JP6913422B2 - Surveying system - Google Patents

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Description

本発明は測定用ポールを用いて光波測定を行う測量システムに関するものである。 The present invention relates to a surveying system that measures light waves using a measuring pole.

従来、測定対象物の測定点を測定する場合、測定点にポールを接触させ、測定光を用いてポールを測定し、ポールの測定結果に基づき測定点を間接測定するか、或は測定点に直接測定光を照射し、測定点を直接測定するかしている。 Conventionally, when measuring the measurement point of a measurement object, the pole is brought into contact with the measurement point, the pole is measured using the measurement light, and the measurement point is indirectly measured based on the measurement result of the pole, or the measurement point is set to the measurement point. The measurement point is directly measured by irradiating the measurement light directly.

この場合、ポール、或は測定面が測定光に対して概ね正対していることが前提となる。従って、測定光軸に対して平行な面、例えば、側壁、天井面、或は奥まった場所の測定対象物の測定ができなく、測定範囲が制限されていた。 In this case, it is premised that the pole or the measurement surface is generally facing the measurement light. Therefore, it is not possible to measure an object to be measured on a surface parallel to the measurement optical axis, for example, a side wall, a ceiling surface, or a recessed place, and the measurement range is limited.

特開2016−151423号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-151423

本発明は、測定機の基準光軸方向以外の方向の測定が可能であり、或は奥まった場所の測定対象物の測定を可能とする測量システムを提供するものである。 The present invention provides a surveying system capable of measuring a direction other than the reference optical axis direction of a measuring machine, or measuring an object to be measured in a recessed place.

本発明は、測距光を発し、測定対象物からの反射測距光を受光し、測距を行う測距部と、測距光を2次元にスキャン可能な光軸偏向部と、前記測距部、前記光軸偏向部を制御し、測距光の照射点の位置を測定する演算制御部とを有する測定機と、ポールと該ポールの上端に設けられたターゲット板とを有し、該ターゲット板に欠切部が形成され、該欠切部の背面側に偏向光学部材が設けられたターゲット装置とを具備する測量システムであって、前記測定機は前記欠切部を通過するスキャンパターンで前記ターゲット板をスキャンし、スキャンライン上の少なくとも3点の測定値で前記ターゲット板の傾き、回転を測定し、前記偏向光学部材を介して測距光が照射された測定点の距離を測定し、前記ターゲット板の傾き、回転と測距結果に基づき前記測定点の位置を測定する測量システムに係るものである。 The present invention comprises a distance measuring unit that emits distance measuring light, receives reflected distance measuring light from an object to be measured, and performs distance measuring, an optical axis deflection unit that can scan the distance measuring light in two dimensions, and the measurement. It has a measuring machine having a distance unit, a calculation control unit that controls the optical axis deflection unit and measures the position of an irradiation point of distance measurement light, a pole, and a target plate provided at the upper end of the pole. A measuring system including a target device in which a notch is formed in the target plate and a deflection optical member is provided on the back side of the notch, and the measuring machine scans through the notch. The target plate is scanned with a pattern, the inclination and rotation of the target plate are measured by measuring values of at least three points on the scan line, and the distance between the measurement points irradiated with the ranging light via the deflection optical member is measured. It relates to a measuring system that measures and measures the position of the measuring point based on the tilt, rotation and distance measurement result of the target plate.

又本発明は、前記光軸偏向部は、測距光を円スキャンさせる測量システムに係るものである。 Further, the present invention relates to a surveying system in which the optical axis deflection unit scans the ranging light in a circle.

又本発明は、前記ターゲット板は、少なくとも2つの反射率の異なる部材からなる測量システムに係るものである。 The present invention also relates to a surveying system in which the target plate is composed of at least two members having different reflectances.

又本発明は、前記ターゲット板の前面側の表面は再帰反射部材からなる測量システムに係るものである。 The present invention also relates to a surveying system in which the front surface of the target plate is composed of a retroreflective member.

又本発明は、前記偏向光学部材に対して集光レンズが設けられ、該集光レンズにより測距光が前記測定点に結像、又は略結像され、該測定点と前記集光レンズにより再帰反射が構成された測量システムに係るものである。 Further, in the present invention, a condenser lens is provided for the deflection optical member, and distance measurement light is imaged or substantially imaged at the measurement point by the condenser lens, and the measurement point and the condenser lens form an image. It relates to a surveying system in which retroreflection is configured.

又本発明は、前記集光レンズは、多重焦点レンズ又は多重焦点フレネルレンズである測量システムに係るものである。 The present invention also relates to a surveying system in which the condenser lens is a multifocal lens or a multifocal Fresnel lens.

又本発明は、前記偏向光学部材は反射鏡である測量システムに係るものである。 The present invention also relates to a surveying system in which the deflecting optical member is a reflecting mirror.

又本発明は、前記偏向光学部材はペンタプリズムである測量システムに係るものである。 The present invention also relates to a surveying system in which the deflecting optical member is a pentaprism.

又本発明は、前記欠切部は複数箇所設けられ、測距光は複数の方向に偏向され、複数箇所が測定される測量システムに係るものである。 The present invention also relates to a surveying system in which the cutout portions are provided at a plurality of locations, the distance measuring light is deflected in a plurality of directions, and the plurality of locations are measured.

又本発明は、前記ターゲット板は回転可能に構成された測量システムに係るものである。 The present invention also relates to a surveying system in which the target plate is rotatably configured.

更に又本発明は、走行装置を更に具備し、前記ターゲット装置は前記走行装置に設けられた測量システムに係るものである。 Further, the present invention further includes a traveling device, and the target device relates to a surveying system provided in the traveling device.

本発明によれば、測距光を発し、測定対象物からの反射測距光を受光し、測距を行う測距部と、測距光を2次元にスキャン可能な光軸偏向部と、前記測距部、前記光軸偏向部を制御し、測距光の照射点の位置を測定する演算制御部とを有する測定機と、ポールと該ポールの上端に設けられたターゲット板とを有し、該ターゲット板に欠切部が形成され、該欠切部の背面側に偏向光学部材が設けられたターゲット装置とを具備する測量システムであって、前記測定機は前記欠切部を通過するスキャンパターンで前記ターゲット板をスキャンし、スキャンライン上の少なくとも3点の測定値で前記ターゲット板の傾き、回転を測定し、前記偏向光学部材を介して測距光が照射された測定点の距離を測定し、前記ターゲット板の傾き、回転と測距結果に基づき前記測定点の位置を測定するので、前記測定機の基準光軸方向以外の方向の測定が可能であり、或は奥まった場所の測定対象物の測定が可能であるという優れた効果を発揮する。 According to the present invention, a distance measuring unit that emits distance measuring light, receives reflected distance measuring light from a measurement object, and performs distance measuring, and an optical axis deflection unit that can scan the distance measuring light in two dimensions. It has a measuring machine having a distance measuring unit and an arithmetic control unit that controls the distance measuring unit and the optical axis deflection unit and measures the position of an irradiation point of the distance measuring light, and a pole and a target plate provided at the upper end of the pole. A measuring system including a target device in which a notch is formed on the target plate and a deflection optical member is provided on the back side of the notch, and the measuring machine passes through the notch. The target plate is scanned with the scan pattern to be performed, the inclination and rotation of the target plate are measured with the measured values of at least three points on the scan line, and the measurement points irradiated with the ranging light through the deflection optical member. Since the distance is measured and the position of the measurement point is measured based on the tilt, rotation and distance measurement result of the target plate, it is possible to measure in a direction other than the reference optical axis direction of the measuring machine, or it is recessed. It exerts an excellent effect that it is possible to measure an object to be measured at a place.

本発明の実施例に係る測量システムの概略図である。It is the schematic of the surveying system which concerns on embodiment of this invention. 該測量システムに用いられる測定機本体の構成図である。It is a block diagram of the measuring machine main body used for the surveying system. 該測定機本体に用いられる光軸偏向部の概略図である。It is the schematic of the optical axis deflection part used for the measuring machine main body. (A)〜(C)は、該光軸偏向部の作用説明図である。(A) to (C) are operation explanatory views of the optical axis deflection part. (A)は、第1の実施例に係るターゲット装置の正面図、(B)は同前側面図である。(A) is a front view of the target device according to the first embodiment, and (B) is a front side view of the target device. (A)はターゲット板を円スキャンした場合の受光信号の状態を示すグラフ、(B)はターゲット板を円スキャンした場合の測定結果を示すグラフである。(A) is a graph showing the state of the received light signal when the target plate is circularly scanned, and (B) is a graph showing the measurement result when the target plate is circularly scanned. 第2の実施例に係るターゲット装置の正面図である。It is a front view of the target apparatus which concerns on 2nd Embodiment. (A)は、第3の実施例に係るターゲット装置の正面図、(B)は同前側面図である。(A) is a front view of the target device according to the third embodiment, and (B) is a front side view of the target device. (A)は、第3の実施例に係るターゲット装置の応用例を示す正面図、(B)は同前側面図である。(A) is a front view showing an application example of the target device according to the third embodiment, and (B) is a front side view thereof. 第4の実施例に係るターゲット装置の正面図である。It is a front view of the target apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施例に係るターゲット装置の説明図である。It is explanatory drawing of the target apparatus which concerns on 5th Example.

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例に係る測量システム1の概略を示しており、図1中、2は既知点に設置された測定機であり、3はターゲット装置、4は遠隔操作装置を示している。尚、3′は移動後のターゲット装置を示している。 FIG. 1 shows an outline of a surveying system 1 according to an embodiment of the present invention. In FIGS. 1, 2 is a measuring machine installed at a known point, 3 is a target device, and 4 is a remote control device. ing. Note that 3'indicates the target device after movement.

前記測定機2は、三脚等の支持装置5、該支持装置5の上端に設けられた水平回転部6、該水平回転部6に設けられた托架部7、該托架部7に設けられた測定機本体8を有する。 The measuring machine 2 is provided on a support device 5 such as a tripod, a horizontal rotating portion 6 provided at the upper end of the support device 5, a bracket portion 7 provided on the horizontal rotating portion 6, and the bracket portion 7. It has a measuring machine main body 8.

前記水平回転部6は前記托架部7を水平方向に回転する水平駆動部(図示せず)を有すると共に、水平回転を検出可能な水平角検出器(図示せず)を有している。 The horizontal rotation unit 6 has a horizontal drive unit (not shown) that rotates the bracket 7 in the horizontal direction, and also has a horizontal angle detector (not shown) that can detect horizontal rotation.

前記托架部7は前記測定機本体8を鉛直方向に回転する鉛直駆動部9を有すると共に鉛直回転を検出可能な鉛直角検出器(図示せず)を有している。 The bracket 7 has a vertical drive unit 9 that rotates the measuring machine main body 8 in the vertical direction, and also has a vertical right angle detector (not shown) capable of detecting the vertical rotation.

前記測定機2は、測距光39を射出し、測定対象物迄の測距を行うと共に該測距光39を2次元にスキャン可能となっている(後述)。 The measuring machine 2 emits the ranging light 39, measures the distance to the object to be measured, and can scan the ranging light 39 in two dimensions (described later).

前記ターゲット装置3は下端が測定点を示すポール11と、該ポール11の上端に設けられるターゲット板12とを有する。該ターゲット板12は少なくとも前記測定機2に対向する表面は再帰反射部材で形成されている。例えば、前記ターゲット板12の表面に、再帰反射シートが貼設される或は再帰反射塗料が塗布される等している。前記ターゲット板12は基準点13(即ち、前記ターゲット板12の中心)を有する。前記基準点13は、前記ポール11の軸心上に位置し、該ポール11の下端から既知の距離となっている。 The target device 3 has a pole 11 whose lower end indicates a measurement point, and a target plate 12 provided at the upper end of the pole 11. At least the surface of the target plate 12 facing the measuring machine 2 is formed of a retroreflective member. For example, a retroreflective sheet is attached or a retroreflective paint is applied to the surface of the target plate 12. The target plate 12 has a reference point 13 (that is, the center of the target plate 12). The reference point 13 is located on the axis of the pole 11 and is a known distance from the lower end of the pole 11.

前記測定機本体8について、図2を参照して説明する。 The measuring machine main body 8 will be described with reference to FIG.

該測定機本体8は、測距光射出部18、受光部19、測距演算部21、撮像部22、射出方向検出部23、モータドライバ24、姿勢検出器25、演算制御部26、記憶部27、撮像制御部28、画像処理部29、表示部30、操作部31、通信部40を具備し、これらは筐体32に収納され、一体化されている。尚、前記測距光射出部18、前記受光部19、前記測距演算部21等は測距部を構成する。 The measuring machine main body 8 includes a distance measuring light emitting unit 18, a light receiving unit 19, a distance measuring calculation unit 21, an imaging unit 22, an emission direction detection unit 23, a motor driver 24, an attitude detector 25, a calculation control unit 26, and a storage unit. 27, an image pickup control unit 28, an image processing unit 29, a display unit 30, an operation unit 31, and a communication unit 40 are included, and these are housed in a housing 32 and integrated. The distance measuring light emitting unit 18, the light receiving unit 19, the distance measuring calculation unit 21, and the like constitute a distance measuring unit.

前記測距光射出部18は、射出光軸33を有し、該射出光軸33上に発光素子34、例えばレーザダイオード(LD)が設けられている。又、前記射出光軸33上に投光レンズ35が設けられている。更に、前記射出光軸33上に設けられた偏向光学部材としての第1反射鏡36と、受光光軸37(後述)上に設けられた偏向光学部材としての第2反射鏡38とによって、前記射出光軸33は前記受光光軸37と合致する様に偏向される。前記第1反射鏡36と前記第2反射鏡38とで、射出光軸偏向部が構成される。 The ranging light emitting unit 18 has an emitted optical axis 33, and a light emitting element 34, for example, a laser diode (LD) is provided on the emitted optical axis 33. Further, a projection lens 35 is provided on the emission optical axis 33. Further, the first reflecting mirror 36 as a deflection optical member provided on the emission optical axis 33 and the second reflector 38 as a deflection optical member provided on the light receiving optical axis 37 (described later) are used. The emission optical axis 33 is deflected so as to match the light receiving optical axis 37. The first reflecting mirror 36 and the second reflecting mirror 38 form an emission optical axis deflection portion.

前記発光素子34は、パルスレーザ光線を発し、前記測距光射出部18は、前記発光素子34から発せられたパルスレーザ光線を前記測距光39として射出する。 The light emitting element 34 emits a pulsed laser beam, and the ranging light emitting unit 18 emits a pulsed laser beam emitted from the light emitting element 34 as the ranging light 39.

前記受光部19について説明する。該受光部19には、測定対象物(即ち測定点)からの反射測距光41が入射する。前記受光部19は、前記受光光軸37を有し、該受光光軸37には、上記した様に、前記第1反射鏡36、前記第2反射鏡38によって偏向された前記射出光軸33が合致する。尚、該射出光軸33と前記受光光軸37とが合致した状態を、測距光軸42とする(図4(A)参照)。 The light receiving unit 19 will be described. Reflected ranging light 41 from a measurement object (that is, a measurement point) is incident on the light receiving unit 19. The light receiving unit 19 has the light receiving optical axis 37, and the light receiving optical axis 37 has the emission optical axis 33 deflected by the first reflecting mirror 36 and the second reflecting mirror 38 as described above. Matches. The state in which the emitted optical axis 33 and the received optical axis 37 match is referred to as the distance measuring optical axis 42 (see FIG. 4 (A)).

偏向された前記射出光軸33上に、即ち前記受光光軸37上に光軸偏向部43(後述)が配設される。該光軸偏向部43の中心を透過する真直な光軸は、基準光軸Oとなっている。該基準光軸Oは、前記光軸偏向部43によって偏向されなかった時の前記射出光軸33又は前記受光光軸37と合致する。 An optical axis deflection unit 43 (described later) is arranged on the deflected emission optical axis 33, that is, on the light receiving optical axis 37. The straight optical axis that passes through the center of the optical axis deflection portion 43 is the reference optical axis O. The reference optical axis O coincides with the emission optical axis 33 or the light receiving optical axis 37 when not deflected by the optical axis deflection unit 43.

前記光軸偏向部43を透過した前記受光光軸37上に結像レンズ44が配設され、又前記受光光軸37上に受光素子45、例えばフォトダイオード(PD)が設けられている。前記結像レンズ44は、前記反射測距光41を前記受光素子45に結像する。該受光素子45は前記反射測距光41を受光し、受光信号を発生する。受光信号は、前記測距演算部21に入力される。該測距演算部21は、受光信号に基づき測定点迄の測距を行う。 An imaging lens 44 is arranged on the light receiving optical axis 37 that has passed through the optical axis deflecting portion 43, and a light receiving element 45, for example, a photodiode (PD), is provided on the light receiving optical axis 37. The imaging lens 44 forms an image of the reflected distance measuring light 41 on the light receiving element 45. The light receiving element 45 receives the reflected ranging light 41 and generates a light receiving signal. The received light signal is input to the distance measuring calculation unit 21. The distance measurement calculation unit 21 measures the distance to the measurement point based on the received signal.

図3を参照して、前記光軸偏向部43について説明する。 The optical axis deflection unit 43 will be described with reference to FIG.

該光軸偏向部43は、一対の光学プリズム46a,46bから構成される。該光学プリズム46a,46bは、それぞれ円板状であり、前記受光光軸37上に該受光光軸37と直交して配置され、重なり合い、互いに平行に配置されている。 The optical axis deflection unit 43 is composed of a pair of optical prisms 46a and 46b. The optical prisms 46a and 46b are disk-shaped, respectively, and are arranged on the light-receiving optical axis 37 orthogonally to the light-receiving optical axis 37, overlap each other, and are arranged parallel to each other.

前記光軸偏向部43の中央部は、前記測距光39が透過し、射出される第1光軸偏向部である測距光偏向部43aとなっており、中央部を除く部分は前記反射測距光41が透過し、入射する第2光軸偏向部である反射測距光偏向部43bとなっている。 The central portion of the optical axis deflecting portion 43 is the ranging light deflecting portion 43a, which is the first optical axis deflecting portion through which the ranging light 39 is transmitted and emitted, and the portion other than the central portion is the reflection. The reflection distance measurement light deflection unit 43b, which is the second optical axis deflection unit that the distance measurement light 41 transmits and is incident on, is the reflection distance measurement light deflection unit 43b.

前記光学プリズム46a,46bは、それぞれ平行に形成されたプリズム要素47a,47bと複数のプリズム要素48a,48bによって構成される。前記光学プリズム46a,46b及び各プリズム要素47a,47b及びプリズム要素48a,48bは同一の光学特性を有する。前記光学プリズム46a,46bの前記測距光偏向部43aに属する前記プリズム要素47a,47bは、好ましくは、1本であり、且つ前記プリズム要素47a,47bの幅は、前記測距光39の光束の直径と略同じか、少し幅広が好ましい。 The optical prisms 46a and 46b are composed of prism elements 47a and 47b formed in parallel and a plurality of prism elements 48a and 48b, respectively. The optical prisms 46a and 46b, the prism elements 47a and 47b, and the prism elements 48a and 48b have the same optical characteristics. The prism elements 47a and 47b belonging to the distance measuring light deflection portion 43a of the optical prisms 46a and 46b are preferably one, and the width of the prism elements 47a and 47b is the luminous flux of the distance measuring light 39. It is preferable that the diameter is approximately the same as or slightly wider than the diameter of.

前記プリズム要素47a,47bは、前記測距光偏向部43aを構成し、前記プリズム要素48a,48bは前記反射測距光偏向部43bを構成する。 The prism elements 47a and 47b form the distance measuring light deflection unit 43a, and the prism elements 48a and 48b form the reflection distance measuring light deflection unit 43b.

前記光学プリズム46a,46bは光学ガラスから製作してもよいが、光学プラスチック材料でモールド成形したものでもよい。光学プラスチック材料でモールド成形することで、安価で薄いフレネルプリズムを製作できる。 The optical prisms 46a and 46b may be manufactured from optical glass, but may also be molded from an optical plastic material. By molding with an optical plastic material, an inexpensive and thin Fresnel prism can be manufactured.

前記光学プリズム46a,46bはそれぞれ前記受光光軸37を中心に独立して個別に回転可能に配設されている。前記光学プリズム46a,46bは、回転方向、回転量、回転速度を独立して制御されることで、射出される前記測距光39の前記射出光軸33を任意の方向に偏向し、受光される前記反射測距光41の前記受光光軸37を前記射出光軸33と平行に偏向する。 The optical prisms 46a and 46b are independently rotatably arranged around the light receiving optical axis 37, respectively. By independently controlling the rotation direction, the amount of rotation, and the rotation speed of the optical prisms 46a and 46b, the emission optical axis 33 of the distance measurement light 39 to be emitted is deflected in an arbitrary direction and received. The received optical axis 37 of the reflected distance measuring light 41 is deflected in parallel with the emitted optical axis 33.

前記光学プリズム46a,46bの外形形状は、それぞれ前記受光光軸37を中心とする円形であり、前記反射測距光41の広がりを考慮し、充分な光量を取得できる様、前記光学プリズム46a,46bの直径が設定されている。 The external shapes of the optical prisms 46a and 46b are circular around the light receiving optical axis 37, respectively, and the optical prisms 46a and 46b can obtain a sufficient amount of light in consideration of the spread of the reflected distance measuring light 41. The diameter of 46b is set.

前記光学プリズム46aの外周にはリングギア49aが嵌設され、前記光学プリズム46bの外周にはリングギア49bが嵌設されている。 A ring gear 49a is fitted on the outer circumference of the optical prism 46a, and a ring gear 49b is fitted on the outer circumference of the optical prism 46b.

前記リングギア49aには駆動ギア51aが噛合し、該駆動ギア51aはモータ52aの出力軸に固着されている。同様に、前記リングギア49bには駆動ギア51bが噛合し、該駆動ギア51bはモータ52bの出力軸に固着されている。前記モータ52a,52bは、前記モータドライバ24に電気的に接続されている。 A drive gear 51a meshes with the ring gear 49a, and the drive gear 51a is fixed to the output shaft of the motor 52a. Similarly, the drive gear 51b meshes with the ring gear 49b, and the drive gear 51b is fixed to the output shaft of the motor 52b. The motors 52a and 52b are electrically connected to the motor driver 24.

前記モータ52a,52bは、回転角を検出することができるもの、或は駆動入力値に対応した回転をするもの、例えばパルスモータが用いられる。或は、モータの回転量(回転角)を検出する回転角検出器、例えばエンコーダ等を用いてモータの回転量を検出してもよい。前記モータ52a,52bの回転量がそれぞれ検出され、前記モータドライバ24により前記モータ52a,52bが個別に制御される。尚、エンコーダを直接前記リングギア49a,49bにそれぞれ取付け、エンコーダにより前記リングギア49a,49bの回転角を直接検出する様にしてもよい。 As the motors 52a and 52b, those capable of detecting the rotation angle or those that rotate corresponding to the drive input value, for example, a pulse motor are used. Alternatively, the rotation amount of the motor may be detected by using a rotation angle detector for detecting the rotation amount (rotation angle) of the motor, for example, an encoder or the like. The amount of rotation of the motors 52a and 52b is detected, and the motors 52a and 52b are individually controlled by the motor driver 24. The encoder may be directly attached to the ring gears 49a and 49b, respectively, and the rotation angle of the ring gears 49a and 49b may be directly detected by the encoder.

前記駆動ギア51a,51b、前記モータ52a,52bは、前記測距光射出部18と干渉しない位置、例えば前記リングギア49a,49bの下側に設けられている。 The drive gears 51a and 51b and the motors 52a and 52b are provided at positions that do not interfere with the distance measuring light emitting unit 18, for example, below the ring gears 49a and 49b.

前記投光レンズ35、前記第1反射鏡36、前記第2反射鏡38、前記測距光偏向部43a等は、投光光学系を構成し、前記反射測距光偏向部43b、前記結像レンズ44等は受光光学系を構成する。 The light projecting lens 35, the first reflecting mirror 36, the second reflecting mirror 38, the distance measuring light deflecting unit 43a, and the like constitute a light projecting optical system, and the reflected distance measuring light deflecting unit 43b, the imaging The lens 44 and the like constitute a light receiving optical system.

前記測距演算部21は、前記発光素子34を制御し、前記測距光39としてパルスレーザ光線を発光させる。該測距光39が、前記プリズム要素47a,47b(前記測距光偏向部43a)により、測定点に向う様前記射出光軸33が偏向される。 The distance measurement calculation unit 21 controls the light emitting element 34 to emit a pulsed laser beam as the distance measurement light 39. The emission optical axis 33 is deflected so that the distance measuring light 39 is directed toward the measurement point by the prism elements 47a and 47b (the distance measuring light deflection unit 43a).

測定対象物から反射された前記反射測距光41は、前記プリズム要素48a,48b(前記反射測距光偏向部43b)、前記結像レンズ44を介して入射し、前記受光素子45に受光される。該受光素子45は、受光信号を前記測距演算部21に送出し、該測距演算部21は前記受光素子45からの受光信号に基づき、パルス光毎に測定点(測距光が照射された点)の測距を行い、測距データは前記記憶部27に格納される。而して、前記測距光39をスキャンしつつ、パルス光毎に測距を行うことで各測定点の測距データが取得できる。 The reflected distance measuring light 41 reflected from the object to be measured is incident on the prism elements 48a and 48b (the reflected distance measuring light deflection unit 43b) and the imaging lens 44, and is received by the light receiving element 45. NS. The light receiving element 45 sends a light receiving signal to the distance measuring calculation unit 21, and the distance measuring calculation unit 21 is irradiated with a measurement point (distance measuring light) for each pulse light based on the light receiving signal from the light receiving element 45. The distance measurement is performed, and the distance measurement data is stored in the storage unit 27. Therefore, the distance measurement data of each measurement point can be acquired by performing distance measurement for each pulse light while scanning the distance measurement light 39.

前記射出方向検出部23は、前記モータ52a,52bに入力する駆動パルスをカウントすることで、前記モータ52a,52bの回転角を検出する。或は、エンコーダからの信号に基づき、前記モータ52a,52bの回転角を検出する。又、前記射出方向検出部23は、前記モータ52a,52bの回転角に基づき、前記光学プリズム46a,46bの回転位置を演算する。更に、前記射出方向検出部23は、前記光学プリズム46a,46bの屈折率と回転位置に基づき、前記基準光軸Oに対する前記測距光39の偏角、射出方向を演算し、演算結果は前記演算制御部26に入力される。 The injection direction detection unit 23 detects the rotation angle of the motors 52a and 52b by counting the drive pulses input to the motors 52a and 52b. Alternatively, the rotation angles of the motors 52a and 52b are detected based on the signal from the encoder. Further, the injection direction detection unit 23 calculates the rotation position of the optical prisms 46a and 46b based on the rotation angles of the motors 52a and 52b. Further, the emission direction detection unit 23 calculates the deviation angle and the emission direction of the distance measuring light 39 with respect to the reference optical axis O based on the refractive index and the rotation position of the optical prisms 46a and 46b, and the calculation result is the calculation result. It is input to the arithmetic control unit 26.

又、前記演算制御部26には前記水平角検出器(図示せず)からの水平角検出信号54、及び前記鉛直角検出器(図示せず)からの鉛直角検出信号55が入力され、前記演算制御部26は前記水平角検出信号54、及び前記鉛直角検出信号55に基づき前記基準光軸Oの方向を演算する様に構成されている。 Further, a horizontal angle detection signal 54 from the horizontal angle detector (not shown) and a vertical angle detection signal 55 from the vertical right angle detector (not shown) are input to the arithmetic control unit 26, and the above. The calculation control unit 26 is configured to calculate the direction of the reference optical axis O based on the horizontal angle detection signal 54 and the vertical right angle detection signal 55.

前記演算制御部26は、前記基準光軸Oの方向、又該基準光軸Oに対する前記測距光39の偏角、射出方向から測定点の水平角、鉛直角を演算し、各測定点について、水平角、鉛直角を前記測距データに関連付けることで、測定点の3次元データ(3次元座標)を求めることができる。 The calculation control unit 26 calculates the direction of the reference optical axis O, the deviation angle of the distance measuring light 39 with respect to the reference optical axis O, the horizontal angle of the measurement point, and the vertical perpendicularity from the emission direction, and for each measurement point. , Horizontal angle, and vertical angle can be associated with the distance measurement data to obtain three-dimensional data (three-dimensional coordinates) of the measurement point.

前記姿勢検出器25は、前記筐体32の水平に対する傾斜角、傾斜方向を検出する。検出した傾斜角、傾斜方向は前記演算制御部26に入力される。該演算制御部26は前記姿勢検出器25の検出結果に基づき、測定した距離、水平角、鉛直角を補正する。尚、該姿勢検出器25については、特許文献1に開示された姿勢検出器を使用することができる。又、前記姿勢検出器25として前記筐体32の傾斜を検出するチルトセンサが用いられてもよい。チルトセンサに基づき前記筐体32を水平に整準し、該筐体32を整準した状態で測定を実行してもよい。 The posture detector 25 detects the tilt angle and tilt direction of the housing 32 with respect to the horizontal. The detected tilt angle and tilt direction are input to the arithmetic control unit 26. The arithmetic control unit 26 corrects the measured distance, horizontal angle, and vertical right angle based on the detection result of the attitude detector 25. As the posture detector 25, the posture detector disclosed in Patent Document 1 can be used. Further, as the posture detector 25, a tilt sensor that detects the inclination of the housing 32 may be used. The housing 32 may be leveled horizontally based on the tilt sensor, and the measurement may be performed with the housing 32 leveled.

前記撮像部22は、例えば50°の画角を有するカメラであり、前記測定機本体8の前記基準光軸Oと平行な撮像光軸57を有し、前記測定機本体8のスキャン範囲を含む画像データを取得する。前記撮像光軸57と前記射出光軸33及び前記基準光軸Oとの距離はそれぞれ既知であり、位置関係は既知となっている。又、前記撮像部22は、静止画像、動画像、又は連続画像が取得可能である。 The image pickup unit 22 is, for example, a camera having an angle of view of 50 °, has an imaging optical axis 57 parallel to the reference optical axis O of the measuring machine main body 8, and includes a scanning range of the measuring machine main body 8. Get image data. The distances between the imaging optical axis 57, the emission optical axis 33, and the reference optical axis O are known, and the positional relationship is known. Further, the imaging unit 22 can acquire a still image, a moving image, or a continuous image.

前記撮像制御部28は、前記撮像部22の撮像を制御する。前記撮像制御部28は、前記撮像部22が前記静止画像、動画像、又は連続画像を撮像する場合に、静止画像、動画像、又は連続画像を構成するフレーム画像を取得するタイミングと、前記測定機本体8でスキャンするタイミングとの同期を取っている。前記演算制御部26は画像と点群データとの関連付けも実行する。 The image pickup control unit 28 controls the image pickup of the image pickup unit 22. When the imaging unit 22 captures the still image, the moving image, or the continuous image, the imaging control unit 28 acquires the frame image constituting the still image, the moving image, or the continuous image, and the measurement. It is synchronized with the timing of scanning by the machine body 8. The arithmetic control unit 26 also executes the association between the image and the point cloud data.

前記撮像部22の撮像素子58は、画素の集合体であるCCD、或はCMOSセンサである。各画素は前記撮像光軸57が通過する点を基準とし、画像素子上での位置が特定できる様になっている。例えば、各画素は、前記撮像光軸57が通過する点を原点とした座標系での画素座標を有し、該画素座標によって画像素子上での位置が特定される。 The image sensor 58 of the image pickup unit 22 is a CCD or a CMOS sensor, which is an aggregate of pixels. The position of each pixel on the image element can be specified with reference to the point through which the imaging optical axis 57 passes. For example, each pixel has pixel coordinates in a coordinate system with the point through which the imaging optical axis 57 passes as the origin, and the position on the image element is specified by the pixel coordinates.

前記画像処理部29は、前記撮像部22で取得した画像データを、エッジ検出処理、特徴点の抽出、画像トラッキング処理、画像マッチング等の画像処理を行う。 The image processing unit 29 performs image processing such as edge detection processing, feature point extraction, image tracking processing, and image matching on the image data acquired by the imaging unit 22.

前記記憶部27には、測距を実行する為の制御プログラム、測距結果に基づき3次元の点群データを作成する為のプログラム、前記測距光39を所定の偏角、偏向方向に射出する為のプログラム、前記撮像部22に画像を取得させる為の制御プログラム、前記画像処理部29に取得した画像に対してエッジ検出等所定の画像処理を行わせる為のプログラム、前記光軸偏向部43の回転を制御して所要のパターンで測距光の2次元スキャンを実行するプログラム等のプログラムが格納されている。 The storage unit 27 emits a control program for executing distance measurement, a program for creating three-dimensional point group data based on the distance measurement result, and the distance measurement light 39 in a predetermined deviation angle and deflection direction. A program for causing the image pickup unit 22 to acquire an image, a program for causing the image processing unit 29 to perform predetermined image processing such as edge detection on the acquired image, and the optical axis deflection unit. A program such as a program that controls the rotation of 43 and executes a two-dimensional scan of the ranging light in a required pattern is stored.

又、前記記憶部27には、取得した測距結果、作成した点群データが格納される。 Further, the storage unit 27 stores the acquired point cloud data as a result of distance measurement.

前記表示部30には、測距結果、取得された点群データ、前記撮像部22で撮像された画像等が表示可能である。又、前記操作部31は、測距等の開始指示、設定の変更等が実行可能となっている。 The display unit 30 can display the distance measurement result, the acquired point cloud data, the image captured by the imaging unit 22, and the like. In addition, the operation unit 31 can execute start instructions such as distance measurement, change of settings, and the like.

前記通信部40は、有線や無線等、所要の手段で構成され、前記遠隔操作装置4と各種データ、画像データ等のデータ通信が可能となっている。 The communication unit 40 is configured by necessary means such as wired or wireless, and can communicate data such as various data and image data with the remote control device 4.

該遠隔操作装置4は、前記通信部40とデータ通信可能であり、前記遠隔操作装置4から前記測定機2に対して遠隔操作用のコマンドを送信可能となっている。又前記遠隔操作装置4は表示部(図示せず)を有し、前記測定機2から前記通信部40を介して送信された画像データを表示部に表示可能となっている。尚、該遠隔操作装置4として、スマートフォンやタブレット等の表示部を有する外部端末装置が用いられてもよい。 The remote control device 4 is capable of data communication with the communication unit 40, and can transmit a command for remote control from the remote control device 4 to the measuring device 2. Further, the remote control device 4 has a display unit (not shown), and can display image data transmitted from the measuring device 2 via the communication unit 40 on the display unit. As the remote control device 4, an external terminal device having a display unit such as a smartphone or a tablet may be used.

前記演算制御部26は、前記通信部40を介して各種データを前記遠隔操作装置4、或は前記外部端末装置に送信し、測距結果、点群データ、画像等を前記遠隔操作装置4、或は前記外部端末装置に表示させることができる。又、前記通信部40を介して、前記遠隔操作装置4或は前記外部端末装置から測距等の開始指示、設定の変更等が実行可能となっている。即ち、前記遠隔操作装置4或は前記外部端末装置から操作信号を送信することで、前記測定機本体8の遠隔操作が可能となっている。 The arithmetic control unit 26 transmits various data to the remote control device 4 or the external terminal device via the communication unit 40, and transmits distance measurement results, point group data, images, etc. to the remote control device 4, the remote control device 4. Alternatively, it can be displayed on the external terminal device. Further, via the communication unit 40, it is possible to execute a start instruction such as distance measurement, a change in setting, and the like from the remote control device 4 or the external terminal device. That is, by transmitting an operation signal from the remote control device 4 or the external terminal device, the measuring machine main body 8 can be remotely controlled.

前記光軸偏向部43の偏向作用、スキャン作用について、図4(A)〜図4(C)を参照して説明する。 The deflection action and the scanning action of the optical axis deflection unit 43 will be described with reference to FIGS. 4 (A) to 4 (C).

尚、図4(A)では、説明を簡略化する為、前記光学プリズム46a,46bについて、前記プリズム要素47a,47bと前記プリズム要素48a,48bとを分離して示している。又、図4(A)は、前記プリズム要素47a,47b、前記プリズム要素48a,48bが同方向に位置した状態を示しており、この状態では最大の偏角が得られる。又、最小の偏角は、前記光学プリズム46a,46bのいずれか一方が180°回転した位置であり、該光学プリズム46a,46bの相互の光学作用が相殺され、偏角は0°となる。従って、該光学プリズム46a,46bを経て射出、受光されるレーザ光線の光軸(前記測距光軸42)は、前記基準光軸Oと合致する。 In FIG. 4A, the prism elements 47a and 47b and the prism elements 48a and 48b are shown separately for the optical prisms 46a and 46b for the sake of simplification of the description. Further, FIG. 4A shows a state in which the prism elements 47a and 47b and the prism elements 48a and 48b are located in the same direction, and in this state, the maximum declination can be obtained. Further, the minimum declination is a position where one of the optical prisms 46a and 46b is rotated by 180 °, and the mutual optical action of the optical prisms 46a and 46b is canceled out so that the declination becomes 0 °. Therefore, the optical axis of the laser beam emitted and received through the optical prisms 46a and 46b (the distance measuring optical axis 42) coincides with the reference optical axis O.

前記発光素子34から前記測距光39が発せられ、該測距光39は前記投光レンズ35で平行光束とされ、前記測距光偏向部43a(前記プリズム要素47a,47b)を透過して測定対象物或は測定範囲に向けて射出される。ここで、前記測距光偏向部43aを透過することで、前記測距光39は前記プリズム要素47a,47bによって所要の方向に偏向されて射出される。 The distance measuring light 39 is emitted from the light emitting element 34, and the distance measuring light 39 is converted into a parallel light flux by the light projecting lens 35 and is transmitted through the distance measuring light deflecting portions 43a (the prism elements 47a and 47b). It is ejected toward the object to be measured or the measurement range. Here, by passing through the ranging light deflecting portion 43a, the ranging light 39 is deflected in a required direction by the prism elements 47a and 47b and emitted.

測定対象物或は測定範囲で反射された前記反射測距光41は、前記反射測距光偏向部43bを透過して入射され、前記結像レンズ44により前記受光素子45に集光される。 The reflected distance measuring light 41 reflected by the object to be measured or the measurement range is incident through the reflected distance measuring light deflection unit 43b, and is focused on the light receiving element 45 by the imaging lens 44.

前記反射測距光41が前記反射測距光偏向部43bを透過することで、前記反射測距光41の光軸は、前記受光光軸37と合致する様に前記プリズム要素48a,48bによって偏向される(図4(A))。 When the reflected distance measuring light 41 passes through the reflected distance measuring light deflecting portion 43b, the optical axis of the reflected distance measuring light 41 is deflected by the prism elements 48a and 48b so as to coincide with the received light axis 37. (Fig. 4 (A)).

前記光学プリズム46aと前記光学プリズム46bとの回転位置の組合わせにより、射出する前記測距光39の偏向方向、偏角を任意に変更することができる。 By combining the rotational positions of the optical prism 46a and the optical prism 46b, the deflection direction and declination angle of the distance measuring light 39 to be emitted can be arbitrarily changed.

又、前記光学プリズム46aと前記光学プリズム46bとの位置関係を固定した状態で(前記光学プリズム46aと前記光学プリズム46bとで得られる偏角を固定した状態で)、前記モータ52a,52bにより、前記光学プリズム46aと前記光学プリズム46bとを一体に回転すると、前記測距光偏向部43aを透過した前記測距光39が描く軌跡は前記測距光軸42を中心とした円となる。 Further, in a state where the positional relationship between the optical prism 46a and the optical prism 46b is fixed (in a state where the deviation angle obtained by the optical prism 46a and the optical prism 46b is fixed), the motors 52a and 52b When the optical prism 46a and the optical prism 46b are rotated integrally, the locus drawn by the distance measuring light 39 transmitted through the distance measuring light deflecting portion 43a becomes a circle centered on the distance measuring optical axis 42.

従って、前記発光素子34よりレーザ光線を発光させつつ、前記光軸偏向部43を回転させれば、前記測距光39を円の軌跡でスキャンさせることができる。尚、前記反射測距光偏向部43bは、前記測距光偏向部43aと一体に回転していることは言う迄もない。 Therefore, if the optical axis deflection unit 43 is rotated while emitting a laser beam from the light emitting element 34, the distance measuring light 39 can be scanned in a circular locus. Needless to say, the reflected distance measuring light deflection unit 43b rotates integrally with the distance measuring light deflection unit 43a.

次に、図4(B)は、前記光学プリズム46aと前記光学プリズム46bとを相対回転させた場合を示している。前記光学プリズム46aにより偏向された光軸の偏向方向を偏向Aとし、前記光学プリズム46bにより偏向された光軸の偏向方向を偏向Bとすると、前記光学プリズム46a,46bによる光軸の偏向は、該光学プリズム46a,46b間の角度差θとして、合成偏向Cとなる。 Next, FIG. 4B shows a case where the optical prism 46a and the optical prism 46b are relatively rotated. Assuming that the deflection direction of the optical axis deflected by the optical prism 46a is deflection A and the deflection direction of the optical axis deflected by the optical prism 46b is deflection B, the deflection of the optical axis by the optical prisms 46a and 46b is The combined deflection C is obtained as the angle difference θ between the optical prisms 46a and 46b.

従って、前記光学プリズム46aと前記光学プリズム46bを逆向きに同期して等速度で往復回転させた場合、前記光学プリズム46a,46bを透過した前記測距光39は、直線状にスキャンされる。従って、前記光学プリズム46aと前記光学プリズム46bとを逆向きに等速度で往復回転させることで、図4(B)に示される様に、前記測距光39を合成偏向C方向の直線の軌跡59で往復スキャンさせることができる。 Therefore, when the optical prism 46a and the optical prism 46b are reciprocally rotated at a constant speed in opposite directions, the distance measuring light 39 transmitted through the optical prisms 46a and 46b is scanned linearly. Therefore, by reciprocating the optical prism 46a and the optical prism 46b in opposite directions at a constant velocity, as shown in FIG. 4B, the distance measuring light 39 is subjected to a linear locus in the synthetic deflection C direction. A reciprocating scan can be performed at 59.

更に、図4(C)に示される様に、前記光学プリズム46aの回転速度に対して遅い回転速度で前記光学プリズム46bを回転させれば、角度差θは漸次増大しつつ前記測距光39が回転されるので、該測距光39のスキャン軌跡はスパイラル状となる。 Further, as shown in FIG. 4C, if the optical prism 46b is rotated at a rotation speed slower than the rotation speed of the optical prism 46a, the angle difference θ gradually increases and the distance measuring light 39 Is rotated, so that the scan locus of the ranging light 39 has a spiral shape.

更に又、前記光学プリズム46a、前記光学プリズム46bの回転方向、回転速度を個々に制御することで、前記測距光39のスキャン軌跡を前記基準光軸Oを中心とした照射方向(半径方向のスキャン)とし、或は水平、垂直方向とする等、種々のスキャンパターンが得られる。 Furthermore, by individually controlling the rotation direction and rotation speed of the optical prism 46a and the optical prism 46b, the scan locus of the distance measuring light 39 can be set in the irradiation direction (radial direction) centered on the reference optical axis O. Various scan patterns can be obtained, such as scan) or horizontal or vertical.

次に、図5(A)、図5(B)を参照して前記ターゲット装置3について説明する。 Next, the target device 3 will be described with reference to FIGS. 5 (A) and 5 (B).

前記ポール11は下端が測定点Pに設置される。前記ポール11の上端には、前記ターゲット板12が設けられる。 The lower end of the pole 11 is installed at the measurement point P. The target plate 12 is provided at the upper end of the pole 11.

図示では該ターゲット板12を正方形で示しているが、該ターゲット板12の形状は、正方形、円形のいずれでもよく、既知の形状であればよい。前記ターゲット板12は、前記基準点13を有し、図示では前記ターゲット板12の中心が前記基準点13となっている。該基準点13は前記ポール11の軸心上にあり、該ポール11の下端と前記基準点13との距離は既知となっている。 In the figure, the target plate 12 is shown as a square, but the shape of the target plate 12 may be square or circular, and may be any known shape. The target plate 12 has the reference point 13, and in the figure, the center of the target plate 12 is the reference point 13. The reference point 13 is on the axis of the pole 11, and the distance between the lower end of the pole 11 and the reference point 13 is known.

前記ターゲット板12の前面(前記測定機2と対向する面)は、反射シートとなっており、更に非反射パターン61が形成されている。即ち、前記ターゲット板12は、反射率の異なる少なくとも2つの部材からなる。前記非反射パターン61は、前記基準点13を示すものであり、例えば非反射パターン61の中心が、前記基準点13となっている。図15の前記非反射パターン61はその一例を示している。 The front surface of the target plate 12 (the surface facing the measuring machine 2) is a reflective sheet, and a non-reflective pattern 61 is further formed. That is, the target plate 12 is composed of at least two members having different reflectances. The non-reflective pattern 61 indicates the reference point 13, for example, the center of the non-reflective pattern 61 is the reference point 13. The non-reflective pattern 61 in FIG. 15 shows an example thereof.

該非反射パターン61は、前記基準点13を通過する鉛直線61a及び水平線61b、前記基準点13を通過する対角線61c,61dによって構成され、前記鉛直線61a、前記水平線61b、前記対角線61c,61dは、それぞれ非反射部となっている。前記鉛直線61a、前記水平線61b、前記対角線61c,61dはそれぞれ、既知の線幅で形成され、同一の線幅であっても、それぞれ異なる線幅であってもよい。前記鉛直線61aは、前記ポール11の軸心と合致している。 The non-reflective pattern 61 is composed of a vertical line 61a and a horizontal line 61b passing through the reference point 13, and diagonal lines 61c and 61d passing through the reference point 13, and the vertical line 61a, the horizontal line 61b, and the diagonal lines 61c and 61d are , Each is a non-reflective part. The vertical line 61a, the horizontal line 61b, and the diagonal lines 61c and 61d are each formed with known line widths, and may have the same line width or different line widths. The vertical line 61a coincides with the axis of the pole 11.

前記ターゲット板12の上端部中央には欠切部62が形成される。該欠切部62は、前記鉛直線61a上に形成され、該鉛直線61aの上端部が前記欠切部62によって切取られる様になっている。 A notch 62 is formed at the center of the upper end of the target plate 12. The cutout portion 62 is formed on the vertical straight line 61a, and the upper end portion of the vertical straight line 61a is cut off by the cutout portion 62.

前記ターゲット板12の背面側、前記欠切部62の位置に偏向光学部材としての反射鏡63が設けられる。該反射鏡63は、前記欠切部62より大きく、前記欠切部62を塞ぐ様に設けられる。又、前記反射鏡63は、前記ターゲット板12の前面及び前記ポール11の軸心に対して45゜傾斜しており、前記欠切部62を通過して前記反射鏡63に入射する前記測距光39を上方に反射する様に設定されている。 A reflecting mirror 63 as a deflection optical member is provided at the position of the cutout portion 62 on the back surface side of the target plate 12. The reflector 63 is larger than the cutout portion 62 and is provided so as to close the cutout portion 62. Further, the reflecting mirror 63 is inclined by 45 ° with respect to the front surface of the target plate 12 and the axial center of the pole 11, and the distance measuring that passes through the cutout portion 62 and is incident on the reflecting mirror 63. The light 39 is set to be reflected upward.

尚、偏向光学部材としては、プリズム、ペンタプリズム等、光軸を偏向する種々の光学部材が使用可能である。又、偏向光学部材は前記測距光39を90゜に限らず所要の角度で偏向してもよく、偏向角度が既知であればよい。 As the deflecting optical member, various optical members that deflect the optical axis, such as a prism and a pentaprism, can be used. Further, the deflection optical member may deflect the ranging light 39 at a required angle, not limited to 90 °, as long as the deflection angle is known.

以下、本実施例に係る前記測量システム1の作用について説明する。 Hereinafter, the operation of the surveying system 1 according to this embodiment will be described.

先ず、測定点Pの測定を行う場合を説明する。 First, a case where the measurement point P is measured will be described.

前記測定機本体8を前記支持装置5を介して既知点、又は所定点に設置する。前記ターゲット装置3の前記ポール11の下端を測定点Pに設置し、前記ターゲット板12を前記測定機2に向ける。 The measuring machine main body 8 is installed at a known point or a predetermined point via the support device 5. The lower end of the pole 11 of the target device 3 is installed at the measurement point P, and the target plate 12 is directed toward the measuring machine 2.

前記基準光軸O(即ち、偏向していない状態の前記測距光軸42)を前記ターゲット板12に向け、概略視準させる。この時の前記基準光軸Oの水平角(左右角)は、前記水平角検出器(図示せず)によって検出され、前記基準光軸Oの水平に対する傾斜角(鉛直角)は前記鉛直角検出器(図示せず)によって検出される。 The reference optical axis O (that is, the distance measuring optical axis 42 in a non-deflected state) is directed toward the target plate 12 and roughly collimated. The horizontal angle (left-right angle) of the reference optical axis O at this time is detected by the horizontal angle detector (not shown), and the inclination angle (vertical angle) of the reference optical axis O with respect to the horizontal is detected by the vertical angle detector. Detected by a vessel (not shown).

概略視準させる方法としては、前記撮像部22が取得した画像を前記遠隔操作装置4に表示させ、作業者が画像を見ながら該遠隔操作装置4からの操作で前記測定機本体8を前記ターゲット板12の中心(前記基準点13)に向ける。或は、前記演算制御部26が画像から前記ターゲット板12を検出し、この検出結果に基づき前記水平回転部6、前記鉛直駆動部9を制御して、前記基準光軸Oを前記ターゲット板12の略中心に向ける。 As a method of roughly collimating, the image acquired by the imaging unit 22 is displayed on the remote control device 4, and the operator operates the remote control device 4 while viewing the image to target the measuring machine main body 8. Aim toward the center of the plate 12 (the reference point 13). Alternatively, the arithmetic control unit 26 detects the target plate 12 from the image, controls the horizontal rotation unit 6 and the vertical drive unit 9 based on the detection result, and sets the reference optical axis O to the target plate 12. Aim at the center of.

次に、2次元スキャンのパターンを設定する。 Next, a two-dimensional scan pattern is set.

2次元スキャンのパターンとしては、円スキャンパターン、楕円スキャンパターン、矩形スキャンパターン、8の字スキャンパターン等所要のスキャンパターンが選択される。 As the two-dimensional scan pattern, a required scan pattern such as a circular scan pattern, an elliptical scan pattern, a rectangular scan pattern, or a figure eight scan pattern is selected.

以下の説明では、円スキャンパターン71が選択された場合を説明する。 In the following description, the case where the circular scan pattern 71 is selected will be described.

該円スキャンパターン71により前記測距光39のスキャンを実行すると、スキャンラインが前記各線、即ち前記鉛直線61a、前記水平線61b、前記対角線61c,61dを通過する度に、前記測距光39が反射されない為、前記受光部19の前記受光素子45による前記反射測距光41の検出がなく、前記各線のスキャンライン通過位置で受光光量が低下する。 When the scanning of the ranging light 39 is executed by the circular scan pattern 71, the ranging light 39 passes through each of the lines, that is, the vertical line 61a, the horizontal line 61b, and the diagonal lines 61c and 61d. Since it is not reflected, the light receiving element 45 of the light receiving unit 19 does not detect the reflected distance measuring light 41, and the amount of received light decreases at the scan line passing position of each line.

又、スキャンラインが前記欠切部62を通過した際、即ちスキャンラインが前記反射鏡63を通過した際には前記受光素子45が前記反射測距光41を受光する。尚、スキャンラインが前記欠切部62を通過した場合については後述する。 Further, when the scan line passes through the cutout portion 62, that is, when the scan line passes through the reflector 63, the light receiving element 45 receives the reflected ranging light 41. The case where the scan line passes through the cutout portion 62 will be described later.

図6(A)は、スキャンライン(円スキャンライン)上での受光光量の変化を示している。図6(A)に於いて、光量が低下した位置は、円スキャンラインが前記各線を通過した位置を示している。 FIG. 6A shows a change in the amount of received light on the scan line (circular scan line). In FIG. 6A, the position where the amount of light is reduced indicates the position where the circular scan line has passed each of the above lines.

図示では、光量が低下した位置が等間隔となっており、前記円スキャンパターン71の中心と前記非反射パターン61の中心(前記基準点13)とが合致していることを示している。 In the figure, the positions where the amount of light is reduced are evenly spaced, indicating that the center of the circular scan pattern 71 and the center of the non-reflective pattern 61 (the reference point 13) coincide with each other.

前記円スキャンパターン71の中心と前記基準点13とを正確に合致させる方法としては、前記鉛直線61aを前記円スキャンパターン71が通過する2点について3次元座標を求め、更に前記鉛直線61aの中点を求める。又、前記水平線61bについても同様に中点を求め、両中点の座標が一致する様に、前記測距光軸42の視準方向を調整すればよい。 As a method of accurately matching the center of the circular scan pattern 71 with the reference point 13, three-dimensional coordinates are obtained for two points through which the circular scan pattern 71 passes through the vertical straight line 61a, and further, the vertical straight line 61a Find the midpoint. Further, the midpoint of the horizontal line 61b may be obtained in the same manner, and the collimation direction of the distance measuring optical axis 42 may be adjusted so that the coordinates of both midpoints match.

更に、前記対角線61c,61dについても同様に中点を求め、全ての中点が一致する様に前記測距光軸42の視準方向を調整すれば、視準方向設定の精度が向上する。 Further, if the midpoints are similarly obtained for the diagonal lines 61c and 61d and the collimation direction of the distance measuring optical axis 42 is adjusted so that all the midpoints match, the accuracy of collimation direction setting is improved.

尚、光量が低下する位置が等間隔となる様、視準方向の調整をしてもよい。 The collimation direction may be adjusted so that the positions where the amount of light decreases are evenly spaced.

次に、前記ターゲット板12の傾斜(前後方向の傾き(以下傾斜))及び前記ポール11を中心とした回転(以下回転))の測定について説明する。 Next, measurement of the inclination of the target plate 12 (inclination in the front-rear direction (hereinafter, inclination)) and rotation around the pole 11 (hereinafter, rotation)) will be described.

前記ターゲット板12を前記円スキャンパターン71で前記測距光39をスキャンした場合、該円スキャンパターン71に沿って前記ターゲット板12が3次元測定される。前記ターゲット装置3が鉛直状態にあり、前記ターゲット板12が前記基準光軸Oに対して垂直である場合(即ち、前記ターゲット板12が前記測定機2に対して正対している場合)、円スキャンした場合の測距結果は同一となる。又、この時の測距結果に基づき測定点Pの3次元座標を求めることができる。 When the distance measuring light 39 is scanned on the target plate 12 with the circular scan pattern 71, the target plate 12 is three-dimensionally measured along the circular scan pattern 71. When the target device 3 is in a vertical state and the target plate 12 is perpendicular to the reference optical axis O (that is, when the target plate 12 faces the measuring machine 2), a circle. The distance measurement results when scanning are the same. Further, the three-dimensional coordinates of the measurement point P can be obtained based on the distance measurement result at this time.

次に、前記ターゲット板12が傾斜、又は回転している状態では、前記ターゲット板12の前記測量機2に接近している部位では測距結果は小さく、離れている部位では測距結果は大きくなる。この為、円スキャンの回転角を横軸とし、測距結果を縦軸で示すと、図6(B)に示される様に、sinカーブ73が得られる。 Next, when the target plate 12 is tilted or rotated, the distance measurement result is small at a portion of the target plate 12 that is close to the surveying instrument 2, and is large at a portion that is far away. Become. Therefore, when the rotation angle of the circular scan is on the horizontal axis and the distance measurement result is shown on the vertical axis, a sine curve 73 is obtained as shown in FIG. 6 (B).

前記傾斜、回転の大きさは前記sinカーブ73の振幅Aとして現れ、前記回転の角度は、前記sinカーブ73の位相のズレθとして現れる。従って、前記振幅A、位相のズレθを測定することで、前記ターゲット板12の傾斜、回転を検出することができる。 The magnitude of the inclination and rotation appears as the amplitude A of the sine curve 73, and the angle of rotation appears as the phase shift θ of the sine curve 73. Therefore, the inclination and rotation of the target plate 12 can be detected by measuring the amplitude A and the phase shift θ.

該ターゲット板12の傾斜、回転が検出されることで、該ターゲット板12の前記基準点13が測定できる。更に、前記ターゲット板12の傾斜(即ち、前記ポール11の傾斜)と該ポール11の下端と前記基準点13間の距離に基づき、前記測定点Pを正確に測定することができる。 By detecting the inclination and rotation of the target plate 12, the reference point 13 of the target plate 12 can be measured. Further, the measurement point P can be accurately measured based on the inclination of the target plate 12 (that is, the inclination of the pole 11) and the distance between the lower end of the pole 11 and the reference point 13.

尚、前記測定機本体8は前記姿勢検出器25を備え、前記測定機本体8の姿勢を検出できるので、該測定機本体8を前記水平回転部6から取外し、前記測定機本体8を手で持った状態で該測定機本体8により測定し、前記姿勢検出器25の検出結果で測定結果を補正する様にしてもよい。 Since the measuring machine main body 8 is provided with the posture detector 25 and can detect the posture of the measuring machine main body 8, the measuring machine main body 8 is removed from the horizontal rotating portion 6 and the measuring machine main body 8 is manually operated. The measurement result may be corrected by the detection result of the attitude detector 25 by measuring with the measuring machine main body 8 while holding the measuring machine.

本測量システムに於いて、前記測定機本体8をトータルステーションとして使用することもでき、該測定機本体8をレーザスキャナとして使用することもできる。例えば、前記光軸偏向部43により前記測距光39を所定の測定点に照射して測定点を測定すれば、前記測定機本体8をトータルステーションとして使用でき、前記光軸偏向部43で前記測距光39をスキャンさせながら所定の測定範囲を測定すれば測定対象について点群データを取得することができ、前記測定機本体8をレーザスキャナとして使用することもできる。 In this surveying system, the measuring machine main body 8 can be used as a total station, and the measuring machine main body 8 can be used as a laser scanner. For example, if the distance measuring light 39 is irradiated to a predetermined measurement point by the optical axis deflection unit 43 to measure the measurement point, the measuring machine main body 8 can be used as a total station, and the optical axis deflection unit 43 measures the measurement. If a predetermined measurement range is measured while scanning the distance light 39, point group data can be acquired for the measurement target, and the measuring machine main body 8 can be used as a laser scanner.

更に、前記撮像部22が取得する画像について画像トラッキングを行うことで、前記ターゲット板12の追尾が可能であるので、前記ターゲット装置3を移動させることで、必要な部分、必要な箇所の点群データが取得可能である。 Further, since the target plate 12 can be tracked by performing image tracking on the image acquired by the imaging unit 22, the target device 3 can be moved to move the target device 3 to a necessary part and a point cloud of the necessary part. Data can be obtained.

更に、前記測量システム1により前記基準光軸Oと平行な面、或は該基準光軸Oに対して直交する方向に存在する測定対象物を測定する場合を説明する。図1では、天井65を測定する場合を示している。 Further, a case where the surveying system 1 measures a plane parallel to the reference optical axis O or a measurement object existing in a direction orthogonal to the reference optical axis O will be described. FIG. 1 shows a case where the ceiling 65 is measured.

既知の点、又は前記測定機2により測定し、既知とした点Pに、前記ターゲット装置3を設置する。 The target device 3 is installed at a known point or a point P measured by the measuring machine 2 and made known.

所要の2次元スキャンのパターンを設定する。図示では、円スキャンパターンが選択されている。 Set the required 2D scan pattern. In the illustration, a circular scan pattern is selected.

スキャンラインが前記欠切部62を通過した場合、前記測距光39は前記反射鏡63によって反射され、副測距光39′として前記天井65を照射し、更に該天井65で反射され、更に前記反射鏡63によって反射され、副反射測距光41′(図8、図9参照)として前記受光素子45で受光され、測距が行われる。 When the scan line passes through the cutout portion 62, the ranging light 39 is reflected by the reflecting mirror 63, irradiates the ceiling 65 as sub-ranging light 39', is further reflected by the ceiling 65, and further. It is reflected by the reflecting mirror 63 and received by the light receiving element 45 as sub-reflected distance measuring light 41'(see FIGS. 8 and 9), and distance measurement is performed.

前記天井65の測距結果は、図6(B)に示されるsinカーブ73上から突出するピーク値74として得られる。前記副測距光39′が照射する点が、被測定点である場合は、得られる測距結果が被測定点迄の測距値となる。 The distance measurement result of the ceiling 65 is obtained as a peak value 74 protruding from the sin curve 73 shown in FIG. 6 (B). When the point irradiated by the sub-distance measuring light 39'is the point to be measured, the obtained distance measuring result is the distance measuring value up to the point to be measured.

尚、前記天井65の高さ(前記測定点Pから前記天井65迄の垂直距離)を測定したい場合は、前記ターゲット板12の測定で前記ポール11の傾斜を測定し、該ポール11の傾斜に基づき測定結果を補正することで正確な、前記天井65の高さを測定することができる(図1参照)。 When it is desired to measure the height of the ceiling 65 (the vertical distance from the measurement point P to the ceiling 65), the inclination of the pole 11 is measured by measuring the target plate 12, and the inclination of the pole 11 is adjusted. By correcting the measurement result based on the above, the height of the ceiling 65 can be accurately measured (see FIG. 1).

更に、前記ターゲット装置3を既知の点Pに設置した状態で、前記天井65の任意の点、例えば、該天井65の隅を測定することができる。尚、この場合、前記測距光39は可視光が好ましい。 Further, with the target device 3 installed at a known point P, any point on the ceiling 65, for example, a corner of the ceiling 65 can be measured. In this case, the ranging light 39 is preferably visible light.

該測距光39の円スキャンを行っている状態で、作業者が、前記ターゲット装置3を前記測定点Pを中心に傾斜させ、前記副測距光39′の照射位置を被測定点に合わせる。前記測定機2から被測定点迄の測距が行える。又、前記測定点Pと前記副測距光39′間の水平距離を測定する場合は、前記測距光39により前記ターゲット板12を円スキャンすることで、前記ポール11の傾斜を測定できるので、該ポール11の傾斜角と前記測定点Pの3次元座標、前記測定機2から前記照射位置迄の測距結果に基づき前記水平距離を測定することができる。 While performing a circular scan of the distance measuring light 39, the operator tilts the target device 3 about the measurement point P and adjusts the irradiation position of the sub distance measuring light 39'to the measurement point. .. Distance measurement from the measuring machine 2 to the point to be measured can be performed. Further, when measuring the horizontal distance between the measurement point P and the sub-distance measuring light 39', the inclination of the pole 11 can be measured by circularly scanning the target plate 12 with the distance measuring light 39. The horizontal distance can be measured based on the inclination angle of the pole 11, the three-dimensional coordinates of the measurement point P, and the distance measurement result from the measuring machine 2 to the irradiation position.

図7は、第2の実施例に係るターゲット装置76を示している。図7中、図5(A)中に示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 7 shows the target device 76 according to the second embodiment. In FIG. 7, those equivalent to those shown in FIG. 5 (A) are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

該ターゲット装置76では、基準点13の位置に照明灯77が設けられる。該照明灯77が設けられることで、画像上から前記基準点13の位置を容易に認識できる。更に、前記照明灯77を点滅させ、該照明灯77の点灯時と消灯時と同期させて画像を取得し、該照明灯77の点灯時の画像と該照明灯77の消灯時の画像との差を求めることで、前記照明灯77のみの画像を取得でき、画像処理による前記ターゲット板12の抽出、前記基準点13の特定が容易に、且つ精度よく行える。 In the target device 76, the illumination lamp 77 is provided at the position of the reference point 13. By providing the illumination lamp 77, the position of the reference point 13 can be easily recognized from the image. Further, the illuminating lamp 77 is blinked, an image is acquired in synchronization with the illuminating lamp 77 when it is lit and when it is extinguished, and an image when the illuminating lamp 77 is lit and an image when the illuminating lamp 77 is extinguished are displayed. By obtaining the difference, it is possible to acquire an image of only the illumination lamp 77, and it is possible to easily and accurately identify the target plate 12 and the reference point 13 by image processing.

図8(A)、図8(B)は、第3の実施例に係るターゲット装置78を示している。図8(A)、図8(B)中、図5(A)、図5(B)中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。又、第3の実施例では、第2の実施例と同様、基準点13の位置に照明灯77が設けられている。 8 (A) and 8 (B) show the target device 78 according to the third embodiment. In FIGS. 8 (A) and 8 (B), those equivalent to those shown in FIGS. 5 (A) and 5 (B) are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Further, in the third embodiment, the illumination lamp 77 is provided at the position of the reference point 13 as in the second embodiment.

天井面等自然物の表面は、ターゲット板12の反射面に比べ、反射率が低いのが通常である。第3の実施例では、測定対象物の表面の反射率が低くても充分な光量が得られる様、前記反射鏡63で反射される測距光39の光路上に、副測距光39′を天井65で結像、或は略結像させる為の集光レンズ79が設けられる。ここで、ビル等の屋内での天井の高さは、略一定であり、前記集光レンズ79の焦点距離は、一般的な天井の高さに基づき決定すればよい。或は、該集光レンズ79を着脱可能とし、焦点距離の異なる該集光レンズ79を複数用意し、測定環境に合わせて適宜交換する様にしてもよい。 The surface of a natural object such as a ceiling surface usually has a lower reflectance than the reflective surface of the target plate 12. In the third embodiment, the sub-distance measuring light 39'is placed on the optical path of the distance measuring light 39 reflected by the reflecting mirror 63 so that a sufficient amount of light can be obtained even if the reflectance of the surface of the object to be measured is low. A condenser lens 79 is provided for forming an image on the ceiling 65 or substantially forming an image. Here, the height of the ceiling indoors such as a building is substantially constant, and the focal length of the condenser lens 79 may be determined based on a general ceiling height. Alternatively, the condenser lens 79 may be attached and detached, and a plurality of the condenser lenses 79 having different focal lengths may be prepared and replaced as appropriate according to the measurement environment.

前記集光レンズ79で前記天井65に結像させることで、該天井65で反射される全光量が副反射測距光41′として前記受光素子45に入射されるので、測定の為の充分な光量が得られる。前記副測距光39′の照射点、前記集光レンズ79によって再帰反射の構成とすることができる。 By forming an image on the ceiling 65 with the condenser lens 79, the total amount of light reflected by the ceiling 65 is incident on the light receiving element 45 as sub-reflection ranging light 41', which is sufficient for measurement. The amount of light can be obtained. The irradiation point of the sub-distance measuring light 39'and the condensing lens 79 can be used to form retroreflection.

図9(A)、図9(B)は、第3の実施例の応用例に係るターゲット装置81を示している。図9(A)、図9(B)中、図8(A)、図8(B)中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。 9 (A) and 9 (B) show the target device 81 according to the application example of the third embodiment. In FIGS. 9 (A) and 9 (B), those equivalent to those shown in FIGS. 8 (A) and 8 (B) are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

第3の実施例の応用例では、前記集光レンズ79に代え多重焦点レンズ、好ましくは多重焦点フレネルレンズ82が用いられる。多重焦点レンズとすることで結果的に焦点深度が大きくなり、天井の高さが異なる場合にも充分な光量が得られることになり、多様な環境での測定が可能となり、測量システムの汎用性が増す。 In the application example of the third embodiment, a multifocal lens, preferably a multifocal Fresnel lens 82, is used instead of the condenser lens 79. As a result, the depth of focus becomes large by using a multifocal lens, and a sufficient amount of light can be obtained even when the ceiling height is different, which enables measurement in various environments and makes the surveying system versatile. Will increase.

図10は、第4の実施例に係るターゲット装置84を示している。図10中、図7中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 10 shows the target device 84 according to the fourth embodiment. In FIG. 10, those equivalent to those shown in FIG. 7 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

前記ターゲット装置84では、欠切部62aを鉛直線61aの上端部に設けると共に、欠切部62b、欠切部62cを水平線61bの両端部に設けている。又、図示しないが前記欠切部62a、前記欠切部62b、前記欠切部62cの位置に対応し、ターゲット板12の背面側にはそれぞれ反射鏡が設けられ、各反射鏡は前記ターゲット板12に対して45゜傾斜している。 In the target device 84, the notch 62a is provided at the upper end of the vertical line 61a, and the notch 62b and the notch 62c are provided at both ends of the horizontal line 61b. Further, although not shown, reflectors are provided on the back side of the target plate 12 corresponding to the positions of the cutout portion 62a, the cutout portion 62b, and the cutout portion 62c, and each reflector is provided with the target plate. It is tilted 45 ° with respect to 12.

従って、ポール11が鉛直状態、基準光軸Oが水平な状態で、測距光39が前記ターゲット板12に対し円スキャンされた場合、前記測距光39が前記欠切部62aを通過する際には前記測距光39は反射鏡によって鉛直上方に反射され、前記測距光39が前記欠切部62b,前記欠切部62cを通過する際には、前記測距光39は水平左方に、又水平右方にそれぞれ反射される。 Therefore, when the distance measuring light 39 is circularly scanned with respect to the target plate 12 in a state where the pole 11 is in a vertical state and the reference optical axis O is horizontal, when the distance measuring light 39 passes through the cutout portion 62a. The ranging light 39 is reflected vertically upward by the reflecting mirror, and when the ranging light 39 passes through the cutout portion 62b and the cutout portion 62c, the ranging light 39 is horizontally leftward. It is also reflected horizontally to the right.

更に、各反射鏡によって反射された副測距光39a′,39b′,39c′は上方に位置する測定対象物、側方に位置する測定対象物に照射され、照射点(測定点)について測距が行われる。 Further, the sub-distance measuring lights 39a', 39b', 39c'reflected by each reflecting mirror are applied to the measurement object located above and the measurement object located on the side, and the irradiation point (measurement point) is measured. Distance is done.

又、前記ターゲット装置84が傾斜していた場合、回転していた場合でも、前記欠切部62a、前記欠切部62b、前記欠切部62cを除く円スキャンの測距結果により前記ターゲット板12の傾斜、回転が検出できるので、検出した傾斜、回転角に基づき測距結果の補正が行える。 Further, when the target device 84 is tilted or rotated, the target plate 12 is determined by the distance measurement result of a circular scan excluding the cutout portion 62a, the cutout portion 62b, and the cutout portion 62c. Since the tilt and rotation of the can be detected, the distance measurement result can be corrected based on the detected tilt and rotation angle.

図11は、第5の実施例に係るターゲット装置86を示している。図11中、図10中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 11 shows the target device 86 according to the fifth embodiment. In FIG. 11, those equivalent to those shown in FIG. 10 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

前記ターゲット装置86は、走行装置87に鉛直に立設されている。 The target device 86 is vertically erected on the traveling device 87.

前記ターゲット装置86では、欠切部62(欠切部62a,62b,62c,62d,62e,62f,62g)が、基準点13を中心とする円と非反射パターン61と交差する位置にそれぞれ設けられている。尚、図示では円スキャンパターン71と前記欠切部62が設けられる円とが一致しているが、一致する必要はない。 In the target device 86, the cutout portions 62 (cutout portions 62a, 62b, 62c, 62d, 62e, 62f, 62g) are provided at positions where the circle centered on the reference point 13 and the non-reflective pattern 61 intersect. Has been done. In the figure, the circular scan pattern 71 and the circle provided with the cutout portion 62 coincide with each other, but they do not have to match.

又、各欠切部62a,62b,62c,62d,62e,62f,62gの背面側には、それぞれターゲット板12に対して45゜傾斜している反射鏡(図示せず)が設けられ、前記欠切部62a,62b,62c,62d,62e,62f,62gを通過する測距光39を副測距光39a′,39b′,39c′,39d′,39e′,39f′39g′として鉛直線61a方向、水平線61bの2方向、対角線61cの2方向、対角線61dの2方向の各方向に反射する。 Further, on the back side of each of the cutout portions 62a, 62b, 62c, 62d, 62e, 62f, 62g, reflectors (not shown) inclined by 45 ° with respect to the target plate 12 are provided. The distance measuring light 39 passing through the cutouts 62a, 62b, 62c, 62d, 62e, 62f, 62g is used as the sub-distance measuring light 39a', 39b', 39c', 39d', 39e', 39f'39g'. It reflects in each of the 61a direction, the two directions of the horizontal line 61b, the two directions of the diagonal line 61c, and the two directions of the diagonal line 61d.

従って、前記副測距光39a′,39b′,39c′,39d′,39e′,39f′39g′によって、基準光軸Oに対して直交する方向の下方を除く7点を略同時に測定することができる。更に、測定機2から前記ターゲット装置86迄の距離と、該ターゲット装置86の傾斜、回転角を測定できるので、前記測定機2を基準とした7点の3次元座標が測定できる。 Therefore, seven points excluding the lower part in the direction orthogonal to the reference optical axis O are measured substantially simultaneously by the sub-distance measuring lights 39a', 39b', 39c', 39d', 39e', 39f'39g'. Can be done. Further, since the distance from the measuring machine 2 to the target device 86 and the inclination and the angle of rotation of the target device 86 can be measured, the three-dimensional coordinates of seven points with respect to the measuring machine 2 can be measured.

更に、前記走行装置87を移動させつつ、7点の測定を実行することで、前記走行装置87の走行方向と平行な面の測定、或は走行方向に沿って存在する測定対象物の3次元測定を行うことができる。 Further, by performing measurement at seven points while moving the traveling device 87, the surface parallel to the traveling direction of the traveling device 87 can be measured, or a three-dimensional measurement object existing along the traveling direction can be measured. Measurements can be made.

更に又、前記ターゲット板12に前記基準点13を中心に回転させるターゲット板回転装置(図示せず)を設け、前記ターゲット板12を回転させると共に該ターゲット板12の回転角を検出する様にし、該ターゲット板12を回転させつつ前記副測距光39a′,39b′,39c′,39d′,39e′,39f′39g′によって測距を行うことで、走行方向に沿って存在する測定対象物の3次元点群データを取得することができる。 Further, the target plate 12 is provided with a target plate rotating device (not shown) for rotating the target plate 12 around the reference point 13 so as to rotate the target plate 12 and detect the rotation angle of the target plate 12. By rotating the target plate 12 and measuring the distance with the sub-distance measuring lights 39a', 39b', 39c', 39d', 39e', 39f'39g', the object to be measured exists along the traveling direction. 3D point group data can be acquired.

例えば、トンネル内を走行させつつ3次元データを取得すれば、トンネル壁面の断面データが取得でき、トンネル壁面の状況が測定できる。 For example, if the three-dimensional data is acquired while traveling in the tunnel, the cross-sectional data of the tunnel wall surface can be acquired and the condition of the tunnel wall surface can be measured.

又、図11で示す前記ターゲット装置86では、前記ターゲット板12を全周回転する必要はなく、前記基準点13を中心として45゜の往復回転をさせればよい。 Further, in the target device 86 shown in FIG. 11, it is not necessary to rotate the target plate 12 all around, and the target plate 12 may be reciprocated by 45 ° around the reference point 13.

更に、前記ターゲット板12を全周回転する場合は、前記欠切部62は1箇所だけに設けてもよい。 Further, when the target plate 12 is rotated all around, the cutout portion 62 may be provided at only one place.

尚、前記非反射パターンは、2次元スキャンの過程でスキャンラインと3箇所以上で交差する形状であればよく、又2次元スキャンのパターンは限られない。又、鉛直線61a、水平線61b、対角線61c,61dをそれぞれ反射率の異なる部材で形成してもよい。この場合、各交差位置での反射光量に基づき、交差した直線を特定することができる。 The non-reflective pattern may have a shape that intersects the scan line at three or more points in the process of the two-dimensional scan, and the pattern of the two-dimensional scan is not limited. Further, the vertical line 61a, the horizontal line 61b, and the diagonal lines 61c, 61d may be formed of members having different reflectances. In this case, the intersecting straight lines can be specified based on the amount of reflected light at each intersection position.

如上の如く、本発明では基準光軸Oの方向だけではなく、該基準光軸Oと直交する方向も測定できるので、測定対象物に合わせて、或は測定環境に合わせて、前記測定機2を再設置する必要がなく、作業性が向上すると共に測量システムの汎用性が向上する。 As described above, in the present invention, not only the direction of the reference optical axis O but also the direction orthogonal to the reference optical axis O can be measured. There is no need to re-install, which improves workability and versatility of the surveying system.

1 測量システム
2 測定機
3 ターゲット装置
4 遠隔操作装置
5 支持装置
6 水平回転部
7 托架部
8 測定機本体
9 鉛直駆動部
11 ポール
12 ターゲット板
13 基準点
18 測距光射出部
19 受光部
21 測距演算部
22 撮像部
26 演算制御部
28 撮像制御部
29 画像処理部
33 射出光軸
37 受光光軸
39 測距光
40 通信部
41 反射測距光
42 測距光軸
43 光軸偏向部
46a,46b 光学プリズム
47a,47b プリズム要素
48a,48b プリズム要素
52a,52b モータ
61 非反射パターン
62 欠切部
63 反射鏡
65 天井
71 円スキャンパターン
74 ピーク値
76 ターゲット装置
77 照明灯
78 ターゲット装置
79 集光レンズ
81 ターゲット装置
82 多重焦点フレネルレンズ
84 ターゲット装置
87 走行装置
1 Surveying system 2 Measuring machine 3 Target device 4 Remote control device 5 Support device 6 Horizontal rotating part 7 Standing part 8 Measuring machine body 9 Vertical drive part 11 Pole 12 Target plate 13 Reference point 18 Distance measuring light emitting part 19 Light receiving part 21 Distance measurement calculation unit 22 Imaging unit 26 Calculation control unit 28 Imaging control unit 29 Image processing unit 33 Emission optical axis 37 Received optical axis 39 Distance measurement light 40 Communication unit 41 Reflected distance measurement light 42 Distance measurement optical axis 43 Optical axis deflection unit 46a , 46b Optical prism 47a, 47b Prism element 48a, 48b Prism element 52a, 52b Motor 61 Non-reflective pattern 62 Notch 63 Reflector 65 Ceiling 71 Circular scan pattern 74 Peak value 76 Target device 77 Illumination light 78 Target device 79 Condensing Lens 81 Target device 82 Multifocal Fresnel lens 84 Target device 87 Traveling device

Claims (9)

測距光を発し、測定対象物からの反射測距光を受光し、測距を行う測距部と、測距光を2次元にスキャン可能な光軸偏向部と、前記測距部、前記光軸偏向部を制御し、測距光の照射点の3次元データを測定する演算制御部とを有する測定機と、ポールと該ポールの上端に設けられたターゲット板とを有し、該ターゲット板に欠切部が形成され、該欠切部の背面側に偏向光学部材が設けられたターゲット装置とを具備する測量システムであって、
前記測定機は前記欠切部を通過するスキャンパターンで前記ターゲット板をスキャンし、
前記ターゲット板にはターゲット板表面と反射率の異なる非反射パターンが形成され、該非反射パターンは円スキャンの過程で前記欠切部を除く円スキャンラインと少なくとも3箇所で交差する様形成され、
前記少なくとも3箇所の3次元データで前記ターゲット板の傾き、回転を測定し、前記偏向光学部材を介して測距光が照射された測定点の距離を測定し、前記ターゲット板の傾き、回転と測距結果に基づき前記測定点の位置を測定する測量システム。
A distance measuring unit that emits distance measuring light, receives reflected distance measuring light from an object to be measured, and performs distance measuring, an optical axis deflection unit capable of scanning the distance measuring light in two dimensions, the distance measuring unit, and the above. The target has a measuring machine having an arithmetic control unit that controls an optical axis deflection unit and measures three-dimensional data of an irradiation point of ranging light, and a pole and a target plate provided at the upper end of the pole. A measuring system including a target device in which a notch is formed on a plate and a deflection optical member is provided on the back side of the notch.
The measuring machine circularly scanning the target plate in a circle scan pattern passing through said cutouts,
A non-reflective pattern having a reflectance different from that of the surface of the target plate is formed on the target plate, and the non-reflective pattern is formed so as to intersect the circular scan line excluding the cutout portion at at least three points in the process of circular scanning.
The tilt and rotation of the target plate are measured with the three-dimensional data of at least three locations, the distance of the measurement point irradiated with the distance measuring light via the deflection optical member is measured, and the tilt and rotation of the target plate are measured. A surveying system that measures the position of the measurement point based on the distance measurement result.
前記ターゲット板の前面側の表面は再帰反射部材からなる請求項1に記載の測量システム。 The surveying system according to claim 1, wherein the front surface of the target plate is made of a retroreflective member. 前記偏向光学部材に対して集光レンズが設けられ、該集光レンズにより測距光が前記測定点に結像、又は略結像され、該測定点と前記集光レンズにより再帰反射が構成された請求項1に記載の測量システム。 A condenser lens is provided for the deflection optical member, the distance measuring light is imaged or substantially imaged at the measurement point by the condenser lens, and retroreflection is configured by the measurement point and the condenser lens. The surveying system according to claim 1. 前記集光レンズは、多重焦点レンズ又は多重焦点フレネルレンズである請求項3に記載の測量システム。 The surveying system according to claim 3 , wherein the condenser lens is a multifocal lens or a multifocal Fresnel lens. 前記偏向光学部材は反射鏡である請求項1に記載の測量システム。 The surveying system according to claim 1, wherein the deflecting optical member is a reflecting mirror. 前記偏向光学部材はペンタプリズムである請求項1に記載の測量システム。 The surveying system according to claim 1, wherein the deflection optical member is a pentaprism. 前記欠切部は複数箇所設けられ、測距光は複数の方向に偏向され、複数箇所が測定される請求項1又は請求項4〜請求項6に記載の測量システム。 The surveying system according to claim 1 or claims 4 to 6 , wherein the cutouts are provided at a plurality of locations, the distance measuring light is deflected in a plurality of directions, and the plurality of locations are measured. 前記ターゲット板は回転可能に構成された請求項1に記載の測量システム。 The surveying system according to claim 1, wherein the target plate is rotatably configured. 走行装置を更に具備し、前記ターゲット装置は前記走行装置に設けられた請求項1に記載の測量システム。 The surveying system according to claim 1, further comprising a traveling device, wherein the target device is provided in the traveling device.
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