JP5469505B2 - 計測装置 - Google Patents
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Description
このような三次元計測を行うものとしては、被写体に対しスリット光を走査する走査手段と、前記スリット光の位置を測定する位置測定手段と、被写体を光検出を用いて撮像する撮像手段と、カラー画像を撮影するカラー画像撮影手段とを備えた三次元画像情報入力装置がある(特許文献1参照)。
また、測量器を安全かつ迅速に目標地点へ移動させ、あるいは移動させながら、計測対象を効率的に三次元計測できる計測装置を提供できる効果がある。
また、測量器が備えているアシストフォーカス機能、タッチドライブ機能、グリッドスキャン機能および特徴点抽出機能により、遠隔操作する位置において計測ポイントを画像で確認しながら任意の計測ポイントを効率的に計測できる計測装置を提供できる効果がある。
この遠隔測量ステーション1は、三次元計測器2と、計測器支持体26と、水平調整装置3,4と、保持機構5,6と、基台7とを備えている。
三次元計測器2は、デジタルカメラ画像を利用して効率的に計測対象を選択してレーザスキャナによるスキャニングを行い計測対象を三次元計測するものである。
計測器支持体26は、計測対象を計測する際の三次元計測器2の仰角の調整を可能にするものである。
水平調整装置3,4は、三次元計測器2の水平調整を自動的に行うものである。
保持機構5,6は、水平調整装置3,4を含む三次元計測器2の固定、振動吸収を行うものである。
基台7は、水平調整装置3,4、保持機構5,6などが組み付けられるものである。
さらに、この遠隔測量ステーション1の三次元計測器2は、ワイヤレスLANにより後述する制御PCとの間で各種情報の送受信を行い、前記制御PCから遠隔操作を可能にする遠隔操作機能を備えている。
また、三次元計測器2は、中心軸線xを回転軸にしてその軸線周りに回転可能なように計測器支持体26に取り付けられている。
そして、三次元計測器2は、計測器支持体26に対し中心軸線xを回転軸にして仰角調整用駆動モータ25により回転駆動され、広角用デジタルカメラ21と狭角用デジタルカメラ22の仰角を調整できるように構成されている。
狭角用デジタルカメラ22は、望遠鏡視野と同じ視野角で観測ポイントを拡大表示でき、広角用デジタルカメラ21が撮像した画像の一部をアシストフォーカス機能によりさらに鮮明に撮像するカメラである。
このレーザビームによるグリッドスキャン機能により、設定された計測対象の三次元データを収集することが出来る。
三次元計測器2は、また、撮像した画像の特徴のある点を自動抽出する特徴点抽出機能を備えている。
この操作部23のディスプレイ装置には、広角用デジタルカメラ21や狭角用デジタルカメラ22が撮像した画像が表示出力される。
そして、このディスプレイ装置はタッチパネルを備えている。
ディスプレイ装置は、タッチドライブ機能を備えている。
タッチドライブ機能は、三次元計測器2の広角用デジタルカメラ21あるいは狭角用デジタルカメラ22が撮像した画像を表示出力しているときに、前記画像の所望の個所を入力ペンにより前記タッチパネル上で触れることで、三次元計測器2の指準方向や計測ポイントを指示する機能である。
計測器支持体26の基部には、計測器支持体26全体を中心軸線yを回転軸にしてその軸線周りに回転可能にする水平方向駆動部27が構成されている。
水平調整装置3は、水平調整面31の水平度を、電気モータを使用して、たとえば±5秒の精度で自動調整する。
この水平調整装置3は遠隔測量ステーション1が目標地点に到着し、遠隔測量ステーション1による計測開始とともに水平調整面31の水平度の調整が開始する。
この水平調整装置4は遠隔測量ステーション1が目標地点に到着した後に水平度の調整が開始する。
保持機構5は支持体53により基台7上に固定されている。
保持機構6は支持体63により基台7上に固定されている。
保持機構5は、電気モータにより伸縮するアクチュエータ51を伸ばすことで、アクチュエータ先端部52が水平調整装置3の一方の側面に圧接するように構成されている。
また、保持機構6は、電気モータにより伸縮するアクチュエータ61を伸ばすことで、アクチュエータ先端部62が水平調整装置3の前記一方の側面に対面する他方の側面に圧接するように構成されている。
そして、伸ばしたアクチュエータ51,61により、水平調整装置3の前記各側面をアクチュエータ先端部52,62により挟持して、水平調整装置3、計測器支持体26、三次元計測器2を基台7上で固定するとともに、基台7から水平調整装置3、計測器支持体26、三次元計測器2へ伝搬する振動を吸収する。
この移動体100は、車輪101,102により移動可能であって、移動方向、速度、パケット部104の操作などがラジオコントロール(以下、ラジコンという)により遠隔制御可能なたとえば重機により構成されている。
このため移動体100はラジコン用アンテナ103を備えている。
移動体100がパケット部104を水平を維持しながら上方に持ち上げることで、パケット部104に搭載されている遠隔測量ステーション1の地上からの高さを遠隔で調整することも可能なように構成されている。
また、パケット部104の先端面には移動体100をラジコン制御する際のモニタカメラ118が取り付けられている。
このモニタカメラ118は、この実施の形態では映像信号を無線アンテナ119によりワイヤレスで、後述するラジコン用映像モニタ部300のラジコン用映像信号受信機301へ送信可能な構成となっている。
この遠隔測量ステーション1は、広角用デジタルカメラ21、狭角用デジタルカメラ22、水平方向駆動モータ25、仰角調整用モータ28、インタフェース85,86、操作部82、ディスプレイ83およびワイヤレスLANインタフェース84を備えている。
ディスプレイ83は、広角用デジタルカメラ21と狭角用デジタルカメラ22が撮像した画像を表示出力する。
ワイヤレスLANインタフェース84は、無線LANのためのアンテナ24を備え、無線LANの各種信号の送受信を行う。
すなわち、ディスプレイ83へ表示された広角用デジタルカメラ21で撮像した画像に対し、視準したい場所をペンタップする。
すると、水平方向駆動モータ25および仰角調整用モータ28を自動的に駆動制御することにより広角用デジタルカメラ21および狭角用デジタルカメラ22の方向を前記視準したい場所の方向に制御し、前記視準したい場所の観測や計測を可能にする。
また、この遠隔測量ステーション1は、撮影した画像の特徴点を自動抽出する特徴点抽出機能を備えている。
インタフェース86は、仰角調整用モータ28を制御部81からの指示をもとに駆動制御するドライバ機能を有している。
この移動体100の制御システムは、マイクロコンピュータにより構成された制御部111と、モニタカメラ118の電源供給を制御するための電源制御インタフェース112と、移動体100のラジコン制御用データを送受信するためのラジコン用アンテナ103を備えたラジコン制御用データ通信インタフェース113とを備えている。
この制御PC200は、制御部201と、遠隔測量ステーション用アンテナ203を有した遠隔測量ステーション用のワイヤレスLANインタフェース202とを備える。
また、制御PC200は、ラジコン制御用のデータ通信アンテナ212を有したラジコン制御用データ通信インタフェース211と、遠隔測量ステーション用操作部221と、ディスプレイ222と、ラジコン操作部223とを備えている。
遠隔測量ステーション用アンテナ203は遠隔測量ステーション1との間をワイヤレスLANで接続し、各種情報を送受信するためのアンテナである。
そして、遠隔測量ステーション1の計測器支持体26が備えている操作部23において行うことの出来る各種操作が、この制御PC200のディスプレイ222においても同様に実行可能なように構成されている。
このラジコン用映像モニタ部300は、ラジコン用映像信号受信アンテナ302を有したラジコン用映像信号受信機301とラジコン制御用ディスプレイ303を備えている。
ラジコン用映像モニタ部300は、オペレータはラジコン用映像モニタ部300のラジコン制御用ディスプレイ303にモニタされた映像を視認しながらラジコン操作部223の操作キーや操作レバーなどを操作することが出来る。
ラジコン用映像信号受信機301は、ラジコン用映像信号受信アンテナ302により検出された信号から、移動体100のモニタカメラ118により撮像された映像信号を受信する。
ラジコン制御用ディスプレイ303は、移動体100のモニタカメラ118により撮像された映像をモニタ画像として表示出力する。
図7は、この実施の形態の計測装置の動作を示すフローチャートである。以下、このフローチャートに従って動作を説明する。
先ず制御PC200の初期設定(ステップS1)と、ラジコン制御される移動体100の初期設定(ステップS2)と、遠隔測量ステーション1の初期設定(ステップS3)を行う。
移動体100の初期設定は、移動体100の図4に示す制御システムの電源投入に伴う制御部111のイニシャライズ処理を含み、制御部111は制御PC200の制御部201から送信されるラジコン制御用データを受信可能な状態になる。
また、保持機構5,6のアクチュエータを伸長した状態に初期設定し、水平調整装置3を固定して水平調整装置3、計測器支持体26、三次元計測器2へ伝搬する振動を抑制する。
また、モニタカメラ118は電源投入され、モニタカメラ118により撮像された映像は無線信号に変換されラジコン用映像モニタ部300へ送信される。
このイニシャライズ処理により制御部81は制御PC200の制御部201とワイヤレスLANにより接続された状態となる。
そして、移動体100を運転操作するためのラジコン制御用データを制御部201からラジコン制御用データ通信インタフェース211と移動体100のラジコン制御用データ通信インタフェース113を介して移動体100の制御部111へ送信する。
この結果、移動体100では、エンジン駆動部115によりエンジンが始動され、さらにステアリング制御部117により移動体100の操舵が行われ、移動体100は目的地点まで遠隔操作により運転制御される。
この測量モード判定は、遠隔測量ステーション1の三次元計測器2において選択されている測量モードが、計測対象を目標地点へ到達した後に測量する目標地点到達後測量モードであるか、あるいは計測対象を移動中において測量する移動中測量モードであるかを判定する。
この目標地点到達後測量モードまたは移動中測量モードの判定は、制御PC200の遠隔測量ステーション用操作部221からオペレータにより入力される測量モード情報をもとに行われる。
制御PC200の遠隔測量ステーション用操作部221から前記測量モードのいずれかが入力されると、入力された測量モードに応じて移動体100と遠隔測量ステーション1が制御される。
ここで、移動体100が目標地点に到着する前であれば、ラジコン制御部223からオペレータにより入力されるラジコン制御データをもとに移動体100の移動速度、移動方向、ブレーキ制御などを遠隔制御する。
さらに保持機構5,6により水平調整装置3、計測器支持体26および三次元計測器2を基台7上で固定し、基台7から水平調整装置3、計測器支持体26、三次元計測器2へ伝搬する振動を吸収する。
また、水平調整装置3、計測器支持体26および三次元計測器2を保持機構5,6により基台7上で固定していた状態を解除する(ステップS8)。
あるいは遠隔測量ステーション1においてGPS機能を備えるように構成し、遠隔測量ステーション1の現在位置のGPS判定結果を制御PC200の制御部201を経由して移動体100の制御部111へ伝える。そして、前記目標地点と遠隔測量ステーション1の現在位置のGPS判定結果とから移動体100が目標地点へ到着したか否かを判定する。
さらに遠隔測量ステーション1に対する制御として、測量についての前記アシストフォーカス機能、タッチドライブ機能、グリッドスキャン機能および特徴点抽出機能などが、ワイヤレスLANを使用して、制御PC200の遠隔測量ステーション用操作部221からのオペレータによる操作入力をもとに実行される(ステップS10)。
そして、遠隔測量ステーション1における計測結果がワイヤレスLANを経由して制御PC200において測量データとして収集される(ステップS11)。
続いて、移動体100の制御部111は、水平調整装置3,4による水平度の自動調整を行う(ステップS9)。
そして、遠隔測量ステーション1における計測結果がワイヤレスLANを経由して制御PC200において測量データとして収集される(ステップS11)。
この結果、制御PC200からの移動体100のラジコン制御と、三次元計測器2の遠隔操作により、遠隔測量ステーション1を移動させ、あるいは移動させながら、遠隔測量ステーション1の三次元計測器2によりコンクリートえん堤天端、土砂型枠法面、盛土形状などの比較的巨大な計測対象を三次元計測する計測装置を提供できる効果がある。
一方、計測を行うときには保持機構5,6による固定を解除し、さらに三次元計測器2の水平度を自動的に調節できるように構成した。
このため、三次元計測器2を安全かつ迅速に目標地点へ移動させ、あるいは移動させながら、計測対象を効率的に三次元計測する計測装置を提供できる効果がある。
このため、遠隔測量ステーション1の三次元計測器2による計測結果がワイヤレスLANを経由して制御PC200において収集でき、制御PC200の位置において計測ポイントを画像で確認しながら任意のポイントを効率的に計測する計測装置を提供できる効果がある。
Claims (4)
- 計測対象を測量する測量器と、
前記測量器による測量を遠隔操作により制御する遠隔測量制御手段と、
前記測量器の水平度を自動調節する水平調整装置と、
前記測量器による測量が行われていない期間、前記測量器を保持するとともに前記測量器に伝わる振動を吸収する保持機構と、
前記測量器を搭載して移動し、前記測量器が前記計測対象を測量するときの前記測量器の測量位置を移動させる移動体と、
前記移動体の移動を遠隔操作により制御する移動体遠隔制御手段とを備え、
前記測量器は、前記移動体により移動している移動期間に測量を行う移動中測量機能を備え、前記移動中測量機能が選択されていると、前記移動体遠隔制御手段は、遠隔操作する前記移動体の移動速度を低速度に制限し、前記水平調整装置は前記測量器の水平度を自動調節し、前記保持機構は前記測量器に対する保持を解除する、
ことを特徴とする計測装置。 - 前記水平調整装置は、第1の水平調整装置と、前記第1の水平調整装置により水平度が調節される水平調整面上に構成された、前記第1の水平調整装置よりも高い精度で水平調整面の水平度を調節する第2の水平調整装置とからなり、前記測量器は前記第2の水平調整装置の前記水平調整面上に構成されていることを特徴とする請求項1記載の計測装置。
- 前記測量器は、計測対象を三次元測量することを特徴とする請求項1記載の計測装置。
- 前記測量器は、アシストフォーカス機能、タッチドライブ機能、グリッドスキャン機能および特徴点抽出機能を備えていることを特徴とする請求項1記載の計測装置。
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