JP2021067615A - Scanner system and scan method - Google Patents

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Abstract

To provide technology that measures equipment point coordinates using a scanner without requiring manual height measurement by an operator.SOLUTION: A scanner system 1 comprises: a scanner device S for scanning distance measurement light in the vertical and horizontal directions, measuring the distance and angle of irradiation point of the distance measurement light and acquiring three-dimensional point cloud data; and a remote controller R provided with a display part 15 and an input-operation part 14 and constituted so as to be capable of communicating with the scanner device S. The scanner device S is constituted so as to measure a known point and handle the map coordinate of an equipment point and the direction angle of the scanner device S as known quantities by a resection method or a rear viewpoint-equipment point method. The remote controller R displays the known point and the equipment point on a display part 15, sets a scan condition based on a scan condition setting reference point designated on display of the display part 15, and the scanner device S scans a first scan range that is set under the scan condition and then scans a second scan range.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、地上設置型レーザスキャナに関し、より詳細には、リモートコントローラとスキャナ装置を用いたスキャナシステムおよびスキャン方法に関する。 The present invention relates to a ground-based laser scanner, and more particularly to a scanner system and a scanning method using a remote controller and a scanner device.

従来、測定対象物の三次元点群データを得る測量装置として、地上設置型レーザスキャナが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a ground-mounted laser scanner is known as a surveying device that obtains three-dimensional point cloud data of a measurement object (see, for example, Patent Document 1).

このようなスキャナを用いた点群データの観測では、まず、観測点にスキャナを設置する。次に、後方交会法の場合には、2以上の後方交会既知点について、後視点・器械点法の場合には既知の後視点に、プリズム等の反射ターゲットを設置して、反射ターゲットを測距及び測角し、続いて全周のスキャン(フルドームスキャン)を行う。 In observing point cloud data using such a scanner, first, a scanner is installed at the observation point. Next, in the case of the posterior association method, a reflection target such as a prism is installed at two or more known points of the posterior association, and in the case of the rear viewpoint / instrument point method, a reflection target such as a prism is installed to measure the reflection target. Distance and angle are measured, and then the entire circumference is scanned (full dome scan).

特開2018−4401号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-4401

しかし、特許文献1のスキャナ装置では、反射ターゲットを視準した状態でスキャンを開始することになったり、スキャナがスキャンを開始する方向を反射ターゲット側の作業者が認識できず、フルドームスキャンを行って点群データを取得する際に、不要な反射ターゲットや反射ターゲットを保持する作業者が写り込んだりしてしまう場合があるという問題があった。 However, in the scanner device of Patent Document 1, scanning is started in a state where the reflection target is collimated, or the operator on the reflection target side cannot recognize the direction in which the scanner starts scanning, so that full dome scanning is performed. There is a problem that an unnecessary reflection target or a worker holding the reflection target may be reflected when the point group data is acquired.

作業者が写り込んでしまった場合、そのことに気づくのは、データを事務所に持ち帰り、点群データの合体を行う際である。このため、再度現場に赴いてを観測を行う必要が生じる場合があるという問題があった。 If the worker is reflected, you will notice it when you bring the data back to the office and combine the point cloud data. For this reason, there is a problem that it may be necessary to go to the site again for observation.

本発明は、係る事情を鑑みてなされたものであり、スキャナを用いた3次元点群データの観測において、作業者や不要なターゲットなどが、観測データに含まれるのを防止することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to prevent an operator, an unnecessary target, or the like from being included in the observation data in the observation of the three-dimensional point cloud data using a scanner. To do.

上記目的を達成するために、本発明の1つの態様に係るスキャナシステムは、測距光を鉛直方向および水平方向に走査し、前記測距光の照射点を測距・測角して3次元点群データを取得するスキャナ装置と、表示部及び入力・操作部を備え、前記スキャナ装置と通信可能に構成されたリモートコントローラとを備え、前記スキャナ装置は、既知点を測定して、後方交会法又は後視点・器械点法により、器械点の地図座標及び前記スキャナ装置の方向角を既知とすることができるように構成され、前記リモートコントローラは、前記既知点及び前記器械点を前記表示部に表示して、前記表示部の表示上で指定されたスキャン条件設定基準点を基準としてスキャン条件を設定し、前記スキャナ装置は、前記スキャン条件で設定された第1スキャン範囲をスキャンした後に、第2スキャン範囲をスキャンすることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the scanner system according to one aspect of the present invention scans the distance measuring light in the vertical direction and the horizontal direction, and measures the irradiation point of the distance measuring light in three dimensions. It includes a scanner device that acquires point group data, a remote controller that has a display unit and an input / operation unit, and is configured to be able to communicate with the scanner device. The scanner device measures known points and meets backwards. The remote controller is configured so that the map coordinates of the instrument points and the direction angle of the scanner device can be known by the method or the rear viewpoint / instrument point method, and the remote controller displays the known points and the instrument points on the display unit. The scan condition is set with reference to the scan condition setting reference point specified on the display of the display unit, and the scanner device scans the first scan range set by the scan condition, and then the scanner device sets the scan condition. It is characterized by scanning a second scan range.

上記態様において、前記スキャナ装置は、反射ターゲットを測距・測角するターゲットスキャン機能を有し、前記既知点の反射ターゲットをターゲットスキャンして前記既知点を測定し、前記器械点の地図座標及び前記スキャナ装置の方向角を既知することも好ましい。 In the above aspect, the scanner device has a target scan function for measuring a distance and an angle of a reflection target, targets a reflection target of the known point, measures the known point, and performs map coordinates of the instrument point and It is also preferable to know the direction angle of the scanner device.

また、上記態様において、前記リモートコントローラは、電子レベル用の標尺を備え、前記スキャナ装置は、前記標尺を視準して、標尺高さおよび前記標尺までの距離を測定する電子レベルユニットを備え、前記スキャナ装置は、測距光を鉛直下向きに照射して、器械高を測定可能に構成され、前記角度検出器は、前記電子レベルユニットの視準光軸の水平角を測定することにより、前記標尺の水平角を検出可能に構成され、前記スキャナ装置は、前記既知点に設置した前記標尺を視準して、前記既知点を測定し、前記既知点における前記標尺高さ、前記標尺までの距離、前記標尺の水平角および前記既知点の座標に基づいて前記器械点の地図座標および前記スキャナ装置の方向角を既知とするようになっていることも好ましい。 Further, in the above aspect, the remote controller includes a stage staff for electronic level, and the scanner device includes an electronic level unit that collimates the stage staff and measures the height of the stage staff and the distance to the stage staff. The scanner device is configured to be capable of measuring the instrument height by irradiating distance measuring light vertically downward, and the angle detector measures the horizontal angle of the collimation optical axis of the electronic level unit. The scanner device is configured to be able to detect the horizontal angle of the stage staff, collimates the stage staff installed at the known point, measures the known point, and reaches the level staff height at the known point and the level staff. It is also preferable that the map coordinates of the instrument point and the direction angle of the scanner device are known based on the distance, the horizontal angle of the stage staff, and the coordinates of the known point.

また、上記態様において、前記リモートコントローラは、前記既知点及び前記器械点を地図に重ねて前記表示部に表示して、前記地図上で指定されたスキャン条件設定基準点を基準としてスキャン条件を設定することも好ましい。 Further, in the above aspect, the remote controller superimposes the known point and the instrument point on the map and displays them on the display unit, and sets the scan condition with reference to the scan condition setting reference point designated on the map. It is also preferable to do so.

また、上記態様において、前記リモートコントローラは、前記既知点及び前記器械点を観測計画のCAD図面に重ねて前記表示部に表示して、前記CAD図面上で指定されたスキャン条件設定基準点を基準としてスキャン条件を設定することも好ましい。 Further, in the above aspect, the remote controller superimposes the known point and the instrument point on the CAD drawing of the observation plan and displays them on the display unit, and uses the scan condition setting reference point designated on the CAD drawing as a reference. It is also preferable to set the scan conditions as.

また、上記態様において、前記第1スキャン範囲は、前記スキャン条件設定基準点を基準とした前記スキャナ装置を中心とする所定角度の範囲として設定され、前記第2スキャン範囲は、前記第1スキャン範囲以外のスキャン範囲として設定されることも好ましい。 Further, in the above aspect, the first scan range is set as a range of a predetermined angle centered on the scanner device with respect to the scan condition setting reference point, and the second scan range is the first scan range. It is also preferable to set it as a scan range other than.

また、上記態様において、前記スキャン条件は、スキャン回転方向及びスキャン開始方向を含み、前記スキャン回転方向は、前記既知点、前記器械点、及び前記スキャン条件設定基準点のなす狭角を二等分する方向から、前記スキャン条件設定基準点に向かう方向であり、前記スキャン開始方向は、前記スキャン条件設定基準点から、前記器械点を中心として前記スキャン回転方向と反対方向に前記所定角度の方向であることも好ましい。 Further, in the above aspect, the scan condition includes a scan rotation direction and a scan start direction, and the scan rotation direction divides the narrow angle formed by the known point, the instrument point, and the scan condition setting reference point into two equal parts. The scan condition setting reference point is directed toward the scan condition setting reference point, and the scan start direction is from the scan condition setting reference point in the direction opposite to the scan rotation direction around the instrument point at the predetermined angle. It is also preferable to have.

また、上記態様において、前記リモートコントローラは、ガイド光として水平方向に幅広で、上下幅の狭いファンビームを鉛直方向に走査するガイド光送光部を備え、前記スキャナ装置は、前記ガイド光を受光して、前記ガイド光送光部の水平方向を検出するガイド光受光部と、前記ガイド光受光部の出力信号に基づいて、前記スキャナ装置を前記反射ターゲットの方向に向けるターゲット方向検出部と、視準光を出射して、前記反射ターゲットからの反射視準光を受光する自動視準部と、前記自動視準部の出力信号に基づいて、前記反射ターゲットと、前記スキャナ装置の測距光軸を一致させる自動視準実行部とを備えることも好ましい。 Further, in the above aspect, the remote controller includes a guide light transmitting unit that vertically scans a fan beam that is wide in the horizontal direction and narrow in the vertical width as the guide light, and the scanner device receives the guide light. Then, the guide light receiving unit that detects the horizontal direction of the guide light transmitting unit, the target direction detecting unit that directs the scanner device toward the reflection target based on the output signal of the guide light receiving unit, and the target direction detecting unit. An automatic collimation unit that emits collimation light and receives the reflected collimation light from the reflection target, and a distance measuring light of the reflection target and the scanner device based on the output signal of the automatic collimation unit. It is also preferable to provide an automatic collimation execution unit that aligns the axes.

また、上記態様において、前記スキャナ装置が、前記スキャナ装置が第1スキャン範囲又は第2スキャン範囲の何れをスキャンしているかを示すインジケータを備えることも好ましい。 Further, in the above aspect, it is also preferable that the scanner device includes an indicator indicating whether the scanner device is scanning the first scan range or the second scan range.

測距光を鉛直方向および水平方向に走査し、前記測距光の照射点を測距・測角して3次元点群データを取得するスキャナ装置と、表示部及び操作部を備え、前記スキャナ装置と通信可能に構成されたリモートコントローラとを用いるスキャン方法であって、(a)器械点に設置された前記スキャナ装置が、既知点を測定して、後方交会法又は後視点・器械点法により、前記器械点の地図座標及び前記スキャナ装置の方向角を既知とするステップと、(b)前記リモートコントローラが、前記既知点及び前記器械点を前記表示部に表示するステップと、(c)作業者が、前記表示部の表示上で、スキャン条件設定基準点を指定するステップと、(d)前記リモートコントローラが、前記スキャン条件設定基準点に基づいて、スキャン条件を指定するステップと、(e)前記スキャナ装置が、前記スキャン条件で設定された第1スキャン範囲をスキャンするステップと、(f)ステップ(e)の後、前記スキャナ装置が、前記第1スキャン範囲以外の第2スキャン範囲をスキャンするステップとを備えることを特徴とする。 The scanner is provided with a scanner device that scans the ranging light in the vertical and horizontal directions, measures and angles the irradiation points of the ranging light to acquire three-dimensional point group data, and a display unit and an operation unit. It is a scanning method using a remote controller configured to be able to communicate with the device. (A) The scanner device installed at the instrument point measures a known point, and the posterior interaction method or the rear viewpoint / instrument point method. The step of making the map coordinates of the instrument point and the direction angle of the scanner device known, and (b) the step of displaying the known point and the instrument point on the display unit by the remote controller, and (c). A step in which the operator specifies a scan condition setting reference point on the display of the display unit, and (d) a step in which the remote controller specifies a scan condition based on the scan condition setting reference point. e) The scanner device scans the first scan range set by the scan conditions, and (f) after step (e), the scanner device scans the second scan range other than the first scan range. It is characterized by including a step of scanning.

上記態様によれば、スキャナを用いた3次元点群データ観測において、作業者やターゲットなどの不要なものが写り込むのを防ぐことが可能となる。 According to the above aspect, it is possible to prevent unnecessary objects such as a worker and a target from being reflected in the three-dimensional point cloud data observation using a scanner.

本発明の第1の実施の形態に係るスキャナシステムの構成ブロック図である。It is a block diagram of the structure of the scanner system which concerns on 1st Embodiment of this invention. 同スキャナシステムの一例を示す概略外観図である。It is a schematic external view which shows an example of the scanner system. 同スキャナシステムのリモートコントローラの表示部の表示の1つの例を示す図である。It is a figure which shows one example of the display of the display part of the remote controller of the scanner system. 同スキャナシステムのリモートコントローラの表示部の表示の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the display of the display part of the remote controller of the scanner system. 同スキャナシステムのスキャナ装置の測距部及び自動視準部の光学系を示す図である。It is a figure which shows the optical system of the distance measuring part and the automatic collimation part of the scanner device of the scanner system. 同スキャナシステムを用いた測定の概略を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline of the measurement using the scanner system. 同スキャナシステムを用いた測定の様子を説明する図である。It is a figure explaining the state of the measurement using the scanner system. 同スキャナシステムの器械点の座標及び方向角測定の詳細を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the details of the coordinate and azimuth measurement of the instrument point of the scanner system. 同スキャナシステムによるスキャン条件の設定方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the setting method of the scan condition by the scanner system. 上記実施形態の変形例に係るスキャナシステムの構成ブロック図である。It is a block diagram of the structure of the scanner system which concerns on the modification of the said embodiment. 本発明の第2の実施の形態に係るスキャナシステムの概略外観図である。It is a schematic external view of the scanner system which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 同スキャナシステムの構成ブロック図である。It is a block diagram of the structure of the scanner system. 同スキャナシステムのスキャナ装置の鉛直回転軸に沿う縦断面図である。It is a vertical sectional view along the vertical rotation axis of the scanner device of the same scanner system.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。また、各実施の形態において、同一の構成には、同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. Further, in each embodiment, the same components are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted as appropriate.

(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態に係るスキャナシステム1(以下、単に「システム」ともいう。)の構成ブロック図であり、図2は、システム1の1つの例を示す構成概略図である。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a block diagram of a scanner system 1 (hereinafter, also simply referred to as “system”) according to the first embodiment, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing one example of the system 1. ..

図1に示すように、システム1は、リモートコントローラRと、スキャナ装置Sとを備える。 As shown in FIG. 1, the system 1 includes a remote controller R and a scanner device S.

リモートコントローラRは、反射ターゲット11と、スキャナ装置Sに向けて反射ターゲット11の方向を知らせるガイド光Lgを出射するガイド光送光部12と、制御演算部13と、入力・操作部14と、表示部15と、通信部16とを備える。 The remote controller R includes a reflection target 11, a guide light transmission unit 12 that emits a guide light Lg that indicates the direction of the reflection target 11 toward the scanner device S, a control calculation unit 13, an input / operation unit 14, and so on. A display unit 15 and a communication unit 16 are provided.

リモートコントローラRは、図2のように、長尺のポール2の、上部にガイド光送光部12を、下部に反射ターゲット11を取り付けたターゲットユニット3と、制御演算部13、入力・操作部14、表示部15、通信部16を、タブレット端末4として構成したシステムであってもよい。ポール2は水準器18を備え、反射ターゲット11を鉛直に保持できるようになっている。 As shown in FIG. 2, the remote controller R includes a target unit 3 having a guide light transmitting unit 12 at the upper part and a reflection target 11 at the lower part of a long pole 2, a control calculation unit 13, and an input / operation unit. A system in which the 14, display unit 15, and communication unit 16 are configured as the tablet terminal 4 may be used. The pole 2 is provided with a spirit level 18 so that the reflection target 11 can be held vertically.

反射ターゲット11は、複数のコーナーキューブプリズムを全周にわたって設けた、全周(360°)プリズムである。反射ターゲット11は、入射した光を入射方向に再帰反射する。また、反射ターゲット11は、地面から所定の距離となるように固定されている。 The reflection target 11 is an all-around (360 °) prism in which a plurality of corner cube prisms are provided over the entire circumference. The reflection target 11 retroreflects the incident light in the incident direction. Further, the reflection target 11 is fixed so as to be at a predetermined distance from the ground.

ガイド光送光部12は、レーザ光を発するレーザ光源と、発光されたレーザ光を平行光束にするリレーレンズと、平行光束を拡大して扇形のビーム(ファンビーム)を形成するシリンドリカルレンズと、ファンビームを鉛直方向に走査するための走査手段とを備える。 The guide light transmitting unit 12 includes a laser light source that emits laser light, a relay lens that converts the emitted laser light into a parallel light beam, and a cylindrical lens that expands the parallel light beam to form a fan-shaped beam (fan beam). A scanning means for scanning the fan beam in the vertical direction is provided.

ガイド光送光部12は、鉛直方向に狭く、水平方向に広がりを有した幅広のファンビームを鉛直方向に走査するように構成されている。上記構成は一例であり、公知のファンビーム生成手段を用いることができる。 The guide light transmitting unit 12 is configured to scan a wide fan beam that is narrow in the vertical direction and has a spread in the horizontal direction in the vertical direction. The above configuration is an example, and a known fan beam generating means can be used.

制御演算部13は、演算処理を行うCPU(Central・Processing・Unit)と、補助記憶部としてのROM(Read・Only・Memory)及びRAM(Randam・Access・Memory)等を備えるマイクロコンピュータである。 The control calculation unit 13 is a microcomputer including a CPU (Central Processing Unit) that performs arithmetic processing, a ROM (Read / Only / Memory) and a RAM (Random / Access / Memory) as auxiliary storage units.

また、制御演算部13は、ガイド光送光部12、入力・操作部14、表示部15、及び通信部16と接続されている。図2の例のように、ガイド光送光部12と制御演算部13が別体として構成されている場合には,制御演算部13とガイド光送光部12とは例えば赤外線通信などの無線の手段で接続されている。 Further, the control calculation unit 13 is connected to the guide light transmission unit 12, the input / operation unit 14, the display unit 15, and the communication unit 16. When the guide light transmission unit 12 and the control calculation unit 13 are configured as separate bodies as in the example of FIG. 2, the control calculation unit 13 and the guide light transmission unit 12 are wireless, for example, by infrared communication or the like. It is connected by the means of.

制御演算部113は、ガイド光送光部12、表示部15を制御する。また、制御演算部13は、入力・操作部14からの情報、指令を入力する。制御演算部13は、スキャナ装置Sに操作指令を送信するとともに、スキャナ装置Sから指令やデータを受信する。 The control calculation unit 113 controls the guide light transmission unit 12 and the display unit 15. Further, the control calculation unit 13 inputs information and commands from the input / operation unit 14. The control calculation unit 13 transmits an operation command to the scanner device S and receives commands and data from the scanner device S.

制御演算部13は、機能部として、スキャン条件設定部17を備える。スキャン条件設定部17は、表示部15の表示上で指定されたスキャン条件設定基準点Qに基づいて、最初にスキャンする第1スキャン範囲SR1、第1スキャン範囲SR1の後でスキャンを行う第2スキャン範囲SR2、スキャン回転方向D、及びスキャン開始方向Dの設定を行う。 The control calculation unit 13 includes a scan condition setting unit 17 as a functional unit. The scan condition setting unit 17 scans after the first scan range SR1 and the first scan range SR1 to be scanned first based on the scan condition setting reference point Q designated on the display of the display unit 15. scanning range SR2, scan rotation direction D R, and the setting of the scan start direction D S performed.

入力・操作部14は、ガイド光送光部12のON−OFF指令及びスキャン条件設定基準点が入力可能である。 The input / operation unit 14 can input the ON-OFF command of the guide light transmission unit 12 and the scan condition setting reference point.

表示部15は、測定計画上の観測点、スキャナ装置Sにより地図座標が既知となった既知点K、器械点Pを表示する。 Display unit 15, an observation point on the measurement plan, to display map coordinates by scanner S is known point K became known, the instrument point P 1.

図3−1(A)は、表示部15の表示の一例である。図3−1の例では、地図表示上に重ねて、既知点K及び測定によって既知となった器械点Pが、▲で示されており、これから測定を行う点P2,P3が△で示されている。地図表示における地図データは、予め制御演算部13のメモリに保存されているものであってもよく、通信部16が、インターネットを介する場合には、インターネットからダウンロードしたものでもよい。 FIG. 3-1 (A) is an example of the display of the display unit 15. In the example of Figure 3-1, superimposed on a map display, the instrument point P 1 which became known by the known point K and the measurement is shown in ▲, point P2, P3 to perform future measurements by △ shows Has been done. The map data in the map display may be stored in the memory of the control calculation unit 13 in advance, or may be downloaded from the Internet when the communication unit 16 goes through the Internet.

また、図3−1(B)は、図2の例のように、入力・操作部14と表示部15をタッチパネル式ディスプレイとして構成した場合の、スキャン条件設定基準点Qの指定の様子を示す。作業者は、地図表示上の任意の点をタップすることにより、スキャン条件設定基準点Qを指定することができる。また、スキャン条件設定基準点Qは、カーソルによる指定など公知の方法により、地図上の点を指定可能としてもよい。 Further, FIG. 3-1 (B) shows how the scan condition setting reference point Q is specified when the input / operation unit 14 and the display unit 15 are configured as a touch panel display as in the example of FIG. .. The operator can specify the scan condition setting reference point Q by tapping any point on the map display. Further, the scan condition setting reference point Q may be designated as a point on the map by a known method such as designation by a cursor.

図3−2(A)は、表示部15の表示の別の例である。図3−2の例では、地図座標系で作成された観測計画のCAD(Computer・Aided・Design)図面表示に重ねて、既知点K及び測定によって既知となった器械点Pが、▲で示されており、これから測定を行う点P2,P3が△で示されている。CAD図面は、予め制御演算部13のメモリに保存されているものであってもよく、スキャナ装置Sの記憶部31に保存されているものを、通信部16を介して取得するようになっていてもよい。 FIG. 3-2 (A) is another example of the display of the display unit 15. In the example of Figure 3-2, superimposed on that are observed plan CAD (Computer · Aided · Design) drawing display created by the map coordinates, instrument point P 1 which became known by the known point K and measurements, ▲ in The points P2 and P3 to be measured are indicated by Δ. The CAD drawing may be stored in the memory of the control calculation unit 13 in advance, and the CAD drawing stored in the storage unit 31 of the scanner device S is acquired via the communication unit 16. You may.

また、図3−2(B)は、図3−1(B)と同様に入力・操作部14と表示部15をタッチパネル式ディスプレイとして構成した場合の、スキャン条件設定基準点Qの指定の様子を示す。CAD図面表示上でも、作業者は、任意の点をタップすることにより、スキャン条件設定基準点Qを指定することができる。 Further, FIG. 3-2 (B) shows the designation of the scan condition setting reference point Q when the input / operation unit 14 and the display unit 15 are configured as a touch panel display as in FIG. 3-1 (B). Is shown. Even on the CAD drawing display, the operator can specify the scan condition setting reference point Q by tapping any point.

通信部16は、無指向性アンテナ等を備え、スキャナ装置Sとの電波による無線通信を可能としている。 The communication unit 16 is provided with an omnidirectional antenna or the like, and enables wireless communication with the scanner device S by radio waves.

制御演算部13、入力・操作部14、表示部15、及び通信部16は、図2のような入力・操作部14、表示部15を一体のタッチパネルディスプレイとして構成したタブレット端末4に限らない。制御演算部13、入力・操作部14、表示部15、及び通信部16は、表示部15として液晶ディスプレイを有し、入力・操作部14として入力キーを有するデータコレクタとして構成してもよい。また、ガイド光送光部の筐体内に一体で設けてもよい。あるいは、ガイド光送光部12又はポール2に着脱可能なユニットとして構成してもよい。 The control calculation unit 13, the input / operation unit 14, the display unit 15, and the communication unit 16 are not limited to the tablet terminal 4 in which the input / operation unit 14 and the display unit 15 are configured as an integrated touch panel display as shown in FIG. The control calculation unit 13, the input / operation unit 14, the display unit 15, and the communication unit 16 may be configured as a data collector having a liquid crystal display as the display unit 15 and an input key as the input / operation unit 14. Further, it may be integrally provided in the housing of the guide light transmitting portion. Alternatively, it may be configured as a unit that can be attached to and detached from the guide light transmitting unit 12 or the pole 2.

(スキャナ装置の構成)
図2に示すように、スキャナ装置Sは、外観上、設置点に三脚5を用いて取り付けられた整準ユニット6、整準ユニット6に設けられた水平回転ユニット7、水平回転ユニット7に設けられた托架部8を備える。整準ユニット6は、整準ネジ及び気泡管を備える所謂整準装置である。托架部8には中央に凹部が設けられ、凹部に、投光部9が設けられている。
(Configuration of scanner device)
As shown in FIG. 2, the scanner device S is apparently provided on the leveling unit 6, the horizontal rotation unit 7 provided on the leveling unit 6, and the horizontal rotation unit 7 attached to the installation point using a tripod 5. The rack portion 8 is provided. The leveling unit 6 is a so-called leveling device including a leveling screw and a bubble tube. The bracket 8 is provided with a recess in the center, and the light projecting section 9 is provided in the recess.

スキャナ装置Sは、後述する水平回転駆動部28により、水平回転ユニット7が鉛直に延びる軸H−H周りに360°回転するように構成されている。また、スキャナ装置Sは、後述する鉛直回転駆動部23により、投光部9が軸H−Hと直交する軸V−V周りに360°回転するように構成されている。 The scanner device S is configured such that the horizontal rotation unit 7 is rotated by 360 ° around an axis HH extending vertically by a horizontal rotation drive unit 28 described later. Further, the scanner device S is configured so that the light projecting unit 9 rotates 360 ° around an axis VV orthogonal to the axis HH by a vertical rotation driving unit 23 described later.

スキャナ装置Sは、回動ミラー21、鉛直角検出器22、鉛直回転駆動部23、測距部24、自動視準部25、ガイド光受光部26、通信部27、水平回転駆動部28、水平角検出器29、記憶部31、データ記憶部32、スキャナ表示部33、操作部34、及びスキャナ制御演算部40を備える。 The scanner device S includes a rotation mirror 21, a vertical right angle detector 22, a vertical rotation drive unit 23, a distance measuring unit 24, an automatic collimation unit 25, a guide light receiving unit 26, a communication unit 27, a horizontal rotation drive unit 28, and a horizontal unit. It includes an angle detector 29, a storage unit 31, a data storage unit 32, a scanner display unit 33, an operation unit 34, and a scanner control calculation unit 40.

回動ミラー21は、投光部9の回転軸(図示せず)の内部に設けられ、投光部9と一体に軸V−V周りに回転する。 The rotation mirror 21 is provided inside the rotation axis (not shown) of the light projecting unit 9, and rotates around the axis VV integrally with the light projecting unit 9.

鉛直角検出器22は、ロータリエンコーダであり、鉛直回転軸の回転角、すなわち、回動ミラー21の回転角を検出し、測距光光軸の鉛直角を検出する。鉛直回転駆動部23はモータを備え、投光部9の鉛直回転軸を軸V−V周りに回転する。 The vertical right angle detector 22 is a rotary encoder, detects the rotation angle of the vertical rotation axis, that is, the rotation angle of the rotation mirror 21, and detects the vertical angle of the distance measuring optical axis. The vertical rotation drive unit 23 includes a motor and rotates the vertical rotation axis of the light projecting unit 9 around the axis VV.

測距部24は、図4に示すように、測距光送光部24a、測距光送光光学系24b、ビームスプリッタ24c、ダイクロイックプリズム24d、測距光受光光学系24e及び測距光受光部24fを備える。測距光送光部24aは、半導体レーザ等の発光素子を備え、スキャン光として、例えば可視光のパルスレーザ光を出射する。測距光受光部24fは、例えばアバランシェフォトダイオード等の受光素子である。ビームスプリッタ24cから射出される測距光の光軸は、回動ミラー21の軸心と合致している。 As shown in FIG. 4, the ranging unit 24 includes a ranging light transmitting unit 24a, a ranging light transmitting optical system 24b, a beam splitter 24c, a dichroic prism 24d, a ranging light receiving optical system 24e, and a ranging light receiving light. The unit 24f is provided. The ranging light transmitting unit 24a includes a light emitting element such as a semiconductor laser, and emits, for example, visible light pulsed laser light as scan light. The ranging light receiving unit 24f is a light receiving element such as an avalanche photodiode. The optical axis of the ranging light emitted from the beam splitter 24c coincides with the axis of the rotating mirror 21.

測距光送光部24aから出射された測距光Lsは、測距光送光光学系24b及びビームスプリッタ24cを介して回動ミラー21に反射されて測定対象物に照射される。測定対象物によって再帰反射された測距光は、回動ミラー21、ビームスプリッタ24c、ダイクロイックプリズム24d、測距光受光光学系24eを介して測距光受光部24fに入射する。測距光受光部24fは、入射した光の受光信号をスキャナ制御演算部40に出力する。 The ranging light Ls emitted from the ranging light transmitting unit 24a is reflected by the rotating mirror 21 via the ranging light transmitting optical system 24b and the beam splitter 24c, and irradiates the object to be measured. The ranging light retroreflected by the object to be measured is incident on the ranging light receiving unit 24f via the rotating mirror 21, the beam splitter 24c, the dichroic prism 24d, and the ranging light receiving optical system 24e. The ranging light receiving unit 24f outputs the received light signal of the incident light to the scanner control calculation unit 40.

測距部24は、発光素子の発光タイミングと、受光素子の受光タイミングの時間差(パルス光の往復時間)に基づき、測距光の1パルス光ごとに測距を実行する(Time of Flight)。なお、測距は、連続光又は断続光を照射し、射出光と反射光の位相差により行っても良い。 The distance measuring unit 24 executes distance measurement for each pulse light of the distance measuring light based on the time difference between the light emitting timing of the light emitting element and the light receiving timing of the light receiving element (reciprocating time of the pulsed light) (Time of Flight). The distance measurement may be performed by irradiating continuous light or intermittent light and using the phase difference between the emitted light and the reflected light.

測距光Lsは、回動ミラー21の回転によって鉛直方向に走査される。また、測距光Lsは、水平回転ユニット7の回転によって水平方向に走査される。これにより、測距光Lsが鉛直方向及び水平方向の全周に亘り走査される。 The ranging light Ls is scanned in the vertical direction by the rotation of the rotating mirror 21. Further, the ranging light Ls is scanned in the horizontal direction by the rotation of the horizontal rotation unit 7. As a result, the ranging light Ls is scanned over the entire circumference in the vertical direction and the horizontal direction.

自動視準部25は、視準光送光部25a、視準光送光光学系25b、測距部24と共通のビームスプリッタ24c及びダイクロイックプリズム24d、視準光受光光学系25c及び視準光受光部25dを備える。視準光送光部25aは、半導体レーザ等発光素子を備え、視準光として、測距光とは波長の異なる光、例えば赤外レーザ光を出射する。視準光受光部25dは、例えば、CCD、CMOS等の画像センサである。 The automatic collimation unit 25 includes a collimation light transmission unit 25a, a collimation light transmission optical system 25b, a beam splitter 24c and a dichroic prism 24d common to the distance measuring unit 24, a collimation light reception optical system 25c, and a collimation light. A light receiving unit 25d is provided. The collimation light transmitting unit 25a includes a light emitting element such as a semiconductor laser, and emits light having a wavelength different from that of distance measuring light, for example, infrared laser light, as collimation light. The collimation light receiving unit 25d is, for example, an image sensor such as a CCD or CMOS.

視準光送光部25aから出射された視準光Lcは、視準光送光光学系25b及びビームスプリッタ24cを介して回動ミラー21で偏向されて測定対象物に照射される。測定対象物で再帰反射された反射測距光は、回動ミラー21、ビームスプリッタ24c、ダイクロイックプリズム24d、視準光受光光学系25cを介して視準光受光部25dに入射する。視準光受光部25dは、受光信号から得られる画素データをスキャナ制御演算部40に出力する。ビームスプリッタ24cから出射される視準光Lcの光軸は、測距光Lsの光軸と合致しており、回動ミラー21の回転によって鉛直方向に走査される。 The collimation light Lc emitted from the collimation light transmission unit 25a is deflected by the rotating mirror 21 via the collimation light transmission optical system 25b and the beam splitter 24c, and irradiates the object to be measured. The reflected distance measuring light retroreflected by the object to be measured is incident on the collimation light receiving unit 25d via the rotating mirror 21, the beam splitter 24c, the dichroic prism 24d, and the collimation light receiving optical system 25c. The collimation light receiving unit 25d outputs the pixel data obtained from the light receiving signal to the scanner control calculation unit 40. The optical axis of the collimation light Lc emitted from the beam splitter 24c coincides with the optical axis of the ranging light Ls, and is scanned in the vertical direction by the rotation of the rotation mirror 21.

ガイド光受光部26は、シリンドリカルレンズと、長方形の受光センサと、水平受光範囲を制限するスリットとを備える。この結果、スキャナ装置SとリモートコントローラRに高低差があってもガイド光Lgを受光することができるようになっている。ガイド光受光部26は、スキャナ装置S本体の正面に固定され、ガイド光Lgを受光してガイド光送光部12の水平方向を検出する。 The guide light receiving unit 26 includes a cylindrical lens, a rectangular light receiving sensor, and a slit that limits the horizontal light receiving range. As a result, the guide light Lg can be received even if there is a height difference between the scanner device S and the remote controller R. The guide light receiving unit 26 is fixed to the front surface of the scanner device S main body, receives the guide light Lg, and detects the horizontal direction of the guide light transmitting unit 12.

通信部27は、無指向性アンテナ等を備え、リモートコントローラRとの電波による無線通信を可能とする。 The communication unit 27 is provided with an omnidirectional antenna or the like, and enables wireless communication with the remote controller R by radio waves.

水平回転駆動部28は、モータを備え、スキャナ制御演算部40に制御されて水平回転ユニット7を軸H−H周りに回転する。 The horizontal rotation drive unit 28 includes a motor and is controlled by the scanner control calculation unit 40 to rotate the horizontal rotation unit 7 around the axis HH.

水平角検出器29は、ロータリエンコーダであり、水平回転ユニット7の回転軸に対して設けられ、水平回転ユニット7の水平方向の回転角を検出する。水平角検出器29は、測距光の光軸の水平角を検出する。 The horizontal angle detector 29 is a rotary encoder, which is provided with respect to the rotation axis of the horizontal rotation unit 7 and detects the rotation angle of the horizontal rotation unit 7 in the horizontal direction. The horizontal angle detector 29 detects the horizontal angle of the optical axis of the ranging light.

記憶部31は、例えばハードディスクドライブである。記憶部31には、後述する制御及び演算を実行するためのプログラム及びデータが格納されている。 The storage unit 31 is, for example, a hard disk drive. The storage unit 31 stores programs and data for executing controls and operations described later.

データ記憶部32は、例えばSDカードである。データ記憶部32は、スキャナ装置Sで取得される種々の測定データ及び演算により算出されるデータを記憶する。 The data storage unit 32 is, for example, an SD card. The data storage unit 32 stores various measurement data acquired by the scanner device S and data calculated by calculation.

スキャナ表示部33と操作部34は、スキャナ装置Sのユーザインターフェースである。図示の例では、スキャナ装置Sの筐体外面に設けられている。スキャナ表示部33及び操作部34は、作業者がこれらを介してスキャナ装置Sの動作に関する指令及び設定、測定結果の確認、装置の調整が行えるように構成されている。 The scanner display unit 33 and the operation unit 34 are user interfaces of the scanner device S. In the illustrated example, it is provided on the outer surface of the housing of the scanner device S. The scanner display unit 33 and the operation unit 34 are configured so that the operator can command and set the operation of the scanner device S, check the measurement result, and adjust the device through them.

スキャナ制御演算部40は、演算処理を行うCPUと、補助記憶部としてのROM及びRAM等を備えるマイクロコンピュータである。 The scanner control calculation unit 40 is a microcomputer including a CPU that performs calculation processing and a ROM, RAM, and the like as auxiliary storage units.

スキャナ制御演算部40は、各部と接続され、各部を制御し、各部により取得されるデータを演算処理する。また、リモートコントローラRの通信部16と通信して、リモートコントローラRの制御演算部13に要求されたデータを送信し、制御演算部13の指示に従って処理を実行する。スキャナ制御演算部40の各機能は、プログラム又は回路或いはこれらの組み合わせにより実行可能に構成されている。 The scanner control calculation unit 40 is connected to each unit, controls each unit, and performs arithmetic processing on the data acquired by each unit. Further, it communicates with the communication unit 16 of the remote controller R, transmits the requested data to the control calculation unit 13 of the remote controller R, and executes the process according to the instruction of the control calculation unit 13. Each function of the scanner control calculation unit 40 is configured to be executable by a program, a circuit, or a combination thereof.

スキャナ制御演算部40は、ターゲット方向検出部41、自動視準実行部42、ターゲットスキャン実行部43、座標・方向角算出部44および点群データ測定部45とを備える。 The scanner control calculation unit 40 includes a target direction detection unit 41, an automatic collimation execution unit 42, a target scan execution unit 43, a coordinate / direction angle calculation unit 44, and a point cloud data measurement unit 45.

ターゲット方向検出部41は、水平回転駆動部28を駆動して、スキャナ装置Sを水平回転し、ガイド光受光部26でガイド光Lgを受光して、水平角検出器29でガイド光送光部12の中心の水平方向を検出し、ガイド光受光部26の出力信号に基づいて、スキャナ装置Sの測距光軸をガイド光送光部12の中心へと向ける。 The target direction detection unit 41 drives the horizontal rotation drive unit 28 to horizontally rotate the scanner device S, receives the guide light Lg by the guide light light receiving unit 26, and receives the guide light Lg by the horizontal angle detector 29. The horizontal direction of the center of 12 is detected, and the distance measuring optical axis of the scanner device S is directed toward the center of the guide light transmitting unit 12 based on the output signal of the guide light receiving unit 26.

自動視準実行部42は、自動視準部25及び鉛直回転駆動部23を制御して、鉛直方向に視準光Lcを走査し、視準光受光部25dの出力信号に基づいて、スキャナ装置Sを、測距光軸が反射ターゲット11に合致するように向ける。 The automatic collimation execution unit 42 controls the automatic collimation unit 25 and the vertical rotation drive unit 23 to scan the collimation light Lc in the vertical direction, and based on the output signal of the collimation light light receiving unit 25d, the scanner device. Aim S so that the distance measuring optical axis coincides with the reflection target 11.

ターゲットスキャン実行部43は、ターゲットスキャン機能を実行する。ターゲットスキャン実行部43は、測距部24、水平回転駆動部28、水平角検出器29、鉛直回転駆動部23、鉛直角検出器22を制御して、反射ターゲット11を含むターゲットスキャン範囲を集中的にスキャンし、点群データを取得する。得られた点群データから、反射ターゲット11の中心位置の3次元座標値を求める。 The target scan execution unit 43 executes the target scan function. The target scan execution unit 43 controls the distance measuring unit 24, the horizontal rotation drive unit 28, the horizontal angle detector 29, the vertical rotation drive unit 23, and the vertical right angle detector 22 to concentrate the target scan range including the reflection target 11. Scan to get point cloud data. From the obtained point cloud data, the three-dimensional coordinate value of the center position of the reflection target 11 is obtained.

点群データ測定部44は、点群データ測定機能を実行する。測距部24、水平回転駆動部28、水平角検出器29、鉛直回転駆動部23、鉛直角検出器22を制御して、測定対象物を含む測定範囲をスキャンし、3次元点群データを測定する。 The point cloud data measurement unit 44 executes the point cloud data measurement function. The distance measuring unit 24, the horizontal rotation drive unit 28, the horizontal angle detector 29, the vertical rotation drive unit 23, and the vertical right angle detector 22 are controlled to scan the measurement range including the object to be measured and obtain three-dimensional point group data. Measure.

座標・方向角算出部45は、後方交会法又は器械点・後視点法により、後方交会法の場合は2以上の後方交会既知点の、後視点器械点法の場合は既知の後視点の、予め既知とされた座標及び方向角、並びに器械高に基づいて、器械点の地図座標と以上の後方交会既知点の、後視点器械点法の場合は既知の後視点の、方向角に基づいて、器械点に設置したスキャナ装置Sの基準方向の方向角を算出する。 The coordinate / azimuth calculation unit 45 uses the rear-view method or the instrument point / rear-view method to obtain two or more known rear-view points in the case of the rear-view method and a known rear-view point in the case of the rear-view instrument point method. Based on the coordinates and azimuth known in advance, and the azimuth of the instrument point, the map coordinates of the instrument point and the above known points of rearward interaction, in the case of the posterior viewpoint instrument point method, based on the azimuth of the known rear viewpoint. , Calculate the azimuth in the reference direction of the scanner device S installed at the instrument point.

(スキャン方法)
図5は、スキャナシステム1を用いた測定の概略を示すフローチャートであり、図6は、測定の様子を模式的に示す図である。
(Scan method)
FIG. 5 is a flowchart showing an outline of measurement using the scanner system 1, and FIG. 6 is a diagram schematically showing a state of measurement.

1人の作業者が、複数の観測点から、点群データを測定する場合の1つの器械点における測定について説明する。測定に必要な既知点については、予め準備されている。すなわち、器械点が既知で、後視点・器械点法により座標の演算を行う場合には、1の既知点が後視点として用意されており、器械点が未知で、後方交会法により座標の演算を行う場合には2以上の既知点が後方交会既知点として用意されている。 When one worker measures point cloud data from a plurality of observation points, the measurement at one instrument point will be described. Known points required for measurement are prepared in advance. That is, when the instrument point is known and the coordinate calculation is performed by the rear viewpoint / instrument point method, the known point of 1 is prepared as the rear viewpoint, the instrument point is unknown, and the coordinate calculation is performed by the backward interaction method. When performing, two or more known points are prepared as backward meeting known points.

測定準備として、作業者は、器械点Pにスキャナ装置Sを設置し、整準する。また、器械高を測定しスキャナ装置に入力する。その後、作業者は、リモートコントローラRを持って、既知点Kに移動し、水準器18を確認しながら反射ターゲット11を鉛直に設置する。 As measurement preparation, the operator has established a scanner S to instrument point P 1, to leveling. Also, the height of the instrument is measured and input to the scanner device. After that, the operator takes the remote controller R, moves to the known point K, and installs the reflection target 11 vertically while checking the spirit level 18.

測定を開始すると、ステップS101で、スキャナ装置Sは、既知点Kの反射ターゲット11をターゲットスキャンして、器械点Pの地図座標及びスキャナ装置Sの方向角を既知とする(図6(A))。ステップS101の詳細については後述する。 When the measurement is started, in step S101, the scanner S, the reflection target 11 of a known point K and the target scanning, the direction angles of the map coordinates and scanner device S of the instrument point P 1 and the known (FIG. 6 (A )). The details of step S101 will be described later.

次に、ステップS102で、リモートコントローラRの表示部15は、例えば、図3−1(A)のように、地図表示上に器械点Pを表示する。 Next, in step S102, the display unit 15 of the remote controller R, for example, as shown in FIG. 3-1 (A), displays the instrument point P 1 on the map display.

次に、ステップS103で、既知点KでリモートコントローラRを持つ作業者は、スキャン条件設定基準点Qを表示部15の表示上で指定する(図6(B))。スキャン条件設定基準点Qの指定は、例えば、図3−1(B)のように、地図表示上の任意の点を、作業者が指等でタップして行う。 Next, in step S103, the operator having the remote controller R at the known point K designates the scan condition setting reference point Q on the display of the display unit 15 (FIG. 6B). For example, as shown in FIG. 3-1 (B), the operator taps an arbitrary point on the map display with a finger or the like to specify the scan condition setting reference point Q.

次に、ステップS104で、スキャン条件設定部17が、ステップS103の指定に基づいて、最初にスキャンする第1スキャン範囲SR1、第1スキャン範囲SR1をスキャンした後にスキャンする第2スキャン範囲SR2、スキャン開始方向D及びスキャン回転方向Dを設定し、設定をスキャナ装置Sに送信する。スキャン条件の詳細については、後述する。 Next, in step S104, the scan condition setting unit 17 scans the first scan range SR1 and the first scan range SR1 to be scanned first, and then scans the second scan range SR2, based on the designation in step S103. set the start direction D S and the scan direction of rotation D R, and transmits the set to the scanner S. Details of the scan conditions will be described later.

次に、ステップS105で、点群データ測定部45が、設定したスキャン条件に基づいて、第1スキャン範囲SR1をスキャンして点群データを取得する(図6(C))。作業者は、この間に、既知点Kを離れて、指定したスキャン条件設定基準点Qに向かって移動することができる。 Next, in step S105, the point cloud data measuring unit 45 scans the first scan range SR1 based on the set scan conditions and acquires the point cloud data (FIG. 6 (C)). During this time, the operator can leave the known point K and move toward the designated scan condition setting reference point Q.

次にステップS106で、点群データ測定部45が、第2スキャン範囲SR2をスキャンして点群データを取得して、処理を終了する(図6(D))。作業者は、第2スキャン範囲SR2のスキャンが終わるまで、第1スキャン範囲SR1の領域で待機することができる。 Next, in step S106, the point cloud data measuring unit 45 scans the second scan range SR2 to acquire the point cloud data, and ends the process (FIG. 6 (D)). The operator can wait in the area of the first scan range SR1 until the scan of the second scan range SR2 is completed.

この結果、第1スキャン範囲SR1と、第2スキャン範囲SR2のスキャンで得られた点群データを合わせて、器械点Pにおける全周の点群データとしてデータ記憶部32に記憶される。 As a result, the first scanning range SR1, the combined point cloud data obtained by scanning the second scanning range SR2, and stored as a whole periphery of the point group data in the instrument point P 1 to the data storage unit 32.

なお、屋内での測定など、観測計画が、地図座標系を用いたCAD図面として作成されている場合には、ステップS102の表示部への表示およびステップS103のスキャン条件設定基準点の指定は、図3−2(A)のように、CAD図面上に表示して、図3−2(B)のようにスキャン条件設定基準点Qを表示部15のCAD図面表示上で指定するようにしてもよい。 When the observation plan is created as a CAD drawing using the map coordinate system, such as indoor measurement, the display on the display unit in step S102 and the designation of the scan condition setting reference point in step S103 may be performed. It is displayed on the CAD drawing as shown in FIG. 3-2 (A), and the scan condition setting reference point Q is specified on the CAD drawing display of the display unit 15 as shown in FIG. 3-2 (B). May be good.

図7は、ステップS101の詳細を示す。作業者の入力によりステップS101を開始すると、ステップS201で、リモートコントローラRは、スキャナに測定開始指令を送信するとともに、ガイド光送光部12を駆動してガイド光Lgの発光を開始する。 FIG. 7 shows the details of step S101. When step S101 is started by the input of the operator, in step S201, the remote controller R transmits a measurement start command to the scanner and drives the guide light transmitting unit 12 to start emitting the guide light Lg.

スキャナ装置Sは、ステップS301で測定開始指令を受信すると、ステップS302で、水平回転してガイド光Lgの水平サーチを行う。具体的には、ターゲット方向検出部41が水平回転駆動部28を駆動して、ガイド光受光部26がガイド光Lgを検出するまで、スキャナ装置Sを水平回転させる。ガイド光受光部26がガイド光Lgを検出すると、ステップS303で、スキャナ装置Sの測距光軸をガイド光送光部12の中央にあわせ、水平回転駆動部28を停止させる。 When the scanner device S receives the measurement start command in step S301, the scanner device S rotates horizontally in step S302 to perform a horizontal search for the guide light Lg. Specifically, the target direction detection unit 41 drives the horizontal rotation drive unit 28, and the scanner device S is horizontally rotated until the guide light light receiving unit 26 detects the guide light Lg. When the guide light receiving unit 26 detects the guide light Lg, in step S303, the distance measuring optical axis of the scanner device S is aligned with the center of the guide light transmitting unit 12, and the horizontal rotation driving unit 28 is stopped.

次に、ステップS304で、スキャナ装置Sは、ガイド光停止指令をリモートコントローラRに送信する。リモートコントローラRは、ステップS203で、ガイド光停止指令を受信すると、ステップS204でガイド光Lgの発光を停止する。 Next, in step S304, the scanner device S transmits a guide light stop command to the remote controller R. When the remote controller R receives the guide light stop command in step S203, the remote controller R stops the light emission of the guide light Lg in step S204.

次に、ステップS305で、スキャナ装置Sは、反射ターゲット11の鉛直サーチを行う。具体的には、自動視準実行部42が、鉛直回転駆動部23及び自動視準部25を駆動して、視準光受光部25dが視準光Lcを検出するまで、視準光を鉛直方向に走査する。視準光受光部25dが反射ターゲット11からの反射光を受光すると、ステップS306に移行して、自動視準実行部42が自動視準を実行する。 Next, in step S305, the scanner device S performs a vertical search for the reflection target 11. Specifically, the automatic collimation execution unit 42 drives the vertical rotation drive unit 23 and the automatic collimation unit 25, and the collimation light is vertical until the collimation light light receiving unit 25d detects the collimation light Lc. Scan in the direction. When the collimation light receiving unit 25d receives the reflected light from the reflection target 11, the process proceeds to step S306, and the automatic collimation execution unit 42 executes automatic collimation.

次に、ステップS307で,ターゲットスキャン実行部43は、ターゲットスキャンを実行し、後視点である既知点Kに設置したリモートコントローラRの反射ターゲット11を測距、測角する。 Next, in step S307, the target scan execution unit 43 executes the target scan, and measures the distance and angle of the reflection target 11 of the remote controller R installed at the known point K, which is the rear viewpoint.

次に、ステップS308で、座標・方向角算出部44が、反射ターゲット11までの距離、角度及び既知点Kの座標に基づいて、後方交会法又は後視点・器械点法により器械点Pの地図座標及びスキャナ装置の方向角を算出する。 Next, in step S308, the coordinate and direction angle calculating section 44, the distance to the reflecting target 11, based on the coordinates of the angle and the known point K, by the method of resection or rear-view-instrumental point method instrument point P 1 Calculate the map coordinates and the azimuth of the scanner device.

後視点・器械点法では、器械点の座標はすでに既知であるので、座標の算出を省略することもできるが、座標を算出することにより、算出値を既知の座標値と確認するために用いることができる。 In the rear viewpoint / instrument point method, since the coordinates of the instrument point are already known, the calculation of the coordinates can be omitted, but by calculating the coordinates, it is used to confirm the calculated value as a known coordinate value. be able to.

一方、後方交会法による場合には、器械点Pは未知であり、少なくとも2つの後方交会既知点が必要である。従って、少なくとも2つの後方交会既知点についてステップS201からステップS307を行った後、ステップS308に移行する。 On the other hand, in the case of the backward meeting method, the instrument point P 1 is unknown, and at least two known points of backward meeting are required. Therefore, after performing steps S201 to S307 for at least two known points of backward association, the process proceeds to step S308.

また、ステップS309で、データ記憶部32に記憶してリモートコントローラRに送信する。次に、ステップS205でリモートコントローラRが器械点の座標及びスキャナの方向角を受信するとステップS102に移行する。 Further, in step S309, the data is stored in the data storage unit 32 and transmitted to the remote controller R. Next, when the remote controller R receives the coordinates of the instrument point and the direction angle of the scanner in step S205, the process proceeds to step S102.

図8は、スキャン条件の設定方法の一例を説明する図である。ステップS103でスキャン条件設定基準点Qが指定されると、制御演算部13は、地図表示上またはCAD図面上において、器械点Pから点Qまでの距離dを求める(図8A)。 FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a method of setting scan conditions. When the scan condition setting reference point Q is specified in step S103, the control calculation unit 13 obtains the distance d 1 from the instrument point P 1 to the point Q on the map display or the CAD drawing (FIG. 8A).

次に、器械点Pから観察した時に点Qを挟んで左右に所定の距離dの範囲となる角度範囲±θを求める。距離dは、例えば、器械点Pから観察した時に、基準点Qを挟んで左右に各1mなど、作業者が完全に隠れることができる程度の長さであることが好ましい。この基準点Qを挟んだ±θの角度範囲を第1スキャン範囲SR1として設定する(図8(B))。 Next, the angle range ± θ, which is a range of a predetermined distance d 2 to the left and right of the point Q when observed from the instrument point P 1, is obtained. The distance d 2 is preferably a length that allows the operator to completely hide, for example, 1 m on each side of the reference point Q when observed from the instrument point P 1. The angle range of ± θ across the reference point Q is set as the first scan range SR1 (FIG. 8 (B)).

次に、第1スキャン範囲SR1以外の範囲を、第2スキャン範囲SR2として設定する(図8(C))。 Next, a range other than the first scan range SR1 is set as the second scan range SR2 (FIG. 8 (C)).

次に、スキャン条件設定部17は、地図表示上の、既知点Kから点Qまでの器械点P周りの角度を算出し、∠KPQの狭角αを2等分する方向Dα/2を算出する。方向Dα/2から点Qへ向かう方向をスキャン回転方向Dとして設定する(図8(D))。 Next, the scan condition setting unit 17 calculates the angle around the instrument point P 1 from the known point K to the point Q on the map display , and divides the narrow angle α of ∠KP 1 Q into two equal directions D α. Calculate / 2. Setting a direction from the direction D alpha / 2 to the point Q as the scan direction of rotation D R (FIG. 8 (D)).

また、スキャン条件設定部17は、点Qから、スキャン回転方向Dと反対方向に角度θの方向Dをスキャン開始方向Dsとして設定する(図8(D))。 The scan condition setting unit 17, from the point Q, sets the direction D 1 of the angle θ in the direction opposite to the scanning direction of rotation D R as the scan start direction Ds (Fig 8 (D)).

本実施の形態では、測定点の地図座標を算出可能に構成されたスキャナ装置Sを用いて、測量現場で地図上またはCAD図面上に、既知点、器械点、測定計画上の測定点等を重ねて表示して、表示上から最初にスキャンする範囲を指定可能とした。作業者は、自分が写り込まない所望の範囲を最初にスキャンする第1スキャン範囲として設定することができるので、点群データ測定開始時に点群データに映り込むのを防止することができる。 In the present embodiment, the scanner device S configured to be able to calculate the map coordinates of the measurement points is used to display known points, instrument points, measurement points on the measurement plan, etc. on the map or CAD drawing at the surveying site. By displaying them in layers, it is possible to specify the range to be scanned first from the display. Since the operator can set a desired range in which he / she does not appear as the first scan range for first scanning, it is possible to prevent the operator from reflecting in the point cloud data at the start of the point cloud data measurement.

また、スキャン条件設定基準点Qを地図表示上またはCAD図面の表示上で指定可能に構成したので、作業者は視覚的に所望の場所を指定することができ操作が簡便である。地図表示とする場合には屋外での観測に、CAD図面表示とする場合には屋内での観測に特に有利である。 Further, since the scan condition setting reference point Q can be specified on the map display or the CAD drawing display, the operator can visually specify a desired place and the operation is simple. It is particularly advantageous for outdoor observation when it is displayed on a map, and for indoor observation when it is displayed on a CAD drawing.

また、スキャン条件として、最初にスキャンする第1スキャン範囲SR1と、その後スキャンする第2スキャン範囲SR2とに分けて設定するように構成した。作業者は、スキャナが第1スキャン範囲SR1をスキャンする間に、既知点Kから移動して、スキャナが第2スキャン範囲SR2をスキャンする間に、第1スキャン範囲SR1で待機することにより、作業者が点群データに映り込むの防止できる。 Further, as the scan conditions, the first scan range SR1 to be scanned first and the second scan range SR2 to be scanned after that are separately set. The operator works by moving from the known point K while the scanner scans the first scan range SR1 and waiting in the first scan range SR1 while the scanner scans the second scan range SR2. It is possible to prevent a person from being reflected in the point cloud data.

特に、スキャン条件設定基準点Qとして、次に測定を行う器械点P付近を指定すれば、スキャナが第2スキャン範囲のスキャンを行っている間に、作業者は、点群データに干渉することなく次の測定の準備を行うことができるので、作業効率が向上する。 In particular, the scan condition setting reference point Q, if then specify the vicinity of the instrument point P 2 to perform the measurement, while the scanner is scanning the second scanning range, the operator interferes with the point group data Work efficiency is improved because the preparation for the next measurement can be performed without any trouble.

また、スキャン回転方向Dを、既知点K、器械点P、及びスキャン条件設定基準点Qのなす狭角を二等分する方向Dα/2から、スキャン条件設定基準点Qに向かう方向に設定すると、スキャナ装置Sが、作業者がいる既知点K付近をスキャンするまでの時間がより長くなる方向に回転することになる。このため、作業者は余裕を持って、移動することができる。また、作業者が最短距離で指定したスキャン条件設定基準点Qに向かって進む際に、スキャンと干渉しないので、より確実に点群データに映り込むのを防止することができる。 Further, the direction toward the scanning direction of rotation D R, known point K, the direction D alpha / 2 the formed narrow angle of the instrument point P 1, and the scan condition setting reference point Q bisects, in the scanning condition set reference point Q When set to, the scanner device S rotates in a direction in which the time required to scan the vicinity of the known point K where the operator is located becomes longer. Therefore, the worker can move with a margin. Further, when the operator advances toward the scan condition setting reference point Q specified by the shortest distance, it does not interfere with the scan, so that it can be prevented from being reflected in the point cloud data more reliably.

なお、ステップS101で説明した、ガイド光Lgを用いたターゲットの引き込み及び自動視準機能を用いることは、本発明の実施に必ずしも必須ではない。すなわち、スキャナは、後視点・器械点法又は後方交会法により、器械点の座標及びスキャナ方向角を演算する機能を備えていればよい。例えば、スキャナ側作業者がいる場合には、スキャナ装置Sの自動視準部25、ガイド光受光部26、ターゲット方向検出部41、自動視準実行部42を、リモートコントローラは、ガイド光送光部12を備えていなくともよい。しかし、このようなガイド光Lgによる引き込み機能を備えることは、測定点の測量から点群データの観測を一人で行うことができるので有利である。 It should be noted that it is not always essential to carry out the present invention to use the target pull-in and automatic collimation functions using the guide light Lg described in step S101. That is, the scanner may have a function of calculating the coordinates of the instrument points and the scanner azimuth by the rear viewpoint / instrument point method or the rear interaction method. For example, when there is an operator on the scanner side, the automatic collimation unit 25, the guide light light receiving unit 26, the target direction detection unit 41, and the automatic collimation execution unit 42 of the scanner device S are displayed, and the remote controller transmits guide light. It is not necessary to include the part 12. However, it is advantageous to have such a pull-in function by the guide light Lg because the point cloud data can be observed by one person from the survey of the measurement points.

また、同じ観点から、スキャナ装置Sに追尾部を設け、作業者が保持する反射ターゲット11を追尾するように構成すると、一人での観測を完了することができるので好ましい。 Further, from the same viewpoint, it is preferable that the scanner device S is provided with a tracking unit so as to track the reflection target 11 held by the operator because the observation by one person can be completed.

(第1の実施の形態の変形例)
図9は、第1の実施の形態の変形例であるスキャナシステム1Aの構成ブロック図である。システム1Aは、システム1と概略同様の構成を有するが、スキャナ装置SAが第1スキャン範囲実行中であるか、第2スキャン範囲を実行中であるかを示す、インジケータ35を備える点で異なる。
(Modified example of the first embodiment)
FIG. 9 is a block diagram of the scanner system 1A, which is a modification of the first embodiment. The system 1A has substantially the same configuration as the system 1, except that the scanner device SA includes an indicator 35 indicating whether the first scan range is being executed or the second scan range is being executed.

インジケータ35は、LED光源を備え、赤色光又は緑色光を択一的に発光するように構成されている。また、インジケータ35は、スキャナ装置Sの上部に、水平方向の360°から視認可能に取り付けられている。スキャナ制御演算部40の制御により、スキャナ装置SAが第1のスキャナ範囲をスキャン中は、赤色に点灯し、スキャナ装置SAが第2スキャン範囲をスキャン中は、緑色に点灯する。 The indicator 35 includes an LED light source and is configured to selectively emit red light or green light. Further, the indicator 35 is visibly attached to the upper part of the scanner device S from 360 ° in the horizontal direction. Under the control of the scanner control calculation unit 40, the scanner device SA lights up in red while the first scanner range is being scanned, and the scanner device SA lights up in green while the scanner device SA is scanning the second scan range.

このように構成することで、作業者は、既知点の付近での待機中又は移動中にスキャナが、第1スキャン範囲又は第2スキャン範囲の何れをスキャンしている最中であるかを視認することができる。このため、第1のスキャン範囲のスキャンが確実に終了してから、第1のスキャン範囲に移動することが可能となる。この結果より確実に点群データに映り込むのを防止することができる。 With this configuration, the operator can visually recognize whether the scanner is scanning the first scan range or the second scan range while waiting or moving near a known point. can do. Therefore, it is possible to move to the first scan range after the scan of the first scan range is surely completed. From this result, it is possible to prevent the point cloud data from being reflected more reliably.

(第2の実施の形態)
図10は、第2の実施の形態に係るスキャナシステム100の外観概略図であり、図11は、システム100の構成ブロック図である。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a schematic external view of the scanner system 100 according to the second embodiment, and FIG. 11 is a block diagram of the configuration of the system 100.

システム100のリモートコントローラR100は、概略すると、システム1のリモートコントローラRと同様の構成を備えるが、反射ターゲット11を備えず、電子レベル用標尺LSを備える。また、ガイド光送光部12を支持するポール2を備えず、標尺LSでガイド光送光部12を支持している。標尺LSは、図10に示すように、所謂電子レベル用のバーコード標尺である。標尺LSは、アルミニウム製やカーボンファイバー製の真直な基体に、縦方向に所定の間隔で配置され、標尺の下端部からの長さ(高さ)を示すバーコードパターンが印刷や刻印等により表示されている。また、標尺LSは、円形水準器等の水準器18を備える。 The remote controller R100 of the system 100 has roughly the same configuration as the remote controller R of the system 1, but does not include the reflection target 11 and includes an electronic level staff LS. Further, the pole 2 for supporting the guide light transmitting unit 12 is not provided, and the guide light transmitting unit 12 is supported by the stage staff LS. As shown in FIG. 10, the stage staff LS is a so-called electronic level bar code scale. The stage staff LS is arranged on a straight base made of aluminum or carbon fiber at predetermined intervals in the vertical direction, and a barcode pattern indicating the length (height) from the lower end of the stage staff is displayed by printing or engraving. Has been done. Further, the stage staff LS includes a spirit level 18 such as a circular spirit level.

システム100のスキャナ装置S100は、概略すると、システム1のスキャナ装置Sの水平回転ユニット7と、托架部8との間に電子レベルユニット36を備える構成となっている。また、電子レベルユニット36の視準光軸と、回動ミラー21の回転軸V−Vが、平行になるように配置されている。 Roughly speaking, the scanner device S100 of the system 100 is configured to include an electronic level unit 36 between the horizontal rotation unit 7 of the scanner device S of the system 1 and the bracket 8. Further, the collimation optical axis of the electronic level unit 36 and the rotation axis VV of the rotation mirror 21 are arranged so as to be parallel to each other.

ガイド光受光部126は電子レベルユニット36の筐体の対物レンズ側に設けられている。また、システム100は自動視準部25を備えない。 The guide light receiving unit 126 is provided on the objective lens side of the housing of the electronic level unit 36. Further, the system 100 does not include the automatic collimation unit 25.

電子レベルユニット36は、鏡筒63内に配置された、対物レンズ、合焦レンズ、コンペンセータ、ビームスプリッタ、焦点板、接眼レンズ等を備える視準光学系36aと、CCD、CMOS等のラインセンサ36b等で構成される望遠鏡として構成されている。 The electronic level unit 36 includes a collimation optical system 36a including an objective lens, a focusing lens, a compensator, a beam splitter, a focusing plate, an eyepiece lens, etc. arranged in a lens barrel 63, and a line sensor 36b such as a CCD or CMOS. It is configured as a telescope composed of.

ラインセンサ36bには、視準した風景の像が、視準光学系36aを介して結像されるようになっている。ラインセンサ36bは、受光した標尺の画像を電気信号に変換し、A/D変換器でデジタル信号に変換してスキャナ制御演算部40へ出力する。上記の電子レベルユニット36の構成は、一例であり、例えば特開2018−34726号公報等に開示された公知の電子レベルの構成を適用してもよい。 An image of the collimated landscape is formed on the line sensor 36b via the collimation optical system 36a. The line sensor 36b converts the received image of the stage staff into an electric signal, converts it into a digital signal by an A / D converter, and outputs the image to the scanner control calculation unit 40. The configuration of the electronic level unit 36 described above is an example, and for example, a known electronic level configuration disclosed in JP-A-2018-34726 may be applied.

また、スキャナ装置S100は、測距光Lsを鉛直方向の地面に照射し、地面までの距離を測定することで、スキャナ装置Sの器械高を取得可能になっている。図12は、投光部9が鉛直方向の地面を視準した状態のスキャナ装置S100の、軸V−Vに直交する方向の縦断面図である。理解の容易のため、断面ハッチング、内部構成部材等は適宜省略する。 Further, the scanner device S100 can acquire the instrument height of the scanner device S by irradiating the ground in the vertical direction with the ranging light Ls and measuring the distance to the ground. FIG. 12 is a vertical cross-sectional view of the scanner device S100 in a state where the light projecting unit 9 collimates the ground in the vertical direction in the direction orthogonal to the axis VV. For ease of understanding, cross-section hatching, internal components, etc. are omitted as appropriate.

電子レベルユニット36の筐体の上面および下面の、投光部aが鉛直下向きを向いたときに対向する位置に、透明樹脂板で閉塞された円形の窓61a,61bがそれぞれ設けられている。また、電子レベル筐体の内部には電子レベルユニット36の鏡筒63が配置され、鏡筒63の周囲に、4つの偏向ミラー62が配置されている。また、水平回転ユニット7、整準ユニット6および三脚5の台座5aには、それぞれスキャナ装置S100の水平方向の中央に、円形の貫通孔5b,6a,6b,7aが設けられている。 Circular windows 61a and 61b closed with a transparent resin plate are provided on the upper surface and the lower surface of the housing of the electronic level unit 36 at positions facing each other when the light projecting portion a faces vertically downward. Further, the lens barrel 63 of the electronic level unit 36 is arranged inside the electronic level housing, and four deflection mirrors 62 are arranged around the lens barrel 63. Further, the horizontal rotation unit 7, the leveling unit 6, and the pedestal 5a of the tripod 5 are provided with circular through holes 5b, 6a, 6b, and 7a in the center of the scanner device S100 in the horizontal direction, respectively.

そして、投光部9が鉛直方向の地面を視準した状態で、測距部24から測距光Lsが発されると、回動ミラー21で反射した光が、上側の窓61aを介して、電子レベル筐体内に入射する。光は4つの偏向ミラー62で順次反射され、鏡筒63を避けるように鉛直下向きに導かれる、下側の窓61b、貫通孔7a,6b,6a,5bを通過し、地面に照射される。地面からの反射光は、同じ光路を逆向きに進行して、回動ミラー21に入射する。このように、スキャナ装置S100の器械高が測定可能となっている。 Then, when the distance measuring light Ls is emitted from the distance measuring unit 24 while the light projecting unit 9 collimates the ground in the vertical direction, the light reflected by the rotating mirror 21 is transmitted through the upper window 61a. , Incident inside the electronic level housing. The light is sequentially reflected by the four deflection mirrors 62, passes through the lower window 61b and the through holes 7a, 6b, 6a, 5b, which are guided vertically downward so as to avoid the lens barrel 63, and irradiates the ground. The reflected light from the ground travels in the same optical path in the opposite direction and is incident on the rotating mirror 21. In this way, the instrument height of the scanner device S100 can be measured.

スキャナ制御演算部140は、電子レベルユニット36を制御して、電子レベルユニット36が視準する標尺の画像を取得する。 The scanner control calculation unit 140 controls the electronic level unit 36 to acquire an image of the stage staff collimated by the electronic level unit 36.

また、スキャナ制御演算部140は、ターゲットスキャン実行部43を備えず、器械高算出部46、標尺高さ算出部47と、標尺距離算出部48とを備える。また、座標・方向角算出部44の代わりに、座標・方向角算出部144を備える。 Further, the scanner control calculation unit 140 does not include the target scan execution unit 43, but includes an instrument height calculation unit 46, a stage staff height calculation unit 47, and a stage staff distance calculation unit 48. Further, instead of the coordinate / azimuth calculation unit 44, the coordinate / azimuth calculation unit 144 is provided.

器械高算出部46は、スキャナ装置Sの鉛直方向の地面までの距離の測定結果に基づいて、地面からスキャナ装置の中心座標までの距離、すなわち、スキャナ装置Sの器械高を算出する。 The instrument height calculation unit 46 calculates the distance from the ground to the center coordinates of the scanner device, that is, the instrument height of the scanner device S, based on the measurement result of the distance to the ground in the vertical direction of the scanner device S.

標尺高さ算出部47は、電子レベルユニット36で取得され画像メモリに記憶された標尺の画像データから、視準光軸O上のコードパターンを抽出し、予め記憶部31に記憶された基準コード(高さの値に対応するコードパターン)と照合して、標尺LS上の電子レベルユニット36の視準位置の高さを算出する。 The stage staff height calculation unit 47 extracts a code pattern on the collimation optical axis O from the image data of the stage staff acquired by the electronic level unit 36 and stored in the image memory, and the reference code stored in the storage unit 31 in advance. The height of the collimation position of the electronic level unit 36 on the stage staff LS is calculated by collating with (a code pattern corresponding to the height value).

標尺距離算出部48は、電子レベルユニット36で取得され画像メモリに記憶された標尺LSの画像データから、視準光軸Oの上側スタジア線に相当するコードパターンと、視準光軸Oの下側スタジア線に相当するコードパターンと抽出し、予め記憶部31に記憶された基準コードと照合して、それぞれに相当する距離の測定値を求める。 The stage staff distance calculation unit 48 uses the image data of the stage staff LS acquired by the electronic level unit 36 and stored in the image memory to obtain a code pattern corresponding to the upper stadium line of the collimation optical axis O and a code pattern below the collimation optical axis O. The code pattern corresponding to the side stadium line is extracted, and the code pattern is collated with the reference code stored in the storage unit 31 in advance to obtain the measured value of the distance corresponding to each.

そして、標尺距離算出部48は、上側スタジア線に相当する上側高さ測定値と、下側スタジア線に相当する下側高さ測定値との差により、上下スタジア線間の長さを求める。求められた上下スタジア線間の長さに、スタジア定数を乗じて電子レベルユニット36の器械中心から標尺LSまでの水平距離を算出する。 Then, the stage staff distance calculation unit 48 obtains the length between the upper and lower stadia lines by the difference between the upper height measurement value corresponding to the upper stadia line and the lower height measurement value corresponding to the lower stadia line. Multiply the obtained length between the upper and lower stadia lines by the stadia constant to calculate the horizontal distance from the instrument center of the electronic level unit 36 to the stage staff LS.

また、スキャナ装置S100の鉛直回転軸V−Vと、電子レベルユニット36の視準光軸Aは平行であることから、電子レベルユニット36の視準光軸Aの水平角は、水平角検出器29により、検出可能であるので、標尺LSを視準した時の標尺LSの水平角が取得可能である。 Further, since the vertical rotation axis VV of the scanner device S100 and the collimation optical axis A of the electronic level unit 36 are parallel, the horizontal angle of the collimation optical axis A of the electronic level unit 36 is a horizontal angle detector. Since it can be detected by 29, the horizontal angle of the stage staff LS when collimating the stage staff LS can be acquired.

上記の構成により、スキャナ装置S100は、標尺LSの水平角、器械高及び標尺高さを測定可能である。従って、標尺を、既知点に鉛直に設置し、既知点(x,y,z)を測定すれば、器械点(X,Y,Z)のZ座標は、
Z=z+標尺高さ−器械高
で求められる。また、スキャナ装置S100は、標尺LSまでの距離、および標尺LSの水平角を測定可能に構成されている。従って、後方交会既知点又は既知の後視点を用意することで、スキャナ装置S100は、器械点の地図座標を取得するのに必要なデータを取得可能である。また、既知点に設置した標尺LSの水平角を測定することで、スキャナ装置S100は、器械点に設置したスキャナ装置の方向角を取得することが可能である。
With the above configuration, the scanner device S100 can measure the horizontal angle, the instrument height, and the stage height of the stage staff LS. Therefore, if the stage staff is installed vertically at a known point and the known points (x 1 , y 1 , z 1 ) are measured, the Z coordinate of the instrument point (X, Y, Z) will be.
It is calculated by Z = z 1 + level staff height-instrument height. Further, the scanner device S100 is configured to be capable of measuring the distance to the stage staff LS and the horizontal angle of the stage staff LS. Therefore, the scanner device S100 can acquire the data necessary for acquiring the map coordinates of the instrument points by preparing the known posterior viewpoint or the known posterior viewpoint. Further, by measuring the horizontal angle of the stage staff LS installed at a known point, the scanner device S100 can acquire the direction angle of the scanner device installed at the instrument point.

また、座標・方向角算出部144は、標尺高さ、標尺までの距離、標尺の水平角、器械高および既知点の座標に基づいて、後方交会法、または後視点・器械点法により器械点の座標およびスキャナ装置S100の方向角を求める。 In addition, the coordinate / direction angle calculation unit 144 uses the rear view method or the rear viewpoint / instrument point method based on the height of the stage staff, the distance to the stage staff, the horizontal angle of the stage staff, the instrument height, and the coordinates of the known point. And the direction angle of the scanner device S100 are obtained.

このように、システム100を用いても、測定現場で器械点およびスキャナ装置の方向角を求めることができるので、システム1と同様に使用することにより、第1の実施の形態と同様の効果を奏することができる。 In this way, even if the system 100 is used, the instrument point and the direction angle of the scanner device can be obtained at the measurement site. Therefore, by using the system 100 in the same manner as in the system 1, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Can play.

さらに、本実施の形態に係るシステム100によれば、スキャナ装置S100の回動ミラー21の回転軸V−Vが電子レベルユニット36の視準光軸と平行になるように配置したので、スキャナ装置S100の測距光軸と電子レベルユニット36の視準光軸は、常に90°オフセットされる。 Further, according to the system 100 according to the present embodiment, the rotation axis VV of the rotation mirror 21 of the scanner device S100 is arranged so as to be parallel to the collimation optical axis of the electronic level unit 36. The distance measuring optical axis of S100 and the collimation optical axis of the electronic level unit 36 are always offset by 90 °.

作業者がスキャン条件設定基準点Qを設定する場合には、スキャン条件設定基準点Qはなるべく遠くに設定される可能性が高いため、多くの場合、90°以上離れて設定される可能性が高い。このとき、スキャナ装置Sの場合、90°以上水平回転しないとスキャン開始方向まで到達しないが、スキャナ装置S100の場合には、すでに90°オフセットされているので、スキャン開始方向到達するための回転量を少なくすることができるので、作業者の待機時間を低減することができる。 When an operator sets the scan condition setting reference point Q, the scan condition setting reference point Q is likely to be set as far as possible, and therefore, in many cases, the scan condition setting reference point Q may be set at a distance of 90 ° or more. high. At this time, in the case of the scanner device S, the scanning start direction is not reached unless the scanner device S is rotated horizontally by 90 ° or more, but in the case of the scanner device S100, the rotation amount for reaching the scanning start direction is already 90 °. Can be reduced, so that the waiting time of the operator can be reduced.

以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、上記の実施の形態は本発明の一例であり、これらを当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the above embodiments are examples of the present invention, and these can be combined based on the knowledge of those skilled in the art, and such embodiments are also the present invention. Is included in the range of.

1,1A,100 スキャナシステム
S,SA,S100 スキャナ装置
R,R100 リモートコントローラ
11 反射ターゲット
13 制御演算部
12 ガイド光送光部
14 入力・操作部
15 表示部
16 通信部
17 スキャン条件設定部
21 回動ミラー
22 鉛直角検出器
23 鉛直回転駆動部
24 測距部
26,126 ガイド光受光部
27 通信部
28 水平回転駆動部
29 水平角検出器
35 インジケータ
36 電子レベルユニット
40,140 スキャナ制御演算部
41 ターゲット方向検出部
42 自動視準実行部
43 ターゲットスキャン実行部
44,144 座標・方向角演算部
45 点群データ測定部
46 器械高算出部
47 標尺高さ算出部
48 標尺距離算出部
1,1A, 100 Scanner system S, SA, S100 Scanner device R, R100 Remote controller 11 Reflection target 13 Control calculation unit 12 Guide light transmission unit 14 Input / operation unit 15 Display unit 16 Communication unit 17 Scan condition setting unit 21 times Dynamic mirror 22 Vertical right angle detector 23 Vertical rotation drive unit 24 Distance measurement unit 26, 126 Guide light receiver 27 Communication unit 28 Horizontal rotation drive unit 29 Horizontal angle detector 35 Indicator 36 Electronic level unit 40, 140 Scanner control calculation unit 41 Target direction detection unit 42 Automatic collimation execution unit 43 Target scan execution unit 44, 144 Coordinate / direction angle calculation unit 45 Point group data measurement unit 46 Instrument height calculation unit 47 Level staff height calculation unit 48 Level staff distance calculation unit

Claims (10)

測距光を鉛直方向および水平方向に走査し、前記測距光の照射点を測距・測角して3次元点群データを取得するスキャナ装置と、
表示部及び入力・操作部を備え、前記スキャナ装置と通信可能に構成されたリモートコントローラとを備え、
前記スキャナ装置は、既知点を測定して、後方交会法又は後視点・器械点法により、器械点の地図座標及び前記スキャナ装置の方向角を既知とすることができるように構成され、
前記リモートコントローラは、前記既知点及び前記器械点を前記表示部に表示して、前記表示部の表示上で指定されたスキャン条件設定基準点を基準としてスキャン条件を設定し、
前記スキャナ装置は、前記スキャン条件で設定された第1スキャン範囲をスキャンした後に、第2スキャン範囲をスキャンすることを特徴とするスキャナシステム。
A scanner device that scans the range-finding light in the vertical and horizontal directions, measures the irradiation point of the range-finding light, and acquires three-dimensional point cloud data.
It is equipped with a display unit, an input / operation unit, and a remote controller configured to be able to communicate with the scanner device.
The scanner device is configured so that a known point can be measured and the map coordinates of the instrument point and the azimuth angle of the scanner device can be known by the rear view method or the rear viewpoint / instrument point method.
The remote controller displays the known point and the instrument point on the display unit, and sets the scan condition with reference to the scan condition setting reference point specified on the display of the display unit.
The scanner system is a scanner system, wherein the scanner device scans a second scan range after scanning a first scan range set under the scan conditions.
前記スキャナ装置は、反射ターゲットを測距・測角するターゲットスキャン機能を有し、前記既知点の反射ターゲットをターゲットスキャンして前記既知点を測定し、前記器械点の地図座標及び前記スキャナ装置の方向角を既知とすることを特徴とする請求項1に記載のスキャナシステム。 The scanner device has a target scan function for measuring a distance and an angle of a reflection target, targets a reflection target of the known point to measure the known point, and sets the map coordinates of the instrument point and the scanner device. The scanner system according to claim 1, wherein the direction angle is known. 前記リモートコントローラは、電子レベル用の標尺を備え、
前記スキャナ装置は、前記標尺を視準して、標尺高さおよび前記標尺までの距離を測定する電子レベルユニットを備え、
前記スキャナ装置は、測距光を鉛直下向きに照射して、器械高を測定可能に構成され、
前記角度検出器は、前記電子レベルユニットの視準光軸の水平角を測定することにより、前記標尺の水平角を検出可能に構成され、
前記スキャナ装置は、前記既知点に設置した前記標尺を視準して、前記既知点を測定し、前記既知点における前記標尺高さ、前記標尺までの距離、前記標尺の水平角および前記既知点の座標に基づいて前記器械点の地図座標および前記スキャナ装置の方向角を既知とするようになっていることを特徴とする請求項1に記載にスキャナシステム。
The remote controller is equipped with an electronic level staff.
The scanner device includes an electronic level unit that collimates the level staff and measures the height of the level staff and the distance to the level staff.
The scanner device is configured to be capable of measuring the instrument height by irradiating the distance measuring light vertically downward.
The angle detector is configured to be able to detect the horizontal angle of the stage staff by measuring the horizontal angle of the collimation optical axis of the electronic level unit.
The scanner device collimates the scale installed at the known point, measures the known point, and measures the height of the scale at the known point, the distance to the scale, the horizontal angle of the scale, and the known point. The scanner system according to claim 1, wherein the map coordinates of the instrument point and the direction angle of the scanner device are known based on the coordinates of the above.
前記リモートコントローラは、前記既知点及び前記器械点を地図に重ねて前記表示部に表示して、前記地図上で指定されたスキャン条件設定基準点を基準としてスキャン条件を設定することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のスキャンシステム。 The remote controller is characterized in that the known points and the instrument points are superimposed on a map and displayed on the display unit, and scan conditions are set with reference to a scan condition setting reference point designated on the map. The scanning system according to any one of claims 1 to 3. 前記リモートコントローラは、前記既知点及び前記器械点を観測計画のCAD図面に重ねて前記表示部に表示して、前記CAD図面上で指定されたスキャン条件設定基準点を基準としてスキャン条件を設定することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のスキャンシステム。 The remote controller superimposes the known point and the instrument point on the CAD drawing of the observation plan and displays them on the display unit, and sets the scan condition with reference to the scan condition setting reference point specified on the CAD drawing. The scanning system according to any one of claims 1 to 3. 前記第1スキャン範囲は、前記スキャン条件設定基準点を基準とした前記スキャナ装置を中心とする所定角度の範囲として設定され、前記第2スキャン範囲は、前記第1スキャン範囲以外のスキャン範囲として設定されることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のスキャナシステム。 The first scan range is set as a range of a predetermined angle centered on the scanner device with respect to the scan condition setting reference point, and the second scan range is set as a scan range other than the first scan range. The scanner system according to any one of claims 1 to 5. 前記スキャン条件は、スキャン回転方向及びスキャン開始方向を含み、
前記スキャン回転方向は、前記既知点、前記器械点、及び前記スキャン条件設定基準点のなす狭角を二等分する方向から、前記スキャン条件設定基準点に向かう方向であり、
前記スキャン開始方向は、前記スキャン条件設定基準点から、前記器械点を中心として前記スキャン回転方向と反対方向に前記所定角度の方向であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のスキャナシステム。
The scan conditions include a scan rotation direction and a scan start direction.
The scan rotation direction is a direction from a direction that bisects the narrow angle formed by the known point, the instrument point, and the scan condition setting reference point toward the scan condition setting reference point.
The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the scan start direction is a direction of the predetermined angle from the scan condition setting reference point in a direction opposite to the scan rotation direction with the instrument point as the center. Scanner system.
前記リモートコントローラは、ガイド光として水平方向に幅広で、上下幅の狭いファンビームを鉛直方向に走査するガイド光送光部を備え、
前記スキャナ装置は、
前記ガイド光を受光して、前記ガイド光送光部の水平方向を検出するガイド光受光部と、
前記ガイド光受光部の出力信号に基づいて、前記スキャナ装置を前記反射ターゲットの方向に向けるターゲット方向検出部と、
視準光を出射して、前記反射ターゲットからの反射視準光を受光する自動視準部と、
前記自動視準部の出力信号に基づいて、前記反射ターゲットと、前記スキャナ装置の測距光軸を一致させる自動視準実行部と
を備えることを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載のスキャナシステム。
The remote controller includes a guide light transmitter that scans a fan beam that is wide in the horizontal direction and narrow in the vertical direction as guide light in the vertical direction.
The scanner device
A guide light receiving unit that receives the guide light and detects the horizontal direction of the guide light transmitting unit, and a guide light receiving unit.
A target direction detection unit that directs the scanner device toward the reflection target based on the output signal of the guide light receiving unit, and
An automatic collimation unit that emits collimation light and receives reflected collimation light from the reflection target.
The invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the reflection target and the automatic collimation execution unit that aligns the distance measuring optical axes of the scanner device are provided based on the output signal of the automatic collimation unit. The scanner system described.
前記スキャナ装置は、前記スキャナ装置が第1スキャン範囲又は第2スキャン範囲の何れをスキャンしているかを示すインジケータを備えることを特徴とする請求項1〜8の何れかに記載のスキャナシステム。 The scanner system according to any one of claims 1 to 8, wherein the scanner device includes an indicator indicating whether the scanner device is scanning a first scan range or a second scan range. 測距光を鉛直方向および水平方向に走査し、前記測距光の照射点を測距・測角して3次元点群データを取得するスキャナ装置と、
表示部及び操作部を備え、前記スキャナ装置と通信可能に構成されたリモートコントローラとを用いるスキャン方法であって、
(a)器械点に設置された前記スキャナ装置が、既知点を測定して、後方交会法又は後視点・器械点法により、前記器械点の地図座標及び前記スキャナ装置の方向角を既知とするステップと、
(b)前記リモートコントローラが、前記既知点及び前記器械点を前記表示部に表示するステップと、
(c)作業者が、前記表示部の表示上で、スキャン条件設定基準点を指定するステップと、
(d)前記リモートコントローラが、前記スキャン条件設定基準点に基づいて、スキャン条件を指定するステップと、
(e)前記スキャナ装置が、前記スキャン条件で設定された第1スキャン範囲をスキャンするステップと、
(f)ステップ(e)の後、前記スキャナ装置が、前記第1スキャン範囲以外の第2スキャン範囲をスキャンするステップ
とを備えることを特徴とする方法。
A scanner device that scans the range-finding light in the vertical and horizontal directions, measures the irradiation point of the range-finding light, and acquires three-dimensional point cloud data.
It is a scanning method using a remote controller having a display unit and an operation unit and configured to be able to communicate with the scanner device.
(A) The scanner device installed at the instrument point measures a known point, and the map coordinates of the instrument point and the direction angle of the scanner device are known by the backward interaction method or the rear viewpoint / instrument point method. Steps and
(B) A step in which the remote controller displays the known point and the instrument point on the display unit.
(C) A step in which the operator specifies a scan condition setting reference point on the display of the display unit, and
(D) A step in which the remote controller specifies a scan condition based on the scan condition setting reference point.
(E) A step in which the scanner device scans the first scan range set by the scan conditions, and
(F) A method characterized in that, after step (e), the scanner device includes a step of scanning a second scan range other than the first scan range.
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