JP2021021608A - 測量システム - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象物を視認しつつ、容易に測定点の指定が可能な測量システムを提供する。【解決手段】トリガ装置３は、周面が高反射率となる様構成されたポール５を有し、測量装置２は、測距部と、光軸偏向部と、測角を行う射出方向検出部と、測距部と光軸偏向部とを制御する演算制御部とを具備し、演算制御部は、測距光３８を所定形状のスキャンパターンでサーチスキャンさせてポール５を捕捉し、スキャンパターンとポール５とが交差する少なくとも２箇所の点群データを取得し、点群データに基づきポール５の軸心４４を演算し、ポール５の軸心４４に基づき方向ベクトル４５を演算し、方向ベクトル４５に沿って測距光３８を直線スキャンさせ、演算により求められた測距光３８の光軸と方向ベクトル４５の交点と、測距結果と測角結果により求められた測定結果とが一致又は略一致した点を測定点１１として検出し、測定点１１の３次元座標を演算する様構成された。【選択図】図１

Description

本発明は、所望の測定対象を測定可能な測量システムに関するものである。

一般に、測量を行うには測定点に測定対象、例えば測定対象として、再帰反射のプリズム（コーナキューブ）を設置する。又、既知点に設置されたトータルステーション等の測量装置からコーナキューブを視準し、コーナキューブ迄の距離と視準方向の既知の方向に対する水平角度と鉛直角度を測定し、コーナキューブ迄の水平距離と水平角度と、コーナキューブの鉛直高さを求めている。

従来では、測量装置に設けられたカメラで測定対象を視準し、カメラの画像を介して所望の測定点を指定することで測量を行っている。

然し乍ら、作業者が測量装置から離れた位置にいる場合、例えばタブレット等の遠隔操作装置で測量装置を遠隔操作する場合、作業者の視点とカメラの視点とが異なる為、円滑に測定点を指定するのが困難であった。

特開２０１８−１８９５７６号公報 特開２０１７−１０６８１３号公報 特開２０１９−３９７９５号公報 特開２０１６−１６１４１１号公報

本発明は、測定対象物を視認しつつ、容易に測定点の指定が可能な測量システムを提供するものである。

本発明は、測量装置と、トリガ装置とを有する測量システムであって、前記トリガ装置は、周面が高反射率となる様構成されたポールを有し、前記測量装置は、測距光を射出し、反射測距光を受光して測距を行う測距部と、前記測距光の光軸上に設けられ、該測距光と光軸を２次元に偏向可能な光軸偏向部と、前記測距光の光軸の偏角を検出し、測角を行う射出方向検出部と、前記測距部と前記光軸偏向部とを制御する演算制御部とを具備し、該演算制御部は、前記測距光を所定形状のスキャンパターンでサーチスキャンさせて前記ポールを捕捉し、前記スキャンパターンと前記ポールとが交差する少なくとも２箇所の点群データを取得し、該点群データに基づき前記ポールの軸心を演算し、該ポールの軸心に基づき方向ベクトルを演算し、該方向ベクトルに沿って前記測距光を直線スキャンさせ、演算により求められた前記測距光の光軸と前記方向ベクトルの交点と、測距結果と測角結果により求められた測定結果とが一致又は略一致した点を測定点として検出し、該測定点の３次元座標を演算する様構成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記トリガ装置は、前記測量装置と通信する為のトリガ通信部と、前記測量装置に対して測定開始信号を送信する為のトリガスイッチを有する測量システムに係るものである。

又本発明は、前記トリガ装置は、少なくとも１つのレーザポインタを更に有し、前記軸心上に１本、又は該軸心と平行で等距離だけ離れた位置に複数本レーザポインタ光が射出される様前記レーザポインタが配置された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記ポールは、径の異なる細径部と太径部から構成され、前記演算制御部は、前記点群データに基づき前記方向ベクトルの向きを演算し、前記直線スキャンの方向を決定する様構成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記トリガ装置は、前記ポールの前記細径部と前記太径部との境界部に設けられたターゲットを更に有し、該ターゲットは前記細径部と前記太径部よりも径が大きく、中心は先端から既知の距離にある前記軸心上に位置し、周面が高反射率となる様構成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記演算制御部は、前記測定点の３次元座標を演算した後、再度前記スキャンパターンで前記ポールを捕捉する様構成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記演算制御部は、前記交点と前記測定結果との距離が予め設定された閾値以下となる２点間について、点群密度を増大させて再度前記直線スキャンする様構成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記直線スキャンは、前記方向ベクトル上の任意の点を開始点とする様構成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記演算制御部は、前記スキャンパターンの中心が前記ターゲットの中心と合致する様前記光軸偏向部を制御する様構成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記直線スキャンは、前記方向ベクトル上の前記ポールの先端を開始点とする様構成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記演算制御部は、前記測定点の３次元座標を演算した後、該測定点を中心とした所定範囲を前記測距光で全域スキャンする様構成された測量システムに係るものである。

更に又本発明は、前記スキャンパターンは、８の字状の軌跡を描くスキャンパターンである測量システムに係るものである。

本発明によれば、測量装置と、トリガ装置とを有する測量システムであって、前記トリガ装置は、周面が高反射率となる様構成されたポールを有し、前記測量装置は、測距光を射出し、反射測距光を受光して測距を行う測距部と、前記測距光の光軸上に設けられ、該測距光と光軸を２次元に偏向可能な光軸偏向部と、前記測距光の光軸の偏角を検出し、測角を行う射出方向検出部と、前記測距部と前記光軸偏向部とを制御する演算制御部とを具備し、該演算制御部は、前記測距光を所定形状のスキャンパターンでサーチスキャンさせて前記ポールを捕捉し、前記スキャンパターンと前記ポールとが交差する少なくとも２箇所の点群データを取得し、該点群データに基づき前記ポールの軸心を演算し、該ポールの軸心に基づき方向ベクトルを演算し、該方向ベクトルに沿って前記測距光を直線スキャンさせ、演算により求められた前記測距光の光軸と前記方向ベクトルの交点と、測距結果と測角結果により求められた測定結果とが一致又は略一致した点を測定点として検出し、該測定点の３次元座標を演算する様構成されたので、作業者が前記測量装置から離れた位置にいる場合であっても、前記測定点を近傍から直接視認して指定することができ、作業性を向上させることができるという優れた効果を発揮する。

本発明の第１の実施例に係る測量システムの概略図である。 本発明の第１の実施例に係る測量装置を示す正面図である。 前記測量システムに於ける測量装置の概略構成図である。 本発明の第１の実施例の作用を示すフローチャートである。 （Ａ）〜（Ｄ）は本発明の第１の実施例の作用を示す説明図である。 本発明の第２の実施例に係る測量システムの概略図である。 本発明の第２の実施例の作用を示すフローチャートである。 本発明の実施例に係る測量システムの適用例の一例を示す説明図である。 本発明の実施例に係る測量システムの適用例の一例を示す説明図である。 本発明の実施例に係る測量システムの適用例の一例を示す説明図である。 本発明の実施例に係る測量システムの適用例の一例を示す説明図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、ポールに複数のレーザポインタを設けた場合を示す説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１に於いて、本発明の第１の実施例に係る測量システムの概略について説明する。

測量システム１は、任意の位置に設けられた測量装置２と、該測量装置２と通信可能なトリガ通信部６を有するトリガ装置３を有している。前記測量装置２は、例えばレーザスキャナであり、三脚４上に設けられている。前記トリガ通信部６は後述するポール５に外付けされてもよく、該ポール５の内部に設けられてもよい。

前記トリガ装置３は、円柱状のポール５を有している。該ポール５は、一方側と他方側とで径が異なる様構成されている。本実施例では、一方側が径の小さい細径部５ａであり、他方側が該細径部５ａと同心で径の大きい太径部５ｂとなっており、前記細径部５ａ側を先端側としている。前記細径部５ａと前記太径部５ｂの周面には、それぞれ再帰反射性の反射シートが設けられ、前記ポール５は高反射率となっている。尚、反射シートの代りに、マイクロプリズムが混合された反射塗料を塗布してもよい。

又、前記細径部５ａの端部は、先端側に向って縮径する円錐状であり、先端は尖端となっている。又、前記細径部５ａにはレーザポインタ（図示せず）が設けられている。該レーザポインタは点灯及び消灯が可能であり、該レーザポインタを点灯させた際には、前記細径部５ａの先端からレーザポインタ光７が射出される様になっている。該レーザポインタ光７の光軸は前記ポール５の軸心と合致し、前記レーザポインタ光７は測定点１１を照射可能となっている。

前記太径部５ｂの端部には、トリガ操作部としてのトリガスイッチ８が設けられている。該トリガスイッチ８の押下により、前記測量装置２に測定開始信号が送信され、前記レーザポインタ光７が測定対象物９の前記測定点１１を照射する。前記測量装置２は、測定開始信号に基づき前記ポール５を視準し、更に前記測量装置２を基準とする前記測定点１１の３次元測量を実行する様になっている。

次に、図２、図３に於いて、前記測量装置２の詳細について説明する。該測量装置２は、測量装置本体１２、托架部１３、台座部１４、測量基盤１５を有している。

前記測量装置本体１２は、上下回転軸１６を介して前記托架部１３に支持され、前記上下回転軸１６を中心に上下方向に該上下回転軸１６と一体に回転可能となっている。

該上下回転軸１６の端部には、上下被動ギア１７が嵌設されている。該上下被動ギア１７は上下駆動ギア１８と噛合し、該上下駆動ギア１８は上下駆動モータ１９の出力軸に固着されている。該測量装置本体１２は、前記上下駆動モータ１９により上下方向に回転される。

又、前記上下回転軸１６と前記托架部１３との間には、上下角（前記上下回転軸１６を中心とした回転方向の角度）を検出する上下回転角検出器２１（例えば、エンコーダ）が設けられている。該上下回転角検出器２１により、前記測量装置本体１２の前記托架部１３に対する上下方向の相対回転角が検出される。

前記托架部１３の下面からは、左右回転軸２２が突設され、該左右回転軸２２は軸受（図示せず）を介して前記台座部１４に回転自在に嵌合している。前記托架部１３は、前記左右回転軸２２を中心に左右方向に回転可能となっている。

該左右回転軸２２と同心に、左右被動ギア２３が前記台座部１４に固着されている。前記托架部１３には左右駆動モータ２４が設けられ、該左右駆動モータ２４の出力軸に左右駆動ギア２５が固着されている。該左右駆動ギア２５は前記左右被動ギア２３と噛合している。前記托架部１３は、前記左右駆動モータ２４により前記左右回転軸２２と一体に左右方向に回転される。

又、前記左右回転軸２２と前記台座部１４との間には、左右角（前記左右回転軸２２を中心とした回転方向の角度）を検出する左右回転角検出器２６（例えば、エンコーダ）が設けられている。該左右回転角検出器２６により、前記托架部１３の前記台座部１４に対する左右方向の相対回転角が検出される。前記上下回転角検出器２１と前記左右回転角検出器２６とにより前記測量装置本体１２の上下方向及び左右方向の回転角を検出する角度検出器が構成される。

又、前記台座部１４は前記測量基盤１５上に設けられ、該測量基盤１５は前記三脚４上に設置される。尚、前記測量基盤１５に整準機能を付与し、前記測量装置本体１２の整準を行う整準部として機能させてもよい。

前記上下駆動モータ１９と前記左右駆動モータ２４との協働により、前記測量装置本体１２を所望の方向へと向けることができる。尚、前記托架部１３と前記台座部１４とにより、前記測量装置本体１２の支持部が構成される。又、前記上下駆動モータ１９と前記左右駆動モータ２４とにより、前記測量装置本体１２の回転駆動部が構成される。

尚、前記測量装置２による測定範囲が、光軸偏向部３２（後述）による偏角の範囲内の場合、或は該光軸偏向部３２の基準光軸Ｏ（後述）の方向の初期設定を手動で行う場合は、前記上下駆動モータ１９、前記上下回転角検出器２１、前記左右駆動モータ２４、前記左右回転角検出器２６等については、省略することができる。

前記測量装置本体１２は、測距部２７、通信部２８、演算制御部２９、記憶部３１、前記光軸偏向部３２、射出方向検出部３３、表示部３４、操作部３５を具備し、これらは筐体３６内に収納され、一体化されている。

基準光軸Ｏ上に、前記測距部２７、前記光軸偏向部３２が配設されている。前記測距部２７は、前記光軸偏向部３２の中心を通過する測距光軸３７を有している。前記測距部２７は、前記測距光軸３７上にレーザ光線を測距光３８として発し、前記測距光軸３７上から入射する反射測距光３９を受光し、該反射測距光３９に基づき前記測定対象物９の測距を行う。尚、前記測距部２７は光波距離計として機能する。又、該測距部２７で得られた測距データは前記記憶部３１に格納される。

レーザ光線としては、連続光或はパルス光、或は特許文献４に示される断続変調測距光（バースト光）のいずれかが用いられてもよい。尚、パルス光及びバースト光を総称してパルス光と称する。

前記通信部２８は、測量機側通信部であり、有線や無線等、所定の通信手段により前記トリガ通信部６と通信可能となっている。前記トリガ装置３からは、前記トリガスイッチ８の押下に伴う測定開始指示を受信する様になっている。

前記演算制御部２９は、前記測量装置本体１２の作動状態に応じて、各種プログラムを展開、実行して前記測距部２７の制御、前記光軸偏向部３２の制御等を行い、測定を実行する。尚、前記演算制御部２９としては、本装置に特化したＣＰＵ、或は汎用ＣＰＵが用いられる。

前記記憶部３１には、表示プログラム、測距を実行する為の測定プログラム、前記光軸偏向部３２の偏向作動を制御する為の偏向制御プログラム、前記ポール５の測定結果に基づき該ポール５の方向ベクトルを演算する方向演算プログラム、前記レーザポインタ光７と前記測定点１１との交点を検出する為の交点検出プログラム、前記トリガ装置３と通信を行う為の通信プログラム、各種演算を実行する為の演算プログラム等の各種プログラムが格納される。又、前記記憶部３１には、測距データ、測角データ等の各種データが格納される。

又、前記記憶部３１としては、例えば、磁気記憶装置としてのＨＤＤ、半導体記憶装置としての内蔵メモリ、メモリカード、ＵＳＢメモリ等種々の記憶手段が用いられる。前記記憶部３１は、前記筐体３６に対して着脱可能であってもよい。或は、前記記憶部３１は、所望の通信手段を介して外部記憶装置或は外部データ処理装置にデータを送出可能としてもよい。

前記光軸偏向部３２は、例えば±２０°の範囲で前記測距光軸３７を偏向し、前記測距光３８を前記ポール５や前記測定点１１に視準させる。前記光軸偏向部３２が前記測距光軸３７を偏向しない状態では、前記測距光軸３７と前記基準光軸Ｏとは合致する。尚、前記光軸偏向部３２については、特許文献１、特許文献２等に開示された物を使用することができる。

前記光軸偏向部３２について更に説明する。該光軸偏向部３２は、一対の光学プリズム４１，４２を具備する。該光学プリズム４１，４２は、それぞれ同径の円板形であり、前記測距光軸３７上に該測距光軸３７と直交して同心に配置され、所定間隔で平行に配置されている。前記光学プリズム４１，４２の個々の回転を制御することで、前記基準光軸Ｏを基準として０°から最大偏角迄の任意の角度に前記測距光軸３７を偏向することができる。

又、前記測距光３８を連続して照射しつつ、前記光学プリズム４１，４２を連続的に駆動し、前記測距光軸３７を連続的に偏向することで、前記基準光軸Ｏを中心に前記測距光３８を所定のパターンで２次元スキャンさせることができる。

例えば、前記光学プリズム４１，４２の位置関係を固定した状態で、該光学プリズム４１，４２を一体に回転させることで、前記測距光３８の描く軌跡は前記測距光軸３７を中心とした円状のスキャンパターンが得られる。又、前記光学プリズム４１，４２のうち、一方の光学プリズムを１７．５Ｈｚで正回転させ、他方の光学プリズムを５Ｈｚで逆回転させることで、花びら状の２次元の閉ループスキャンパターンが得られる。更に、前記光学プリズム４１，４２の回転比を１：２とすることで、８の字状の２次元の閉ループスキャンパターンを得ることができる。

前記射出方向検出部３３は、前記光学プリズム４１，４２の相対回転角、該光学プリズム４１，４２の一体回転角を検出し、前記測距光軸３７の偏向方向（射出方向）をリアルタイムで検出する。

射出方向検出結果（測角結果）は、前記演算制御部２９に入力され、該演算制御部２９は測距結果と射出方向検出結果とを関連付けて前記記憶部３１に格納する。

前記表示部３４には、点群密度等の測定条件が表示されており、各測定条件は前記操作部３５を介して変更可能となっている。尚、前記表示部３４をタッチパネルとし、該表示部３４に前記操作部３５を兼用させてもよい。

次に、図４のフローチャート及び図５（Ａ）〜図５（Ｄ）を参照して、本実施例の作用について説明する。

ＳＴＥＰ：０１ 先ず始めに、自動で又は手動で前記測量装置本体１２を前記トリガ装置３へと向ける。或は、前記測量装置本体１２の向きに合わせて作業者が前記トリガ装置３を移動させる。

ＳＴＥＰ：０２ 前記演算制御部２９は、前記測距部２７及び前記光軸偏向部３２を駆動し、サーチスキャンを実行する。サーチスキャンを行なう際に実行されるスキャンパターンとしては、例えば図５（Ａ）に示される様に、８の字状の軌跡４３で前記測距光３８をスキャンする８の字状の閉ループスキャンパターンが選択される。尚、前記スキャンパターンとして、円状の閉ループスキャンパターン等、種々の閉ループスキャンパターンが選択されてもよい。

サーチスキャンでは、前記ポール５の長さ内に前記サーチスキャンの前記軌跡４３が収まる様に、又前記軌跡４３が前記細径部５ａと前記太径部５ｂの両方を通過する様に、前記光学プリズム４１，４２の偏角が調整される。

ＳＴＥＰ：０３ サーチスキャンにより前記ポール５が捕捉された状態で、前記レーザポインタを点灯させ、前記測定対象物９上の所望の前記測定点１１に対して前記レーザポインタ光７を照射する。

ＳＴＥＰ：０４ 作業者は、前記測定点１１に前記レーザポインタ光７を照射した状態で、前記トリガスイッチ８を押下する。これにより、前記トリガ通信部６を介して測定開始信号が送信され、前記通信部２８を介して前記測定開始信号が前記測量装置本体１２に受信される。

尚、上記では、サーチスキャンにより前記ポール５を捕捉した状態で、前記測定点１１の指定及び前記トリガスイッチ８の押下を行っているが、前記測定点１１の指定及び前記トリガスイッチ８の押下後にサーチスキャンを開始してもよい。

ＳＴＥＰ：０５ サーチスキャンにより、スキャンの１周期毎に前記細径部５ａと前記太径部５ｂとを少なくとも１回前記測距光軸３７が通過するので、前記細径部５ａと前記軌跡４３が交差し、前記太径部５ｂと前記軌跡４３が交差し、前記細径部５ａと前記太径部５ｂの点群データが取得される。

測定開始信号に基づき、前記測定点１１の測定が開始されると、前記演算制御部２９は、取得された点群データに基づき、前記細径部５ａと前記太径部５ｂについて、それぞれ左右両側縁のエッジを検出する。又、前記演算制御部２９は、検出したエッジの３次元座標と前記ポール５の半径とに基づき、該ポール５の軸心４４（図１参照）を演算する。尚、該軸心４４は、前記ポール５の半径が既知であるので、点群データに対して前記ポール５（細径部５ａ，太径部５ｂ）と同等の半径を有する円筒をフィッティングさせ、該円筒の軸心を前記軸心４４として演算してもよい。該軸心４４は、前記細径部５ａと前記太径部５ｂのいずれか一方に円筒をフィッティングさせ求めてもよく、前記細径部５ａと前記太径部５ｂのそれぞれに円筒をフィッティングさせ得られた前記軸心４４を平均化してもよい。

又、前記演算制御部２９は、取得された点群データ（検出したエッジ間の幅）に基づき、どちらが前記細径部５ａ（先端側）であるのか、即ち前記ポール５の向きを判断する。更に、前記演算制御部２９は、演算された前記軸心４４と前記ポール５の向きとに基づき、傾きと方向を有する前記ポール５の方向ベクトル４５を演算する。

ＳＴＥＰ：０６ 該方向ベクトル４５が演算されると、前記演算制御部２９は、前記軸心４４（前記方向ベクトル４５）上の任意の点を開始点として、前記方向ベクトル４５に沿って前記測距光３８を直線状にスキャンする直線スキャンを実行する（図５（Ｂ）、図５（Ｃ）参照）。直線スキャンを実行する場合、前記細径部５ａと前記太径部５ｂによって前記ポール５の先端の方向がわかるので、直線スキャンの方向も特定できる。

ここで、開始点である前記軸心４４上の任意の点の３次元座標と、この時の前記測距光軸３７の偏角（測角結果）は、演算により既知となっている。従って、前記演算制御部２９は、開始点の３次元座標と、前記軸心４４の傾きと、前記測距光軸３７の偏角（前記射出方向検出部３３の検出結果）とに基づき、前記方向ベクトル４５と前記測距光軸３７との交点４６の３次元座標を演算できる。

一方で、前記測量装置２では、前記レーザポインタ光７が照射された前記測定点１１を測定した場合を除き、前記方向ベクトル４５上に存在しない点が測定される。

ＳＴＥＰ：０７ 前記演算制御部２９は、演算により得られた前記交点４６の３次元座標と、測距結果と測角結果に基づき演算された３次元座標（測定結果）とを比較する。

前記交点４６の演算結果と測定結果とが一致しなかった場合には、前記方向ベクトル４５に沿って前記測距光軸３７を偏向して得られた測定結果と前記交点４６の演算結果とを再度比較する。

ＳＴＥＰ：０８ 図５（Ｃ）に示される様に、前記交点４６の演算結果と測定結果とが一致した場合には、前記演算制御部２９は一致した点が前記測定点１１であると判断し、直線スキャンを終了する。又、合致した点の測定結果を前記測定点１１の測定結果として前記表示部３４に表示すると共に、前記記憶部３１に格納する。

尚、点群密度等の測定条件によっては、前記交点４６の演算結果と一致する測定結果が存在しない場合がある。即ち、前記測定点１１が前記測量装置２で測定されない場合がある。

この場合、演算された前記交点４６との距離が最も小さくなる点を前記測定点１１と見なしてもよい。或は、図５（Ｄ）に示される様に、演算された前記交点４６との距離が予め設定された閾値以下となる２点１１ａ，１１ｂ間に於いて、点群密度を増大させて再度直線スキャンし、前記交点４６の演算結果と測定結果との比較を行ってもよい。

ＳＴＥＰ：０９ 前記測量装置２による前記測定点１１の測定が完了すると、前記演算制御部２９は前記光軸偏向部３２を駆動し、開始点を中心に再度サーチスキャンを実行し、前記ポール５を捕捉する。測定を続ける場合には、前記レーザポインタ光７を再度所望の測定点１１に照射し、前記トリガスイッチ８を押下することで、ＳＴＥＰ：０５〜ＳＴＥＰ：０９の処理が再度実行される。

尚、サーチスキャン中、前記ポール５の前記軸心４４上の任意の点を中心に８の字状のスキャンパターンが実行される様、前記光軸偏向部３２を自動で調整する様にしてもよい（概略追尾）。

上述の様に、第１の実施例では、前記測量装置２のサーチスキャンにより捕捉した前記ポール５の前記方向ベクトル４５を演算すると共に、該方向ベクトル４５に沿って前記測距光３８を直線スキャンし、前記交点４６と測定結果とが一致した点を前記トリガ装置３が指定した前記測定点１１として測定している。

従って、作業者が前記測量装置２から離れた位置にいる場合であっても、作業者は前記測量装置２のカメラの画像を確認することなく前記測定対象物９を近傍から直接視認し、前記トリガ装置３により前記測定点１１を指定することができる。これにより、肉眼とカメラの視点の違いに戸惑うことなく容易に前記測定点１１を指定することができ、作業性を向上させることができる。

又、前記測定点１１の検出は、前記方向ベクトル４５に沿って直線スキャンし、前記測定点１１を検出した時点で終了することができ、全周分の点群データを取得する必要がない。従って、取得されるデータ数を低減することができ、スキャン時間の短縮を図ることができる。

又、前記トリガ装置３には、前記レーザポインタと、前記トリガスイッチ８の押下に伴い測定開始信号を送信する前記トリガ通信部６があればよい。従って、前記トリガ装置３に前記ポール５の先端から前記測定点１１迄の距離を測定する為の距離計等を設ける必要がないので、装置構成の簡略化が図れ、製作コストの低減を図ることができる。更に、前記ポール５が届かない離れた位置の測定点も容易に指定、測定することができる。

尚、第１の実施例では、前記ポール５を前記細径部５ａと前記太径部５ｂとから構成し、点群データを取得した際に検出したエッジ間の幅に基づきどちらが先端側かを判断しているが、前記ポール５の向きの判別はこれに限られるものではない。例えば、前記ポール５を円錐状や三角錐状等とし、軸心方向の形状の違いに基づき前記ポール５の向きを判別してもよい。或は、前記ポール５の周面に反射率の異なる２種類の反射シートを設け、前記反射測距光３９の光量の差異に基づき前記ポール５の向きを判別してもよい。

又、前記軸心４４に沿って全偏向範囲に亘って直線スキャンする場合は、前記ポール５は全長に亘って同一径としてもよい。

次に、図６に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図６中、図１中と同等の物には同符号を付し、その説明を省略する。

第１の実施例のトリガ装置３の場合、ポール５の半径方向の移動については、サーチスキャンの測定結果に基づき自動で追尾することができる。一方で、前記ポール５の軸心方向の移動については、測定結果が変化しない為追従することができない。そこで、第２の実施例では、トリガ装置３がターゲット４７を有し、該ターゲット４７の測定結果に基づき該ターゲット４７の軸心方向の移動を検知可能とし、前記トリガ装置３を全方位に追尾可能な構成としている。

前記ターゲット４７は、ポール５よりも径が大きい円柱状の部材であり、該ポール５の細径部５ａと太径部５ｂとの境界部に設けられている。又、前記ターゲット４７の中心は前記ポール５の軸心４４上に位置し、前記細径部５ａの先端から前記ターゲット４７の中心迄の距離（長さ）は既知となっている。更に、前記ターゲット４７の周面には反射シートが設けられ、或は反射塗料が塗布され、前記ターゲット４７は全周に亘って高反射率となっている。

次に、図７のフローチャートを参照して、第２の実施例の作用について説明する。

ＳＴＥＰ：１１、ＳＴＥＰ：１２ 第２の実施例では、先ず前記ターゲット４７の検出が行われる。前記トリガ装置３を光軸偏向部３２（図３参照）の偏向範囲に位置させた状態で、サーチスキャンを実行する。該サーチスキャンのスキャンパターンは、第１の実施例と同様に８の字状のスキャンパターンが用いられる。

演算制御部２９（図３参照）は、偏向範囲の全域でサーチスキャンを実行する。サーチスキャンにより前記ポール５が検出されると（該ポール５とスキャンパターンの軌跡４３が交差すると）、前記演算制御部２９は、サーチスキャンにより前記ターゲット４７が検出される迄、該ターゲット４７に向ってスキャンパターンの交点（中心）を前記ポール５に沿って移動させる。

尚、前記細径部５ａと前記太径部５ｂの測定結果に基づき、前記ポール５の向きがわかるので、該ポール５の向きに拘わらずスキャンパターンの交点を前記ターゲット４７に向って移動させることができる。

前記ターゲット４７は、前記ポール５よりも径方向に大きい形状となっているので、測定結果の変化に基づき前記ターゲット４７を検出し、スキャンパターンの交点を前記ターゲット４７の中心と合致させることができる。尚、前記ポール５の半径と前記ターゲット４７の半径との差は、前記測量装置２の測定精度より大きく設定されており、測距結果に基づき前記ポール５と前記ターゲット４７とを識別可能となっている。

又、上記処理を継続し、スキャンパターンの交点が前記ターゲット４７の中心と常時合致する様に前記光軸偏向部３２を制御することで、前記測量装置２は前記トリガ装置３を追尾することができる。尚、８の字状のスキャンパターンを用いた前記ターゲット４７の検出及び該ターゲット４７の中心の測定及び追尾の詳細については、特許文献３に開示された方法を用いることができる。

ＳＴＥＰ：１３〜ＳＴＥＰ：１５ レーザポインタ光７を測定点１１へと照射し、トリガスイッチ８を押下すると、第１の実施例と同様の方法により、前記ポール５の軸心４４が演算され、前記ポール５の方向ベクトル４５が演算される。

ＳＴＥＰ：１６〜ＳＴＥＰ：１８ 該方向ベクトル４５が演算されると、前記演算制御部２９は、例えば前記細径部５ａの先端を開始点として直線スキャンを実行する。前記細径部５ａの先端を開始点とするのは、該細径部５ａの先端と前記ターゲット４７の中心との間に前記測定点１１が存在しないのは明らかであるからである。前記細径部５ａの先端から前記ターゲット４７の中心迄の距離は既知であるので、該ターゲット４７の中心から前記細径部５ａの先端迄の直線スキャンを省略することができる。

尚、前記細径部５ａの先端から前記ターゲット４７の中心迄の距離が既知である場合であっても、前記軸心４４上（前記方向ベクトル４５上）の任意の点を開始点としてもよいのは言う迄もない。

ＳＴＥＰ：１６の開始点の位置以外の処理、ＳＴＥＰ：１７の交点４６の演算結果と前記測量装置２の測定結果との比較、ＳＴＥＰ：１８の前記測定点１１の測定については、第１の実施例のＳＴＥＰ：０６〜ＳＴＥＰ：０８と同様であるので説明を省略する。

ＳＴＥＰ：１９ 前記測定点１１の測定が完了すると、前記演算制御部２９は前記光軸偏向部３２を駆動し、前記ターゲット４７の中心を中心として再度サーチスキャンを実行し、追尾する。測定を続ける場合には、前記レーザポインタ光７を所望の測定点１１に照射し、前記トリガスイッチ８を押下することで、ＳＴＥＰ：１５〜ＳＴＥＰ：１９の処理が再度実行される。

上述の様に、第２の実施例では、前記ポール５の既知の位置に前記ターゲット４７を設け、該ターゲット４７を前記測量装置２が追尾可能な構成となっている。従って、該測量装置２が全方位について前記トリガ装置３を追尾可能となり、作業性を向上させることができる。

又、前記ポール５の既知の位置に設けられた前記ターゲット４７を検出する構成であり、直線スキャンの開始点を前記細径部５ａの先端とすることができるので、スキャン範囲及び取得されるデータ数を低減することができ、スキャン時間の短縮を図ることができる。

尚、第１の実施例、第２の実施例では、測量システム１を用いて１点の前記測定点１１を測定する場合について説明したが、部屋の角等、所望の２点１１ａ，１１ｂを測定し、該２点１１ａ，１１ｂ間の距離や該２点１１ａ，１１ｂを結んだ直線の傾き等を演算してもよい。又、所望の３点以上、例えば図８に示される様に所望の４点１１ａ〜１１ｄを測定し、該４点１１ａ〜１１ｄを結んだ線で形成される面の面積や傾きを演算してもよい。

前記測量システム１を用いることで、各点間の距離が短い等、景色が連続してカメラ画像からでは点が指定し難い場合であっても、測定対象物の近傍から容易に各点を指定することができる。

又、第１の実施例、第２の実施例では、前記測量装置２の測定結果と交点４６の演算結果が一致した時点で直線スキャンを終了している。一方で、測定点１１が検出されるかどうかに拘わらず、前記光軸偏向部３２の偏向範囲全域を直線スキャンしてもよい。

例えば、図９に示される様に、前記トリガ装置３と測定対象物９との間に障害物４８がある場合、前記測量装置２の測定結果と前記交点４６の演算結果が一致する測定点１１が２点存在することとなる。

前記測量装置２の測定結果と前記交点４６の演算結果が最初に一致した点を測定点１１とした場合、前記測定対象物９上に存在しない測定点１１′が誤検出される。一方で、上記の様な構成とした場合、後処理にて前記測定点１１′を取除き、前記測定対象物９上の前記測定点１１を選択することができるので、測定精度を向上させることができる。

尚、第１の実施例及び第２の実施例では、前記トリガ装置３にレーザポインタを設け、前記レーザポインタ光７が照射された点を前記測定点１１としているが、レーザポインタは省略してもよい。

この場合、前記レーザポインタ光７による目視確認ができないので、前記測定点１１の位置は概略となる。この為、前記測量装置２の測定結果と、前記交点４６の演算結果とが一致した点を前記測定点１１として検出した後、前記測量装置２が前記測定点１１を中心とした所定範囲の全域を測距光３８で２次元スキャンする様構成される。

上記の構成の測量システム１は、例えば部屋の角部や稜線の検出や部屋の高さや幅の測定等に使用することができる。例えば、部屋の稜線４９を検出する場合、図１０に示される様に、前記ポール５の先端を概略稜線方向へと向け、前記トリガスイッチ８を押下する。これにより、前記稜線４９の近傍の前記測定点１１を中心に所定範囲がスキャンされ、所定範囲に於ける測定値の変化に基づき前記稜線４９を検出することができる。

又、部屋の高さを検出する場合、床５１の所定位置に前記トリガ装置３を向け、測定を行うと共に、前記床５１の所定位置に対して概略垂直な天井５２の所定位置に前記トリガ装置３を向け、測定を行う。これにより、前記床５１と前記天井５２のそれぞれについて、前記測定点１１を中心に所定範囲がスキャンされるので、前記床５１のスキャン範囲の各点と、前記天井５２のスキャン範囲の各点との距離をそれぞれ演算し、最も小さくなった距離を部屋の高さとして演算することができる。

尚、前記測定点１１を中心として所定範囲を２次元スキャンする様構成された前記測量システム１についても、前記トリガ装置３がレーザポインタを備えてもよいのは言う迄もない。

第１の実施例及び第２の実施例では、トリガ装置３にトリガ通信部６とトリガスイッチ８を設け、該トリガスイッチ８の押下により前記トリガ通信部６から送信される測定開始信号に基づき測定を行っているが、該トリガ通信部６と前記トリガスイッチ８はなくてもよい。

例えば、前記測量装置２にカメラを設け、前記トリガ装置３に光源を設ける。この構成の場合、前記カメラによる前記光源の検出をトリガとして、測定を開始することができる。

或は、位置、方向ベクトル４５、静止継続時間等の静止条件を設定し、閉ループのサーチスキャン４３により、ターゲット４７（又はポール５）を捕捉させ、追尾させる。この状態で、前記ターゲット４７の位置（前記ポール５の軸心４４上の任意の点の位置）、前記方向ベクトル４５を連続して測定し、静止条件を満たしたことをトリガとして、測定（直線スキャン）を開始してもよい。

更に、第１の実施例及び第２の実施例では、前記ポール５に１つのレーザポインタ（図示せず）を設け、前記ポール５の先端からレーザポインタ光７を射出させているが、前記レーザポインタは２つ以上設け、前記ポール５の先端以外から前記レーザポインタ光７を射出してもよい。

例えば、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）に示される様に、レーザポインタを２つ設ける場合には、２本のレーザポインタ光７ａ，７ｂが前記軸心４４と平行に、且つ各レーザポインタ光７ａ，７ｂを結ぶ直線の中心に前記軸心４４が位置する様、各レーザポインタを配置する。又、レーザポインタを３つ以上設ける場合には、３本以上のレーザポインタ光７ａ，７ｂ，７ｃ，…が前記軸心４４と平行に、且つ各レーザポインタ光７ａ，７ｂ，７ｃ，…を結んで形成された図形の中心に前記軸心４４が位置する様、各レーザポインタを配置する。

即ち、複数のレーザポインタを設ける場合、前記軸心４４と各レーザポインタ光７が平行であり、且つ前記軸心４４と前記レーザポインタ光７との距離が全て等距離となる様、各レーザポインタが配置される。

１ 測量システム
２ 測量装置
３ トリガ装置
８ トリガスイッチ
９ 測定対象物
１１ 測定点
１２ 測量装置本体
２７ 測距部
２８ 通信部
２９ 演算制御部
３１ 記憶部
３２ 光軸偏向部
３３ 射出方向検出部
３８ 測距光
３９ 反射測距光
４４ 軸心
４５ 方向ベクトル
４６ 交点
４７ ターゲット

Claims (12)

1. 測量装置と、トリガ装置とを有する測量システムであって、前記トリガ装置は、周面が高反射率となる様構成されたポールを有し、前記測量装置は、測距光を射出し、反射測距光を受光して測距を行う測距部と、前記測距光の光軸上に設けられ、該測距光と光軸を２次元に偏向可能な光軸偏向部と、前記測距光の光軸の偏角を検出し、測角を行う射出方向検出部と、前記測距部と前記光軸偏向部とを制御する演算制御部とを具備し、該演算制御部は、前記測距光を所定形状のスキャンパターンでサーチスキャンさせて前記ポールを捕捉し、前記スキャンパターンと前記ポールとが交差する少なくとも２箇所の点群データを取得し、該点群データに基づき前記ポールの軸心を演算し、該ポールの軸心に基づき方向ベクトルを演算し、該方向ベクトルに沿って前記測距光を直線スキャンさせ、演算により求められた前記測距光の光軸と前記方向ベクトルの交点と、測距結果と測角結果により求められた測定結果とが一致又は略一致した点を測定点として検出し、該測定点の３次元座標を演算する様構成された測量システム。
2. 前記トリガ装置は、前記測量装置と通信する為のトリガ通信部と、前記測量装置に対して測定開始信号を送信する為のトリガスイッチを有する請求項１に記載の測量システム。
3. 前記トリガ装置は、少なくとも１つのレーザポインタを更に有し、前記軸心上に１本、又は該軸心と平行で等距離だけ離れた位置に複数本レーザポインタ光が射出される様前記レーザポインタが配置された請求項１又は請求項２に記載の測量システム。
4. 前記ポールは、径の異なる細径部と太径部から構成され、前記演算制御部は、前記点群データに基づき前記方向ベクトルの向きを演算し、前記直線スキャンの方向を決定する様構成された請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の測量システム。
5. 前記トリガ装置は、前記ポールの前記細径部と前記太径部との境界部に設けられたターゲットを更に有し、該ターゲットは前記細径部と前記太径部よりも径が大きく、中心は先端から既知の距離にある前記軸心上に位置し、周面が高反射率となる様構成された請求項４に記載の測量システム。
6. 前記演算制御部は、前記測定点の３次元座標を演算した後、再度前記スキャンパターンで前記ポールを捕捉する様構成された請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載の測量システム。
7. 前記演算制御部は、前記交点と前記測定結果との距離が予め設定された閾値以下となる２点間について、点群密度を増大させて再度前記直線スキャンする様構成された請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の測量システム。
8. 前記直線スキャンは、前記方向ベクトル上の任意の点を開始点とする様構成された請求項１〜請求項７のうちのいずれか１項に記載の測量システム。
9. 前記演算制御部は、前記スキャンパターンの中心が前記ターゲットの略中心と合致する様前記光軸偏向部を制御する様構成された請求項５に記載の測量システム。
10. 前記直線スキャンは、前記方向ベクトル上の前記ポールの先端を開始点とする様構成された請求項５又は請求項９に記載の測量システム。
11. 前記演算制御部は、前記測定点の３次元座標を演算した後、該測定点を中心とした所定範囲を前記測距光で全域スキャンする様構成された請求項１〜請求項１０のうちのいずれか１項に記載の測量システム。
12. 前記スキャンパターンは、８の字状の軌跡を描くスキャンパターンである請求項１〜請求項１１のうちのいずれか１項に記載の測量システム。

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