JP6937126B2 - ローバー及びローバー測定システム - Google Patents

Description

本発明は、測定点の測定に用いられるローバー及びローバー測定システムに関するものである。

ローバーは、下端が測定点に設置されるポールと、該ポールに設けられる測定対象物、データ処理装置等の測定補助装置とを有する。

ローバーは、測定作業者が持ち、ポールを測定点上に設置し、ポールの測定対象物を測定手段により測定し、その測定結果を測定点の測定結果とし、又測定結果は測定補助装置の表示部に表示されていた。

測定点を測定する手段として、人工衛星からの信号を受信して位置測定を行うＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）があり、ＧＮＳＳにより位置測定を行う場合、ＧＮＳＳアンテナがポールの上端に設けられ、測定対象物としてのアンテナの位置が測定される。又、測定手段としてトータルステーションが用いられる場合、測定対象物として反射鏡（プリズム）が設けられ、トータルステーションにより反射鏡の位置が測定される。

この為、ローバーが傾いた場合は、測定点と測定位置とでズレを生じ、ローバーの傾きは、そのまま水平方向、鉛直方向の誤差となっていた。従って、ローバーでの測定の場合、必ずローバーを鉛直に立てる必要があった。

従来、円形気泡管等の鉛直を検出する鉛直検出器がローバーに設けられ、作業者が目視で鉛直検出器によりローバーの鉛直性を確認し、或はローバーを鉛直に保持していた。

或は、加速度センサ等を利用して、ローバーの傾きを測定する方法が採用されている。

然し乍ら、円形気泡管等でローバーの鉛直性を保証するのは、面倒であり、又作業性、精度の上で問題があった。

又、加速度センサ等の利用では、温度によるドリフト、加速度センサの精度不足により測定精度を達成するのが困難であった。

特開２０１１−８２５９８号公報 特開２０１２−２２０５２１号公報 特開２０１６−１５１４２３号公報

本発明は、ローバーがローバー自体の傾斜を検出可能とし、ローバーの傾斜のいかんに拘らず、測定点の測定を可能としたものである。

本発明は、下端が測定点を示すポールと、該ポールの所定位置に設けられた測定補助装置と、該測定補助装置と一体に設けられ、前記測定補助装置の向きを検出する方向検出装置と、前記ポール下端から既知の距離に設けられた測定対象物とを具備し、前記測定補助装置は、直交する２軸を中心に回転可能に支持され、２軸方向の傾斜を検出する水平検出ユニットと、各軸を回転させる様設けたモータと、各軸にそれぞれ設けられたエンコーダと、前記水平検出ユニットからの検出結果に基づき該水平検出ユニットを水平にする様、前記モータを制御する演算処理部と、前記エンコーダは前記水平検出ユニットが水平となった場合の各軸の回転量を検出し、前記演算処理部は、前記エンコーダの検出結果に基づき２軸方向の傾斜を演算し、演算結果と前記距離、及び方向検出装置から得られる傾斜方向に基づき前記測定点に対する前記測定対象物の水平２方向のずれ、前記距離に対する鉛直方向のずれを演算する様構成したローバーに係るものである。

又本発明は、前記方向検出装置は、前記ポールの軸心と直交する光軸を有するカメラであるローバーに係るものである。

又本発明は、前記方向検出装置は、前記ポールの軸心と直交するレーザを発するレーザポインタであるローバーに係るものである。

又本発明は、前記方向検出装置は、方位コンパスであるローバーに係るものである。

又本発明は、前記のローバーと、前記測定対象物を測定する測定手段とを具備するローバー測定システムに係るものである。

又本発明は、前記方向検出装置は、前記ポールの軸心と直交する光軸を有するカメラであるローバー測定システムに係るものである。

又本発明は、前記方向検出装置は、前記ポールの軸心と直交するレーザを発するレーザポインタであるローバー測定システムに係るものである。

又本発明は、前記測定対象物はプリズムであり、前記測定手段はトータルステーションであるローバー測定システムに係るものである。

又本発明は、前記方向検出装置は、全周カメラであり、前記トータルステーションから照射される光を前記全周カメラで認識し、前記ローバーの方向を決定するローバー測定システムに係るものである。

更に又本発明は、前記測定対象物は、ＧＮＳＳアンテナであり、前記測定手段はＧＮＳＳ装置であるローバー測定システムに係るものである。

本発明によれば、下端が測定点を示すポールと、該ポールの所定位置に設けられた測定補助装置と、該測定補助装置と一体に設けられ、前記測定補助装置の向きを検出する方向検出装置と、前記ポール下端から既知の距離に設けられた測定対象物とを具備し、前記測定補助装置は、直交する２軸を中心に回転可能に支持され、２軸方向の傾斜を検出する水平検出ユニットと、各軸を回転させる様設けたモータと、各軸にそれぞれ設けられたエンコーダと、前記水平検出ユニットからの検出結果に基づき該水平検出ユニットを水平にする様、前記モータを制御する演算処理部と、前記エンコーダは前記水平検出ユニットが水平となった場合の各軸の回転量を検出し、前記演算処理部は、前記エンコーダの検出結果に基づき２軸方向の傾斜を演算し、演算結果と前記距離、及び方向検出装置から得られる傾斜方向に基づき前記測定点に対する前記測定対象物の水平２方向のずれ、前記距離に対する鉛直方向のずれを演算する様構成したので、ローバー自体が傾斜角、傾斜方向を検出し、傾斜に起因する測定点に対する測定対象物のずれを検出でき、ローバーの傾斜のいかんに拘らず、測定点の測定が可能であるという優れた効果を発揮する。

本発明の実施例に係るローバーの概略斜視図である。 該ローバーに設けられた測定補助装置の概略構成図である。 該ローバーに使用される姿勢検出装置の正面図である。 該姿勢検出装置の平面図である。 該姿勢検出装置の概略構成図である。 本実施例に於ける傾斜による誤差を補正する場合の説明図である。 本実施例に於ける傾斜による誤差を補正する場合の説明図である。 本実施例に於ける測定の説明図である。 本実施例に於ける測定時の表示の一例を示す図である。 本実施例に於ける測定の説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明の実施例に係るローバー１を示している。

該ローバー１は下端に於いて測定点を示すポール２と、該ポール２上の所定位置、例えば上端に設けられた測定補助装置３を有している。

前記測定補助装置３の上面に、測定対象物としてのプリズム４が設けられている。又、図示していないが、該プリズム４の基準位置を測定する為の測定装置が既知の位置に設置されている。該測定装置としては、追尾機能を有する測定装置が好ましく、例えばトータルステーションが用いられる。

前記プリズム４の基準位置（前記測定装置が測定する点）と前記ポール２の下端とは既知の距離となっている。

前記測定補助装置３には、前記プリズム４の光軸と平行な光軸を有するカメラ５が設けられ、前記測定補助装置３の所要の面、側面或は背面に表示部６（後述）が設けられる。又、前記測定補助装置３には、前記ポール２即ちローバー１の傾斜を検出する姿勢検出装置７（後述）が内蔵されている。

図２は、前記測定補助装置３の概略構成を示している。

該測定補助装置３は筐体８を有し、該筐体８に前記カメラ５、前記表示部６、前記姿勢検出装置７、演算処理部９、記憶部１０、通信部１１等が一体に設けられている。

前記カメラ５の光軸５ａは、前記ポール２が鉛直の状態で、水平となる様に（即ち、前記ポール２の軸心に対して直交する様に）設定されている。前記カメラ５は、受光素子１２としてＣＣＤ或はＣＭＯＳセンサを具備し、該受光素子１２を構成する画素は、前記受光素子１２上で位置が特定される様になっている。例えば、前記光軸５ａが前記受光素子１２の中心を通過し、画素の位置は前記受光素子１２の中心を原点とする座標系で特定される様になっている。前記カメラ５は、前記ローバー１の向きを検出する方向検出装置として機能する。

前記カメラ５で撮像された画像は、前記演算処理部９に入力される。

該演算処理部９は、前記受光素子１２からの画像信号から、基準となる画像、例えば、測定範囲内で予め設定された測定基準点、或はトータルステーションを抽出し、前記受光素子１２上に設定された座標系から抽出した画像の位置を特定し、更に測定基準点に対する前記光軸５ａの方向、即ち前記測定補助装置３の向きを演算する様構成されている。

前記記憶部１０には、前記カメラ５で取得した画像、測定装置が測定した測定結果等の測定データが格納され、又前記演算処理部９がデータ処理に必要なデータ処理プログラム、前記通信部１１が通信を行う為の通信プログラム、前記表示部６に画像を表示させる為の画像表示プログラム等のプログラムが格納されている。

前記通信部１１は、測定装置とのデータ通信を行い、測定装置で測定した結果を受信し、受信した測定結果は、前記記憶部１０に格納される。

次に、図３〜図５を参照して、前記姿勢検出装置７について説明する。

図３は、前記姿勢検出装置７が水平に設置されている状態での正面図、図４は該姿勢検出装置７の平面図を示している。図３中、該姿勢検出装置７が前記ポール２の鉛直を検出する時に、前記カメラ５の前記光軸５ａが水平になる様に、前記カメラ５と前記姿勢検出装置７とが関連付けられている。尚、図３は、前記姿勢検出装置７に前記カメラ５が一体的に設けられている場合を示している。

前記姿勢検出装置７は、水平を検出する水平検出ユニット１５を具備し、該水平検出ユニット１５は、以下に説明される様に、ジンバル機構を介して水平に支持される構造となっている。

矩形枠形状の外フレーム２１の内部に矩形枠形状の内フレーム２３が設けられ、該内フレーム２３の内部に前記水平検出ユニット１５が設けられる。前記外フレーム２１は、前記筐体８に固定されるか、或は該筐体８と兼用となっている。

前記内フレーム２３の側面（図４では上面、下面）から第１水平軸２４，２４が突設され、該第１水平軸２４，２４は前記外フレーム２１に設けられた軸受２２，２２と回転自在に嵌合する。前記第１水平軸２４，２４は水平方向に延出する第１水平軸心を有し、前記内フレーム２３は前記第１水平軸２４，２４を中心に鉛直方向に３６０゜回転自在となっている。

前記水平検出ユニット１５は第２水平軸２５に支持され、該第２水平軸２５の両端部は、前記内フレーム２３に設けられた軸受２７，２７に回転自在に嵌合する。前記第２水平軸２５は前記第１水平軸心と直交し、水平方向に延出する第２水平軸心を有し、前記水平検出ユニット１５は前記第２水平軸２５を中心に鉛直方向に３６０゜回転自在となっている。

前記水平検出ユニット１５は前記外フレーム２１に対して２軸方向に回転自在に支持されており、前記内フレーム２３を回転自在に支持する機構、前記水平検出ユニット１５を回転自在に支持する機構はジンバル機構を構成する。而して、前記水平検出ユニット１５は前記外フレーム２１に対してジンバル機構を介して支持され、更に前記内フレーム２３の回転を制約する機構は存在していないので、前記水平検出ユニット１５は前記外フレーム２１に対して全方向に自在に回転し得る様になっている。

前記第１水平軸２４，２４の一方、例えば図４中、下側の該第１水平軸２４には第１被動ギア２８が嵌着され、該第１被動ギア２８には第１駆動ギア２９が噛合している。又、前記外フレーム２１の下面には第１モータ３１が設けられ、前記第１駆動ギア２９は前記第１モータ３１の出力軸に嵌着されている。

前記第１水平軸２４，２４の他方には第１エンコーダ３２が設けられ、該第１エンコーダ３２は前記内フレーム２３の前記外フレーム２１に対する第１の回転角（第１の傾斜角）を検出する様に構成されている。

前記第２水平軸２５の一端部には、第２被動ギア３３が嵌着され、該第２被動ギア３３には第２駆動ギア３４が噛合している。又、前記内フレーム２３の側面（図示では左側面）には第２モータ３５が設けられ、前記第２駆動ギア３４は前記第２モータ３５の出力軸に嵌着されている。

前記第２水平軸２５の他端部には第２エンコーダ３６が設けられ、該第２エンコーダ３６は前記内フレーム２３に対する前記水平検出ユニット１５の第２の回転角（第２の傾斜角）を検出する様に構成されている。

前記第１エンコーダ３２、前記第２エンコーダ３６は、傾斜角演算部３８に電気的に接続されている。

前記水平検出ユニット１５は、第１傾斜センサ４１、第２傾斜センサ４２を有しており、前記第１傾斜センサ４１、前記第２傾斜センサ４２は、前記傾斜角演算部３８に電気的に接続されている。

前記姿勢検出装置７について、図５により更に説明する。

前記姿勢検出装置７は、前記第１エンコーダ３２、前記第２エンコーダ３６、前記第１傾斜センサ４１、前記第２傾斜センサ４２、前記傾斜角演算部３８、前記第１モータ３１、前記第２モータ３５の他に、更に記憶部４３、入出力制御部４４を具備している。

前記記憶部４３には、姿勢検出の為の演算プログラム等のプログラム、及び演算データ等のデータ類を格納している。

前記入出力制御部４４は、前記傾斜角演算部３８から出力される制御指令に基づき前記第１モータ３１、前記第２モータ３５を駆動し、前記水平検出ユニット１５、前記内フレーム２３を傾動させ、前記水平検出ユニット１５が水平を検出する様に制御する。

前記第１傾斜センサ４１は水平を高精度に検出するものであり、例えば水平液面に検出光を入射させ反射光の反射角度の変化で水平を検出する傾斜検出器、或は封入した気泡の位置変化で傾斜を検出する気泡管である。又、前記第２傾斜センサ４２は傾斜変化を高応答性で且つ広範囲の傾斜量を検出するものであり、例えば加速度センサである。

尚、前記第１傾斜センサ４１、前記第２傾斜センサ４２のいずれも、前記第１エンコーダ３２が検出する回転方向（傾斜方向）、前記第２エンコーダ３６が検出する回転方向（傾斜方向）の２軸方向の傾斜を個別に検出可能となっている。

前記傾斜角演算部３８は、前記第１傾斜センサ４１、前記第２傾斜センサ４２からの検出結果に基づき、傾斜角、傾斜方向を演算し、更に該傾斜角、傾斜方向に相当する前記第１エンコーダ３２の回転角、前記第２エンコーダ３６の回転角を演算する。

演算された前記第１エンコーダ３２の回転角、前記第２エンコーダ３６の回転角を合成することで傾斜角、傾斜方向が演算される。該傾斜角、傾斜方向は水平に対する前記筐体８、即ち前記測定補助装置３の傾斜角、傾斜方向（相対傾斜角）に対応する。

前記第１モータ３１、前記第２モータ３５、前記第１エンコーダ３２、前記第２エンコーダ３６、前記傾斜角演算部３８は相対傾斜角検出部を構成する。

尚、前記姿勢検出装置７は、前記外フレーム２１が水平に設置された場合に（即ち、前記測定補助装置３が水平であった場合に）、前記第１傾斜センサ４１が水平を検出する様に設定され、更に前記第１エンコーダ３２の出力、前記第２エンコーダ３６の出力が共に基準位置（回転角０゜）を示す様に設定される。

以下、前記姿勢検出装置７の作用について説明する。

先ず、傾斜の変化が緩やかであり、高精度に傾斜を検出する場合について説明する。

前記姿勢検出装置７が傾斜すると、前記第１傾斜センサ４１が傾斜に応じた信号を出力する。

前記傾斜角演算部３８は、前記第１傾斜センサ４１からの信号に基づき、傾斜角、傾斜方向を演算し、更に演算結果に基づき傾斜角、傾斜方向を０にする為の、前記第１モータ３１、前記第２モータ３５の回転量を演算し、前記入出力制御部４４を介して前記第１モータ３１、前記第２モータ３５を前記回転量駆動する駆動指令を発する。

前記第１モータ３１、前記第２モータ３５の駆動により、演算された傾斜角、傾斜方向の逆に傾斜する様、前記第１モータ３１、前記第２モータ３５が駆動される。前記第１モータ３１、前記第２モータ３５の駆動量（回転角）は前記第１エンコーダ３２、前記第２エンコーダ３６によって検出され、回転角が前記演算結果となったところで前記第１モータ３１、前記第２モータ３５の駆動が停止される。

更に、前記第１傾斜センサ４１が水平を検出する様、前記第１モータ３１、前記第２モータ３５の回転が微調整される。

この状態では、前記外フレーム２１が傾斜した状態で、前記水平検出ユニット１５が水平に制御される。

従って、該水平検出ユニット１５を水平とする為に、前記第１モータ３１、前記第２モータ３５により、前記内フレーム２３、前記水平検出ユニット１５を傾斜させた傾斜角、傾斜方向は、前記第１エンコーダ３２、前記第２エンコーダ３６で検出した回転角に基づき求められる。

前記傾斜角演算部３８は、前記第１傾斜センサ４１が水平を検出した時の、前記第１エンコーダ３２、前記第２エンコーダ３６の検出結果に基づき前記姿勢検出装置７の傾斜角、傾斜方向を演算する。この演算結果が、前記姿勢検出装置７の傾斜後の姿勢を示す。

前記傾斜角演算部３８は、演算された傾斜角、傾斜方向を前記姿勢検出装置７の検出信号として外部、即ち前記演算処理部９に出力する。

前記姿勢検出装置７が検出した傾斜角、傾斜方向は、前記光軸５ａの水平に対する傾斜角、傾斜方向に他ならない。前記演算処理部９は、前記姿勢検出装置７の検出結果及び前記プリズム４と前記ポール２下端迄の距離に基づき前記プリズム４の測定点に対する変位量を演算する。従って、前記測定補助装置３がどの様な姿勢であっても、前記プリズム４について傾斜に起因する誤差を補正することができ、正確な測定が実行できる。

次に、前記ローバー１が携帯された状態（即ち、該ローバー１を作業者が持ち移動している状態等）での、前記姿勢検出装置７の作用について説明する。

携帯された状態では、前記姿勢検出装置７の姿勢は刻々と変化する。従って、高応答性の前記第２傾斜センサ４２の検出結果に基づき、姿勢検出が行われる。

先ず、水平状態を前記第１傾斜センサ４１により検出し、その後の姿勢変化を高応答性の前記第２傾斜センサ４２により求め、該第２傾斜センサ４２からの検出結果に基づき姿勢検出をする様に制御すれば、前記姿勢検出装置７の傾斜角、傾斜方向をリアルタイムで検出することが可能となる。

更に、図３、図４に示される構造の通り、前記水平検出ユニット１５、前記内フレーム２３の回転を制約するものが無く、前記水平検出ユニット１５、前記内フレーム２３は共に３６０゜以上の回転が可能である。即ち、前記姿勢検出装置７がどの様な姿勢となろうとも（例えば、該姿勢検出装置７の天地が逆になった場合でも）、全方向での姿勢検出が可能である。

従って、傾斜測定範囲の制限が無く、広範囲、全姿勢での姿勢検出が可能である。

高応答性を要求する場合は、前記第２傾斜センサ４２の検出結果に基づき姿勢検出が行われるが、前記第２傾斜センサ４２は前記第１傾斜センサ４１に比べ検出精度が悪いのが一般的である。

本実施例では、高精度の前記第１傾斜センサ４１と高応答性の前記第２傾斜センサ４２を具備することで、該第２傾斜センサ４２のみの検出結果に基づき高精度の姿勢検出が可能となる。

該第２傾斜センサ４２が検出した傾斜角に基づき、該傾斜角が０になる様に前記第１モータ３１、前記第２モータ３５を駆動し、更に前記第１傾斜センサ４１が水平を検出する迄前記第１モータ３１、前記第２モータ３５の駆動を継続する。前記第１傾斜センサ４１が水平を検出した時の前記第１エンコーダ３２、前記第２エンコーダ３６の値、即ち実際の傾斜角と前記第２傾斜センサ４２が検出した傾斜角との間で偏差を生じれば、該偏差に基づき前記第２傾斜センサ４２の傾斜角を較正することができる。

従って、予め、該第２傾斜センサ４２の検出傾斜角と、前記第１傾斜センサ４１による水平検出と前記第１エンコーダ３２、前記第２エンコーダ３６の検出結果に基づき求めた傾斜角との関係を取得しておけば、前記第２傾斜センサ４２に検出された傾斜角の較正（キャリブレーション）をすることができる。このキャリブレーションにより、前記第２傾斜センサ４２による高応答性の姿勢検出に於いて、精度を向上させることができる。

前記水平検出ユニット１５を、高精度の前記第１傾斜センサ４１と高応答性の前記第２傾斜センサ４２との組合わせとすることで、前記測定補助装置３を移動体に搭載し、移動しつつ、高精度の測定をリアルタイムで行うことができる。

尚、前記測定補助装置３が安定した状態に支持される場合、動きの少ない状態で支持される場合で、高精度の前記第１傾斜センサ４１が追従可能な状況では、高応答性の前記第２傾斜センサ４２は省略することができる。例えば、上記した様に、ポール等の補助具に前記測定補助装置３が取付けられ、前記ポールを地面に立てて測定が行われる場合等は、動きが少なく安定した状態である。前記ローバー１の用途が前記ポールを地面に立てた状態での使用に限定される場合は、高応答性の前記第２傾斜センサ４２は省略することができる。

一方、追従性が要求されるが、高精度が要求されない場合は、前記第１傾斜センサ４１を省略し、前記第２傾斜センサ４２のみとすることもできる。

以下、図６〜図１０を参照して本実施例に於いてローバー１を用いた測定について説明する。

図６、図７では測定手段が、トータルステーションであり、追尾機能を有する。

前記ローバー１の上端に、プリズム４が設けられ、該プリズム４の基準位置と前記ポール２の下端との距離はＬである。

図６に於いて、前記ポール２の下端を測定点Ｐに設置する。この時の鉛直に対する傾斜角は、θ1 、θ2 とする。ここで、傾斜角θ1 は、測定点から測定基準点（図示せず）に向う方向（即ち、測定点と測定基準点とを結ぶ方向）、傾斜角θ2 は、測定点と測定基準点とを結ぶ方向に対して直角の方向とする。更に、測定手段として、トータルステーション等の測定装置を使用する場合は、トータルステーション４５の設置位置を測定基準点とすることができる（図８、図１０参照）。

前記トータルステーション４５で測定した結果は、前記通信部１１により受信され、測定結果は前記記憶部１０に格納される。

前記カメラ５により、測定基準点を含む画像を取得することができ、測定基準点の画像が前記受光素子１２の中心に位置する様、前記ローバー１の向きを調整することで、該ローバー１の向きを前記測定基準点に正対させることができる。

前記ローバー１を測定基準点に正対させる場合、作業者が測定基準点を前記表示部６で確認しつつ行ってもよく、或は前記受光素子１２の中心に対する基準位置の偏差を前記受光素子１２の出力信号に基づき求め、偏差を前記表示部６に表示し、偏差が０となる様に向きを調整してもよい。

尚、追尾機能を有する測定装置（トータルステーション）が使用される場合は、測定装置から追尾光等の光が発せられており、前記受光素子１２による追尾光の受光位置から、前記ローバー１の向き、或は向き偏差（向きのズレ）を求めてもよい。

前記姿勢検出装置７により、前記ローバー１の水平に対して２方向の傾斜角、即ち、鉛直に対して２方向の傾斜角θ1 、θ2 を検出することができる。

図６に於いて、トータルステーションにより前記プリズム４の位置（３次元座標）を測定すると、測定結果は傾斜角θ1 、θ2 に起因する誤差を含んでいる。

先ず、傾斜角θ1 、θ2 で２方向に傾斜している場合で、その時の前記プリズム４の位置（３次元座標）を（ｘ′′，ｙ′′，ｚ′′）とする。尚、ｘ方向の傾斜角をθ1 、ｙ方向の傾斜角をθ2 とする。

先ず、前記ローバー１の傾斜によるｘ方向の変位は、Ｌｓｉｎθ2 となり、前記ローバー１の傾斜によるｙ方向の変位は、Ｌｓｉｎθ1 となる。更に、前記ローバー１が２方向に傾斜した場合の、ｚ方向（鉛直方向）の変位は、Ｌ（１−ｃｏｓ√（θ1 ² ＋θ2 ² ））となる。

従って、前記プリズム４の位置は、
ｘ′′＝ｘ１−Ｌｓｉｎθ2
ｙ′′＝ｙ１−Ｌｓｉｎθ1
ｚ′′＝ｚ１＋Ｌ（１−ｃｏｓ√（θ1 ² ＋θ2 ² ））
となる。

測定時の前記ローバー１の傾斜角を検出することで、傾斜に起因する誤差が演算でき、得られた誤差で測定値を補正できる。従って、作業者が前記ローバー１を正確に鉛直状態に保持することなく、正確な測定を行うことができる。

尚、上記説明では、前記表示部６に表示された測定基準点をもとに作業者が前記ローバー１を測定基準点に正対させたが、前記受光素子１２上で、該受光素子１２の中心に対する測定基準点の位置ズレから方向の偏差を求めることができるので、求めた偏差から更に測定値を演算により（自動的に）補正する様にすれば、前記ローバー１を測定基準点に正確に正対させなくともよい。

図８〜図１０は、前記ローバー１を使用し、屋内での測定を行う場合の実施例を示している。

先ず、図８は、前記ローバー１を鉛直に保持できない場合の測定を示している。尚、測定手段としては、トータルステーション４５が用いられている。

該トータルステーション４５が、部屋の床面の既知の位置に設置される。

壁面４６と床面４７との境界線４８上に位置する測定点Ｐ１を測定する場合、前記ポール２の下端を測定点Ｐ１に設置する。前記ローバー１は、前記壁面４６から離反する様に傾き、この傾きは前記姿勢検出装置７によって検出される。

前記ローバー１の向きについては、前記カメラ５で取得された画像４９が前記表示部６に表示され、前記画像４９を視認することで前記ローバー１の向きが判断される。従って、前記画像４９に基づき前記ローバー１を前記トータルステーション４５（測定基準点）に正対させることができる。

尚、図９は、前記表示部６に前記トータルステーション４５の前記画像４９が表示されている状態を示している。

前記プリズム４の位置が前記トータルステーション４５によって測定され、測定値が前記姿勢検出装置７によって検出された傾き角によって補正される。従って、前記ローバー１の姿勢に拘らず、測定点Ｐ１の正確な測定値が得られる。

又、部屋の隅を測定点Ｐ２として測定する場合、前記ポール２の下端を測定点Ｐ２に設置すると、前記ローバー１は、壁面４６′，４６′′から離反する様に傾く。前記姿勢検出装置７は前記ローバー１の全方向の傾斜を検出できるので、前記ローバー１の傾きは前記姿勢検出装置７によって検出される。前記プリズム４の位置が前記トータルステーション４５によって測定され、検出された傾き角によって補正され、測定点Ｐ２の正確な測定値が得られる。

図１０は、前記床面４７の任意な測定点Ｐ３、壁面４６′′′の任意な測定点Ｐ４、天井５１の任意な測定点Ｐ５を測定する場合を示している。

前記姿勢検出装置７は、３６０゜の全姿勢で傾斜を検出可能であるので、測定点Ｐ４を測定する場合の様に、前記ローバー１が水平姿勢でも、測定点Ｐ５を測定する場合の様に、前記ローバー１が上下逆であっても、支障なく、前記姿勢検出装置７により傾斜が測定できる。

更に、前記ローバー１が水平姿勢、倒立姿勢であることは、画像から判断できる。又、測定を行う場合に、測定と同時に画像を取得し、画像を測定値に関連付けて記憶することで、測定時の前記ローバー１の姿勢を判断することができ、測定後データの処理を行う場合に作業性が向上する。

前記ローバー１が、衛星からの信号を受信できる環境で使用される場合、例えば屋外で使用される場合は、前記プリズム４の代りに測定対象物としてＧＮＳＳアンテナがポールの上端に設けられてもよい。更にこの場合、測定手段としてＧＮＳＳ装置が用いられ、該ＧＮＳＳ装置により、測定点の測定を行ってもよい。この場合も、前記姿勢検出装置７によりポール２の傾斜角を検出し、検出した傾斜角に基づき測定結果を補正し、正確な測定点の測定を行うことができる。

又、測定手段としてＧＮＳＳ装置が用いられる場合、方位コンパスが前記ローバー１に設けられ、前記方位コンパスにより前記ローバー１の向きを検出し、該ローバー１の傾きの方向を求めてもよい。或は、カメラが取得した画像に基づき、前記ローバー１の向き、傾斜方向を求める様にしてもよい。

更に、測定手段として、トータルステーションが使用される場合は、カメラ５として全周カメラ（例えば、特許文献１、或は特許文献２に記載の全周カメラ）が用いられ、トータルステーションから照射される光を全周カメラで認識し、方向を決定する様にしてもよい。ここで、トータルステーションから照射される光は、ガイドライト又は、距離計の光又は、自動視準、追尾に於ける光があるが、いずれが利用されてもよい。

上記実施例では、前記ローバー１の方向検出を行う為にカメラ５が設けられたが、方向検出装置として、前記ポール２の軸心と直交するレーザ光を発するレーザポインタであってもよい。

１ ローバー
２ ポール
３ 測定補助装置
４ プリズム
５ カメラ
６ 表示部
７ 姿勢検出装置
８ 筐体
９ 演算処理部
１０ 記憶部
１１ 通信部
１２ 受光素子
１５ 水平検出ユニット
３１ 第１モータ
３２ 第１エンコーダ
３５ 第２モータ
３６ 第２エンコーダ
４１ 第１傾斜センサ
４２ 第２傾斜センサ
４５ トータルステーション

Claims (5)

1. 下端が測定点を示すポールと、該ポールの所定位置に設けられた測定補助装置と、該測定補助装置と一体に設けられ、前記測定補助装置の向きを検出する方向検出装置と、前記ポール下端から既知の距離に設けられた測定対象物とを具備し、
   前記測定補助装置は、直交する２軸を中心に回転可能に支持され、２軸方向の傾斜を検出する水平検出ユニットと、各軸を回転させる様設けたモータと、各軸にそれぞれ設けられたエンコーダと、前記水平検出ユニットからの検出結果に基づき該水平検出ユニットを水平にする様、前記モータを制御する演算処理部とを有し、前記エンコーダは前記水平検出ユニットが水平となった場合の各軸の回転量を検出し、前記演算処理部は、前記エンコーダの検出結果に基づき２軸方向の傾斜を演算し、演算結果と前記距離、及び方向検出装置から得られる傾斜方向に基づき前記測定点に対する前記測定対象物の水平２方向のずれ、前記距離に対する鉛直方向のずれを演算する様構成され、
   更に、前記方向検出装置は、前記ポールの軸心と直交する光軸を有するカメラであり、該カメラは座標系が設定された受光素子を有し、該受光素子からの画像信号は前記演算処理部に入力され、
   該演算処理部は、前記画像信号から基準となる画像を抽出し、前記受光素子の座標系から抽出した画像の位置を特定し、該位置に対する前記光軸の方向に基づき前記測定補助装置の向きを演算する様構成したローバー。
2. 請求項１のローバーと、前記測定対象物を測定する測定手段とを具備するローバー測定システム。
3. 前記測定対象物はプリズムであり、前記測定手段はトータルステーションである請求項２のローバー測定システム。
4. 前記カメラは、全周カメラであり、前記トータルステーションから照射される光を前記全周カメラで認識し、前記ローバーの方向を決定する請求項３のローバー測定システム。
5. 前記測定対象物は、ＧＮＳＳアンテナであり、前記測定手段はＧＮＳＳ装置である請求項２のローバー測定システム。

Images