JP3438271B2 - 自動追尾式測量システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、移動体を自動追尾しつ
つ測量する自動追尾式測量システムに関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】光波を用い、移動体を自動追尾しつつ測
量する際には、入射光をその入射方向に反射するプリズ
ムを移動体に設置すると共に、レーザ光等の光波を測量
地点から向きを変えながら出力し、この光波が移動体の
プリズムで反射されて測量地点に戻った際の光波の向き
により、測量地点から見た移動体の方向を検出し、ま
た、戻ってきた光波の位相により、測量地点から移動体
までの距離を計測している。 【０００３】ところで、例えば、複数の移動体のうち１
つの移動体を対象とし測量地点から自動追尾しつつ測量
を行う場合、各移動体にプリズムが設置されていると、
測量地点側で光波の向きを変えて測量対象の移動体の探
索を行う際に、測量対象以外の移動体のプリズムで反射
された光波が測量地点に戻り、測量地点側で測量対象以
外の移動体が測量対象の移動体であるものと間違えて認
識されてしまうことがある。そこで、各移動体に、プリ
ズムの入出射面を開放、遮蔽するシャッタを設け、測量
対象の移動体ではシャッタを開けてプリズムの入出射面
を開放しプリズムが機能できる状態にすると共に、測量
対象以外の移動体ではシャッタを閉じてプリズムの入出
射面を遮蔽しプリズムの機能を停止させるようにするこ
とが考えられる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】ところで、測量対象の
移動体のシャッタだけを選択的に開けさせ、測量対象以
外の移動体のシャッタを閉じたままにしておくために
は、測量地点から測量対象の移動体に対してシャッタの
開放を指令する信号を送り、それに応じて測量対象の移
動体のシャッタを開放動作させる必要がある。測量地点
から測量対象の移動体に信号を送る方式としては、測量
地点と移動体との距離からすると、無線による信号伝送
が好適であるように思われるが、そのためには、測量地
点に無線送信器を新たに設け、移動体にも無線受信器を
新たに設ける必要があり、システム構成が複雑化しコス
トアップにつながるという不具合がある。この不具合
は、移動体が複数ある場合に限らず、移動体が１つであ
っても、測量地点側からその移動体のシャッタを遠隔操
作的に開かせる場合には、同様に生じるものである。 【０００５】本発明は、前記事情に鑑み、離れた地点間
の信号伝送を光で行う方式が従来より普及していること
に着目してなされたものであり、その目的とするところ
は、測量対象の移動体に設けられたシャッタの開閉を指
示する信号を、測量器からの光波によって伝送できるよ
うにし、システム構成の複雑化やシステムのコストアッ
プを防ぐことができる自動追尾式測量システムを提供す
ることにある。 【０００６】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、測量地点に配設され、移動体の自動追尾及
び測量用の光波を発する測量器と、前記移動体に設けら
れ、入出射面に入射された前記光波を内部で反射しこの
反射光波をその入射方向に向けて出射するプリズムと、
前記移動体に設けられ、該移動体の自動追尾時に前記プ
リズムの入出射面を遮蔽し、前記移動体の測量時に前記
入出射面を開放するシャッタとを有する自動追尾式測量
システムにおいて、前記測量器に設けられ、前記光波を
前記シャッタの開閉指令情報で変調する変調手段と、前
記測量器に設けられ、前記自動追尾時に前記変調手段で
変調された光波を出力させ、前記測量時に前記変調手段
で変調されていない光波を出力させ、前記測量の完了時
に前記変調手段で変調された光波を出力させる第１制御
手段と、前記移動体に配設され、前記自動追尾時に前記
変調された光波を受光する受光手段と、前記移動体に設
けられ、前記受光手段で受光された前記変調された光波
を復調し該変調された光波中の前記開閉指令情報を取り
出す復調手段と、前記移動体に設けられ、前記開閉指令
情報に基づき前記シャッタの開閉動作を制御する第２制
御手段とを備え、前記移動体は複数設けられ、前記開閉
指令情報は、前記複数の移動体の中から測量対象の移動
体を識別する識別情報を含んで構成され、前記各移動体
には、前記復調手段で復調され取り出された前記開閉指
令情報中の前記識別情報と、自移動体に付与された識別
情報との一致／不一致を判別する判別手段がさらに設け
られ、前記第２制御手段は、前記自動追尾時において、
前記開閉指令情報中の前記識別情報と、自移動体に付与
された識別情報とが一致したと前記判別手段が判別した
ときに前記シャッタを開動作させ、前記第１制御手段
は、前記変調された光波が前記プリズムで反射されて前
記測量器に戻ったことを確認することで、前記測量器を
前記移動体の自動追尾状態から測量状態に変移させ、前
記第２制御手段は、前記測量器が測量状態に変移した状
態で、すなわち前記シャッタが開動作している状態で、
前記開閉指令情報中の前記識別情報と、自移動体に付与
された識別情報とが一致したと前記判別手段が判別した
ときに前記シャッタを閉動作させることを特徴とする。 【０００７】 【０００８】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の一実施例に係る自動追尾式測
量システムの概略構成図である。図中全体符号１で示す
本実施例の自動追尾式測量システムは、測量地点３に配
設された測量器５と、自律動作可能な例えば建設機械等
の複数の移動体７のそれぞれに設けられたターゲットユ
ニット９とを備えている。 【０００９】測量器５は、例えばトータルステーション
等の光波測距機能を有するもので、図２に測量器５の要
部のブロック図で示すように、光源５０１、メモリ５０
３、入力部５０５、変調部５０７、スキャニングユニッ
ト５０９、受光部５１１、復調部５１３、測距部５１
５、表示部５１７、及びＣＰＵ５１９を備えている。光
源５０１は、ＣＰＵ５１９の制御に従い、測量対象の追
尾及び測量用の光波（例えばレーザ光、図示せず）を出
力する。メモリ５０３には、前記複数の移動体７に個別
に付与された識別情報が変調データとして格納されてい
る。変調部５０７は、例えば音響光学素子や、光源５０
１への発光用駆動信号を変調する変調回路等で構成さ
れ、測量対象の移動体７の自動追尾時に、ＣＰＵ５１９
の制御に従い、テンキー等からなる入力部５０５の入力
操作で指定されたメモリ５０３中の変調データで前記光
波を変調する。尚、変調部５０７を過ぎた後の光波の光
路は、スキャニングユニット５０９により、螺旋状やジ
グザグ状に変化される。 【００１０】受光部５１１は、例えばピンフォトダイオ
ード等からなり、図１に示すように測量器５の前面５２
１に配設され、測量器５から出力され測量対象の移動体
７のターゲットユニット９から戻ってきた光波を受光す
る。復調部５１３は、受光部５１１で受光された光波を
復調し、測距部５１５は、受光部５１１で受光された光
波を基に測量対象の移動体７までの距離を測定する。復
調部５１３による復調データや測距部５１５による測距
結果はＣＰＵ５１９に出力される。ＣＰＵ５１９は、測
量器５の各部の全体制御用に設けられ、前記復調部５１
３による復調データに基づき、測量器５を自動追尾状態
から測量状態へ、或はその逆へ切り換える。また、ＣＰ
Ｕ５１９は、前記測距部５１５による測距結果を前記表
示部５１７に表示させる。尚、本実施例ではＣＰＵ５１
９が第１制御手段に相当している。 【００１１】一方、ターゲットユニット９は、脚体９０
１、本体９０３、全方向ターゲット９０５、シャッタ９
０７、受光部９０９、復調部９１１、メモリ９１３、及
びＣＰＵ９１５を備えている。脚体９０１は、図１に示
すように移動体７の天井上に設置され脚体９０１の上部
に本体９０３が設けられている。本体９０３は、円筒状
に形成され、該本体９０３に前記全方向ターゲット９０
５、シャッタ９０７、受光部９０９、復調部９１１、メ
モリ９１３、及びＣＰＵ９１５が設けられている。 【００１２】全方向ターゲット９０５は、図３にターゲ
ットユニット９の斜視図で示すように円柱状に形成さ
れ、３面直交型のプリズム９１７を６つ備えている。各
プリズム９１７は、ターゲットユニット９の周方向に６
０°ずつ間隔を置いて環状に配設され、各プリズム９１
７の前面の入出射面９１９は、ターゲットユニット９の
径方向外側に向けられており、これら各プリズム９１７
により、ターゲットユニット９の回りの３６０°方向か
らの光を反射できるように構成されている。 【００１３】シャッタ９０７は、筒状部材９２１と、モ
ータ９２３と、ドライバ９２５とを備えている。筒状部
材９２１は、図３に想像線で示すように、全方向ターゲ
ット７の外周にその周方向に回転可能に配設されてい
る。筒状部材９２１の周面９２７で前記各プリズム９１
７の入出射面９１９に対応した箇所には、図３に想像線
で示すように、入出射面９１９より一回り小さい径で窓
９２９がそれぞれ形成され、各窓９２９間の周面部分９
３１は、入出射面９１９の左右幅以上の長さで形成され
ている。 【００１４】モータ９２３は、例えばステッピングモー
タ等で構成され、前記筒状部材９２１の内側に収容され
ており、図４にターゲットユニット９の要部のブロック
図でしめすように、前記ＣＰＵ９１５の制御に従い前記
ドライバ９２５により駆動されて、筒状部材９２１を前
記周方向に回転させる。このような構成のシャッタ９０
７においては、モータ９２３による筒状部材９２１の回
転で、前記窓９２９が前記各プリズム９１７の入出射面
９１９の前方に臨むことで、該入出射面９１９が開放さ
れ、前記各窓９２９間の前記周面部分９３１が前記入出
射面９１９の前方に臨むことで、該入出射面９１９が遮
蔽される。 【００１５】受光部９０９は、光透過窓９３３、受光素
子９３５、及び導光手段９３７を備えている。光透過窓
９３３は、図１に示すように、前記本体９０３の周面に
環状に形成されており、受光素子９３５は、例えばピン
フォトダイオード等からなり、前記本体９０３の内部に
収容されている。導光手段９３７は、図４に模式的に示
すように、光透過窓９３３と受光素子９３５との間に介
設されており、反射ミラーや光ファイバ等により構成さ
れている。 【００１６】復調部９１１は、図４に示すように、前記
受光素子９３５に接続されており、前記光透過窓９３３
を通り導光手段９３７を介して受光素子９３５で受光さ
れて電気信号に変換された光波を復調し、測量対象の移
動体７を示す前記識別情報を取り出す。復調部９１１で
復調された測量対象の移動体７の識別情報はＣＰＵ９１
５に入力される。メモリ９１３には、自移動体７に付与
された識別情報が格納されている。ＣＰＵ９１５は、タ
ーゲットユニット９の各部の全体制御用に設けられ、前
記復調部９１１で復調された測量対象の移動体７の識別
情報と、メモリ９１３に格納された自移動体７の識別情
報との一致／不一致に基づき、前記シャッタ９０７の開
閉動作を制御する。尚、本実施例では、判別手段及び第
２制御手段がＣＰＵ９１５により構成されている。 【００１７】次に、上述した構成による本実施例の自動
追尾式測量システム１の動作について説明する。まず、
最初に、測量器５の入力部５０５から、測量対象の移動
体７を示す識別番号等を入力指定し、さらに、測量スタ
ートの指令を入力する。測量対象の移動体７を示す識別
番号等と測量スタートの指令とが入力部５０５からＣＰ
Ｕ５１９に入力されると、測量器５が自動追尾状態とな
り、ＣＰＵ５１９の制御により、指定された測量対象の
移動体７の識別情報がメモリ５０３から読み出され、読
み出された識別情報で光源５０１からの光波が変調部５
０７により変調される。変調された光波は、スキャニン
グユニット５０９により螺旋状やジグザグ状に光路が変
化されつつ、測量器５の前面５２１から前方に出力され
る。 【００１８】一方、各移動体７側では、シャッタ９０７
により全方向ターゲット９０５のプリズム９１７の入出
射面９１９が遮蔽されており、従って、前記測量器５か
ら出力された変調後の光波が各移動体７のターゲットユ
ニット９に照射されると、その光波は、受光部９０９の
光透過窓９３３を通り導光手段９３７を介して受光素子
９３５で受光されて電気信号に変換され、さらに、復調
部９１１により、その光波中から測量対象の移動体７の
識別情報が復調される。復調された測量対象の移動体７
の識別情報は、ＣＰＵ９１５において、メモリ９１３に
格納された自移動体７の識別情報と一致するか否か判別
され、一致した場合には、ＣＰＵ９１５の制御で、前記
シャッタ９０７が前記各プリズム９１７の入出射面９１
９を開放するように前記モータ９２３がドライバ９２５
により駆動される。反対に一致しなかった場合には、Ｃ
ＰＵ９１５の制御で、前記シャッタ９０７が前記入出射
面９１９を遮蔽するように前記モータ９２３が駆動され
る。 【００１９】復調された測量対象の移動体７の識別情報
と自移動体７の識別情報とが一致して、前記シャッタ９
０７が開かれた場合には、先の、測量対象の移動体７の
識別情報で変調された測量器５からの光波が、その入射
方向に応じた全方向ターゲット９０５中のいずれかのプ
リズム９１７により、前記入射方向に向けて反射され、
測量器５の前面５２１の前記受光部５１１で受光され
る。前記受光部５１１で受光されると、ＣＰＵ５１９の
制御で、スキャニングユニット５０９による光波の光路
変化動作が停止され、光波の光路が停止直前の光路、つ
まり、測量対象の移動体７のターゲットユニット９の全
方向ターゲット９０５の向きに固定される。また、受光
部５１１で受光された測量対象の移動体７の全方向ター
ゲット９０５から戻ってきた光波は、ＣＰＵ５１９の制
御で切り換わる不図示のスイッチを経て復調部５１３に
入力され、復調処理が施される。 【００２０】復調部５１３で復調処理を受ける前記光波
は、測量対象の移動体７の識別情報で変調されたもので
あり、復調処理後には、前記測量対象の移動体７の識別
情報が取り出される。そこで、ＣＰＵ５１９は、前記復
調部５１３の復調結果を基に、受光部５１１で受光され
た光波から識別情報が取り出されたことを確認した時点
で、前記測量器５を前記移動体の自動追尾状態から測量
状態に変移させる。具体的には、前記変調部５０７によ
る光波の測量対象の移動体７の識別情報での変調動作を
停止させ、それ以後は、識別情報で変調されていない光
波を出力させるようにすると共に、前記受光部５１１の
次段のスイッチを測距部５１５側に切り換える。 【００２１】これにより、その後は、測量器５から測量
対象の移動体７の全方向ターゲット９０５に向けて、変
調されていない測量用の光波が出力され、その測量用の
光波の反射光が測量対象の移動体７から戻って測量器５
の受光部５１１で受光された光波に基づき、測距部５１
５により、公知の測距法に準じた測距処理が行われ、そ
の測距結果がＣＰＵ５１９に通知されて、その測距値が
ＣＰＵ５１９の制御で表示部５１７に表示される。 【００２２】このように、本実施例の自動追尾式測量シ
ステム１によれば、測量器５からの追尾用の光波を、測
量器５内の変調部５０７により、測量対象の移動体７の
識別情報で変調して出力し、各移動体７のターゲットユ
ニット９に、シャッタ９０７が閉じているときにも光波
を受光できる受光部９０９と、受光部９０９で受光した
光波を復調する復調部９１１と、自移動体７の識別情報
が格納されたメモリ９１３とを設け、復調部９１１で復
調された識別情報とメモリ９１３中の自移動体７の識別
情報とが一致したときに、その移動体７のターゲットユ
ニット９のシャッタ９０７をＣＰＵ９１５の制御により
開けるように構成した。 【００２３】このため、測量対象の移動体７のシャッタ
９０７だけを選択的に開けさせ、測量対象以外の移動体
７のシャッタ９０７を閉じたままにしておくために、測
量器５側から測量対象の移動体７に対してシャッタ９０
７の開放を指令する信号を送るに当たり、測量器５側と
各移動体７側とに、信号伝送用の無線等の送信手段や受
信手段をそれぞれ設ける必要がなくなり、自動追尾式測
量システムのシステム構成の複雑化やコストアップを防
ぐことができる。 【００２４】尚、本実施例では、測量対象の移動体７の
シャッタ９０７を開かせる際の動作についてのみ説明し
たが、例えば、測量の終了後、測量器５の入力部５０５
から測量終了の指令を入力し、これに応じて、測量器５
の変調部５０７により光波を前記識別情報で再び変調さ
せて、スキャニングユニット５０９により螺旋状やジグ
ザグ状に光路を変化させつつ出力させ、測量対象の移動
体７の受光部９０９及び復調部９１１を経てＣＰＵ９１
５に入力させ、復調された前記識別信号の確認後、ＣＰ
Ｕ９１５の制御で測量対象の移動体７のシャッタ９０７
を閉じさせるように構成してもよい。 【００２５】また、本実施例では、全方向ターゲット９
０５の外側に配設され周方向に回転可能な窓９２９付き
の筒状部材９２１でシャッタ９０７を構成したが、シャ
ッタの構成はこれに限らず、例えば偏光ガラスなどによ
りシャッタを構成してもよく、シャッタに限らずその他
の構成も、本実施例で示したものに限定されない。さら
に、本実施例では、移動体７が複数ある場合について説
明したが、本発明は、１つ以上の移動体を対象とした全
ての自動追尾式測量システムの全般に広く適用可能であ
ることは言うまでもなく、１つの移動体を対象とした自
動追尾式測量システムの場合には、測量器５の復調部５
１３により、シャッタの開閉を指令する信号で光波を変
調するようにしてもよい。 【００２６】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、測
量地点に配設され、移動体の自動追尾及び測量用の光波
を発する測量器と、前記移動体に設けられ、入出射面に
入射された前記光波を内部で反射しこの反射光波をその
入射方向に向けて出射するプリズムと、前記移動体に設
けられ、該移動体の自動追尾時に前記プリズムの入出射
面を遮蔽し、前記移動体の測量時に前記入出射面を開放
するシャッタとを有する自動追尾式測量システムにおい
て、前記測量器に設けられ、前記光波を前記シャッタの
開閉指令情報で変調する変調手段と、前記測量器に設け
られ、前記自動追尾時に前記変調手段で変調された光波
を出力させ、前記測量時に前記変調手段で変調されてい
ない光波を出力させ、前記測量の完了時に前記変調手段
で変調された光波を出力させる第１制御手段と、前記移
動体に配設され、前記自動追尾時に前記変調された光波
を受光する受光手段と、前記移動体に設けられ、前記受
光手段で受光された前記変調された光波を復調し該変調
された光波中の前記開閉指令情報を取り出す復調手段
と、前記移動体に設けられ、前記開閉指令情報に基づき
前記シャッタの開閉動作を制御する第２制御手段とを備
え、前記移動体は複数設けられ、前記開閉指令情報は、
前記複数の移動体の中から測量対象の移動体を識別する
識別情報を含んで構成され、前記各移動体には、前記復
調手段で復調され取り出された前記開閉指令情報中の前
記識別情報と、自移動体に付与された識別情報との一致
／不一致を判別する判別手段がさらに設けられ、前記第
２制御手段は、前記自動追尾時において、前記開閉指令
情報中の前記識別情報と、自移動体に付与された識別情
報とが一致したと前記判別手段が判別したときに前記シ
ャッタを開動作させ、前記第１制御手段は、前記変調さ
れた光波が前記プリズムで反射されて前記測量器に戻っ
たことを確認することで、前記測量器を前記移動体の自
動追尾状態から測量状態に変移させ、前記第２制御手段
は、前記測量器が測量状態に変移した状態で、すなわち
前記シャッタが開動作している状態で、前記開閉指令情
報中の前記識別情報と、自移動体に付与された識別情報
とが一致したと前記判別手段が判別したときに前記シャ
ッタを閉動作させる構成とした。 【００２７】このため、測量器側から測量対象の移動体
にシャッタの開閉を指示する信号を伝送するに当たり、
測量器側と移動体側とに信号伝送用の無線等の送信手段
や受信手段をそれぞれ設ける必要をなくし、システム構
成の複雑化やシステムのコストアップを防ぐことができ
る。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例に係る自動追尾式測量システ
ムの概略構成図である。 【図２】図１に示す測量器の要部構成を示すブロック図
である。 【図３】図１に示すターゲットユニットの斜視図であ
る。 【図４】図１に示すターゲットユニットの要部構成を示
すブロック図である。 【符号の説明】 １ 自動追尾式測量システム ３ 測量地点 ５ 測量器 ５０７ 変調部（変調手段） ５１９ ＣＰＵ（第１制御手段） ７ 移動体 ９０７ シャッタ ９０９ 受光部（受光手段） ９１１ 復調部（復調手段） ９１５ ＣＰＵ（第２制御手段、判別手段） ９１７ プリズム ９１９ プリズム入出射面

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 測量地点に配設され、移動体の自動追尾
   及び測量用の光波を発する測量器と、 前記移動体に設けられ、入出射面に入射された前記光波
   を内部で反射しこの反射光波をその入射方向に向けて出
   射するプリズムと、 前記移動体に設けられ、該移動体の自動追尾時に前記プ
   リズムの入出射面を遮蔽し、前記移動体の測量時に前記
   入出射面を開放するシャッタと、 を有する自動追尾式測量システムにおいて、 前記測量器に設けられ、前記光波を前記シャッタの開閉
   指令情報で変調する変調手段と、 前記測量器に設けられ、前記自動追尾時に前記変調手段
   で変調された光波を出力させ、前記測量時に前記変調手
   段で変調されていない光波を出力させ、前記測量の完了
   時に前記変調手段で変調された光波を出力させる第１制
   御手段と、 前記移動体に配設され、前記自動追尾時に前記変調され
   た光波を受光する受光手段と、 前記移動体に設けられ、前記受光手段で受光された前記
   変調された光波を復調し該変調された光波中の前記開閉
   指令情報を取り出す復調手段と、 前記移動体に設けられ、前記開閉指令情報に基づき前記
   シャッタの開閉動作を制御する第２制御手段とを備え、 前記移動体は複数設けられ、前記開閉指令情報は、前記
   複数の移動体の中から測量対象の移動体を識別する識別
   情報を含んで構成され、 前記各移動体には、前記復調手段で復調され取り出され
   た前記開閉指令情報中の前記識別情報と、自移動体に付
   与された識別情報との一致／不一致を判別する判別手段
   がさらに設けられ、 前記第２制御手段は、前記自動追尾時において、前記開
   閉指令情報中の前記識別情報と、自移動体に付与された
   識別情報とが一致したと前記判別手段が判別したときに
   前記シャッタを開動作させ、 前記第１制御手段は、前記変調された光波が前記プリズ
   ムで反射されて前記測量器に戻ったことを確認すること
   で、前記測量器を前記移動体の自動追尾状態か ら測量状
   態に変移させ、 前記第２制御手段は、前記測量器が測量状態に変移した
   状態で、すなわち前記シャッタが開動作している状態
   で、前記開閉指令情報中の前記識別情報と、自移動体に
   付与された識別情報とが一致したと前記判別手段が判別
   したときに前記シャッタを閉動作させる、 ことを特徴とする自動追尾式測量システム。