JP7201863B1 - 計測装置及び計測方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
点群データを取得する方法を提供する。
【解決手段】
３Ｄスキャナを間欠的に移動しながら前記３Ｄスキャナで環境の点群データを取得する方法は、３Ｄスキャナの移動方向に関して、４つの球体（２４１～２４４）を互いに間隔をあけて配置する球体配置工程と、３Ｄスキャナを用いて前記４つの球体を含む環境の点群データを取得する計測工程と、記計測工程の後、３Ｄスキャナを移動するスキャナ移動工程と、計測工程の後、４つの球体（２４１～２４４）のうちで計測工程の時点で３Ｄスキャナの移動方向に関して最も上流側に位置する球体を、４つの球体のうちで計測工程の時点で３Ｄスキャナの移動方向に関して最も下流側に位置する球体の下流側に移動する球体移動工程と、計測工程、スキャナ移動工程及び球体移動工程を繰り返し実行する繰り返し工程を含む。
【選択図】図５
点群データを取得する方法を提供する。
【解決手段】
３Ｄスキャナを間欠的に移動しながら前記３Ｄスキャナで環境の点群データを取得する方法は、３Ｄスキャナの移動方向に関して、４つの球体（２４１～２４４）を互いに間隔をあけて配置する球体配置工程と、３Ｄスキャナを用いて前記４つの球体を含む環境の点群データを取得する計測工程と、記計測工程の後、３Ｄスキャナを移動するスキャナ移動工程と、計測工程の後、４つの球体（２４１～２４４）のうちで計測工程の時点で３Ｄスキャナの移動方向に関して最も上流側に位置する球体を、４つの球体のうちで計測工程の時点で３Ｄスキャナの移動方向に関して最も下流側に位置する球体の下流側に移動する球体移動工程と、計測工程、スキャナ移動工程及び球体移動工程を繰り返し実行する繰り返し工程を含む。
【選択図】図５
Description
本発明は、３Ｄスキャナを搭載するための計測装置及び３Ｄスキャナを用いた計測方法に関する。
３Ｄスキャナ（以下、「スキャナ」という。）を用いて構造物等の点群データを取得する場合、出来るだけ死角を無くすために、複数の場所にスキャナを移動する必要がある。また、スキャナ移動前に取得した点群データとスキャナ移動後に取得した点群データを合成（結合）して一つの点群データにするためには、周辺に少なくとも３つのターゲットを配置し、移動前及び移動後の点群データにそれら３つのターゲットの点群データが共通に含まれるようにしなければならない。
例えば、非特許文献１に開示された計測では、建物室内の４か所にターゲットを固定した状態でスキャナを室内の３か所に順次設置（移動）して計測を繰り返すことで、室内全体の点群データを取得している。
このように、比較的狭い室内の計測でも４か所にターゲットを配置しなければならないわけで、これが大型構造物の計測になると、必要なターゲットの数は計り知れない程になる。
「３Ｄスキャナ―の活用について」『建築コスト研究、Ｎｏ．８８， ２０１５．１、（一財）建築コスト管理システム研究所、新技術調査検討会
そこで、本発明は、出来るだけ少ない数のターゲットを用いて、大型の構造物や広い敷地であってもその全体の点群データを取得可能な方法及びその方法に好適に使用できる装置の提供を目的とする。
具体的に、本発明に係る計測方法の実施形態１は、
３Ｄスキャナを間欠的に移動しながら前記３Ｄスキャナで環境の点群データを取得する方法であって、
前記３Ｄスキャナの移動方向に関して、４つの球体を互いに間隔をあけて配置する球体配置工程と、
３Ｄスキャナを用いて前記４つの球体を含む環境の点群データを取得する計測工程と、
前記計測工程の後、前記３Ｄスキャナを移動するスキャナ移動工程と、
前記計測工程の後、前記４つの球体のうちで前記計測工程の時点で前記３Ｄスキャナの移動方向に関して最も上流側に位置する球体を、前記４つの球体のうちで前記計測工程の時点で前記３Ｄスキャナの移動方向に関して最も下流側に位置する球体の下流側に移動する球体移動工程と、
前記計測工程、前記スキャナ移動工程及び前記球体移動工程を繰り返し実行する繰り返し工程を含む。
なお、本実施形態は、球体配置工程は「４つの球体」を互いに間隔をあけて配置すること記載しているが、本実施形態は４つ以上の球体を含み、それら４つ以上の球体のうちの４つが「４つの球体」に該当する形態を含むと解釈すべきである。
３Ｄスキャナを間欠的に移動しながら前記３Ｄスキャナで環境の点群データを取得する方法であって、
前記３Ｄスキャナの移動方向に関して、４つの球体を互いに間隔をあけて配置する球体配置工程と、
３Ｄスキャナを用いて前記４つの球体を含む環境の点群データを取得する計測工程と、
前記計測工程の後、前記３Ｄスキャナを移動するスキャナ移動工程と、
前記計測工程の後、前記４つの球体のうちで前記計測工程の時点で前記３Ｄスキャナの移動方向に関して最も上流側に位置する球体を、前記４つの球体のうちで前記計測工程の時点で前記３Ｄスキャナの移動方向に関して最も下流側に位置する球体の下流側に移動する球体移動工程と、
前記計測工程、前記スキャナ移動工程及び前記球体移動工程を繰り返し実行する繰り返し工程を含む。
なお、本実施形態は、球体配置工程は「４つの球体」を互いに間隔をあけて配置すること記載しているが、本実施形態は４つ以上の球体を含み、それら４つ以上の球体のうちの４つが「４つの球体」に該当する形態を含むと解釈すべきである。
本発明の計測方法の実施形態２は、
３つの第１の球体を互いに間隔をあけて配置した第１の球体セット、３つの第２の球体を互いに間隔をあけて配置した第２の球体セットと、３Ｄスキャナとを用い、前記第１の球体セット、前記第２の球体セット、及び前記３Ｄスキャナを移動させながら、環境の点群データを取得する方法であって、
移動方向の上流側から下流側に向かって、前記第１の球体セット、前記３Ｄスキャナ及び前記第２の球体セットを順番に設置する第１の設置工程と、
前記３Ｄスキャナで前記第１の球体セットと前記第２の球体セットを含む第１の環境の第１の点群データを取得する第１の計測工程と、
前記第１の計測工程に続いて、前記第１の球体セットを前記第２の球体セットに向けて移動して、前記移動方向に前記第１の球体セット、前記３Ｄスキャナ及び前記第２の球体セットを順番に設置する第２の設置工程と、
前記第２の設置工程に続いて、前記３Ｄスキャナで前記第１の球体セットと前記第２の球体セットを含む第２の環境の第２の点群データを取得する第２の計測工程と、
前記第２の計測工程に続いて、前記第２の球体セットを前記移動方向に移動して、前記移動方向に、前記第１の球体セット、前記３Ｄスキャナ及び前記第２の球体セットを順番に設置する第３の設置工程と、
前記第３の設置工程に続いて、前記３Ｄスキャナで前記第１の球体セットと前記第２の球体セットを含む第３の環境の第１の点群データを取得する第３の計測工程と、
前記第３の計測工程に続いて、前記第１の球体セットを前記第２の球体セットに向けて移動して、前記移動方向に前記第１の球体セット、前記３Ｄスキャナ及び前記第２の球体セットを順番に設置する第４の設置工程と、
前記第４の設置工程に続いて、前記３Ｄスキャナで前記第１の球体セットと前記第２の球体セットを含む第４の環境の第４の点群データを取得する第４の計測工程と、
前記第４の計測工程に続いて、前記第２の球体セットを前記移動方向に移動して、前記移動方向に、前記第１の球体セット、前記３Ｄスキャナ及び前記第２の球体セットを順番に設置する第５の設置工程と、
前記第５の設置工程に続いて、前記３Ｄスキャナで前記第１の球体セットと前記第２の球体セットを含む第５の環境の第５の点群データを取得する第５の計測工程
を含む。
なお、本実施形態において、第１の球体セットは３つの第１の球体を有し、第２の球体セットは３つの第２の球体を有するものと記載しているが、本実施形態は、それぞれの球体セットは３つ以上の球体を有していてもよく、それら３つ以上の球体のうちの３つが「３つの第１の球体」及び「３つの第２の球体」を構成する形態を含むと解釈すべきである。
３つの第１の球体を互いに間隔をあけて配置した第１の球体セット、３つの第２の球体を互いに間隔をあけて配置した第２の球体セットと、３Ｄスキャナとを用い、前記第１の球体セット、前記第２の球体セット、及び前記３Ｄスキャナを移動させながら、環境の点群データを取得する方法であって、
移動方向の上流側から下流側に向かって、前記第１の球体セット、前記３Ｄスキャナ及び前記第２の球体セットを順番に設置する第１の設置工程と、
前記３Ｄスキャナで前記第１の球体セットと前記第２の球体セットを含む第１の環境の第１の点群データを取得する第１の計測工程と、
前記第１の計測工程に続いて、前記第１の球体セットを前記第２の球体セットに向けて移動して、前記移動方向に前記第１の球体セット、前記３Ｄスキャナ及び前記第２の球体セットを順番に設置する第２の設置工程と、
前記第２の設置工程に続いて、前記３Ｄスキャナで前記第１の球体セットと前記第２の球体セットを含む第２の環境の第２の点群データを取得する第２の計測工程と、
前記第２の計測工程に続いて、前記第２の球体セットを前記移動方向に移動して、前記移動方向に、前記第１の球体セット、前記３Ｄスキャナ及び前記第２の球体セットを順番に設置する第３の設置工程と、
前記第３の設置工程に続いて、前記３Ｄスキャナで前記第１の球体セットと前記第２の球体セットを含む第３の環境の第１の点群データを取得する第３の計測工程と、
前記第３の計測工程に続いて、前記第１の球体セットを前記第２の球体セットに向けて移動して、前記移動方向に前記第１の球体セット、前記３Ｄスキャナ及び前記第２の球体セットを順番に設置する第４の設置工程と、
前記第４の設置工程に続いて、前記３Ｄスキャナで前記第１の球体セットと前記第２の球体セットを含む第４の環境の第４の点群データを取得する第４の計測工程と、
前記第４の計測工程に続いて、前記第２の球体セットを前記移動方向に移動して、前記移動方向に、前記第１の球体セット、前記３Ｄスキャナ及び前記第２の球体セットを順番に設置する第５の設置工程と、
前記第５の設置工程に続いて、前記３Ｄスキャナで前記第１の球体セットと前記第２の球体セットを含む第５の環境の第５の点群データを取得する第５の計測工程
を含む。
なお、本実施形態において、第１の球体セットは３つの第１の球体を有し、第２の球体セットは３つの第２の球体を有するものと記載しているが、本実施形態は、それぞれの球体セットは３つ以上の球体を有していてもよく、それら３つ以上の球体のうちの３つが「３つの第１の球体」及び「３つの第２の球体」を構成する形態を含むと解釈すべきである。
実施形態２は、前記第１の設置工程、前記第１の計測工程、前記第２の設置工程、前記第２の計測工程、前記第３の設置工程、前記第３の計測工程、前記第４の設置工程、前記第４の計測工程、前記第５の設置工程、及び前記第５の計測工程、を繰り返す繰り返し工程を有することが好ましい。
実施形態２において、前記第１の球体セットを第１の支持体に支持させ、前記第２の設置工程と前記第４の設置工程において、前記第１の球体セットを前記第１の支持体と共に移動させることが好ましい。
実施形態２において、前記第２の球体セットを第２の支持体に支持させ、前記第３の設置工程と前記第５の設置工程において、前記第２の球体セットを前記第２の支持体と共に移動させることが好ましい。
実施形態２において、前記３Ｄスキャナを第３の支持体に支持させ、前記第２の設置工程、前記第３の設置工程、前記第４の設置工程及び前記第５の設置工程の少なくとも１つにおいて、前記３Ｄスキャナを前記第３の支持体と共に移動させることが好ましい。
実施形態２において、
前記第１の球体セットは、
基台と、
基台に支持された複数の柱と、
前記複数の柱のそれぞれに昇降可能に支持された複数の球体と、
前記複数の球体の高さをそれぞれ調整する機構を備えており、
前記複数の球体が、前記３つの第１の球体を含むことが好ましい。
前記第１の球体セットは、
基台と、
基台に支持された複数の柱と、
前記複数の柱のそれぞれに昇降可能に支持された複数の球体と、
前記複数の球体の高さをそれぞれ調整する機構を備えており、
前記複数の球体が、前記３つの第１の球体を含むことが好ましい。
実施形態２において、
前記第２の球体セットは、
基台と、
基台に支持された複数の柱と、
前記複数の柱のそれぞれに昇降可能に支持された複数の球体と、
前記複数の球体の高さをそれぞれ調整する機構を備えており、
前記複数の球体が、前記３つの第２の球体を含むことが好ましい。
前記第２の球体セットは、
基台と、
基台に支持された複数の柱と、
前記複数の柱のそれぞれに昇降可能に支持された複数の球体と、
前記複数の球体の高さをそれぞれ調整する機構を備えており、
前記複数の球体が、前記３つの第２の球体を含むことが好ましい。
実施形態３は計測装置に関し、該計測装置は、
基台と、
基台に支持された複数の柱と、
前記複数の柱のそれぞれに昇降可能に支持された球体と、
前記球体の高さを調整する機構を備えている。
基台と、
基台に支持された複数の柱と、
前記複数の柱のそれぞれに昇降可能に支持された球体と、
前記球体の高さを調整する機構を備えている。
実施形態４は別の計測装置に関し、該計測装置は、
計測対象の点群データを取得するために３Ｄスキャナと共に使用される計測装置であって、
３つの球体を互いに間隔をあけた状態で支持する支持体を備えている。
なお、「３つの球体」は限定的ではなく、実施形態４は３つ以上の球体を含む形態も含むと解釈すべきである。
計測対象の点群データを取得するために３Ｄスキャナと共に使用される計測装置であって、
３つの球体を互いに間隔をあけた状態で支持する支持体を備えている。
なお、「３つの球体」は限定的ではなく、実施形態４は３つ以上の球体を含む形態も含むと解釈すべきである。
実施形態４において、前記支持体（５５）が三脚（５０）であることが好ましい。
実施形態４において、前記３つの球体（４１，４２，４３）のそれぞれが前記三脚（５０）を構成する３つの脚（５１，５２，５３）に設けられていることが好ましい。
実施形態４において、前記３つの球体（４１，４２，４３）のそれぞれが前記三脚（５０）に着脱可能であることが好ましい。
前記三脚（５０）が前記３Ｄスキャナ（１７）を支持していることが好ましい。
上述の実施形態に係る計測装置又は方法によれば、最小限の数のターゲットを用いて、大型の構造物や広い敷地であってもその全体の点群データを取得できる。
以下、添付図面を参照して、本発明の複数の実施形態を説明する。
［実施形態１］
実施形態１は、３Ｄスキャナ（以下、「スキャナ」という。）と４つのターゲットを用いた点群データの取得方法であって、特に、スキャナと４つのターゲットを移動しながら点群データを取得する手順に特徴を有するものである。
実施形態１は、３Ｄスキャナ（以下、「スキャナ」という。）と４つのターゲットを用いた点群データの取得方法であって、特に、スキャナと４つのターゲットを移動しながら点群データを取得する手順に特徴を有するものである。
［使用装置］
実施形態１に使用する装置は、図１に示すスキャナ装置１と図４に示すターゲット装置２である。
実施形態１に使用する装置は、図１に示すスキャナ装置１と図４に示すターゲット装置２である。
［スキャナ装置］
スキャナ装置１は、リモートコントローラからの信号に基づいて任意の方向に移動可能な自走式が好ましい。ただし、スキャナ装置は、自走式である必要はなく、スキャナ装置に取り付けたけん引装置又は手押し装置等を介して人が移動させる非自走式であってもよい。以下の説明では、自走式のスキャナ装置を説明する。
スキャナ装置１は、リモートコントローラからの信号に基づいて任意の方向に移動可能な自走式が好ましい。ただし、スキャナ装置は、自走式である必要はなく、スキャナ装置に取り付けたけん引装置又は手押し装置等を介して人が移動させる非自走式であってもよい。以下の説明では、自走式のスキャナ装置を説明する。
図１を参照すると、スキャナ装置１は、台車１０を有する。
台車１０は、基台１１と、基台１１に取り付けた複数（実施形態では４つ）の車輪（２つの前輪１２と２つの後輪１３）を有する。２つの前輪１２は、スキャナ装置１の移動方向を変えることができるように、ステアリング機構（図示せず）を介して基台１１に連結されている。一方、２つの後輪１３は、基台１１に固定された車軸（図示せず）に連結されている。
基台１１の上面には、４つの柱１４が固定されている。４つの柱１４は、水平２方向（前後方向Ｘ方向（図１の左右方向）と、それに直交するＹ方向（図１の表裏方向）に対して対称に配置されている。
４つの柱１４は、テーブル１５を支持している。
テーブル１５の中央（４つの柱１４の中央）には、３Ｄスキャナ（以下、「スキャナ」という。）１６が固定されている。実施形態において、スキャナ１６は、例えば、ＦＡＲＯ社から提供されている３Ｄスキャナ「FARO Focus Premium」が利用可能である。
周知のとおり、スキャナ１６は、周辺環境（測定対象物を含む）に照射したレーザが周辺環境に反射して帰ってくるまでの時間又は位相差から距離情報を算出し、また、レーザの移動方向角度から角度情報を算出し、これら距離情報と角度情報から周辺環境の３次元位置情報（点群データ）を取得するものである。
そのために、例えば図２に示すように、スキャナ１６は、テーブル１５に固定された下部固定部１７と、下部固定部１７に支持された上部回転部１８を有する。上部回転部１８は、鉛直軸１９を中心に下部固定部１７に対して、水平面上で回転可能に連結されている。
下部固定部１７と上部回転部１８には、下部固定部１７に対して上部回転部１８を回転するために必要な水平回転機構が設けられている。実施形態では、水平回転機構は、モータ２０と、モータ２０の回転を上部回転部１８の回転に変換する回転伝達機構を含む。実施形態では、モータ２０は、例えば上部回転部１８に収容され、回転伝達機構が下部固定部１７と上部回転部との間に介在している。
上部回転部１８は、水平軸２１を中心に回転可能に支持された円筒ミラー２２を有する。円筒ミラー２２は、水平軸２１及び鉛直軸１９と４５度の角度をもって交叉する反射面２３を有する。円筒ミラー２２は、水平軸２１を中心に円筒ミラー２２を回転する鉛直回転機構に連結されている。実施形態では、鉛直回転機構は、モータ２４7と、モータ２４の回転を円筒ミラー２２に伝達する回転伝達機構を含む。
上部回転部１８はまた、レーザを発振するレーザ発振部２５、発振されたレーザを案内する光学系２６、周辺環境から戻ってくる反射レーザを検出するセンサ２７、オペレータが保持するリモートコントローラ３からの信号を受信する通信部２８、上述した複数の装置を予め決められた手順にしたがって駆動するとともに後に説明するように取得した点群データを保存し処理するプロセッサ２９、及びそれらの装置に電力を供給する電源部３０を有する。
このような構成を備えたスキャナ装置１によれば、リモートコントローラ３から発信された起動信号を通信部２８が受信し、その情報がプロセッサ１９に伝達されると、プロセッサ１９はモータ２０，２４を駆動する。これにより、上部回転部１８が鉛直軸１９を中心に回転し、円筒ミラー２２が水平軸２１を中心に回転する。この状態で、プロセッサ１９は、レーザ発振部２５を起動してレーザを発振する。光学系２６は、レーザ発振部２５が発振したレーザを水平軸２１に沿って反射面２３に案内し、反射面２３を介して周辺環境に投射する。周辺環境（計測対象を含む。）で反射したレーザは、反射面２３から光学系２６を介してセンサ２７で検出される。例えばタイムオブフライト方式のスキャナでは、プロセッサ２９は、発振されたレーザがセンサ２７で検出されるまでの時間に基づいて周辺環境までの距離情報を算出し、また、レーザの移動方向角度から角度状態を算出し、これら距離情報を角度情報に基づいて計測対象の３次元位置情報（点群データ）を取得し保存する。
図３に示すように、スキャナ装置１は、自走するために必要な設備を搭載している。例えば、それらの設備には、図３に示すように、後輪１３に駆動連結されて後輪１３に回転を伝える走行モータ３１、前輪１２のステアリング機構に連結されて前輪の方向を調整する操舵モータ３２と、リモートコントローラ４からの制御信号を受信する通信部３３、通信部３３が受信した信号に基づいて走行モータ３１と操舵モータ３２の駆動を制御するプロセッサ３４と、それらの各部に必要な電力を供給する電源部３５等が含まれる。
［ターゲット装置］
図４を参照すると、ターゲット装置２は、スキャナ装置１と同様に自走式の装置で、スキャナ装置１が３Ｄスキャナを支持しているのに対し、スキャナに代えてターゲット用の球体４０を支持している点でのみ、スキャナ装置と相違する。したがって、ターゲット装置２に表れる構成のうち、ターゲット装置２の構成と同じ又は類似する構成には、図１に示す符号にダッシュ（’）を加えた数字を付して説明を省略する。なお、ターゲット装置２は、非自走式の装置であってもよい。
図４を参照すると、ターゲット装置２は、スキャナ装置１と同様に自走式の装置で、スキャナ装置１が３Ｄスキャナを支持しているのに対し、スキャナに代えてターゲット用の球体４０を支持している点でのみ、スキャナ装置と相違する。したがって、ターゲット装置２に表れる構成のうち、ターゲット装置２の構成と同じ又は類似する構成には、図１に示す符号にダッシュ（’）を加えた数字を付して説明を省略する。なお、ターゲット装置２は、非自走式の装置であってもよい。
［計測方法］
上述のスキャナ装置１とターゲット装置２を用いて周辺環境の計測対象を計測する（すなわち、点群データを取得する）際の、スキャナ装置とターゲット装置の配置と動きを説明する。
上述のスキャナ装置１とターゲット装置２を用いて周辺環境の計測対象を計測する（すなわち、点群データを取得する）際の、スキャナ装置とターゲット装置の配置と動きを説明する。
［実施形態１］
図５は、１つのスキャナ装置１００（上述のスキャナ装置１を含む。）と４つのターゲット装置２０１～２０４（上述のターゲット装置２を含む。）を用いて、周辺環境（計測対象物）を計測するプロセスの実施形態１を示し、特に、図５（ａ）～図５（ｄ）及び図６は、時間が異なる複数時点におけるスキャナ装置１００とターゲット装置２０１～２０４の位置関係と、スキャナ装置１００からレーザが投射された領域およびその領域の点群データ３０１～３０４を概念的に示す。
図５は、１つのスキャナ装置１００（上述のスキャナ装置１を含む。）と４つのターゲット装置２０１～２０４（上述のターゲット装置２を含む。）を用いて、周辺環境（計測対象物）を計測するプロセスの実施形態１を示し、特に、図５（ａ）～図５（ｄ）及び図６は、時間が異なる複数時点におけるスキャナ装置１００とターゲット装置２０１～２０４の位置関係と、スキャナ装置１００からレーザが投射された領域およびその領域の点群データ３０１～３０４を概念的に示す。
［工程１：図５（ａ）］
図示するように、図５（ａ）の時点では、スキャナ装置１００が移動する方向（矢印Ａ方向）に関して、スキャナ装置１０１の後方（上流側）に２つのターゲット装置２０１，２０２が配置され、スキャナ装置１０１の前方（下流側）に別の２つのターゲット装置２０３，２０４が配置される。後方に位置する２つのターゲット装置２０１，２０２のうち、一方（図の下側のターゲット装置）２０１は他方（図の上側のターゲット装置）２０２よりも後方（上流側）にあることが好ましい。同様に、前方に位置する２つのターゲット装置２０３，２０４のうち、一方（図の下側のターゲット装置）２０３は他方（図の上側のターゲット装置）２０４よりも後方（上流側）にあることが好ましい。
図示するように、図５（ａ）の時点では、スキャナ装置１００が移動する方向（矢印Ａ方向）に関して、スキャナ装置１０１の後方（上流側）に２つのターゲット装置２０１，２０２が配置され、スキャナ装置１０１の前方（下流側）に別の２つのターゲット装置２０３，２０４が配置される。後方に位置する２つのターゲット装置２０１，２０２のうち、一方（図の下側のターゲット装置）２０１は他方（図の上側のターゲット装置）２０２よりも後方（上流側）にあることが好ましい。同様に、前方に位置する２つのターゲット装置２０３，２０４のうち、一方（図の下側のターゲット装置）２０３は他方（図の上側のターゲット装置）２０４よりも後方（上流側）にあることが好ましい。
この状態で、４つのターゲット装置２０１～２０４（特に、ターゲット球体２４１～２４４）は、スキャナ装置１０１から直接観察できる位置にあることが必要である。
点群データ取得時、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置１０１がスキャナ１６を駆動し、上部回転部１８が鉛直軸１９を中心に回転しながら円筒ミラー２２が水平軸２１を中心に回転し、レーザ発信器２５で発振されたレーザを光学系２６と円筒ミラー２２の反射面２３を介して周辺環境に投射する。周辺環境で反射したレーザは、円筒ミラー２２の反射面２３から光学系２６を介してセンサ２７に入射する（受振される）。プロセッサ２９は、発振から受振までの時間差に基づいて距離情報を算出し、また、レーザの移動方向角度から角度情報を算出し、これら距離情報と角度情報から周辺環境の点群データ３０１を取得する。
［工程２：図５（ｂ）］
図５（ａ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、４つのターゲット装置２０１～２０４のうちで最も上流側に位置するターゲット装置２０１が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動し、図５（ａ）の状態で最も下流側にあったターゲット装置２０４の下流側に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置１０１が下流側に移動する。ただし、図５（ａ）に示す位置のスキャナ装置１０１が移動後のターゲット装置２０１～２０４を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置１０１と４つのターゲット装置２０１～２０４の配置が、図５（ｂ）に示されている。そして、図５（ｂ）に示す状態で、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置１０１が駆動し、点群データ３０２を取得する。
図５（ａ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、４つのターゲット装置２０１～２０４のうちで最も上流側に位置するターゲット装置２０１が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動し、図５（ａ）の状態で最も下流側にあったターゲット装置２０４の下流側に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置１０１が下流側に移動する。ただし、図５（ａ）に示す位置のスキャナ装置１０１が移動後のターゲット装置２０１～２０４を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置１０１と４つのターゲット装置２０１～２０４の配置が、図５（ｂ）に示されている。そして、図５（ｂ）に示す状態で、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置１０１が駆動し、点群データ３０２を取得する。
［工程３：図５（ｃ）］
図５（ｂ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、４つのターゲット装置２０１～２０４のうち、図５（ｂ）の状態で最も上流側に位置するターゲット装置２０２が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動し、図５（ｂ）の状態で最も下流側にあったターゲット装置２０１の下流側に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置１０１が下流側に移動する。ただし、図５（ｂ）に示す位置のスキャナ装置１０１が移動後のターゲット装置２０１～２０４を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置１０１と４つのターゲット装置の配置２０１～２０４が、図５（ｃ）に示されている。そして、図５（ｃ）に示す状態で、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置１０１が駆動し、点群データ３０３を取得する。
図５（ｂ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、４つのターゲット装置２０１～２０４のうち、図５（ｂ）の状態で最も上流側に位置するターゲット装置２０２が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動し、図５（ｂ）の状態で最も下流側にあったターゲット装置２０１の下流側に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置１０１が下流側に移動する。ただし、図５（ｂ）に示す位置のスキャナ装置１０１が移動後のターゲット装置２０１～２０４を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置１０１と４つのターゲット装置の配置２０１～２０４が、図５（ｃ）に示されている。そして、図５（ｃ）に示す状態で、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置１０１が駆動し、点群データ３０３を取得する。
［工程４：図５（ｄ）］
図５（ｃ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、４つのターゲット装置２０１～２０４のうち、図５（ｃ）の状態で最も上流側に位置するターゲット装置２０３が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動し、図５（ｃ）の状態で最も下流側にあったターゲット装置２０４の下流側に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置１０１が下流側に移動する。ただし、図５（ｃ）に示す位置のスキャナ装置１０１が移動後のターゲット装置２０１～２０４を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置１０１と４つのターゲット装置２０１～２０４の配置が、図５（ｄ）に示されている。そして、図５（ｄ）に示す状態で、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置１０１が駆動し、点群データ３０４を取得する。
図５（ｃ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、４つのターゲット装置２０１～２０４のうち、図５（ｃ）の状態で最も上流側に位置するターゲット装置２０３が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動し、図５（ｃ）の状態で最も下流側にあったターゲット装置２０４の下流側に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置１０１が下流側に移動する。ただし、図５（ｃ）に示す位置のスキャナ装置１０１が移動後のターゲット装置２０１～２０４を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置１０１と４つのターゲット装置２０１～２０４の配置が、図５（ｄ）に示されている。そして、図５（ｄ）に示す状態で、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置１０１が駆動し、点群データ３０４を取得する。
［工程５］
図５（ｄ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、４つのターゲット装置２０１～２０４のうち、図５（ｄ）の状態で最も上流側に位置するターゲット装置２０４が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動し、図５（ｄ）の状態で最も下流側にあったターゲット装置２０３の下流側に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置１０１が下流側に移動する。ただし、図５（ｄ）に示す位置のスキャナ装置１０１が移動後のターゲット装置２０１～２０４を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置１０１と４つのターゲット装置２０１～２０４の配置が、図５（ａ）の状態である。そして、この状態で、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置１０１が駆動し、点群データを取得する。
図５（ｄ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、４つのターゲット装置２０１～２０４のうち、図５（ｄ）の状態で最も上流側に位置するターゲット装置２０４が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動し、図５（ｄ）の状態で最も下流側にあったターゲット装置２０３の下流側に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置１０１が下流側に移動する。ただし、図５（ｄ）に示す位置のスキャナ装置１０１が移動後のターゲット装置２０１～２０４を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置１０１と４つのターゲット装置２０１～２０４の配置が、図５（ａ）の状態である。そして、この状態で、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置１０１が駆動し、点群データを取得する。
以後、上述の工程１～５が繰り返されることにより、大型構造物や広大な敷地の全体の点群データが取得される。
このように、実施形態の計測方法では、一つの場所での計測が終了すると、最も上流側に配置されたターゲット装置が最も上流側に移動するとともに、スキャナ装置が４つのターゲット装置（特に、ターゲット球体）を観察できる位置に移動する。そして、この動作を繰り返すことによって、周辺環境全体の点群データを取得する。
なお、各工程でスキャナ装置が移動することは必須ではなく、スキャナ装置が移動後のターゲット装置の球体を直接観察できれば移動しなくてもよい。
[合成（結合）処理]
以上の計測によって得られた点群データは合成（結合）されて一つの点群データ（合成後）が得られる。例えば、図５（ｂ）で示す点群データ３０２を前後の点群データ３０１，３０３と合成する場合、点群データ３０２と３０１に共通して含まれる３つの球体２４２，２４３，２４４の点群が重なり、点群データ３０２と３０３に共通して含まれる３つの球体２４３，２４４，２４１の点群が重なるように、点群データ３０２が調整される。
以上の計測によって得られた点群データは合成（結合）されて一つの点群データ（合成後）が得られる。例えば、図５（ｂ）で示す点群データ３０２を前後の点群データ３０１，３０３と合成する場合、点群データ３０２と３０１に共通して含まれる３つの球体２４２，２４３，２４４の点群が重なり、点群データ３０２と３０３に共通して含まれる３つの球体２４３，２４４，２４１の点群が重なるように、点群データ３０２が調整される。
同様に、点群データ３０３を前後の点群データ３０２，３０４と合成する場合、点群データ３０３と３０２に共通して含まれる３つの球体２４３，２４４，２４１の点群が重なり、点群データ３０３と３０４に共通して含まれる３つの球体２４４，２４１，２４２の点群が重なるように、点群データ３０３が調整される。
以上の処理が順次隣接する点群データとの間で行われることにより、すべての点群データが調整されて合成される。
このように、上述の実施形態では、４つのターゲット装置を用い、それら４つのターゲット装置を一定の規則に従って移動配置することで、周辺環境全体の点群データを得ることができるとともに、取得された点群データが適切に合成される。
［実施形態２］
実施形態２は、３Ｄレーザスキャナ（以下、「スキャナ」という。）と６つのターゲットを用いて点群データを取得する方法であって、特に、スキャナと複数のターゲットを移動する手順に特徴を有するものである。
実施形態２は、３Ｄレーザスキャナ（以下、「スキャナ」という。）と６つのターゲットを用いて点群データを取得する方法であって、特に、スキャナと複数のターゲットを移動する手順に特徴を有するものである。
図７は、１つのスキャナ装置２１０１（上述のスキャナ装置１を含む。）と６つのターゲット装置２２０１～２２０６（上述のターゲット装置２を含む。）を用いて、周辺環境（計測対象物）を計測するプロセスの実施形態２を示し、特に、図７（ａ）～図７（ｅ）は、時間が異なる複数時点におけるスキャナ装置２１０１とターゲット装置２２０１～２２０６の位置関係と、スキャナ装置２１０１からレーザが投射された領域およびその領域の点群データ２３０１～２３０６を概念的に示す。
［工程１：図７（ａ）］ 図示するように、図７（ａ）の時点では、スキャナ装置２１０１が移動する方向（矢印Ａ方向）に関して、スキャナ装置２１０１の後方（上流側）３つのターゲット装置２２０１～２２０３が配置され、スキャナ装置２１０１の前方（下流側）に別の３つのターゲット装置２２０４～２２０６が配置される。図面上、後方の３つのターゲット装置２２０１～２２０３と前方の３つのターゲット装置２２０４～２２０６はそれぞれ縦一列に表されているが、これは発明の理解を容易にするためにであって、必要なことではない。ただし、６つのターゲット装置２１０１～２１０６（特に、ターゲット球体２２４１～２２４６）は、スキャナ装置２１０１から直接観察できる位置にあることが必要である。
点群データ取得時、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置２１０１のスキャナ１６駆動し、上部回転部１８が鉛直軸１９を中心に回転しながら円筒ミラー２２が水平軸２１を中心に回転し、レーザ発信器２５で発振されたレーザを光学系２６と円筒ミラー２２の反射面を介して周辺環境（計測対象物を含む。）に投射する。これにより、周辺環境で反射したレーザが円筒ミラー２２の反射面２３から光学系２６を介してセンサ２７に入射する（受振される）。プロセッサ２９は、発振から受振までの時間差に基づいて距離情報を算出し、また、レーザの移動方向角度から角度情報を算出し、これら距離情報と角度情報から周辺環境の点群データ２３０１を取得する。
［工程２：図７（ｂ）］
図７（ａ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、後方の３のターゲット装置２２０１～２２０３が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置２１０１が下流側に移動する。ただし、図７（ａ）に示す位置のスキャナ装置２１０１が移動後のターゲット装置２２０１～２２０３を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置１１０１と６つのターゲット装置２２０１～２２０３、２２０４～２２０６の配置が、図７（ｂ）に示されている。そして、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置２１０１が駆動し、点群データ２３０２を取得する。
図７（ａ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、後方の３のターゲット装置２２０１～２２０３が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置２１０１が下流側に移動する。ただし、図７（ａ）に示す位置のスキャナ装置２１０１が移動後のターゲット装置２２０１～２２０３を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置１１０１と６つのターゲット装置２２０１～２２０３、２２０４～２２０６の配置が、図７（ｂ）に示されている。そして、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置２１０１が駆動し、点群データ２３０２を取得する。
［工程３：図７（ｃ）］
図７（ｂ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、前方の３のターゲット装置２２０４～２２０６が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置２１０１が下流側に移動する。ただし、図７（ｂ）に示す位置のスキャナ装置２１０１が移動後のターゲット装置２２０１～２２０３を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置１１０１と６つのターゲット装置２２０１～２２０３、２２０４～２２０６の配置が、図７（ｃ）に示されている。そして、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置２１０１が駆動し、点群データ２３０３を取得する。
図７（ｂ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、前方の３のターゲット装置２２０４～２２０６が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置２１０１が下流側に移動する。ただし、図７（ｂ）に示す位置のスキャナ装置２１０１が移動後のターゲット装置２２０１～２２０３を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置１１０１と６つのターゲット装置２２０１～２２０３、２２０４～２２０６の配置が、図７（ｃ）に示されている。そして、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置２１０１が駆動し、点群データ２３０３を取得する。
［工程４：図７（ｄ）］
図７（ｃ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、後方の３のターゲット装置２２０１～２２０３が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置１１００が下流側に移動する。ただし、図７（ｃ）に示す位置のスキャナ装置２１０１が移動後のターゲット装置２２０１～２２０３を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置２２０１と６つのターゲット装置２２０１～２２０３、２２０４～２２０６の配置が、図７（ｄ）に示されている。そして、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置２１０１が駆動し、点群データ２３０４を取得する。
図７（ｃ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、後方の３のターゲット装置２２０１～２２０３が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置１１００が下流側に移動する。ただし、図７（ｃ）に示す位置のスキャナ装置２１０１が移動後のターゲット装置２２０１～２２０３を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置２２０１と６つのターゲット装置２２０１～２２０３、２２０４～２２０６の配置が、図７（ｄ）に示されている。そして、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置２１０１が駆動し、点群データ２３０４を取得する。
［工程５：図７（ｅ）］
図７（ｄ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、前方の３のターゲット装置２２０４～２２０６が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置２１０１が下流側に移動する。ただし、図７（ｄ）に示す位置のスキャナ装置２１０１が移動後のターゲット装置２２０１～２２０３を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置２１０１と６つのターゲット装置２２０１～２２０３、２２０４～２２０６の配置が、図７（ｅ）に示されている。そして、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置２１０１が駆動し、点群データ２３０５を取得する。
図７（ｄ）に示す状態での計測が終了すると、リモートコントローラ４の信号に基づいて、前方の３のターゲット装置２２０４～２２０６が計測作業の進行方向（矢印Ａ方向）に移動する。また、リモートコントローラ３からの信号に基づいて、スキャナ装置２１０１が下流側に移動する。ただし、図７（ｄ）に示す位置のスキャナ装置２１０１が移動後のターゲット装置２２０１～２２０３を直接観察できれば、移動しなくてもよい。移動後のスキャナ装置２１０１と６つのターゲット装置２２０１～２２０３、２２０４～２２０６の配置が、図７（ｅ）に示されている。そして、リモートコントローラ３からの信号により、スキャナ装置２１０１が駆動し、点群データ２３０５を取得する。
以後、上述の工程が繰り返されることにより、大型構造物や広大な敷地の全体の点群データが取得される。特に、実施形態２の方法は、幅が狭くて長い計測対象、例えば隧道などの計測に有効である。
[合成処理]
以上の計測によって得られた点群データは合成（結合）されて一つの点群データ（合成後）が得られる。例えば、図７（ｂ）で示す点群データ２３０２を前後の点群データ２３０１，２３０３と合成する場合、点群データ２３０２と２３０１に共通して含まれる３つの球体２２０４～２２０６の点群が重なり、点群データ２３０と２３０３に共通して含まれる３つの球体２２０１～２２０３の点群が重なるように、点群データ２３０２が調整される。
以上の計測によって得られた点群データは合成（結合）されて一つの点群データ（合成後）が得られる。例えば、図７（ｂ）で示す点群データ２３０２を前後の点群データ２３０１，２３０３と合成する場合、点群データ２３０２と２３０１に共通して含まれる３つの球体２２０４～２２０６の点群が重なり、点群データ２３０と２３０３に共通して含まれる３つの球体２２０１～２２０３の点群が重なるように、点群データ２３０２が調整される。
同様に、点群データ２３０３を前後の点群データ２３０２，２３０４と合成する場合、点群データ２３０３と２３０２に共通して含まれる３つの球体２２０１～２２０３の点群が重なり、点群データ２３０３と２３０４に共通して含まれる３つの球体２２０４～２２０６の点群が重なるように、点群データ２３０３が調整される。
以上の処理が順次隣接する点群データとの間で行われることにより、すべての点群データが調整されて合成される。
このように、上述の実施形態では、６つのターゲット装置を用い、それら６つのターゲット装置を一定の規則に従って移動配置することで、周辺環境全体の点群データを得ることができるとともに、取得された点群データが適切に合成される。
［改変例１］
実施形態２において、後方に配置した６つの球体２２４１～２２４６はそれぞれが別々の支持体（台車）に支持されているが、後方の３つのターゲット球体２２４１～２２４３を一つの支持体に支持させ、前方の３つのターゲット球体２２４４～２２４６を別の支持体に支持させてもよい。
実施形態２において、後方に配置した６つの球体２２４１～２２４６はそれぞれが別々の支持体（台車）に支持されているが、後方の３つのターゲット球体２２４１～２２４３を一つの支持体に支持させ、前方の３つのターゲット球体２２４４～２２４６を別の支持体に支持させてもよい。
具体的には、図８に示すように、測量用三脚５０のそれぞれの脚５１～５３に球体４１～４３（上述の球体４０を含む。）を取り付けた支持体５５からなる計測装置（球体セット）を２つ（第１の球体セットと第２の球体セット）用意し、これら２つの計測装置を上述の実施形態２で説明した規則に従って移動させてもよい。
図８に示す支持体５５では、３つの球体４１～４３を脚５１～５３のほぼ同じ位置（高さ）に取り付けているが、点群データの中に表れる３つのターゲット球体を容易に区別できるように、３つのターゲット球体４１～４３を脚に取り付ける位置（高さ）を違えることが好ましい。そのために、支持体５５の脚５１～５３のそれぞれに、高さの異なる複数の位置にそれぞれ球体取付部を設けることが好ましい。
三脚と球体の持ち運びの容易性を考慮すると、３つの球体４１～４３は、脚５１～５３に着脱可能であることが好ましい。これにより、球体４１～４３は、三脚とは別に持ち運ぶことができる。
［改変例２］
改変例１で説明した支持体５５（球体付三脚）には、図８に示すように、実施形態１で説明したスキャナ１６を搭載してもよい。このように球体付三脚５０にスキャナ１６を搭載したスキャナ及び球体付き三脚（計測装置）は、実施形態２で説明した、スキャナ装置１２１０１と後方の３つのターゲット装置２２０１～２２０３の組み合わせ、または、スキャナ装置２１０１と前方の３つのターゲット球体装置２２０４～２２０６の組み合わせに代えることができる。また、実施形態２で説明した、３つのターゲット装置２２０１～２２０３、または、前方の３つのターゲット装置２２０４～２２０６を一つの球体付三脚に代えることができる。これら球体付き三脚とスキャナ及び球体付き三脚を用いると、一つの球体付き三脚と一つのスキャナ及び球体付き三脚を交互に移動方向に移動させることによって、大型構造物の点群データも簡易に得ることができる。
改変例１で説明した支持体５５（球体付三脚）には、図８に示すように、実施形態１で説明したスキャナ１６を搭載してもよい。このように球体付三脚５０にスキャナ１６を搭載したスキャナ及び球体付き三脚（計測装置）は、実施形態２で説明した、スキャナ装置１２１０１と後方の３つのターゲット装置２２０１～２２０３の組み合わせ、または、スキャナ装置２１０１と前方の３つのターゲット球体装置２２０４～２２０６の組み合わせに代えることができる。また、実施形態２で説明した、３つのターゲット装置２２０１～２２０３、または、前方の３つのターゲット装置２２０４～２２０６を一つの球体付三脚に代えることができる。これら球体付き三脚とスキャナ及び球体付き三脚を用いると、一つの球体付き三脚と一つのスキャナ及び球体付き三脚を交互に移動方向に移動させることによって、大型構造物の点群データも簡易に得ることができる。
［改変例３］
上述の改変例１，２は、測量用三脚に３つの球体を取り付けたが、支持体の構造はこれに限るものではなく、例えば、図９に示す形態の支持体５００であってもよい。この支持体５００は、実施形態１で説明した車輪付基台と同様の基台５０１の上に、球体を支持するための４本の柱５０２が、直交する水平２方向（Ｘ方向とＹ方向）に一定の間隔をあけて固定されている。図１０に示すように、各柱５０２には、一定の間隔をあけて水平方向の貫通孔（ピン挿入孔）５０３が形成されており、その貫通孔５０３にピン５０４が挿入できるように構成されている。
上述の改変例１，２は、測量用三脚に３つの球体を取り付けたが、支持体の構造はこれに限るものではなく、例えば、図９に示す形態の支持体５００であってもよい。この支持体５００は、実施形態１で説明した車輪付基台と同様の基台５０１の上に、球体を支持するための４本の柱５０２が、直交する水平２方向（Ｘ方向とＹ方向）に一定の間隔をあけて固定されている。図１０に示すように、各柱５０２には、一定の間隔をあけて水平方向の貫通孔（ピン挿入孔）５０３が形成されており、その貫通孔５０３にピン５０４が挿入できるように構成されている。
球体５１０は、球体の中心を通る貫通孔５１１が形成されている。貫通孔５１１の横断面は柱５０２の横断面とほぼ同じである。したがって、球体５１０は、貫通孔５１１に柱５０２を挿入するとによって、柱５０２に昇降可能である。また、球体５１０の位置（高さ）は、ピン５０４を挿入する貫通孔５０３を選択するとによって、容易に変更又は調整できる。このように、改変例３では、４つの球体５１０が一つの球体セットを構成している。
［改変例４］
改変例３における各柱５０２及びそれに支持された球体５１０の水平方向の位置は、適当な水平位置調整機構によって変更できるようにしてもよい。例えば、図１１に示す水平位置調整機構５２０は、基台５０１の上に固定された一対の細長い縦方向（図９のＸ方向）のサイドフレーム５２１（一方のフレームは図示せず）を有する。サイドフレーム５２１の間には、サイドフレーム５２１に直交する方向に延在する横方向レール５２２が固定されている。横方向レール５２２の上面には、長手方向に溝（ガイド溝）５２３が形成されている。横方向レール５２２の上には、改変例３で説明した柱５０２を支持する可動ブロック５２４が配置される。可動ブロック５２４の下面には、溝５２３に係合する突条（被ガイド部）５２５が形成されており、突条５２５を溝５２３に係合した状態で、可動ブロック５２４は横方向レール５２２に沿って移動できるように構成されている。可動ブロック５２４には、突条５２５と平行に、可動ブロック５２４を貫通する孔が形成され、その孔にナット５２６が固定されている。ナット５２にはねじ軸５２７が螺合され、ねじ軸５２７の一端は、基台５０１又はサイドフレーム５２１に固定されたモータ５２８の回転軸が直接又は変速機構を介して間接的に連結されている。モータ５２８は、リモートコントローラ４からの信号によって調整できるようにすることが好ましい。このように構成された移動機構５２０によれば、リモートコントローラ４からの信号に基づいてモータ５２８が駆動し、柱５０２及び球体５１０の水平位置を適宜変更又は調整できる。
改変例３における各柱５０２及びそれに支持された球体５１０の水平方向の位置は、適当な水平位置調整機構によって変更できるようにしてもよい。例えば、図１１に示す水平位置調整機構５２０は、基台５０１の上に固定された一対の細長い縦方向（図９のＸ方向）のサイドフレーム５２１（一方のフレームは図示せず）を有する。サイドフレーム５２１の間には、サイドフレーム５２１に直交する方向に延在する横方向レール５２２が固定されている。横方向レール５２２の上面には、長手方向に溝（ガイド溝）５２３が形成されている。横方向レール５２２の上には、改変例３で説明した柱５０２を支持する可動ブロック５２４が配置される。可動ブロック５２４の下面には、溝５２３に係合する突条（被ガイド部）５２５が形成されており、突条５２５を溝５２３に係合した状態で、可動ブロック５２４は横方向レール５２２に沿って移動できるように構成されている。可動ブロック５２４には、突条５２５と平行に、可動ブロック５２４を貫通する孔が形成され、その孔にナット５２６が固定されている。ナット５２にはねじ軸５２７が螺合され、ねじ軸５２７の一端は、基台５０１又はサイドフレーム５２１に固定されたモータ５２８の回転軸が直接又は変速機構を介して間接的に連結されている。モータ５２８は、リモートコントローラ４からの信号によって調整できるようにすることが好ましい。このように構成された移動機構５２０によれば、リモートコントローラ４からの信号に基づいてモータ５２８が駆動し、柱５０２及び球体５１０の水平位置を適宜変更又は調整できる。
［改変例５］
改変例４における球体の高さは、遠隔操作によって調整できるようにしてもよい。そのように構成された装置の実施形態を図１２、１３に示す。図１２に示す垂直位置調整機構は、基台６０１のＸ方向に延在する縁に沿って配置された一対の下部サイドフレーム６０２を有する。サイドフレーム６０２は、図１１に示す改変例４のサイドフレーム５２１と同じである。一対のサイドフレーム６０２の間には、Ｘ方向に一定の間隔をあけて、Ｙ方向（Ｘ方向に直交する方向）に延在する４つの下部横方向レール６０３が配置されている。横方向レール６０３は、図１１に示す改変例４の横方向レールと同じで、図１３に示すように、上面に溝（ガイド溝）６０４が形成されている。横方向レール６０３の上面には、可動ブロック６０５が配置される。可動ブロック６０５は、図１１に示す改変例４の可動ブロックと同様に下面の突条６０６とナット６０７を有し、ナット６０７にねじ軸６０８が螺合され、ねじ軸６０８の一端がモータ（下部移動モータ）６０９に直接又は変速機構を介して間接的に連結されている。このように、可動ブロック６０５は、横方向レール６０３、溝６０４と突条６０６の噛み合い、ねじ軸６０８とナット６０７の噛み合い、及びモータ６０９、を含む下部可動ブロック移動機構によってＹ方向に移動するようになっている。
改変例４における球体の高さは、遠隔操作によって調整できるようにしてもよい。そのように構成された装置の実施形態を図１２、１３に示す。図１２に示す垂直位置調整機構は、基台６０１のＸ方向に延在する縁に沿って配置された一対の下部サイドフレーム６０２を有する。サイドフレーム６０２は、図１１に示す改変例４のサイドフレーム５２１と同じである。一対のサイドフレーム６０２の間には、Ｘ方向に一定の間隔をあけて、Ｙ方向（Ｘ方向に直交する方向）に延在する４つの下部横方向レール６０３が配置されている。横方向レール６０３は、図１１に示す改変例４の横方向レールと同じで、図１３に示すように、上面に溝（ガイド溝）６０４が形成されている。横方向レール６０３の上面には、可動ブロック６０５が配置される。可動ブロック６０５は、図１１に示す改変例４の可動ブロックと同様に下面の突条６０６とナット６０７を有し、ナット６０７にねじ軸６０８が螺合され、ねじ軸６０８の一端がモータ（下部移動モータ）６０９に直接又は変速機構を介して間接的に連結されている。このように、可動ブロック６０５は、横方向レール６０３、溝６０４と突条６０６の噛み合い、ねじ軸６０８とナット６０７の噛み合い、及びモータ６０９、を含む下部可動ブロック移動機構によってＹ方向に移動するようになっている。
可動ブロック６０５は、鉛直方向に向けて配置された昇降用ねじ軸６１０の下端を回転可能に支持している。また、可動ブロック６０５は、ねじ軸６１０の近傍にねじ軸６１０と平行に鉛直方向に配置された案内棒６１１の下端を支持している。昇降用のねじ軸６１０と案内棒６１１の上端は、可動ブロック６１２に連結されている。
図１２に示すように、基台６０１の上には、４つの横方向レール６０３のそれぞれの両端近傍に柱６１５が固定されている。図１３に示すように、柱６１５の上端は、Ｘ方向に延在する上部サイドフレーム６１６によって連結されている。また、左右一対のサイドフレーム６１６は、下部横方向レール６０３と平行に配置された上部横方向フレーム６１７によって連結されている。図示する形態では、横方向フレーム６１７は、ブラケット形状の横断面を有し、上部フランジと下部フランジの間に案内溝６１７が形成されており、案内溝６１７に可動ブロック６１２が案内溝６１７に沿って移動可能に嵌め込まれている。
可動ブロック６１２には、Ｙ方向の貫通孔が形成され、そこにナット６１８が嵌められている。ナット６１８にはねじ軸６１９が螺合しており、ねじ軸６１９の一端が、サイドフレーム６１６に固定されたモータ（上部移動モータ）６２０に駆動連結されている。このように、上部可動ブロック６１２は、横方向レール６１７、溝６１７と可動ブロック６１２の噛み合い、ねじ軸６１９とナット６１８の噛み合い、及びモータ６２０を含む上部可動ブロック移動機構によってＹ方向に移動するようになっている。
球体６２１を昇降するために、可動ブロック６１２はモータ（昇降モータ）６２２を支持しており、モータ６２２の回転軸に縦方向ねじ軸６１０の上端が連結されている。可動ブロック６１２はまた、案内棒６１１の上端を支持している。一方、球体６２１の中心を通る貫通孔にはナット６２３が固定され、このナット６２３にねじ軸６１０が螺合されている。球体６２１にはまた、貫通孔の近くに該貫通孔と平行に案内貫通孔６２４が形成されており、この貫通孔６２４に案内棒６１１が挿通されている。このように、球体６２１は、ねじ軸６１０とナット６２３の噛み合い、案内棒６１１、及びモータ６２２を含む昇降機構によって、上下方向に移動するようになっている。
図１４は、４つの横方向レール６０３のそれぞれの列に対応して設けたモータ及びその駆動を制御するプロセッサ６２５等を示す。なお、図４において、各列に設けたモータを区別するために、第１列目（図１２の最も左側に表れる列）～第４列目（図１２の最も右側に表れる列）のモータにはそれぞれ添え字（小文字）の１～４を付して区別する。
図１４に示すように、各列の下部移動モータ６０９、上部移動モータ６２０、及び昇降モータ６２２は、プロセッサ６２５からの信号に基づいてそれぞれ駆動されるように接続される。プロセッサ６２５は、通信部６２６に接続されている。したがって、オペレータが操作するリモートコントローラ６２７からの信号を通信部６２６が受信すると、その受信信号に対応する信号がプロセッサに送信される。その結果、各列のモータ６０９，６２０，６２２が、オペレータからの指示に基づいて適宜駆動し、球体６２１の位置及び高さが調整される。
なお、下部と上部の可動ブロック６０５，６１２は、ねじ軸６１０を鉛直に保った状態を維持することが好ましいため、下部移動モータ６０９と上部移動モータ６２０の回転数及び回転角度は精度良く制御することが好ましい。そのために、下部移動モータ６０９と上部移動モータ６２０は、パルスモータで構成することが好ましい。
１、１０１、２１０１：スキャナ装置
２、２０１～２０４，２２０１～２２０６：ターゲット装置
１６：３Ｄスキャナ
４０、４１～４３：球体
５０：三脚
５５：支持体
２、２０１～２０４，２２０１～２２０６：ターゲット装置
１６：３Ｄスキャナ
４０、４１～４３：球体
５０：三脚
５５：支持体
Claims (9)
- ３Ｄスキャナを間欠的に移動しながら前記３Ｄスキャナで環境の点群データを取得する方法であって、
前記３Ｄスキャナの移動方向に関して、４つの球体を互いに間隔をあけて配置する球体配置工程と、
３Ｄスキャナを用いて前記４つの球体を含む環境の点群データを取得する計測工程と、
前記計測工程の後、前記３Ｄスキャナを移動するスキャナ移動工程と、
前記計測工程の後、前記４つの球体のうちで前記計測工程の時点で前記３Ｄスキャナの移動方向に関して最も上流側に位置する球体を、前記４つの球体のうちで前記計測工程の時点で前記３Ｄスキャナの移動方向に関して最も下流側に位置する球体の下流側に移動する球体移動工程と、
前記計測工程、前記スキャナ移動工程及び前記球体移動工程を繰り返し実行する繰り返し工程を含む、方法。 - ３つの第１の球体を互いに間隔をあけて配置した第１の球体セット、３つの第２の球体を互いに間隔をあけて配置した第２の球体セットと、３Ｄスキャナとを用い、前記第１の球体セット、前記第２の球体セット、及び前記３Ｄスキャナを移動させながら、環境の点群データを取得する方法であって、
移動方向の上流側から下流側に向かって、前記第１の球体セット、前記３Ｄスキャナ及び前記第２の球体セットを順番に設置する第１の設置工程と、
前記３Ｄスキャナで前記第１の球体セットと前記第２の球体セットを含む第１の環境の第１の点群データを取得する第１の計測工程と、
前記第１の計測工程に続いて、前記第１の球体セットを前記第２の球体セットに向けて移動して、前記移動方向に前記第１の球体セット、前記３Ｄスキャナ及び前記第２の球体セットを順番に設置する第２の設置工程と、
前記第２の設置工程に続いて、前記３Ｄスキャナで前記第１の球体セットと前記第２の球体セットを含む第２の環境の第２の点群データを取得する第２の計測工程と、
前記第２の計測工程に続いて、前記第２の球体セットを前記移動方向に移動して、前記移動方向に、前記第１の球体セット、前記３Ｄスキャナ及び前記第２の球体セットを順番に設置する第３の設置工程と、
前記第３の設置工程に続いて、前記３Ｄスキャナで前記第１の球体セットと前記第２の球体セットを含む第３の環境の第１の点群データを取得する第３の計測工程と、
前記第３の計測工程に続いて、前記第１の球体セットを前記第２の球体セットに向けて移動して、前記移動方向に前記第１の球体セット、前記３Ｄスキャナ及び前記第２の球体セットを順番に設置する第４の設置工程と、
前記第４の設置工程に続いて、前記３Ｄスキャナで前記第１の球体セットと前記第２の球体セットを含む第４の環境の第４の点群データを取得する第４の計測工程と、
前記第４の計測工程に続いて、前記第２の球体セットを前記移動方向に移動して、前記移動方向に、前記第１の球体セット、前記３Ｄスキャナ及び前記第２の球体セットを順番に設置する第５の設置工程と、
前記第５の設置工程に続いて、前記３Ｄスキャナで前記第１の球体セットと前記第２の球体セットを含む第５の環境の第５の点群データを取得する第５の計測工程
を含む方法。 - 前記第１の設置工程、前記第１の計測工程、前記第２の設置工程、前記第２の計測工程、前記第３の設置工程、前記第３の計測工程、前記第４の設置工程、前記第４の計測工程、前記第５の設置工程、及び前記第５の計測工程、を繰り返す繰り返し工程を有する、請求項２に記載の方法。
- 前記第１の球体セットを第１の支持体に支持させ、前記第２の設置工程と前記第４の設置工程において、前記第１の球体セットを前記第１の支持体と共に移動させる、請求項３に記載の方法。
- 前記第２の球体セットを第２の支持体に支持させ、前記第３の設置工程と前記第５の設置工程において、前記第２の球体セットを前記第２の支持体と共に移動させる、請求項３に記載の方法。
- 前記３Ｄスキャナを第３の支持体に支持させ、前記第２の設置工程、前記第３の設置工程、前記第４の設置工程及び前記第５の設置工程の少なくとも１つにおいて、前記３Ｄスキャナを前記第３の支持体と共に移動させる、請求項３に記載の方法。
- 前記第１の球体セットは、
基台と、
基台に支持された複数の柱と、
前記複数の柱のそれぞれに昇降可能に支持された複数の球体と、
前記複数の球体の高さをそれぞれ調整する機構を備えており、
前記複数の球体が、前記３つの第１の球体を含む、請求項２の方法。 - 前記第２の球体セットは、
基台と、
基台に支持された複数の柱と、
前記複数の柱のそれぞれに昇降可能に支持された複数の球体と、
前記複数の球体の高さをそれぞれ調整する機構を備えており、
前記複数の球体が、前記３つの第２の球体を含む、請求項２の方法。 - 基台と、
基台に支持された複数の柱と、
前記複数の柱のそれぞれに昇降可能に支持された球体と、
前記球体の高さを調整する機構を備えた、ことを特徴とする計測装置。
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