特開 2017-161434 オートレベルの視準線検査装置、及びオートレベルの視準線検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2017-161434(P2017-161434A)

(43)【公開日】2017年9月14日

(54)【発明の名称】オートレベルの視準線検査装置、及びオートレベルの視準線検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01C 5/00 20060101AFI20170818BHJP

【ＦＩ】

   G01C5/00 T

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-47851(P2016-47851)

(22)【出願日】2016年3月11日

(71)【出願人】

【識別番号】000220343

【氏名又は名称】株式会社トプコン

(74)【代理人】

【識別番号】100089026

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 高明

(74)【代理人】

【識別番号】100091580

【弁理士】

【氏名又は名称】宮尾 雅文

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 洋

(57)【要約】

【課題】オートレベルの視準線検査に際して、客観的で迅速な判定を行う。
【解決手段】錘付糸を配置して表示した鉛直線１１１、１１２をオートレベル１０で観察して、オートレベルの視準線の状態を判定する。それぞれ異なる長さの錘付糸で表示した２本の鉛直線１１１、１１２を撮像し、画像データから２本の鉛直線の画像である鉛直線画像データを抽出し、画像データから視準線の画像である視準線画像データを抽出し、更に２本の鉛直線画像データをパターンマッチングして２本の鉛直線の平行度を測定する。そして、２本の鉛直線の平行度が一定の範囲あるとき、鉛直線画像データと視準線画像データとをパターンマッチングして、鉛直線に対する視準線の傾きを求める。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

錘付糸を配置して表示した鉛直線をオートレベルで観察して、前記オートレベルの視準線の状態を判定するオートレベルの視準線検査装置において、
それぞれ異なる長さの錘付糸で表示した２本の鉛直線を表示する鉛直線表示部と、
前記オートレベルの接眼部に配置され、前記２本の鉛直線の像と、前記視準線の像とを含む視野を撮像して画像データを出力する撮像装置と、
前記画像データから前記２本の鉛直線の画像である鉛直線画像データを抽出する手段と、
前記画像データから前記視準線の画像である視準線画像データを抽出する手段と
前記２本の鉛直線画像データをパターンマッチングして前記２本の鉛直線の平行度を測定する手段と、
前記２本の鉛直線の平行度が一定の範囲あるとき、前記鉛直線画像データと前記視準線画像データとをパターンマッチングして、前記鉛直線に対する前記視準線の傾きを求める手段と、
を備えることを特徴とするオートレベルの視準線検査装置。

【請求項2】

前記２本の鉛直線を前記視準線と比較して、それぞれに対して取得した前記鉛直線に対する視準線の角度を平均して前記視準線の傾きを求めることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオートレベルの視準線検査装置。

【請求項3】

前記傾きと閾値とを比較して、合否結果を出力する手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオートレベルの視準線検査装置。

【請求項4】

、
前記鉛直線の画像、前記視準線の画像、合否の結果、及び前記傾きの値を表示する手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のオートレベルの視準線検査装置。

【請求項5】

錘付糸を配置して表示した鉛直線をオートレベルで観察して、前記オートレベルの視準線の状態を判定するオートレベルの視準線検査方法において、
それぞれ異なる長さの錘付糸で表示した２本の鉛直線を撮像して画像データを取得するするステップと、
前記画像データから前記２本の鉛直線の画像である鉛直線画像データを抽出する手段と、
前記画像データから前記視準線の画像である視準線画像データを抽出するステップと、
前記２本の鉛直線画像データをパターンマッチングして前記２本の鉛直線の平行度を測定するステップと、
前記２本の鉛直線の平行度が一定の範囲あるとき、前記鉛直線画像データと前記視準線画像データとをパターンマッチングして、前記鉛直線に対する前記視準線の傾きを求めるステップと、
を備えることを特徴とするオートレベルの視準線検査方法。

【請求項6】

前記２本の鉛直線を前記視準線と比較して、それぞれに対して取得した前記鉛直線に対する視準線の角度を平均して前記視準線の傾きを求めることを特徴とする請求項５に記載のオートレベルの視準線検査方法。

【請求項7】

前記傾きと閾値とを比較して、合否結果を出力するステップを備えることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のオートレベルの視準線検査方法。

【請求項8】

、
前記鉛直線の画像、前記視準線の画像、合否の結果、及び前記傾きの値を表示するステップを備えることを特徴とする請求項５から請求項７までのいずれか一項に記載のオートレベルの視準線検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オートレベルの視準線の状態を検査するオートレベルの視準線検査装置及びオートレベルの視準線検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

測量機の一つとして、自動的に水平位置を検出するために使用されるオートレベルが公知である（例えば特許文献１参照）。オートレベルには、視準望遠鏡と、水平補償光学系とからなり、視準望遠鏡を略水平にセットして基準位置を視準すると、望遠鏡の光軸が完全に水平面内に位置していなくても、水平補償光学系により視準線が水平になる。また、視準望遠鏡を光軸に直交する鉛直軸を中心に回動させ、別の視準点を視準すると、その視準点は、基準位置を含む水平面内に位置している。

【0003】

オートレベルは、視準望遠鏡を構成する光学系中に視準線（レチクル）が配置され、この視準線を接眼部から観察して目標に重ね合わせる。この視準線は、横線と縦線とが交差したクロスヘアとして配置されており、オートレベルを設置して使用状態にしたとき、縦線が鉛直方向、横線が水平方向となるように自動的に設定される。

【0004】

そして、このようなオートレベルの製造に際しては、完成品検査として、視準線が所定の誤差内に配置されているかを検査する工程が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平６−１８０２３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したオートレベルの視準線の検査としては、検査台に設置された視準望遠鏡を介してつり下げられた錘付糸で表示した鉛直線を検査者が目視で観察することにより行っている。図７は目視による視準線の検査を説明する図である。検査者は、視準線の縦線３１が錘付糸による鉛直線２１と一致するか、あるいはどの程度ずれているかを観察することにより検査を行う。検査の合否は、例えば、視準線の縦線の幅寸法を基準として、錘付糸が縦線の上下端でのずれがどの程度の量であるかで判断される。

【0007】

しかしながら、目視による視準線の判定は熟練を要するし、検査者により必ずしも判定水準が一定ではない。また、判定に時間がかかり、検査の効率がよくないという問題がある。

【0008】

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、オートレベルの視準線検査に際して、客観的で迅速な判定を行うことができるオートレベルの視準線検査装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決する請求項１に記載の発明は、錘付糸を配置して表示した鉛直線をオートレベルで観察して、前記オートレベルの視準線の状態を判定するオートレベルの視準線検査装置において、それぞれ異なる長さの錘付糸で表示した２本の鉛直線を表示する鉛直線表示部と、前記オートレベルの接眼部に配置され、前記２本の鉛直線の像と、前記視準線の像とを含む視野を撮像して画像データを出力する撮像装置と、前記画像データから前記２本の鉛直線の画像である鉛直線画像データを抽出する手段と、前記画像データから前記視準線の画像である視準線画像データを抽出する手段と前記２本の鉛直線画像データをパターンマッチングして前記２本の鉛直線の平行度を測定する手段と、前記２本の鉛直線の平行度が一定の範囲あるとき、前記鉛直線画像データと前記視準線画像データとをパターンマッチングして、前記鉛直線に対する前記視準線の傾きを求める手段と、を備えることを特徴とする。

【0010】

本発明によれば、オートレベルの視準線検査装置は、それぞれ異なる長さの錘付糸で表示した２本の鉛直線、即ち固有振動数が異なる錘付糸で表示された２本の鉛直線を撮像し、この２本の鉛直線の平行度が一定となった状態における鉛直線を基準として視準線の傾きを判定する。即ち、撮像装置で２本の鉛直線を撮像して、画像データを取得し、この画像データから鉛直線と、視準線画像とが抽出され、２本の鉛直線が一定の平行度であることが確認された状態で、鉛直線と視準線の傾きが求められる。このため、視準線の傾きを客観的、且つ迅速に測定することができる。

【0011】

同じく請求項２に記載の発明は、前記２本の鉛直線を前記視準線と比較して、それぞれに対して取得した前記鉛直線に対する視準線の角度を平均して前記視準線の傾きを求めることを特徴とする。

【0012】

本発明によれば、２本の鉛直線に対してそれぞれ視準線の傾きが求められ、この傾きを平均して視準線の傾きを得る。このため、鉛直線の揺れに対して安定した測定結果を取得することができる。

【0013】

同じく請求項３に記載の発明は、前記傾きと閾値とを比較して、合否結果を出力する手段を備えることを特徴とする。

【0014】

本発明によれば、視準線と鉛直線との傾きが閾値との比較により合否判定がなされる。このため、視準線設置状態の合否を客観的、且つ迅速に判定することができる。

【0015】

同じく請求項４に記載の発明は、前記基準線画像、前記視準線画像、合否の結果、及び前記傾きの値を表示する手段と、を備えることを特徴とする。

【0016】

本発明によれば、前記基準線画像、前記視準線画像、合否の結果、及び前記傾きの値が表示される。よって、検査者は、検査の状態を視認することができる。

【0017】

同じく請求項５に記載の発明は、錘付糸を配置して表示した鉛直線をオートレベルで観察して、前記オートレベルの視準線の状態を判定するオートレベルの視準線検査方法において、それぞれ異なる長さの錘付糸で表示した２本の鉛直線を撮像して画像データを取得するするステップと、前記画像データから前記２本の鉛直線の画像である鉛直線画像データを抽出する手段と、前記画像データから前記視準線の画像である視準線画像データを抽出するステップと、前記２本の鉛直線画像データをパターンマッチングして前記２本の鉛直線の平行度を測定するステップと、前記２本の鉛直線の平行度が一定の範囲あるとき、前記鉛直線画像データと前記視準線画像データとをパターンマッチングして、前記鉛直線に対する前記視準線の傾きを求めるステップと、を備えることを特徴とする。

【0018】

本発明によれば、それぞれ異なる長さの錘付糸で表示した２本の鉛直線、即ち固有振動数が異なる錘付糸で表示された２本の鉛直線を撮像し、この２本の鉛直線の平行度が一定となった状態における鉛直線を基準として視準線の傾きを判定する。即ち、２本の鉛直線の画像データを取得し、この画像データから鉛直線画像データと、視準線画像データとが抽出され、２本の鉛直線が一定の平行度であることが確認された状態で、鉛直線と視準線の傾きが求められる。このため、視準線の傾きを客観的、且つ迅速に測定することができる。

【0019】

同じく請求項６に記載の発明は、前記２本の鉛直線を前記視準線と比較して、それぞれに対して取得した前記鉛直線に対する視準線の角度を平均して前記視準線の傾きを求めることを特徴とする。

【0020】

本発明によれば、２本の鉛直線に対してそれぞれ視準線の傾きが求められ、この傾きを平均して視準線の傾きを得る。このため、鉛直線の揺れに対して安定した測定結果を取得することができる。

【0021】

同じく請求項７に記載の発明は、前記傾きと閾値とを比較して、合否結果を出力するステップを備えることを特徴とする。

【0022】

本発明によれば、視準線と鉛直線との傾きが閾値との比較により合否判定がなされる。このため、視準線設置状態の合否を客観的、且つ迅速に判定することができる。

【0023】

同じく請求項８に記載の発明は、前記基準線画像、前記視準線画像、合否の結果、及び前記傾きの値を表示するステップと、を備えることを特徴とする。

【0024】

本発明によれば、前記基準線画像、前記視準線画像、合否の結果、及び前記傾きの値が表示される。よって、検査者は、検査の状態を視認することができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、オートレベルの視準線検査に際して、客観的で迅速な判定を行うことができる。

【0026】

即ち、請求項１及び請求項５に記載の発明によれば、錘付糸の揺れの影響を受けることなく、視準線の傾きを客観的、且つ迅速に測定することができる。

【0027】

また、請求項２及び請求項６に記載の発明によれば、２本の鉛直線に対してそれぞれ視準線の傾きが求められ、この傾きを平均して視準線の傾きを得るので、鉛直線の揺れに対して安定した測定結果を取得することができる。

【0028】

また、請求項３及び請求項７に記載の発明によれば、視準線と鉛直線との傾きが閾値との比較により合否判定がなされるので、視準線設置状態の合否を客観的、且つ迅速に判定することができる。

【0029】

更に、請求項４及び請求項８に記載の発明によれば、前記基準線画像、前記視準線画像、合否の結果、及び前記傾きの値が表示される。よって、検査者は、検査の状態を視認することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の実施形態に係るオートレベルの視準線検査装置の構成を示すブロック図である。

【図2】同オートレベルの視準線検査装置の配置状態を示す斜視図である。

【図3】同オートレベルの視準線検査装置の処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】同オートレベルの視準線検査装置の処理状態を示す模式図である。

【図5】同オートレベルの視準線検査装置の判定の表示を示すものであり、（ａ）は合格、（ｂ）は不合格を示す模式図である。

【図6】同オートレベル視準線の測定不能の表示を示す模式図である。

【図7】従来のオートレベルの視準線判定を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

本発明を実施するための形態に係るオートレベルの視準線検査装置及びオートレベルの視準線検査方法について説明する。

【0032】

以下、実施形態に係るオートレベルの視準線検査装置について説明する。図１は本発明の実施形態に係るオートレベルの視準線検査装置の構成を示すブロック図、図２は同オートレベルの視準線検査装置の配置状態を示す斜視図である。

【0033】

実施形態に係るオートレベルの視準線検査装置１００（以下単に「検査装置１００」という）は、図１に示すように、オートレベル１０で観察される鉛直線表示部１１０と、オートレベル１０の接眼部に配置された撮像装置１２０と、この撮像装置１２０からの画像データを処理してオートレベル１０の視準線の傾き状態の合否を判定する判定処理部１３０と、表示装置１４０と、入力手段１５０を備える。

【0034】

本実施形態では、判定処理部１３０は、図２に示すように、ラップトップコンピュータ１６０で実現される。ラップトップコンピュータ１６０は、キーボード１６１、液晶表示部１６２を備える他、マウス１８０と、補助モニター１７０とが接続されている。この状態で、ラップトップコンピュータ１６０は、判定処理部１３０としての機能と、表示装置１４０と入力手段１５０として機能する他、補助モニター１７０は表示装置１４０として、マウス１８０は入力手段１５０として機能する。

【0035】

図２において、オートレベル１０は、試験台２１０に、鉛直線表示部１１０は表示部台２２０に配置され、オートレベル１０の光軸上に鉛直線表示部１１０が配置される。また、ラップトップコンピュータ１６０、補助モニター１７０はテーブル２３０に配置される。

【0036】

まず鉛直線表示部１１０について説明する。鉛直線表示部１１０は、バックライト１１３に２本の鉛直線１１１、１１２を配置したものである。この鉛直線１１１、１１２は、異なる長さ（Ｌ１、Ｌ２）のナイロンテグス糸に錘を取付けて、所定の間隔を開けて垂下したものであり、振動した場合には異なる周期で振動する。なお、鉛直線１１１、１１２として使用する糸は、表面に「けば」が発生しにくいものを使用する。

【0037】

次に撮像装置１２０について説明する。撮像装置１２０は、例えばＣＣＤ撮像素子を備えるカメラであり、オートレベル１０の視準望遠鏡の視野を撮影する。オートレベル１０の視界に鉛直線表示部１１０が視準されたとき、撮像装置１２０により、２本の鉛直線１１１、１１２と、十字（クロスヘア）をなす視準線とが撮像され、画像データとして出力される。

【0038】

次に判定処理部１３０について説明する。図１に示すように、判定処理部１３０は、鉛直線画像抽出手段１３１と、視準線画像抽出手段１３２と、平行度測定手段１３３と、傾き取得手段１３４と、平均手段１３５と、合否判定手段１３６とを備える。

【0039】

鉛直線画像抽出手段１３１は、撮像装置１２０からの画像データから２本の鉛直線画像データを抽出する。視準線画像抽出手段１３２は、画像データから前記視準線の画像である視準線画像データを抽出する。平行度測定手段１３３は、２本の鉛直線画像データをパターンマッチングして前記２本の鉛直線の平行度を測定する。傾き取得手段１３４は、２本の鉛直線の平行度が一定の範囲あるとき、鉛直線画像データと前記視準線画像データとをパターンマッチングして、２本の鉛直線に対する視準線の傾き量をそれぞれ求める。平均手段１３５は、２つの傾き量を平均する。合否判定手段１３６は、傾き取得手段１３４で取得した傾きと閾値とを比較して、合否結果を出力する。

【0040】

ここで、判定処理部１３０は処理装置としてＣＰＵ(Central Processing Unit)、主記憶装置としてＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、補助記憶装置としてＨＤＤ(Hard Disc Drive)を備えて構成され、ＣＰＵでオートレベルの視準線検査方法のプログラムを実行することにより上記の手段を実現する。

【0041】

補助モニター１７０には、鉛直線の画像、視準線の画像のライブ画像が表示される．撮像の前に、補助モニター１７０を見ながら、オートレベルの合焦と撮像装置のアライメントを行う．合焦はオートレベルの合焦ツマミの調整による。撮像装置のアライメントはその下部に設けられた多軸ステージによる。鉛直線を表示することにより、オートレベル１０と鉛直線表示部１１０との光軸の調整や、オートレベル１０の合焦を容易にできる。一方、表示装置１４０としてのラップトップコンピュータ１６０の液晶表示部１６２には、合否の結果、及び前記傾きの値等、解析結果が表示される。

【0042】

次に検査装置１００の処理について説明する。図４は同オートレベルの視準線検査装置の処理状態を示す模式図、図５は同オートレベルの視準線検査装置の判定の表示を示すものであり、（ａ）は合格、（ｂ）は不合格を示す模式図である。

【0043】

まず、図２、図３（Ａ）に示すように、オートレベル１０を試験台２１０に配置し、鉛直線表示部１１０を表示部台２２０に配置した状態で、（Ｂ）（ａ）に示すように、オートレベル１０で鉛直線表示部１１０の２本の鉛直線１１１、１１２を視野中で観察できる状態とする。そして、撮像装置１２０で鉛直線１１１、１１２を撮像する（ステップＳ１）。撮像装置１２０からの画像データは、判定処理部１３０に送られる。そして、鉛直線画像抽出手段１３１において、２本の鉛直線１１１、１１２の画像が抽出される（ステップＳ２）。ここでは、図３（Ｂ）（ａ）、（ｂ）に示すように、画像データ２０中の鉛直線Ａを抽出するために領域２０Ａ、鉛直線Ｂを抽出するために領域２０Ｂが設定され、それぞれの画像データ２１Ａ、２１Ｂが抽出される。

【0044】

次いで、同様に視準線Ｃを抽出するため、領域２０Ｃが設定されて、視準線Ｃの画像データ２１Ｃが抽出される（ステップＳ３）。そして、まず、平行度測定手段１３３において、画像データ２１Ａ、２１Ｂのパターンマッチング（ステップＳ４）をし、２本の鉛直線の平行度が判定される（ステップＳ５）。パターンマッチングは、公知の手法でなされる。この平行度が予め定めた所定値以内であるかが判定（ステップＳ６）、所定値内であるとき（ステップＳ６のＹｅｓ）は、鉛直線表示部１１０における２本の鉛直線１１１、１１２が揺れていないとして次の処理に進む。平行度が所定値を越える場合（ステップＳ６のＮｏ）は、２本の鉛直線１１１、１１２が揺れていて正しい測定ができないものとして、ステップＳ１に戻り、再度撮影が行われる。このとき、補助モニター１７０には、図６に示すように、再度の計測を促す画面が表示される。

【0045】

鉛直線１１１、１１２の平行度が所定値以内であるとき、傾き取得手段１３４において鉛直線Ａ、Ｂの画像データ２１Ａ、２１Ｂと、視準線Ｃの画像データ２１Ｃとのパターンマッチングがなされ、それぞれの鉛直線Ａ、Ｂに対する視準線Ｃの傾き量が取得され（ステップＳ７）る。次いで平均手段１３５において２つの傾き量が平均される（ステップＳ８）。

【0046】

そして、合否判定手段１３６がこの取得された傾きの値と予め定めた基準値とを比較し（ステップＳ９）、基準値以内（ステップＳ９のＹｅｓ）であれば合格とし（ステップＳ１０）、基準値を超える場合（ステップＳ９のＮｏ）には不合格とする（ステップＳ１１）。この合否の結果は補助モニター１７０に出力され表示される（ステップＳ１２）。

【0047】

図５は同オートレベルの視準線検査装置の判定の表示を示すものであり、（ａ）は合格、（ｂ）は不合格を示す模式図である。各表示画面には、判定の結果として合格であれば「ＯＫ」、不合格であれば「ＮＧ」が表示される他、２本の鉛直線Ａ、Ｂ、視準線Ｃの画像、及びそれぞれの鉛直線Ａ、Ｂと視準線Ｃがなす角度が表示される。これにより、検査者に判定結果と視準線の状態が理解しやすく表示される。

【0048】

以上のように、本実施形態に係るオートレベルの視準線検査装置によれば、オートレベルの視準線検査に際して、客観的で迅速な判定を行うことができる。この際、錘付糸の揺れの影響を受けることなく、視準線の傾きを客観的、且つ迅速に測定することができる。
また、２本の異なる長さの錘付糸で表示した鉛直線に対してそれぞれ視準線の傾きが求められ、この傾きを平均して視準線の傾きを得るので、錘付糸の揺れに対して安定した測定結果を取得することができる。視準線と鉛直線との傾きが閾値との比較により合否判定がなされるので、視準線設置状態の合否を客観的、且つ迅速に判定することができる他、前記基準線画像、前記視準線画像、合否の結果、及び前記傾きの値が表示されるので、検査者は、検査の状態を視認することができる。

【符号の説明】

【0049】

１０：オートレベル
１００：検査装置
１１０：鉛直線表示部
１１１、１１２：鉛直線
１２０：撮像装置
１３０：判定処理部
１３１：鉛直線画像抽出手段
１３２：視準線画像抽出手段
１３３：平行度測定手段
１３４：傾き取得手段
１３５：平均手段
１３６：合否判定手段
１４０：表示装置
１５０：入力手段
１６０：ラップトップコンピュータ
１６１：キーボード
１６２：液晶表示部
１７０：補助モニター
１８０：マウス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】