JP4024719B2

JP4024719B2 - 電子式測量装置

Info

Publication number: JP4024719B2
Application number: JP2003165467A
Authority: JP
Inventors: 文夫大友; 律雄先村
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2023-06-10
Also published as: JP2005003448A; US7177016B2; CN100378435C; CN1538147A; EP1469281A2; US20040246468A1; EP1469281A3; EP1469281B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画面上に設計データに基づき完成予想対象のモデルを表示することのできる電子式測量装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子式測量装置には、測定対象を視準する望遠鏡部と、視準された測定対象を撮像する撮像部と、撮像部によって撮像された測定対象を実画像として画面上に表示する表示部と、測定対象に対応する設計データを記憶する記憶部とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２０２１２６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、土木工事等の工事は、設計データに基づいて行われているが、例えば、道路工事では、盛り土、切り土を行い、所定の形状に仕上げ、建築作業では、基礎工事、建屋の建築を行うが、これらの工事では、その工事作業の途中で、工事が設計データ通りに行われているか否かを確認するため、測定対象を電子式測量装置の望遠鏡部で視準しながら、管理ポイント毎に測量データを収集し、この測量データと設計データとを比較しているが、管理ポイントが必ずしも設計データを代表するものではない。
【０００５】
しかしながら、管理ポイント毎に測定データと設計データとを比較して、工事が施工計画通りに行われているのか否かを判断するのは、測量作業に時間がかかり過ぎて、工事の遅延を招く原因となる。また、手間もかかる。
【０００６】
また、施工の最初の段階では、既設構造物や基準となる目印が何もできていないため、設計と現況の位置関係をイメージすることが難しい。特に、丁張り杭の設置は、完成形がイメージできていないと、時間がかかり、効率よく丁張り杭を打つことができない。このため、丁張り大工等の熟練職人が必要とされている。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、測定対象が設計データ通りに施工が行われているのか否かを視覚的に確認することのできる電子式測量装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の電子式測量装置は、測定対象を視準する望遠鏡部と、視準された測定対象を撮像する撮像部と、該撮像部によって撮像された測定対象を実画像として画面上に表示可能な表示部と、前記測定対象に対応する設計データを記憶する記憶部と、基準とする方向に対する視準方向の角度を電子的に測定する角度測定部と、該角度測定部により測定された角度と前記設計データとに基づき視準方向に対して見えると予想される完成予想対象のモデルを演算により求める演算処理部とを備え、前記画面上にモデルが前記実画像に重ねて表示される電子式測量装置であって、前記演算処理部が視準方向の回動に応じ、前記角度測定部の検出に基づいて、完成予想対象のモデルを前記表示部に表示させることを特徴とする。
請求項２に記載の電子式測量装置は、高さを含めた測量装置本体の位置情報と、前記角度測定部が水平角及び高低角として検出した視準方向の角度情報とにより、設計データに基づく完成予想対象のモデルを前記表示部に表示することを特徴とする。
請求項３に記載の電子式測量装置は、前記測定対象までの距離を測距する測距部を備え、前記演算処理部は前記測距部により測距された距離と前記角度とに基づき、前記完成予想対象を演算により求めることを特徴とする。
請求項４に記載の電子式測量装置は、前記演算処理部は、倍率に応じて前記完成予想対象を前記表示部に拡大縮小して表示することを特徴とする。
請求項５に記載の電子式測量装置は、前記演算処理部は、前記設計データに基づき前記完成予想対象のモデルに対する許容範囲を演算して、前記画面上に重ね合わせて表示することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１において、１０は電子式測量装置である。この電子式測量装置１０は、測量機本体としての基盤部１１と托架部１２とを有し、基盤部１１は整準台１３を介して図示を略す三脚に取り付け可能である。
【００１６】
基盤部１１は托架部１２を水平方向に回転可能に支承している。托架部１２の支持部には望遠鏡部１４が垂直方向に回転可能に支承されている。その托架部１２の下部には操作・入力部としての操作・入力パネル１５、測定データ等を表示する表示部としてのディスプレイ１６が設けられている。望遠鏡部１４は対物レンズ１７を有する。その操作・入力パネル１５には操作・入力ボタン１５Ａが設けられている。
【００１７】
その望遠鏡部１４の内部には図２に示す光学系が内蔵されている。その図２において、符号Ｏは望遠鏡部１４の光軸である。望遠鏡部１４にはその対物レンズ１７の後方に、ダイクロイックミラー１８、コンデンサレンズ１９、撮像部としての画像センサ２０、合焦レンズ２１、ポロプリズム２２、焦点板２３、接眼レンズ部２４が設けられている。
【００１８】
ダイクロイックミラー１８は、第１プリズム２５、第２プリズム２６、第３プリズム２７とから構成されている。第１プリズム２５と第２プリズム２６との間には第１ハーフミラー２８が形成され、第１プリズム２５と第３プリズム２７との間には第２ハーフミラー２９が形成されている。
【００１９】
対物レンズ１７から望遠鏡部１４に入射した光は、ダイクロイックミラー１８に入り、測定光と可視光の一部の光は、第１ハーフミラー２８で反射され、コンデンサレンズ１９を介して、画像センサ２０に結像するようにされている。第２ハーフミラー２９では、測定光のみが反射され、後述する測距部に導かれる。
【００２０】
第１ハーフミラー２８を透過した可視光は、合焦レンズ２１、ポロプリズム２２を介して焦点板２３に結像され、接眼レンズ部２４を通して望遠鏡部１４を覗くことにより後述する測定対象が視準される。
【００２１】
その画像センサ２０の受光出力は、図３に示す映像信号としてＣＰＵ３０に入力される。そのＣＰＵ３０は後述する演算処理部として機能するもので、ＣＰＵ３０は画像センサ２０に撮像された測定対象を画像化処理して、ディスプレイ１６の画面１６Ａに表示する役割を果たす。
【００２２】
その測量装置本体の内部には、図３に示すように、測距部３１、水平駆動部３２、高低駆動部３３、水平角測角部３４、高低角測角部３５、記憶部３６が設けられている。
【００２３】
測距部３１は、ＣＰＵ３０の制御指令に基づいて発光部３７を駆動させ、後述する測定対象から反射された測距光を受光部３８により受光して電子式測量装置１０から測定対象までの距離を測定する。その測距部３１には例えばレーザー式の光波距離計が用いられる。
【００２４】
水平駆動部３２は、ＣＰＵ３０の制御指令に基づいて托架部１２を水平方向に回転駆動する。高低駆動部３３は、ＣＰＵ３０の制御指令に基づいて望遠鏡部１４を垂直方向に回転駆動する。その駆動機構はモータ等からなり公知であるので説明は省略する。
【００２５】
水平角測角部３４、高低角測角部３５は公知のロータとステータとからなるエンコーダにより構成されている。その水平角測角部３４により水平方向の角度が測定され、高低角測角部３５により高低方向の角度が求められる。
【００２６】
その電子式測量装置１０は、図４に示すように、基準点Ｂ（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）に対する既知点Ａ（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）に据え付けられる。また、図示を略すＧＰＳ装置を用いて既知点Ａ（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）を見い出しても良い。
【００２７】
なお、その図４において、４０は測定対象としての工事途中の道路近傍の風景であり、道路沿いに沿って一定間隔を開けて植樹され、道路中央にはマンホールが設けられている。
【００２８】
また、記号「Ｘ」は設計データを示し、符号Ｇ２は完成予想対象としてのマンホールのモデル、Ｇ２’は完成予想対象としての植樹箇所のモデル、Ｇ２”は完成予想対象としての道路縁のモデル、Ｇ２”’は完成予想対象としてのブロック下縁を示している。
【００２９】
その水平角測角部３４、高低角測角部３５は、図４に示すように、基準方向Ｍ０に対する視準方向Ｍ１の角度θを演算する角度測定部としての役割を果たす。
【００３０】
ディスプレイ１６の画面１６Ａには、望遠鏡部１４を介して画像センサ２０に受像されたその測定対象４０に対応する実画像Ｇ１が例えば図５に示すように表示される。
【００３１】
ＣＰＵ３０は、測距演算処理、画像化処理の他、操作・入力部１５の制御指令その他に指令に基づいて各種の演算処理を行うものである。
【００３２】
記憶部３６には、測定対象４０に対応する工事関係データとしての設計データ「Ｘ」が記憶されている。その設計データ「Ｘ」は三次元データ（ｘi’、ｙi’、ｚi’）として保存されているもので、この三次元データ（ｘi’、ｙi’、ｚi’）は、例えば、平面直角座標と高さとに基づくものである。図４には、その三次元データ（ｘi’、ｙi’、ｚi’）が測定対象４０に対応して模式的に示されている。
【００３３】
ＣＰＵ３０は、その角度測定部により測定された角度θと設計データ（ｘi’、ｙi’、ｚi’）とに基づき視準方向Ｍ１に対して見えると予想される完成予想対象のモデルＧ２、Ｇ２’、Ｇ２”、Ｇ２”’を演算により求める役割を果たし、図５に示すように、ディスプレイ１６の画面１６Ａ上に実画像Ｇ１に完成予想対象のモデルＧ２、Ｇ２’、Ｇ２”、Ｇ２”’を重ねて表示する。ここでは、各モデルＧ２、Ｇ２’、Ｇ２”、Ｇ２”’は画面１６Ａに線的に表示されている。
【００３４】
すなわち、電子式測量装置本体１０の据え付け位置Ａ（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）が既知であり、測定対象４０に対する視準方向Ｍ１が既知であるので、地図上での設計データ（ｘi’、ｙi’、ｚi’）に対して画面１６Ａ上での設計データ（ｘi’、ｙi’、ｚi’）に対応する画素Ｐi（ｘi、ｙｊ）の画面中心Ｍ１’に対する位置を演算により特定できることになり、画面１６Ａに完成予想対象のモデルＧ２、Ｇ２’、Ｇ２”、Ｇ２”’を表示させることができる。
【００３５】
なお、視準方向Ｍ１が回動する場合、視準方向の回動に応じ、角度測定部３４、３５の検出に基づいて、ＣＰＵ（演算処理部）３０が演算した完成予想対象のモデルを順次、ディスプレイ（表示部）１６に表示するようにするのが望ましい。
【００３６】
以上、発明の実施の形態について説明したが、ＣＰＵ３０は測距部３１により測距された距離と角度θとに基づき、完成予想対象のモデルＧ２、Ｇ２’、Ｇ２”、Ｇ２”’を演算により求めるようにしても良い。
【００３７】
また、望遠鏡部１４にズーム光学系を設けたときには、ＣＰＵ３０は、倍率に応じて完成予想対象のモデルＧ２、Ｇ２’、Ｇ２”、Ｇ２”’の大きさと実際に見える測定対象４０との大きさが一致するように完成予想対象をディスプレイ１６の画面１６Ａに拡大縮小して表示するようにしても良い。
【００３８】
更に、ＣＰＵ３０は、画面１６Ａ上に完成予想対象のモデルＧ２、Ｇ２’、Ｇ２”、Ｇ２”’をポイント的に又は線的に表示させる構成とすることもできる。
【００３９】
また、ＣＰＵ３０は、設計データに基づき完成予想対象のモデルＧ２、Ｇ２’、Ｇ２”、Ｇ２”’に対する許容範囲δを演算して、その許容範囲δの上限と下限とを示す線を画面１６Ａ上に表示する構成とすることもできる。
【００４０】
更に、以上の発明の実施の形態では、完成予想対象のモデルを重ねて表示するようにしたが、作業終了後に再び設置点を探す場合には、概略の位置が分かればよいので、必ずしも実画像を表示する必要はない。このような場合には、回動に合わせて完成予想対象のみを表示させる構成とすることもできる。
【００４１】
また、このような作業に合わせたモデルとして、目標方向の完成予想対象のモデルを見る場合には、電子式測量装置には、望遠鏡部と撮像部とは不要であり、設計データを記憶する記憶部と、目的とする方向の角度を電子的に測角する角度測定部と、完成予想対象のモデルを演算する演算処理部と、そのモデルを表示する表示部とから構成すれば足りる。
【００４２】
このような構成を採用すると、完成形がイメージできるので、例えば、効率よく丁張り杭を打つことができるメリットがある。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成したので、測定対象が設計データ通りに施工が行われているのか否かを画面上で視覚的に迅速に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる電子式測量装置の一例を示す概要図である。
【図２】本発明に係わる電子式測量装置の一例を示す光学図である。
【図３】本発明に係わる電子式測量装置の回路ブロック図である。
【図４】測定対象を視準する電子式測量装置と測定対象との関係を模式的に示す図である。
【図５】本発明に係わる表示部の画面上に見える測定対象の一例を示す図である。
【符号の説明】
１６…ディスプレイ（表示部）
２０…画像センサ（撮像部）
３０…ＣＰＵ（演算処理部）
３４…水平角測角部（角度測定部）
３５…高低角測角部（角度測定部）
３６…記憶部
４０…測定対象
１６Ａ…画面
Ｇ１…実画像
Ｇ２、Ｇ２’、Ｇ２”、Ｇ２”’…完成予想対象のモデル
Ｍ０…基準方向
Ｍ１…視準方向
θ…角度
Ｘ…設計データ

Claims

測定対象を視準する望遠鏡部と、視準された測定対象を撮像する撮像部と、該撮像部によって撮像された測定対象を実画像として画面上に表示可能な表示部と、前記測定対象に対応する設計データを記憶する記憶部と、基準とする方向に対する視準方向の角度を電子的に測定する角度測定部と、該角度測定部により測定された角度と前記設計データとに基づき視準方向に対して見えると予想される完成予想対象のモデルを演算により求める演算処理部とを備え、前記画面上にモデルが前記実画像に重ねて表示される電子式測量装置であって、前記演算処理部が視準方向の回動に応じ、前記角度測定部の検出に基づいて、完成予想対象のモデルを前記表示部に表示させることを特徴とする電子式測量装置。
高さを含めた測量装置本体の位置情報と、前記角度測定部が水平角及び高低角として検出した視準方向の角度情報とにより、設計データに基づく完成予想対象のモデルを前記表示部に表示することを特徴とする請求項１に記載の電子式測量装置。
前記測定対象までの距離を測距する測距部を備え、前記演算処理部は前記測距部により測距された距離と前記角度とに基づき、前記完成予想対象を演算により求めることを特徴とする請求項１に記載の電子式測量装置。
前記演算処理部は、倍率に応じて前記完成予想対象を前記表示部に拡大縮小して表示することを特徴とする請求項１に記載の電子式測量装置。
前記演算処理部は、前記設計データに基づき前記完成予想対象のモデルに対する許容範囲を演算して、前記画面上に重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１に記載の電子式測量装置。