JP6320000B2 - Spatial coordinate measurement method, spatial coordinate measurement system, spatial coordinate measurement program, and laser pointer - Google Patents
Spatial coordinate measurement method, spatial coordinate measurement system, spatial coordinate measurement program, and laser pointer Download PDFInfo
- Publication number
- JP6320000B2 JP6320000B2 JP2013242372A JP2013242372A JP6320000B2 JP 6320000 B2 JP6320000 B2 JP 6320000B2 JP 2013242372 A JP2013242372 A JP 2013242372A JP 2013242372 A JP2013242372 A JP 2013242372A JP 6320000 B2 JP6320000 B2 JP 6320000B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measurement
- spatial coordinate
- spatial
- coordinate measurement
- laser pointer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 179
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 70
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 39
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 22
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 15
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000010365 information processing Effects 0.000 claims description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims 2
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 55
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 30
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 30
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 8
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Description
本発明は、3次元空間での物体の空間座標を測定する空間座標測定方法および空間座標測定システムに関し、特に、橋梁や道路等の公物の維持管理において、損傷位置を特定する技術に関するものである。 The present invention relates to a spatial coordinate measurement method and a spatial coordinate measurement system for measuring a spatial coordinate of an object in a three-dimensional space, and more particularly to a technique for specifying a damage position in maintenance management of public objects such as bridges and roads. .
空間位置の特定には古くから三角測量が用いられている。非特許文献1にあるように、これは、三角形の一辺を基線として距離を測量し、他の二辺の長さは角測量によって求める測量法である。この考え方を用いれば、緯度・経度が既知の2つの基準点があれば、角度の計測によって三点目の位置座標が計算できる。
Triangulation has been used for a long time to identify the spatial position. As described in
さらに、近年では非特許文献2にあるようにGPS(グローバル・ポジショニング・システム)による位置計測が知られている。これは、衛星からの電波の送受信の時刻の差を用いて衛星と計測点との距離を求めることを複数の衛星で行うことで位置を計算する。
Furthermore, in recent years, as described in Non-Patent
一方で、橋梁や道路の劣化を作業者が巡回して目視点検をするような場合、それがどこの劣化なのかを記録する必要があるが、非特許文献3にあるように、距離標や、その他なんらかの目印が場所の特定に用いられる。
On the other hand, when an operator patrols the deterioration of a bridge or road for visual inspection, it is necessary to record where the deterioration is, but as described in Non-Patent
さらに、三角測量の考え方を用いて、レーザポインタによって照射された点をカメラで撮影することで3次元位置を推定する方法が非特許文献4に開示されている。
Further, Non-Patent
一方、自分の空間位置を求める方法として、特許文献1が開示されている。これは、位置が既知の3点をレーザポインタで照射し、その方向ベクトルを求め、連立一次方程式を解くことで空間位置を求めている。
On the other hand,
非特許文献1にある三角測量をそのまま使うには、予め位置座標が決まった基準点が必要となる。したがって、そのような前提情報のない状況での利用は困難である。
In order to use the triangulation in
非特許文献2にあるGPSによる位置計測をそのまま使うと、GPSの受信機を測定する場所に持っていく必要があり、やや離れた地点を計測するには移動の手間がかかる。
If the GPS position measurement in Non-Patent
非特許文献3にある距離標などの目印を用いると、例えば、100m等に位置計測の精度が限定されるという問題がある。
When a mark such as a distance marker in Non-Patent
非特許文献4にあるレーザポインタの照射をカメラで撮影する方法では、測定にレーザポインタに加えて必ずカメラが必要な上、位置計測をする点が別の場所になるたびにカメラのキャリブレーションを行ってカメラ視線ベクトルの同定を行う必要があるため、空間的に分散している多数の点を計測する作業に向かない。
In the method of taking a laser pointer irradiation in
特許文献1にある方法では、離れた位置にある点の空間座標を求めるためにはその位置まで移動して計測しなければならない。また、空間座標が既知の複数の点が必要となる。また、1点から同時に別の3点への直線が1つでも障害物に隠れた場合には適用できない。また、線形方程式からの解析解によるので、結果が測定誤差に左右される。
In the method disclosed in
そこで、本発明の目的は、位置を測定する点に移動しなくても、やや離れた場所から、目的とする点の空間座標を精度よく測定する空間座標測定方法および空間座標測定システムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a spatial coordinate measurement method and a spatial coordinate measurement system that accurately measure the spatial coordinates of a target point from a slightly distant place without moving to a point whose position is to be measured. There is.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、代表的なものの概要は、測定対象にレーザ光を照射し、測定対象の空間座標を測定する空間座標測定システムであって、位置および傾きを計測し、位置の情報および傾きの情報を送信する機能を有するレーザポインタと、レーザポインタから送信された、異なる位置で計測された位置および傾きの情報を、計測情報として記憶し、計測情報に基づいて、レーザポインタで測定対象に2回以上照射したレーザ光の直線から近い点を求めて空間座標を算出し、これを測定対象の空間座標とする空間座標測定処理部とを備えたものである。 That is, a typical outline is a spatial coordinate measurement system that irradiates a measurement target with laser light and measures the spatial coordinates of the measurement target, measures the position and tilt, and transmits position information and tilt information. The laser pointer having the function to perform and the information of the position and inclination measured from different positions transmitted from the laser pointer are stored as measurement information, and based on the measurement information, the measurement object is irradiated twice or more with the laser pointer And a spatial coordinate measurement processing unit which calculates a spatial coordinate by obtaining a point close to the straight line of the laser beam and uses this as the spatial coordinate of the measurement target.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。 The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
すなわち、位置を測定する点に移動しなくても、やや離れた場所から、目的とする点の空間座標を測定することができる。また、操作を繰り返すことで位置計測精度を高められる。また、必要な精度に達したときに知らせられるので操作を終えることができる。また、複数の点を測定する際でも、場所の移動を少なくすることができる。 That is, the spatial coordinates of the target point can be measured from a slightly distant place without moving to the point whose position is to be measured. Further, the position measurement accuracy can be improved by repeating the operation. In addition, the user can be notified when the required accuracy is reached, so that the operation can be completed. Further, even when measuring a plurality of points, the movement of the place can be reduced.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
(実施の形態1)
<空間座標測定システムの構成>
図1〜図4により、本発明の実施の形態1に係る空間座標測定システムの構成について説明する。図1は本発明の実施の形態1に係る空間座標測定システムの全体構成を示す構成図、図2は本発明の実施の形態1に係る空間座標測定システムのレーザポインタの構成を示す構成図、図3は本発明の実施の形態1に係る空間座標測定システムのレーザポインタの入力部を示す図、図4は本発明の実施の形態1に係る空間座標測定システムのレーザポインタで測定されるデータ形式を示す図である。
(Embodiment 1)
<Configuration of spatial coordinate measurement system>
The configuration of the spatial coordinate measurement system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a spatial coordinate measurement system according to
図1において、空間座標測定システムは、通信部11、計測結果管理部12、直線管理部13、処理部14、出力部15、およびデータ記憶部16がバス17を介して相互接続されている。また、通信部11とレーザポインタ10が無線通信によって接続されている。通信部11、計測結果管理部12、直線管理部13、処理部14、出力部15、およびデータ記憶部16で空間座標測定処理部を構成している。
In FIG. 1, in the spatial coordinate measurement system, a
図2において、レーザポインタ10は、発光部19、表示部20、GPS受信部21、地磁気センサ22、入力部23、加速度センサ25、通信装置26、処理装置27、電源28、電力線29、および情報バス30から構成されている。入力部23は、複数のボタン24を含む。 In FIG. 2, the laser pointer 10 includes a light emitting unit 19, a display unit 20, a GPS receiving unit 21, a geomagnetic sensor 22, an input unit 23, an acceleration sensor 25, a communication device 26, a processing device 27, a power supply 28, a power line 29, and information. The bus 30 is configured. The input unit 23 includes a plurality of buttons 24.
本実施の形態では、4つのボタンを想定しており、図3に示すように、4つのボタンを、ボタン1(31)、ボタン2(32)、ボタン3(33)、ボタン4(34)と称する。 In the present embodiment, four buttons are assumed. As shown in FIG. 3, the four buttons are button 1 (31), button 2 (32), button 3 (33), and button 4 (34). Called.
発光部19、表示部20、GPS受信部21、地磁気センサ22、入力部23、加速度センサ25、通信装置26、および処理装置27は、電力線29を介して電源28から給電される。 The light emitting unit 19, the display unit 20, the GPS receiving unit 21, the geomagnetic sensor 22, the input unit 23, the acceleration sensor 25, the communication device 26, and the processing device 27 are supplied with power from the power supply 28 via the power line 29.
また、発光部19、表示部20、GPS受信部21、地磁気センサ22、入力部23、加速度センサ25、通信装置26、および処理装置27は、情報バス30を介して相互接続されている。発光部19はレーザ光18を発する。 The light emitting unit 19, the display unit 20, the GPS receiving unit 21, the geomagnetic sensor 22, the input unit 23, the acceleration sensor 25, the communication device 26, and the processing device 27 are interconnected via an information bus 30. The light emitting unit 19 emits laser light 18.
ボタン1(31)は、トグルスイッチとなっており、発光部を含めこのレーザポインタのすべての電源のONとOFFをボタンの押下によって状態遷移できる。GPS受信部21は、GPS情報を受信し、レーザポインタ自体の空間座標位置とタイムスタンプのデータを生成する。 The button 1 (31) is a toggle switch, and the power can be turned on and off by pressing the button for all the laser pointers including the light emitting unit. The GPS receiving unit 21 receives GPS information and generates data of a spatial coordinate position and a time stamp of the laser pointer itself.
地磁気センサ22は、3軸磁気センサ出力値のデータを生成する。加速度センサ25は、加速度のデータを生成する。通信装置26は、データを無線で通信部11に送信する。電源28は、レーザポインタの各部位に電源を供給するものであり、典型的には電池である。
The geomagnetic sensor 22 generates triaxial magnetic sensor output value data. The acceleration sensor 25 generates acceleration data. The communication device 26 transmits data to the
入力部23のボタン1(31)以外の残りのボタンについて説明する。 The remaining buttons other than the button 1 (31) of the input unit 23 will be described.
ボタン2(32)は計測ボタンである。これを押下したときにセンサの値が計測され処理装置27を介して通信装置26にデータが送られる。 Button 2 (32) is a measurement button. When this is pressed, the sensor value is measured and data is sent to the communication device 26 via the processing device 27.
ボタン3(33)はメニューボタンである。これはトグルスイッチとなっており、対象と回数とを交互に指定できる。複数の対象を複数の回数だけ照射できるため、当該の計測がどの対象でどの回数の計測かを合わせて記録するために、対象と回数をそれぞれ指定するためのボタンの1つである。 Button 3 (33) is a menu button. This is a toggle switch that can alternately specify the target and the number of times. Since a plurality of objects can be irradiated a plurality of times, this is one of the buttons for designating each object and the number of times in order to record which object and how many times the measurement is performed.
ボタン4(34)は数値入力ボタンである。これを押下するたびに表示部20の数値が変わり、該当する番号のところで押下をやめることでその数値が設定できる。典型的には、1から10までの数字をボタン4の押下をもとに順にかつサイクリックに表示するなどが考えられる。
Button 4 (34) is a numerical value input button. Each time this is pressed, the numerical value of the display unit 20 changes, and the numerical value can be set by stopping the pressing at the corresponding number. Typically, numbers from 1 to 10 may be displayed sequentially and cyclically based on pressing of the
ボタン3(33)とボタン4(34)を用いれば、例えば、対象「4」の2回目の計測をしたい場合には、ボタン1(31)がONになっている状態で、ボタン3(33)を押すことで「対象」に設定した後、ボタン4(34)を必要なだけ押して表示部20に「4」の表示を出し、その時点でボタン3(33)を押して「回数」に設定した後、ボタン4(34)を必要なだけ押して表示部20に「2」の表示を出し、その時点でボタン2(32)を押す。 By using the button 3 (33) and the button 4 (34), for example, when the second measurement of the object “4” is desired, the button 1 (31) is turned on and the button 3 (33) is turned on. ) To set “Target”, press Button 4 (34) as many times as necessary to display “4” on the display unit 20, and then press Button 3 (33) to set “Number of times”. After that, the button 4 (34) is pressed as necessary to display “2” on the display unit 20, and the button 2 (32) is pressed at that time.
処理装置27は、入力部23の各ボタンの状態をもとにセンサデータにしかるべき「対象」と「回数」の値を付加してデータを通信装置26に送る。表示部20は、文字、数字を出力するディスプレイである。 The processing device 27 adds the appropriate “target” and “number of times” values to the sensor data based on the state of each button of the input unit 23 and sends the data to the communication device 26. The display unit 20 is a display that outputs characters and numbers.
ここで、処理装置27で作成され、通信装置26から送信されるデータの形式を、図4に示す。1つのデータは、対象、回数、日時、GPS(緯度、経度、標高)、加速度(X、Y、Z)、地磁気(X、Y、Z)からなる。対象、回数は入力部23の状態を処理装置27が判断した値であり、日時はGPSのデータから取得した値である。その他の値は、各センサからの出力値である。 Here, the format of data created by the processing device 27 and transmitted from the communication device 26 is shown in FIG. One data consists of object, number of times, date and time, GPS (latitude, longitude, altitude), acceleration (X, Y, Z), and geomagnetism (X, Y, Z). The target and the number of times are values determined by the processing device 27 on the state of the input unit 23, and the date and time are values acquired from GPS data. Other values are output values from each sensor.
<空間座標測定方法の原理>
ここで、図5〜図8により、本発明の実施の形態1に係る空間座標測定システムにおける空間座標測定方法の原理について説明する。図5〜図8は本発明の実施の形態1に係る空間座標測定システムにおける空間座標測定方法の原理を示す説明図であり、2本の直線から最も近い点を算出する方法を示している。図5は2回の照射による方法で、2直線が交わる場合を示す説明図、図6は2回の照射による方法で、2直線がねじれの位置にある場合を示す説明図、図7はねじれの位置にある場合の解法の説明図、図8はねじれの位置にある場合の2直線の共通垂線の説明図である。
<Principle of spatial coordinate measurement method>
Here, the principle of the spatial coordinate measurement method in the spatial coordinate measurement system according to
まず、図5にあるように、空間座標を測定したい点35を、レーザポインタ10を用いて異なる2つの場所から照射することを考える。レーザポインタ10にGPS受信部21と加速度センサ25と地磁気センサ22がついていれば、図5の(1)のケース、図5の(2)のケースのそれぞれで、レーザポインタ10の位置、傾きが公知の手法によって得られるので、レーザの直線が通る1点の空間座標と、直線の方向ベクトルがわかることから、図5にあるようにレーザポインタ10が照射するレーザの直線の式がそれぞれ導出される。 First, as shown in FIG. 5, it is assumed that a point 35 whose spatial coordinates are to be measured is irradiated from two different locations using the laser pointer 10. If the GPS pointer 21, the acceleration sensor 25, and the geomagnetic sensor 22 are attached to the laser pointer 10, the position and the inclination of the laser pointer 10 are different in each of the case (1) in FIG. 5 and the case (2) in FIG. 5. Since it is obtained by a known method, the spatial coordinates of one point through which the laser straight line passes and the direction vector of the straight line are known, so that the equations of the laser straight line irradiated by the laser pointer 10 are derived as shown in FIG. The
(1)の直線36の式は、x=sa+αで、(2)の直線37の式はx=ta’+α’である。 The equation of the straight line 36 in (1) is x = sa + α, and the equation of the straight line 37 in (2) is x = ta ′ + α ′.
ここで、xは直線上の点を表す3次元ベクトル、aは(1)の直線36の方向ベクトル、αは(1)の直線36が通るある点の3次元ベクトル、sはスカラー量、a’は(2)の直線37の方向ベクトル、α’は(2)の直線37上が通るある点の3次元ベクトル、tはスカラー量を表す。 Here, x is a three-dimensional vector representing a point on a straight line, a is a direction vector of the straight line 36 of (1), α is a three-dimensional vector of a point through which the straight line 36 of (1) passes, s is a scalar quantity, a 'Is the direction vector of the straight line 37 of (2), α' is a three-dimensional vector of a point passing on the straight line 37 of (2), and t is a scalar quantity.
図5に示す例は、理想的に、2つの場所から照射されたレーザの直線の式が3次元的に交わっているケースを示している。この場合、測定すべき座標はこの交点であると考えてよい。 The example shown in FIG. 5 ideally shows a case where the equations of the laser straight lines irradiated from two places intersect three-dimensionally. In this case, the coordinates to be measured may be considered to be this intersection.
図6は、一般に人間が異なる2つの場所を選んで手作業でレーザポインタ10の照射を実施することを考えて、レーザポインタ10を照射することで生成された2直線が厳密な意味では交わらない可能性があることを考慮し、2直線がねじれの位置にあるケースを表している。 In FIG. 6, two straight lines generated by irradiating the laser pointer 10 do not intersect in a strict sense, considering that in general, humans select two different places and irradiate the laser pointer 10 manually. In consideration of the possibility, the case where the two straight lines are in the position of twist is shown.
この場合、測定すべき座標は、2本の直線から最も近い点38であると考えてよい。ねじれの位置にある2本の直線から最も近い点は公知の幾何学の知識より、2本の直線の共通の垂線の中点である。 In this case, the coordinates to be measured may be considered to be the point 38 closest to the two straight lines. The point closest to the two straight lines at the twist position is the midpoint of the common perpendicular of the two straight lines based on the knowledge of known geometry.
ここで、図7にあるように、2本の直線のベクトル方程式を、(1)の直線40の式をx=sa+α、(2)の直線41の式をx=ta’+α’とし、始点と終点がそれぞれの直線上にある共通垂線のベクトルをpとし、Mを共通垂線の中点39とする。 Here, as shown in FIG. 7, the vector equation of two straight lines is expressed as follows: (1) the equation of the straight line 40 is x = sa + α, and the equation of the straight line 41 of (2) is x = ta ′ + α ′. And p is the common perpendicular vector whose end points are on the respective straight lines, and M is the midpoint 39 of the common perpendicular.
ベクトルpとベクトルaが直交すること、ベクトルpとベクトルa’が直交すること、ベクトルpの始点と終点がそれぞれの直線上にあることを条件にすると、内積記号「・」を用いて、
p・a=0・・式(1)
p・a’=0・・式(2)
ta’+α’=sa+α+p・・式(3)
の3つの式ができる。
Assuming that the vector p and the vector a are orthogonal, the vector p and the vector a ′ are orthogonal, and the start point and the end point of the vector p are on respective straight lines, the inner product symbol “·” is used,
p · a = 0 ·· Formula (1)
p · a ′ = 0 ·· Formula (2)
ta ′ + α ′ = sa + α + p (3)
The following three formulas can be obtained.
式(1)と式(2)はスカラーの条件式である。一方、式(3)はベクトル方程式であり、3次元空間ではx成分、y成分、z成分の3つの方程式となる。したがって、pのx成分、pのy成分、pのz成分、t、sの合計5つの未知数を5つの方程式で解くことになる。これは既知の連立一次方程式の解法を利用して解くことができる。 Expressions (1) and (2) are scalar conditional expressions. On the other hand, Equation (3) is a vector equation, and in a three-dimensional space, there are three equations of an x component, a y component, and a z component. Therefore, a total of five unknowns of the x component of p, the y component of p, the z component of p, t, and s are solved by five equations. This can be solved by using a known simultaneous linear equation solving method.
これにより、a、α、a’、α’を用いて、t、s、ベクトルpを表すことができる。このときのt、s、pを簡単のため、t0、s0、p0と置く。Mは定義よりM=s0a+α+1/2pと書ける。これが、2直線がねじれの位置にある場合の求める点の空間座標である。 Thus, t, s, and vector p can be expressed using a, α, a ′, and α ′. At this time, t, s, and p are set as t0, s0, and p0 for simplicity. M can be written as M = s0a + α + 1 / 2p by definition. This is the spatial coordinates of the point to be obtained when the two straight lines are at the position of twist.
ここで、中点Mの座標だけではなく、ねじれの位置にある2直線間の距離Lの計算方法についても述べる。ここで、Lはベクトルpの長さである。 Here, not only the coordinates of the midpoint M but also the calculation method of the distance L between two straight lines at the twisted position will be described. Here, L is the length of the vector p.
pの単位ベクトルpeを考えたとき、peは、a、a’とそれぞれ直交することから、外積記号「×」を使って、
pe=(a×a’)/(|a×a’|)・・式(4)
と書ける。
When the unit vector pe of p is considered, since pe is orthogonal to a and a ′, the outer product symbol “×” is used,
pe = (a × a ′) / (| a × a ′ |) Formula (4)
Can be written.
ここで、図8にあるように、直線(1)42と直線(2)43に対してその両方に垂直で、始点と終点がそれぞれの直線上にある共通垂線44を考える。さらに、直線(1)42を含む平面の中で共通垂線44を法線ベクトルとする平面45と、直線(2)43を含む平面の中で共通垂線44を法線ベクトルとする平面46を考える。 Here, as shown in FIG. 8, a common perpendicular 44 is considered, which is perpendicular to both the straight line (1) 42 and the straight line (2) 43, and has a start point and an end point on each straight line. Further, a plane 45 having a normal vector 44 as a normal vector in a plane including the straight line (1) 42 and a plane 46 having a normal vector 44 as a normal vector in a plane including the straight line (2) 43 are considered. .
このとき、上記、直線(1)42と直線(2)43の2直線間の距離Lは、平面45と平面46との距離である。この距離は、平面45上の任意の点α47と平面46上の任意の点α’48を結ぶ線分の共通垂線への正射影の距離に等しい。もちろん、点α47は直線(1)42上にあっても、点α’48は直線(2)43上にあってもこれは成り立つ。 At this time, the distance L between the two straight lines (1) 42 and (2) 43 is a distance between the plane 45 and the plane 46. This distance is equal to the orthogonal projection distance to the common perpendicular of the line segment connecting the arbitrary point α47 on the plane 45 and the arbitrary point α′48 on the plane 46. Of course, this is true even if the point α47 is on the straight line (1) 42 and the point α′48 is on the straight line (2) 43.
したがって、距離Lは、直線(1)42、直線(2)43にそれぞれ始点、終点があるベクトルの、ベクトルpeへの正射影の長さである。内積記号「・」を用いて、
L=|(α−α’)・pe|・・式(5)
この計算は、図5で示したような、2本の直線が交わる場合にも計算ができる。したがって、2回の照射による方法では、まず、この距離Lを計算し、これが0の場合には2直線が交わる場合の計算をし、0でない場合には2直線がねじれの位置にある計算をする。なお、異なる場所からレーザポインタ10で照射しているので2直線は平行にはならない。
Therefore, the distance L is the length of the orthogonal projection of the vector having the start point and the end point on the straight line (1) 42 and the straight line (2) 43 onto the vector pe. Using the inner product symbol “・”,
L = | (α−α ′) · pe |
This calculation can also be performed when two straight lines intersect as shown in FIG. Therefore, in the method using two irradiations, first, the distance L is calculated. When this is 0, the calculation is performed when two straight lines intersect, and when it is not 0, the calculation is performed when the two straight lines are in the twisted position. To do. Since the laser pointer 10 irradiates from different places, the two straight lines are not parallel.
2直線が交わる場合には、2直線の連立方程式を解くことでその交点は算出できる。2直線がねじれの位置にある場合には上述した通り、2直線の共通垂線の中点を計算する。以上により、2本の直線から最も近い点を算出することができる。 When two straight lines intersect, the intersection can be calculated by solving simultaneous equations of the two straight lines. When the two straight lines are in the twisted position, the midpoint of the two straight lines is calculated as described above. As described above, the closest point can be calculated from the two straight lines.
<空間座標測定装置の動作>
次に、図9〜図12により、本発明の実施の形態1に係る空間座標測定システムの動作について説明する。本実施の形態では、2つの場所からレーザポインタを照射して、点の空間座標を求めている。図9は本発明の実施の形態1に係る空間座標測定システムの動作を示すフローチャート、図10は本発明の実施の形態1に係る空間座標測定システムで使用される直線の式のデータ形式を示す図、図11および図12は本発明の実施の形態1に係る空間座標測定システムで表示される測定結果の出力例を示す図である。
<Operation of spatial coordinate measuring device>
Next, the operation of the spatial coordinate measurement system according to
まず、ステップS100では、レーザポインタ10を用いて点の計測を行う。ここでは、2か所から1点の計測を行う。したがって、図4に示すデータ形式では、対象が1種類で、回数が「1」の行と「2」の行の合計2行分のデータが生成される。 First, in step S <b> 100, a point is measured using the laser pointer 10. Here, one point is measured from two places. Therefore, in the data format shown in FIG. 4, data for a total of two lines of one type of object and the number of times “1” and the line “2” is generated.
そして、ステップS101では、レーザポインタ10の通信装置26から通信部11にデータが送信される。さらに、送信されたデータを計測結果管理部12がデータ記憶部16に記録する。この際に、対象の値を変換して固有のIDにしてもよい。レーザポインタ10では、例えば10種類の対象しか識別できないが、計測結果管理部12でこれを任意の種類の数まで増やすことが可能である。データ記憶部16に記憶する計測結果の形式は図4で示したデータ形式と同様である。
In step S101, data is transmitted from the communication device 26 of the laser pointer 10 to the
そして、ステップS102では、直線管理部13が、データ記憶部16に格納されたデータを読み込んで、1行のデータごとに対応する直線の式を生成する。これは、図5で説明したように、通る点と方向ベクトルが決まれば、直線の式は決まる。直線の式のデータは、通る点の座標と方向ベクトルの成分で表現される。このデータ形式を図10に示す。
In step S102, the straight
図10に示すように、データは対象と回数ごとに、日時、通る点のX座標、Y座標、Z座標、直線の方向ベクトルのX成分、Y成分、Z成分で示される。この形式で直線データをデータ記憶部16に格納する。なお、加速度センサ25と地磁気センサ22の出力から方向ベクトルを算出する方法は公知の手法を利用する。
As shown in FIG. 10, the data is indicated by the date and time, the X coordinate, the Y coordinate, the Z coordinate of the passing point, the X component, the Y component, and the Z component of the straight direction vector for each object and the number of times. The straight line data is stored in the
そして、ステップS103では、ステップS102で生成された2つの直線の方向ベクトルが一致するか否かを判定する。ステップS103で、一致すれば、求める点の空間座標を算出できないので終了する。また、ステップS103で一致しないのであれば、ステップS104に移る。 In step S103, it is determined whether or not the direction vectors of the two straight lines generated in step S102 match. If they match in step S103, the spatial coordinates of the desired point cannot be calculated, and the process ends. If they do not match at step S103, the process proceeds to step S104.
ここで、方向ベクトルが一致するとは、一方のベクトルのX、Y、Z成分のスカラー倍と、他方のベクトルのX、Y、Z成分が同じかどうかを判定する。したがって、成分がそれぞれで完全一致しなくても、定数倍のベクトルになっていれば方向ベクトルは一致とみなされる。同様に、まったく正反対の向きを向いている場合も同様に一致とみなされる。 Here, whether the direction vectors match is determined by determining whether the scalar multiple of the X, Y, and Z components of one vector and the X, Y, and Z components of the other vector are the same. Therefore, even if the components do not completely coincide with each other, the direction vectors are regarded as coincidence if they are constant multiple vectors. Similarly, if they are facing in exactly the opposite direction, they are also considered coincident.
なお、この一致を、値が一致する場合としてもよいし、ある小さな定数を予め定め、それより小さい差であることをもって一致とみなして、算出を不可能とみなしてもよい。2つの直線の方向ベクトルの向きがほぼ同じであると計算の誤差が大きくなるためである。 This coincidence may be a case where the values coincide, or a small constant may be determined in advance, and may be regarded as coincidence if the difference is smaller than that, and calculation may be deemed impossible. This is because the calculation error increases when the directions of the direction vectors of the two straight lines are substantially the same.
そして、ステップS104では、処理部14が、前述した、2直線の共通垂線の距離Lを式(4)および式(5)を用いて計算する。この値は、2直線が交わる場合でも計算できる。
In step S104, the
そして、ステップS105では、ステップS104で計算した距離が0であるか否かを判定する。ステップS105で、0である場合には2直線は交わると判定し、ステップS106に移り、ステップS105で、0でない場合には、2直線はねじれの位置にあると判定し、ステップS107に移る。 In step S105, it is determined whether or not the distance calculated in step S104 is zero. If it is 0 in step S105, it is determined that two straight lines intersect, and the process proceeds to step S106. If it is not 0 in step S105, it is determined that the two straight lines are in a twisted position, and the process proceeds to step S107.
なお、距離が0であるか否かを、距離が実数値の0であるかどうかをもって判定してもよいし、ある小さな定数を予め定め、それより小さい値であれば距離0と判定してもよい。 Whether the distance is 0 or not may be determined based on whether the distance is a real value of 0, or a small constant is determined in advance. Also good.
そして、ステップS106では、処理部14が、前述の方法に従い、交わる2直線の交点を求め、ステップS108に移る。また、ステップS107では、処理部14が、前述の方法にしたがい、ねじれの位置にある2直線の共通垂線の中点を求め、ステップS108に移る。ステップS108では、2直線から最も近い点を出力部15が出力する。
In step S106, the
図11に出力部15の出力例を示す。図11にあるように、日時、対象、緯度、経度、標高を出力する。あるいは、これを次のように変えることも可能である。
FIG. 11 shows an output example of the
出力部15は通信部11を介してデータをレーザポインタ10に送信し、図12に示すように、レーザポインタ10の表示部20に結果を出力する。ここで、日時、対象、緯度、経度、標高が表示されている。
The
このように、実施の形態1では、1つの点に対して、場所を変えて2回のレーザポインタの照射によってその点の座標を測定することができる。 As described above, in the first embodiment, the coordinates of a point can be measured by irradiating the laser pointer twice at a different location.
(実施の形態2)
実施の形態2は、3回以上のレーザポインタの照射によって1つの点の座標を測定するものである。なお、実施の形態2の空間座標測定装置の構成は図1〜図3に示す実施の形態1と同様である。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, the coordinates of one point are measured by three or more times of laser pointer irradiation. The configuration of the spatial coordinate measuring apparatus according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIGS.
<空間座標測定方法の原理>
ここで、図13〜図20により、本発明の実施の形態2に係る空間座標測定システムにおける空間座標測定方法の原理について説明する。図13〜図20は本発明の実施の形態2に係る空間座標測定システムにおける空間座標測定方法の原理を示す説明図であり、3次元空間の互いに平行ではない3本以上の直線から、最も近い点を算出する方法を示している。図13は3回以上の照射による方法の処理のフローチャート、図14は3回以上の照射による方法の初期設定の説明図、図15は格子点の説明図、図16は点と直線との距離の計算の説明図、図17は格子上の27点と直線の距離に関するデータ、図18は小格子の説明図、図19は1つの格子の中の辺の長さ半分の8つの小格子の説明図、図20は小格子選択に用いるデータ例を示している。
<Principle of spatial coordinate measurement method>
Here, the principle of the spatial coordinate measurement method in the spatial coordinate measurement system according to
ここでは、まず、解に初期値を与え、二分法を用いてより誤差の小さい解の候補を求める繰り返し計算を行い、定められた終了条件によって終了する方法を示す。図13のフローチャートを用いて処理を説明する。 Here, a method will be shown in which an initial value is given to a solution, a repetitive calculation for finding a solution candidate having a smaller error is performed using a bisection method, and the processing is terminated according to a predetermined termination condition. Processing will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、ステップS110では、初期設定を行う。格子の中心座標と、格子の幅を設定し、繰り返し回数を0に設定する。ここで、格子とは3次元空間内の立方体のことで、初期設定する格子には、少なくとも測定すべき点が含まれるように、中心座標と格子の幅を設定する。 First, in step S110, initial setting is performed. Set the center coordinates of the grid and the width of the grid, and set the number of repetitions to zero. Here, the lattice is a cube in a three-dimensional space, and the center coordinates and the width of the lattice are set so that the initially set lattice includes at least points to be measured.
例えば、レーザポインタ10にGPS受信部21があるので、レーザポインタ10の位置座標はわかるし、さらに、レーザポインタ10と測定すべき点までのおおよその距離が推定できれば、レーザポインタ10自身の座標を格子の中心座標とし、推定した距離からやや安全をみて長くとった長さを格子の幅とすれば、測定すべき点を含む格子を設定することは可能である。 For example, since the GPS pointer 21 is provided in the laser pointer 10, the position coordinates of the laser pointer 10 can be known, and if the approximate distance from the laser pointer 10 to the point to be measured can be estimated, the coordinates of the laser pointer 10 itself can be calculated. It is possible to set a grid including points to be measured by setting the center coordinates of the grid and taking the length that is slightly longer from the estimated distance for safety, as the width of the grid.
図14に示すように、格子は、点の初期値P1 50と、幅の初期値w1 49の2つの情報で設定される。格子は空間座標の3軸に平行な立方体とし、3軸は例えば、緯度、経度、標高を選ぶ。
As shown in FIG. 14, the lattice is set with two pieces of information, that is, an
そして、ステップS111では、格子内の27点と、全直線との距離をそれぞれ計算する。まず、格子内の27点とは、格子の8つの頂点、12個の辺の中点、6つの面の中点、中心の合計27点である。これを図15に示す。 In step S111, the distances between 27 points in the grid and all straight lines are calculated. First, the 27 points in the lattice are 27 points in total including 8 vertexes of the lattice, midpoints of 12 sides, midpoints of 6 surfaces, and the center. This is shown in FIG.
次に、3次元空間内の点と直線との距離の計算の方法を、図16を用いて説明する。ここでは、3次元空間内の点X0 51と、直線(1)52との距離を考える。直線(1)52のベクトル方程式はx=sa+αである。ここで、xは直線上の点を表す3次元ベクトル、aは直線(1)52の方向ベクトル55、αは直線(1)52が通るある点54の3次元ベクトル、sはスカラー量である。 Next, a method for calculating the distance between a point in a three-dimensional space and a straight line will be described with reference to FIG. Here, the distance between the point X0 51 in the three-dimensional space and the straight line (1) 52 is considered. The vector equation of the straight line (1) 52 is x = sa + α. Here, x is a three-dimensional vector representing a point on the straight line, a is a direction vector 55 of the straight line (1) 52, α is a three-dimensional vector of a point 54 through which the straight line (1) 52 passes, and s is a scalar quantity. .
ここで、点X0から直線(1)52におろした垂線56の足53を、直線のベクトル方程式を用いて、
xh=sh a+αと書ける。
Here, the foot 53 of the perpendicular 56 drawn from the point X0 to the straight line (1) 52 is expressed using a straight line vector equation.
It can be written as xh = sh a + α.
垂線のベクトルと直線の方向ベクトルが直交する条件から、内積記号「・」を用いて、
(sh a+α−X0)・a=0
と書ける。
From the condition that the vector of the perpendicular and the direction vector of the line are orthogonal,
(Sh a + α−X0) · a = 0
Can be written.
これはスカラー量shのみが未知数の一元一次方程式である。これは公知の方法で解くことができる。この解を用いて、垂線の距離Lは、
L=√((sh a+α−X0)^2)
で計算ができる。ここで、「^」記号はべき乗を表す。
In this case, only the scalar quantity sh is an unknown unitary linear equation. This can be solved by a known method. Using this solution, the perpendicular distance L is
L = √ ((sha + α−X0) ^ 2)
Can be calculated. Here, the “^” symbol represents a power.
27点と直線との距離は、図17に示すようなデータ構造に記録できる。ここでは、27個の点を簡単のために、x、y、zのそれぞれの方向で、−1と0と1の3つでインデクスをつけて整理してい書いている。それぞれの点に対して実際の空間座標があり、さらに、それぞれの点と直線との距離が計算され、記載される。 The distance between the 27 points and the straight line can be recorded in a data structure as shown in FIG. Here, for the sake of simplicity, 27 points are written by organizing them with indexes of −1, 0, and 1 in the respective directions of x, y, and z. There are actual spatial coordinates for each point, and the distance between each point and a straight line is calculated and described.
そして、ステップS112では、全直線との距離の二乗和が最小の点を抽出する。図17の表の一番右に二乗和というカラムがあるが、その点ごとに、すべての直線との距離の二乗和を計算してその平均値(直線の数の3で割る)をこのカラムに記録する。次に、27点のうちでこの値が最も小さいものを選ぶ。 In step S112, a point with the smallest sum of squares of distances to all straight lines is extracted. There is a column called sum of squares on the far right of the table in FIG. 17. For each point, the sum of squares of the distances to all the straight lines is calculated, and the average value (divided by the number of straight lines of 3) is calculated in this column. To record. Next, out of 27 points, the one with the smallest value is selected.
そして、ステップS113では、ステップS112で抽出された最小の二乗和の平均値を、予め定めておいた閾値と比較し、終了か否かを判定する。ステップS113で閾値より小さく終了の場合は、ステップS116に移る。ステップS113で閾値より小さなく終了でなければステップS114に移る。 In step S113, the average value of the minimum sum of squares extracted in step S112 is compared with a predetermined threshold value, and it is determined whether or not the processing is finished. If it is determined in step S113 that the processing is smaller than the threshold, the process proceeds to step S116. If it is not smaller than the threshold value in step S113, the process proceeds to step S114.
そして、ステップS114では、ステップS112で抽出された点を頂点の1つとして含み、8つの頂点の二乗和が最小になる小格子を抽出する。 In step S114, a small lattice that includes the point extracted in step S112 as one of the vertices and that minimizes the sum of squares of the eight vertices is extracted.
ここで、図18に示すように、小格子57とは、現在の格子の幅を半分にして、元の格子の頂点方向にずらした格子である。ここで、小格子の頂点58は必ず、元の格子の27点のどれかになる。図19に示すように、小格子は8種類作ることができる。小格子選択のために、図20に示すようなデータ構造を用いる。 Here, as shown in FIG. 18, the small lattice 57 is a lattice shifted in the vertex direction of the original lattice by halving the width of the current lattice. Here, the vertex 58 of the small grid is always one of the 27 points of the original grid. As shown in FIG. 19, eight types of small lattices can be made. A data structure as shown in FIG. 20 is used for selecting a small lattice.
小格子のカラムには、図19で記したどの小格子かを示す番号が書かれる。中心座標には、小格子の中心座標が記される。幅には小格子の幅が記される。これは元の格子の半分の値である。次の8頂点のカラムは1つの小格子ごとに8行があり、小格子の8つの頂点が元の格子の27点のどの点かを示す。 In the column of small lattices, a number indicating which small lattice described in FIG. 19 is written. The center coordinate is the center coordinate of the small lattice. The width is the width of the small lattice. This is half the value of the original lattice. The next column of 8 vertices has 8 rows for each small lattice, and the 8 vertices of the small lattice indicate which of the 27 points of the original lattice.
次の二乗和のカラムには、図17に示す点と直線の距離のデータから二乗和の平均値が転記される。次の二乗和平均のカラムは小格子1つに対して1つの値が入り、ここには、8つの頂点の二乗和の平均値(ここでは頂点の数8で割る)が記される。 In the next column of square sums, the average value of the sum of squares is transcribed from the data of the distance between the point and the straight line shown in FIG. The next square sum average column contains one value for each small lattice, and the mean value of the sum of squares of eight vertices (here, divided by the number of vertices of 8) is written.
以上を小格子(1)から小格子(8)まで繰り返す。その後、二乗和平均が最も小さい小格子を選ぶ。 The above is repeated from the small lattice (1) to the small lattice (8). After that, the small lattice with the smallest mean square is selected.
そして、ステップS115では、二分法の繰り返し計算のための設定変更を行う。格子の中心座標を、ステップS114で選んだ小格子の中心座標に変更し、格子の幅を半分にし、二分法の繰り返し回数を1だけカウントアップする。この後、ステップS111に戻る。 In step S115, setting change for iterative calculation of the bisection method is performed. The center coordinates of the lattice are changed to the center coordinates of the small lattice selected in step S114, the width of the lattice is halved, and the number of repetitions of the bisection method is incremented by one. Thereafter, the process returns to step S111.
ステップS116では、抽出された最小の二乗和の点を出力する。この点が、予め決められた精度を満足するだけ十分誤差の少ない、全直線から距離が最も小さい点となる。以上で、3本以上の直線から最も近い点を算出することができる。 In step S116, the extracted minimum sum-of-squares point is output. This point is the point where the distance from the entire straight line is the smallest with sufficient error to satisfy a predetermined accuracy. Thus, the closest point can be calculated from three or more straight lines.
<空間座標測定装置の動作>
次に、図21により、本発明の実施の形態2に係る空間座標測定システムの動作について説明する。図21は本発明の実施の形態2に係る空間座標測定システムの動作を示すフローチャートである。
<Operation of spatial coordinate measuring device>
Next, the operation of the spatial coordinate measurement system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 21 is a flowchart showing the operation of the spatial coordinate measurement system according to
まず、ステップS120では、レーザポインタ10を用いて点の計測を行う。ここでは、3か所以上から1点の計測を行う。測定されるデータ形式は、実施の形態1と同様に図4で示すデータ形式となる。図4のデータ形式で説明すると、対象が1種類で、回数が「1」から、「3」以上のデータが計測されることになり、データは合計3行以上のデータが生成される。 First, in step S <b> 120, a point is measured using the laser pointer 10. Here, one point is measured from three or more locations. The data format to be measured is the data format shown in FIG. 4 as in the first embodiment. In the data format of FIG. 4, data of one type and the number of times from “1” to “3” or more is measured, and data of three or more rows in total is generated.
そして、ステップS121では、レーザポインタ10の通信装置26から通信部11にデータが送信される。さらに、送信されたデータを計測結果管理部12がデータ記憶部16に記録する。この際に、対象の値を変換して固有のIDにしてもよい。レーザポインタ10では例えば10種類の対象しか識別できないが、計測結果管理部12でこれを任意の種類の数まで増やすことが可能である。データ記憶部16に記憶する計測結果の形式は図4で示したデータ形式と同様である。
In step S121, data is transmitted from the communication device 26 of the laser pointer 10 to the
そして、ステップS122では、直線管理部13が、データ記憶部16に格納されたデータを読み込んで、1行のデータごとに対応する直線の式を生成する。これは、図5で説明したように、通る点と方向ベクトルが決まれば、直線の式は決まる。直線の式のデータは、通る点の座標と方向ベクトルの成分で表現される。
In step S122, the straight
このデータ形式は、実施の形態1で示した図10の形式と同等である。図10に示すように、データは対象と回数ごとに、日時、通る点のX座標、Y座標、Z座標、直線の方向ベクトルのX成分、Y成分、Z成分で示される。この形式で直線データをデータ記憶部16に格納する。なお、加速度センサ25と地磁気センサ22の出力から方向ベクトルを算出する方法は公知の手法を利用する。
This data format is equivalent to the format of FIG. 10 shown in the first embodiment. As shown in FIG. 10, the data is indicated by the date and time, the X coordinate, the Y coordinate, the Z coordinate of the passing point, the X component, the Y component, and the Z component of the straight direction vector for each object and the number of times. The straight line data is stored in the
そして、ステップS123では、図13のフローチャートで説明した方法を用いて、3本以上の直線から最も近い点を計算する。 In step S123, the closest point from three or more straight lines is calculated using the method described in the flowchart of FIG.
そして、ステップS124では、3本以上の直線から最も近い点を出力部15が出力する。図11に出力部15の出力例を示す。図11にあるように、日時、対象、緯度、経度、標高を出力する。あるいは、これを次のように変えることも可能である。
In step S124, the
出力部15は通信部11を介してデータをレーザポインタ10に送信し、図12に示すように、レーザポインタ10の表示部20に結果を出力する。ここで、日時、対象、緯度、経度、標高が表示されている。
The
このように、実施の形態2では、1つの点に対して、場所を変えて3回以上のレーザポインタの照射によってその点の座標を測定することができる。 As described above, in the second embodiment, the coordinates of a point can be measured by irradiating the laser pointer three or more times at different locations.
(実施の形態3)
実施の形態3は、実施の形態1や実施の形態2のようにすべての計測結果が揃ってから座標位置を計算するのではなく、最初の2回まではデータをためておき、3回目からは、計測ごとに座標位置を計算し、必要な精度を満たした場合にはその情報を出力することで計測をやめられるようにするものである。なお、実施の形態3の空間座標測定装置の構成は図1〜図3に示す実施の形態1と同様である。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, the coordinate position is not calculated after all the measurement results are obtained as in the first and second embodiments, but the data is accumulated until the first two times, and the third time. Is to calculate the coordinate position for each measurement and output the information when the required accuracy is satisfied so that the measurement can be stopped. The configuration of the spatial coordinate measuring apparatus according to the third embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIGS.
<空間座標測定装置の動作>
次に、図22〜図26により、本発明の実施の形態3に係る空間座標測定システムの動作について説明する。図22は本発明の実施の形態3に係る空間座標測定システムの動作を示すフローチャート、図23は本発明の実施の形態3に係る空間座標測定システムで使用されるN個からR個をとる組み合わせを生成する際の内部データ構造を示す図、図24および図25は本発明の実施の形態3に係る空間座標測定システムで表示される精度充足の表示を含めた出力例を示す図、図26は本発明の実施の形態3に係る空間座標測定システムのレーザポインタの変更例である。
<Operation of spatial coordinate measuring device>
Next, the operation of the spatial coordinate measurement system according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 22 is a flowchart showing the operation of the spatial coordinate measurement system according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 23 is a combination of N to R used in the spatial coordinate measurement system according to the third embodiment of the present invention. FIG. 24 and FIG. 25 are diagrams showing an output example including an accuracy satisfaction display displayed by the spatial coordinate measurement system according to
まず、ステップS130では、計測回数の初期化を行う。ここでは計測回数を示す変数Nに0を代入する。 First, in step S130, the number of measurements is initialized. Here, 0 is substituted into a variable N indicating the number of times of measurement.
そして、ステップS131では、レーザポインタ10を用いて点の計測を行う。ここでは、決められた点に対して1回の計測を行う。測定されるデータ形式は実施の形態1および実施の形態2と同様に、図4で示すデータ形式となる。図4のデータ形式で説明すると、データは1行分のデータが生成される。 In step S131, the laser pointer 10 is used to measure points. Here, one measurement is performed for the determined point. The data format to be measured is the data format shown in FIG. 4 as in the first and second embodiments. In the data format of FIG. 4, data for one line is generated.
そして、ステップS132では、レーザポインタ10の通信装置26から通信部11にデータが送信される。さらに、送信されたデータを計測結果管理部12がデータ記憶部16に記録する。この際に、対象の値を変換して固有のIDにしてもよい。レーザポインタ10では、例えば10種類の対象しか識別できないが、計測結果管理部12でこれを任意の種類の数まで増やすことが可能である。データ記憶部16に記憶する計測結果の形式は図4で示したデータ形式と同様である。
In step S132, data is transmitted from the communication device 26 of the laser pointer 10 to the
そして、ステップS133では、直線管理部13が、データ記憶部16に格納されたデータを読み込んで、ステップS132で受信したデータに対応する直線の式を生成する。これは、図5で説明したように、通る点と方向ベクトルが決まれば、直線の式は決まる。直線の式のデータは、通る点の座標と方向ベクトルの成分で表現される。
In step S133, the straight
このデータ形式は、実施の形態1および実施の形態2で示した図10の形式と同等である。図10に示すように、データは、日時、通る点のX座標、Y座標、Z座標、直線の方向ベクトルのX成分、Y成分、Z成分で示される。この形式で直線データをデータ記憶部16に格納する。なお、加速度センサと地磁気センサの出力から方向ベクトルを算出する方法は公知の手法を利用する。
This data format is equivalent to the format of FIG. 10 shown in the first and second embodiments. As shown in FIG. 10, the data is indicated by the date and time, the X coordinate, Y coordinate, Z coordinate of the passing point, and the X component, Y component, and Z component of the direction vector of the straight line. The straight line data is stored in the
そして、ステップS134では、計測回数Nを1だけインクリメントする。そして、ステップS135では、Nが3以上か否かを判定する。ステップS135で、3以上の場合には、ステップS136に移り、ステップS135で、3以上でない場合にはステップS131に戻る。 In step S134, the measurement count N is incremented by one. In step S135, it is determined whether N is 3 or more. If it is 3 or more in step S135, the process moves to step S136. If it is not 3 or more in step S135, the process returns to step S131.
そして、ステップS136では、N個の直線からR個の直線をとる組み合わせを生成する。ただし、ここで、3≦R≦Nの条件でRをとる。3以上でN以下であるすべてのRについて網羅的に、N個からR個をとる組み合わせを生成する。 In step S136, a combination that takes R straight lines from N straight lines is generated. Here, R is taken under the condition of 3 ≦ R ≦ N. A combination of N to R is generated comprehensively for all R that is 3 or more and N or less.
ここで、内部データ構造を図23で説明する。ここでは、ステップS136で、N=4である場合を例にとって説明する。 Here, the internal data structure will be described with reference to FIG. Here, a case where N = 4 in step S136 will be described as an example.
N=4のとき、3≦R≦Nを満たすRは3と4である。R=4のとき、4個から4個をとる組み合わせは1種類である。そのとき、すべての直線を採用することになる。図23にあるように、Rのカラムには4が入り、組み合わせ通番には1が入り、直線(回数)は行が4行分(R=4であるため)生成され、それぞれの行に採用された直線が記載される。 When N = 4, R satisfying 3 ≦ R ≦ N is 3 and 4. When R = 4, there is one kind of combination that takes four to four. At that time, all straight lines will be adopted. As shown in FIG. 23, 4 is entered in the R column, 1 is entered in the combination serial number, and a straight line (number of times) is generated for 4 rows (since R = 4), which is adopted for each row. The drawn straight line is described.
ここでは、直線は、図10の直線の式のデータ形式にある「回数」の値を直線の指定に使う。したがって、1から4までの値がそれぞれの行に入る。 Here, for the straight line, the value of “number of times” in the data format of the straight line formula in FIG. 10 is used to specify the straight line. Therefore, values from 1 to 4 enter each row.
R=3のとき、4個から3個をとる組み合わせは4種類ある。組み合わせ通番は2から5までが採番される。それぞれの組み合わせ通番ごとに、採用される直線の数である3個ずつ行がとられる。例えば、組み合わせ通番2のときには、3本の直線は、「回数」で言うと2と3と4であることが図23に示されている。同様に、組み合わせ通番が3,4,5のときもそれぞれ、採用される直線が「回数」で指定されている。
When R = 3, there are four types of combinations that take four to three. Combination serial numbers are numbered from 2 to 5. For each combination serial number, three lines, which are the number of straight lines employed, are taken. For example, in the case of the combination
ここでは、3≦R≦N(ただし、N=4)を満たすRで、N本の直線からR本をとる組み合わせは5種類あり、そのそれぞれの5種類に対して採用される直線が決定された。 Here, there are five combinations of R satisfying 3 ≦ R ≦ N (where N = 4) and taking R from N straight lines, and the straight lines used for each of the five types are determined. It was.
そして、ステップS137では、すべての組み合わせの計算が尽くされたか否かを判定する。ステップS137で、すべての組み合わせを尽くした場合には、ステップS131に戻り、ステップS137で、すべての組み合わせを尽くしてはいない場合には、ステップS138に移る。 In step S137, it is determined whether all combinations have been calculated. If all combinations are exhausted in step S137, the process returns to step S131. If all combinations are not exhausted in step S137, the process proceeds to step S138.
そして、ステップS138では、まだ選んでいない組み合わせを1つ選ぶ。そして、ステップS139では、R本の直線から最も近い点を選ぶ。ここで、R≧3であることから、図13を用いて前述した3本以上の直線から最も近い点を計算する方法がそのまま使える。これによって、R本の直線から最も近い点とその距離の二乗和の平均が得られる。 In step S138, one combination that has not been selected is selected. In step S139, the closest point from the R straight lines is selected. Here, since R ≧ 3, the method of calculating the closest point from the three or more straight lines described above with reference to FIG. 13 can be used as it is. This gives the average of the sum of squares of the closest points from the R straight lines and their distances.
そして、ステップS140では、予め定めた定数より二乗和の平均が小さいかにより、精度がOKか否かを判定する。ステップS140で、精度がOKの場合には、ステップS141に移り、ステップS140で、精度がOKでない場合には、ステップS137に戻る。 In step S140, it is determined whether or not the accuracy is OK depending on whether the average sum of squares is smaller than a predetermined constant. If the accuracy is OK in step S140, the process moves to step S141. If the accuracy is not OK in step S140, the process returns to step S137.
そして、ステップS141では、予め定めた定数より距離の二乗和の平均が小さい値をとった点の情報を出力し、さらに、加えて、精度が十分であったことを出力する。 In step S141, information on the point where the average of the sum of squares of the distance is smaller than a predetermined constant is output, and in addition, information indicating that the accuracy is sufficient is output.
図24に出力部15の出力例を示す。図24にあるように、精度充足している旨の表示、および、日時、対象、緯度、経度、標高を出力する。あるいは、これを次のように変えることも可能である。
FIG. 24 shows an output example of the
出力部15は通信部11を介してデータをレーザポインタ10に送信し、図25に示すように、レーザポインタ10の表示部20に結果を出力する。ここで、精度充足している表示、および、日時、対象、緯度、経度、標高が表示されている。
The
また、レーザポインタ10を、図26に示すように若干変更して実施することも可能である。図26に示すレーザポインタ10は、図2に示すレーザポインタ10にブザー59を追加し、さらに、これを、情報バス30に接続し、さらに、電力線29に接続したものである。 Further, the laser pointer 10 can be slightly changed as shown in FIG. The laser pointer 10 shown in FIG. 26 is obtained by adding a buzzer 59 to the laser pointer 10 shown in FIG. 2, connecting it to the information bus 30, and further connecting to the power line 29.
出力部15は通信部11を介してデータをレーザポインタ10に送信し、図25に示すように、レーザポインタ10の表示部20に結果を出力する。ここで、表示部20には、精度充足している表示、および、日時、対象、緯度、経度、標高が表示されているとともに、ブザー59からビープ音が出力され、それによって、精度が充足していることが示される。
The
このように、実施の形態3では、1つの点に対して、場所を変えて3回以上のレーザポインタ10の照射によってその点の座標を測定する際に、精度が充足するように必要なだけ測定を増やして計測ができ、精度が充足したときにその旨を知ることができ測定をやめることができる。 As described above, in the third embodiment, when measuring the coordinates of a point by irradiating the laser pointer 10 three times or more at different locations, it is only necessary to satisfy the accuracy. Measurement can be performed by increasing the number of measurements, and when the accuracy is satisfied, the fact can be known and measurement can be stopped.
また、実施の形態3によれば、人間の操作によりレーザポインタの照射位置や傾きが不適切なまま照射をしてしまった場合にでも、そのレーザ照射に関わるデータを除いた他のデータの組み合わせで高精度な座標位置の計算が実現できるため、計測回数を増やすことが精度悪化につながらない。 Further, according to the third embodiment, even when the irradiation position and inclination of the laser pointer are improperly irradiated by a human operation, other data combinations excluding data related to the laser irradiation are performed. Since the calculation of the coordinate position with high accuracy can be realized, increasing the number of measurement does not lead to deterioration in accuracy.
(実施の形態4)
実施の形態4は、複数の計測対象の点を複数回ずつ計測する際に、直近の計測対象に加えて、過去の計測対象のデータも記憶し、任意の順序で計測するものである。なお、実施の形態4の空間座標測定装置の構成は図1〜図3に示す実施の形態1や、図26に示す実施の形態3と同様である。
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, when measuring a plurality of measurement target points a plurality of times, in addition to the latest measurement target, the past measurement target data is also stored and measured in an arbitrary order. The configuration of the spatial coordinate measuring apparatus of the fourth embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 and the third embodiment shown in FIG.
<空間座標測定装置の動作>
次に、図27〜図30により、本発明の実施の形態4に係る空間座標測定システムの動作について説明する。図27は本発明の実施の形態4に係る空間座標測定システムの動作を示すフローチャート、図28は本発明の実施の形態3に係る空間座標測定システムで使用される精度充足管理テーブルを示す図、図29および図30は本発明の実施の形態4に係る空間座標測定システムで表示される精度未充足の対象の出力例を示す図である。
<Operation of spatial coordinate measuring device>
Next, the operation of the spatial coordinate measurement system according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 27 is a flowchart showing the operation of the spatial coordinate measurement system according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 28 is a diagram showing an accuracy satisfaction management table used in the spatial coordinate measurement system according to the third embodiment of the present invention. 29 and 30 are diagrams showing an output example of an unsatisfactory accuracy displayed by the spatial coordinate measurement system according to the fourth embodiment of the present invention.
まず、ステップS150では、対象を示す変数と、計測回数を示す配列の初期化を行う。ここで、当該の対象をm、対象mの計測回数をn[m]とする。ここでは、mの値と、配列n[m]を初期化する。 First, in step S150, a variable indicating an object and an array indicating the number of measurements are initialized. Here, the target is m, and the number of times the target m is measured is n [m]. Here, the value of m and the array n [m] are initialized.
そして、ステップS151では、レーザポインタ10を用いて点の計測を行う。ここでは、決められた点に対して1回の計測を行う。測定されるデータ形式は、実施の形態1と同様に図4で示すデータ形式となる。図4のデータ形式で説明すると、データは1行分のデータが生成される。また、図4で示す「対象」に入る値を変数mに代入する。また、ここであわせて、精度充足管理テーブルを必要に応じて更新する。 In step S151, the laser pointer 10 is used to measure points. Here, one measurement is performed for the determined point. The data format to be measured is the data format shown in FIG. 4 as in the first embodiment. In the data format of FIG. 4, data for one line is generated. Also, a value that falls within the “target” shown in FIG. At the same time, the accuracy satisfaction management table is updated as necessary.
図28により精度充足管理テーブルのデータ構造を説明する。このテーブルは、「対象」項目と、「精度充足」項目を持つ。「対象」には、mの値が書かれる。「精度充足」には、この対象mに対して、精度を充足する3本以上の直線の組が既に見つかったか否かの情報が書かれる。既に精度を充足する3本以上の直線の組が見つかっている場合、ここに1が書かれ、まだ見つかっていない場合には0が書かれる。 The data structure of the accuracy satisfaction management table will be described with reference to FIG. This table has an “object” item and an “accuracy satisfactory” item. In the “target”, the value of m is written. In “Accuracy Satisfaction”, information indicating whether or not a set of three or more straight lines satisfying the accuracy has already been found for the target m is written. If a set of three or more straight lines satisfying the accuracy has already been found, 1 is written here, and 0 is written if it has not been found yet.
ここでは、ステップS151で「対象」として指定されたmが、図28にある精度充足管理テーブルに既に「対象」としてエントリがあるかないかを調べ、ない場合には、「対象」にmの値を入れ、「精度充足」に初期値である0を書き込む。既に「対象」欄に当該のmの値がある場合には精度充足管理テーブルに対しては、ここでは何もしない。 Here, it is checked whether m designated as “target” in step S151 already has an entry as “target” in the accuracy satisfaction management table in FIG. 28. If there is no entry, the value of m is set in “target”. And write 0 as the initial value in “Accuracy Satisfaction”. If the value of m already exists in the “target” column, nothing is done here for the accuracy satisfaction management table.
そして、ステップS152では、レーザポインタ10の通信装置26から通信部11にデータが送信される。さらに、送信されたデータを計測結果管理部12がデータ記憶部16に記録する。この際に、対象の値を変換して固有のIDにしてもよい。レーザポインタ10では、例えば10種類の対象しか識別できないが、計測結果管理部12でこれを任意の種類の数まで増やすことが可能である。データ記憶部16に記憶する計測結果の形式は図4で示したデータ形式と同様である。
In step S152, data is transmitted from the communication device 26 of the laser pointer 10 to the
そして、ステップS153では、直線管理部13が、データ記憶部16に格納されたデータを読み込んで、ステップS152で受信したデータに対応する直線の式を生成する。これは、図5で説明したように、通る点と方向ベクトルが決まれば、直線の式は決まる。直線の式のデータは、通る点の座標と方向ベクトルの成分で表現される。
In step S153, the straight
このデータ形式は、実施の形態1で示した図10の形式と同等である。図10に示すように、データは、日時、通る点のX座標、Y座標、Z座標、直線の方向ベクトルのX成分、Y成分、Z成分で示される。この形式で直線データをデータ記憶部16に格納する。なお、加速度センサ25と地磁気センサ22の出力から方向ベクトルを算出する方法は公知の手法を利用する。
This data format is equivalent to the format of FIG. 10 shown in the first embodiment. As shown in FIG. 10, the data is indicated by the date and time, the X coordinate, Y coordinate, Z coordinate of the passing point, and the X component, Y component, and Z component of the direction vector of the straight line. The straight line data is stored in the
そして、ステップS154では、対象mに対する計測回数n[m]を1だけインクリメントする。そして、ステップS155では、ステップS154でインクリメントされた計測回数が3以上か否かを判定する。ステップS155で、3以上であれば、ステップS156に移り、ステップS155で、3以上でなければ、ステップS163に移る。 In step S154, the measurement count n [m] for the target m is incremented by one. In step S155, it is determined whether the number of measurements incremented in step S154 is 3 or more. If it is 3 or more at step S155, the process proceeds to step S156. If it is not 3 or more at step S155, the process proceeds to step S163.
そして、ステップS156では、n[m]個の直線からR個の直線をとる組み合わせを生成する。ただし、3≦R≦n[m]の条件でRをとる。3以上でn[m]以下であるすべてのRについて網羅的に、n[m]個からR個をとる組み合わせを生成する。 In step S156, a combination that takes R straight lines from n [m] straight lines is generated. However, R is taken under the condition of 3 ≦ R ≦ n [m]. A combination of R from n [m] is generated comprehensively for all R that is 3 or more and n [m] or less.
ここで、内部データ構造を図23で説明する。ここでは、ステップS156でn[m]=4である場合を例にとって説明する。 Here, the internal data structure will be described with reference to FIG. Here, a case where n [m] = 4 in step S156 will be described as an example.
n[m]=4のとき、3≦R≦n[m]を満たすRは3と4である。 When n [m] = 4, R satisfying 3 ≦ R ≦ n [m] is 3 and 4.
R=4のとき、4個から4個をとる組み合わせは1種類である。そのとき、すべての直線を採用することになる。図23にあるように、Rのカラムには4が入り、組み合わせ通番には1が入り、直線(回数)は行が4行分(R=4であるため)生成され、それぞれの行に採用された直線が記載される。ここでは、直線は、図10の直線の式のデータ形式にある「回数」の値を直線の指定に使う。したがって、1から4までの値がそれぞれの行に入る。 When R = 4, there is one kind of combination that takes four to four. At that time, all straight lines will be adopted. As shown in FIG. 23, 4 is entered in the R column, 1 is entered in the combination serial number, and a straight line (number of times) is generated for 4 rows (since R = 4), which is adopted for each row. The drawn straight line is described. Here, for the straight line, the value of “number of times” in the data format of the straight line formula in FIG. 10 is used to specify the straight line. Therefore, values from 1 to 4 enter each row.
R=3のとき、4個から3個をとる組み合わせは4種類ある。組み合わせ通番は2から5までが採番される。それぞれの組み合わせ通番ごとに、採用される直線の数である3個ずつ行がとられる。例えば、組み合わせ通番2のときには、3本の直線は、「回数」で言うと2と3と4であることが図23に示されている。同様に、組み合わせ通番が3,4,5のときもそれぞれ、採用される直線が「回数」で指定されている。
When R = 3, there are four types of combinations that take four to three. Combination serial numbers are numbered from 2 to 5. For each combination serial number, three lines, which are the number of straight lines employed, are taken. For example, in the case of the combination
ここでは、3≦R≦n[m](ただし、n[m]=4)を満たすRで、n[m]本の直線からR本をとる組み合わせは5種類あり、そのそれぞれの5種類に対して採用される直線が決定された。 Here, there are 5 types of combinations that take R from n [m] straight lines with R satisfying 3 ≦ R ≦ n [m] (where n [m] = 4). The straight line to be adopted was determined.
そして、ステップS157では、ステップS156で列挙されたすべての組み合わせの計算が尽くされたか否かを判定する。ステップS157で、すべての組み合わせを尽くした場合には、ステップS163に移り、ステップS157で、すべての組み合わせを尽くしていない場合には、ステップS158に移る。 In step S157, it is determined whether all the combinations listed in step S156 have been calculated. If all combinations are exhausted in step S157, the process proceeds to step S163. If all combinations are not exhausted in step S157, the process proceeds to step S158.
そして、ステップS158では、まだ選んでいない組み合わせを1つ選ぶ。そして、ステップS159では、R本の直線から最も近い点を選ぶ。ここで、R≧3であることから、図13を用いて前述した方法がそのまま使える。これによって、R本の直線から最も近い点とその距離の二乗和の平均が得られる。 In step S158, one combination that has not been selected is selected. In step S159, the closest point is selected from the R straight lines. Here, since R ≧ 3, the method described above with reference to FIG. 13 can be used as it is. This gives the average of the sum of squares of the closest points from the R straight lines and their distances.
そして、ステップS160では、予め定めた定数より二乗和の平均が小さいかにより、精度がOKか否かを判定する。ステップS160で、精度がOKの場合には、ステップS161に移り、ステップS160で、精度がOKでない場合には、ステップS157に戻る。 In step S160, it is determined whether or not the accuracy is OK depending on whether the average sum of squares is smaller than a predetermined constant. If the accuracy is OK in step S160, the process moves to step S161. If the accuracy is not OK in step S160, the process returns to step S157.
そして、ステップS161では、予め定めた定数より小さい値をとった点の情報を出力し、さらに、加えて、当該の対象に対しては、精度が十分であったことを出力する。また、図28で示した精度充足管理テーブルの該当する「対象」の行の、「精度充足」の欄に1を書き込む。 In step S161, information on a point having a value smaller than a predetermined constant is output. In addition, information indicating that the accuracy is sufficient is output for the target. Also, 1 is written in the “Accuracy Satisfaction” column of the corresponding “target” row of the accuracy satisfaction management table shown in FIG.
図24に出力部15の出力例を示す。実施の形態3と同様に、図24にあるように、精度充足している旨の表示、および、日時、対象、緯度、経度、標高を出力する。あるいは、これを次のように変えることも可能である。
FIG. 24 shows an output example of the
出力部15は通信部11を介してデータをレーザポインタ10に送信し、実施の形態3と同様に、図25に示すように、レーザポインタ10の表示部20に結果を出力する。ここで、精度充足している表示、および、日時、対象、緯度、経度、標高が表示されている。
The
また、レーザポインタ10を、実施の形態3の図26に示すように若干変更して実施することも可能である。図26に示すレーザポインタ10は、図2に示すレーザポインタ10にブザー59を追加し、さらに、これを、情報バス30に接続し、さらに、電力線29に接続したものである。 Further, the laser pointer 10 can be slightly changed as shown in FIG. 26 of the third embodiment. The laser pointer 10 shown in FIG. 26 is obtained by adding a buzzer 59 to the laser pointer 10 shown in FIG. 2, connecting it to the information bus 30, and further connecting to the power line 29.
出力部15は通信部11を介してデータをレーザポインタ10に送信し、図25に示すように、レーザポインタ10の表示部20に結果を出力する。ここで、表示部20には、精度充足している表示、および、日時、対象、緯度、経度、標高が表示されているとともに、ブザー59からビープ音が出力され、それによって、精度が充足していることが示される。
The
そして、ステップS162では、すべてのmで精度を満たしているか否かを判定し、ステップS162で、すべてのmで精度を満たしていれば終了し、ステップS162ですべてのmで精度を満たしていない場合は、ステップS163に移る。 In step S162, it is determined whether or not all m satisfy the accuracy. In step S162, the process ends if all m satisfy the accuracy. In step S162, all m do not satisfy the accuracy. In the case, the process proceeds to step S163.
ここで、すべてのmで精度を満たしているかどうかの判定は、図28で示した精度充足管理テーブル内のすべての「対象」に対して、「精度充足」に1が入っているか否かで判定する。 Here, whether or not all m satisfy the accuracy is determined by whether or not “accuracy satisfactory” is 1 for all “objects” in the accuracy satisfaction management table shown in FIG. judge.
そして、ステップS163では、まだ精度充足に至っていない対象を列挙して出力する。具体的には、図28で示した精度充足管理テーブル内で、「精度充足」に0が入っている「対象」の値を出力し、この後、ステップS151に戻る。 In step S163, the targets that have not yet been satisfied are listed and output. Specifically, in the accuracy satisfaction management table shown in FIG. 28, the value of “target” in which “accuracy is satisfied” is 0 is output, and then the process returns to step S151.
図29に出力部15の出力例を示す。図29にあるように、精度未充足の対象の番号を列挙する。あるいは、これを次のように変えることも可能である。
FIG. 29 shows an output example of the
出力部15は通信部11を介してデータをレーザポインタ10に送信し、図30に示すように、レーザポインタ10の表示部20に結果を出力する。ここで、精度未充足の対象の番号が列挙されている。
The
このように、実施の形態4では、複数の計測対象の点を複数回ずつ計測する際に、任意の順序で計測することができる。これにより、複数の計測対象を計測する際に、ある点から複数の計測対象を計測し、別の点に移って計測を継続することができ、計測者の移動を少なくできる。また、精度が未充足の計測対象をその都度知ることができるため、必要な計測対象のみの計測を継続できる。 As described above, in the fourth embodiment, when a plurality of points to be measured are measured a plurality of times, they can be measured in an arbitrary order. Thereby, when measuring a plurality of measurement objects, it is possible to measure a plurality of measurement objects from one point, continue to move to another point, and reduce the movement of the measurer. Further, since it is possible to know the measurement target with unsatisfactory accuracy each time, it is possible to continue measurement of only the necessary measurement target.
なお、実施の形態1〜4では、レーザポインタ10が、GPS受信部21と加速度センサ25と地磁気センサ22を用いて、その位置と傾きを求めたが、位置と傾きがわかれば他の任意の方法で代替してもよい。例えば、十分に長いレーザポインタ10であれば、GPS受信部21が2か所についていれば、それによって位置と傾きがわかる。 In the first to fourth embodiments, the laser pointer 10 uses the GPS receiver 21, the acceleration sensor 25, and the geomagnetic sensor 22 to obtain the position and inclination. However, as long as the position and inclination are known, any other arbitrary values can be obtained. It may be replaced by a method. For example, if the laser pointer 10 is sufficiently long, if there are two GPS receivers 21, the position and inclination can be known.
また、実施の形態1〜4で示した方法を実行可能な形式にし、情報処理装置などで実行させる空間座標測定プログラム、および、それを格納した記憶媒体、および、空間座標測定プログラムを実行可能にしたサービス等の形式で実施することも可能である。 In addition, the method described in the first to fourth embodiments can be executed, and the spatial coordinate measurement program executed by the information processing apparatus, the storage medium storing the program, and the spatial coordinate measurement program can be executed. It is also possible to implement in the form of a service or the like.
また、実施の形態1〜4では、レーザポインタ10から通信部11にデータを送信して空間座標測定を行っているが、レーザポインタ10内で計測結果管理部12、直線管理部13、および処理部14の各処理を行うことも可能である。この場合、レーザポインタ10単体での空間座標測定を行うことが可能である。
In the first to fourth embodiments, the spatial coordinate measurement is performed by transmitting data from the laser pointer 10 to the
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
10…レーザポインタ、11…通信部、12…計測結果管理部、13…直線管理部、14…処理部、15…出力部、16…データ記憶部、17…バス、18…レーザ光、19…発光部、20…表示部、21…GPS受信部、22…地磁気センサ、23…入力部、24…ボタン、25…加速度センサ、26…通信装置、27…処理装置、28…電源、29…電力線、30…情報バス、31…ボタン1、32…ボタン2、33…ボタン3、34…ボタン4、59…ブザー。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laser pointer, 11 ... Communication part, 12 ... Measurement result management part, 13 ... Straight line management part, 14 ... Processing part, 15 ... Output part, 16 ... Data storage part, 17 ... Bus, 18 ... Laser beam, 19 ... Light emitting unit, 20 ... display unit, 21 ... GPS receiving unit, 22 ... geomagnetic sensor, 23 ... input unit, 24 ... button, 25 ... acceleration sensor, 26 ... communication device, 27 ... processing device, 28 ... power supply, 29 ... power line , 30 ... Information bus, 31 ...
Claims (24)
位置および傾きを計測し、前記位置の情報および前記傾きの情報を送信する機能を有するレーザポインタにより、異なる位置から2回以上、前記測定対象にレーザ光を照射し、
空間座標測定処理部により、前記レーザポインタから送信された、異なる位置で計測された前記位置および前記傾きの情報を、計測情報として記憶し、前記計測情報に基づいて、前記レーザポインタで前記測定対象に2回以上照射したレーザ光の直線から近い点を求めて空間座標を算出し、これを前記測定対象の空間座標とする、
空間座標測定方法。 A spatial coordinate measurement method for irradiating a measurement target with laser light and measuring a spatial coordinate of the measurement target,
The position and inclination are measured, and the measurement target is irradiated with laser light twice or more from different positions by a laser pointer having a function of transmitting the position information and the inclination information.
Information on the position and the inclination measured at different positions transmitted from the laser pointer by the spatial coordinate measurement processing unit is stored as measurement information, and the measurement target is measured by the laser pointer based on the measurement information. To obtain a point near the straight line of the laser beam irradiated twice or more to calculate the spatial coordinates, this is the spatial coordinates of the measurement object,
Spatial coordinate measurement method.
前記計測情報は、どの対象の計測かを示す情報を有し、
前記レーザポインタは、どの対象の計測かを設定する機能を有し、設定した前記どの対象の計測かを示す情報を送信する、
空間座標測定方法。 The spatial coordinate measurement method according to claim 1,
The measurement information includes information indicating which target is measured,
The laser pointer has a function of setting which target is measured, and transmits information indicating which set target is measured.
Spatial coordinate measurement method.
前記空間座標測定処理部により、2回の前記レーザポインタによる前記レーザ光の照射の測定結果を用いて、前記レーザ光の直線の交点の空間座標、または、共通垂線の中点の空間座標を算出し、これを前記測定対象の空間座標とする、
空間座標測定方法。 The spatial coordinate measurement method according to claim 1 or 2,
The spatial coordinate measurement processing unit calculates the spatial coordinates of the intersection of the straight lines of the laser light or the central coordinates of the common perpendicular using the measurement result of the laser light irradiation by the laser pointer twice. And this is the spatial coordinates of the measurement object,
Spatial coordinate measurement method.
前記空間座標測定処理部により、3回以上の前記レーザポインタによる前記レーザ光の照射の測定結果を用いて、複数の前記レーザ光の直線からの距離の二乗和が最も小さい格子点を抽出して空間座標を算出し、これを前記測定対象の空間座標とする、
空間座標測定方法。 The spatial coordinate measurement method according to claim 1 or 2,
The spatial coordinate measurement processing unit extracts a lattice point having the smallest sum of squares of the distances from the straight line of the plurality of laser beams, using the measurement result of the laser beam irradiation by the laser pointer three times or more. Calculating a spatial coordinate, which is the spatial coordinate of the measurement object,
Spatial coordinate measurement method.
前記空間座標測定処理部により、予め定められた定数と比較して空間座標の計算精度が充足された場合に、充足された旨を出力する、
空間座標測定方法。 The spatial coordinate measurement method according to claim 4,
When the spatial coordinate measurement processing unit satisfies the calculation accuracy of the spatial coordinates as compared with a predetermined constant, it outputs that it is satisfied,
Spatial coordinate measurement method.
前記充足された旨の出力は、音を鳴らすことである、
空間座標測定方法。 The spatial coordinate measurement method according to claim 5,
The output of the satisfaction is to make a sound,
Spatial coordinate measurement method.
前記充足された旨の出力は、文字情報を出力することである、
空間座標測定方法。 The spatial coordinate measurement method according to claim 5,
Output indicating that the has been satisfied is to output the character information,
Spatial coordinate measurement method.
前記空間座標測定処理部により、3回以上の前記レーザポインタによる前記レーザ光の照射の測定結果から、3以上で照射回数以下の数の組み合わせの測定結果を選び、その選んだ測定結果のみから空間座標を計算する、
空間座標測定方法。 In the spatial coordinate measuring method of any one of Claims 4-7,
From the measurement results of the laser light irradiation by the laser pointer three times or more, the spatial coordinate measurement processing unit selects a combination of three or more and the number of irradiation times less than the number of irradiations. Calculate coordinates,
Spatial coordinate measurement method.
前記空間座標測定処理部により、直近の計測対象に加えて、過去の計測対象のデータも記憶し、計測順序によらず、計測対象ごとに空間座標を計算する、
空間座標測定方法。 In the spatial coordinate measuring method of any one of Claims 4-8,
In addition to the latest measurement target, the spatial coordinate measurement processing unit also stores data of past measurement targets, and calculates spatial coordinates for each measurement target regardless of the measurement order.
Spatial coordinate measurement method.
前記空間座標測定処理部により、直近の計測対象に加えて、過去の計測対象のデータも記憶し、計測順序によらず、計測対象ごとに空間座標を計算し、
計測対象ごとの空間座標の計算において、計測対象ごとに計算精度が予め定めた値を充足するかを判断し、充足した場合に充足した旨の情報を出力し、または未だ計算精度が予め定めた値を充足していない場合に、充足していない前記計測対象の情報を出力する、
空間座標測定方法。 In the spatial coordinate measuring method of any one of Claims 5-8,
In addition to the latest measurement target, the spatial coordinate measurement processing unit also stores data of past measurement targets, and calculates spatial coordinates for each measurement target regardless of the measurement order.
In the calculation of spatial coordinates for each measurement target, it is determined whether the calculation accuracy satisfies a predetermined value for each measurement target, and information indicating that the calculation accuracy is satisfied is output when it is satisfied, or the calculation accuracy is still predetermined. When the value is not satisfied, the measurement target information that is not satisfied is output.
Spatial coordinate measurement method.
位置および傾きを計測し、前記位置の情報および前記傾きの情報を送信する機能を有するレーザポインタと、
前記レーザポインタから送信された、異なる位置で計測された前記位置および前記傾きの情報を、計測情報として記憶し、前記計測情報に基づいて、前記レーザポインタで前記測定対象に2回以上照射したレーザ光の直線から近い点を求めて空間座標を算出し、これを前記測定対象の空間座標とする空間座標測定処理部とを備えた、
空間座標測定システム。 A spatial coordinate measurement system for irradiating a measurement target with laser light and measuring a spatial coordinate of the measurement target,
A laser pointer having a function of measuring the position and inclination, and transmitting the position information and the inclination information;
Information on the position and the tilt measured at different positions, transmitted from the laser pointer, is stored as measurement information, and the laser irradiated the measurement object twice or more with the laser pointer based on the measurement information A spatial coordinate measurement processing unit that calculates a spatial coordinate by finding a point close to a straight line of light and uses this as the spatial coordinate of the measurement object,
Spatial coordinate measurement system.
前記計測情報は、どの対象の計測かを示す情報を有し、
前記レーザポインタは、どの対象の計測かを設定する機能を有し、設定した前記どの対象の計測かを示す情報を送信する、
空間座標測定システム。 The spatial coordinate measurement system according to claim 11,
The measurement information includes information indicating which target is measured,
The laser pointer has a function of setting which target is measured, and transmits information indicating which set target is measured.
Spatial coordinate measurement system.
前記空間座標測定処理部は、2回の前記レーザポインタによる前記レーザ光の照射の測定結果を用いて、前記レーザ光の直線の交点の空間座標、または、共通垂線の中点の空間座業を算出し、これを前記測定対象の空間座標とする、
空間座標測定システム。 The spatial coordinate measurement system according to claim 11 or 12,
The spatial coordinate measurement processing unit uses the measurement result of the laser light irradiation by the laser pointer twice to calculate the spatial coordinates of the intersection of the straight lines of the laser light or the spatial sitting of the midpoint of the common perpendicular. Calculate this as the spatial coordinates of the measurement object,
Spatial coordinate measurement system.
前記空間座標測定処理部は、3回以上の前記レーザポインタによる前記レーザ光の照射の測定結果を用いて、複数の前記レーザ光の直線からの距離の二乗和が最も小さい格子点を抽出して空間座標を算出し、これを前記測定対象の空間座標とする、
空間座標測定システム。 The spatial coordinate measurement system according to claim 11 or 12,
The spatial coordinate measurement processing unit extracts a lattice point having a smallest sum of squares of distances from a straight line of the plurality of laser beams, using a measurement result of the laser beam irradiation by the laser pointer three times or more. Calculating a spatial coordinate, which is the spatial coordinate of the measurement object,
Spatial coordinate measurement system.
前記空間座標測定処理部は、予め定められた定数と比較して空間座標の計算精度が充足された場合に、充足された旨を出力する、
空間座標測定システム。 The spatial coordinate measurement system according to claim 14, wherein
The spatial coordinate measurement processing unit outputs a satisfaction when the calculation accuracy of the spatial coordinates is satisfied compared to a predetermined constant,
Spatial coordinate measurement system.
前記空間座標測定処理部は、前記充足された旨の出力を、前記レーザポインタに送信し、
前記レーザポインタは、前記充足された旨の出力に基づいて、音を鳴らす、
空間座標測定システム。 The spatial coordinate measurement system according to claim 15,
The spatial coordinate measuring processing unit, an output indicating that the has been satisfied, it transmits the laser pointer,
The laser pointer, based on the output indicating that the has been satisfied, play sounds,
Spatial coordinate measurement system.
前記空間座標測定処理部は、前記充足された旨の出力を、前記レーザポインタに送信し、
前記レーザポインタは、前記充足された旨の出力に基づいて、文字情報を出力する、
空間座標測定システム。 The spatial coordinate measurement system according to claim 15,
The spatial coordinate measuring processing unit, an output indicating that the has been satisfied, it transmits the laser pointer,
The laser pointer outputs character information based on the output of the satisfaction.
Spatial coordinate measurement system.
前記空間座標測定処理部は、3回以上の前記レーザポインタの照射の測定結果から3以上で照射回数以下の数の組み合わせの測定結果を選び、その選んだ測定結果のみから空間座標を計算する、
空間座標測定システム。 The spatial coordinate measurement system according to any one of claims 14 to 17,
The spatial coordinate measurement processing unit selects a measurement result of a combination of 3 or more and less than the number of irradiations from the measurement result of irradiation of the laser pointer three or more times, and calculates a spatial coordinate only from the selected measurement result.
Spatial coordinate measurement system.
前記空間座標測定処理部は、直近の計測対象に加えて、過去の計測対象のデータも記憶し、計測順序によらず、計測対象ごとに空間座標を計算する、
空間座標測定システム。 The spatial coordinate measurement system according to any one of claims 14 to 18,
The spatial coordinate measurement processing unit stores data of past measurement targets in addition to the latest measurement target, and calculates spatial coordinates for each measurement target regardless of the measurement order.
Spatial coordinate measurement system .
前記空間座標測定処理部は、直近の計測対象に加えて、過去の計測対象のデータも記憶し、計測順序によらず、計測対象ごとに空間座標を計算し、
計測対象ごとの空間座標の計算において、計測対象ごとに計算精度が予め定めた値を充足するかを判断し、充足した場合に充足した旨の情報を出力し、または未だ計算精度が予め定めた値を充足していない場合に、充足していない前記計測対象の情報を出力する、
空間座標測定システム。 The spatial coordinate measurement system according to any one of claims 15 to 18,
The spatial coordinate measurement processing unit stores data of past measurement targets in addition to the latest measurement target, calculates spatial coordinates for each measurement target regardless of the measurement order,
In the calculation of spatial coordinates for each measurement target, it is determined whether the calculation accuracy satisfies a predetermined value for each measurement target, and information indicating that the calculation accuracy is satisfied is output when it is satisfied, or the calculation accuracy is still predetermined. When the value is not satisfied, the measurement target information that is not satisfied is output.
Spatial coordinate measurement system.
空間座標測定プログラム。 In order to irradiate the measurement target with laser light and measure the spatial coordinates of the measurement target, the information processing apparatus is caused to function as the spatial coordinate measurement processing unit according to any one of claims 1 to 10.
Spatial coordinate measurement program.
GPS受信部と、
加速度センサと、
地磁気センサと、
異なる位置から2回以上、前記測定対象にレーザ光を照射し、前記GPS受信部、前記加速度センサ、および前記地磁気センサで計測された計測情報に基づいて算出された、前記レーザ光を照射した点の空間座標を出力表示する表示部と、
を備えた、レーザポインタ。 A light emitting unit for irradiating a laser beam to the measurement object,
A GPS receiver;
An acceleration sensor;
A geomagnetic sensor,
A point where the laser beam is irradiated to the measurement object at least twice from different positions, and the laser beam is calculated based on measurement information measured by the GPS receiver, the acceleration sensor, and the geomagnetic sensor. A display unit for outputting and displaying the spatial coordinates of
With a laser pointer.
前記表示部は、前記異なる位置から2回以上のレーザ光の照射により算出された空間座標の計算精度が充足された場合に、充足された旨の文字情報を出力表示する、
レーザポインタ。 The laser pointer according to claim 22,
The display unit outputs and displays text information indicating that the space coordinates are calculated when the calculation accuracy of the spatial coordinates calculated by the laser beam irradiation twice or more from the different positions is satisfied.
Laser pointer.
前記異なる位置から2回以上のレーザ光の照射により算出された空間座標の計算精度が充足された場合に、充足された旨の音を鳴らすブザーを、
備えた、レーザポインタ。 The laser pointer according to claim 22,
When the calculation accuracy of the spatial coordinates calculated by irradiating the laser beam twice or more from the different position is satisfied, a buzzer that emits a sound that is satisfied,
Laser pointer provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013242372A JP6320000B2 (en) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | Spatial coordinate measurement method, spatial coordinate measurement system, spatial coordinate measurement program, and laser pointer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013242372A JP6320000B2 (en) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | Spatial coordinate measurement method, spatial coordinate measurement system, spatial coordinate measurement program, and laser pointer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015102399A JP2015102399A (en) | 2015-06-04 |
JP6320000B2 true JP6320000B2 (en) | 2018-05-09 |
Family
ID=53378214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013242372A Expired - Fee Related JP6320000B2 (en) | 2013-11-22 | 2013-11-22 | Spatial coordinate measurement method, spatial coordinate measurement system, spatial coordinate measurement program, and laser pointer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6320000B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107044851A (en) * | 2016-02-06 | 2017-08-15 | 常州华达科捷光电仪器有限公司 | A kind of laser level rule |
JP6484582B2 (en) * | 2016-03-31 | 2019-03-13 | 株式会社日立製作所 | 3D measurement procedure generation apparatus and 3D measurement procedure generation method |
CN111157948B (en) * | 2020-01-06 | 2022-04-29 | 清华大学 | Six-degree-of-freedom positioning system and positioning method based on large-scale three-dimensional space |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0643894B2 (en) * | 1988-10-31 | 1994-06-08 | 日本鉄道建設公団 | Civil engineering measurement method by three-dimensional measurement system |
JPH06241749A (en) * | 1993-02-22 | 1994-09-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Visual line intersection extracting device |
JP3319348B2 (en) * | 1997-06-26 | 2002-08-26 | 株式会社安川電機 | Distance measuring method and device |
US6611141B1 (en) * | 1998-12-23 | 2003-08-26 | Howmedica Leibinger Inc | Hybrid 3-D probe tracked by multiple sensors |
EP1565704B1 (en) * | 2002-11-15 | 2008-10-29 | Alan George Rock | Level, angle and distance measuring device |
US8138938B2 (en) * | 2008-10-28 | 2012-03-20 | The Boeing Company | Hand-held positioning interface for spatial query |
-
2013
- 2013-11-22 JP JP2013242372A patent/JP6320000B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2015102399A (en) | 2015-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20200056874A1 (en) | Inertial dimensional metrology | |
Blanco et al. | A collection of outdoor robotic datasets with centimeter-accuracy ground truth | |
Lymberopoulos et al. | Microsoft indoor localization competition: Experiences and lessons learned | |
CN105611623B (en) | The localization method and positioning device of mobile terminal | |
JP6320000B2 (en) | Spatial coordinate measurement method, spatial coordinate measurement system, spatial coordinate measurement program, and laser pointer | |
US10319142B2 (en) | Method for visualizing three dimensional data | |
JP2005134394A (en) | Method for calibrating 3d measurement device | |
EP3535690A1 (en) | System and method for automatically acquiring two-dimensional images and three-dimensional point cloud data of a field to be surveyed | |
US8035553B2 (en) | System and method for site calibration of a surveying device | |
JP6745169B2 (en) | Laser measuring system and laser measuring method | |
JP2019152576A (en) | Columnar object state detector, columnar object state detection method, and columnar object state detection processing program | |
US20160238377A1 (en) | Modeling arrangement and methods and system for modeling the topography of a three-dimensional surface | |
CN102096062A (en) | System for determining position in a work space | |
JP2015175803A (en) | radiation distribution measurement system | |
JP2022179840A (en) | Individual tree modeling system and individual tree modeling method | |
JP2011102736A (en) | System and method of tracking diastrophism | |
JP2006300602A (en) | Acquiring method, acquiring device, and acquiring system for positioning data | |
Klapa et al. | Edge effect and its impact upon the accuracy of 2D and 3D modelling using laser scanning | |
US20170059317A1 (en) | System and method for automatically generating cad field sketches and automatic validation thereof | |
JP6494230B2 (en) | Geographic information vectorization support system and geographic information vectorization support method | |
US10310080B2 (en) | Three dimensional manufacturing positioning system | |
JP2022001866A (en) | Characterizing of reliability of height above terrain | |
JP2017138296A (en) | Apparatus for determining three-dimensional spatial position of radiation source by measuring radiation intensity ratio | |
Leebmann | Application of an augmented reality system for disaster relief | |
KR101570061B1 (en) | Apparatus and method for localization of mobile node |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20161011 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170712 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170905 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20171003 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180313 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180403 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6320000 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |