JP7235446B2 - 測量装置および測量システム - Google Patents

Description

本発明は、測量装置に関し、より詳細には、自動整準機能を有する測量装置および測量システムに関する。

測量装置は、装置本体を水平に設置する必要がある。このため、測量装置は、整準装置（整準部）を備え、整準状態及び水平を検知するための傾斜センサを備える。従来、特許文献１，２のように自動整準機能を備える測量装置が多数提案されている。

傾斜センサとしては、液体を満たした気泡管内の気泡の位置によって傾斜角を検出するタイプのもの（特許文献１参照）や、自由液面が水平を維持することを利用して傾斜角を検出するタイプのもの（特許文献２参照）がよく用いられている。

このような測量装置において、整準完了に要する時間（以下、「整準時間」という。）を短くするために、たとえば特許文献１では、整準動作時に温度データを取得し、温度に応じて、測量装置本体の傾斜駆動時間および傾斜駆動速度を調節することが提案されている。

また、特許文献２では、自由液面を用いた傾斜センサに加えて、より応答性の高い加速度センサを用いて傾斜角を測定し、加速度センサの検出結果に基いて粗整準を行った後、傾斜センサの検出結果に基いて精密整準を行うことで整準時間を短縮することが提案されている。

特開２００７－２２５３０７号公報 特開２０１７－０７８６１２号公報

しかしながら、種々の改善がなされた測量装置であっても、個別の設置環境、装置固有の特性などのために、整準時間が長くなったり、整準精度が悪くなったりする場合あるという問題があった。

このような場合、作業者が熟練の勘により整準動作条件を微調整したり、販売代理店や、メーカが測量装置を回収し、個別の問題を解決できるように整準プログラムを修正したりする必要がある。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、迅速かつ高精度に自動整準を完了することができる測量装置および測量システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一つの態様に係る測量装置は、測量装置本体の傾斜角データを取得する傾斜センサ、および整準時間および整準精度と相関性を有する環境データを取得する環境センサを備える測定部と、整準駆動部を備え、前記傾斜角データに基いて測量装置の整準を行う整準部と、前記測定部および前記整準部を制御する演算制御部と、前記環境データ、前記整準部による整準結果データ、および整準動作条件に関する情報を記憶する記憶部とを備える測量装置であって、前記記憶部は、測量装置固有の情報を備え、前記演算制御部は、前記環境データ、前記整準結果データ、前記整準動作条件に関する情報および前記測量装置固有の情報を学習データとして、最適整準条件を機械学習した結果に基いて、環境データおよび前記測量装置固有の情報に応じた、最適整準条件を予測する整準条件最適化部と、前記最適整準条件を実行し得るように整準プログラムを修正するプログラム修正部とを備えることを特徴とする。

上記態様において、前記演算制御部は、前記測量装置固有の情報に基いて、測量装置が自動整準機能を備えているか否かを判断する自動整準判断部を備えることも好ましい。

上記態様において、音声出力部をさらに備え、前記演算制御部は、作業者へのメッセージを作成する報告・助言部を備え、前記音声出力部は、前記報告・助言部が作成したメッセージを音声で出力することも好ましい。

上記態様において、前記演算制御部は、前記整準プログラムに従って整準動作を実行する整準実行部を備え、前記報告・助言部は、整準実行部により整準が完了した場合に、前記音声出力部が整準動作の終了を報知することも好ましい。

上記態様において、音声の入力を行う音声入力部をさらに備え、前記演算制御部は、前記音声による入力を自然言語処理機能により認識する音声認識部を備えることも好ましい。

また、本発明の別の態様に係る測量システムは、通信ネットワークを介して外部と通信可能な通信部をさらに備える上記態様の測量装置と、前記測量装置と通信可能に構成されたサーバと、前記測量装置と同一の構成を有し、前記通信ネットワークを介してサーバと通信可能な少なくとも１つの第１の外部機器とを備え、前記サーバは、前記測量装置および前記第１の外部機器が過去に取得した、環境データ、整準結果データ、整準動作条件に関する情報および測量装置固有の情報を記憶するサーバ記憶部を備え、前記整準条件最適化部は、前記サーバから受信した環境データ、整準結果データ、整準動作条件に関する情報および測量装置固有の情報を学習データとして、最適整準条件を機械学習した結果に基いて、前記環境センサにより取得した環境データおよび前記サーバから受信した測量装置固有の情報に応じた最適整準条件を予測することを特徴とする。

また、本発明の別の態様に係る測量システムは、測量装置本体の傾斜角データを取得する傾斜センサ、および整準時間および整準精度と相関性を有する環境データを取得する環境センサを備える測定部、整準駆動部を備え、前記傾斜角データに基いて測量装置の整準を行う整準部、前記測定部および前記整準部を制御する演算制御部、ならびに通信ネットワークを介して外部と通信可能な通信部を備える測量装置と、前記測量装置と通信可能なサーバ通信部、測量装置から測定データを受信して記憶するサーバ記憶部、およびサーバを制御するサーバ制御部を備えるサーバと、前記測量装置と同一の構成を有し、前記通信ネットワークを介して前記サーバと通信可能な少なくとも１つの第１の外部機器と、
を備え、前記演算制御部は、前記サーバに対して、最適整準条件の予測を指令する整準条件最適化指令部を備え、前記サーバ制御部は、前記サーバ記憶部に記憶された前記測量装置および前記第１の外部機器に関する前記環境データ、前記整準結果データ、前記整準動作条件に関する情報および前記測量装置固有の情報を学習データとして、最適整準条件を機械学習した結果に基いて、環境データおよび前記測量装置固有の情報に応じて、最適整準条件を予測する整準条件最適化部を備え、前記演算制御部は、前記最適整準条件を実行しうるように整準プログラムを修正するプログラム修正部を備えることを特徴とする。

上記態様において、環境センサおよび通信部を少なくとも備える少なくとも１つの第２の外部機器を備え、該第２の外部機器による実測データをサーバに送信し、前記サーバは、前記第２の外部機器から受信したデータを逐次前記サーバ記憶部に記憶し、前記整準条件最適化部は、前記第２の外部機器の実測データを前記機械学習の学習データとして用いることも好ましい。

上記構成によれば、迅速かつ高精度に自動整準を完了できる測量装置および測量システムを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る測量装置の右方斜視図である。 同形態に係る測量装置の構成ブロック図である。 同形態に係る整準器の平面模式図である。 同形態に係る測量装置を用いた自動整準条件最適化のフローチャートである。 （ａ）～（ｃ）は同形態に係る測量装置と作業者の間の音声によるやり取りの例を示す図である。 同形態の測量装置を用いた自動整準動作のフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る測量システムの構成ブロック図である。 同形態の測量システムにおける、プログラムの自動修正の処理のフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る測量システムの構成ブロック図である。 同形態の測量システムにおける、プログラムの自動修正の処理のフローチャートである。

本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態において、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

第１の実施の形態
（測量装置の構成）
本発明の第１の実施の形態に係る測量装置ＴＳは、トータルステーションである。図１は測量装置ＴＳの右方斜視図、図２は測量装置ＴＳの構成ブロック図、図３は整準器２の模式平面図である。

図１に示すように、測量装置ＴＳは、外観上、整準器２の上に着脱可能に連結される基盤部３ａ、基盤部３ａ上を水平回転する托架部３ｂ、および托架部３ｂの中央で鉛直回転する望遠鏡３ｃを備える。望遠鏡３ｃは、ターゲットを視準する視準光学系を備える。

整準器２は、外観上、三脚（図示せず）を取付けるための三脚取付座部２ａ、整準器本体２ｂ、および三脚取付座部２ａと整準器本体２ｂとを連結する３個の整準ネジ２ｃ１，２ｃ２，２ｃ３を備える。図３に示すように、整準器本体２ｂの外周部には、基準軸Ｏを重心とする正三角形の頂点となるように、３箇所の整準ネジ取り付け部２ｂ１，２ｂ２，２ｂ３が設けられている。

また、整準器本体２ｂの中央部には、測量装置ＴＳ本体を取り付けるための係合孔２ｂ４、２ｂ５，２ｂ６が設けられている。

３個の整準ネジ２ｃ１，２ｃ２，２ｃ３は、整準器本体２ｂの整準ネジ取り付け部２ｂ１，２ｂ２，２ｂ３に取り付けられている。自動整準する場合、３個の整準ネジ２ｃ１，２ｃ２，２ｃ３のうち、整準ネジ２ｃ２は固定され、他の２個の整準ネジ２ｃ１，２ｃ３が自動調節可能となっており、整準ネジ２ｃ１，２ｃ３が図３に示す両矢印の方向に回転されて調節されることにより、測量装置ＴＳ本体が、基準軸Ｏを中心に任意の方向に傾斜可能となっている。

図２に示すように、測量装置ＴＳは、機能的には、測定部１０、整準部２０、演算制御部３０、記憶部４０、およびユーザインタフェイス部５０を備える。

測定部１０は、ＥＤＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｐｔｉｃａｌ・Ｄｉｓｔａｎｃｅ・Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ・Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎt：光波測距儀）１１、水平角検出器１２、鉛直角検出器１３、傾斜センサ１４、自動視準部１５、水平回転駆動部１６、鉛直回転駆動部１７、時計１８、および環境センサ１９を備える。

ＥＤＭ１１は、発光素子、測距光学系および受光素子を備える。ＥＤＭ１１は、望遠鏡３ｃの内部に配置され、測距光学系は、視準光学系と光学要素を共有する。ＥＤＭ１１は、発光素子から測距光を出射し、ターゲットからの反射光を受光素子で受光して、ターゲットを測距し、測距データを取得する。

水平角検出器１２および鉛直角検出器１３は、ロータリーエンコーダであり、後述する水平回転駆動部１６および鉛直回転駆動部１７でそれぞれ駆動される托架部３ｂおよび望遠鏡３ｃの回転軸周りの回転角度を検出し、視準光軸Ａの水平角および鉛直角を求め、測角データを取得する。

ＥＤＭ１１、水平角検出器１２、鉛直角検出器１３は、測定部１０の要部として、測量部１０ａを構成する。

傾斜センサ１４は、例えば、電気気泡管、光源、受光素子、および制御手段を備え、光源からの光を電気気泡管に透過させ、受光素子で受光し、その受光信号に基いて、制御手段が傾斜角度を演算するように構成された、光学式チルトセンサであるがこれに限定されない。

傾斜センサ１４は、測量装置ＴＳ本体に備えられ、測量装置ＴＳ本体の傾斜角データを取得する。

自動視準部１５は、視準光学系、視準用光源、画像センサ等から構成され、視準光を視準用光源から出射し、ターゲットからの反射視準光を画像センサで受光して、受光結果に基づいて、視準光軸をターゲットに合致させる自動視準を行う。

水平回転駆動部１６および鉛直回転駆動部１７は、モータであり、演算制御部３０の測定実行部３１に制御されて、それぞれ托架部３ｂを水平回転させ、望遠鏡３ｃを鉛直回転させる。

時計１８は、測定部１０における測定、および整準部２０における整準において、時間を測定する。例えば、整準部２０のモータ駆動時間、整準時間等を測定する。

環境センサ１９は、測量装置ＴＳの測定環境を測定するセンサである。環境センサ１９は、測量装置ＴＳの整準時間および整準精度と相関性を有する環境データを取得する。整準時間および整準精度と相関性を有する環境データとしては、特許文献１にも検討されているように、例えば温度が挙げられるが、これに限らず整準時間に影響を及ぼすあらゆる環境データを含むことができる。温度センサとしては、公知の構成を有する種々の温度センサを用いることができ、例えば、サーミスタを用いてもよい。

また、環境センサ１９は、公知の構成を有する湿度センサ、気圧センサ、風量計、振動計等種々のセンサを含んでもよい。これらのセンサは、単独で用いてもよく、複数を組み合わせて用いてもよい。

整準部２０は、整準駆動部２１と、エンコーダ２２とを備え、整準器本体２ｂの内部に備えられている。整準駆動部２１は、所謂ステッピングモータであり、３つの整準ネジ２ｃ１，２ｃ２，２ｃ３のうちの２つの整準ネジ２ｃ２，２ｃ３にはそれぞれ１つずつ歯車伝達機構（図示せず）を介して接続されている。整準駆動部２１には、それぞれエンコーダ２２が１つずつ取り付けられている。

この整準ネジ２ｃ２，２ｃ３が、整準駆動部２１によって回転され、高さが調整されることによって、測量装置ＴＳが任意の方向に傾斜可能となっている。整準駆動部２１の駆動速度（回転数）、駆動時間、待機時間等は、整準動作条件に関する情報として演算制御部３０により監視され、逐次記憶部４０に記憶される。

演算制御部３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）、およびＲＯＭ（Ｒｅａｄ・Ｏｎｌｙ・Ｍｅｍｏｒｙ）やＦｌａｓｈＲＯＭ等の不揮発性メモリを備える。演算制御部３０は、測定部１０、ユーザインタフェイス部５０から入力された各種データ、情報、および指示に基いて、各種処理を実行する。

また、演算制御部３０は、機能部として、測定実行部３１、データ取得部３２、自動整準判断部３３、整準条件最適化部３４、プログラム修正部３５、整準実行部３６、報告・助言部３７および音声認識部３８を備える。

測定実行部３１は、測量部１０ａを制御して、測量プログラムに従って測定を実行し、取得したデータを逐次記憶部４０に記憶する。また、測定実行部３１は、測定部１０の傾斜センサ１４、時計１８、環境センサ１９によりデータを取得し、取得したデータを逐次記憶部４０に記憶させる。

データ取得部３２は、整準条件最適化部３４の機械学習に必要なデータを取得する。具体的には、環境センサ１９から整準時間および整準精度と相関性を有する環境データを取得する。

また、データ取得部３２は、整準動作において、エンコーダ２２により、整準駆動部２１の駆動速度（回転数）、駆動時間、待機時間等を継続的に取得して、逐次記憶部４０に記憶させる。

自動整準判断部３３は、記憶部４０に記憶された、装置固有の情報に基いて、自動整準を行うか否かを判断する。ここで、装置固有の情報とは機種名（型番）、製造年等を含む測量装置ＴＳに関する情報である。

整準条件最適化部３４は、記憶部４０に記憶された装置固有の情報、環境データ、傾斜角データ、整準結果データおよび整準動作条件に関する情報を学習データとして、整準時間が最も短くかつ整準精度が最も高くなる整準条件（本明細書において、「最適整準条件」という。）について機械学習を実施し、最適整準条件に関する学習モデルを生成する。

ここで、整準結果データは、整準完了に要する時間（以下、「整準時間」という。）および整準精度データを含むデータである。また、整準動作条件とは、整準駆動部２１の駆動速度（回転数）、駆動時間、待機時間、測量装置ＴＳの傾斜方向などを含む。

また、整準条件最適化部３４は、装置固有の情報、環境データ、傾斜角データ、整準結果データを学習データとして、最適整準条件を機械学習した結果に基いて生成した学習モデルを用いて、最適整準条件を予測する。

プログラム修正部３５は、整準条件最適化部３４により予測された最適整準条件を実行しうるように整準プログラムを修正する。

整準実行部３６は、整準プログラムに従って、整準駆動部２１を駆動し、整準動作を実行する。

報告・助言部３７は、作業者に対する報告・助言メッセージを作成し、音声出力部５４に出力する。例えば、自動整準判断部３３の判断結果についての報告・助言メッセージや、また、整準実行部３６の整準完了についての報告・助言メッセージを作成する。

音声認識部３８は、音声入力部５３から入力された音声を、自然言語処理機能により認識し、テキスト情報に変換して測定実行部３１に出力する。

整準条件最適化部３４および音声認識部３８は、人工知能により制御されるソフトウェアとして構成されている。また、他の機能部は、人工知能により制御されるソフトウェアとして構成されていてもよいし、専用の演算回路によって構成されていてもよい。また、ソフトウェア的に構成された機能部と、専用の演算回路によって構成された機能部が混在していてもよい。

記憶部４０は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｍｄａｍ・Ａｃｃｅｓｓ・Ｍｅｍｏｒｙ）である。

記憶部４０は、各機能部の機能を実行するためのプログラムを記憶する。また、記憶部４０は、演算制御部３０の指示に従って、測定部１０および整準部２０によって取得されるデータおよび情報を記憶する。また、記憶部４０は、装置固有の情報を記憶する。

ユーザインタフェイス部５０は、入力部５１、表示部５２、音声入力部５３、および音声出力部５４を備える。

入力部５１は、例えば、操作ボタンであり、これにより、作業者は、指令を入力したり、設定の選択を行ったりできる。

表示部５２は、例えば、液晶ディスプレイであり、演算制御部３０の指令に応じて測定結果、環境情報、設定情報等種々の情報を表示する。また、入力部５１より、作業者によって入力された指令を表示する。

なお、入力部５１と表示部５２とを一体的に構成して、タッチパネル式ディスプレイとしてもよい。

音声入力部５３および音声出力部５４は、それぞれ、マイクおよびスピーカである。音声入力部５３は、作業者が発する音声を集音し、音声信号に変換して出力する。音声出力部５４は、演算制御部３０の指示に基いて、報告・助言部３７で生成された作業者への報告・助言を音声として出力する。

音声認識部３８は、音声入力部５３から入力された音声を、自然言語処理機能により認識し、テキスト指令に変換する。

（自動整準条件最適化）
図４は、測量装置ＴＳを用いた 自動整準条件最適化のフローチャートである。作業者が、測量装置ＴＳの電源をＯＮにすると、ステップＳ１０１では、データ取得部３２が、記憶部４０に記憶された装置固有の情報の読み出しを行う。

次に、ステップＳ１０２では、自動整準判断部３３が、装置固有の情報に基いて、測量装置ＴＳが自動整準機能を備えているかどうかを判断する。

自動整準機能を備えていない場合（Ｎｏ）、ステップＳ１０３で、報告・助言部３７が、自動整準判断部３３の判断に応じてメッセージを作成し、音声出力部５４に出力する。音声出力部５４は、該メッセージを音声により作業者Ｕに向けて出力する。その後処理は終了する。

図５は、音声出力部５４により出力されるメッセージの例を示す。図５（ａ）に示すように、「この機種は、自動整準機能がないので、手動で整準して下さい。」と出力する。

さらに、図５（ｂ）に示すように「手動整準方法を案内しますか？」のように確認のメッセージを出力し、これに対して、作業者Ｕが、音声入力部より、音声にて「はい」または「いいえ」等の指示を与えることにより、報告・助言部３７が手動整準方法を音声により順次説明するメッセージを作成し、音声出力部５４から出力するように構成してもよい。この場合、作業者Ｕは、音声出力部５４の音声に従って手動により整準を行う。測量装置ＴＳは、音声による案内が終了すると、整準動作を終了する。

一方、ステップＳ１０２において、自動整準機能を備えていると判断した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４に移行して、報告・助言部３７は、自動整準判断部３３の判断に基いてメッセージを作成し、音声出力部５４から、例えば、「自動整準を開始します。」と出力し、ステップＳ１０５に移行する。

あるいは、図５（ｃ）のように、測量装置ＴＳから「自動整準が可能です。開始しますか？」と、作業者Ｕに対して、確認をするメッセージを出力し、作業者Ｕの音声による指示によりステップＳ１０５に移行するようにしてもよい。

ステップＳ１０５では、データ取得部３２が、環境センサ１９により環境データを取得する。

次に、ステップＳ１０６に移行すると、整準条件最適化部３４は、記憶部４０に記憶されている装置固有の情報、ならびに過去に取得された環境データ、傾斜角データ、整準結果データおよび整準動作条件に関する情報（以下、「過去データ」という。）を学習データとして最適整準条件を学習した結果に基いて生成した整準条件の学習モデルから、ステップＳ１０１で読み出した装置固有の情報、ならびにステップＳ１０５で取得した、整準時間および整準精度と相関性を有する環境データの実測データに対応する、最適整準条件を予測する。

ここで、整準条件には、例えば、整準駆動部の駆動速度、駆動時間、待機時間、および測量装置本体の傾動方向（駆動する整準ネジ）とその角度を含む。

次に、ステップＳ１０７では、プログラム修正部３５が、ステップＳ１０６で予測した最適整準条件で整準動作を実行し得るように、プログラムを修正し、記憶部４０に記憶する。

次に、ステップＳ１０８では、整準実行部３６が、ステップＳ１０７で修正したプログラムに従って、整準動作を実行する。

図６は、ステップＳ１０７においてサブルーチンとして実行される整準動作のフローチャートである。整準動作が開始すると、ステップＳ２０１において、整準実行部３６が、傾斜センサ１４により、傾斜方向データと、傾斜角データとを取得する。

次に、ステップＳ２０２において、整準実行部３６は、傾斜センサ１４の値を監視しながら、比較的高速で、整準駆動部２１を駆動して整準ネジ２ｃ１，２ｃ３を調整し、測量装置ＴＳ本体が水平に近づくように粗整準を行う。

次に、ステップＳ２０３において、傾斜センサ１４の値が精密検出範囲内（例えば±３′以内）であるかどうかを判断する。

傾斜センサ１４の値が精密検出範囲内でない場合（Ｎｏ）、ステップＳ２０２に戻り、再度粗整準を行い、傾斜センサ１４の値が精密検出範囲内になるまで、Ｓ２０２～Ｓ２０３を繰り返す。

そして、ステップＳ２０３で、傾斜センサ１４の値が精密検出範囲内になると（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０４に移行して、整準実行部３６は、傾斜センサ１４の値を監視しながら、比較的低速で整準駆動部２１を駆動して整準ネジ２ｃ１，２ｃ３を調整し、測量装置ＴＳ本体がさらに水平に近づくように精密整準を行う。

そして、ステップＳ２０５で、整準実行部３６は、傾斜センサ１４の値から水平（例えば±１″以内）が検出されたかどうかを判断する。

水平が検出されない場合（Ｎｏ）、ステップＳ２０４に戻り、再度、精密整準を行い、傾斜センサ１４の値から水平が検出されるまで、ステップＳ２０４～Ｓ２０５を繰り返す。

そして、ステップＳ２０５で、整準実行部３６が、傾斜センサ１４の値から水平が検出すると（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０６で精密整準を完了し、整準動作が終了する。

整準動作が完了すると、ステップＳ１０９（図４）に移行し、報告・助言部３７は整準が完了した旨を通知するメッセージを作成し、音声出力部５４が、該メッセージを音声により出力する。

次に、ステップＳ１１０では、ステップＳ１０２で得られる、環境データ、傾斜角データ、整準結果データおよび整準動作条件に関する情報を今回のデータとして、記憶部５０に保存して処理を終了する。保存された今回のデータは、次回以降の整準条件最適化において、過去データとして用いられる。

本実施の形態に係る測量装置によれば、少なくとも装置固有の情報、環境データ、傾斜角データ、整準結果データおよび整準動作条件に関する情報を学習データとして実施した機械学習の結果に基いて、最適整準条件に関する学習モデルを生成し、該学習モデルに基いて、測定環境、測定条件に応じて最適整準条件を予測し、該最適整準条件により整準を実施できるので、プログラムの修正を行ったり、細やかな設定の調整を行ったりせず、迅速かつ高精度な整準が可能となる。

特に、整準時間および整準精度は、傾斜センサの応答速度および安定性に依存する。傾斜センサの応答速度および安定性は、傾斜センサ内に封入された液体の粘度に依存し、液体の粘度は温度に依存している。従って、本実施の形態に係る測量装置によれば、少なくとも温度データを含む環境データを学習データとして用いているので、該環境データに応じた最適整準条件を予測することができ、整準時間の短縮と精度の向上が効果的である。

特に、装置固有の情報を学習データとして用いているので、測量装置ＴＳの機種毎に異なる特性に応じた最適整準条件を設定することができる。

また、本実施の形態に係る測量装置ＴＳによれば、自動整準判断部３３が、装置固有の情報に基いて、自動整準をするか否かの判断を行い、判断の結果を作業者に対して報告するので、測量装置ＴＳの機能に精通しない初心者であっても、自動整準するのか、手動整準する必要があるのかを容易に把握することができる。

また、本実施の形態に係る測量装置ＴＳによれば、自動整準判断部３３による判断の結果に基いて、報告・助言部３７が報告・助言メッセージを作成し、音声出力部５４から音声により出力する。また、音声入力部５３から作業者により音声で入力されて指令に基いて、所定の動作を実行する。

このように、測量装置ＴＳからの報告・助言を音声により認識し、作業者からの指令を音声により行うことができるので、測量装置ＴＳの表示を確認することなく操作することができる。また、他の作業をしながらでも測量装置ＴＳを操作することができ、測量装置ＴＳの使い勝手が向上する。

さらに、本実施の形態に係る測量装置ＴＳによれば、自動整準機能を備えない場合であっても、手動整準の手順を音声により案内するので、作業者は、測量装置ＴＳから出力される音声メッセージに従って、必要な操作を行うことができるので、作業者に難しい知識がない場合でも容易に整準作業を行うことができる。

また、従来の測量装置ＴＳでは、自動整準機能を備えていても、整準動作がいつ完了したのかがわかりづらかった。しかし、本実施の形態に係る測量装置ＴＳによれば、整準動作が完了した際に、音声により、作業者に完了を報知するので、作業に慣れていない初心者であっても、スムーズに次の作業に進めることができ、作業全体の効率が向上する。

第２の実施の形態
（システム全体の構成）
図７は、本発明の第２の実施の形態にかかる測量システム（以下、単に「システム」ともいう。）１００の構成ブロック図である。

システム１００は、測量装置ＴＳａ、サーバＳ、第１の外部機器ＥＥ１、および第２の外部機器ＥＥ２を備える。測量装置ＴＳａ、第１の外部機器ＥＥ１、および第２の外部機器ＥＥ２は、通信ネットワークＮを介してサーバＳと通信可能に構成されている。

通信ネットワークＮは、インターネット、ローカル・エリア・ネットワーク、ワイド・エリア・ネットワーク、衛星通信ネットワーク等を適用可能であり、またそれらが複合的に組み合わせることも可能である。また、通信ネットワークＮは、ケーブルを用いた有線通信あるいはＷｉ－Ｆｉ等で構成された無線通信であっても構わない。

（測量装置ＴＳａの構成）
測量装置ＴＳａは、第１の実施の形態に係る測量装置ＴＳと実質的に同一の構成を有する測量装置である。ただし、測量装置ＴＳａは、通信部６０を備える点で異なる。

通信部６０は、通信ネットワークＮを介して、サーバＳおよび外部機器ＥＥ１，ＥＥ２との通信を可能にするものであり、例えば、インターネットプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）を用いてインターネットに接続可能とする。

測量装置ＴＳａは、演算制御部３０の指示に従って、測定部１０および整準部２０で習得したデータ、整準結果データおよび整準条件に関する情報を、通信部６０を介してサーバＳに送信する。

（サーバＳの構成）
サーバＳは、サーバ通信部７１、サーバ記憶部７２およびサーバ制御部７３を備える。

サーバ通信部７１は、通信ネットワークＮを介して、サーバＳと、測量装置ＴＳａ、第１の外部機器ＥＥ１および第２の外部機器ＥＥ２との間で情報の送受信を可能とする。

サーバ記憶部７２としては、例えば、ＨＤＤ、ソリッドステートドライブ、半導体フラッシュメモリ、ブルーレイディスク等を用いることができる。サーバ記憶部７２は、測量装置ＴＳａ、第１の外部機器ＥＥ１、および第２の外部機器ＥＥ２から受信した種々のデータを、それぞれ測量装置ＴＳａ、第１の外部機器ＥＥ１および第２の外部機器ＥＥ２の識別番号と関連付けて記憶する。また、サーバ記憶部７２は、測量装置ＴＳａ、第１の外部機器ＥＥ１および第２の外部機ＥＥ２の装置固有の情報もそれぞれの識別番号と関連付けて記憶している。

サーバ制御部７３は、少なくとも高性能のＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）を備える制御ユニットである。サーバ制御部７３は、測量装置ＴＳａからの要求に応じて、サーバ記憶部７２に記憶された測量装置ＴＳａ、第１の外部機器ＥＥ１、および第２の外部機器ＥＥ２に関連するデータを送信する。

（第１の外部機器ＥＥ１の構成）
第１の外部機器ＥＥ１は、測量装置ＴＳａと同種のトータルステーションである。第１の外部機器ＥＥ１は、測定部８１、整準部８２、演算制御部８３、記憶部８４、ユーザインタフェイス部８５、および通信部８６を備える。これらはそれぞれ、測量装置ＴＳの測定部１０、整準部２０、演算制御部３０、記憶部４０、ユーザインタフェイス部５０、および通信部６０と同一であるので説明は省略する。

第１の外部機器ＥＥ１は、演算制御部８３の指示に従って、測定部８１および整準部８２によって取得されるデータおよび情報を、通信部８６を介してサーバに送信する。

（第２の外部機器ＥＥ２の構成）
第２の外部機器ＥＥ２は、測量装置ＴＳａとは異なる種類の測定器である。例えば、風速計、風量計、温度計、湿度計、振動計、その他の測定装置である。また、測量装置ＴＳとは構成の異なる、トータルステーション、電子レベル、トランシット等の測量装置であってよく、少なくとも測定部９１および通信部９２を備える。

測定部９１は、第２の外部機器の種類に応じて、公知の構成を備える。

通信部９２は、通信ネットワークＮを介して、サーバＳとの間で、種々のデータの送受信を可能とする。第２の外部機器ＥＥ２は、測量装置ＴＳ、第１の外部機器ＥＥ１と、同様に、測定に関するデータおよび使用状態に関する情報をサーバＳに送信する。該データおよび情報のサーバＳへの送信は、測定毎に行ってもよく、必要に応じて一括してまとめて行ってもよい。

(自動整準条件最適化)
図８は、システム１００を用いて、自動整準条件を最適化する処理のフローチャートである。

測量装置ＴＳａは、整準動作毎に、環境データ、傾斜角データ、整準結果データおよび整準動作条件に関する情報をサーバＳに送信する。サーバＳは、これらのデータを過去データとして、測量装置ＴＳａと関連付けてサーバ記憶部７２に記憶している。同様に、第１の外部機器ＥＥ１も、整準動作毎に環境データ、傾斜角データ、整準結果データおよび整準動作条件に関する情報をサーバＳに送信し、サーバＳは、これらのデータを第１の外部機器ＥＥ１と関連付けてサーバ記憶部７２に記憶している。第２の外部機器ＥＥ２も同様である。

作業者Ｕが、測量装置ＴＳａの電源をＯＮにすると、ステップＳ３０１では、データ取得部３２は、サーバＳに対して、測量装置ＴＳａの装置固有の情報の送信を要求する。サーバＳは、ステップＳ４０１において、要求された装置固有の情報を測量装置ＴＳａに送信する。

次に、ステップＳ３０２では、ステップＳ１０２と同様に、自動整準判断部３３が、装置固有の情報に基いて、測量装置ＴＳａが自動整準機能を備えているかどうかを判断する。

自動整準機能を備えていない場合（Ｎｏ）、ステップＳ３０３で、報告・助言部３７が、自動整準判断部３３の判断に基いてメッセージを作成し、音声出力部５４に出力する。音声出力部５４は、該メッセージを音声により作業者Ｕに向けて出力する。その後処理は終了する。

一方、ステップＳ３０２において、自動整準機能を備えていると判断した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ３０４に移行して、ステップＳ１０４と同様に、報告・助言部３７は、自動整準判断部３３の判断に基いてメッセージを作成し、音声出力部５４から、例えば、「自動整準を開始します。」と出力し、ステップＳ３０５に移行する。

ステップＳ３０５では、データ取得部３２が、環境センサ１９により環境データを実測データとして取得する。

次に、ステップＳ３０６に移行すると、整準条件最適化部３４は、サーバＳに対して、サーバ記憶部７２に記憶されている、測量装置ＴＳａ，第１の外部機器ＥＥ１および第２の外部機器ＥＥ２において過去に取得された、環境データ、傾斜角データ、整準結果データおよび整準動作条件に関する情報（以下、「過去データ」という。）を要求する。すると、ステップＳ４０２において、サーバＳが、過去データを測量装置ＴＳａに送信する。

次に、ステップＳ３０７では、整準条件最適化部３４は、ステップＳ３０１で取得した、装置固有の情報、およびサーバＳから受信した過去データを用いて最適整準条件を学習し、学習結果に基いて生成した最適整準条件の学習モデルを用いて、ステップＳ３０５で取得した実測データおよびサーバＳから受信した装置固有の情報に対応する最適整準条件を予測する。

次に、ステップＳ３０８では、プログラム修正部３５が、ステップＳ３０７で予測した最適整準条件で整準を実行し得るように、プログラムを修正し、記憶部に記憶する。

次に、ステップＳ３０９では、整準実行部３６が、ステップＳ３０８で修正したプログラムに従って、整準動作を実行する。整準動作のフローチャートは、第１の実施の形態と同様である。

整準動作が完了すると、ステップＳ３１０で、報告・助言部３７は整準が完了した旨を通知するメッセージを作成し、音声出力部５４が、該メッセージを音声により出力する。

次に、ステップＳ３１１では、ステップＳ３０５で取得した環境データおよびステップＳ３０９の整準動作における、整準結果データおよび整準動作条件に関する情報を、今回のデータとして、サーバＳに送信し、処理を終了する。

サーバＳは、ステップＳ４０３で、測量装置ＴＳａから受信した、今回のデータをサーバ記憶部７２に記憶する。今回のデータは、次回以降、過去データとして用いられる。

本実施の形態によれば、測量装置ＴＳａのみならず、他の測量装置である第１の外部機器ＥＥ１、および第２の外部機器ＥＥ２の過去データも学習データとするので、学習の精度が向上し、有利である。

なお、図７の例では、第１の外部機器ＥＥ１と第２の外部機器ＥＥ２とは、それぞれ１つ備えてられているが、第１の外部機器ＥＥ１のみでも十分有効である。しかし、これに限らず、第１の外部機器ＥＥ１と第２の外部機器ＥＥ２とをそれぞれ複数備えると、学習の基礎とするデータが多くなるため有利である。

第３の実施の形態
（システム全体の構成）
図９は、第３の実施の形態に係る測量システム２００の構成ブロック図である。システム２００は、第２の実施の形態に係るシステム１００と同様に、測量装置ＴＳｂ、サーバＳａ、第１の外部機器ＥＥ１ａ、および第２の外部機器ＥＥ２を備える。しかし、測量装置ＴＳｂ、サーバＳａ、第１の外部機器ＥＥ１ａは、以下の点で第２の実施の形態に係る測量装置ＴＳａ、サーバＳ，および第１の外部機器ＥＥ１と異なっている。

測量装置ＴＳｂは、演算制御部２３０に、自動整準判断部３３、整準条件最適化部３４に代えて、自動整準判断指令部２３３、整準条件最適化指令部２３４を備える。

自動整準判断指令部２３３は、サーバＳａに対して、自動整準機能の有無の判断を指令する。また、整準条件最適化指令部２３４は、サーバＳａに対して整準条件最適化の指令を送信する。

サーバＳａのサーバ制御部２７３は、サーバＳのサーバ制御部７３に加えて、機能部として、自動整準判断部２７４、整準条件最適化部２７５および報告部２７６を備える。なお、サーバ制御部２７３の各機能部は、人工知能によって制御されるソフトウェアとして構成されている。

自動整準判断部２７４は、サーバ記憶部７２に記憶された、測量装置ＴＳｂの装置固有の情報に基づいて、測量装置ＴＳｂが自動整準機能を備えているか否かを判断する。

整準条件最適化部２７５は、測量装置ＴＳｂからの指令に応じて、サーバ記憶部７２に記憶された、測量装置ＴＳｂ，第１の外部機器ＥＥ１ａおよび第２の外部機器ＥＥ２それぞれの、装置固有の情報、環境データ、傾斜角データ、整準結果データおよび整準動作条件に関する情報を学習データとして、機械学習を実施し、最適整準条件に関する学習モデルを生成および更新を行う。

また、整準条件最適化部２７５は、装置固有の情報、環境データ、傾斜角データ、整準結果データおよび整準動作条件に関する情報を学習した結果に基いて生成した学習モデルを用いて、最適整準条件を予測する。

報告部２７６は、自動整準判断部２７４による判断の結果、および整準条件最適化部２７５の最適整準条件予測結果を測量装置ＴＳｂに報告する。

(プログラムの自動修正)
図１０は、測量システム２００により自動整準動作を最適化する処理のフローチャートである。

処理を開始すると、ステップＳ５０１では、データ取得部３２がサーバＳａに対して自動整準判断を指令する。すると、ステップＳ６０１では、サーバＳａは、サーバ記憶部に保存された装置固有の情報に基づいて、自動整準機能の有無を判断する。

ステップＳ６０１で測量装置ＴＳｂに自動整準機能がない場合（Ｎｏ）、報告部２７６は、その判断結果を測量装置ＴＳｂに送信する。ステップＳ５０２では、ステップＳ１０３と同様に、測量装置ＴＳｂの報告・助言部３７が、サーバＳａからの報告に基づいて、メッセージを作成し、音声出力部５４に出力する。音声出力部５４は、該メッセージを音声により作業者Ｕに向けて出力する。その後処理は終了する。

一方、自動整準機能がある場合（Ｙｅｓ）、報告部２７６は、その判断結果を測量装置ＴＳｂに送信する。ステップＳ５０３では、ステップＳ１０５と同様に、測量装置ＴＳｂの報告・助言部３７が、サーバＳａからの報告に基づいて、メッセージを作成し、音声出力部５４に出力する。

次に、ステップＳ５０４で、最適整準条件の予測のために、データ取得部３２が、環境センサ１９により環境データを取得する。

次に、ステップＳ５０５で、整準条件最適化指令部２３４は、サーバＳａに対して、データ取得部３２が取得した環境データおよび傾斜角データに応じた最適整準条件の予測を指令する。

ステップＳ６０２では、測量装置ＴＳｂからの指令に従って、整準条件最適化部２７５が、装置固有の情報、環境データ、整準結果データおよび整準動作条件に関する情報を学習した結果に基いて生成した学習モデルを用いて、最適整準条件を予測する。

次に、ステップＳ６０３では、報告部２７６が、ステップＳ６０２での予測結果を測量装置ＴＳｂに送信する。

ステップＳ５０６では、プログラム修正部３５が、サーバＳａから受信した最適整準条件の予測結果に基づいて整準プログラムの修正を行う。

次にステップＳ５０７では、整準実行部３６がステップＳ５０６で修正された整準プログラムにより自動整準を実行する。

ステップＳ５０７で整準が完了すると、ステップＳ５０８では、報告・助言部３７が報告メッセージを作成して、音声出力部５４により音声で出力する。

次に、ステップＳ５０９において、ステップＳ５０４およびステップＳ５０７で取得された環境データ、整準結果データおよび整準動作条件に関する情報を、今回のデータとして、サーバＳａに送信する。その後、測量装置ＴＳｂの処理は終了する。

サーバＳａでは、サーバ記憶部７２が今回のデータを、過去データとして記憶すると共に、整準条件最適化部２７５が受信した今回のデータを用いて、学習モデルを修正し、処理を終了する。

機械学習は、処理を行うデータが膨大であるが、本実施の形態によれば、測量装置ＴＳｂ自身ではなく、より高性能なＣＰＵを備えるサーバＳａに機械学習をさせるため、データの処理速度が早くなる。

さらに、本実施の形態によれば、測量装置ＴＳｂは、整準動作毎に装置固有の情報、環境データ、整準結果データおよび整準動作条件に関する情報をサーバＳａに送信し、サーバがこれを過去データとして保存する。従って、第１の外部機器ＥＥ１などの他の測量装置において、整準動作を最適化するための、学習データとして利用することができる。

さらに、本実施の形態によれば、常に更新された学習モデルがサーバＳａに保存されるため、これを、他の測量装置において整準動作を最適化するためのモデルとして利用することができる。また、開発技術者が当該データを参照し、プログラム開発に利用することもできる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について述べたが、上記の実施の形態および実施例は本発明の一例であり、それぞれの構成を当業者の知識に基づいて組み合わせることが可能であり、そのような形態も本発明の範囲に含まれる。

１０ 測定部
１４ 傾斜センサ
１９ 環境センサ
２０ 整準部
２１ 整準駆動部
３０ 演算制御部
３３ 自動整準判断部
３４ 整準条件最適化部
３５ プログラム修正部
３７ 報告・助言部
３８ 音声認識部
４０ 記憶部
５３ 音声入力部
５４ 音声出力部
６０ 通信部
７１ サーバ通信部
７２ サーバ記憶部
１００ 測量システム（システム）
２００ 測量システム（システム）
２３０ 演算制御部
２３３ 自動整準判断指令部
２３４ 整準条件最適化指令部
２７３ サーバ制御部
２７４ 自動整準判断部
２７５ 整準条件最適化部
ＥＥ１，ＥＥ１ａ 第１の外部機器
ＥＥ２ 第２の外部機器
Ｎ 通信ネットワーク
Ｓ，Ｓａ サーバ
ＴＳ，ＴＳａ，ＴＳｂ 測量装置

Claims (7)

1. 測量装置本体の傾斜角データを取得する傾斜センサ、および整準時間および整準精度と相関性を有する環境データを取得する環境センサを備える測定部と、
   整準駆動部を備え、前記傾斜角データに基いて測量装置の整準を行う整準部と、
   前記測定部および前記整準部を制御する演算制御部と、
   前記環境データ、前記整準部による整準結果データ、前記傾斜角データ、および整準動作条件に関する情報を記憶する記憶部とを備える測量装置であって、
   前記記憶部は、測量装置固有の情報を備え、
   前記演算制御部は、
   前記環境データ、前記整準結果データ、前記整準動作条件に関する情報、前記傾斜角データ、および前記測量装置固有の情報を学習データとして機械学習を実施して生成した、最適整準条件を予測する学習モデルを用いて、環境データおよび前記測量装置固有の情報に応じた、最適整準条件を予測する整準条件最適化部と、前記最適整準条件を実行し得るように整準プログラムを修正するプログラム修正部と、
   前記測量装置固有の情報に基いて、測量装置が自動整準機能を備えているか否かを判断する自動整準判断部と、を備えることを特徴とする測量装置。
2. 音声出力部をさらに備え、
   前記演算制御部は、作業者へのメッセージを作成する報告・助言部を備え、
   前記音声出力部は、前記報告・助言部が作成したメッセージを音声で出力することを特徴とする請求項１に記載の測量装置。
3. 前記演算制御部は、前記整準プログラムに従って整準動作を実行する整準実行部を備え、
   前記報告・助言部は、整準実行部により整準が完了した場合に、前記音声出力部が整準動作の終了を報知することを特徴とする請求項２に記載の測量装置。
4. 音声の入力を行う音声入力部を更に備え、
   前記演算制御部は、前記音声による入力を自然言語処理機能により認識する音声認識部を備えることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の測量装置。
5. 通信ネットワークを介して外部と通信可能な通信部をさらに備える請求項１に記載の測量装置と、
   前記測量装置と通信可能に構成されたサーバと、
   前記測量装置と同一の構成を有し、前記通信ネットワークを介してサーバと通信可能な少なくとも１つの第１の外部機器とを備え、
   前記サーバは、前記測量装置および前記第１の外部機器が過去に取得した、環境データ、整準結果データ、整準動作条件に関する情報、傾斜角データ、および測量装置固有の情報を記憶するサーバ記憶部を備え、
   前記整準条件最適化部は、前記サーバから受信した環境データ、整準結果データ、整準動作条件に関する情報、傾斜角データ、および測量装置固有の情報を学習データとして機械学習を実施して生成した、最適整準条件を予測する学習モデルを用いて、前記環境センサにより取得した環境データおよび前記サーバから受信した測量装置固有の情報に応じた最適整準条件を予測することを特徴とする測量システム。
6. 測量装置本体の傾斜角データを取得する傾斜センサ、および整準時間および整準精度と相関性を有する環境データを取得する環境センサを備える測定部、整準駆動部を備え、前記傾斜角データに基いて測量装置の整準を行う整準部、前記測定部および前記整準部を制御する演算制御部、ならびに通信ネットワークを介して外部と通信可能な通信部を備える測量装置と、
   前記測量装置と同一の構成を有する少なくとも１つの第１の外部機器と、
   前記測量装置および前記第１の外部機器と通信可能なサーバ通信部、前記測量装置および前記第１の外部機器の装置固有の情報を記憶するとともに、前記測量装置および前記第１の外部機器から、前記環境データ、前記整準部による整準結果データ、整準動作条件に関する情報、および前記傾斜角データを受信して記憶するサーバ記憶部、およびサーバを制御するサーバ制御部を備える前記サーバと、
   を備え、前記第１の外部機器が、前記通信ネットワークを介して前記サーバと通信可能である測量システムであって、
   前記演算制御部は、
   前記サーバに対して、最適整準条件の予測を指令する整準条件最適化指令部を備え、
   前記サーバ制御部は、
   前記サーバ記憶部に記憶された、前記測量装置および前記第１の外部機器に関する、前記環境データ、前記整準結果データ、前記整準動作条件に関する情報、前記傾斜角データ、ならびに、前記測量装置および前記第１の外部機器の前記装置固有の情報を学習データとして機械学習を実施して生成した、最適整準条件を予測する学習モデルを用いて、環境データおよび前記測量装置の装置固有の情報に応じて、最適整準条件を予測する整準条件最適化部を備え、
   前記演算制御部は、前記最適整準条件を実行しうるように整準プログラムを修正するプログラム修正部を備えることを特徴とする測量システム。
7. 環境センサおよび通信部を少なくとも備える少なくとも１つの第２の外部機器を備え、該第２の外部機器による実測データをサーバに送信し、
   前記サーバは、前記第２の外部機器から受信したデータを逐次前記サーバ記憶部に記憶し、
   前記整準条件最適化部は、前記第２の外部機器の実測データを前記機械学習の学習データとして用いることを特徴とする請求項５または６に記載の測量システム。

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