JPH0474649B2 - - Google Patents
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- JPH0474649B2 JPH0474649B2 JP58089543A JP8954383A JPH0474649B2 JP H0474649 B2 JPH0474649 B2 JP H0474649B2 JP 58089543 A JP58089543 A JP 58089543A JP 8954383 A JP8954383 A JP 8954383A JP H0474649 B2 JPH0474649 B2 JP H0474649B2
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 22
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 22
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 8
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
- G01C15/002—Active optical surveying means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/86—Combinations of lidar systems with systems other than lidar, radar or sonar, e.g. with direction finders
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/16—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using electromagnetic waves other than radio waves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、トンネルの路線工事等におけるレー
ザーを用いた自動測量方法に関するものである。 〔従来の技術〕 トンネル、道路或いはパイプライン等の線形工
事には線路測量が工事進行の大きな担い手とな
る。近年発展の目覚しいレーザーを用いた各種測
定装置の恩恵によつて、殊に距離測定、直線性を
測定する精度が飛躍的に向上してきた。例えば、
レーザを用いた距離測定装置としては特開昭57−
172266号公報、レーザーを用いた直線性測定装置
としては特開昭57−125301号公報にそれぞれ開示
されている。 ところが道路乃至トンネル等が曲線的に方向を
変える場合、設計通りの曲線を求めるには手間と
時間が掛かり、特殊技術も要求される。 たとえば道路に正確な曲率を持たせる場合、一
方法としてトランシツトを用いた肉視による測量
がある。基準点にトランシツトを配置し、基準点
から測量点までの距離とトランシツトの偏角とを
組み合わせた座標関係から設計通りの路線を求め
る。曲線の測量の原理はどのような方法を採つて
も基本的には上述のトランシツトを用いた場合と
同じである。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、トランシツト等を用いた従来の
方法では測量が非能率的であり、測定精度も極め
て低いものであつた。例えば、トランシツトの偏
角の分解能をθ〔rad〕、基準点から測量点までの
距離をＬ〔ｍ〕とすると、誤差はＬ×θ〔ｍ〕とな
ることから、基準点から測量点までの距離が大き
くなるほど誤差が大きくなることが、測定精度に
劣る理由である。 そこで、本発明は上記従来の実情に鑑みてなさ
れたものであり、取扱いが簡便で、極めて高い精
度で曲線を含む路線の測量が自動的に行なうこと
のできるレーザーを用いた自動測量方法を提供す
ることを目的とするものである。 〔課題を解決するための手段〕 この発明に係るレーザーを用いた自動測量方法
は、レーザー発振器３及び光測距器１を一体に保
持し同一方向に向けた状態で首振り可能な架台４
に固定し、架台４から離間した位置にレーザー発
振器３からのレーザー光ｂをハウジングの前面に
設けられたスクリーン７で受光し受光スポツトＳ
の位置座標を上記ハウジングの内部に設けられた
カメラ８で検出する位置検出用ターゲツト５と、
光測距器１からの光を反射させる測距用ターゲツ
ト２とを移動体１５に可動に取り付けた自動測量
装置を用いて次の手順で測量を行うものである。
ザーを用いた自動測量方法に関するものである。 〔従来の技術〕 トンネル、道路或いはパイプライン等の線形工
事には線路測量が工事進行の大きな担い手とな
る。近年発展の目覚しいレーザーを用いた各種測
定装置の恩恵によつて、殊に距離測定、直線性を
測定する精度が飛躍的に向上してきた。例えば、
レーザを用いた距離測定装置としては特開昭57−
172266号公報、レーザーを用いた直線性測定装置
としては特開昭57−125301号公報にそれぞれ開示
されている。 ところが道路乃至トンネル等が曲線的に方向を
変える場合、設計通りの曲線を求めるには手間と
時間が掛かり、特殊技術も要求される。 たとえば道路に正確な曲率を持たせる場合、一
方法としてトランシツトを用いた肉視による測量
がある。基準点にトランシツトを配置し、基準点
から測量点までの距離とトランシツトの偏角とを
組み合わせた座標関係から設計通りの路線を求め
る。曲線の測量の原理はどのような方法を採つて
も基本的には上述のトランシツトを用いた場合と
同じである。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、トランシツト等を用いた従来の
方法では測量が非能率的であり、測定精度も極め
て低いものであつた。例えば、トランシツトの偏
角の分解能をθ〔rad〕、基準点から測量点までの
距離をＬ〔ｍ〕とすると、誤差はＬ×θ〔ｍ〕とな
ることから、基準点から測量点までの距離が大き
くなるほど誤差が大きくなることが、測定精度に
劣る理由である。 そこで、本発明は上記従来の実情に鑑みてなさ
れたものであり、取扱いが簡便で、極めて高い精
度で曲線を含む路線の測量が自動的に行なうこと
のできるレーザーを用いた自動測量方法を提供す
ることを目的とするものである。 〔課題を解決するための手段〕 この発明に係るレーザーを用いた自動測量方法
は、レーザー発振器３及び光測距器１を一体に保
持し同一方向に向けた状態で首振り可能な架台４
に固定し、架台４から離間した位置にレーザー発
振器３からのレーザー光ｂをハウジングの前面に
設けられたスクリーン７で受光し受光スポツトＳ
の位置座標を上記ハウジングの内部に設けられた
カメラ８で検出する位置検出用ターゲツト５と、
光測距器１からの光を反射させる測距用ターゲツ
ト２とを移動体１５に可動に取り付けた自動測量
装置を用いて次の手順で測量を行うものである。
【１】 曲線を含む設計線Ｃの始点P1乃至始点
P1における接線R1上に基準点P0を設定して、
基準点P0にレーザー発振器３及び光測距器１
を据え付け、位置検出用ターゲツト５のスクリ
ーン７の原点Ｏを設計線Ｃの始点P1に位置づ
けるとともに、原点Ｏに受光スポツトS1を位置
させ、同時に光測距器１の投射光を測距用ター
ゲツト２に当て正反射させるようにして距離l1
を認識できるようにしておく。
P1における接線R1上に基準点P0を設定して、
基準点P0にレーザー発振器３及び光測距器１
を据え付け、位置検出用ターゲツト５のスクリ
ーン７の原点Ｏを設計線Ｃの始点P1に位置づ
けるとともに、原点Ｏに受光スポツトS1を位置
させ、同時に光測距器１の投射光を測距用ター
ゲツト２に当て正反射させるようにして距離l1
を認識できるようにしておく。
【２】 その後、位置検出用ターゲツト５及び測
距用ターゲツト２を設計線Ｃに沿つて前進さ
せ、レーザー光ｂをスクリーン７に垂直に当て
ることによりスクリーン７上の受光スポツトＳ
の位置座標Ｘ，Ｙと光測距器１で得た移動距離
Ｌとから移動軌跡を求める。
距用ターゲツト２を設計線Ｃに沿つて前進さ
せ、レーザー光ｂをスクリーン７に垂直に当て
ることによりスクリーン７上の受光スポツトＳ
の位置座標Ｘ，Ｙと光測距器１で得た移動距離
Ｌとから移動軌跡を求める。
【３】 また、スクリーン７の測定領域の境界ｆ
に受光スポツトＳが達すると、レーザー発振器
３の首振りの回数が出来るだけ少なくなるよう
なスクリーン７の位置に受光スポツトＳが来る
ように架台４を回転させてる。 〔作用〕 設計線Ｃの始点P1には、位置検出用ターゲツ
ト５と測距用ターゲツト２とが取り付けられた移
動体１５が置かれる。移動体１５の移動によつ
て、位置検出用ターゲツト５上ではレーザー光ｂ
をスクリーン７に垂直に当てることにより受光ス
ポツトＳの位置座標Ｘ，Ｙすなわち移動体１５の
レーザー光からのずれが検出され、光測距器１で
は移動体１５までの距離Ｌが検出される。これら
の値から、移動体１５の正確な位置が求められ、
移動体１５の位置を連続的に求めることで、曲線
を含む移動軌跡が得られらる。この移動軌跡は、
距離Ｌが大きくなるにつれて誤差が大きくなるこ
とがない。これは、受光スポツトＳの座標の誤差
が、カメラ８の分解能のみに依存し、距離Ｌとは
無関係であることによる。 曲線を含む設計線Ｃの始点P1乃至始点P1にお
ける接線R1上に基準点P0が設定される。このよ
うにして設定された基準点P0は、架台４の首振
りをしないで設計線Ｃを見通せる範囲が最大にな
る位置である。この基準点P0にレーザー発振器
３及び光測距器１が一体に保持された架台４が置
かれる。 移動体１５が曲線的に進むことで、必然的に受
光スポツトが位置検出用ターゲツト５からはみ出
しそうになるが、その前に、レーザー発振器３の
首振りの回数が出来るだけ少なくなるようなスク
リーン７の位置に受光スポツトＳが戻るようにレ
ーザー発振器３の首振りが行なわれる。 〔実施例〕 第１図は、本発明のレーザーを用いた自動測量
方法の一実施例を示し、本発明に用いる自動測量
装置の概略図である。 図中１は反射ターゲツト２に赤外光を投射しそ
の反射光を拾つて距離を測定する光測距器であ
る。３はレーザー発振器である。上記光測距器１
とレーザー発振器３とが常に同一方向に光を照射
するよう首振り可能な架台４に一体に保持固定し
ている。４′は架台４の首振り運動用の追従装置
である。５はレーザー発振器３からのレーザー光
ｂを受けその受光スポツトＳの位置座標を検出す
る位置検出ターゲツトである。この位置検出ター
ゲツト５はハウジング６の前面にスクリーン７を
設け、内部にイメージセンサ等のカメラ８を設け
て成る。第１図に示す実施例では反射ターゲツト
２を位置検出ターゲツト５のハウジングの一部に
取り付けているが、これらターゲツトを据え付け
るトンネル用シールドマシンに分離して取り付け
てもよく、或いはスクリーン７の一部に反射手段
を設けてターゲツト２としてもよい。 １０は同期コントローラである。この同期コン
トローラ１０は、カメラ８からのビデオ信号をサ
ンプリングして、受光スポツト位置の水平、垂直
（以下「Ｘ」、「Ｙ」という。）両方向の偏位を検出
するようになつており、また光測距器１からの距
離信号を受け取り、表示するようになつている。
１１はカメラ８の映像を表示するモニターテレビ
（CRT）である。 １２はレーザー投射方向修正のために、架台４
の追従装置４′を駆動制御するための追従コント
ローラである。該追従コントローラ１２は、同期
コントローラ１０から受光スポツト位置のＸ，Ｙ
データ及び距離信号を受け取り、レーザーが位置
検出ターゲツト５から外れないように監視し、必
要に応じてレーザー投射方向の修正を行なうよう
になつている。また、レーザーの方向修正を行な
つた場合には、その修正のデータをターゲツト５
表面でのＸ，Ｙ方向の変位ΔX，ΔYおよび修正
を行なつた時点のターゲツト２までの距離を同期
コントローラ１０から受けたデータに付加してホ
ストプロセツサ１３に送るようになつている。 ホストプロセツサ１３は追従コントローラ１２
からのデータを演算加工し掘削状況の設計基線か
らのずれを監視するようになつている。ホストプ
ロセツサ１３の出力はプリンタ１４に印字され、
或いはCRT１１で表示される。 以上の構成の測量装置の使用に際して、設計線
を予め求めておき、設計線入力手段１６によつて
ホストプロセツサ１３に入力しておく。設計線入
力手段１６は磁気テープ或いは磁気デイスク等の
補助記憶装置であつても良い。 また、位置検出用ターゲツト５と測距用ターゲ
ツト２とを移動体１５に可動に取り付けて、第２
図に示すように、移動体１５が曲線的に前進して
もレーザー光ｂをスクリーン７に垂直に当てるよ
うにしている。 測量の手順として第２図に一例として示すよう
に、先ず、レーザー発振器３及び光測距器１を設
計線Ｃの始点P1乃至始点P1における接線R1上に
基準点P0を設定して据え付ける。一方、レーザ
ー光R1がスクリーン７の原点Ｏに垂直に当たる
ようにターゲツト５を設計線の始点P1に位置づ
ける。従つて、この時ターゲツト５のスクリーン
７には第３図Ａに示すようにＸ軸の中心に受光ス
ポツトS1が位置する。勿論、同時に光測距器１の
投射光は反射プリズムのターゲツト２に当て正反
射させるようにして距離l1を実時間で認識できる
ようにしておく。 工事進行に伴つてターゲツト５を設計線に沿つ
て前進させることになる。設計線は曲線を含んで
いても良い。たとえば、スクリーン７がレーザー
発振器３から長さl2離れた位置P2に達したとす
る。このときの受光スポツトS2の座標を（X2，
Y2）とする。レーザー光R1とスクリーン７との
角度は垂直になつているので、位置P0から位置
P2までの距離は（l2 2＋X2 2＋Y2 2）1/2で与えられ
る。また、位置P2は、スクリーン７の原点Ｏの
座標であるので、レーザー光R1をＸ軸方向へ角
度tan-1（X2／l2）、Ｙ軸方向へ角度tan-1（Y2／l2）
振つた方向にある。したがつて、位置P2の座標
は、三次元の極座標で表すと、 （（l2 2＋X2 2＋Y2 2）1/2， tan-1（X2／l2），tan-1（Y2／l2）） となる。 このように、位置検出用ターゲツト５と測距用
ターゲツト２とを移動体１５に可動に取付けて、
レーザー光ｂをスクリーン７に垂直に当てること
により、位置P2の正確な座標を求めることがで
きる。ここでは、説明を簡単にするために、Y2
＝０とすると、受光スポツトS2はスクリーン上で
原点Ｏに位置していたS1から長さX2だけ離れた
ところに位置する。このスポツトS2の位置はカメ
ラ８で検出され同期コントローラ１０でＸ，Ｙ座
標に変えられ追従コントローラ１２及びホストプ
ロセツサ１３に送られる。ホストプロセツサ１３
にはまた、光測距器１からの距離データl2が送ら
れてきており、この距離データに対応する位置プ
ログラムデータと実測値X2が比較され、そこに
差が認められれば、偏差の方向と量をCRT１１
に表示乃至プリンタ１４から出力する。こうした
測定は曲線Ｃのどの点においても実行でき、或い
は連続的に偏差量を検出する事も可能である。 また、測量された移動軌跡は、距離Ｌが大きく
なるにつれて誤差が大きくなることがなく、極め
て精度が高い。これは、受光スポツトＳの座標の
誤差が、カメラ８の分解能のみに依存し、距離Ｌ
とは無関係である理由による。 ターゲツト５が設計曲線に沿つて更に進んで行
くと、受光スポツト位置はターゲツト５上を移動
し測定限界に達する。この時新たに再度の測量を
行なつて原点を設定しても良いが、本実施例では
原点設定の手間を可能な限り省くため、次のよう
な方式を採つている。 スクリーン７に一定の測定領域を設定してお
き、その境界ｆに受光スポツトが達すると、追従
コントローラ１２が作動し、架台４に設けた追従
装置４′を駆動し、受光スポツトがスクリーン７
の原点Ｏ付近に戻るまで架台４を回転させる。こ
のときのレーザー光の移動を第２図に示す。第２
図においてR1は設計線Ｃの始点における接線で
あり、R2は上記のレーザー首振りを行なつた後
のレーザー光である。 いま、レーザー光R1を振つてR2に来た時のス
ポツトをS23′とすると、同期コントローラ１０か
らはS3′のＸ，Ｙ座標が送られて来る。追従コン
トローラ１２はそのデータを受けてS3からS3′ま
での移動ベクトルの成分ΔX，ΔYを演算、記憶
し、またその時の距離データを同期コントローラ
１０からのＸ，Ｙデータに付加してホストプロセ
ツサ１３に送る。ホストプロセツサ１３は、追従
コントローラ１２からのＸ，Ｙ，ΔX，ΔY，Ｌ
（距離）データを、演算する事によつてターゲツ
ト５のその時のR1からのずれを知る事が出来、
その演算結果を前もつて入力された計画線データ
と比較して工事の進行状況を知ることが出来る。
この場合、レーザー発振器３の首振りの制御を角
度で行なうと、精度を出すことは非常に困難であ
るが、本発明の場合はスクリーン７上の受光スポ
ツトの移動範囲で制御を行なう為、距離Ｌに殆ど
関係なくレーザーの精密な首振りを行うことが出
来る。これは、受光スポツトの移動距離の誤差
が、カメラ８の分解能のみに依存し、距離Ｌとは
無関係であるからである。 このようにする事により受光スポツトが測定領
域から大きくはみ出す前に、受光スポツトが測定
領域内に戻る事が出来る。また、上記の説明では
受光スポツトを原点Ｏ付近に戻したのであるが、
原点付近に限るものでなく、ターゲツトの移動の
傾向が予め解つていれば、レーザー発振器の首振
りの回数が出来るだけ少なくなるような位置に受
光スポツトを移動させる方が好ましい。例えば、
第２図に示すように設計線Ｃは右に曲がつて前進
することがわかつているので、第２図及び第３図
Ｂに示すレーザー光R2によるスポツトS4は原点
Ｏよりもさらに右の位置へ移動させる。 以下同様の操作により、レーザー光R1，R2の
届く見通し距離内は再測量をせずに、自動的に高
精度の測量を行なう事が出来る。 以上の手順で曲線Ｃを連続的に測定する事が出
来る。Ｘ，Ｙ軸双方について同様な測定が出来る
事は勿論である。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果を奏する。 位置検出用ターゲツト５と測距用ターゲツト２
とが取り付けられた移動体１５が設計線Ｃの始点
P1に置かれ、移動体１５の移動によつて、位置
検出用ターゲツト５上の受光スポツトＳの位置座
標Ｘ，Ｙと光測距器１による移動体１５までの距
離Ｌとから移動体１５の位置を連続的に求めるこ
とにより、曲線を含む移動軌跡を容易に測量する
ことができる。この移動軌跡は、距離Ｌが大きく
なるにつれて誤差が大きくなることがないので、
極めて高い精度で得ることができる。 曲線を含む設計線Ｃの始点P1乃至始点P1にお
ける接線R1上に基準点P0が設定され、基準点P0
にレーザー発振器３及び光測距器１が一体に保持
された架台４が置かれることにより、レーザー発
振器３及び光測距器１は、架台４の首振りをする
ことなく設計線Ｃを見通せる範囲を最大にでき
る。また、移動体１５が曲線的に進むことで、必
然的に受光スポツトが位置検出用ターゲツト５か
らはみ出しそうになるが、その前に、レーザー発
振器３の首振りの回数が出来るだけ少なくなるよ
うなスクリーン７の位置に受光スポツトＳが戻る
ようにレーザー発振器３の首振りを行うことがで
きる。したがつて、これらのことにより、架台４
の首振り回数を最小限にでき、作業能率及び測定
精度の向上を図ることができる。
に受光スポツトＳが達すると、レーザー発振器
３の首振りの回数が出来るだけ少なくなるよう
なスクリーン７の位置に受光スポツトＳが来る
ように架台４を回転させてる。 〔作用〕 設計線Ｃの始点P1には、位置検出用ターゲツ
ト５と測距用ターゲツト２とが取り付けられた移
動体１５が置かれる。移動体１５の移動によつ
て、位置検出用ターゲツト５上ではレーザー光ｂ
をスクリーン７に垂直に当てることにより受光ス
ポツトＳの位置座標Ｘ，Ｙすなわち移動体１５の
レーザー光からのずれが検出され、光測距器１で
は移動体１５までの距離Ｌが検出される。これら
の値から、移動体１５の正確な位置が求められ、
移動体１５の位置を連続的に求めることで、曲線
を含む移動軌跡が得られらる。この移動軌跡は、
距離Ｌが大きくなるにつれて誤差が大きくなるこ
とがない。これは、受光スポツトＳの座標の誤差
が、カメラ８の分解能のみに依存し、距離Ｌとは
無関係であることによる。 曲線を含む設計線Ｃの始点P1乃至始点P1にお
ける接線R1上に基準点P0が設定される。このよ
うにして設定された基準点P0は、架台４の首振
りをしないで設計線Ｃを見通せる範囲が最大にな
る位置である。この基準点P0にレーザー発振器
３及び光測距器１が一体に保持された架台４が置
かれる。 移動体１５が曲線的に進むことで、必然的に受
光スポツトが位置検出用ターゲツト５からはみ出
しそうになるが、その前に、レーザー発振器３の
首振りの回数が出来るだけ少なくなるようなスク
リーン７の位置に受光スポツトＳが戻るようにレ
ーザー発振器３の首振りが行なわれる。 〔実施例〕 第１図は、本発明のレーザーを用いた自動測量
方法の一実施例を示し、本発明に用いる自動測量
装置の概略図である。 図中１は反射ターゲツト２に赤外光を投射しそ
の反射光を拾つて距離を測定する光測距器であ
る。３はレーザー発振器である。上記光測距器１
とレーザー発振器３とが常に同一方向に光を照射
するよう首振り可能な架台４に一体に保持固定し
ている。４′は架台４の首振り運動用の追従装置
である。５はレーザー発振器３からのレーザー光
ｂを受けその受光スポツトＳの位置座標を検出す
る位置検出ターゲツトである。この位置検出ター
ゲツト５はハウジング６の前面にスクリーン７を
設け、内部にイメージセンサ等のカメラ８を設け
て成る。第１図に示す実施例では反射ターゲツト
２を位置検出ターゲツト５のハウジングの一部に
取り付けているが、これらターゲツトを据え付け
るトンネル用シールドマシンに分離して取り付け
てもよく、或いはスクリーン７の一部に反射手段
を設けてターゲツト２としてもよい。 １０は同期コントローラである。この同期コン
トローラ１０は、カメラ８からのビデオ信号をサ
ンプリングして、受光スポツト位置の水平、垂直
（以下「Ｘ」、「Ｙ」という。）両方向の偏位を検出
するようになつており、また光測距器１からの距
離信号を受け取り、表示するようになつている。
１１はカメラ８の映像を表示するモニターテレビ
（CRT）である。 １２はレーザー投射方向修正のために、架台４
の追従装置４′を駆動制御するための追従コント
ローラである。該追従コントローラ１２は、同期
コントローラ１０から受光スポツト位置のＸ，Ｙ
データ及び距離信号を受け取り、レーザーが位置
検出ターゲツト５から外れないように監視し、必
要に応じてレーザー投射方向の修正を行なうよう
になつている。また、レーザーの方向修正を行な
つた場合には、その修正のデータをターゲツト５
表面でのＸ，Ｙ方向の変位ΔX，ΔYおよび修正
を行なつた時点のターゲツト２までの距離を同期
コントローラ１０から受けたデータに付加してホ
ストプロセツサ１３に送るようになつている。 ホストプロセツサ１３は追従コントローラ１２
からのデータを演算加工し掘削状況の設計基線か
らのずれを監視するようになつている。ホストプ
ロセツサ１３の出力はプリンタ１４に印字され、
或いはCRT１１で表示される。 以上の構成の測量装置の使用に際して、設計線
を予め求めておき、設計線入力手段１６によつて
ホストプロセツサ１３に入力しておく。設計線入
力手段１６は磁気テープ或いは磁気デイスク等の
補助記憶装置であつても良い。 また、位置検出用ターゲツト５と測距用ターゲ
ツト２とを移動体１５に可動に取り付けて、第２
図に示すように、移動体１５が曲線的に前進して
もレーザー光ｂをスクリーン７に垂直に当てるよ
うにしている。 測量の手順として第２図に一例として示すよう
に、先ず、レーザー発振器３及び光測距器１を設
計線Ｃの始点P1乃至始点P1における接線R1上に
基準点P0を設定して据え付ける。一方、レーザ
ー光R1がスクリーン７の原点Ｏに垂直に当たる
ようにターゲツト５を設計線の始点P1に位置づ
ける。従つて、この時ターゲツト５のスクリーン
７には第３図Ａに示すようにＸ軸の中心に受光ス
ポツトS1が位置する。勿論、同時に光測距器１の
投射光は反射プリズムのターゲツト２に当て正反
射させるようにして距離l1を実時間で認識できる
ようにしておく。 工事進行に伴つてターゲツト５を設計線に沿つ
て前進させることになる。設計線は曲線を含んで
いても良い。たとえば、スクリーン７がレーザー
発振器３から長さl2離れた位置P2に達したとす
る。このときの受光スポツトS2の座標を（X2，
Y2）とする。レーザー光R1とスクリーン７との
角度は垂直になつているので、位置P0から位置
P2までの距離は（l2 2＋X2 2＋Y2 2）1/2で与えられ
る。また、位置P2は、スクリーン７の原点Ｏの
座標であるので、レーザー光R1をＸ軸方向へ角
度tan-1（X2／l2）、Ｙ軸方向へ角度tan-1（Y2／l2）
振つた方向にある。したがつて、位置P2の座標
は、三次元の極座標で表すと、 （（l2 2＋X2 2＋Y2 2）1/2， tan-1（X2／l2），tan-1（Y2／l2）） となる。 このように、位置検出用ターゲツト５と測距用
ターゲツト２とを移動体１５に可動に取付けて、
レーザー光ｂをスクリーン７に垂直に当てること
により、位置P2の正確な座標を求めることがで
きる。ここでは、説明を簡単にするために、Y2
＝０とすると、受光スポツトS2はスクリーン上で
原点Ｏに位置していたS1から長さX2だけ離れた
ところに位置する。このスポツトS2の位置はカメ
ラ８で検出され同期コントローラ１０でＸ，Ｙ座
標に変えられ追従コントローラ１２及びホストプ
ロセツサ１３に送られる。ホストプロセツサ１３
にはまた、光測距器１からの距離データl2が送ら
れてきており、この距離データに対応する位置プ
ログラムデータと実測値X2が比較され、そこに
差が認められれば、偏差の方向と量をCRT１１
に表示乃至プリンタ１４から出力する。こうした
測定は曲線Ｃのどの点においても実行でき、或い
は連続的に偏差量を検出する事も可能である。 また、測量された移動軌跡は、距離Ｌが大きく
なるにつれて誤差が大きくなることがなく、極め
て精度が高い。これは、受光スポツトＳの座標の
誤差が、カメラ８の分解能のみに依存し、距離Ｌ
とは無関係である理由による。 ターゲツト５が設計曲線に沿つて更に進んで行
くと、受光スポツト位置はターゲツト５上を移動
し測定限界に達する。この時新たに再度の測量を
行なつて原点を設定しても良いが、本実施例では
原点設定の手間を可能な限り省くため、次のよう
な方式を採つている。 スクリーン７に一定の測定領域を設定してお
き、その境界ｆに受光スポツトが達すると、追従
コントローラ１２が作動し、架台４に設けた追従
装置４′を駆動し、受光スポツトがスクリーン７
の原点Ｏ付近に戻るまで架台４を回転させる。こ
のときのレーザー光の移動を第２図に示す。第２
図においてR1は設計線Ｃの始点における接線で
あり、R2は上記のレーザー首振りを行なつた後
のレーザー光である。 いま、レーザー光R1を振つてR2に来た時のス
ポツトをS23′とすると、同期コントローラ１０か
らはS3′のＸ，Ｙ座標が送られて来る。追従コン
トローラ１２はそのデータを受けてS3からS3′ま
での移動ベクトルの成分ΔX，ΔYを演算、記憶
し、またその時の距離データを同期コントローラ
１０からのＸ，Ｙデータに付加してホストプロセ
ツサ１３に送る。ホストプロセツサ１３は、追従
コントローラ１２からのＸ，Ｙ，ΔX，ΔY，Ｌ
（距離）データを、演算する事によつてターゲツ
ト５のその時のR1からのずれを知る事が出来、
その演算結果を前もつて入力された計画線データ
と比較して工事の進行状況を知ることが出来る。
この場合、レーザー発振器３の首振りの制御を角
度で行なうと、精度を出すことは非常に困難であ
るが、本発明の場合はスクリーン７上の受光スポ
ツトの移動範囲で制御を行なう為、距離Ｌに殆ど
関係なくレーザーの精密な首振りを行うことが出
来る。これは、受光スポツトの移動距離の誤差
が、カメラ８の分解能のみに依存し、距離Ｌとは
無関係であるからである。 このようにする事により受光スポツトが測定領
域から大きくはみ出す前に、受光スポツトが測定
領域内に戻る事が出来る。また、上記の説明では
受光スポツトを原点Ｏ付近に戻したのであるが、
原点付近に限るものでなく、ターゲツトの移動の
傾向が予め解つていれば、レーザー発振器の首振
りの回数が出来るだけ少なくなるような位置に受
光スポツトを移動させる方が好ましい。例えば、
第２図に示すように設計線Ｃは右に曲がつて前進
することがわかつているので、第２図及び第３図
Ｂに示すレーザー光R2によるスポツトS4は原点
Ｏよりもさらに右の位置へ移動させる。 以下同様の操作により、レーザー光R1，R2の
届く見通し距離内は再測量をせずに、自動的に高
精度の測量を行なう事が出来る。 以上の手順で曲線Ｃを連続的に測定する事が出
来る。Ｘ，Ｙ軸双方について同様な測定が出来る
事は勿論である。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果を奏する。 位置検出用ターゲツト５と測距用ターゲツト２
とが取り付けられた移動体１５が設計線Ｃの始点
P1に置かれ、移動体１５の移動によつて、位置
検出用ターゲツト５上の受光スポツトＳの位置座
標Ｘ，Ｙと光測距器１による移動体１５までの距
離Ｌとから移動体１５の位置を連続的に求めるこ
とにより、曲線を含む移動軌跡を容易に測量する
ことができる。この移動軌跡は、距離Ｌが大きく
なるにつれて誤差が大きくなることがないので、
極めて高い精度で得ることができる。 曲線を含む設計線Ｃの始点P1乃至始点P1にお
ける接線R1上に基準点P0が設定され、基準点P0
にレーザー発振器３及び光測距器１が一体に保持
された架台４が置かれることにより、レーザー発
振器３及び光測距器１は、架台４の首振りをする
ことなく設計線Ｃを見通せる範囲を最大にでき
る。また、移動体１５が曲線的に進むことで、必
然的に受光スポツトが位置検出用ターゲツト５か
らはみ出しそうになるが、その前に、レーザー発
振器３の首振りの回数が出来るだけ少なくなるよ
うなスクリーン７の位置に受光スポツトＳが戻る
ようにレーザー発振器３の首振りを行うことがで
きる。したがつて、これらのことにより、架台４
の首振り回数を最小限にでき、作業能率及び測定
精度の向上を図ることができる。
図面は本発明の一実施例を示したもので、第１
図は本発明に用いる自動測量装置の概略構成図、
第２図は本発明のレーザーを用いた自動測量方法
を示す説明図、第３図Ａ，Ｂはスクリーン上の受
光スポツト移動状態の一例を示す説明図である。 １……光測距器、２……測距用ターゲツト、３
……レーザー発振器、４……架台、５……位置検
出用ターゲツト、６……ハウジング、７……スク
リーン、８……カメラ、１０……同期コントロー
ラ、１１……CRT、１２……追従コントローラ、
１３……ホストプロセツサ、１４……プリンタ、
１５……移動体、１６……設計線入力手段。
図は本発明に用いる自動測量装置の概略構成図、
第２図は本発明のレーザーを用いた自動測量方法
を示す説明図、第３図Ａ，Ｂはスクリーン上の受
光スポツト移動状態の一例を示す説明図である。 １……光測距器、２……測距用ターゲツト、３
……レーザー発振器、４……架台、５……位置検
出用ターゲツト、６……ハウジング、７……スク
リーン、８……カメラ、１０……同期コントロー
ラ、１１……CRT、１２……追従コントローラ、
１３……ホストプロセツサ、１４……プリンタ、
１５……移動体、１６……設計線入力手段。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ レーザー発振器３及び光測距器１を一体に保
持し同一方向に向けた状態で首振り可能な架台４
に固定し、架台４から離間した位置にレーザー発
振器３からのレーザー光ｂをハウジングの前面に
設けられたスクリーン７で受光し受光スポツトＳ
の位置座標を上記ハウジングの内部に設けられた
カメラ８で検出する位置検出用ターゲツト５と、
光測距器１からの光を反射させる測距用ターゲツ
ト２とを移動体１５に可動に取り付けた自動測量
装置を用い、 曲線を含む設計線Ｃの始点P1乃至始点P1にお
ける接線R1上に基準点P0を設定して、基準点P0
にレーザー発振器３及び光測距器１を据え付け、
位置検出用ターゲツト５のスクリーン７の原点Ｏ
を設計線Ｃの始点P1に位置づけるとともに、原
点Ｏに受光スポツトS1を位置させ、同時に光測距
器１の投射光を測距用ターゲツト２に当て正反射
させるようにして距離l1を認識できるようにして
おき、 その後、位置検出用ターゲツト５及び測距用タ
ーゲツト２を設計線Ｃに沿つて前進させ、レーザ
ー光ｂをスクリーン７に垂直に当てることにより
スクリーン７上の受光スポツトＳの位置座標Ｘ，
Ｙと光測距器１で得た移動距離Ｌとから移動軌跡
を求め、 スクリーン７の測定領域の境界ｆに受光スポツ
トＳが達すると、レーザー発振器３の首振りの回
数が出来るだけ少なくなるようなスクリーン７の
位置に受光スポツトＳが来るように架台４を回転
させて測量を行うレーザーを用いた自動測量方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58089543A JPS59214704A (ja) | 1983-05-21 | 1983-05-21 | レ−ザ−を用いた自動測量装置 |
| US06/612,560 US4671654A (en) | 1983-05-21 | 1984-05-21 | Automatic surveying apparatus using a laser beam |
| GB08412941A GB2143396B (en) | 1983-05-21 | 1984-05-21 | Beam riding location system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58089543A JPS59214704A (ja) | 1983-05-21 | 1983-05-21 | レ−ザ−を用いた自動測量装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59214704A JPS59214704A (ja) | 1984-12-04 |
| JPH0474649B2 true JPH0474649B2 (ja) | 1992-11-26 |
Family
ID=13973727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58089543A Granted JPS59214704A (ja) | 1983-05-21 | 1983-05-21 | レ−ザ−を用いた自動測量装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59214704A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0228509A (ja) * | 1988-07-19 | 1990-01-30 | Nissan Motor Co Ltd | 空間位置測定方法 |
| JPH0726819B2 (ja) * | 1989-08-11 | 1995-03-29 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | 内空断面形状狂い測定法及びその測定法を用いた測定装置 |
| JP5429897B2 (ja) * | 2009-06-15 | 2014-02-26 | 国立大学法人 岡山大学 | 光点位置検出装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57172266A (en) * | 1981-04-17 | 1982-10-23 | Auto Process:Kk | Distance measuring device |
-
1983
- 1983-05-21 JP JP58089543A patent/JPS59214704A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57172266A (en) * | 1981-04-17 | 1982-10-23 | Auto Process:Kk | Distance measuring device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59214704A (ja) | 1984-12-04 |
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