JPH0743156A - 測量装置 - Google Patents

測量装置

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JPH0743156A
JPH0743156A JP20888193A JP20888193A JPH0743156A JP H0743156 A JPH0743156 A JP H0743156A JP 20888193 A JP20888193 A JP 20888193A JP 20888193 A JP20888193 A JP 20888193A JP H0743156 A JPH0743156 A JP H0743156A
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JP
Japan
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height
unit
laser light
horizontal
reflecting
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Application number
JP20888193A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Sakurai
浩 桜井
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Mitsui Construction Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Construction Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】測点の高さ位置を容易且つ迅速に測量し得る測
量装置を提供する。 【構成】測点Psの高さに対応したバーコード4を有す
る高さ指示板3と、レーザ光を反射する反射筒6、7を
設けた位置指示器1を測点Psに設け、測点の高さ位置
を検出演算するバーコードスキャナ123を位置指示器
1に向けて設け、スキャナ123を鉛直軸心CT3を中
心に回転位置決めさせるスコープ回転駆動部122と、
前面15a、45aから左右方向にレーザ光を射出走査
する二個のボックス15、45を水平方向に所定の間隔
L1離れた形で位置指示器1に向けて設け、各レーザ光
の左右方向の走査角度ψ1、ψ2を検出する走査角度検
知手段等と、各レーザ光が反射筒により反射された際の
走査角度ψ1、ψ2に基づいて、制御部70により検出
された反射筒の水平位置に基づき、スキャナ123の視
準線を高さ指示板3方向に回転位置決めさせるスコープ
回転駆動部制御部を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、測点の高さ位置を好適
に測量し得る測量装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、測点の高さ位置を測量する際に
は、まず、測点に位置指示器を設置し、位置指示器に対
向する位置に角度距離測定機器等の位置検出装置を設置
する。そこで、作業員の視準により位置検出装置の視準
線を位置指示器に正確に向け、位置検出装置に設けられ
た仰角検出手段により、水平面に対する前記視準線の仰
角を検出し、また、位置検出装置に設けられた光波測距
手段等の距離測定部により、位置検出装置と位置指示器
の間隔を測定する。そして、前記視準線の仰角と前記間
隔とに基づいて、測点の高さ位置を割り出していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、作業員の視準
により、位置検出装置の視準線を正確に位置指示器に合
わせることは、煩雑で時間を要する作業であり、このた
め、従来の測量装置では、測点の高さ位置測量作業を容
易且つ迅速に行うことが出来なかった。本発明は、上記
事情に鑑み、該測点の高さ位置を容易且つ迅速に測量し
得る測量装置を提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、測点(Ps)
に設置され、該測点(Ps)の高さ位置(z30)に対
応したパターン(4)を有する高さ指示手段(3)を有
し、前記高さ指示手段(3)に、レーザ光(LS1、L
S2)を入射経路と同一な反射経路上に反射し得る反射
手段(6、7)を設けた位置指示装置(1)と、位置検
出装置(80)からなる測量装置(100)であって、
前記位置検出装置(80)は、水平方向にレーザ光(L
S1)を走査し得る第一レーザ光射出手段(19、2
0、21、22)を有し、前記第一レーザ光射出手段
(19、20、21、22)に、該第一レーザ光射出手
段(19、20、21、22)により射出され、前記反
射手段(6、7)により反射されたレーザ光(LS1)
の、水平方向の射出角度(ψ1)を検出し得る第一射出
角度検出手段(23、25、27、29)を設け、前記
第一レーザ光射出手段(19、20、21、22)から
水平方向に所定の間隔(L1)を有する位置に、水平方
向にレーザ光(LS2)を走査し得る第二レーザ光射出
手段(49、50、51、52)を設け、前記第二レー
ザ光射出手段(49、50、51、52)に、該第二レ
ーザ光射出手段(49、50、51、52)により射出
され、前記反射手段(6、7)により反射されたレーザ
光(LS2)の、水平方向の射出角度(ψ2)を検出し
得る第二射出角度検出手段(53、55、57、59)
を設け、前記第一射出角度検出手段(23、25、2
7、29)と前記第二射出角度検出手段(53、55、
57、59)に、前記第一射出角度検出手段(23、2
5、27、29)により検出された射出角度(ψ1)
と、前記第二射出角度検出手段(53、55、57、5
9)により検出された射出角度(ψ2)に基づいて、前
記位置指示装置(1)の前記反射手段(6、7)の水平
位置((x10、y10)、(x20、y20))を検
出演算し得る反射位置検出演算部(46)を接続し、前
記反射位置検出演算部(46)により検出された前記反
射手段(6、7)の水平位置((x10、y10)、
(x20、y20))より前記高さ指示手段(3)の水
平位置((x30、y30))を演算する高さ指示手段
位置演算部(47)を設け、水平方向に映像入力軸線
(VL)を有し、該映像入力軸線(VL)に沿って映像
を入力し得る映像入力部(125、127)を設け、前
記映像入力部(125、127)に、該映像入力部を鉛
直軸(CT3)を中心に回転位置決めし得る水平回転位
置決め手段(122)を設け、前記水平回転位置決め手
段(122)に、前記高さ指示手段位置演算部(47)
により演算された前記位置指示装置(1)の前記高さ指
示手段(3)の水平位置((x30、y30))に基づ
いて、前記映像入力部の前記映像入力軸線(VL)を前
記位置指示装置(1)の前記高さ指示手段(3)方向
(β1)に回転位置決めさせ得る回転位置決め制御部
(131、133)を接続し、前記映像入力部(13
3)に、該映像入力部に撮像入力された前記高さ指示手
段(3)のパターン(4)に基づいて、前記位置指示装
置(1)の設置された測点(Ps)の高さ位置(z3
0)を検出演算し得る高さ検出演算手段(129)を設
けて構成される。なお、( )内の番号等は、図面にお
ける対応する要素を示す、便宜的なものであり、従っ
て、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではな
い。以下の「作用」の欄についても同様である。
【0005】
【作用】上記した構成により、本発明は、前記高さ指示
手段位置演算部(47)により検出された前記位置指示
装置(1)の高さ指示手段(3)の水平位置((x3
0、y30))に基づいて、前記映像入力部の前記映像
入力軸線(VL)を前記高さ指示手段(3)方向(β
1)に回転位置決めし得るように、又、高さ検出演算手
段(129)により、該映像入力部(125、127)
に撮像入力された前記高さ指示手段(3)のパターン
(4)に基づいて、前記位置指示装置(1)の設置され
た測点(Ps)の高さ位置(z30)を検出演算し得る
ように作用する。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図1は、本発明が適用された三次元測量装置の一実
施例を示す平面図である。図2は、図1の三次元測量装
置本体の高さ読取り装置、及び位置指示器の一実施例を
示す正面図である。図3は、図1の三次元測量装置本体
のレーザ角度検出ユニットを示す正面図である。図4
は、図1の三次元測量装置本体のレーザ角度検出ユニッ
トを示す平面図である。図5は、図1の三次元測量装置
本体の高さ読取り装置を示す側面図である。図6は、図
1の三次元測量装置の制御部を示す図である。
【0007】測量すべき測量地110には、図1に示す
ように、三次元測量装置100が設置されており、三次
元測量装置100は、測点Psに設置された位置指示器
1と、位置指示器1に対向する位置に設置された三次元
測量装置本体80を有している。
【0008】位置指示器1は、図2に示すように、測量
地110の測点Ps上に立設された三脚2を有してお
り、三脚2には、細長の高さ指示板3が、その中心線C
L3を鉛直にする形で立設されている。高さ指示板3の
水平面に対して垂直な前面には、図2の上下方向に所定
幅dHを有する仮想枠5内に示すようなバーコード4
が、高さ指示板3の下端から上端まで連続的に複数、そ
れぞれ、高さ指示板3上の高さ位置Hに対応したパター
ンを形成する形で表示されている。また、高さ指示板3
の中心線CL3は、位置指示器1の中心であり、測点P
sは、中心線CL3の延長線上に位置している。
【0009】高さ指示板3の左右端、即ち図2左右端に
は、丸棒状の反射筒6、7が、高さ指示板3を挾む形で
立設されており、反射筒6、7の中心線CL1、CL2
は、高さ指示板3の中心線CL3同様に鉛直に設けられ
ている。また、反射筒6、7の中心線CL1、CL2と
高さ指示板3の中心線CL3は、同一平面内に位置して
おり、反射筒6の中心線CL1と高さ指示板3の中心線
CL3との間隔と、反射筒7の中心線CL2と高さ指示
板3の中心線CL3との間隔は、等しい。反射筒6の外
周面には、その全域に、反射面6aが、反射筒6の中心
線CL1に対して垂直に入射する図1に示すようなレー
ザ光LS1、LS2を該入射経路と同一な反射経路上に
反射し得る形で周設されており、また、図2に示すよう
に反射筒7の外周面には、その全域に、反射面7aが反
射筒7の中心線CL2に対して垂直に入射する図1に示
すようなレーザ光LS1、LS2を該入射経路と同一な
反射経路上に反射し得る形で周設されている。
【0010】測量すべき測量地110には、図1及び図
2に示すように、XYZ座標が、XY座標平面を水平に
する形で設定されており、位置指示器1の高さ指示板3
の前面に対向する位置には、図1に示すように三次元測
量装置本体80が設けられている。三次元測量装置本体
80は、二機のレーザ角度検出ユニット10、40を有
しており、二機のレーザ角度検出ユニット10、40
は、それぞれの前面15a、45aを位置指示器1の高
さ指示板3の前面に対向させた形で並設されている。ま
た、レーザ角度検出ユニット10、40のそれぞれの機
械中心CP1、CP2は、前記XYZ座標においてX軸
上の既知なる座標点Pt1、Pt2に位置しており、そ
れぞれの機械中心CP1、CP2の間隔は水平方向に所
定の間隔L1を有している。また、レーザ角度検出ユニ
ット10、40には、機械中心CP1、CP2を含む基
準水平軸CT1、CT2が前面15a、45aに対して
平行且つ水平な方向にそれぞれ設定されており、それぞ
れの基準水平軸CT1、CT2は、X軸に一致してい
る。
【0011】また、レーザ角度検出ユニット10(4
0)は、図3に示すように、三脚11(41)を有して
おり、該三脚11(41)により測量地110上に立設
されている。三脚11(41)の上端には、箱型のボッ
クス15(45)が、その底面15b(45b)を水平
にする形で設けられており、ボックス15(45)に
は、機械中心CP1(CP2)を含み且つ底面15b
(45b)に平行な走査面PL1(PL2)が設定され
ている。
【0012】また、ボックス15(45)の内部には、
図3に示すように、レーザ光LS1(LS2)を発振し
得るレーザ発振部19(49)が設けられており、レー
ザ発振部19(49)は、該レーザ光LS1(LS2)
が、前記走査面PL1(PL2)内を、ボックス15
(45)の前面15a(45a)に向けて発振し得るよ
うに設置されている。レーザ発振部19(49)の前方
には、ハーフミラー20(50)が、レーザ発振部19
(49)により発振されたレーザ光LS1(LS2)
を、図4に示すように、前記走査面PL1(PL2)内
の水平軸心CT1(CT2)に沿うように反射し得る
形、即ち直角方向(図4中右方)に反射し得るように設
けられており、ハーフミラー20(50)の図4中右方
には、反射面21a(51a)を有する板状の回転ミラ
ー21(51)が、前記レーザ光LS1(LS2)を反
射面21a(51a)により前記走査面PL1(PL
2)内の所定の角度範囲γ内の任意の方向に反射し得る
ように、機械中心CP1(CP2)を含む位置に走査面
PL1(PL2)に対して垂直に設けられた回転軸21
b(51b)周り、即ち、図4中矢印G1(G2)、H
1(H2)方向に回転自在に設けられている。回転ミラ
ー21(51)には、図3に示すように、回転軸21b
(51b)を介して走査駆動部22(52)が、回転ミ
ラー21(51)を図中矢印G1(G2)、H1(H
2)方向に回転駆動し得る形で設けられており、走査駆
動部22(52)には、図4に示すように、回転ミラー
21(51)の反射面21a(51a)の法線LH1
(LH2)の、前記水平軸心CT1(CT2)に対する
角度位置θ1(θ2)を瞬時に検知し得る図3に示す走
査角度検知手段23(53)が設けられている。ハーフ
ミラー20(50)を挾んで回転ミラー21(51)に
対向する位置には、光センサ25(55)が、回転ミラ
ー21(51)により前記水平軸CT1(CT2)に沿
うように反射されたレーザ光LS1(LS2)を検知し
得る形で設けられており、また、ボックス15(45)
の前面15a(45a)は、レーザ光LS1(LS2)
を透過し得るように形成されている。
【0013】また、三次元測量装置本体80は、図1に
示すように、バーコードスキャナ120を有しており、
バーコードスキャナ120は、その機械中心CP3をX
軸上の所定の位置Pt3に位置させる形で設けられてい
る。即ち、バーコードスキャナ120は、図5に示すよ
うに、測量地110上に立設された三脚121を有して
いる。三脚121の上端には、スコープ回転駆動部12
2が、その回転軸122aを上方に突出した形で設けら
れており、スコープ回転駆動部122の回転軸122a
は、その軸心CT3を中心として図5矢印A、B方向に
回転駆動自在である。また、その軸心CT3は、バーコ
ードスキャナ120の機械中心CP3を含む形で鉛直に
設けられている。スコープ回転駆動部122の回転軸1
22aには、図2に示すように、位置指示器1のバーコ
ード4を、前出した仮想の枠5内に限定した形で視準し
得るバーコードスコープ123が設けられており、バー
コードスコープ123の視準線VLは、前記機械中心C
P3を含む形で水平に(即ち、XY座標平面内に)設け
られている。また、バーコードスコープ123は、視準
線VLが、回転軸122aと共に図5矢印A、B方向に
回転され得る形で設けられている。バーコードスコープ
123内部には、図2に示す視準された前記枠5内のバ
ーコード4のパターンを読み取り得る図5のバーコード
読み取り部127が設けられている。即ち、バーコード
読み取り部127には、前記視準線VL上に、視準され
たバーコード4を撮像し得る撮像面127aが設けられ
ており、バーコード読み取り部127は、撮像面127
aに撮像されたバーコード4のパターンを読み取り得る
ように設けられている。また、バーコード読み取り部1
27には、前記読み取られたバーコード4のパターンD
pに基づいて、図2に示す位置指示器1において該パタ
ーンDpを有する高さ位置Hを検出演算し得る図5の高
さ検出演算部129が接続されている。バーコードスコ
ープ123は、視準線VL上に焦点レンズ125を有し
ており、焦点レンズ125には、焦点レンズ125を視
準線VL方向、即ち図5矢印C、D方向に移動駆動し
て、焦点距離を変更し得る焦点レンズ駆動部126が設
けられている。また、バーコードスキャナ120のスコ
ープ回転駆動部122には、その回転軸122aの角度
位置、即ち、図1に示すバーコードスコープ123の視
準線VLの、前記X軸に対する角度位置βを検知し得る
図5に示す回転角度検知手段124が設けられている。
【0014】また、二機のレーザ角度検出ユニット1
0、40及びバーコードスキャナ120は、図1に示す
ように共に制御部70に接続しており、制御部70は、
図6に示すように、レーザ角度検出ユニット10の光セ
ンサ25に接続した受光検出部27、走査角度検知手段
23に接続した走査角度検出部29、レーザ発振部19
に接続したレーザ制御部31、走査駆動部22に接続し
た走査駆動部制御部32と、もう一つのレーザ角度検出
ユニット40の光センサ55に接続した受光検出部5
7、走査角度検知手段53に接続した走査角度検出部5
9、レーザ発振部49に接続したレーザ制御部61、走
査駆動部52に接続した走査駆動部制御部62と、筒位
置検出演算部46、二次元位置検出演算部47、スコー
プ位置決め角度検出演算部131、距離検出演算部13
2、バーコードスキャナ120のスコープ回転駆動部1
22に接続したスコープ回転駆動部制御部133、焦点
レンズ駆動部126に接続した焦点レンズ駆動部制御部
135、回転角検知手段124に接続した回転角検出部
136、主制御部36、キーボード37、ディスプレイ
39を有しており、また、制御部70には、前記したバ
ーコードスキャナ120の高さ検出演算部129が接続
している。そして、受光検出部27、57、走査角度検
出部29、59、レーザ制御部31、61、走査駆動部
制御部32、62、筒位置検出演算部46、二次元位置
検出演算部47、スコープ位置決め角度検出演算部13
1、距離検出演算部132、スコープ回転駆動部制御部
133、焦点レンズ駆動部制御部135、回転角検出部
136、キーボード37、ディスプレイ39、及び、バ
ーコードスキャナ120の高さ検出演算部129は、バ
ス線65を介して、主制御部36に接続している。
【0015】三次元測量装置100は、以上のような構
成を有するので、設定されたXYZ座標空間における、
測点Psの三次元座標位置(x30、y30、z30)
を測量しようとする際には、まず、キーボード37によ
り、筒位置検出演算部46に、図1に示す各レーザ角度
検出ユニット10、40の設置位置、即ち、各レーザ角
度検出ユニット10、40の機械中心CP1、CP2の
位置のXY座標(x1、0)、(x2、0)を入力す
る。すると、筒位置検出演算部46は、該各XY座標
(x1、0)、(x2、0)を保持する。これにより、
筒位置検出演算部46においてレーザ角度検出ユニット
10、40の設置位置を設定することが出来る。次に、
キーボード37により、スコープ位置決め角度検出演算
部131と、距離検出演算部132に、図1に示すバー
コードスキャナ120の設置位置、即ち、バーコードス
キャナ120の機械中心CP3の位置のXY座標(x
3、0)を入力する。すると、図6のスコープ位置決め
角度検出演算部131と、距離検出演算部132は、該
XY座標(x3、0)を保持する。これにより、スコー
プ位置決め角度検出演算部131と距離検出演算部13
2においてバーコードスキャナ120の設置位置を設定
することが出来る。次に、キーボード37により主制御
部36に測量開始指令S1を出力する。すると、主制御
部36は、該指令S1に基づき、走査駆動部制御部3
2、62に駆動指令S2を出力する。すると、走査駆動
部制御部32、62は、該指令S2に基づき、図3に示
すボックス15、45の、各々の走査駆動部22、52
を駆動する。この際、図6の走査駆動部制御部32、6
2は、図3の走査駆動部22、52が、回転軸21b、
51bを一定の角速度ωで回転駆動するように制御す
る。よって、回転軸21b、51bに固設された各々の
回転ミラー21、51は、水平な各走査面PL1、PL
2に対して垂直な、前記回転軸21b、51b周り、即
ち、図3矢印G1、G2方向に、一定の角速度ωで回転
を開始する。ここで、図3に示す走査角度検知手段2
3、53は、それぞれ、図4に示すように、回転ミラー
21、51の反射面21a、51aの法線LH1、LH
2の、水平軸心CT1、CT2、即ちX軸に対する角度
θ1、θ2を常時検知しており、図6に示す走査角度検
出部29、59は、該角度θ1、θ2を時々刻々、主制
御部36に出力している。よって、主制御部36は、該
角度θ1、θ2を常時認知しておくことが出来る。そこ
で、主制御部36は、該角度θ1、θ2がゼロになった
とき、即ち図4中点線に示すように回転ミラー21、5
1の反射面21a、51aの法線LH1、LH2が水平
軸心CT1、CT2、即ちX軸に一致した時に、図6に
示すレーザ制御部31、61に駆動開始指令S5を出力
する。すると、レーザ制御部31、61は、前記駆動開
始指令S5に基づき、ボックス15、45内部に設けら
れた各々のレーザ発振部19、49を駆動する。する
と、各々のレーザ発振部19、49は、図4に示すよう
に、各々のボックス15、45の前面15a、45aに
向けてレーザ光LS1(LS2)を発振する。すると、
該レーザ光LS1(LS2)は、水平軸心CT1、CT
2上に設けられているハーフミラー20、50により、
図4に示す走査面PL1、PL2内で直角に反射され、
水平軸心CT1、CT2に沿って、回転ミラー21、5
1の回転軸21b、51b上に設定されている機械中心
CP1、CP2に向けて進む。よって、該レーザ光LS
1(LS2)は、まず、図4に示すように、その法線L
H1、LH2が水平軸心CT1、CT2に一致した際に
回転ミラー21、51に照射する。従って、回転ミラー
21、51が所定の角度位置まで回転すると、レーザ光
LS1(LS2)は、ボックス前面15a、45aか
ら、図3に示す走査面PL1、PL2内を、図1に示す
ように射出されると共に、前記回転軸21b、51b周
り、即ち、図1中矢印G1、G2方向に所定角度範囲γ
だけ走査される。従って、測点Psに設けられた位置指
示器1の各反射筒6、7が測量地110の所定角度範囲
γ内に有るかぎり、前記レーザ光LS1、LS2を、位
置指示器1の両方の反射筒6、7に照射することが出来
る。すると、反射筒6、7は、図1に示すように、レー
ザ光LS1、LS2を射出経路と同一の反射経路上に反
射し得るように設けられているので、各々のレーザ光L
S1、LS2が反射筒6、7に照射すると、各々のレー
ザ光LS1、LS2を射出したレーザ角度検出ユニット
10、40に向けて反射することが出来る。尚、二個の
レーザ角度検出ユニット10、40から射出された両レ
ーザ光LS1、LS2は、前述のように、図1中矢印G
1、G2方向、即ち、図1右方から左方に走査されるの
で、前記各レーザ光LS1、LS2は最初に図1右方に
位置する反射筒6に照射し、その後、図1左方に位置す
る反射筒7に照射する。よって、該順序に従えば、各反
射されたレーザ光LS1、LS2がどの反射筒6、7に
反射されたかを識別することが出来る。さて、まず、反
射筒6により反射された各レーザ光LS1、LS2は、
まず、図4に示すように、該各レーザ光LS1、LS2
を射出したレーザ角度検出ユニット10、40の機械中
心CP1、CP2、即ち回転ミラー21、51に向けて
反射される。ところで、該各レーザ光LS1、LS2
が、再び、回転ミラー21、51に戻った際には、回転
ミラー21、51の回転角度位置θ1、θ2は、反射筒
6にレーザ光LS1、LS2を照射した角度位置から殆
ど移動していない。というのは、回転ミラー21、51
の回転角速度ωは、レーザ光LS1、LS2の往復時間
を無視できる程度に遅く設定されているからである。よ
って、該レーザ光LS1、LS2は、回転ミラー21、
51により、射出の際と同一経路を戻る形でハーフミラ
ー20、50に向けて反射され、該レーザ光LS1、L
S2は、ハーフミラー20、50を通過して、光センサ
25、55に受光される。すると、光センサ25、55
は、図6に示すように、受光検出部27、57にパルス
状のレーザ光検知信号S7、S8を出力する。受光検出
部27、57は、レーザ光検知信号S7、S8に基づい
て、受光検出信号S9、S10を走査角度検出部29、
59に出力する。すると、走査角度検出部29、59
は、該受光検出信号S9、S10が入力された瞬間の、
回転ミラー21、51の角度θ1、θ2を走査角度検知
手段23、53により検出し、該角度θ1、θ2を、筒
位置検出演算部46に出力する。すると、筒位置検出演
算部46は、該角度θ1、θ2に基づき、図1に示すよ
うに前記レーザ光LS1、LS2が前記反射筒6に照射
した瞬間の、走査角度ψ1、ψ2をそれぞれ演算検出す
る。尚、図4に示すように、水平軸心CT1、CT2上
を進み、回転ミラー21、51の反射面21a、51a
に照射したレーザ光LS1、LS2は、入射角と反射角
が等しいという光学上の法則より、水平軸心CT1、C
T2に対する反射面21a、51aの法線LH1、LH
2の角度θ1、θ2の二倍の角度方向に反射することか
ら、該反射したレーザ光LS1、LS2の、水平軸心C
T1、CT2に対する角度である走査角度ψ1、ψ2
は、前記角度θ1、θ2を二倍することにより容易に検
出することが出来る。筒位置検出演算部46は、前記走
査角度ψ1、ψ2を検出すると、更に、該走査角度ψ
1、ψ2に基づいて反射筒6のXY座標(x10、y1
0)を検出演算する。ここで、図1に示すように、XY
座標において、レーザ角度検出ユニット10の機械中心
CP1が設置された座標点Pt1(x1、0)から、水
平軸心CT1即ちX軸に対して角度ψ1を有する形で反
射筒6に向けて射出されたレーザ光LS1と、他方のレ
ーザ角度検出ユニット40の機械中心CP2が設置され
た座標点Pt2から、水平軸心CT2即ちX軸に対して
角度ψ2を有する形で前記反射筒6に向けて射出された
レーザ光LS1、LS2は、共に同一平面(XY座標平
面)上の直線であり、それゆえ、両直線の交点、即ち、
反射筒6の位置が唯一無二であることは自明である。よ
って、該走査角度ψ1、ψ2に基づいて反射筒6のXY
座標上の位置(x10、y10)を以下の演算式を用い
て演算することが出来る。 x10−x1=|S1|*cosψ1 ...i x10−x2=|S2|*cosψ2 ...ii |S1|=√((x10−x1)2+y102 ..iii |S2|=√((x10−x2)2+y102 ..iv 但し、x10:反射筒6のXY座標位置(x10、y1
0)におけるX座標 y10:反射筒6のXY座標位置(x10、y10)に
おけるY座標 x1 :X軸上に設置された機械中心CP1の設置点で
ある座標点Pt1のXY座標位置(x1、0)における
X座標。 x2 :X軸上に設置された機械中心CP2の設置点で
ある座標点Pt2のXY座標位置(x2、0)における
X座標。 S1 :機械中心CP1が位置する座標点Pt1と、反
射筒6を結ぶ線分。 S2 :機械中心CP2が位置する座標点Pt2と、反
射筒6を結ぶ線分。 |S1|:線分S1の長さ。 |S2|:線分S2の長さ。 ψ1 :X軸に対する線分S1の角度、即ち、機械中心
CP1から射出され、反射筒6に照射したレーザ光LS
1の走査角度。 ψ2 :X軸に対する線分S2の角度、即ち、機械中心
CP2から射出され、反射筒6に照射したレーザ光LS
2の走査角度。 式iは、反射筒6と既知なる座標点Pt1のX軸方向の
間隔x10−x1が、反射筒6と既知なる座標点Pt1
を結ぶ線分S1の距離|S1|のcosψ1倍であるこ
とを示す。式iiは、反射筒6と既知なる座標点Pt2の
X軸方向の間隔x10−x2が、反射筒6と既知なる座
標点Pt2を結ぶ線分S2の距離|S2|のcosψ2
倍であることを示す。式iiiは、反射筒6と既知なる座
標点Pt1を結ぶ線分S1の距離|S1|を、反射筒6
のXY座標x10、y10と機械中心CP1(座標点P
t1)のX座標x1で表した式である。式ivは、反射筒
6と既知なる座標点Pt2を結ぶ線分S2の距離|S2
|を、反射筒6のXY座標x10、y10と機械中心C
P2(座標点Pt2)のX座標x2で表した式である。
式i〜ivにより、反射筒6の中心線CL1のXY座標位
置(x10、y10)は、以下の式v、viのように示す
ことが出来る。 x10=〔x1*sin2ψ1*cos2ψ2−x2*cos2ψ1*si n2ψ2+√{(x1*sin2ψ1*cos2ψ2−x2*cos2ψ1*sin 2 ψ2)2−sin(ψ1−ψ2)*sin(ψ1+ψ2)*(x12*sin2ψ 1*cos2ψ2−x22*cos2ψ1*sin2ψ2)}〕/{sin(ψ1− ψ2)*sin(ψ1+ψ2)} ...v y10=(x10−x1)*tanψ2 ...vi よって、図6に示す筒位置検出演算部46は、前記走査
角度ψ1、ψ2を演算し、検出すると、該走査角度ψ
1、ψ2を上式v及びviに代入することにより、反射筒
6のXY座標(x10、y10)を検出演算することが
出来る。また、筒位置検出演算部46は、上記反射筒6
同様に、反射筒7のXY座標(x20、y20)を検出
することが出来る。すると、筒位置検出演算部46は、
検出した反射筒6のXY座標(x10、x10)と反射
筒7のXY座標(x20、y20)を、図6に示す二次
元位置検出演算部47に出力する。すると、二次元位置
検出演算部47は、反射筒6のXY座標(x10、x1
0)と反射筒7のXY座標(x20、y20)とに基づ
いて、反射筒6のXY座標(x10、x10)と反射筒
7のXY座標(x20、y20)との中点に位置する位
置指示器1の中心線CL3のXY座標上の位置、即ち測
点PsのXY座標(x30、y30)を検出演算する。
すると、二次元位置検出演算部47は、測点PsのXY
座標(x30、y30)を、ディスプレイ39に出力す
る。すると、ディスプレイ39は、その測点PsのXY
座標(x30、y30)を表示する。よって、測量作業
員は、測点PsのXY座標(x30、y30)を認知す
ることが出来る。
【0016】また、二次元位置検出演算部47は、測点
PsのXY座標(x30、y30)を、スコープ位置決
め角度検出演算部131に出力する。すると、スコープ
位置決め角度検出演算部131は、図1に示す測点Ps
のXY座標(x30、y30)と、保持していたバーコ
ードスキャナ120の機械中心CP3の位置のXY座標
(x3、0)に基づいて、X軸上に位置するバーコード
スキャナ120の機械中心CP3から見た測点Psの方
位β1を、X軸を基準とした角度として検出演算する。
尚、演算式は、数1に示す。
【数1】 すると、図6のスコープ位置決め角度検出演算部131
は、スコープ回転駆動部制御部133に、検出した方位
β1を出力する。すると、スコープ回転駆動部制御部1
33は、方位β1に基づいて、スコープ回転駆動部12
2を、図1に示すバーコードスコープ123の視準線V
Lが測点Psの方位β1に一致するように駆動制御す
る。ここで、図2に示す回転角検知手段124は、バー
コードスコープ123の視準線VLの方位βを常時検知
しており、図6に示す回転角検出部136は、該方位β
を時々刻々、スコープ回転駆動部制御部133に出力し
ている。よって、スコープ回転駆動部制御部133は、
バーコードスコープ123の視準線VLの方位βを常時
認知しておくことが出来る。従って、スコープ回転駆動
部制御部133は、バーコードスコープ123の視準線
VLの方位βが、図1に示すように測点Psの方位β1
に一致したことを認知すると、スコープ回転駆動部12
2を停止させる。これにより、バーコードスキャナ12
0は、位置指示器1の高さ指示板3のバーコード4を視
準することが出来る。また、バーコードスキャナ120
は、その視準線VLを水平に設けられているので、バー
コードスキャナ120は、図2に示すように、視準線V
Lの高さ、即ち、XY座標平面の高さ位置に位置するバ
ーコード4のパターンを視準することが出来る。
【0017】また、図6の二次元位置検出演算部47
は、測点PsのXY座標(x30、y30)を、距離検
出演算部132に出力する。すると、距離検出演算部1
32は、図1に示す測点PsのXY座標(x30、y3
0)と、保持していたバーコードスキャナ120の機械
中心CP3の位置のXY座標(x3、0)に基づいて、
バーコードスキャナ120の機械中心CP3から測点P
sまでの水平距離L2を検出演算する。尚、演算式は、
数2に示す。
【数2】 すると、図6の距離検出演算部132は、焦点レンズ駆
動部制御部135に、検出した水平距離L2を出力す
る。すると、焦点レンズ駆動部制御部135は、水平距
離L2に基づいて、焦点レンズ駆動部126を駆動制御
する。すると、図5に示す焦点レンズ駆動部126は、
焦点レンズ125を、図2の位置指示器1のバーコード
4が、図5のバーコードスキャナ120内部のバーコー
ド読み取り部127のバーコード撮像面127aに鮮明
に撮像されるように焦点レンズ125を図5矢印C、D
方向に移動駆動する。これにより、バーコードスキャナ
120のバーコード読み取り部127は、位置指示器1
の高さ指示板3のバーコード4を読み取ることが出来
る。
【0018】すると、図5に示すようにバーコードスキ
ャナ120内部に設けられたバーコード読み取り部12
7は、バーコード4のパターンDpを読み取り、該パタ
ーンDpを高さ検出演算部129に出力する。ここで、
高さ検出演算部129は、予めそれぞれの高さ位置にお
けるバーコード4のパターンDpのデータを有してい
る。よって、高さ検出演算部129は、読み取られたパ
ターンDpに基づいて、高さ指示板3のバーコード4に
おいて該パターンを有する高さ位置Hを検出演算するこ
とが出来る。またここで、高さ位置Hは、測点Psから
の高さであり、また、該パターンの高さ位置Hには、X
Y座標平面、即ち、高さ座標Zの基準面が設定されてい
るので、高さ検出演算部129は、測点PsのZ座標
を、XY座標平面から高さ位置Hだけ下方の、z30と
して検出演算することが出来る。
【0019】よって、図6に示すように、二次元位置検
出演算部47により測点PsのXY座標(x30、y3
0)を検出することが出来、高さ検出演算部129によ
り、測点PsのZ座標z30を検出することが出来るの
で、三次元測量装置100は、測点Psの三次元座標位
置(x30、y30、z30)を検出することが出来
る。また、高さ検出演算部129は、検出したZ座標z
30をディスプレイ49に出力する。すると、ディスプ
レイ49は、測点PsのXY座標(x30、y30)と
共にZ座標z30を表示する。よって、測量作業員は、
測点PsのZ座標z30を認知することが出来る。
【0020】よって、三次元測量装置100は、従来の
測量装置のように、作業員の視準による、位置検出装置
(上記実施例ではバーコードスキャナ120)の視準線
LVを正確に位置指示器1に合わせると共に焦点を合わ
せる作業を要しないので、測点Psの高さ位置測量作業
を容易且つ迅速に行うことが出来る。
【0021】尚、上記実施例中のバーコードスキャナ1
23においては、二次元位置検出演算部47により検出
された測点Psの位置(x30、y30)に基づいてバ
ーコードスキャナ120と位置指示器1との水平距離L
2を検出し得る距離検出演算部132を設け、焦点レン
ズ駆動制御部135及び焦点レンズ駆動部126は、該
水平距離L2に基づいて、高さ指示板3のバーコード4
に合焦するように焦点レンズ125を移動駆動するよう
に設けたが、バーコードスキャナ123に公知のオート
フォーカス機構を設けて合焦するように設けても良いこ
とは勿論である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
測点Ps等の測点に設置され、該測点のZ座標z30等
の高さ位置に対応したバーコード4等のパターンを有す
る高さ指示板3等の高さ指示手段を有し、前記高さ指示
手段に、レーザ光LS1、LS2等のレーザ光を入射経
路と同一な反射経路上に反射し得る反射筒6、7等の反
射手段を設けた位置指示器1等の位置指示装置と、三次
元測量装置本体80等の位置検出装置からなる三次元測
量装置100等の測量装置であって、前記位置検出装置
は、水平方向に前記レーザ光を走査し得るレーザ発振部
19、ハーフミラー20、回転ミラー21、走査駆動部
22等の第一レーザ光射出手段を有し、前記第一レーザ
光射出手段に、該第一レーザ光射出手段により射出さ
れ、前記反射手段により反射されたレーザ光の、水平方
向の射出角度ψ1等の射出角度を検出し得る走査角度検
知手段23、光センサ25、受光検出部27、走査角度
検出部29等の第一射出角度検出手段を設け、前記第一
レーザ光射出手段から水平方向に所定の間隔L1等の間
隔を有する位置に、水平方向に前記レーザ光を走査し得
るレーザ発振部49、ハーフミラー50、回転ミラー5
1、走査駆動部52等の第二レーザ光射出手段を設け、
前記第二レーザ光射出手段に、該第二レーザ光射出手段
により射出され、前記反射手段により反射されたレーザ
光の、水平方向の射出角度ψ2等の射出角度を検出し得
る走査角度検知手段53、光センサ55、受光検出部5
7、走査角度検出部59等の第二射出角度検出手段を設
け、前記第一射出角度検出手段と前記第二射出角度検出
手段に、前記第一射出角度検出手段により検出された射
出角度と、前記第二射出角度検出手段により検出された
射出角度に基づいて、前記位置指示装置の前記反射手段
のXY座標(x10、y10)、(x20、y20)等
の水平位置を検出演算し得る筒位置検出演算部46等の
反射位置検出演算部を接続し、前記反射位置検出演算部
により検出された前記反射手段の水平位置より前記高さ
指示手段のXY座標(x30、y30)等の水平位置を
演算する二次元位置検出演算部47等の高さ指示手段位
置演算部を設け、水平方向に視準線VL等の映像入力軸
線を有し、該映像入力軸線に沿って映像を入力し得る焦
点レンズ125、バーコード読取り部127等の映像入
力部を設け、前記映像入力部に、該映像入力部を軸心C
T3等の鉛直軸を中心に回転位置決めし得るスコープ回
転駆動部122等の水平回転位置決め手段を設け、前記
水平回転位置決め手段に、前記高さ指示手段位置演算部
により演算された前記位置指示装置の前記高さ指示手段
の水平位置に基づいて、前記映像入力部の前記映像入力
軸線を前記位置指示装置の方位β1等の前記高さ指示手
段方向に回転位置決めさせ得るスコープ位置決め角度検
出演算部131、スコープ回転駆動部制御部133等の
回転位置決め制御部を接続し、前記映像入力部に、該映
像入力部に撮像入力された前記高さ指示手段のパターン
に基づいて、前記位置指示装置の設置された測点の高さ
位置を検出演算し得る高さ検出演算部129等の高さ検
出演算手段を設けて構成したので、前記第一レーザ光射
出手段により射出され、反射手段により反射されたレー
ザ光の、第一射出角度検出手段により検出された水平方
向の前記射出角度と、第二レーザ光射出手段により射出
され、反射手段により反射されたレーザ光の、第二射出
角度検出手段により検出された前記射出角度とに基づい
て、当該反射手段の位置を、反射位置検出演算部により
検出演算することが出来る。すると、高さ指示手段位置
演算部は、演算された反射手段の位置に基づき、位置指
示装置の高さ指示手段の水平位置を演算することが出来
る。すると、前記回転位置決め制御部により、前記高さ
指示手段位置演算部により演算された前記高さ指示手段
の水平位置に基づいて、前記映像入力部の前記映像入力
軸線を前記高さ指示手段方向に回転位置決めさせること
が出来る。また、前記高さ検出演算手段により、前記映
像入力部に撮像入力された前記高さ指示手段のパターン
に基づいて、前記位置指示装置の設置された測点の高さ
位置を検出演算することが出来る。よって、本発明は、
従来のように、作業員の視準により、位置検出装置の視
準線VLを正確に位置指示装置に合わせる作業を要しな
いので、前記測点の高さ位置測量作業を容易且つ迅速に
行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明が適用された三次元測量装置の
一実施例を示す平面図である。
【図2】図2は、図1の三次元測量装置本体の高さ読取
り装置、及び位置指示器の一実施例を示す正面図であ
る。
【図3】図3は、図1の三次元測量装置本体のレーザ角
度検出ユニットを示す正面図である。
【図4】図4は、図1の三次元測量装置本体のレーザ角
度検出ユニットを示す平面図である。
【図5】図5は、図1の三次元測量装置本体の高さ読取
り装置を示す側面図である。
【図6】図6は、図1の三次元測量装置の制御部を示す
図である。
【符号の説明】
1……位置指示装置(位置指示器) 3……高さ指示手段(高さ指示板) 4……パターン(バーコード) 6……反射手段(反射筒) 7……反射手段(反射筒) 19……第一レーザ光射出手段(レーザ発振部) 20……第一レーザ光射出手段(ハーフミラー) 21……第一レーザ光射出手段(回転ミラー21) 22……第一レーザ光射出手段(走査駆動部22) 23……第一射出角度検出手段(走査角度検知手段) 25……第一射出角度検出手段(光センサ) 27……第一射出角度検出手段(受光検出部) 29……第一射出角度検出手段(走査角度検出部) 46……反射位置検出演算部(筒位置検出演算部) 47……高さ指示手段位置演算部(二次元位置検出演算
部) 49……第二レーザ光射出手段(レーザ発振部) 50……第二レーザ光射出手段(ハーフミラー) 51……第二レーザ光射出手段(回転ミラー) 52……第二レーザ光射出手段(走査駆動部) 53……第二射出角度検出手段(走査角度検知手段) 55……第二射出角度検出手段(光センサ) 57……第二射出角度検出手段(受光検出部) 59……第二射出角度検出手段(走査角度検出部) 80……位置検出装置(三次元測量装置本体) 100……測量装置(三次元測量装置) 122……水平回転位置決め手段(スコープ回転駆動
部) 129……高さ検出演算手段(高さ検出演算部) 131……回転位置決め制御部(スコープ位置決め角度
検出演算部) 133……回転位置決め制御部(スコープ回転駆動部制
御部) Ps……測点(測点) z30……測点の高さ位置(Z座標) LS1、LS2……レーザ光(レーザ光) ψ1、ψ2……射出角度(射出角度) L1……所定の間隔(間隔) (x10、y10)、(x20、y20)……測点の水
平位置(XY座標) VL……映像入力軸線(視準線) CT3……鉛直軸(バーコードスキャナの軸心) β1……高さ指示手段方向(方位)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】測点に設置され、該測点の高さ位置に対応
    したパターンを有する高さ指示手段を有し、 前記高さ指示手段に、レーザ光を入射経路と同一な反射
    経路上に反射し得る反射手段を設けた位置指示装置と、
    位置検出装置からなる測量装置であって、 前記位置検出装置は、 水平方向にレーザ光を走査し得る第一レーザ光射出手段
    を有し、 前記第一レーザ光射出手段に、該第一レーザ光射出手段
    により射出され、前記反射手段により反射されたレーザ
    光の、水平方向の射出角度を検出し得る第一射出角度検
    出手段を設け、 前記第一レーザ光射出手段から水平方向に所定の間隔を
    有する位置に、水平方向にレーザ光を走査し得る第二レ
    ーザ光射出手段を設け、 前記第二レーザ光射出手段に、該第二レーザ光射出手段
    により射出され、前記反射手段により反射されたレーザ
    光の、水平方向の射出角度を検出し得る第二射出角度検
    出手段を設け、 前記第一射出角度検出手段と前記第二射出角度検出手段
    に、前記第一射出角度検出手段により検出された射出角
    度と、前記第二射出角度検出手段により検出された射出
    角度に基づいて、前記位置指示装置の前記反射手段の水
    平位置を検出演算し得る反射位置検出演算部を接続し、 前記反射位置検出演算部により検出された前記反射手段
    の水平位置より前記高さ指示手段の水平位置を演算する
    高さ指示手段位置演算部を設け、 水平方向に映像入力軸線を有し、該映像入力軸線に沿っ
    て映像を入力し得る映像入力部を設け、 前記映像入力部に、該映像入力部を鉛直軸を中心に回転
    位置決めし得る水平回転位置決め手段を設け、 前記水平回転位置決め手段に、前記高さ指示手段位置演
    算部により演算された前記位置指示装置の前記高さ指示
    手段の水平位置に基づいて、前記映像入力部の前記映像
    入力軸線を前記位置指示装置の前記高さ指示手段方向に
    回転位置決めさせ得る回転位置決め制御部を接続し、 前記映像入力部に、該映像入力部に撮像入力された前記
    高さ指示手段のパターンに基づいて、前記位置指示装置
    の設置された測点の高さ位置を検出演算し得る高さ検出
    演算手段を設けて構成した測量装置。
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