JP2023100945A - Measurement device, measurement method, and measurement program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザースキャンの技術に関する。 The present invention relates to the technology of laser scanning.
レーザースキャンにおいて、スキャン用レーザー光が届かない箇所が生じる場合がある。この場合、機械点(視点)を変更し、前回レーザースキャンができなかった範囲に対する再度のレーザースキャンを行う必要がある。 In laser scanning, there may be places where scanning laser light does not reach. In this case, it is necessary to change the machine point (viewpoint) and perform laser scanning again for the range where the laser scanning was not performed last time.
特許文献1には、レーザースキャンが出来なかった領域に対する再度のレーザースキャンに関する技術が記載されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200002 describes a technique related to laser scanning again for a region that could not be laser-scanned.
本発明は、スキャンレーザー光の射程の限界に起因する機械点の再度の選択に要する作業の負担を低減する技術の提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a technique for reducing the work load required to reselect a machine point due to the limit of the scanning laser beam range.
本発明は、第1の機械点に設置したレーザースキャナによるレーザースキャンによって得たレーザースキャンデータを取得するレーザースキャンデータ取得部と、前記レーザースキャン時における最大射程を取得する最大射程取得部と、前記レーザースキャナの前記最大射程に基づき、前記レーザースキャナによるレーザースキャンのスキャン範囲を決定するスキャン範囲決定部と、前記スキャン範囲に基づき、第2の機械点および第3の機械点の位置を算出する機械点算出部とを備え、前記スキャン範囲は、特定の半径を有する円形の範囲であり、前記第1の機械点を中心とした前記半径の第1の円形の範囲と、前記第2の機械点を中心とした前記半径の第2の円形の範囲と、前記第3の機械点を中心とした前記半径の第3の円形の範囲とが互いに重なる領域が形成されるように、前記第2の機械点の位置および前記第3の機械点の位置が算出される測量装置である。 The present invention comprises a laser scan data acquisition unit that acquires laser scan data obtained by laser scanning with a laser scanner installed at a first mechanical point, a maximum range acquisition unit that acquires the maximum range during the laser scanning, and the A scanning range determination unit that determines a scanning range of laser scanning by the laser scanner based on the maximum range of the laser scanner, and a machine that calculates the positions of the second mechanical point and the third mechanical point based on the scanning range. a point calculator, wherein the scanning range is a circular range having a specific radius, a first circular range having the radius centered on the first mechanical point, and the second mechanical point; and the third circular range of radii centered at the third machine point overlap such that a region is formed in which the second circular range of radii centered at A surveying instrument in which the position of a mechanical point and the position of the third mechanical point are calculated .
本発明において、前記第2の機械点にマーキング光を照射するマーキング光照射手段を備える態様が挙げられる。 In the present invention, there is an aspect in which a marking light irradiating means for irradiating marking light onto the second mechanical point is provided.
本発明は、第1の機械点に設置したレーザースキャナによるレーザースキャンによって得たレーザースキャンデータを取得するレーザースキャンデータ取得ステップと、前記レーザースキャン時における最大射程を取得する最大射程取得ステップと、前記レーザースキャナの前記最大射程に基づき、前記レーザースキャナによるレーザースキャンのスキャン範囲を決定するスキャン範囲決定ステップと、前記スキャン範囲に基づき、第2の機械点および第3の機械点の位置を算出する機械点算出ステップとを有し、前記スキャン範囲は、特定の半径を有する円形の範囲であり、前記第1の機械点を中心とした前記半径の第1の円形の範囲と、前記第2の機械点を中心とした前記半径の第2の円形の範囲と、前記第3の機械点を中心とした前記半径の第3の円形の範囲とが互いに重なる領域が形成されるように、前記第2の機械点の位置および前記第3の機械点の位置が算出される測量方法である。 The present invention comprises a laser scan data acquisition step of acquiring laser scan data obtained by laser scanning with a laser scanner installed at a first mechanical point, a maximum range acquisition step of acquiring the maximum range during the laser scanning, and the a scan range determination step of determining a scan range of laser scanning by the laser scanner based on the maximum range of the laser scanner; and a machine that calculates positions of a second mechanical point and a third mechanical point based on the scan range. a point calculation step, wherein the scan range is a circular range having a particular radius, a first circular range of said radius centered on said first machine point; The second circular range of radii centered at a point and the third circular range of radii centered at the third mechanical point overlap to form an overlapping region. and the position of the third mechanical point are calculated .
本発明は、コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、コンピュータに第1の機械点に設置したレーザースキャナによるレーザースキャンによって得たレーザースキャンデータを取得するレーザースキャンデータ取得ステップと、前記レーザースキャン時における最大射程を取得する最大射程取得ステップと、前記レーザースキャナの前記最大射程に基づき、前記レーザースキャナによるレーザースキャンのスキャン範囲を決定するスキャン範囲決定ステップと、前記スキャン範囲に基づき、第2の機械点および第3の機械点の位置を算出する機械点算出ステップとを実行させ、前記スキャン範囲は、特定の半径を有する円形の範囲であり、前記第1の機械点を中心とした前記半径の第1の円形の範囲と、前記第2の機械点を中心とした前記半径の第2の円形の範囲と、前記第3の機械点を中心とした前記半径の第3の円形の範囲とが互いに重なる領域が形成されるように、前記第2の機械点の位置および前記第3の機械点の位置が算出される測量用プログラムである。 The present invention is a program to be read and executed by a computer, comprising a laser scan data acquisition step of acquiring laser scan data obtained by laser scanning with a laser scanner installed at a first mechanical point on the computer, and the laser scanning. A maximum range acquisition step of acquiring a maximum range at a time; a scan range determination step of determining a scan range of laser scanning by the laser scanner based on the maximum range of the laser scanner; and based on the scan range, a second a mechanical point calculation step of calculating positions of a mechanical point and a third mechanical point , wherein the scan range is a circular range having a specific radius, and the radius centered on the first mechanical point; a second circular range of said radii centered at said second mechanical point; and a third circular range of said radii centered at said third mechanical point; In the surveying program , the position of the second mechanical point and the position of the third mechanical point are calculated so as to form an area in which the are overlapped with each other.
本発明によれば、スキャンレーザー光の射程の限界に起因する機械点の再度の選択に要する作業の負担が低減できる。 According to the present invention, it is possible to reduce the work load required to select the machine point again due to the limit of the scan laser beam range.
1.第1の実施形態
(概要)
1. First embodiment (outline)
この例では、トータルステーションとレーザースキャナを複合化したレーザースキャナ付トータルステーション100(図2,図3参照)を用いる。この装置は、レーザーマーキングを行う機能を有し、当該装置に対するマーキング位置が指定されると、その位置にマーキング用のレーザー光を照射し、当該位置にレーザー光の輝点(反射点)によるマーキングを行うことができる。レーザースキャナ付トータルステーション100の詳細につては後述する。
In this example, a laser scanner-equipped total station 100 (see FIGS. 2 and 3), which combines a total station and a laser scanner, is used. This device has the function of performing laser marking, and when a marking position for the device is specified, the position is irradiated with a laser beam for marking, and the position is marked with a bright point (reflection point) of the laser beam. It can be performed. The details of the laser scanner-equipped
この例では、レーザースキャン光の反射光の受光強度を予め定めた閾値で判定し、この閾値を下回る受光強度の反射光はレーザースキャンデータとして採用しない。この閾値は、信頼性のある測距値が得られる反射光の強度の下限値として設定される。 In this example, the received light intensity of the reflected light of the laser scanning light is determined by a predetermined threshold, and the reflected light with the received light intensity below this threshold is not adopted as the laser scanning data. This threshold is set as the lower limit of the reflected light intensity at which a reliable distance measurement value can be obtained.
図1には、複数の機械点(レーザースキャナが設置される位置)の選定に際して、レーザースキャンの射程(有効範囲)を重複させ、レーザースキャンに漏れがないように工夫した場合が示されている。 Fig. 1 shows a case where multiple laser scanning ranges (effective ranges) are overlapped when selecting multiple machine points (locations where laser scanners are installed) so that there are no omissions in laser scanning. .
この場合、以下の手順により、各機械点の設定を行う。まず、第1の機械点にレーザースキャンを設置する。機械点とは、レーザースキャナが設置される点であり、レーザースキャンの視点(原点)となる点である。ここで、第1の機械点の絶対座標系における位置(X1,Y1,Z1)は特定されており、既知であるとする。なお、第1の機械点の絶対座標系における位置が不明であってもよい。この場合、第1の機械点を原点とするローカル座標系が利用される。 In this case, each machine point is set according to the following procedure. First, a laser scan is placed at the first mechanical point. A mechanical point is a point where a laser scanner is installed, and is a point serving as a viewpoint (origin) of laser scanning. Here, it is assumed that the position (X 1 , Y 1 , Z 1 ) in the absolute coordinate system of the first machine point is specified and known. Note that the position of the first machine point in the absolute coordinate system may be unknown. In this case, a local coordinate system is used with the first machine point as the origin.
そして、第1の機械点(X1,Y1,Z1)に設置したレーザースキャナ付トータルステーションのレーザースキャナを用いて、レーザースキャンを行い、第1のレーザースキャンデータを得る。レーザースキャンデータは、測距光の照射方向、当該測距光の反射点までの距離、および反射光の受光強度のデータにより構成される。 Then, laser scanning is performed using a laser scanner of a laser scanner-equipped total station installed at the first mechanical point (X 1 , Y 1 , Z 1 ) to obtain first laser scanning data. The laser scan data is composed of data on the irradiation direction of the range-finding light, the distance to the reflection point of the range-finding light, and the received light intensity of the reflected light.
次に、上記第1のレーザースキャンデータに基づき、当該計測環境における当該レーザースキャナの最大射程を取得する。この処理では、第1の機械点から各レーザースキャン点(その数は、数万から数十万以上の場合もある)までの距離を比較し、その中から最大の距離を最大射程として取得する。 Next, the maximum range of the laser scanner in the measurement environment is obtained based on the first laser scan data. In this process, the distance from the first machine point to each laser scanning point (the number may be tens of thousands to hundreds of thousands or more) is compared, and the maximum distance is obtained as the maximum range. .
レーザースキャン光の最大射程を取得したら、その70%の値を当該レーザースキャナの当該計測環境での有効射程として採用する。この有効射程は、最大射程の50%~80%程度の範囲から選択する。 After obtaining the maximum range of the laser scanning light, 70% of the value is adopted as the effective range of the laser scanner in the measurement environment. This effective range is selected from a range of about 50% to 80% of the maximum range.
有効射程を最大射程の50%を下回る値とした場合、レーザースキャナの性能に比べてレーザースキャンの範囲が狭く、レーザースキャンの作業効率が悪くなる。有効射程を最大射程の80%を超える値とした場合、スキャン光が届かない場所が生じる可能性が増大する。 If the effective range is less than 50% of the maximum range, the laser scanning range is narrow compared to the performance of the laser scanner, resulting in poor laser scanning work efficiency. If the effective range exceeds 80% of the maximum range, there is an increased possibility that there will be places where the scanning light cannot reach.
有効射程を、スキャン点(スキャン光の反射点)の密度から得る方法もある。レーザースキャンは、放射状に行なわれるので、レーザースキャナからの距離が遠くなる程、スキャン点の密度(単位面積当たりのスキャン点の数)は小さくなる。よって、スキャン点の密度をレーザースキャナからスキャン点までの距離を示すパラメータとして利用することができる。 There is also a method of obtaining the effective range from the density of scanning points (reflection points of scanning light). Since laser scanning is performed radially, the density of scanning points (the number of scanning points per unit area) decreases as the distance from the laser scanner increases. Therefore, the density of scanning points can be used as a parameter that indicates the distance from the laser scanner to the scanning points.
ところで、点群データから得られる三次元モデルの精度に対する要求から、スキャン点の密度の下限が設定されている場合がある。例えば、得られる三次元モデルの精度が低くてよいのであれば、スキャン点の密度は相対的に小さくてよい。他方で、高精度の三次元モデルが要求される場合、相応に大きなスキャン点の密度が要求される。 By the way, there are cases where the lower limit of the density of scanning points is set due to the demand for the accuracy of a three-dimensional model obtained from point cloud data. For example, the density of scan points may be relatively small if the resulting three-dimensional model may be less accurate. On the other hand, if a high-precision three-dimensional model is required, a correspondingly large density of scan points is required.
スキャン点の密度の下限が設定されている場合、スキャン光の有効射程は設定されたスキャン点の最低密度で規定される。例えば、スキャン点の最低密度が1点/cm2である場合、この密度が得られる測距距離が有効射程となる。 When the lower limit of the scanning point density is set, the effective range of the scanning light is defined by the set minimum scanning point density. For example, if the minimum density of scanning points is 1 point/cm 2 , the ranging distance at which this density is obtained is the effective range.
レーザースキャン光の有効射程を得たら、その値を半径R、レーザースキャナの設置位置(機械点)を中心とする円形の領域をレーザースキャン範囲として決定する。そして、まず上記第1の機械点を中心とする半径Rの円形のレーザースキャン範囲を設定する。 When the effective range of the laser scanning light is obtained, the value is determined as the radius R, and the circular area centered on the installation position (mechanical point) of the laser scanner is determined as the laser scanning range. First, a circular laser scanning range with a radius R centered on the first mechanical point is set.
次に、第2および第3の機械点の位置の設定を行う。まず、第2および第3の機械点の平面位置(水平方向における位置)を求める。ここでは、水平方向がXY軸、鉛直方向がZ軸のXYZ座標を利用する。 Next, the positions of the second and third mechanical points are set. First, the plane positions (positions in the horizontal direction) of the second and third mechanical points are obtained. Here, XYZ coordinates are used with the XY axis in the horizontal direction and the Z axis in the vertical direction.
まず、第2の機械点および第3の機械点の水平方向における位置(X2,Y2)と(X3,Y3)を決定する。この処理では、少なくとも3つ以上のレーザースキャン範囲が全て重ねる領域が形成されるように、第1の機械点に対する第2の機械点および第3の機械点の設定が行なわれる。(この段階において、第1の機械点からのレーザースキャンは既に行なわれており、第1の機械点の位置は既知である)。この場合の一例が図1に示されている。 First, the horizontal positions (X 2 , Y 2 ) and (X 3 , Y 3 ) of the second machine point and the third machine point are determined. In this process, a second mechanical point and a third mechanical point are set with respect to the first mechanical point such that at least three or more laser scan ranges all overlap to form an area. (At this stage, a laser scan from the first machine point has already been performed and the position of the first machine point is known). An example of this case is shown in FIG.
図1において、隣接する3つのレーザースキャン範囲に着目すると、この3つのレーザースキャン範囲は、その一部がすべて同時に重複している。すなわち、3つの円が重なっている部分がある。こうすることで、レーザースキャンの不感領域 すなわちレーザースキャンデータが得られない死角となる領域の発生を防止できる。 Focusing on three adjacent laser scanning ranges in FIG. 1, the three laser scanning ranges partially overlap at the same time. That is, there is a portion where three circles overlap. By doing so, it is possible to prevent the generation of a dead area of laser scanning, that is, a dead area where laser scanning data cannot be obtained.
以下、図1に示すスキャン範囲の設定を行うための処理の一例を説明する。図1には、5つのスキャン範囲が示されている。各スキャン範囲は半径Rの円形であり、中心位置(機械点)間の距離は、等距離aである。この場合、隣接する3つの円が重ねる領域の面積SがS>0となるように、第2の機械点の水平面における位置(X2,Y2)と、第3の機械点の水平面における位置(X3,Y3)との算出が行なわれる。 An example of processing for setting the scan range shown in FIG. 1 will be described below. Five scan ranges are shown in FIG. Each scan range is circular with radius R, and the distance between center positions (machine points) is equal distance a. In this case, the position (X 2 , Y 2 ) of the second mechanical point on the horizontal plane and the position of the third mechanical point on the horizontal plane are A calculation of (X 3 , Y 3 ) is performed.
なお、図1は一例であり、3つの機械点間の距離が同じでない場合も可能である。また、4つ以上のスキャン範囲が重なるような設定も可能である。 Note that FIG. 1 is an example, and it is also possible that the distances between the three machine points are not the same. It is also possible to set four or more scan ranges to overlap.
第2の機械点と第3の機械点の水平面における位置を求めたら、第2の機械点および第3の機械点の鉛直位置(Z位置)を求める。この処理では、まず、第1の機械点から取得したレーザースキャンデータから第1の点群データを得る。点群データを得る方法は、通常の方法である。簡単にいうと、レーザースキャナから見た各スキャン点の方向と距離から、レーザースキャナの光学原点(第1の機械点)を原点とする三次元直交座標系(XYZ座標系)における各スキャン点の三次元座標位置(X、Y、Z)を求める。これは、極座標系から三次元直交座標系への座標変換と捉えることもできる。 After determining the horizontal positions of the second and third mechanical points, the vertical positions (Z positions) of the second and third mechanical points are determined. In this process, first, the first point cloud data is obtained from the laser scan data acquired from the first mechanical point. A method of obtaining point cloud data is a normal method. Simply put, from the direction and distance of each scanning point viewed from the laser scanner, the position of each scanning point in a three-dimensional orthogonal coordinate system (XYZ coordinate system) with the optical origin (first mechanical point) of the laser scanner as the origin. A three-dimensional coordinate position (X, Y, Z) is obtained. This can also be regarded as coordinate transformation from the polar coordinate system to the three-dimensional orthogonal coordinate system.
第1の点群データを得たら、第1の点群データの中で第2の機械点の平面位置(X2,Y2)に最も近い点のデータを抽出し、その点のZ値を第2の機械点のZ位置(鉛直方向における位置)として取得する。こうして第2の機械点の三次元座標位置(X2,Y2,Z2)を取得する。この場合において、次の機械点(第2の機械点)の設定を行い、その場所に目印を付ける等のマーキングを行った後に、この次の機械点の三次元位置をレーザースキャナ付トータルステーションのトータルステーション機能により測定し、最終的な次の機械点の座標値の確定を行ってもよい。また、同様の方法で第3の機械点の三次元座標位置(X3,Y3,Z3)を取得する。 After obtaining the first point cloud data, extract the data of the point closest to the plane position (X 2 , Y 2 ) of the second machine point in the first point cloud data, and calculate the Z value of that point. Obtained as the Z position (position in the vertical direction) of the second mechanical point. Thus, the three-dimensional coordinate position (X 2 , Y 2 , Z 2 ) of the second machine point is obtained. In this case, after setting the next machine point (the second machine point) and marking the place with a mark, etc., the three-dimensional position of this next machine point is determined by the total station with a laser scanner. It may be measured by the function and the final determination of the coordinate values of the next machine point may be performed. Also, the three-dimensional coordinate position (X 3 , Y 3 , Z 3 ) of the third machine point is acquired in a similar manner.
第2の機械点のZ値の求め方としては以下の方法もある。第1の他の方法は、第1の機械点のZ値を利用する方法である。同じ水平面上で次の機械点が設定されることが明確な場合、この方法を利用できる。この場合において、次の機械点の設定を行い、その場所に目印を付ける等のマーキングを行った後に、この次の機械点の三次元位置をレーザースキャナ付トータルステーションのトータルステーション機能により測定し、最終的な次の機械点の座標値の確定を行ってもよい。 As a method of obtaining the Z value of the second mechanical point, there is also the following method. A first alternative method is to use the Z value of the first machine point. This method can be used if it is clear that the next machine point will be set on the same horizontal plane. In this case, after setting the next machine point and marking the place, measure the three-dimensional position of this next machine point with the total station function of the total station with laser scanner, and finally It is also possible to determine the coordinate values of the next mechanical point.
第2の他の方法は、第1の機械点から得た点群データから第2の機械点の方向に延在する水平面(例えば床面や地面)を抽出し、その面を外挿的に第2の機械点の方向に延長し、その延長した水平面に第2の機械点の水平位値(X2,Y2)から垂線をおろし、この垂線と前記延長した水平面との交点のZ座標値をZ2として取得する方法である。この場合もレーザースキャナ付トータルステーションのトータルステーション機能による最終的な次の機械点の座標値の確定を行ってもよい。これらの他の方法は、第3の機械点についても同じである。点群データからの面の抽出は、公知の点群データから三次元モデルを作成する技術を利用する。この技術については、例えば、国際公開番号WO2011/070927号公報、特開2012-230594号公報、特開2014-35702号公報に記載されている。 A second alternative method extracts a horizontal plane (e.g., floor or ground) extending in the direction of the second machine point from the point cloud data obtained from the first machine point, and extrapolates the plane to Extending in the direction of the second machine point, drawing a perpendicular from the horizontal position (X 2 , Y 2 ) of the second machine point to the extended horizontal plane, and the Z coordinate of the intersection of this perpendicular and the extended horizontal plane How to get the value as Z2 . In this case as well, the total station function of the total station with a laser scanner may be used to finalize the coordinate values of the next machine point. These other methods are the same for the third mechanical point. A known technique for creating a three-dimensional model from point cloud data is used to extract a plane from point cloud data. This technique is described, for example, in International Publication No. WO2011/070927, Japanese Patent Application Publication No. 2012-230594, and Japanese Patent Application Publication No. 2014-35702.
4つ目のレーザースキャン範囲の設定は、その段階で設定してある隣接する2つのレーザースキャン範囲を選択し、上記と同様な原理により、4つ目のレーザースキャン範囲の機械点の位置を求める。この処理を繰り返すことで、さらに5つ目、6つ目・・・のレーザースキャン範囲の設定が行なわれる。勿論、設定するレーザースキャン範囲の数は、レーザースキャンの対象となるエリアの広さによって決まる。 To set the fourth laser scanning range, select two adjacent laser scanning ranges set at that stage, and use the same principle as above to determine the position of the mechanical point in the fourth laser scanning range. . By repeating this process, the fifth, sixth, and so on laser scanning ranges are set. Of course, the number of laser scan ranges to be set depends on the size of the area to be laser scanned.
ここで、第3の機械点の設定が必要でない場合は、第1の機械点を中心とする第1のレーザースキャン範囲と、第2の機械点を中心とする第2のレーザースキャン範囲とが、予定するレーザースキャンの対象領域をカバーするように第2の機械点の設定を行う。この場合、未スキャンのエリアが生じない様に、2つのレーザースキャン範囲の重複部分を調整する。 Here, when the setting of the third mechanical point is not necessary, the first laser scanning range centered on the first mechanical point and the second laser scanning range centered on the second mechanical point are , setting a second mechanical point to cover the intended laser scanning target area. In this case, the overlapping portion of the two laser scanning ranges is adjusted so that no unscanned area occurs.
また、新たな機械点への誘導が、レーザースキャナ付トータルステーションのトータルステーション機能を用いて行われる。例えば、上記の方法で設定した機械点が4つある場合を想定する(図1参照)。ここで、1つ目の第1の機械点でのレーザースキャンが終了し、次の機械点(以下、第2の)へのレーザースキャナ付トータルステーションの移動を行う段階を想定する。 Also, guidance to new machine points is performed using the total station function of the total station with laser scanner. For example, assume that there are four mechanical points set by the above method (see FIG. 1). Now, assume that the laser scanning at the first mechanical point is completed and the total station with the laser scanner is moved to the next mechanical point (hereinafter referred to as the second).
この段階において、第1の機械点に設置したレーザースキャナ付トータルステーションから第2の機械点に対して、レーザーマーキング光が照射される。作業者は、上記マーキング光によりマーキングされた場所に目印を設置する等して、第2の機械点を確定する。 At this stage, a total station with a laser scanner installed at the first machine point irradiates the second machine point with laser marking light. The operator determines the second machine point by, for example, setting a mark at the location marked by the marking light.
第2の機械点の確定後に、第1の機械点に設置したレーザースキャナ付トータルステーションの測位機能を用いて、第2の機械点の位置を精密に測定し、第2の機械点の位置を正確に確定(確認)してもよい。 After determining the second mechanical point, using the positioning function of the total station with laser scanner installed at the first mechanical point, the position of the second mechanical point is precisely measured, and the position of the second mechanical point is accurately determined. may be confirmed (confirmed).
次いで、第1の機械点に設置していたレーザースキャナ付トータルステーションを第2の機械点に移動させ、そこに設置する。そして、第2の機械点からのレーザースキャンを行う。 Next, the total station with laser scanner installed at the first mechanical point is moved to the second mechanical point and installed there. A laser scan is then performed from a second mechanical point.
ここで、第1の機械点がバック点(後視点)となり、第2の機械点から得た点群データが第1の機械点から得た点群データを記述する座標系上で記述される。なお、絶対座標系における第1の機械点の位置が既知であれば、第1の機械点がバック点となり、第2の機械点から得た点群データは、絶対座標系上において記述される。 Here, the first machine point becomes a back point (backpoint), and the point cloud data obtained from the second machine point is described on the coordinate system describing the point cloud data obtained from the first machine point. . If the position of the first machine point in the absolute coordinate system is known, the first machine point becomes the back point, and the point cloud data obtained from the second machine point is described on the absolute coordinate system. .
トータルステーションを用いた第2の機械点への誘導の方法として、ターゲット(例えば、反射プリズム)を用いた方法も利用できる。これは、トータルステーションを用いた測設点の設置に利用される手法を利用したものである。この技術では、作業者が携帯したターゲット(例えば、反射プリズム)をレーザースキャナ付トータルステーションが捕捉し、ターゲットの位置を測定する。そして、作業者が携帯する端末のディスプレイ上に機械点Bとターゲットの位置関係を表示させ、作業者に機械点Bの位置を把握させる。上記の表示を見ながら、作業者は、機械点Bの位置を探り当てる。 A method using a target (for example, a reflecting prism) can also be used as a method of guiding to the second mechanical point using the total station. This utilizes the technique used to set stake points using a total station. In this technique, a total station with a laser scanner captures a target (for example, a reflecting prism) carried by an operator and measures the position of the target. Then, the positional relationship between the machine point B and the target is displayed on the display of the terminal carried by the operator, so that the operator can grasp the position of the machine point B. The operator finds out the position of the machine point B while looking at the above display.
第2の機械点でのレーザースキャンが終了したら、第2の機械点への誘導と同様な方法で第3の機械点への誘導が行なわれ、そこでのレーザースキャンが行なわれる。この処理を繰り返すことで、設定した全ての機械点におけるレーザースキャンが順次行われる。 After completing the laser scanning at the second machine point, navigation to a third machine point is performed in a manner similar to the navigation to the second machine point, and laser scanning is performed there. By repeating this process, laser scanning is sequentially performed at all the set mechanical points.
(レーザースキャナ付きトータルステーション)
図2には、発明を利用したレーザースキャナ付トータルステーション100の斜視図が示されている。図3には、レーザースキャナ付トータルステーション100の正面図が示されている。レーザースキャナ付トータルステーション100は、後述するレーザースキャナ109とトータルステーションを複合化した構造を有している。トータルステーションの機能は、通常のトータルステーションと同じである。トータルステーションの詳細な構造については、例えば特開2009-229192号公報、特開2012―202821号公報に記載されている。
(Total station with laser scanner)
FIG. 2 shows a perspective view of a total station with
レーザースキャナ付トータルステーション100は、TS本体150とレーザースキャナ109を結合(複合化)した構造を有している。レーザースキャナ付トータルステーション100は、本体部11を有している。本体部11は、台座12上に水平回転が可能な状態で保持されている。台座12は図示しない三脚の上部に固定される。本体部11は、Y軸の方向から見て上方に向かって延在する2つの延在部を有する略コの字形状を有し、この2つの延在部の間に可動部13が鉛直角(仰角および俯角)の制御が可能な状態で保持されている。
The laser scanner-equipped
本体部11は、台座12に対して電動で水平回転する。すなわち、本体部11は、本体部11に内蔵された水平角制御用のモータにより駆動され、台座12に対して水平回転する。可動部13は、本体部11に内蔵された鉛直角制御用のモータにより本体部11に対して鉛直回転する。これら水平回転と鉛直回転の制御は、本体部11に内蔵された鉛直・水平回転駆動部106(図4のブロック図を参照)により行われる。
The
本体部11には、水平回転角制御ダイヤル14aと鉛直角制御ダイヤル14bが配置されている。水平回転角制御ダイヤル14aを操作することで、本体部11(可動部13)の水平回転角の調整が行なわれ、鉛直角制御ダイヤル14bを操作することで、可動部13の鉛直角の調整が行なわれる。位置データを入力し、レーザースキャナ付トータルステーション100の光軸をその方向に自動で指向させる動作も可能である。
A horizontal rotation
可動部13の上部には、大凡の照準を付ける角筒状の照準器15aが配置されている。また、可動部13には、照準器15aよりも視野が狭い光学式の照準器15bと、より精密な視準が可能な望遠鏡16が配置されている。
At the upper part of the
照準器15bと望遠鏡16が捉えた像は、接眼部17を覗くことで視認できる。望遠鏡16は、測距用の赤外帯域のレーザー光(レーザー測位部103からの測距光)、測距対象(例えばターゲットとなる専用の反射プリズム)を追尾および捕捉するための追尾光、およびレーザーマーキングを行う可視帯域のマーキング用レーザー光の光学系を兼ねている。測距光、追尾光およびマーキング用レーザー光の光軸は、望遠鏡16の光軸と一致するように光学系の設計が行なわれている。
The image captured by the
測距用のレーザー光とマーキング用のレーザー光を一つのレーザー光で兼ねることも可能である。この場合、可視帯域のレーザー光を測距用のレーザー光兼マーカ用レーザー光として利用する。可動部13の光学系とレーザースキャナ109の外部標定要素の関係は、設計データとして予め取得されており既知である。
It is also possible to use a single laser beam as both the laser beam for distance measurement and the laser beam for marking. In this case, the laser light in the visible band is used as both the laser light for distance measurement and the laser light for the marker. The relationship between the optical system of the
本体部11には、ディスプレイ18と19が取り付けられている。ディスプレイ18は、操作部101と一体化されている。操作部101には、テンキーや十字操作ボタン等が配され、レーザースキャナ付トータルステーション100に係る各種の操作やデータの入力が行なわれる。ディスプレイ18と19には、レーザースキャナ付トータルステーション100の操作に必要な各種の情報や測量データ等が表示される。前後に2つディスプレイがあるのは、本体部11を回転させなくても前後のいずれの側からでもディスプレイを視認できるようにするためである。
本体部11の上部には、レーザースキャナ109が固定されている。レーザースキャナ109は、第1の塔部301と第2の塔部302を有している。第1の塔部301と第2の塔部302は、結合部303で結合され、結合部303の上方の空間(第1の塔部301と第2の塔部302の間の空間)は、スキャンレーザー光を透過する部材で構成された保護ケース304で覆われている。保護ケース304の内側には、第1の塔部301からX軸方向に突出した回転部305が配置されている。回転部305の先端は、斜めに切り落とされた形状を有し、その先端部には、斜めミラー306が固定されている。
A
回転部305は、第1の塔部301に納められたモータにより駆動され、X軸を回転軸として回転(鉛直回転)する。第1の塔部301には、上記のモータに加え、このモータを駆動する駆動回路と、その制御回路、回転部305の回転角を検出するセンサ、該センサの周辺回路が納められている。
The
第2の塔部302の内部には、レーザースキャン光を発光するための発光部、対象物から反射してきたスキャン光を受光する受光部、発光部と受光部に関係する光学系、スキャン点(スキャン光の反射点)までの距離を算出する距離算出部が納められている。また、レーザースキャナ109は、回転部305の回転角度位置(鉛直回転角)、本体部11の水平回転角およびスキャン点までの距離に基づきスキャン点の三次元座標を算出するスキャン点位置算出部を有している。
Inside the
レーザースキャナ109の光学系の外部標定要素と可動部13内部の光学系(レーザー測位部103の光学系)の外部標定要素の関係は設計データとして既知である。すなわち、レーザースキャナ109の光学原点とレーザー測位部103の光学原点の位置関係は既知であり、レーザースキャナ109の姿勢とレーザー測位部103の姿勢の関係も既知である。
The relationship between the exterior orientation elements of the optical system of the
レーザースキャン光は、第2の塔部302の内部から斜めミラー306に向けて照射され、そこで反射され、透明なケース304を介して外部に照射される。また、対象物から反射したスキャン光は、照射光と逆の経路を辿り、第2の塔部302内部の受光部で受光される。
The laser scanning light is irradiated from the inside of the
スキャン光の発光タイミングと受光タイミング、さらにその際の回転部305の鉛直回転角と本体部11の水平回転角により、スキャン点(スキャンレーザー光の反射点)の測位が行なわれる。この測位の原理は、通常のレーザー測距の原理と同じである。
The scanning point (reflecting point of the scanning laser light) is positioned based on the timing of light emission and light reception of the scanning light, and the vertical rotation angle of the
以下、レーザースキャナ109におけるレーザー測距の原理を簡単に説明する。まず、光速度は不変なので、測距光の飛翔時間とその方向が判れば、光学系の光学原点を起点としたベクトルが設定でき、光学原点に対する測距光の反射点の位置が計算できる。この原理は、レーザー測位部103におけるレーザー測位も同じである。
The principle of laser ranging in the
測距光の飛翔時間は、発光と受光のタイミング差や、距離が既知の基準光路を伝搬した基準光の受光タイミングと測距光の受光タイミングの差(位相差)から知ることができる。 The flight time of the distance measurement light can be known from the timing difference between light emission and light reception, and the difference (phase difference) between the light reception timing of the reference light and the light reception timing of the distance measurement light propagating through a reference optical path whose distance is known.
測距光の照射方向は、発光時における回転部305の鉛直回転角と本体部11の水平回転角から知ることができる。ここで、回転部305の鉛直回転角と本体部11の水平回転角は、鉛直・水平回転角度検出部107により検出される。
The irradiation direction of the distance measuring light can be known from the vertical rotation angle of the
レーザースキャン用のレーザー光は、パルス発光され、斜めミラー306で反射され、保護ケース304から外部に向かって間欠的に出射される。この際、回転部305が回転しながらレーザースキャン光の照射が行われる。これにより、鉛直面(Y―Z面(X軸回り))におけるレーザースキャン、つまり鉛直面に沿ったレーザースキャンが行なわれる。また、同時に本体部11を水平回転(Z軸回りに回転)させることで、水平方向のレーザースキャンも行われ、結果として周囲全体(あるいは必要とする範囲)のレーザースキャンが行なわれる。レーザースキャン光は、1条の形態も可能であるし、同時に複数条を照射する形態も可能である。
A laser beam for laser scanning is emitted in pulses, reflected by an
なお、レーザースキャナに係る技術については、特開2010-151682号公報、特開2008-268004号公報、米国特許第8767190号公報、US7969558号公報、US2017-0269197号公報等に記載されている。また、レーザースキャナとして、米国公開公報US2015/0293224号公報に記載されているような、スキャンを電子式に行う形態も採用可能である。 Techniques related to laser scanners are described in JP-A-2010-151682, JP-A-2008-268004, US Pat. Also, as the laser scanner, it is possible to employ a form in which scanning is performed electronically, as described in US Publication No. US 2015/0293224.
(ブロック図)
図4には、TS(トータルステーション)100のブロック図が示されている。レーザースキャナ付トータルステーション100のトータルステーションとしての基本的な機能は、従来のものと同じである。レーザースキャナ付トータルステーション100が従来のトータルステーションと異なるのは、レーザースキャナ109と複合化されている点、次の機械点の位置を算出する点、マーキング用のレーザー光を次の機械点の位置に照射し、レーザーマーキングが可能な点である。
(Block Diagram)
FIG. 4 shows a block diagram of a TS (total station) 100. As shown in FIG. The basic functions of the laser scanner-equipped
レーザースキャナ付トータルステーション100は、操作部101、撮像部(カメラ)102、ディスプレイ18,19、レーザー測位部103、鉛直・水平回転駆動部106、鉛直・水平回転角検出部107、自動視準制御部(マーキング光照射位置制御部)108、レーザースキャナ109、レーザースキャンデータ取得部110、最大射程取得部111、スキャン範囲決定部131、機械点算出部112、マーキング光発光部113、比較データ作成部114、比較対象データ出力部115、動作制御部121、記憶部122、光学系201(望遠鏡16)を備える。
The laser scanner-equipped
ここで、自動視準制御部(マーキング光照射位置制御部)108、レーザースキャンデータ取得部110、最大射程取得部111、スキャン範囲決定部131、機械点算出部112、比較データ作成部114、比較対象データ出力部115、動作制御部121は、コンピュータにより実現される機能部である。これらの各機能部は、コンピュータにより特定のプログラムが実行されることで実現される。
Here, an automatic collimation control unit (marking light irradiation position control unit) 108, a laser scan
コンピュータとしては、汎用のマイコンを用いてもよいし、FPGA等により構成された専用のプロセッサを用いてもよい。また、各機能部の少なくとも一部を専用の電子回路で構成してもよい。また、外部のPC(パーソナルコンピュータ)やサーバの演算部を利用して、上記機能部の少なくとも一部を実現してもよい。 As the computer, a general-purpose microcomputer may be used, or a dedicated processor configured by FPGA or the like may be used. Also, at least part of each functional unit may be configured by a dedicated electronic circuit. Moreover, at least part of the above functional units may be implemented using an external PC (personal computer) or a computing unit of a server.
レーザー測位部103は、トータルステーションの基本機能であるレーザー光を用いた三次元測位を行う。測位の原理は、レーザースキャナ109と同じである。光学系201は、照準器15b(図3参照)、望遠鏡16(図3参照)、レーザー測位部103の光学系、撮像部102の光学系、図示省略した追尾光の光路を構成する光学系、およびマーキング光発光部113から発光されるマーキング光の光路を構成する光学系を含んでいる。レーザー測位部103からの測距光と、マーキング光発光部113からのマーキング光は、望遠鏡16の対物レンズから望遠鏡16の光軸上で出射される。
A laser positioning unit 103 performs three-dimensional positioning using a laser beam, which is a basic function of a total station. The positioning principle is the same as that of the
光学系201は、各種のレンズ、ミラー、光路の分離や合成のためのダイクロイックミラー、ハーフミラー、偏光ミラー等を有している。光学系201により、測距用のレーザー光が望遠鏡16を介して測位対象に照射され、測位対象から反射された測距用レーザー光が望遠鏡16を介して受光される。また、光学系201により望遠鏡16が捉えた像が接眼部17に導かれると共に撮像部102に導かれる。また、光学系201を介して、マーキング光発光部113から発光されたマーキング光がマーキングの対象となる位置に照射される。
The
また、レーザースキャナ付トータルステーション100は、ターゲット(例えば反射プリズム)を追尾するための追尾光を発光する追尾光発光部、ターゲットで反射した追尾光を受光する追尾光受光部、追尾光が望遠鏡16の視野の視準位置にくるように鉛直・水平回転駆動部106に制御信号を出力する追尾制御部を備える。このあたりの構成は、現在市場に供給されている製品と同じであるので、詳細な説明は省略する。TSの追尾光に係る構成については、例えば日本国特許第5124319号公報に記載されている。
The laser scanner-equipped
操作部101は、オペレータによるレーザースキャナ付トータルステーション100の操作の内容を受け付ける。この操作には、レーザースキャナ109を用いたレーザースキャンに係る操作も含まれる。レーザースキャナ付トータルステーション100の操作は、レーザースキャナ付トータルステーション100が備えるボタンスイッチ等により行われる。タブレットやスマートフォンを操作部として利用する形態も可能である。この場合、専用のアプリケーションソフトウェアをタブレットやスマートフォンにインストールすることで、タブレットやスマートフォンをレーザースキャナ付トータルステーション100の操作手段として機能させる。
The
撮像部102は、望遠鏡16が捉えた画像を撮像する。撮像は、例えばCCDイメージセンサやCMOSイメージセンサにより行われる。ディスプレイ18,19は、撮像部102が撮像した画像、レーザースキャナ付トータルステーション100の操作に必要な情報、レーザースキャナ付トータルステーション100の動作に係る情報(測距データやターゲットの方位等)等が表示される。ディスプレイ18,19としては、液晶ディスプレイやELディスプレイ等が用いられる。
The
鉛直・水平回転駆動部106は、本体部11の水平回転の駆動および可動部13の鉛直回転の駆動を行う。鉛直・水平回転駆動部106は、上記駆動のためのモータ、ギア機構および駆動回路を備えている。
The vertical/horizontal
鉛直・水平回転角度検出部107は、本体部11の水平回転角の検出、可動部13の鉛直角(仰角および俯角)を検出する。角度の検出は、ロータリーエンコーダによって行われる。水平回転角は、例えば北を基準(0°)として、上方から見た時計回り方向の角度で測られる。鉛直角(仰角および俯角)は、水平方向を基準(0°)として仰角方向を+、俯角方向を-として測角する。
A vertical/horizontal rotation
自動視準制御部(マーキング光照射位置制御部)108は、機械点算出部112が算出した次の機械点の位置にレーザーマーキング光を照射する制御を行う。この制御では、現在の機械点から見た次の機械点の方向にマーキング光の光軸を向ける制御、およびマーキング光の照射を行う制御が行われる。
The automatic collimation control unit (marking light irradiation position control unit) 108 performs control to irradiate the laser marking light to the position of the next mechanical point calculated by the mechanical
レーザースキャナ109は、レーザースキャンを行う。レーザースキャンを行うことで、レーザースキャンデータが得られる。レーザースキャン光は、数kHz~数十kHzの周期で間欠的に照射される。本体部11を水平回転させ、且つ、回転部305を鉛直回転させながら上記の発光を行うことでレーザースキャンが行なわれる。
A
レーザースキャンでは、スキャン光の発光時における本体部11の水平角、および回転部305の鉛直角が検出される。また、スキャン光の飛翔時間からスキャン点までの距離が算出される。これらスキャン光の発光時における本体部11の水平角、回転部305の鉛直角、更にスキャン点までの距離のデータがレーザースキャンデータに含まれる。
In laser scanning, the horizontal angle of
また、スキャン点から反射されたスキャン光の受光強度が検出され、この受光強度のデータは、各スキャン点と関連付けされてスキャンデータとして取得される。 In addition, the received light intensity of the scanning light reflected from the scanning point is detected, and the data of this received light intensity is associated with each scanning point and acquired as scanning data.
レーザースキャンデータに基づき、点群データが得られる。点群データは、各スキャン点(各スキャン光の反射点)の三次元座標((X,Y,Z)座標)のデータの集まりである。レーザースキャンデータに含まれる各点の方向と距離のデータから、レーザースキャナ109の光学原点を原点とする三次元直交座標系における各点の位置(座標)が算出される。
Point cloud data is obtained based on the laser scan data. The point cloud data is a collection of data of three-dimensional coordinates ((X, Y, Z) coordinates) of each scanning point (reflection point of each scanning light). The position (coordinates) of each point in a three-dimensional orthogonal coordinate system whose origin is the optical origin of the
レーザースキャナ109は、レーザースキャンデータを点群データに変換する処理を行う演算回路を備えており、レーザースキャンデータに加えて点群データを出力することができる。この処理を外部で行うこともできる。この場合、レーザースキャンデータを外部に出力し、専用のPC、汎用のPC、サーバ等において点群データに変換する処理を行う。
The
なお、レーザースキャナ109の絶対座標系上での外部標定要素(位置と姿勢)が既知であれば、点群データを構成する各点の位置は、絶対座標系上で記述される。絶対座標系とは、GNSSデータや地図データを記述する座標系である。絶対座標系上における位置は、例えば緯度、緯度、標高で記述される。
If the exterior orientation elements (position and orientation) of the
レーザースキャンデータ取得部110は、レーザースキャナ109が得たレーザースキャンデータを取得する。この例では、レーザースキャナ109が取得したレーザースキャンデータは、記憶部122に記憶される。
A laser scan
そして、新たな機械点の算出に際して、既に取得しているレーザースキャンデータが記憶部122から読み出され、レーザースキャンデータ取得部110で取得される。適当な記憶媒体や記憶装置にレーザースキャンデータを記憶し、そこから取得する形態も可能である。また、まずレーザースキャンデータから点群データを作成し、レーザースキャンデータと点群データを記憶部122に記憶させ、それをレーザースキャンデータ取得部110で取得する形態も可能である。
When calculating a new mechanical point, the already acquired laser scan data is read out from the
最大射程取得部111は、レーザースキャナ付トータルステーション100が得たレーザースキャンデータから、測距距離が最大のものを取得する。
The maximum range acquisition unit 111 acquires the maximum measured distance from the laser scan data obtained by the
スキャン範囲決定部131は、最大射程取得部111が取得した最大射程値に基づき、スキャン範囲(例えば、図1の円形の範囲)を決定する。 The scan range determination unit 131 determines the scan range (for example, the circular range in FIG. 1) based on the maximum range value acquired by the maximum range acquisition unit 111 .
機械点算出部112は、図1に関連して説明した原理に基づく次の機械点の算出に係る処理を行う。例えば、第1の機械点から取得したレーザースキャンデータが得られている状況で、第2の機械点の位置を算出する処理が機械点算出部112で行なわれる。
The machine
マーキング光発光部113は、レーザーマーキングを行うためのレーザー光(レーザーマーキング光)を発光する。レーザーマーキング光は、可視光であり、照射点の輝点を利用したマーキングを行う。 The marking light emitting unit 113 emits laser light (laser marking light) for laser marking. The laser marking light is visible light, and marking is performed using the bright spot of the irradiation point.
比較データ作成部114は、計算で求めた新たな機械点の位置データとレーザー測位部103が測位したターゲット(例えば、反射プリズム)の位置データとを比較した比較データを作成する。この比較データとしては、計算で求めた機械点の位置と、レーザー測位部103が測位したターゲットの位置との相対位置関係をマップ表示したものが挙げられる。 The comparison data creation unit 114 creates comparison data by comparing the calculated position data of the new mechanical point with the position data of the target (for example, reflecting prism) positioned by the laser positioning unit 103 . As this comparison data, there is a map representation of the relative positional relationship between the position of the mechanical point obtained by calculation and the position of the target measured by the laser positioning unit 103 .
比較対象データ出力部115は、上記の比較データの基となる計算で求めた機械点の位置のデータとレーザー測位部103が測位したターゲットの位置のデータを外部(例えば、外部の端末)に出力する。 The comparison target data output unit 115 outputs to the outside (for example, an external terminal) the data of the position of the mechanical point obtained by the calculation that is the basis of the comparison data and the data of the position of the target positioned by the laser positioning unit 103. do.
動作制御部121は、レーザースキャナ付トータルステーション100の動作の制御を統括する。例えば、図5に係る処理の手順の制御は、動作制御部121で行なわれる。記憶部122は、レーザースキャナ付トータルステーション100の動作に必要なデータやプログラム、レーザースキャナ付トータルステーション100の動作の結果得られた測量データを記憶する。また、記憶部122は、レーザースキャナ109が得たレーザースキャンデータおよびレーザースキャンデータに基づき算出された点群データを記憶する。
The operation control unit 121 controls the operation of the total station with
(処理の一例)
図5は、レーザースキャナ付トータルステーション100を用いて行なわれる処理の手順の一例を示すフローチャートである。図5の処理を実行するプログラムは、記憶部122や適当な記憶媒体に記憶される。この処理の手順は、動作制御部121により制御されて実行される。このプログラムを適当な記憶媒体や通信回線を介してアクセス可能な記憶装置(データサーバ等)に記憶させ、そこからダウンロードする形態も可能である。また、図5の処理をPC(パーソナルコンピュータ)やサーバ等で行う形態も可能である。
(Example of processing)
FIG. 5 is a flow chart showing an example of the procedure of processing performed using the
図5の処理では、まず、第1の機械点にレーザースキャナ付トータルステーション100を設置する(ステップS101)。この際、第1の機械点におけるレーザースキャナ付トータルステーション100の絶対座標系における外部標定要素(位置と姿勢)を計測し、取得する。
In the process of FIG. 5, first, the laser scanner-equipped
次に、周囲のレーザースキャンを行い、レーザースキャンデータを得る(ステップS102)。この処理は、レーザースキャンデータ取得部110で行なわれる。
Next, the surroundings are laser scanned to obtain laser scan data (step S102). This processing is performed by the laser scan
次に、ステップS102で得たレーザースキャンデータの中から距離が最大のものを最大射程として取得する(ステップS103)。この処理は、最大射程取得111で行なわれる。次に、ステップS103で取得した最大射程に基づき、スキャン範囲を決定する(ステップS104)。この処理により、上記最大射程の50%~80%(例えば70%)の値を半径とする円形のスキャン範囲が決定される。この処理は、スキャン範囲決定部131で行なわれる。 Next, the maximum distance is obtained from the laser scan data obtained in step S102 as the maximum range (step S103). This processing is performed in maximum range acquisition 111 . Next, the scan range is determined based on the maximum range obtained in step S103 (step S104). By this process, a circular scan range with a radius of 50% to 80% (for example, 70%) of the maximum range is determined. This processing is performed by the scan range determination unit 131 .
次に2つ目以降の機械点の算出を行う(ステップS105)。この処理は、機械点算出部112で行なわれる。この処理により、例えば図1に示すスキャン範囲の設定が行なわれる。
Next, the second and subsequent machine points are calculated (step S105). This processing is performed by the
(誘導処理)
設定された機械点からのレーザースキャンが終了した段階で、次の機械点への誘導が行なわれる。この処理では、次の機械点へのマーキング光の照射が行なわれる。この処理では、本体部11の水平回転角と可動部13の鉛直回転角を調整し、望遠鏡16の光軸が次の機械点に指向するように調整され、その上で次の機械点に対するマーキング光の照射が行なわれる。
(induction processing)
At the stage where the laser scanning from the set mechanical point is completed, guidance to the next mechanical point is performed. In this process, the next machine point is irradiated with the marking light. In this process, the horizontal rotation angle of the
2.第2の実施形態
この例では、反射プリズムを用いて次の機械点への誘導が行なわれる。まず、次の機械点の位置を取得する。そして、作業者が携帯したターゲットである反射プリズムをレーザースキャナ付トータルステーション100が捕捉し、反射プリズムの位置を測定する。そして、作業者が携帯する端末(スマートフォンやタブレット)に次の機械点と反射プリズムの位置関係を表示させ、作業者に次の機械点の位置を把握させる。
2. Second Embodiment In this example, a reflective prism is used to guide to the next mechanical point. First, get the position of the next machine point. Then, the
上記の表示を見ながら、作業者は、次の機械点の位置を探し出し、その点にマーカを置く等し、マーキングを行う。この際、トータルステーション100は、反射プリズムを追尾し続け、反射プリズムの測位を継続して行う。
While looking at the above display, the operator finds the position of the next machine point and marks the point by placing a marker or the like. At this time, the
作業者が携帯する端末に表示される情報としては、例えば反射プリズムの位置を中心としたマップ情報の例が挙げられる。この表示データの作成を、レーザースキャナ付トータルステーション100の内部で行う形態(第1の形態)と、端末側で行う形態(第2の形態)がある。
The information displayed on the terminal carried by the worker includes, for example, map information centered on the position of the reflecting prism. This display data is created in a form (first form) inside the laser scanner-equipped
第1の形態の場合、比較データ作成部114で上記の表示データが作成され、それが作業者の携帯する端末に無線で送られる。第2の形態の場合、上記の表示データの基となる第2の機械点の位置データとレーザー測位部103が測位した反射プリズムの位置データが比較対象データ出力部115から作業者が携帯する端末に送られる。この場合、端末の側でマップデータが作成される。 In the case of the first mode, the display data described above is created by the comparison data creation unit 114, and is wirelessly sent to the terminal carried by the worker. In the case of the second mode, the position data of the second machine point and the position data of the reflecting prism positioned by the laser positioning unit 103, which are the basis of the display data, are transmitted from the comparison object data output unit 115 to the terminal carried by the worker. sent to In this case, map data is created on the terminal side.
3.第3の実施形態
次の機械点の算出および関連する処理を外部の装置で行ってもよい。この場合、レーザースキャナ付トータルステーション100からレーザースキャンデータまたは点群データを出力し、それを外部の専用の計算端末や機械点の算出に係る処理を実行するプログラムをインストールしたPCやサーバで受け付け、そこで、本発明の機械点の算出に係る処理を行う。
3. Third Embodiment Calculation of the following machine points and related processing may be performed by an external device. In this case, laser scan data or point cloud data is output from the laser scanner-equipped
この場合、この外部の装置は、レーザースキャンデータ取得部110、最大射程取得部111、スキャン範囲決定部131、機械点算出部112、比較データ作成部114、比較対象データ出力部115の一部または全部を備えた測量情報処理装置として把握できる。また、本明細書で開示される発明は、測量情報処理方法および測量情報処理用プログラムとして把握することもできる。
In this case, the external device is a part of the laser scan
4.第4の実施形態
有効射程をユーザーにより設定することもできる。この場合、ユーザーにより設定された有効射程(設定有効射程)が、実測した最大射程に基づく有効射程(実測有効射程)の範囲内であれば、設定有効射程を採用する。設定有効射程が実測有効射程を超える場合、実測有効射程を採用する。
4. Fourth Embodiment The effective range can also be set by the user. In this case, if the effective range set by the user (set effective range) is within the range of the effective range (measured effective range) based on the actually measured maximum range, the set effective range is adopted. If the set effective range exceeds the measured effective range, the measured effective range shall be adopted.
100…レーザースキャナ付トータルステーション、109…レーザースキャナ、150…TS本体、11…本体部、12…台座、13…可動部、14a…水平回転角制御ダイヤル、14b…鉛直角制御ダイヤル、15a…照準器、15b…光学式の照準器、16…望遠鏡、17…接眼部、18,19…ディスプレイ、301…第1の塔部、302…第2の塔部、303…結合部、304…保護ケース、305…回転部、306…斜めミラー。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記レーザースキャン時における最大射程を取得する最大射程取得部と、
前記レーザースキャナの前記最大射程に基づき、前記レーザースキャナによるレーザースキャンのスキャン範囲を決定するスキャン範囲決定部と、
前記スキャン範囲に基づき、第2の機械点および第3の機械点の位置を算出する機械点算出部と
を備え、
前記スキャン範囲は、特定の半径を有する円形の範囲であり、
前記第1の機械点を中心とした前記半径の第1の円形の範囲と、前記第2の機械点を中心とした前記半径の第2の円形の範囲と、前記第3の機械点を中心とした前記半径の第3の円形の範囲とが互いに重なる領域が形成されるように、前記第2の機械点の位置および前記第3の機械点の位置が算出される測量装置。 a laser scan data acquisition unit that acquires laser scan data obtained by laser scanning with a laser scanner installed at a first mechanical point;
a maximum range acquisition unit that acquires the maximum range during the laser scanning;
a scan range determination unit that determines a scan range of laser scanning by the laser scanner based on the maximum range of the laser scanner;
a mechanical point calculator that calculates the positions of the second mechanical point and the third mechanical point based on the scan range,
the scan range is a circular range with a specific radius;
a first circular range of radii centered on the first mechanical point, a second circular range of radii centered on the second mechanical point, and a third mechanical point centered on A surveying instrument in which the position of the second mechanical point and the position of the third mechanical point are calculated so as to form an overlapping area with the third circular range of radius .
前記レーザースキャン時における最大射程を取得する最大射程取得ステップと、
前記レーザースキャナの前記最大射程に基づき、前記レーザースキャナによるレーザースキャンのスキャン範囲を決定するスキャン範囲決定ステップと、
前記スキャン範囲に基づき、第2の機械点および第3の機械点の位置を算出する機械点算出ステップと
を有し、
前記スキャン範囲は、特定の半径を有する円形の範囲であり、
前記第1の機械点を中心とした前記半径の第1の円形の範囲と、前記第2の機械点を中心とした前記半径の第2の円形の範囲と、前記第3の機械点を中心とした前記半径の第3の円形の範囲とが互いに重なる領域が形成されるように、前記第2の機械点の位置および前記第3の機械点の位置が算出される測量方法。 a laser scan data acquisition step of acquiring laser scan data obtained by laser scanning with a laser scanner installed at a first mechanical point;
a maximum range acquisition step of acquiring the maximum range during the laser scanning;
a scanning range determining step of determining a scanning range of laser scanning by the laser scanner based on the maximum range of the laser scanner;
a mechanical point calculation step of calculating positions of a second mechanical point and a third mechanical point based on the scan range;
the scan range is a circular range with a specific radius;
a first circular range of radii centered on the first mechanical point, a second circular range of radii centered on the second mechanical point, and a third mechanical point centered on A surveying method in which the position of the second mechanical point and the position of the third mechanical point are calculated so as to form an overlapping area with the third circular range of radius .
コンピュータに
第1の機械点に設置したレーザースキャナによるレーザースキャンによって得たレーザースキャンデータを取得するレーザースキャンデータ取得ステップと、
前記レーザースキャン時における最大射程を取得する最大射程取得ステップと、
前記レーザースキャナの前記最大射程に基づき、前記レーザースキャナによるレーザースキャンのスキャン範囲を決定するスキャン範囲決定ステップと、
前記スキャン範囲に基づき、第2の機械点および第3の機械点の位置を算出する機械点算出ステップと
を実行させ、
前記スキャン範囲は、特定の半径を有する円形の範囲であり、
前記第1の機械点を中心とした前記半径の第1の円形の範囲と、前記第2の機械点を中心とした前記半径の第2の円形の範囲と、前記第3の機械点を中心とした前記半径の第3の円形の範囲とが互いに重なる領域が形成されるように、前記第2の機械点の位置および前記第3の機械点の位置が算出される測量用プログラム。
A program that is read and executed by a computer,
A laser scan data acquisition step of acquiring laser scan data obtained by laser scanning with a laser scanner installed at a first machine point in a computer;
a maximum range acquisition step of acquiring the maximum range during the laser scanning;
a scanning range determining step of determining a scanning range of laser scanning by the laser scanner based on the maximum range of the laser scanner;
a mechanical point calculation step of calculating positions of a second mechanical point and a third mechanical point based on the scan range;
the scan range is a circular range with a specific radius;
a first circular range of radii centered on the first mechanical point, a second circular range of radii centered on the second mechanical point, and a third mechanical point centered on A surveying program for calculating the position of the second mechanical point and the position of the third mechanical point so as to form an overlapping area with the third circular range of the radius.
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