、ユーザや周囲の人の目にレーザー光を晒し続ける危険性を回避することができると共に、スイッチを押下する操作としては1度の操作で距離測定を実行することができ、操作性が向上する。   Further, the two steps of “laser light projection” and “distance measurement execution” may be instructed by one switch of the operation unit 40. For example, a “laser light projection” instruction may be issued by continuing to hold down the switch, and a “distance measurement execution” instruction may be issued when the switch is released. As a result, the laser light is not constantly projected and the danger of the laser light being continuously exposed to the eyes of the user and the surrounding people can be avoided, and the operation of pressing the switch is a single operation. Measurement can be performed and operability is improved.

また、「レーザー光の投射」を指示後、一定時間「距離の測定実行」が行われなかった場合、レーザー光の投射を停止する構成としても良い。これにより、上記と同様の危険性を回避できると同時に、レーザー光を投射し続けることによる電源部61の電力消費を低減することができる。   In addition, after instructing “projection of laser light”, if “distance measurement execution” is not performed for a certain time, the projection of laser light may be stopped. As a result, the same danger as described above can be avoided, and at the same time, the power consumption of the power supply unit 61 caused by continuing to project the laser light can be reduced.

また、1回の「距離の測定実行」指示に対して、複数回の測定を実行し、その平均値を制御部70内で算出して表示する構成としても良い。これにより、測定結果のバラつきを抑えることが可能である。また、この測定回数を操作部40からの操作によって、設定できる構成としても良い。   Further, a configuration may be adopted in which a plurality of measurements are executed in response to one “distance measurement execution” instruction, and the average value is calculated and displayed in the control unit 70. Thereby, it is possible to suppress variation in the measurement result. In addition, the number of times of measurement may be set by an operation from the operation unit 40.

また、距離測定装置1にスピーカーやブザーなどの発音部を設ける構成としても良い。これにより、ユーザへの測定完了通知を表示部50に表示するだけでなく、聴覚的に通知することで、ユーザは表示部50を確認せずに測定完了を認識することができる。   Further, the distance measuring device 1 may be provided with a sound generation unit such as a speaker or a buzzer. Thus, not only the measurement completion notification to the user is displayed on the display unit 50 but also the auditory notification, the user can recognize the measurement completion without checking the display unit 50.

また、距離測定装置1にLEDなどのランプを設ける構成としても良い。たとえば青色と赤色のLEDを搭載することにより、測定が正常に完了すれば青色LEDを点灯、測定中に異常が発生すれば赤色LEDを点滅するなど、ユーザへの視認性を向上することができる。   The distance measuring device 1 may be provided with a lamp such as an LED. For example, by mounting blue and red LEDs, the blue LED can be turned on when the measurement is completed normally, and the red LED can be flashed if an abnormality occurs during the measurement. .

<動作モード:2点間距離測定モード>
本実施形態に係る距離測定装置1は、動作モードの一例として2点間距離測定モードを有する。本動作モードの測定方法は、前記の『2点間距離測定』に準ずる。
<Operation mode: Distance measurement mode between two points>
The distance measuring device 1 according to the present embodiment has a two-point distance measuring mode as an example of an operation mode. The measurement method in this operation mode conforms to the above-mentioned “measurement of distance between two points”.

制御部70に対し、2点間距離測定モードでの動作指示が、操作部40に対する操作入力にもとづいて入力されると、制御部70が距離測定装置1を2点間距離測定モードに設定する。制御部70は操作部40からの操作入力にもとづいて、3次元空間における2点間距離を測定するために以下の制御を行う。   When an operation instruction in the two-point distance measurement mode is input to the control unit 70 based on an operation input to the operation unit 40, the control unit 70 sets the distance measurement device 1 to the two-point distance measurement mode. . Based on the operation input from the operation unit 40, the control unit 70 performs the following control in order to measure the distance between two points in the three-dimensional space.

ユーザは距離測定装置1を、1点目の測定対象点に向けて、直接距離測定モードと同様の手順により測定を行う。このとき、測定結果を表示部50へ表示することによって、ユーザへ1点目の測定が完了したことを通知する。   The user directs the distance measurement device 1 toward the first measurement target point and performs measurement in the same procedure as in the direct distance measurement mode. At this time, the measurement result is displayed on the display unit 50 to notify the user that the first measurement has been completed.

また、1点目の測定実行と同時に『変位検出』の機能を有効にし、1点目の測定位置からの、3次元空間における距離測定装置1の変位を検出する。   Simultaneously with the execution of the first measurement, the “displacement detection” function is enabled to detect the displacement of the distance measuring device 1 in the three-dimensional space from the first measurement position.

ユーザは距離測定装置1を、2点目の測定対象点に向けて、直接距離測定モードと同様の手順により測定を行う。このとき、「レーザー光の投射」ステップ中は『変位検出』機能を継続して有効にしておき、「距離の測定実行」指示がなされたことに基づいて終了する。これにより、『2点間距離測定』で詳述した、O点からO′点までの変位ベクトルΔx′を正確に検出することができる。   The user directs the distance measuring device 1 toward the second measurement target point and performs the measurement in the same procedure as in the direct distance measurement mode. At this time, during the “projection of laser light” step, the “displacement detection” function is continuously enabled, and the processing is terminated based on the instruction to “execute distance measurement”. As a result, the displacement vector Δx ′ from the point O to the point O ′ described in detail in “Measurement of distance between two points” can be accurately detected.

2点目の測定結果、および2点間距離の測定結果を、表示部50へ表示することによって、ユーザへ測定が完了したことを通知する。ユーザは表示された結果を確認して、再度測定を行いたい場合は1点目の測定開始指示を、また、測定を終了したい場合は2点間距離測定モードの終了指示を、操作部40から行う。   By displaying the second measurement result and the measurement result of the distance between the two points on the display unit 50, the user is notified that the measurement is completed. The user confirms the displayed result, and if the measurement is to be performed again, the first measurement start instruction is given. If the measurement is to be finished, the two-point distance measurement mode end instruction is given from the operation unit 40. Do.

本動作モードは、『変位検出』機能の有効/無効を、操作部40から選択できる機能を有する。これにより、たとえばO点とO′点が一致することが保証されている場合などに、式28における距離測定装置1の変位ベクトルΔx′を0とおくことができ、制御部70での処理内容を軽減できる。このとき、式29は以下の余弦定理へ帰着し、式31のようになる。

Figure 2019178886
This operation mode has a function capable of selecting from the operation unit 40 whether the “displacement detection” function is valid / invalid. Thereby, for example, when it is guaranteed that the O point and the O ′ point coincide with each other, the displacement vector Δx ′ of the distance measuring device 1 in Expression 28 can be set to 0, and the processing contents in the control unit 70 Can be reduced. At this time, Equation 29 is reduced to the following cosine theorem and becomes Equation 31.
Figure 2019178886

上記の2点間距離測定モードについて、動作フローチャートを図9に示す。距離測定装置1に2点間距離測定モードが設定されると、ステップF1において、測定回数を数える測定カウンタNを0に初期化し、操作部40へレーザー投射指示が入力されるのを待機する(ステップF2)。   FIG. 9 shows an operation flowchart for the two-point distance measurement mode. When the two-point distance measurement mode is set in the distance measuring device 1, a measurement counter N that counts the number of measurements is initialized to 0 in step F1, and the operation waits for a laser projection instruction to be input to the operation unit 40 ( Step F2).

操作部40によってレーザー投射指示が入力されると、レーザー光の投射を実行し(ステップF3)、次にステップF4において、操作部40へ距離測定実行指示が入力されるのを待機する。   When a laser projection instruction is input by the operation unit 40, laser light projection is executed (step F3). Next, in step F4, a wait for a distance measurement execution instruction to be input to the operation unit 40 is waited.

距離測定実行指示を受けると、測定カウンタNをインクリメントする(ステップF5)。インクリメントした結果、Nが1の場合(1点目の測定の場合)は、変位検出を開始し(ステップF7)、地磁気センサ91及び加速度センサ92を用いて距離測定装置1の3次元空間における変位の検出を開始する。インクリメントした結果、Nが2の場合(2点目の測定の場合)は、変位検出機能を終了し(ステップF8)、ステップF7で変位検出を開始してからの変位量を算出する。   When the distance measurement execution instruction is received, the measurement counter N is incremented (step F5). If N is 1 as a result of the increment (in the case of the first measurement), displacement detection is started (step F7), and the displacement in the three-dimensional space of the distance measuring device 1 using the geomagnetic sensor 91 and the acceleration sensor 92 is started. Start detecting. As a result of the increment, if N is 2 (in the case of measurement at the second point), the displacement detection function is terminated (step F8), and the displacement amount after the start of displacement detection in step F7 is calculated.

そして、ステップF9において距離計測部71によってN点目の距離測定を実行し、その測定結果を表示部50へ表示する(ステップF10)。このとき、距離計測部71によって距離の計測を開始するのと同時に地磁気センサ91を用いて距離計測部71の姿勢を検出する。   In step F9, the distance measurement unit 71 performs distance measurement of the Nth point and displays the measurement result on the display unit 50 (step F10). At this time, the distance measuring unit 71 detects the posture of the distance measuring unit 71 using the geomagnetic sensor 91 simultaneously with the start of distance measurement.

この時点で測定カウンタNの値が2の場合、すなわち、2点間距離の対象となる2点の測定が完了した場合は、2点間距離の算出を行い(ステップF12)、その結果も併せて表示部50へ表示する(ステップF13)。測定カウンタNの値が1の場合、すなわち、まだ1点目の測定しか完了していない場合は、ステップF2へ戻り、2点目の測定サイクルの実行を待機する。ここで、上述したように、2点目の測定指示、すなわち本動作モードにおいてはレーザー投射指示が所定時間の間なされない場合には、2点間距離測定モードを終了するようにしても良い。   If the value of the measurement counter N is 2 at this time, that is, if the measurement of two points that are the target of the distance between the two points is completed, the distance between the two points is calculated (step F12), and the result is also included Is displayed on the display unit 50 (step F13). If the value of the measurement counter N is 1, that is, if only the first measurement has been completed, the process returns to step F2 and waits for the execution of the second measurement cycle. Here, as described above, in the second point measurement instruction, that is, in this operation mode, when the laser projection instruction is not given for a predetermined time, the two-point distance measurement mode may be terminated.

ステップF14において、操作部40へ継続測定指示がない場合は、2点間距離測定モードを終了する。継続測定指示があった場合は、ステップF1へ戻り、上記のステップを繰り返す。なお、ステップF14において、ステップF2に相当する操作部40へのレーザー投射指示を受け付けたことを以って、継続測定指示があったと判定し、測定カウンタNを初期化(ステップS1)し、そのままステップF3に進んでも良い。   In step F14, when there is no continuous measurement instruction to the operation unit 40, the two-point distance measurement mode is terminated. If there is a continuous measurement instruction, the process returns to step F1 and the above steps are repeated. In step F14, it is determined that there has been a continuous measurement instruction by receiving a laser projection instruction to the operation unit 40 corresponding to step F2, and the measurement counter N is initialized (step S1), and remains as it is. You may advance to step F3.

<動作モード:2点間角度測定モード>
本実施形態に係る距離測定装置1は、動作モードの一例として2点間角度測定モードを有する。本動作モードの測定方法は、上述した『2点間角度測定』に準ずる。
<Operation mode: Two-point angle measurement mode>
The distance measuring device 1 according to the present embodiment has a two-point angle measurement mode as an example of an operation mode. The measurement method in this operation mode conforms to the above-mentioned “measurement between two points”.

制御部70に対し、2点間角度測定モードでの動作指示が、操作部40に対する操作入力にもとづいて入力されると、制御部70が距離測定装置1を2点間角度測定モードに設定する。制御部70は操作部40からの操作入力にもとづいて、3次元空間における2点がなす角度を測定するために以下の制御を行う。   When an operation instruction in the two-point angle measurement mode is input to the control unit 70 based on an operation input to the operation unit 40, the control unit 70 sets the distance measuring device 1 to the two-point angle measurement mode. . Based on the operation input from the operation unit 40, the control unit 70 performs the following control in order to measure the angle formed by two points in the three-dimensional space.

測定手順は、基本的に2点間距離測定モードと同様である。すなわち、ユーザはまず、距離測定装置1を1点目の測定対象点に向けて測定を行い、距離測定装置1を2点目の測定対象点に向けて測定を行う。   The measurement procedure is basically the same as the two-point distance measurement mode. That is, the user first measures the distance measuring device 1 toward the first measurement target point, and measures the distance measuring device 1 toward the second measurement target point.

2点それぞれの測定結果、および2点間をなす角度の算出結果を、表示部50へ表示することによって、ユーザへ測定が完了したことを通知する。ユーザは表示された結果を確認して、再度測定を行いたい場合は1点目の測定開始指示を、また、測定を終了したい場合は2点間角度測定モードの終了指示を、操作部40から行う。   By displaying the measurement result of each of the two points and the calculation result of the angle between the two points on the display unit 50, the user is notified that the measurement has been completed. When the user confirms the displayed result and wants to perform the measurement again, he / she gives an instruction to start the measurement at the first point, and when the user wants to end the measurement, gives an instruction to end the angle measurement mode between the two points. Do.

本動作モードは、測定角度の対象を操作部40から選択できる機能を有する。『2点間角度測定』において詳述したように、算出する角度の対象として、O点での直線OA、OBがなす角度、O′点での直線O′A、O′Bがなす角度、変位ベクトルΔx′を無視したrとrの相対角度、が考えられる。これが選択できることにより、ユーザは所望の角度を測定することができる。なお、これらの角度を選択可能にしても良いし、すべてまたは一部を表示部50に表示するようにしても良い。また、複数の算出角度を組み合わせた結果を表示しても良く、例えば平均値を表示しても良い。また、これらの場合、変位ベクトルΔx′が所定値を超える場合には、エラーを表示するようにしても良い。測定し直すことで変位ベクトルΔx′が所定値を下回るようにすることで、角度の算出精度を向上することができる。 This operation mode has a function of selecting a measurement angle target from the operation unit 40. As described in detail in “Measurement of the angle between two points”, the angles to be calculated are the angles formed by the straight lines OA and OB at the point O, the angles formed by the straight lines O′A and O′B at the point O ′, A relative angle between r A and r B ignoring the displacement vector Δx ′ is conceivable. Since this can be selected, the user can measure a desired angle. Note that these angles may be selectable, or all or part of the angles may be displayed on the display unit 50. Moreover, the result of combining a plurality of calculated angles may be displayed, for example, an average value may be displayed. In these cases, when the displacement vector Δx ′ exceeds a predetermined value, an error may be displayed. By re-measuring so that the displacement vector Δx ′ falls below a predetermined value, the angle calculation accuracy can be improved.

また本動作モードは、角度だけに限らず、図7に示すような3つのベクトルr、Δx′、rで閉じた図形の任意の角度を測定できる構成としても良い。これにより、ユーザはr、Δx′、rで閉じた図形において、知りたい角度部分を選択することにより、所望の角度を測定することができる。なお、表示部50にこの閉じた図形自体を表示して、それぞれの角度の一部または全部を表示するようにしても良い。 In addition, this operation mode is not limited to the angle, and may be configured to measure an arbitrary angle of a figure closed by three vectors r A , Δx ′, and r B as shown in FIG. Thereby, the user can measure a desired angle by selecting an angle portion to be known in the graphic closed by r A , Δx ′, and r B. In addition, you may make it display this closed figure itself on the display part 50, and may display a part or all of each angle.

(第2実施形態)
<外部機器からの自動制御の例>
本実施形態においては、距離測定装置1に外部機器との通信機能を搭載可能にした場合の他の制御態様を以下に説明する。ここでの外部機器とは、PC、スマートフォン、タブレット端末、またシーケンサをはじめとした各種産業用電子機器などが挙げられる。以下の説明においては、第1実施形態と異なる部分のみ説明し、それ以外の説明は省略する。
(Second Embodiment)
<Example of automatic control from an external device>
In the present embodiment, another control mode in the case where the distance measuring apparatus 1 can be equipped with a communication function with an external device will be described below. Examples of the external device include a PC, a smartphone, a tablet terminal, and various industrial electronic devices such as a sequencer. In the following description, only portions different from the first embodiment will be described, and other descriptions will be omitted.

この態様においては、距離測定装置1は内部構成として外部機器との通信インターフェース部を備え、制御部70によって管理、制御される。この通信インターフェース部としては、USBをはじめとした有線通信や、Wi−Fiをはじめとした無線通信が含まれる。また通信プロトコルは、MODBUS(登録商標)など産業用電子機器との接続手段として一般的なものを採用しても良いし、独自のプロトコルを作成して採用しても良い。   In this aspect, the distance measuring apparatus 1 includes a communication interface unit with an external device as an internal configuration, and is managed and controlled by the control unit 70. The communication interface unit includes wired communication such as USB, and wireless communication such as Wi-Fi. As the communication protocol, a general communication means such as MODBUS (registered trademark) may be adopted as a connection means, or a unique protocol may be created and adopted.

制御部70には、距離測定装置1の各種制御に対応したコマンド群が用意されるように構成しても良い。これにより、外部機器は所望の制御に対応した指示コマンドを距離測定装置1に送信することで、距離測定装置1の任意の制御が行えるように構成しても良い。たとえば、「直接距離の測定実行」や、「測定結果の読み出し」などの制御指示を用意しても良い。   The control unit 70 may be configured such that command groups corresponding to various controls of the distance measuring device 1 are prepared. Thus, the external device may be configured to perform arbitrary control of the distance measuring device 1 by transmitting an instruction command corresponding to the desired control to the distance measuring device 1. For example, control instructions such as “direct distance measurement execution” and “measurement result readout” may be prepared.

制御コマンドの一例を表1に示す。想定し得る制御の種類は、この限りではない。

Figure 2019178886
An example of the control command is shown in Table 1. The type of control that can be assumed is not limited to this.
Figure 2019178886

PCやスマートフォン、タブレット端末上から制御を行う場合は、各デバイス向けのアプリケーションを用意しても良い。たとえば、iOS(登録商標)やAndroid(登録商標) OSに対応したスマートフォン向けのアプリケーションを用意し、スマートフォン上のタッチ操作から、Wi−Fi経由で前記の指示コマンドを送信し、距離測定装置1の各種制御を行う構成としても良い。   When controlling from a PC, a smartphone, or a tablet terminal, an application for each device may be prepared. For example, an application for a smartphone corresponding to an iOS (registered trademark) or Android (registered trademark) OS is prepared, and the instruction command is transmitted via Wi-Fi from a touch operation on the smartphone. It is good also as a structure which performs various controls.

距離測定装置1をスマートフォン2から操作した場合の様子と、スマートフォン2上で動作するアプリケーションの画面構成について、図10に一例を示す。アプリケーションの画面構成は一例であり、この限りではない。   An example of the state when the distance measuring device 1 is operated from the smartphone 2 and the screen configuration of the application operating on the smartphone 2 are shown in FIG. The screen configuration of the application is an example and is not limited to this.

図10においては、スマートフォン2を用いて距離測定装置1を動作させて2点間距離測定モードでA点とB点との距離を測定し、その結果をスマートフォン2の表示画面上に表示した状態を示している。この表示画面上においては、距離測定装置1からA点までの距離とB点までの距離のそれぞれと、A点とB点の2点間の距離を併記して表示するようにしている。   In FIG. 10, the distance measuring device 1 is operated using the smartphone 2, the distance between the points A and B is measured in the two-point distance measurement mode, and the result is displayed on the display screen of the smartphone 2. Is shown. On the display screen, the distance from the distance measuring device 1 to the point A and the distance to the point B, and the distance between the two points of the points A and B are displayed together.

<外部機器との連携による2点間距離測定システム>
上述した通信機能を利用して、外部機器と連携した場合の制御態様を以下に説明する。これまでの説明においては、距離測定装置1内に地磁気センサ91や加速度センサ92を設け、姿勢検出や変位検出、ひいては2点間距離測定などの各種測定を、距離測定装置1単体で行える構成としていた。
<Point-to-point distance measurement system in cooperation with external equipment>
A control mode when the communication function described above is used and linked with an external device will be described below. In the description so far, the geomagnetic sensor 91 and the acceleration sensor 92 are provided in the distance measuring device 1 so that various measurements such as posture detection, displacement detection, and distance measurement between two points can be performed by the distance measuring device 1 alone. It was.

ここでは、距離測定装置1内には地磁気センサ91や加速度センサ92を設けず、通信機能を介して、外部機器がもつ地磁気センサや加速度センサのデータを利用することで、2点間距離測定などの各種計算を行う構成について、図11をもとに説明する。外部機器としてはスマートフォン、タブレット端末などが挙げられる。以下では、外部機器をスマートフォン2として説明する。   Here, the geomagnetic sensor 91 and the acceleration sensor 92 are not provided in the distance measuring apparatus 1, and the distance between two points is measured by using the data of the geomagnetic sensor and the acceleration sensor of the external device via the communication function. A configuration for performing the various calculations will be described with reference to FIG. Examples of external devices include smartphones and tablet terminals. Below, an external device is demonstrated as the smart phone 2.

図11(a)に示すように、距離測定装置1とスマートフォン2は、固定部品3によって互いに連結されている。これにより、距離測定装置1とスマートフォン2は、3次元空間における互いの姿勢および位置関係を、常に一定に保つことができる。すなわち、スマートフォン2内の地磁気センサ、および加速度センサが検出するそれぞれのデータは、距離測定装置1内に各センサが設置されていた場合に検出するデータと同等である。なお、固定部品3は、距離測定装置1を構成する一部品と一体に構成されていても良い。固定の仕方としては、例えばスマートフォン2が有するコネクタに挿抜される接続子によって固定されるようにしても良く、その場合には、コネクタを介したデータの送受信が可能なように構成しても良い。   As shown in FIG. 11A, the distance measuring device 1 and the smartphone 2 are connected to each other by a fixed component 3. Thereby, the distance measuring device 1 and the smart phone 2 can always keep each other's attitude | position and positional relationship in three-dimensional space constant. That is, each data detected by the geomagnetic sensor and the acceleration sensor in the smartphone 2 is equivalent to data detected when each sensor is installed in the distance measuring device 1. Note that the fixed component 3 may be integrally formed with one component constituting the distance measuring device 1. As a fixing method, for example, the smartphone 2 may be fixed by a connector inserted into and removed from the connector, and in that case, data may be transmitted and received through the connector. .

スマートフォン2上ではアプリケーションが起動しており、自身がもつ地磁気センサ、および加速度センサからそれぞれの検出データを、リアルタイムで読み込んでいる。   An application is activated on the smartphone 2, and each detection data is read in real time from the geomagnetic sensor and the acceleration sensor of the smartphone 2 itself.

距離測定装置1は、地磁気センサと加速度センサのデータが必要なタイミングで、スマートフォン2に対して要求を出す。スマートフォン2はこの要求を受け、地磁気センサと加速度センサそれぞれの現在値を、通信インターフェースを介して距離測定装置1へ送信する。   The distance measuring device 1 issues a request to the smartphone 2 at a timing when data of the geomagnetic sensor and the acceleration sensor are necessary. The smartphone 2 receives this request and transmits the current values of the geomagnetic sensor and the acceleration sensor to the distance measuring device 1 via the communication interface.

距離測定装置1は、スマートフォン2から地磁気センサ、および加速度センサのデータを受信し、そのデータを利用することで、姿勢検出や変位検出などの各種計算処理を行う。これにより、距離測定装置1に各種センサを設けることなしに、同様の機能を実現することができる。   The distance measuring device 1 receives data of the geomagnetic sensor and the acceleration sensor from the smartphone 2 and uses the data to perform various calculation processes such as posture detection and displacement detection. Thereby, the same function can be realized without providing various sensors in the distance measuring device 1.

ただし、スマートフォン2内の加速度センサが検出する加速度ベクトルa(t)をもとに変位検出の計算を行うと、それはスマートフォン2本体の変位ベクトルΔx′を求めることになる。それは一般に、距離測定装置1の変位ベクトルΔx′とは異なる。 However, if displacement detection is calculated based on the acceleration vector a S (t) detected by the acceleration sensor in the smartphone 2, it calculates the displacement vector Δx s ′ of the smartphone 2 body. It is generally different from the displacement vector Δx ′ of the distance measuring device 1.

そこで、図11(a)に示すように固定部品3によって連結した時の、距離測定装置1とスマートフォン2との相対的な位置を指し示す、座標系XYZにおける相対位置ベクトルrをパラメータとして設定できるように構成しておくと良い。これにより、スマートフォン2内の加速度センサでも、距離測定装置1の変位ベクトルΔx′を以下のように求めることができる。相対位置ベクトルrの設定としては、例えばスマートフォン2の機種ごとに予め設定されていても良い。その場合、例えばスマートフォン2上で動作するアプリケーション上で機種名を入力する、もしくはスマートフォン2内に記憶された機種情報を取得することによって相対位置ベクトルrを設定しても良い。スマートフォン2の機種ごとの相対位置ベクトルrについては、不図示のサーバに保存されたテーブルから取得するなどの方法を用いても良い。 Therefore, it is possible to set when you connected by brackets 3, as shown in FIG. 11 (a), indicate the relative position of the distance measuring device 1 and the smart phone 2, the relative position vector r s in the coordinate system XYZ as a parameter It is good to configure as follows. Thereby, even the acceleration sensor in the smartphone 2 can determine the displacement vector Δx ′ of the distance measuring device 1 as follows. The setting of the relative position vector r s, for example may be previously set for each of the smartphone 2 models. In this case, for example, the relative position vector r s may be set by inputting a model name on an application operating on the smartphone 2 or by acquiring model information stored in the smartphone 2. The relative position vector r s of each of the smartphone 2 models, may be used a method such as obtained from the table stored in the server (not shown).

1点目と2点目それぞれの測定時において、ベクトルrの座標系X′Y′Z′における座標成分を座標変換により求め、それぞれrs1′、rs2′とする。すると、図11(b)からわかるように、距離測定装置1の変位ベクトルΔx′は次式により算出することができる。

Figure 2019178886
In the first point and the time of each measurement second point, 'calculated by the coordinate transformation of coordinate components of each r s1' coordinate system X'Y'Z vector r s, and r s2 '. Then, as can be seen from FIG. 11B, the displacement vector Δx ′ of the distance measuring device 1 can be calculated by the following equation.
Figure 2019178886

また上記の説明において、距離測定装置1側で姿勢検出や変位検出などの各種計算処理を行う構成としたが、この限りではない。たとえば、距離測定装置1はスマートフォン2からの要求を受けて距離測定を実行し、スマートフォン2はその結果を受け取ることで、スマートフォン2側で各種計算処理を行う構成としても良い。   In the above description, the distance measurement device 1 side performs various calculation processes such as posture detection and displacement detection, but this is not restrictive. For example, the distance measuring device 1 may perform a distance measurement in response to a request from the smartphone 2, and the smartphone 2 may receive the result to perform various calculation processes on the smartphone 2 side.

(第3実施形態)
本実施形態においては、第1実施形態もしくは第2実施形態と同様の構成であるが、2点間距離測定モードを実行した際の表示制御が異なる。以下の説明においては、第1実施形態と異なる部分のみ説明し、それ以外の説明は省略する。
(Third embodiment)
In this embodiment, the configuration is the same as in the first embodiment or the second embodiment, but the display control when the two-point distance measurement mode is executed is different. In the following description, only portions different from the first embodiment will be described, and other descriptions will be omitted.

本実施形態においては、操作部40の操作によって、『水平距離測定モード』、もしくは『鉛直距離測定モード』を選択可能に構成されている。   In the present embodiment, “horizontal distance measurement mode” or “vertical distance measurement mode” can be selected by operating the operation unit 40.

『水平距離測定モード』が選択された場合には、第1実施形態において説明した『2点間距離測定モード』において算出した2点間距離における水平成分、すなわちX’Y’Z’座標において地表と平行なY’Z’平面上における距離もしくはY’軸方向やZ’軸方向における距離を算出して表示する。但し、X’Y’Z’座標で算出した3次元空間での距離などの他の距離と同時に表示部50に表示することを妨げない。   When the “horizontal distance measurement mode” is selected, the horizontal component at the distance between the two points calculated in the “distance between two points measurement mode” described in the first embodiment, that is, the ground surface in the X′Y′Z ′ coordinates. Is calculated and displayed on the Y′Z ′ plane parallel to the distance or the distance in the Y′-axis direction or the Z′-axis direction. However, display on the display unit 50 at the same time as other distances such as the distance in the three-dimensional space calculated by the X′Y′Z ′ coordinates is not hindered.

『鉛直距離測定モード』が選択された場合には、同様に、第1実施形態において説明した『2点間距離測定モード』において算出した2点間距離における鉛直成分、すなわちX’Y’Z’座標において地表と垂直なX’Y’平面もしくはY’Z’平面上における距離またはX’軸方向における距離を算出して表示する。但し、X’Y’Z’座標で算出した3次元空間での距離などの他の距離と同時に表示部50に表示することを妨げない。   When the “vertical distance measurement mode” is selected, similarly, the vertical component in the distance between two points calculated in the “distance measurement mode between two points” described in the first embodiment, that is, X′Y′Z ′. A distance on the X′Y ′ plane or Y′Z ′ plane perpendicular to the ground surface in coordinates or a distance in the X ′ axis direction is calculated and displayed. However, display on the display unit 50 at the same time as other distances such as the distance in the three-dimensional space calculated by the X′Y′Z ′ coordinates is not hindered.

このように、『水平距離測定モード』、もしくは『鉛直距離測定モード』を選択可能に構成することで、ユーザが所望する平面上や軸上における距離を算出することができるため、測定対象点の物理的な形状などに関わらず、所望の距離を測定することができる。   In this way, by configuring the “horizontal distance measurement mode” or the “vertical distance measurement mode” to be selectable, the distance on the plane or axis desired by the user can be calculated. A desired distance can be measured regardless of a physical shape or the like.

以上説明した実施形態においては、測定対象点までの距離を計測した時点で姿勢や変位検出を実行したが、必ずしも距離計測と同時に行わなくても良い。例えば、図9を用いて説明した方法によれば、レーザー光を投射して距離計測を開始するのと同時に姿勢検出を行ったが、レーザー光の投射直前や、レーザー光の投射後に受光して測定対象点までの距離を算出した後などに姿勢検出を行っても良い。   In the embodiment described above, posture and displacement detection are performed when the distance to the measurement target point is measured. For example, according to the method described with reference to FIG. 9, posture detection is performed at the same time as laser light is projected and distance measurement is started, but light is received immediately before laser light projection or after laser light projection. Posture detection may be performed after calculating the distance to the measurement target point.

同様に、変位検出においても、1点目の測定対象点までの距離計測を開始してから2点目の測定対象点までの距離計測を終了するまで計測し続けている例を説明したが、必ずしもこれに限られない。例えば、1点目の測定対象点までの距離計測を開始してから所定の時間経過や変位量の検出があったことを以って2点間距離算出に用いる変位検出を開始しても良い。また、2点目の距離計測が実行されるまでに所定のタイミングで間欠的に変位を検出しており、2点目の距離計測の実行指示がなされた時点から、所定の時間かサンプル数遡った時点からの変位量データを除いて、変位量を2点間距離算出に用いるようにしても良い。   Similarly, in the displacement detection, an example has been described in which measurement is continued from the start of the distance measurement to the first measurement target point to the end of the distance measurement to the second measurement target point. It is not necessarily limited to this. For example, the displacement detection used for calculating the distance between two points may be started when a predetermined time has elapsed or the amount of displacement has been detected since the start of the distance measurement to the first measurement target point. . In addition, the displacement is intermittently detected at a predetermined timing until the second distance measurement is executed, and the predetermined time or the number of samples is traced from the time when the second distance measurement execution instruction is given. The displacement amount may be used for calculating the distance between the two points except for the displacement amount data from the time point.

本発明は、以上説明した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術範囲を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the technical scope of the present invention.

1 距離測定装置
2 スマートフォン
3 固定部品
10 本体
20 投射部
21 レーザーダイオード
22 投射レンズ
23 レーザードライバ
30 受光部
31 集光レンズ
32 受光センサ
33 信号増幅部
40 操作部
50 表示部
60 電池蓋
61 電源部
70 制御部
71 距離計測部
72 姿勢検出部
73 変位検出部
74 2点間距離算出部
75 2点間角度算出部
80 時間差計測部
90 センサ部
91 地磁気センサ
92 加速度センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Distance measuring device 2 Smartphone 3 Fixed component 10 Main body 20 Projection part 21 Laser diode 22 Projection lens 23 Laser driver 30 Light reception part 31 Condensing lens 32 Light reception sensor 33 Signal amplification part 40 Operation part 50 Display part 60 Battery cover 61 Power supply part 70 Control unit 71 Distance measurement unit 72 Posture detection unit 73 Displacement detection unit 74 Distance calculation unit between two points 75 Angle calculation unit between two points 80 Time difference measurement unit 90 Sensor unit 91 Geomagnetic sensor 92 Acceleration sensor

Claims (5)

本体と、
測定対象点までの距離を計測する距離計測部と、
前記本体の姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記距離計測部による距離測定中の前記本体の変位を検出する変位検出部と
を備え、
前記距離計測部によって計測した任意の2点の測定対象点それぞれまでの距離と、前記姿勢検出部および前記変位検出部の検出結果を用いて、前記2点間の距離を測定することを特徴とする距離測定装置。
The body,
A distance measurement unit for measuring the distance to the measurement target point;
An attitude detection unit for detecting the attitude of the main body;
A displacement detection unit that detects the displacement of the main body during distance measurement by the distance measurement unit;
The distance between the two points is measured using the distance to each of two arbitrary measurement points measured by the distance measurement unit and the detection results of the posture detection unit and the displacement detection unit. Distance measuring device.
前記姿勢検出部は地磁気センサを含み、前記変位検出部は加速度センサを含むことを特徴とする請求項1に記載の距離測定装置。   The distance measuring apparatus according to claim 1, wherein the posture detection unit includes a geomagnetic sensor, and the displacement detection unit includes an acceleration sensor. 前記姿勢検出部は、前記距離計測部によって第一の測定対象点までの距離を計測した時点における前記距離測定装置の姿勢である第一の姿勢と、前記距離計測部によって第二の測定対象点までの距離を計測した時点における前記距離測定装置の姿勢である第二の姿勢とを前記地磁気センサを用いて算出し、
前記変位検出部は、前記第一の姿勢から前記第二の姿勢までの前記距離測定装置の変位量を、前記加速度センサを用いて算出し、
前記第一の測定対象点までの距離、前記第一の姿勢、前記第二の測定対象点までの距離、前記第二の姿勢、前記変位量を用いて、前記第一の測定対象点から前記第二の測定対象点までの距離を測定することを特徴とする請求項2に記載の距離測定装置。
The posture detection unit includes a first posture that is a posture of the distance measurement device at a time when the distance measurement unit measures a distance to the first measurement target point, and a second measurement target point by the distance measurement unit. Using the geomagnetic sensor to calculate a second posture that is the posture of the distance measuring device at the time of measuring the distance to,
The displacement detector calculates a displacement amount of the distance measuring device from the first posture to the second posture using the acceleration sensor,
Using the distance to the first measurement target point, the first posture, the distance to the second measurement target point, the second posture, and the displacement amount, the first measurement target point to the first measurement target point The distance measuring apparatus according to claim 2, wherein the distance to the second measurement target point is measured.
前記第一の測定対象点までの距離と前記第一の姿勢とから、前記本体から前記第一の測定対象点までのベクトル量である第1のベクトルを算出し、前記第二の測定対象点までの距離と前記第二の姿勢とから、前記本体から前記第二の測定対象点までのベクトル量である第二のベクトルを算出し、前記第1のベクトルと前記第2のベクトルと前記変位量を用いたベクトル演算によって前記第一の測定対象点から第二の測定対象点までの距離を測定することを特徴とする請求項3に記載の距離測定装置。   From the distance to the first measurement target point and the first posture, a first vector that is a vector amount from the main body to the first measurement target point is calculated, and the second measurement target point is calculated. A second vector that is a vector quantity from the main body to the second measurement target point is calculated from the distance to the second posture and the second posture, and the first vector, the second vector, and the displacement The distance measuring apparatus according to claim 3, wherein a distance from the first measurement target point to the second measurement target point is measured by vector calculation using a quantity. 測定対象点までの距離を計測する距離計測部と、
距離の測定時における前記距離計測部の姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記距離計測部によって第一の測定対象点までの距離を計測してから、第二の測定対象点までの距離を計測する間の、前記距離計測部の変位量を検出する変位検出部と
を備え、
前記距離計測部によって測定した任意の2点の測定対象点までのそれぞれの距離と、前記姿勢検出部および前記変位検出部の検出結果を用いて、前記2点間の距離を測定することを特徴とする距離測定システム。
A distance measurement unit for measuring the distance to the measurement target point;
An attitude detection unit that detects an attitude of the distance measurement unit when measuring the distance;
A displacement detection unit that detects the amount of displacement of the distance measurement unit during the time from when the distance measurement unit measures the distance to the first measurement target point and then measures the distance to the second measurement target point. Prepared,
The distance between the two points is measured using the respective distances to any two measurement target points measured by the distance measurement unit and the detection results of the posture detection unit and the displacement detection unit. Distance measuring system.
JP2018066822A 2018-03-30 2018-03-30 distance measuring device Active JP7178790B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018066822A JP7178790B2 (en) 2018-03-30 2018-03-30 distance measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018066822A JP7178790B2 (en) 2018-03-30 2018-03-30 distance measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019178886A true JP2019178886A (en) 2019-10-17
JP7178790B2 JP7178790B2 (en) 2022-11-28

Family

ID=68278435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018066822A Active JP7178790B2 (en) 2018-03-30 2018-03-30 distance measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7178790B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114527474A (en) * 2020-11-03 2022-05-24 M·H·帕诺蒂安 Electronic device, computer-implemented system, and distance measuring method
JP2022113661A (en) * 2021-01-23 2022-08-04 エイチ. パノシアン,マイケル Laser distance measurement device
JP7133078B1 (en) 2021-10-14 2022-09-07 株式会社インフォマティクス Measuring system, measuring method and program

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0174582U (en) * 1987-11-07 1989-05-19
JPH11120361A (en) * 1997-10-20 1999-04-30 Ricoh Co Ltd Three-dimensional shape restoring device and restoring method
JP2003202213A (en) * 2001-10-29 2003-07-18 Mitsutoyo Corp Attitude detecting sensor, acceleration sensor and moving path measuring device using the same
JP2017090422A (en) * 2015-11-17 2017-05-25 船井電機株式会社 Measuring apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0174582U (en) * 1987-11-07 1989-05-19
JPH11120361A (en) * 1997-10-20 1999-04-30 Ricoh Co Ltd Three-dimensional shape restoring device and restoring method
JP2003202213A (en) * 2001-10-29 2003-07-18 Mitsutoyo Corp Attitude detecting sensor, acceleration sensor and moving path measuring device using the same
JP2017090422A (en) * 2015-11-17 2017-05-25 船井電機株式会社 Measuring apparatus

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114527474A (en) * 2020-11-03 2022-05-24 M·H·帕诺蒂安 Electronic device, computer-implemented system, and distance measuring method
JP2022113661A (en) * 2021-01-23 2022-08-04 エイチ. パノシアン,マイケル Laser distance measurement device
JP7426420B2 (en) 2021-01-23 2024-02-01 エイチ. パノシアン,マイケル laser distance measuring device
JP7133078B1 (en) 2021-10-14 2022-09-07 株式会社インフォマティクス Measuring system, measuring method and program
JP2023058999A (en) * 2021-10-14 2023-04-26 株式会社インフォマティクス Measuring system, measuring method and program

Also Published As

Publication number Publication date
JP7178790B2 (en) 2022-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2015087307A (en) Three-dimensional measurement system and survey system
JP2016015720A (en) Virtual data projection method and projection device
JP2016048172A (en) Image processor, image processing method, and program
JP2019178886A (en) Distance measurement device
US11181991B2 (en) System and method for measuring position and orientation of a rigid body
CN105387807A (en) System and method for measuring height of object
US20190004122A1 (en) Wireless position sensing using magnetic field of single transmitter
KR101527211B1 (en) Method and system for constructing map of magnetic field
US20130162971A1 (en) Optical system
US9329828B2 (en) Information processing apparatus for displaying adjacent partial images out of a plurality of partial images that constitute one image on display units of a plurality of adjacent information processing apparatuses
KR20120058802A (en) Apparatus and method for calibrating 3D Position in 3D position/orientation tracking system
US7287701B2 (en) Handheld coordinate reference system
JP2020148712A (en) Ranging system, ranging device, and arrangement method
CN109029427B (en) Object positioning method, object positioning device and electronic equipment
CN107806862B (en) Aerial survey field measurement method and system
JP2022066992A (en) Positioning device, positioning method, and positioning program
US20130155211A1 (en) Interactive system and interactive device thereof
KR100819026B1 (en) Apparatus for controlling cursor on display and method thereof
US9256305B2 (en) Remote control apparatus and method of audio video navigation system
KR101948017B1 (en) 3d coordinate acquisition method
JP6541800B2 (en) Wireless position detection using magnetic field of single transmitter
US20150300842A1 (en) Device and Method For Determining the Change of Position of a 3D Measuring Head
JP2014197004A (en) Image measurement device
KR20180096105A (en) Apparatus and method for obtaining coordinate target
JP3182515U (en) Laser distance meter

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210324

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20210324

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220131

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220315

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20220510

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220708

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221101

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221115

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7178790

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150