JPH0331715A - 測点の変位自動計測方法及びその装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、地すべりや掘削・盛土工事に伴う斜面の挙動
監視を、レーザ光を使用して測点の計測を行なう測点の
変位自動計測方法及びその装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、構造物の変位や掘削斜面の挙動監視をするため、
地盤の移動を計測する装置として、例えば特願昭５９−
１４．０２７６では、セオドライトと光波距離計を自動
的に駆動させ、反射プリズムからの反射光を検知するこ
とによって、測点を認識し、高角度と水平角および距離
を測定して測点の三次元座標を演算する自動変位測定装
置が開示されている。

またその他には、レーザー発光器を搭載したセオドライ
トと、受光素子を一定密度で並べた受光板からなる自動
測量装置が知られており、これは既知の位置にセオドラ
イトを設置し、そこがら−定方向に発せ゛られるレーザ
ー光を、到達側の受光板で感知し、受光板を設置した対
象物の位置を演算するものである。

〈発明が解決しようとする課題〉 前記自動変位測定装置は、光波距離計から発せられた光
（一般には近赤外光）が測点にＩＩされた反射プリズム
から反射してくる強さを感知し、反射光を感知しなくな
る位置まで動き、この操作を上下左右の４方向で繰返し
測点の中心を認識する方法を採っている。従って、測点
ＬＨｆａのためには最低５分、精度良く測点中心を演算
するには１０〜１５分程度を要するため、急速な変位を
監視することはできないという問題点があった。

また、前記自動測量装置のようにレーザー受光板を測点
側へ設置する装置では、該測点側にて電源等が必要とな
り、また数１００メー１−ル以上離れた遠方の計測を行
う場合、計測データや制御信号などの通信を行う必要が
あり、測点側にデータ通信機器等を設置しなければなら
なかった。

本発明は、上記従来技術の不都合をＭ消すべくなされた
ものであり、その目的は計測から測点の三次元座標のＬ
！、識までを短時間に行うことのできる変位自動計測方
法及びその装置を提供することにある。

また本発明の他の目的は、測点側に電源等を必要としな
い簡易な計測器を設置すると共に、計測装置側ですべて
のデータ処理を行うことのできるｆｌ＋９点の変位自動
計測方法及びその装置を提供することにある。

さらに他の目的は、１台の計測装置で多数の測点を自動
的にａ測することができる変位自動計測方法及びその装
置を提供することにある。

＜ＨＭを解決するための手段〉 本発明は上記目的に鑑みてなされたものであり。

その要旨は、予め設定した測点の計測位置データに基づ
き、その測点に向けてレーザ光照射手段によりレーザ光
を照射し、前記測点に設置した反射プリズム等の反射手
段で反射される前記レーザ光の反射光をＣＣＤカメラで
検知し、該ＣＣＤカメラで検知した画像データより前記
反射光の変位した受光位置を識別すると共に、該識別に
より得られた受光位置データと前記計測位置データとか
ら得られる前記測点の角度データ及び、前記斜距離計測
手段により計測した測点の斜距跪データとにより前記測
点の三次元座標を得る測点の変位自動計測方法にある。

また、各測点を視準ずべく複数の前記計測位置データを
設定すると共に、該設定に基づいて前記レーザ光照射手
段、（：　ＣＩ）カメラ及び斜距離計ｉ！！’１手段を
駆動させ、各測点の計測を次々に行うこともできる。

本発明の他の要旨は、斜距離の計測を行う光波距儀など
の斜距離計測手段と、予め設定した測点の計測位置デー
タに基づき、その測点に向けてレーザ光を照射するレー
ザ発振器などのレーザ光照射手段と、前記測点に設置し
た反射手段で反射される前記レーザ光の反射光を受光す
るＣＣＤカメラと、該ＣＣＤカメラで受光した画像デー
タより前記反射光の受光位置を識別する画像解析手段と
。

該画像解析手段により得られた受光位置データと前記測
点の計測位置データとから得られる角度データ及び前記
斜距離計測手段から得られる斜距離データにより、測点
の三次元座標を算出する演算手段とからなる測点の変位
自動計測装置にある。

また、各測点を視準ずべく複数の前記計測位置データを
記憶する計測位置記憶手段と、前記斜距離計測手段、レ
ーザ光照射手段及びＣＣＤカメラを水平及び鉛直方向に
駆動する駆動手段と、計測位置記憶手段からの出力に基
づいて、前記駆動手段の制御を行う制御手段とを備える
ことにより、複数の測点を次々に計測することも可能で
ある。

〈作用〉 予め設定された測点の計測位置データに基づき。

測点に向けてレーザ光を照射する。照射したレーザ光は
、測点に設置した反射プリズム等の反射手段によって入
射方向に正確に反射される。該反射したレーザ光は、Ｃ
ＣＤカメラの画像上において、他と著しく輝度が異なっ
て受光され、この輝度の大きい部分の図心が前記測点の
変位した受光位置データとなる。該受光位置データ（反
射光データ）と、前記計測位置データ（入射光データ）
とから得られる前記測点の水平及び鉛直方向の角度デー
タと、前記斜距離計測手段によって得られる斜距離デー
タとによって演算を行い、前記測点の三次元座標を得る
。

〈実施例〉 以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る変位計測装置１を示し。

測点の変位を計測する計測装置２と、該計測装置２の計
測結果を演算処理する演算制御装置３０とで構成する。

計測装置２は、斜距離の計測を行う斜距離計測手段とし
ての光波測距儀４と１反射プリズムにレーザ光を照射す
るレーザ光照射手段としてのレーザ発振器５と１反射プ
リズムからの前記レーザ光の反射光をとらえるＣＣＤカ
メラ６と、多焦点レンズ７及び屈折装置８とを有する。

前記各計測器は固定枠９に一体的に固定されており、該
固定枠９は支持板１０上に軸支されている。また、固定
枠９の下端部にはラックが設けられ、支持板ｌＯ内部に
設けたパルスモータ（図示せず）に連結したピニオンと
歯合しており、鉛直方向駆動装置１３として機能する。

支持板１０は回転台１１上に固定されており、該回転台
１１は水平方向駆動装置１２により水平方向に回動する
。

演算制御装置３０は第２図に示すように、８′ＩＩＩ点
の三次元座標を算出する演算手段としての演算部３１と
各測定器を水平及び鉛直方向に即動制御する制御手段と
しての制御部３２とに大別され、その他にＣＣＤカメラ
６で検知した画像データの解析を行う画像解析部３３及
び各測点の計測位置データを記憶する計測位置記憶部３
４とで構成する。

また、演算制御装置３０には、測点の位置を入力する入
カキ−３５及び光波測距儀４による斜距離測定時の気象
変化に伴う補正を行う気温センサー・気圧センサー３６
を具備している。

次に、上記構成よりなる変位計測装置１による計測方法
を第２図に基づいて説明する。

まず、入カキ−３５により測点の各計測位置データ（水
平角及び鉛直角データ）を入力し、計測位置記憶部３４
で記憶させる。該計測位置記憶部３４の出力値又は入カ
キ−３５による手動操作に基づいて制御ｔＪ！３２によ
り水平・鉛直方向駆動装置１２．１３を駆動させ、光波
測距儀４．レーザ発振器５及びＣＣＤカメラ６を視準さ
せる。

次に、レーザ発振器５により発光したレーザ光を屈折装
置８を介して、多焦点レンズ７の光軸と同一光軸から測
点方向へ照射する（第１図参照）。

照射したレーザ光は、　ｙａｑ点に設置した反射プリズ
ム１４で正確に反射され反射光となり、再び多焦点レン
ズ７を通過し、ＣＣＤカメラ６に画像を結ぶ、ＣＣＤカ
メラ６で検知した画像データを画像解析部３３で解析し
、演算部３１で前記反射光の受光位置（水平角、鉛直角
）を算出する。さらに得られた受光位置データと前記計
測器ｎデータとから得られる前記測点の角度データと、
光波測距儀４から得られる前記測点の斜距離データとを
演算して変位した前記測点の三次元座標を得ることがで
きる。１箇所の測点計測が終了した後、計測位置記憶部
３４から別の計測位置データが出力され、上記計測を自
動的に繰返し、設定したすべての測点について計測を行
う。なお、タイマー等を使用し、一定時間経過後、上記
計測を再び行うことも可能である。

計測した各測点の三次元座標データは、データ伝送送置
１５番こよって電話回線を利用して遠隔地に設置された
データ伝送送置１５′へ送信することも可能である。デ
ータ伝送送置１５′により、コンピュータ１６へのデー
タの記憶と画像の出力が行われる６該画像はモニターテ
レビ１７に出力される。

遠隔地ではモニターテレビ１７によって、現場の盛土の
進行状況を把握すると共に、１［ｉ回線を使って演算制
御装置３０へ指示を与えて各耗動装ｆａ１２，１３を動
作させることにより、任意の測点の変位データを得るこ
ともできる。

第３図に＋　ＣＣＤカメラの１画素で示す大きさと、測
定までの距離との関係を示す。本実施例では、多焦点レ
ンズ７を使用するため、焦点距離をパラメータとして表
わす、一定の分解能を得たい場合（例えば６１）は、測
点までの距離が１７５ｍでは焦点距離３５−に、３５０
ｍの距離では７０ｉａの焦点距離に、またその間の距離
に対しては、連続的に焦点距離を変化させればよいこと
がわかる。

測点を配置したときに、適当な範囲の焦点距離をもつレ
ンズを選定し、あらかじめ演算制御装置３０に、第３図
で示すレンズ特性を予め記憶させておき、自動的に焦点
を選定することも可能である。

〈効果〉 本発明は、レーザ発振器により測点へ向けてレーザ光を
照射させ、該レーザ光の反射光をＣＣＤカメラで検知す
ると共に、画像解析手段により解析を行い、前記測点の
三次元座標を演算手段により算出するので、測点の三次
元座標を数秒程度の短時間で行うことができ、従来測点
計測に費やされていた時間と労力とを軽減できる。

また測点側には、レーザ光を反射する反射プリズム等の
反射手段を設置すればよく、測点側に配置する４１器の
維持管理の省力化が計れる。

さらにまた、計測位置記憶手段と各計ａｌｌｌ器を駆動
する駆動手段及び該駆動手段の制御を行う制御手段を設
ければ、１台の位は計測装置で多数の測点を自動的にＩ
Ｉ測することができるなど、すぐれた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る変位計測装置を示す概略斜視図
、第２図は、各計測器の検出信号のフローを示すブロッ
ク図、第３図は、ＣＣＤカメラの分解能と測点までの距
離との関係を示すグラフである。 １・・変位計測装置、２・・計測装置、４・・光波測距
儀（斜距離計測手段）、５・・レーザ発振器（レーザ光
照射手段）、６・・ＣＣＤカメラ。 １２・・水平方向駆動装置（駆動手段）、１３・・鉛直
方向駆動装置（駆動手段）、１４・・反射プリズム、３
０・・演算制御装置、３１・・演算部（演算手段）、３
２・・制御部（制御手段）、３３・・画像解析部（画像
解析手段）、３４・・計測位置記憶部（計測位置記憶手
段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）予め設定した測点の計測位置データに基づき、その
   測点に向けてレーザ光照射手段によりレーザ光を照射し
   、前記測点に設置した反射手段で反射される前記レーザ
   光の反射光をＣＣＤカメラで検知し、該ＣＣＤカメラで
   検知した画像データより前記反射光の変位した受光位置
   を識別すると共に、 該識別により得られた受光位置データと前記計測位置デ
   ータとから得られる前記測点の角度データと、 斜距離計測手段により別に計測した測点の斜距離データ
   とにより演算を行ない、前記測点の三次元座標を得るこ
   とを特徴とする測点の変位自動計測方法。 ２）各測点を視準すべく複数の前記計測位置データを設
   定すると共に、該設定に基づいて前記レーザ光照射手段
   、ＣＣＤカメラ及び斜距離計測手段を駆動させ、各測点
   の計測を次々に行うことを特徴とする請求項１記載の測
   点の変位自動計測方法。 ３）斜距離の計測を行う斜距離計測手段と、予め設定し
   た測点の計測位置データに基づき、その測点に向けてレ
   ーザ光を照射するレーザ光照射手段と、 前記測点に設置した反射手段により反射される前記レー
   ザ光の反射光を受光するＣＣＤカメラと、 該ＣＣＤカメラで受光した画像データより前記反射光の
   変位した受光位置を識別する画像解析手段と、 該画像解析手段により得られた受光位置データと前記測
   点の計測位置データとから得られる角度データ及び、前
   記斜距離計測手段から得られる斜距離データにより、測
   点の三次元座標を算出する演算手段とからなる測点の変
   位自動計測装置。 ４）各測点を視準すべく複数の前記計測位置データを記
   憶する計測位置記憶手段と、 前記斜距離計測手段、レーザ光照射手段及びＣＣＤカメ
   ラを水平及び鉛直方向に駆動する駆動手段と、 前記計測位置記憶手段からの出力に基づいて、前記駆動
   手段の制御を行う制御手段と、を備えることにより複数
   の測点を次々に計測することを特徴とする請求項３記載
   の測点の変位自動計測装置。