JPH0267913A - 三次元位置測量装置 - Google Patents
三次元位置測量装置Info
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- JPH0267913A JPH0267913A JP21849288A JP21849288A JPH0267913A JP H0267913 A JPH0267913 A JP H0267913A JP 21849288 A JP21849288 A JP 21849288A JP 21849288 A JP21849288 A JP 21849288A JP H0267913 A JPH0267913 A JP H0267913A
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 108091008695 photoreceptors Proteins 0.000 abstract 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、レーザ光を用いて三次元位置の測量を行なう
三次元位置測量装置に関するものである。
三次元位置測量装置に関するものである。
回転レーザ投光器及びこれらのレーザ光を受光する受光
器及び演算装置等からなる三次元位置測量手段は特開昭
６２−５０６１６号公報等により提案され、かつ実施さ
れつつある。
器及び演算装置等からなる三次元位置測量手段は特開昭
６２−５０６１６号公報等により提案され、かつ実施さ
れつつある。
このｆｉｌｌ ｆｆｉ手段は、計測地点を１頂点を含む
三角形を平面的に想定し、この三角形の他の２頂点に、
レーザ光を旋回しながら照射して所定の範囲に水平また
は任意の傾斜を持った１つの重なった光基準面を形成す
るレーザ投光器をそれぞれ設置し、またこの２頂点のそ
れぞれの近くに各レーザ投光器の基準方向を検出するレ
ーザ受光器と基準方向信号を発生する送信手段を設け、
−力計測地点には、レベル検出機能を持たせ、たレーザ
受光器と、基準方向信号を検出する受信手段とを設ける
と共に、それらを演算装置に接続し、上記２つの各レー
ザ投光器が旋回する間に、それぞれからのレーザ光が基
準方向と計１１１３地点に到達する時間差を求め、その
時間差に相当するレーザ投光器の回転角と、両レーザ投
光器間の距離及び計測地点のレーザ受光器からのレベル
検出信号から計測地点の三次元位置を算出するようにし
たものである。
三角形を平面的に想定し、この三角形の他の２頂点に、
レーザ光を旋回しながら照射して所定の範囲に水平また
は任意の傾斜を持った１つの重なった光基準面を形成す
るレーザ投光器をそれぞれ設置し、またこの２頂点のそ
れぞれの近くに各レーザ投光器の基準方向を検出するレ
ーザ受光器と基準方向信号を発生する送信手段を設け、
−力計測地点には、レベル検出機能を持たせ、たレーザ
受光器と、基準方向信号を検出する受信手段とを設ける
と共に、それらを演算装置に接続し、上記２つの各レー
ザ投光器が旋回する間に、それぞれからのレーザ光が基
準方向と計１１１３地点に到達する時間差を求め、その
時間差に相当するレーザ投光器の回転角と、両レーザ投
光器間の距離及び計測地点のレーザ受光器からのレベル
検出信号から計測地点の三次元位置を算出するようにし
たものである。
しかるに、上記にような測量方法では、レーザ投光器が
形成する光基準面は一定であるので、計測地点の高低差
の許容範囲は計測地点に設置したレーザ受光器の上方方
向の長さに制限されてしまうという問題があった。
形成する光基準面は一定であるので、計測地点の高低差
の許容範囲は計測地点に設置したレーザ受光器の上方方
向の長さに制限されてしまうという問題があった。
本発明は上記のことにかんがみなされたもので、計測地
点の高低差の許容範囲を十分拡大することができるレー
ザ光を用いた三次元位置測量装置を提供することを目的
とするものである。
点の高低差の許容範囲を十分拡大することができるレー
ザ光を用いた三次元位置測量装置を提供することを目的
とするものである。
上記目的を達成するために、本発明に係る三次元位置測
量装置は、平面的に計測地点を１頂点として含む三角形
の他の２頂点に基準点を設け、この各基準点に、一定の
周期で光源を旋回してそれぞれ同一平面上にレーザ光を
出射する旋回光源手段と、この旋回光源手段の旋回軸を
傾斜変動させる旋回軸変動手段と、旋回軸の傾斜角を検
出する傾斜角検出手段とを有する第１゜第２のレーザ投
光器を設け、この両レーザ投光器の中間に、各レーザ投
光器の基準方向を検出する基準受光器を設け、またこの
基準受光器にて検出した基準方向と上記両レーザ投光器
の傾斜角検出手段にて検出した旋回軸の傾斜角信号を発
生する送信手段を設け、計測地点に、上記両レーザ投光
器からのレーザ光を受光するレーザ受光器と、上記送信
手段からの基準方向信号と傾斜角信号を受信する受信手
段とを設けると共に、このレーザ受光器と受信手段に、
上記両レーザ投光器のレーザ光が旋回する間に各基準方
向と計測地点に到達する時間差をそれぞれ求め、これら
到達時間差と両基準点間の距離とレーザ光が形成する平
面の傾斜角から計測地点の三次元座標を算出する演算手
段を接続した構成となっている。
量装置は、平面的に計測地点を１頂点として含む三角形
の他の２頂点に基準点を設け、この各基準点に、一定の
周期で光源を旋回してそれぞれ同一平面上にレーザ光を
出射する旋回光源手段と、この旋回光源手段の旋回軸を
傾斜変動させる旋回軸変動手段と、旋回軸の傾斜角を検
出する傾斜角検出手段とを有する第１゜第２のレーザ投
光器を設け、この両レーザ投光器の中間に、各レーザ投
光器の基準方向を検出する基準受光器を設け、またこの
基準受光器にて検出した基準方向と上記両レーザ投光器
の傾斜角検出手段にて検出した旋回軸の傾斜角信号を発
生する送信手段を設け、計測地点に、上記両レーザ投光
器からのレーザ光を受光するレーザ受光器と、上記送信
手段からの基準方向信号と傾斜角信号を受信する受信手
段とを設けると共に、このレーザ受光器と受信手段に、
上記両レーザ投光器のレーザ光が旋回する間に各基準方
向と計測地点に到達する時間差をそれぞれ求め、これら
到達時間差と両基準点間の距離とレーザ光が形成する平
面の傾斜角から計測地点の三次元座標を算出する演算手
段を接続した構成となっている。
第１．第２のレーザ投光器の旋回軸の傾きを計測地点の
高さに応じて変化させ、この両レーザ投光器よりのレー
ザ光を同一平面上でレーザ受光器にて受光し、そのとき
のレーザ光が作る光基準面の傾きを測定することにより
、その傾きを考慮に入れて計測地点の三次元的位置を算
出する。
高さに応じて変化させ、この両レーザ投光器よりのレー
ザ光を同一平面上でレーザ受光器にて受光し、そのとき
のレーザ光が作る光基準面の傾きを測定することにより
、その傾きを考慮に入れて計測地点の三次元的位置を算
出する。
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明にかかる全体の構成説明図であり、この
図において、Ｔは投光器側（基準位置側）、Ｒは受光器
側（計測地点側）を示している。まず投光器側Ｔに距離
りだけ離間した２箇所の基準位置にそれぞれ光源が一定
の周期で回転する第１．第２のレーザ投光器１，２を設
置する。またこの２台のレーザ投光器１，２の略中間位
置に基準方位検出用の基準受光器３を設置する。さらに
投光器側Ｔには、受光器側Ｒとの信号を授受する無線器
４が設置しである。
図において、Ｔは投光器側（基準位置側）、Ｒは受光器
側（計測地点側）を示している。まず投光器側Ｔに距離
りだけ離間した２箇所の基準位置にそれぞれ光源が一定
の周期で回転する第１．第２のレーザ投光器１，２を設
置する。またこの２台のレーザ投光器１，２の略中間位
置に基準方位検出用の基準受光器３を設置する。さらに
投光器側Ｔには、受光器側Ｒとの信号を授受する無線器
４が設置しである。
−力受光器側Ｒには、計測地点にレーザ受光器５を設置
し、また投光器側Ｔとの信号を授受する無線機６を設置
する。
し、また投光器側Ｔとの信号を授受する無線機６を設置
する。
上記レーザ投光器１，２は第２図に示すようになってい
て、枠体７に対して上方へ向けて取付けられた光源８と
、この光源８からのレーザ光を水平方向に向けて屈折反
射する反射ミラー９と、この反射ミラー９から出射され
る光基準面１０の水平面に対する傾きを検出する検出器
１１とからなっている。上記検出器１１は枠体７に垂直
状に固着されているが、光源８と反射ミラー９とは一体
状になって枠体７に対して上記光基準面１０の傾きが傾
動装置７ａにて自在に変動できるようになっている。そ
してこの光基準面１０の傾斜角θを設定する傾動装置７
ａは計測地点の高さに応じてレーザ受光器５が光基準面
１０を検知できるように、かつ第１．第２のレーザ投光
器１，２による光基準面１０゜１０の傾斜角θが等しく
同一平面を形成するように光基準面傾角コントローラ１
３によって制御されるようになっている。
て、枠体７に対して上方へ向けて取付けられた光源８と
、この光源８からのレーザ光を水平方向に向けて屈折反
射する反射ミラー９と、この反射ミラー９から出射され
る光基準面１０の水平面に対する傾きを検出する検出器
１１とからなっている。上記検出器１１は枠体７に垂直
状に固着されているが、光源８と反射ミラー９とは一体
状になって枠体７に対して上記光基準面１０の傾きが傾
動装置７ａにて自在に変動できるようになっている。そ
してこの光基準面１０の傾斜角θを設定する傾動装置７
ａは計測地点の高さに応じてレーザ受光器５が光基準面
１０を検知できるように、かつ第１．第２のレーザ投光
器１，２による光基準面１０゜１０の傾斜角θが等しく
同一平面を形成するように光基準面傾角コントローラ１
３によって制御されるようになっている。
ここで、上記光基準面１０の傾斜角θの変動は連続的で
ある必要はなく、レーザ受光器５の受光面１２に第３図
に示すように、高さ方向に複数個の受光素子１２ ａ
、 １２ ｂ 、 １２ ｃ 、 ”−を配列させ
ることにより、どの受光素子にレーザ光があたっている
かで受光した高さが検知できるようになっており、光基
準面１０の傾斜角θの変動はレーザ受光器５の計測許容
範囲を越えない程度に段階的であってもよい。
ある必要はなく、レーザ受光器５の受光面１２に第３図
に示すように、高さ方向に複数個の受光素子１２ ａ
、 １２ ｂ 、 １２ ｃ 、 ”−を配列させ
ることにより、どの受光素子にレーザ光があたっている
かで受光した高さが検知できるようになっており、光基
準面１０の傾斜角θの変動はレーザ受光器５の計測許容
範囲を越えない程度に段階的であってもよい。
このとき、地面から受光ポイントＰまでの高さをｈとす
る。１４は受光器側Ｒにおける位置計測コントローラで
あり、１５．１６は表示装置である。また１７．１８は
他の場所に設けた無線器と表示装置１８である。
る。１４は受光器側Ｒにおける位置計測コントローラで
あり、１５．１６は表示装置である。また１７．１８は
他の場所に設けた無線器と表示装置１８である。
上記構成において、第１．第２のレーザ投光器１．２と
レーザ受光器５とにより、レーザ受光器１．２を基準と
したレーザ受光器５の位置を求める方法について説明す
る。
レーザ受光器５とにより、レーザ受光器１．２を基準と
したレーザ受光器５の位置を求める方法について説明す
る。
第４図は第１．第２のレーザ投光器１，２、基準受光器
３及びレーザ受光器５のそれぞれの位置をｘ、ｙ、ｚの
座標系で示したもので、それぞれの座標位置は、第１の
レーザ投光器１はＡ （０，０，０） 、第２のレーザ
投光器２はＢ（Ｌ、Ｏ，Ｏ） 、基準受光器３はＳ （
Ｘｓ、 Ｙｓ、Ｚｓｔａｎθ）、レーザ受光器５はＰ
（Ｘｐ、 Ｙｐ＋ Ｚｐ） であり、Ａ Ａ Ｂ Ｐ
Ｇ、を−辺ＡＢに対してＰがＺｐだけ高くなった三角
形平面となっており、基準受光器３はこの三角形平面内
に位置されている。
３及びレーザ受光器５のそれぞれの位置をｘ、ｙ、ｚの
座標系で示したもので、それぞれの座標位置は、第１の
レーザ投光器１はＡ （０，０，０） 、第２のレーザ
投光器２はＢ（Ｌ、Ｏ，Ｏ） 、基準受光器３はＳ （
Ｘｓ、 Ｙｓ、Ｚｓｔａｎθ）、レーザ受光器５はＰ
（Ｘｐ、 Ｙｐ＋ Ｚｐ） であり、Ａ Ａ Ｂ Ｐ
Ｇ、を−辺ＡＢに対してＰがＺｐだけ高くなった三角
形平面となっており、基準受光器３はこの三角形平面内
に位置されている。
しかして両レーザ投光器１，２を基準受光器３からレー
ザ受光器５の方位に向かって角度が小さくなるように一
定の周期で回転させる。すなわち、第１のレーザ投光器
１は反時計回りに、第２のレーザ投光器２は時計回りに
それぞれ回転させる。このとき、第１．第２のレーザ投
光器１，２のそれぞれから出射される光基準面１０の傾
斜角はθであり、この傾斜角θは検出器１１にて検出さ
れる。
ザ受光器５の方位に向かって角度が小さくなるように一
定の周期で回転させる。すなわち、第１のレーザ投光器
１は反時計回りに、第２のレーザ投光器２は時計回りに
それぞれ回転させる。このとき、第１．第２のレーザ投
光器１，２のそれぞれから出射される光基準面１０の傾
斜角はθであり、この傾斜角θは検出器１１にて検出さ
れる。
第１．第２のレーザ投光器１．２から出射されたレーザ
光を基準受光器３にてそれぞれ受光した後、次に受光す
るまでの時間、すなわち、回転周期（これをＴａ、Ｔｂ
とする）を計測する。なお両レーザ投光器１．２間の距
離り及びＸ−Ｙ平面上における基準受光器３の位置（Ｘ
ｓ、Ｙｓ）は光波測距儀により予め計測しておく。
光を基準受光器３にてそれぞれ受光した後、次に受光す
るまでの時間、すなわち、回転周期（これをＴａ、Ｔｂ
とする）を計測する。なお両レーザ投光器１．２間の距
離り及びＸ−Ｙ平面上における基準受光器３の位置（Ｘ
ｓ、Ｙｓ）は光波測距儀により予め計測しておく。
ザ光を基準受光器３にて受光した後、レーザ受光器５に
て受光するまでの時間（ｔ ａ、 ｔ ｂ）は基準受
光器３が受光したタイミングをトリガとしてその情報を
無線機４により受光器側Ｒの無線機６に連絡した後上記
時間（ｔ ａ、 ｔ ｂ）をカウントする。
て受光するまでの時間（ｔ ａ、 ｔ ｂ）は基準受
光器３が受光したタイミングをトリガとしてその情報を
無線機４により受光器側Ｒの無線機６に連絡した後上記
時間（ｔ ａ、 ｔ ｂ）をカウントする。
以上のように計測した時間距離情報をレーザ受光側Ｒに
設けた位置計測コントローラ１４に伝送、記憶し、その
情報をもとに下記の（１）〜（３）式により第４図に示
すレーザ受光器５の座標（Ｘｐ、Ｙｐ、Ｚｐ）を算出す
る。
設けた位置計測コントローラ１４に伝送、記憶し、その
情報をもとに下記の（１）〜（３）式により第４図に示
すレーザ受光器５の座標（Ｘｐ、Ｙｐ、Ｚｐ）を算出す
る。
第１．第２のレーザ投光器１，２からのレーこの位置情
報は受光器側Ｒに設けた表示装置１６にて得られる。ま
たこの情報を受光器側Ｒの無線機６で送信することによ
り投光器側Ｔに設けた表示装置１５あるいはその他の場
所に設けた無線機１７と表示袋ば１８により得られる。
報は受光器側Ｒに設けた表示装置１６にて得られる。ま
たこの情報を受光器側Ｒの無線機６で送信することによ
り投光器側Ｔに設けた表示装置１５あるいはその他の場
所に設けた無線機１７と表示袋ば１８により得られる。
上記実施例の作用をブロック図で示すとｍ５図に示すよ
うになる。
うになる。
なお上記実施例では、光基準面の傾斜角の計測にＰＳＤ
を使用し、これでレーザ光を受光して計ｎ１値を得る方
法を例示したが、レーザ投光器１，２の回転軸を変動さ
せる装置にその変動量を計測する装置を設けることによ
り上記光基準面の傾斜角の計測してもよく、その計測手
段は上記実施例にのみ限定されるものではない。
を使用し、これでレーザ光を受光して計ｎ１値を得る方
法を例示したが、レーザ投光器１，２の回転軸を変動さ
せる装置にその変動量を計測する装置を設けることによ
り上記光基準面の傾斜角の計測してもよく、その計測手
段は上記実施例にのみ限定されるものではない。
本発明によれば、レーザ投光器が形成する光基準面が一
定の従来例の場合は計測地点の高低差の許容範囲がレー
ザ受光器の受光面１２の鉛直方向長であったのに対して
、計測地点の高低差の許容範囲を十分拡大することがで
きる。
定の従来例の場合は計測地点の高低差の許容範囲がレー
ザ受光器の受光面１２の鉛直方向長であったのに対して
、計測地点の高低差の許容範囲を十分拡大することがで
きる。
図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は全体の構
成説明図、第２図はレーザ投光器の概略的な構成説明図
１．第３図はレーザ受光器の構成を示す斜視図、第４図
はレーザ投光、受光器の位置を三次元的に示す説明図、
第５図はブロック図である。 １．２は第１、第２のレーザ投光器、３は基準受光器、
５はレーザ受光器、８は光源。
成説明図、第２図はレーザ投光器の概略的な構成説明図
１．第３図はレーザ受光器の構成を示す斜視図、第４図
はレーザ投光、受光器の位置を三次元的に示す説明図、
第５図はブロック図である。 １．２は第１、第２のレーザ投光器、３は基準受光器、
５はレーザ受光器、８は光源。
Claims (1)
- 平面的に計測地点を１頂点して含む三角形の他の２頂点
に基準点を設け、この各基準点に、一定の周期で光源８
を旋回してそれぞれ同一平面上にレーザ光を出射する旋
回光源手段と、この旋回光源手段の旋回軸を傾斜変動さ
せる旋回軸変動手段と、旋回軸の傾斜角を検出する傾斜
角検出手段とを有する第１、第２のレーザ投光器１、２
を設け、この両レーザ投光器１、２の中間に、各レーザ
投光器１、２の基準方向を検出する基準受光器３を設け
、またこの基準受光器３にて検出した基準方向と上記両
レーザ投光器１、２の傾斜角検出手段にて検出した旋回
軸の傾斜角信号を発生する送信手段を設け、計測地点に
、上記両レーザ投光器１、２からのレーザ光を受光する
レーザ受光器５と、上記送信手段からの基準方向信号と
傾斜角信号を受信する受信手段とを設けると共に、この
レーザ受光器５と受信手段に、上記両レーザ投光器１、
２のレーザ光が旋回する間に各基準方向と計測地点に到
達する時間差をそれぞれ求め、これら到達時間差と両基
準点間の距離とレーザ光が形成する平面の傾斜角から計
測地点の三次元座標を算出する演算手段を接続したこと
を特徴とする三次元位置測量装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21849288A JP2689266B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 三次元位置測量装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21849288A JP2689266B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 三次元位置測量装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0267913A true JPH0267913A (ja) | 1990-03-07 |
| JP2689266B2 JP2689266B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=16720778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21849288A Expired - Lifetime JP2689266B2 (ja) | 1988-09-02 | 1988-09-02 | 三次元位置測量装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2689266B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0712564A (ja) * | 1993-06-25 | 1995-01-17 | Kajima Corp | レーザーを用いた３次元位置測定方法および装置 |
| JP2008304371A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Topcon Corp | 測定システム |
-
1988
- 1988-09-02 JP JP21849288A patent/JP2689266B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0712564A (ja) * | 1993-06-25 | 1995-01-17 | Kajima Corp | レーザーを用いた３次元位置測定方法および装置 |
| JP2008304371A (ja) * | 2007-06-08 | 2008-12-18 | Topcon Corp | 測定システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2689266B2 (ja) | 1997-12-10 |
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