JP3148900B2 - 模型ヘリコプターを用いる3次元測量システム - Google Patents

模型ヘリコプターを用いる3次元測量システム

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、広い面積を有する造成
地、ダム等の測量を小人数で極めて短時間に行うことが
できる模型ヘリコプターを用いる3次元測量システムに
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、模型ヘリコプターを用いる3次元
測量においては、測量対称区域の所定の高度から写真機
により画像データを得るようにしているが、模型ヘリコ
プターの位置確認は、操縦者の目視と判断に頼ってい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方式では、模型ヘリコプターの位置確認を操縦者の
目視と判断に頼っているために、目視で距離確認ができ
ないようなところでは正確な測量ができないという問題
を有している。
【0004】本発明は上記問題を解決するものであっ
て、模型ヘリコプターの3次元位置を地上から操作可能
にすることにより、短時間で広範囲の測量を行うことが
できる模型ヘリコプターを用いる3次元測量システムを
提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのために本発明の模型
ヘリコプターを用いる3次元測量システムは、模型ヘリ
コプター21に配設されるノンプリズム測距離儀31、
ビデオカメラ32、無線用アンテナ24および追尾用ミ
ラー25と、地上26に配設される操縦装置27、追尾
装置28および無線用アンテナ29とを備え、ノンプリ
ズム測距離儀31により高度を測定し、追尾装置28お
よび追尾用ミラー25により模型ヘリコプター21まで
の方向、距離を測定し、ビデオカメラ32により地上の
画像データを撮影することを特徴とし、さらに、ビデオ
カメラ32により測量対象区域Rの画像データを撮影
し、この画像データをディスプレー上に表示して、測量
対象区域Rをメッシュ分割して、高密度な測量の場所P
および航路Cの設定を行い、航路Cに沿って模型ヘリコ
プター21による飛行と測量を行い、その軌跡と測量実
施点の表示をノンプリズム測距離儀31および追尾装置
28からのデータに基づいて表示することを特徴とす
る。なお、上記構成に付加した番号は、理解を容易にす
るために図面と対比させるためのもので、これにより本
発明の構成が何ら限定されるものではない。
【0006】
【課題を解決するための手段】そのために本発明の模型
ヘリコプターを用いる3次元測量システムは、模型ヘリ
コプター21に配設されるノンプリズム測距離儀31、
ビデオカメラ32、無線用アンテナ24および追尾用ミ
ラー25と、地上26に配設される操縦装置27、追尾
装置28および無線用アンテナ29とを備える3次元測
量システムにおいて、ビデオカメラ32により地上の画
像データを撮影し、この画像データをディスプレー上に
表示し、測量対象区域Rをメッシュ分割して、高密度な
測量の場所Pおよび航路Cの設定を行う手段と、航路C
に沿って模型ヘリコプター21による飛行を行い、ノン
プリズム測距離儀31により高度を測定し、追尾装置2
8および追尾用ミラー25により模型ヘリコプター21
までの方向、距離を測定する手段と、ノンプリズム測距
離儀31および追尾装置28からのデータに基づいて模
型ヘリコプターの軌跡と測量実施点を表示する手段とを
備えることを特徴とする。なお、上記構成に付加した番
号は、理解を容易にするために図面と対比させるための
もので、これにより本発明の構成が何ら限定されるもの
ではない。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。図1は本発明の模型ヘリコプターを用いる3次
元測量システムの1実施例を示す概略構成図である。模
型ヘリコプター21の機体には、駆動装置22、測定装
置23、無線用アンテナ24および追尾用ミラー25が
配設され、地上26には、操縦装置27、追尾装置28
および無線用アンテナ29が配置される。
【0008】図2は本発明の3次元測量システムの制御
系の1実施例を示す構成図である。コンピュータ30に
は、操縦装置27、追尾装置28、駆動装置222、測
定装置23およびデータ収録器34が接続される。測定
装置23は、ノンプリズム測距離儀31、ビデオカメラ
32、写真機33から構成される。
【0009】操縦装置27において操縦者が種々の入力
を行うと、コンピュータ30において操作信号を無線用
アンテナ29、24を経て出力し、模型ヘリコプター2
1の駆動装置22および測定装置23を制御する。
【0010】ノンプリズム測距離儀31は、発光ダイオ
ードより光パルスを発射し、地上面に反射させその信号
を受光部で感知することにより、模型ヘリコプター21
の高度を測定し、その信号を無線用アンテナ24、29
を経てコンピュータ30に送る。同時に、追尾装置28
においては、発光部より光を発射し追尾用ミラー25に
反射させその信号を受光部で感知することにより、模型
ヘリコプター21までの方向、距離を測定し、その信号
をコンピュータ30に送る。コンピュータ30において
は、ノンプリズム測距離儀31からの高度信号と、追尾
装置28から方向・距離信号に基づいて模型ヘリコプタ
ー21の3次元位置を演算し、データ収録器34に出力
する。
【0011】所定の位置でビデオカメラ32および写真
機33により、地上面の画像データを収録し、画像デー
タを無線用アンテナ34、39を経てコンピュータ30
側に送り、コンピュータ30において、この画像データ
と模型ヘリコプター21の3次元位置データとを演算、
処理して、種々の情報をデータ収録器34のディスプレ
ー或いはプリンタに出力する。例えば、模型ヘリコプタ
ー21の軌跡表示、現在位置の表示、測定領域の既測
定、未測定の表示、測定箇所の表示、測定領域全体の写
真とメッシュ表等を行う。
【0012】次に、図3により本発明の測量方法につい
て説明する。先ず、図Aに示すように、測量対象区域R
を撮影可能な高度から地上の画像データを撮影する。次
に、図Bに示すように、この画像データをディスプレー
上に表示して、測量対象区域Rをメッシュ分割して、高
密度な測量の場所Pおよび航路Cの設定を行う。次に、
図Cに示すように、前記航路Cに沿って模型ヘリコプタ
ー21による飛行と測量を行い、その軌跡と測量実施点
の表示をノンプリズム測距離儀31および追尾装置28
からのデータに基づいて表示する。なお、図Dに示すよ
うに、当所設定位置の測量が行われていない箇所Sにつ
いては、再度測量を行う指示を表示するために、現在位
置Gから測量の場所Pまでの方向および距離を画面上に
表示する。
【0013】上記した測量を可能にするためには、測定
装置23を高精度に自動的に水平に保持させることが必
要になる。そのための自動水平保持装置の1実施例を図
4、図5および図6により説明する。図4は一部断面を
示す側面図、図5Aは斜視図、図5Bは球面軸受部の断
面図、図6は制御系の構成図である。
【0014】自動水平保持装置1は、計測器取付用ベー
ス2と、ベースプレート3と、傾斜計取付用ベース4と
を有し、ベースプレート3に取り付けられた球面軸受部
5を貫通してメインシャフト6が設けられ、メインシャ
フト6の下側に計測器取付用ベース2が固定され、メイ
ンシャフト6の上側に傾斜計取付用ベース4が固定され
る。球面軸受部5は、図5Bに示すように、メインシャ
フト6に固定された球面軸受5aに対して回動可能であ
る。傾斜計取付用ベース4には、全方位傾斜計等の傾斜
センサー7が固定される。
【0015】上記自動水平保持装置1においては、ベー
スプレート3を図1の模型ヘリコプター1の機体脚部に
固定し、計測器取付用ベース2に測定装置23が取り付
けられる。
【0016】ベースプレート3上には、ベースプレート
3を仮想平面とし球面軸受部5を中心を原点とするX−
Y座標軸(図5)方向に、それぞれロール角調整用サー
ボモータ9とピッチ角調整用サーボモータ10が互いに
直交するように配設される。各サーボモータ9、10の
出力軸には、円形プレート11が固定され、円形プレー
ト11の側面外周に接続具12が回転自在に取り付けら
れる。
【0017】計測器取付用ベース2上には、支持ポスト
13、14が設けられ、支持ポスト13、14上にボー
ル軸受15が設けられる。このボール軸受15にロッド
16の一端が回動自在に支持され、ロッド16の他端は
前記接続具12に固定される。このとき、ボール軸受1
5の回転中心は前記X−Y座標軸上に設けられる。上記
構成により、計測器取付用ベース2とベースプレート3
とは、メインシャフト6、球面軸受部5、円形プレート
11、ロッド16、ボール軸受15により形成されるリ
ンク機構により、図5のX軸およびY軸を中心にして相
対的に回転可能に構成される。
【0018】図6は上記自動水平保持装置1の制御系の
構成図を示し、傾斜計7からのロール角およびピッチ角
信号を目標値にフィードバックさせると共に、検出器2
0からのサーボモータ9、10の回転位置信号をフィー
ドバックさせることにより行う。
【0019】上記構成からなる自動水平保持装置1の作
用について説明する。計測器取付用ベース2が傾斜する
と、ベースプレート3および傾斜計取付用ベース4も傾
斜し、傾斜計7から傾斜量に応じてロール角およびピッ
チ角信号が出力され、サーボモータ9、10を回転駆動
させる。サーボモータ9、10の回転は、円形プレート
11、ロッド16を介して計測器取付用ベース2に伝達
され、計測器取付用ベース2をX軸およびY軸を中心に
して回動させ、計測器取付用ベース2を水平に保持させ
る。従って、測定装置23の高精度の水平調整を自動的
に行わせることができ、ある速度で移動する移動体の傾
斜に係わらず、常に水平を保持する機構が実現できるた
め、地上に対して鉛直に測量を行う場合に、計測器の傾
斜に伴う計測データの補正を行う必要がなくなる。
【0020】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、ビデオカメラにより地上の画像データを撮影
し、この画像データをディスプレー上に表示し、測量対
象区域をメッシュ分割して高密度な測量の場所および航
路の設定を行う手段と、前記設定された航路に沿って模
型ヘリコプターによる飛行を行い、前記ノンプリズム測
距離儀により高度を測定し、前記追尾装置および追尾用
ミラーにより模型ヘリコプターまでの方向、距離を測定
する手段と、前記ノンプリズム測距離儀および追尾装置
からのデータに基づいて模型ヘリコプターの軌跡と測量
実施点を表示する手段とを備えるので、模型ヘリコプタ
ーの3次元位置を操縦者の目視と判断に頼ることなく、
地上から操作可能にすることにより、短時間で広範囲の
測量を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の模型ヘリコプターを用いる3次元測量
システムの1実施例を示す概略構成図
【図2】本発明の3次元測量システムの制御系の1実施
例を示す構成図
【図3】本発明の測量方法を説明するための図
【図4】本発明に係わる自動水平保持装置を示し、その
一部断面を示す側面図
【図5】図Aは図4の斜視図、図Bは球面軸受部の断面
【図6】自動水平保持装置の制御系の構成図
【符号の説明】
21…模型ヘリコプター、24…無線用アンテナ、25
…追尾用ミラー 26…地上、27…操縦装置、28…追尾装置、29…
無線用アンテナ 31…ノンプリズム測距離儀、32…ビデオカメラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福元洋一 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 中川秀彦 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 佐藤 等 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 重元智史 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−214012(JP,A) 特開 平3−171123(JP,A) 特開 昭63−18386(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01C 11/00 - 11/34 G01C 15/00 101 - 15/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】模型ヘリコプターに配設されるノンプリズ
    ム測距離儀、ビデオカメラ、無線用アンテナおよび追尾
    用ミラーと、地上に配設される操縦装置、追尾装置およ
    び無線用アンテナとを備える3次元測量システムにおい
    て、 前記ビデオカメラにより地上の画像データを撮影し、こ
    の画像データをディスプレー上に表示し、測量対象区域
    をメッシュ分割して高密度な測量の場所および航路の設
    定を行う手段と、前記設定された航路に沿って模型ヘリ
    コプターによる飛行を行い、前記ノンプリズム測距離儀
    により高度を測定し、前記追尾装置および追尾用ミラー
    により模型ヘリコプターまでの方向、距離を測定する手
    段と、前記ノンプリズム測距離儀および追尾装置からの
    データに基づいて模型ヘリコプターの軌跡と測量実施点
    を表示する手段とを備える ことを特徴とする模型ヘリコ
    プターを用いる3次元測量システム。
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