JP7257326B2 - Surveying instrument, surveying system, surveying method and surveying program - Google Patents
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Description
本発明は、レーザースキャナを用いた測量に関する。 The present invention relates to surveying using a laser scanner.
台車等にレーザースキャナ等の測量装置を載せ、移動させながら測量を行う技術が知られている(例えば、特許文献1~3を参照)。
A technique is known in which a surveying device such as a laser scanner is placed on a trolley or the like and surveyed while being moved (see, for example,
台車にレーザースキャナを搭載し、台車の移動と停止を交互に行ない、停止時にレーザースキャナによる測量を行う場合、台車の停止位置の制御が重要となる。台車の停止位置が適切でないと、スキャンの重複が多くなり測量作業の無駄が増大する、あるいはスキャン範囲に隙間ができ、データの不足が発生する。よって、測量作業の効率化を追求する場合、台車の停止位置の制御が重要となる。 When a laser scanner is mounted on a cart, the cart is alternately moved and stopped, and the laser scanner is used for surveying when the cart is stopped, it is important to control the stop position of the cart. If the stop position of the truck is not appropriate, there will be a lot of duplication of scans, which will increase the waste of the survey work, or there will be gaps in the scan range, resulting in lack of data. Therefore, when pursuing efficiency in surveying work, it is important to control the stop position of the cart.
このような背景において、本発明は、移動体にレーザースキャナを搭載し、移動と停止を交互に行ない、停止時にレーザースキャンを行う技術において、高い作業効率が得られる技術の提供を目的とする。 In view of this background, the present invention aims to provide a technique that achieves high work efficiency in a technique in which a laser scanner is mounted on a mobile body, the mobile body alternately moves and stops, and laser scanning is performed when the mobile body stops.
請求項1に記載の発明は、移動体に搭載され、第1の反射プリズムを備えたレーザースキャナによる測位データと、地上に固定され、第2の反射プリズムを備えたトータルステーションによる測位データとに基づき前記レーザースキャナの外部標定要素(位置と姿勢)の算出を行う外部標定要素算出部と、前記トータルステーションによる前記第1の反射プリズムの測位データに基づき、予め定められた停止位置に前記移動体を誘導するための誘導処理を行う誘導処理部とを備えた測量装置であって、前記レーザースキャナの前記外部標定要素(位置と姿勢)の算出において、前記レーザースキャナによる前記測位データは、前記第2の反射プリズムの測位データであり、前記トータルステーションによる前記測位データは、前記第1の反射プリズムの測位データである測量装置である。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の測量装置と、前記レーザースキャナの整準を行うための整準装置とを備える測量システムである。請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記整準装置による前記レーザースキャナの整準動作の後、前記トータルステーションによる前記第1の反射プリズムの測位が行われることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a surveying system comprising the surveying apparatus according to
請求項4に記載の発明は、移動体に搭載され、第1の反射プリズムを備えたレーザースキャナによる測位データと、地上に固定され、第2の反射プリズムを備えたトータルステーションによる測位データとに基づく前記レーザースキャナの外部標定要素(位置と姿勢)の算出と、前記トータルステーションによる前記第1の反射プリズムの測位データに基づき、予め定められた停止位置に前記移動体を誘導する誘導処理とを行う測量方法であり、前記レーザースキャナの前記外部標定要素(位置と姿勢)の算出は、前記トータルステーションによる前記第1の反射プリズムの測位データと、前記レーザースキャナによる前記第2の反射プリズムの測位データとに基づき行われる測量方法である。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、コンピュータに読み取らせて実行させるプログラムであって、コンピュータに移動体に搭載され、第1の反射プリズムを備えたレーザースキャナによる測位データと、地上に固定され、第2の反射プリズムを備えたトータルステーションによる測位データとに基づく前記レーザースキャナの外部標定要素(位置と姿勢)の算出と、前記トータルステーションによる前記第1の反射プリズムの測位データに基づき、予め定められた停止位置に前記移動体を誘導する誘導処理とを実行させ、前記レーザースキャナの前記外部標定要素(位置と姿勢)の算出は、前記トータルステーションによる前記第1の反射プリズムの測位データと、前記レーザースキャナによる前記第2の反射プリズムの測位データとに基づき行われる測量用プログラムである。
The invention according to
本発明によれば、移動体にレーザースキャナを搭載し、移動と停止を交互に行ない、停止時にレーザースキャンを行う技術において、高い作業効率が得られる。 According to the present invention, high work efficiency can be obtained in the technique of mounting a laser scanner on a moving body, alternately moving and stopping the moving body, and performing laser scanning when the moving body stops.
1.第1の実施形態
(概要)
図1に発明を利用した実施形態の概要を示す。図1には、路面100、路面100上で移動可能な台車110、台車110上の設置された自動整準台120、自動整準台120の上に設置されたレーザースキャナ130が示されている。ここでは、路面を対象にレーザースキャンを行う場合の例を示すが、レーザースキャンの対象は、特に限定されず、例えば、土木工事現場における地面や法面、トンネルの壁面、建物の外面または内面(室内の壁面)等を対象にレーザースキャンを行うことも可能である。1. First embodiment (outline)
FIG. 1 shows an outline of an embodiment using the invention. FIG. 1 shows a
台車110は、路面100上を移動可能である。移動は、手押しによる人力で行われる。台車110の移動をモータ等の動力で行うことも可能である。台車110は、所定の位置で停止し、その状態でレーザースキャナ130による路面100やトンネル内の場合は壁面や天井を対象としたレーザースキャンが行なわれる。このレーザースキャンにより、路面の場合は平坦性や傾斜等、トンネルの場合は内空変位等の確認が行われる。また、室内の場合は、現状の躯体や内装の確認が行われる。
The
上記のレーザースキャンの精度を求める場合、レーザースキャン時におけるレーザースキャナの外部標定要素(位置と姿勢)の精度が重要となる。また、路面をレーザースキャンの対象とする場合、路面へのレーザー光の入射角の問題から、有効射程が最大で30m程度であり、台車は20m毎程度に停車させる必要がある。このため、作業効率を高める上で台車110の静止位置を正確に把握することが重要となる。なお、上記のレーザースキャン光の有効射程の話は、一例であり、実際には、レーザースキャナの仕様、対象物へのレーザー光の入射角度、対象物の状態等によって左右され、多様な場合が有り得る。
When obtaining the accuracy of the above laser scanning, the accuracy of the exterior orientation elements (position and orientation) of the laser scanner during laser scanning is important. When laser scanning a road surface, the maximum effective range is about 30 m due to the problem of the angle of incidence of the laser beam on the road surface, and it is necessary to stop the trolley every 20 m. Therefore, it is important to accurately grasp the stationary position of the
本実施形態では、TS(トータルステーション)140を用いて、レーザースキャナ130を停止位置に誘導し、またその位置を正確に特定する。また、レーザースキャナ130によりTS140の位置を測位することで、レーザースキャナ130の外部標定要素を高精度に特定する。
In this embodiment, a TS (total station) 140 is used to guide the
以下、簡単に原理を説明する(詳細は後述する)。レーザースキャナ130には、全周反射プリズム131が固定され、TS140には、全周反射プリズム141が固定されている。全周反射プリズム131,141は、全周の方向において、入射した光を180°向きを変えて反射する光学特性を有する。レーザースキャナ130の停止位置は予め定められている場合は、その情報は端末111に記憶されている。なお、全周反射プリズムの代わりに球形ターゲットや全周反射でない反射プリズム、更には測量に用いられる各種のターゲットを用いることも可能である。
The principle will be briefly described below (details will be described later). A
路面100上で台車110を人力で移動させつつ、既知の位置に設置されたTS140により、全周反射プリズム131を追跡する。レーザースキャナ130(全周反射プリズム131)の移動経路は、TS140が備えた測位機能により正確に計測され、そのデータは端末111に送られる。端末111には、予め定めた停止位置のデータが入力されており、端末111に台車110の停止位置への誘導情報が表示される。また台車110が予め定めた位置となると(またはその近くにくると)、端末111は、報知信号(誘導情報、報知表示、報知音等)を出力する。これにより、予め定めた停止位置に台車110を停止させることができる。
While the
予め定めた停止位置で台車110が停止したら、自動整準台120によるレーザースキャナ130の整準を行い、その後TS140による全周反射プリズム141の改めての精密な位置の測定を行う。また、レーザースキャナ130の整準処理の後、レーザースキャナ130が備えるターゲット(反射プリズム)測位機能により全周反射プリズム141の測位を行う。全周反射プリズム141の絶対座標系における位置は既知であり、レーザースキャナ130から見た全周反射プリズム141の測位を行うことで、レーザースキャナ130から見た全周反射プリズム141の方向と距離が判る。これにより、レーザースキャナ130の絶対座標系における外部標定要素(姿勢)が特定される。また、レーザースキャナ130の位置は、上記のように整準処理の後、TS140により正確に測位される。
When the
停止位置におけるレーザースキャナ130の外部標定要素を特定したら、レーザースキャナ130による路面100に対するレーザースキャンが行なわれ、レーザースキャンデータを得る。このレーザースキャンの後、次の停止位置に台車110を移動させる。以上の処理が、第1の停止位置→第2の停止位置→・・・・第nの停止位置と繰り返され、路面100に対するレーザースキャンが行なわれる。
After identifying the exterior orientation elements of the
上記の方法によれば、まずTS140によるレーザースキャナ130の停止位置の正確な特定が行われる。この処理は、レーザースキャナ130の整準が行われた後に行なわれ、また、TS140の測位精度は高いので、レーザースキャナ130の停止位置を正確に定めることができる。また、整準が行われ、更に位置決めが正確に行われたレーザースキャナ130による全周反射プリズム141(TS140)の測位を行うことで、当該停止位置におけるレーザースキャナ130の精密な外部標定要素を求めることができる。このため、正確なレーザースキャンデータを得ることができる。また、TS140による停止位置の報知に係る処理(誘導処理)は自動で行われるので、高い作業効率が得られる。
According to the above method, first, the stop position of the
また、レーザースキャナ130から全周プリズム141の測位を行うことで、停止位置におけるレーザースキャナ130の外部標定要素を求めることができる。
In addition, by positioning the omnidirectional prism 141 from the
TS140およびレーザースキャナ130による全周反射プリズムの捕捉、追尾、測位は、自動で行うことができる。よって、全体の作業を高い効率で行うことができる。
(TS(トータルステーション))
TS140は、市場で入手できる機種を用いている。TSについては、特開2009-229192号公報や特開2012-202821号公報に記載されている。TS140は、三脚143上に固定された基台部144、基台部144上に水平回転が可能な水平回転部142、水平回転部142に対して鉛直回転(仰角変化および俯角変化)が可能な鉛直回転部145、水平回転部142の上部に固定された全周反射プリズム141を備えている。(TS (total station))
TS140 uses a commercially available model. TS is described in JP-A-2009-229192 and JP-A-2012-202821. The
図2にTS140ブロック図(構成図)を示す。図1の水平回転部142の水平回転は、図2の水平駆動部15aにより駆動される水平回転モータ15により行われる。水平回転部142の水平回転の角度は、水平角エンコーダ16で検出され、水平測角部16aからその角度データが出力される。鉛直回転部145の回転は、鉛直駆動部18aにより駆動される鉛直回転モータ18により行われる。鉛直回転部145の回転角は、鉛直角エンコーダ19で検出され、鉛直測角部19からその角度データが出力される。
FIG. 2 shows a block diagram (configuration diagram) of the TS140. Horizontal rotation of the horizontal rotation section 142 in FIG. 1 is performed by the
この例では、TS140が測位するターゲットとしてレーザースキャナ130に配置した全周反射プリズム131が利用される。この場合、追尾光照射部42から追尾光が全周反射プリズム131に照射され、その反射光が追尾光受光部43で受光される。追尾光はある程度の範囲で照射され、その照射範囲の中心に全周反射プリズム131が位置するように水平回転部142の水平回転角と鉛直回転部145の鉛直角の調整が行われる。
In this example, an all-around reflecting
TS140から全周反射プリズム131までの距離の計測が測距光照射部50から照射される測距光によって行われる。測距光は、パルスレーザー光であり、図示しない光学系で二分され、一方が基準光としてTS140内に設けられた図示しない距離が既知の基準光路に導かれ、他方が全周反射プリズム131に照射される。全周反射プリズム131から反射された測距光は、測距光受光部51で受光される。他方で、基準光も測距光受光部51で受光される。基準光と全周反射プリズム131から反射された測距光とは、光路長に差があり、測距光受光部51での検出タイミングに差が生じ、測距光受光部51からの出力信号に位相差が生じる。この位相差からTS140から全周反射プリズム131までの距離が算出される。
The distance measurement from the
上記の測距時における測距光の光軸の方向が水平角エンコーダ16および鉛直角エンコーダ19で測角される。全周反射プリズム131までの距離と方向とから、TS140を基準とした全周反射プリズム131の測位が行われる。この測位に係る演算は、制御演算部60で行なわれる。制御演算部60は、コンピュータとして機能するハードウェアであり、上記の全周反射プリズムの測位に係る演算の他にTS140の動作制御および動作に係る演算を行う。
The
全周反射プリズム131を備えたターゲット装置135を用いることもできる。この場合の制御については、特開2009-229192号公報に記載されている。例えばこの場合、扇状にビーム成形された扇状レーザー光が扇状レーザー光照射部13から照射される。この照射光は、水平方向に走査されながら照射され、ターゲット装置135の扇状レーザー光受光体6で受光される。扇状レーザー光は光軸方向から見てN字型やW字型を有しており、受光タイミングからTS140からの高低角が算出できる。この演算が制御演算部62で行なわれ、その結果と先の受光時刻が記憶部70に記憶される。
A
先の高低角と受光時刻は、無線通信部63からTS140の無線通信部64に送信され、その内容に基づき、TS140では、ターゲット装置142の方向を算出し、光軸をターゲット装置135の方向に向ける。それによりターゲット装置135の全周反射プリズム131に対する概略の視準が行われ、その後は、追尾光による全周反射プリズム131の視準が行われ、更に測距光による全周反射プリズム131の測位が行われる。
The previous elevation angle and light receiving time are transmitted from the
TS140は、操作部65、記憶部61、無線通信部64、カメラ52を備えている。操作部65は、TS140を操作するための各種のボタン、スイッチ、各種の情報が表示されディスプレイを備える。記憶部61は、TS140の動作に係る各種のデータや動作プログラムを記憶する。無線通信部64は、端末111やレーザースキャナ130との間の通信、その他外部の機器との間との通信を行う。カメラ52は、測距光と同じ光軸を有し、測距対象の動画撮影を行う。
The
(レーザースキャナ)
図3にレーザースキャナ130のブロック図を示す。装置の外観は異なるが、レーザースキャナ130の基本構成は、TS140と同じである。レーザースキャナ130では、基台部134に対して水平回転可能な本体部132と光学部133を備える。光学部133に鉛直回転可能な回転ミラーが配置されている。本体部132に配置された測距光照射部50(図3参照)からの測距光が鉛直回転する上記の回転ミラーに照射される。また対象物から反射した測距光がこの回転ミラーで反射され、本体部132に配置された測距光受光部51で受光される。(laser scanner)
A block diagram of the
本体部132が水平回転し、且つ、光学部133内の回転ミラーが鉛直回転しつつ測距光が回転ミラーに対して連続パルス照射され、レーザースキャナ130による周囲に対する(あるいは特定の範囲に対する)レーザースキャンが行なわれる。
While the main unit 132 rotates horizontally and the rotating mirror in the
レーザースキャナ130におけるレーザースキャンも一つのパルスで見ると、TS140と同じ原理によるレーザー測位であるが、TS140が一点一点狙いを付けて測位を行うのに対して、レーザースキャナ130は、毎秒数十点以上の速度でスキャンしながらスキャン点の測位を行う。また、レーザースキャンでは、測距光は複数条同時に照射され、同時に複数の点の測位が行われる。レーザースキャナに関しては、特開2010-151682号公報、特開2008-268004号公報、米国特許8767190号公報等に記載されている。また、米国公開公報US2015-0293224号には、電子式にスキャン方向の切り替えを行うレーザースキャナについて記載されている。
Looking at the laser scanning in the
レーザースキャナ130は、反射プリズムをターゲットした測位機能を有している。この機能では、まず反射プリズム(この例ではTS140の全周反射プリズム141)の視準を行う。この機能は、TS130と同様のターゲット(反射プリズム)の捕捉機能を用いて行われる。次に、当該反射プリズムの付近に対するスキャン密度を高めたレーザースキャンを行う。この際、反射プリズムからの反射光の強度が相対的に高いことを利用し、スキャンデータから反射プリズムの測位データを抽出する。
The
端末111は、台車110に固定されている。端末111は、台車111を押す作業者が見易く、また操作し易い位置に固定されている。図4に端末111のブロック図を示す。端末111は、TS140のコントローラ、台車110(レーザースキャナ130)の停止位置の報知装置、および停止位置におけるレーザースキャナ130の外部標定要素(姿勢)を計算する装置として機能する。
端末111は、コンピュータとして機能するハードウェアであり、以下に説明する処理が可能なPC(パーソナルコンピュータ)、タブレット、スマートフォン、または専用のハードウェアにより構成されている。端末111は、液晶ディスプレイ等の表示装置、テンキーやタッチパネルディスプレイ等の操作インターフェース、通信装置等、通常のPCやタブレット等が備えるハードウェアおよび機能を備えている。 The terminal 111 is hardware that functions as a computer, and is configured by a PC (personal computer), tablet, smart phone, or dedicated hardware capable of processing described below. The terminal 111 includes a display device such as a liquid crystal display, an operation interface such as a numeric keypad and a touch panel display, a communication device, and other hardware and functions that a typical PC or tablet has.
端末111は、機能部として外部標定要素算出部66、報知処理部(誘導処理部)67、コントロール部68を備えている。これらの機能部は、専用のアプリケーションソフトを端末111にインストールし、端末111のCPUで実行することで実現される。なお、上述した機能を実行する専用の演算回路をFPGA等で構成する形態も可能である。
The terminal 111 includes an exterior orientation
外部標定要素算出部66は、レーザースキャナ130が行う全周反射プリズム141の測位データに基づき、レーザースキャナ130の外部標定要素(特にその姿勢のデータ)を算出する。
The exterior
以下、レーザースキャナ130の外部標定要素(特にその姿勢のデータ)を算出する方法について説明する。まず、停止位置におけるレーザースキャナ130の位置は、TS140を用いた測位により特定され、その位置データは、無線通信部69で受信されている。ここで、レーザースキャナ130の姿勢は以下のようにして求められる。
A method of calculating the exterior orientation parameters (especially data of its attitude) of the
この場合、レーザースキャナ130により全周反射プリズム141の測位を行う。この際、レーザースキャナ130から見た全周反射プリズム141の方向が得られる。これにより、レーザースキャナ130の位置からTS140の位置(反射プリズム141の位置)への方向線が得られる。
In this case, the positioning of the total reflection prism 141 is performed by the
ここで、水平角を考える。なお、水平角は北を基準として時計回り方向で計測するものとする。ここで、上記の方向線の方向が45°(北東の方向)であったとする。この場合、レーザースキャナ130における水平角の基準方向と上記の方向線の方向との関係が取得される。この結果、当該位置におけるレーザースキャナ130の水平角の基準方向の絶対座標系での値が判る。なお、レーザースキャナ130は、自動整準台120の機能により、水平が確保されるので、水平角の基準を確定できれば、その姿勢が確定する。こうして、特定の停止位置におけるレーザースキャナ130の姿勢が算出される。以上の処理が外部標定要素算出部66で行なわれる。
Now consider the horizontal angle. The horizontal angle shall be measured in the clockwise direction with north as the reference. Here, assume that the direction of the direction line is 45° (northeast direction). In this case, the relationship between the reference direction of the horizontal angle in the
なお、外部標定要素算出部66をレーザースキャナ130またはTS140の側に配置してもよい。また、レーザースキャナ130の外部標定要素の算出をサーバ等の遠隔地に配置された装置で行う形態も可能である。
The exterior
報知処理部67は、台車110の予め定めた停止位置への誘導に係る処理、当該停止位置に台車110(レーザースキャナ130)が近づいた場合や到達した場合に、その旨を端末111の表示部に表示させたり、報知音を発生せたりする処理を行う。報知処理部67は、台車110を停止位置に誘導する誘導装置の一例である。例えば、端末111の表示部(例えば、タブレットの液晶表示装置)に現在地から停止予定位置への方向を示す矢印と、そこまでの距離を表示する処理が報知処理部67で行われる。この処理は、停止位置に関する情報を画像情報として報知する処理と捉えることができる。
The
これらの報知処理は、予め定めた停止位置の位置データとTS140が測位したレーザースキャナ130の位置データとを比較し、その差に基づき行なわれる。例えば、次の停止位置までの方向と距離が端末111内で計算され、その内容が端末111の表示部に表示される。
These notification processes are performed based on the difference between the position data of the predetermined stop position and the position data of the
コントロール部68は、レーザースキャナ130とTS140の動作制御(遠隔操作)を行う。また、端末111は、無線通信部69を備えている。無線通信部69は、レーザースキャナ130およびTS140との間、更にその他の機器との通信を行う。
The
(処理の一例)
(処理前の作業)
図5は、図1のシステムで実行される処理の手順の一例を示すフローチャートである。図5の処理を実行するプログラムは、端末111にインストールされ、端末111のCPUで実行される。当該プログラムをTS140やレーザースキャナ130の記憶部61や外部の適当な記憶媒体に記憶する形態も可能である。(Example of processing)
(Work before treatment)
FIG. 5 is a flow chart showing an example of the procedure of processing executed in the system of FIG. A program for executing the processing in FIG. 5 is installed in the terminal 111 and executed by the CPU of the terminal 111 . It is also possible to store the program in the
図5の処理では、端末111によりレーザースキャナ130とTS140の動作が遠隔制御される。図5の制御をレーザースキャナ130やTS140で行なう形態、遠隔地に設置されたサーバ等により行う形態も可能である。
In the process of FIG. 5, the operation of the
ここでは、舗装工事の終わった路面100の表面の状態(平坦性や傾斜の状態)が規定の仕様を満たしているか否かの検査がレーザースキャナ130を用いたレーザースキャンによって行われる。
Here, an inspection is performed by laser scanning using a
作業の前準備として、全周反射プリズム131を備えたレーザースキャナ130と、全周反射プリズム141を備えたTS140を用意する。全周反射プリズム131の光学原点(反射点)とレーザースキャナ130の光学原点(スキャン点の位置計算の原点の位置)との関係、全周反射プリズム141の光学原点とTS140の光学原点(測位の原点)との関係は予め既知のデータとして取得しておく。これにより、全周反射プリズム131をターゲットとした測位を行うことで、レーザースキャナ130の位置(光学原点)が特定され、また全周反射プリズム141をターゲットとした測位を行うことで、TS140の位置(光学原点)が特定される。
As preparations for the work, a
また、TS140には、路面100上における停止位置のデータを予め入力しておく。この例では、路面へのレーザースキャンの有効射程を30mと見積もり、オーバーラップ部分を考慮して、20m毎に台車110の停止位置を設定する。また、停止位置は、道路の幅方向における中央とする。停止の間隔は、スキャンレーザー光の有効射程やスキャン密度との関係でケースバイケースであり、スキャン対象に合わせて設定する。また、路面100上に予め設定した台車110の停止位置をマーキングしておく。
In addition, the data of the stop position on the
(処理の手順)
まず、TS140を絶対座標系上における位置が既知の場所に設置する(ステップS101)。また、この設置位置におけるTS140の姿勢(方位角)を特定しておく。これは、通常行われるTS(トータルステーション)の設置時における外部標定要素を特定する作業と同じである。絶対座標系とは、例えばGNSSで用いられる世界座標系であり、緯度、経度、平均海面からの高度で位置が特定される座標系である。位置の特定は、例えば、GNSSを用いた相対測位により行う。また、予め位置が特定されている点にTS140を設置する形態でもよい。座標系として、現場で設定されたローカル座標系を用いることもできる。(Processing procedure)
First, the
次に、路面100上において、台車110上のレーザースキャナ130の全周反射プリズム131をTS140により捕捉する(ステップS102)。これは、手動による視準、TS140が備えるターゲット探索機能による自動視準、あるいは手動による大凡の視準と自動視準の組み合わせによって行われる。
Next, on the
次に、台車を人手で押し、第1の停止位置に向かって移動させる。この際、TS140による全周反射プリズム131の捕捉および測位を継続して行う。台車110にはTS140のコントローラとなる端末111が固定されている(台車110を押す人が手にしていてもよい)。この端末111には、目標となる停止位置の方向と距離が表示され、台車110の誘導が行われる(ステップS103)。この表示は、TS140による全周プリズム131の測位データ、予め設定されている停止位置の位置データに基づき作成される。
The carriage is then manually pushed to move toward the first stop position. At this time,
台車110を押す作業者は、端末111に表示される表示を見ながら、台車110を停止位置まで押して行く。台車が停止位置に到達した段階で、端末111の表示における停止位置までの距離が0となり、またその旨を報知する報知表示がされ、更に報知音が端末111から発せられる。この報知処理を受けて、作業者は台車110を予め設定された停止位置に停止させる。
The worker who pushes the
次に、自動整準台120の自動正準機能を用いてレーザースキャナ130の垂直軸が鉛直方向に一致するように、その傾きの補正が行われる(ステップS104)。自動整準台120としては、各種の傾斜センサ(例えば、気泡を光学的に検出する方式等)により傾きを検出し、それに基づき傾きをアクチュエータ等で調整する形式のものが利用される。整準台に関する技術としては、例えば、特開2009-14368号公報に記載されている。整準を自動でなく、マニュアル操作あるいは半自動で行う形態も可能である。
Next, the tilt is corrected using the automatic canonical function of the automatic level table 120 so that the vertical axis of the
次に、TS140によるレーザースキャナ130に固定された全周反射プリズム131の測位を行う(ステップS105)。この処理により、レーザースキャナ130の整準処理後におけるレーザースキャナ130の精密な位置の特定が行われる。全周反射プリズム131の測位データは、端末111に送られる。なお、レーザースキャナ130と全周反射プリズム131との間のオフセット値(位置のずれ)は既知であるので、全周反射プリズム131の測位を行うことで、レーザースキャナ130の測位が行われる。これは、全周反射プリズム141とTS140においても同じである。
Next, the positioning of the
次に、位置が正確に特定されたレーザースキャナ130を用いて全周反射プリズム141(TS140)の測位を行う(ステップS106)。全周反射プリズム141の測位データは端末111に送られる。
Next, the positioning of the total reflection prism 141 (TS140) is performed using the
次に、絶対座標系上で特定されたレーザースキャナ130の位置とTS140の位置とに基づき、レーザースキャナ130の外部標定要素が算出される(ステップS107)。ここで、レーザースキャナ130の外部標定要素における位置はTS140により測位され、その測位データは端末111で受け付けられている。よって、ここではレーザースキャナ130の姿勢の算出が行われる。この処理は、端末111の外部標定要素算出部66で行なわれる。
Next, the exterior orientation parameters of
レーザースキャナ130の外部標定要素を求めたら、レーザースキャナ130を用いた路面100のレーザースキャンを行う(ステップS108)。この際、ステップS107においてレーザースキャナ140の外部標定要素が算出されているので、路面100のレーザースキャンデータを絶対座標系上で得ることができる。
After obtaining the exterior orientation elements of the
ステップS103で誘導された停止位置での路面100のレーザースキャンが終了したら、ステップS103の前段階に戻り、次の停止位置へのTS140による誘導による移動が行われ、ステップ104以下の処理が繰り返される。こうして、予め設定された複数の停止位置への移動、そこで停止してのレーザースキャンのサイクルを繰り返し、路面のレーザースキャンデータを取得する。
When the laser scanning of the
上記の処理では、TS140により予め定めた停止位置への台車110の誘導および停止位置におけるレーザースキャナ130の位置決めが行われる。また、レーザースキャナ130による全周反射プリズム141の測位により、停止位置でのレーザースキャナ130の外部標定要素の算出が行われる。この際、台車110を押して移動させる以外の人手は必要なく、高い作業効率が得られる。
In the above process, the
(変形例)
必要なレーザースキャン点群の密度が得られるように、隣接するレーザースキャナの停止位置からのレーザースキャン範囲を重複させる制御も可能である。本発明では、TSによりレーザースキャナの位置を精密に把握しているので、このような作業も容易である。(Modification)
It is also possible to control overlapping laser scan ranges from adjacent laser scanner stops so as to obtain the required laser scan point cloud density. In the present invention, since the position of the laser scanner is accurately grasped by the TS, such work is easy.
予め定めた複数の停止予定位置の一部における位置の特定に、TSを用いる形態も可能である。この場合、TSを用いない停止位置の特定は、shape matchingで行う。shape matchingは、異なる2点から行われた重複する領域に対するレーザースキャンにより、レーザースキャナの移動経路および外部標定要素の変化を追跡する技術である。 It is also possible to use a TS to identify a portion of a plurality of predetermined planned stop positions. In this case, specifying the stop position without using TS is performed by shape matching. Shape matching is a technique that tracks changes in the path of travel of a laser scanner and exterior orientation elements by laser scanning over overlapping areas made from two different points.
例えば、台車110の停止予定位置が複数ある場合に、最初と最後の停止予定位置の特定にTS140を用い、その他の停止予定位置の特定は、上記のshape matchingを用いる例が挙げられる。
For example, when there are a plurality of planned stop positions of the
また、レーザースキャナ130とTS140が互いに見通せ、相互の測位が可能な状態において、図1の原理を用いた台車110の停止位置の特定を行い、そうでない状態で上記のshape matchingを用いたレーザースキャナ130の位置特定処理により停止予定位置の特定を行う。
In addition, in a state in which the
(むすび)
以上述べた技術では、台車110に搭載され、全周反射プリズム131を備えたレーザースキャナ130による測位データと、地上に固定され、全周反射プリズム141を備えたトータルステーション140による測位データとに基づきレーザースキャナ130の外部標定要素の算出を行う外部標定要素算出部66と、トータルステーション140による全周反射プリズム131の測位データに基づき、予め定められた停止位置へ台車110を誘導するための誘導処理を行う報知処理部(誘導処理部)67とを備えた端末111であって、レーザースキャナ130の外部標定要素の算出において、レーザースキャナ130による測位データは、全周反射プリズム141の測位データであり、トータルステーション140による測位データは、全周反射プリズム131の測位データである内容が開示されている。(Conclusion)
In the above-described technology, the positioning data obtained by the
2.第2の実施形態
トンネルの内壁(側壁および天井)をレーザースキャンする場合の例を図6に示す。この場合、TS140はトンネル内に設置され、台車110に載せられたレーザースキャナ130によるトンネル内壁のレーザースキャンが行なわれる。この場合、トンネルの内部において、図5の処理が実行される。もちろん、トンネルの壁面に加えて路面のレーザースキャンも可能である。2. Second Embodiment FIG. 6 shows an example of laser scanning the inner walls (side walls and ceiling) of a tunnel. In this case, the
本発明は、移動と停止を交互に行ない、停止時にレーザースキャンを行う技術に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a technique of alternately moving and stopping, and performing laser scanning when stopped.
100…路面、110…台車、120…整準台、130…レーザースキャナ、131…全周反射プリズム、132…本体部、133…光学部、134…基台部、140…TS(トータルステーション)、141…全周反射プリズム、142…水平回転部、143…三脚、144…基台部、145…鉛直回転部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記トータルステーションによる前記第1の反射プリズムの測位データに基づき、予め定められた停止位置に前記移動体を誘導するための誘導処理を行う誘導処理部と
を備えた測量装置であって、
前記レーザースキャナの前記外部標定要素(位置と姿勢)の算出において、
前記レーザースキャナによる前記測位データは、前記第2の反射プリズムの測位データであり、
前記トータルステーションによる前記測位データは、前記第1の反射プリズムの測位データである測量装置。 The external orientation element (position and attitude) , and
a guidance processing unit that performs guidance processing for guiding the moving body to a predetermined stop position based on the positioning data of the first reflecting prism by the total station, wherein
In calculating the exterior orientation elements (position and orientation) of the laser scanner,
The positioning data obtained by the laser scanner is positioning data of the second reflecting prism,
The surveying instrument, wherein the positioning data obtained by the total station is positioning data of the first reflecting prism.
前記レーザースキャナの整準を行うための整準装置と
を備える測量システム。 A surveying instrument according to claim 1;
and a leveling device for leveling the laser scanner.
前記トータルステーションによる前記第1の反射プリズムの測位データに基づき、予め定められた停止位置に前記移動体を誘導する誘導処理と
を行う測量方法であり、
前記レーザースキャナの前記外部標定要素(位置と姿勢)の算出は、前記トータルステーションによる前記第1の反射プリズムの測位データと、前記レーザースキャナによる前記第2の反射プリズムの測位データとに基づき行われる測量方法。 An exterior orientation element (position and posture) , and
Guidance processing for guiding the moving body to a predetermined stop position based on the positioning data of the first reflecting prism by the total station, and
The calculation of the external orientation elements (position and orientation) of the laser scanner is performed based on the positioning data of the first reflecting prism by the total station and the positioning data of the second reflecting prism by the laser scanner. Method.
コンピュータに
移動体に搭載され、第1の反射プリズムを備えたレーザースキャナによる測位データと、地上に固定され、第2の反射プリズムを備えたトータルステーションによる測位データとに基づく前記レーザースキャナの外部標定要素(位置と姿勢)の算出と、
前記トータルステーションによる前記第1の反射プリズムの測位データに基づき、予め定められた停止位置に前記移動体を誘導する誘導処理と
を実行させ、
前記レーザースキャナの前記外部標定要素(位置と姿勢)の算出は、前記トータルステーションによる前記第1の反射プリズムの測位データと、前記レーザースキャナによる前記第2の反射プリズムの測位データとに基づき行われる測量用プログラム。 A program that is read and executed by a computer,
Exterior orientation elements of said laser scanner based on positioning data from a laser scanner mounted on a mobile object and having a first reflecting prism and positioning data from a total station fixed on the ground and having a second reflecting prism. Calculation of (position and orientation) and
a guidance process for guiding the moving body to a predetermined stop position based on the positioning data of the first reflecting prism by the total station;
The calculation of the external orientation elements (position and orientation) of the laser scanner is performed based on the positioning data of the first reflecting prism by the total station and the positioning data of the second reflecting prism by the laser scanner. program for.
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