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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5833335
(24)【登録日】2015年11月6日
(45)【発行日】2015年12月16日
(54)【発明の名称】測設点指示装置
(51)【国際特許分類】
G01C 15/10 20060101AFI20151126BHJP
G01C 15/02 20060101ALI20151126BHJP
【ＦＩ】
G01C15/10
G01C15/02
【請求項の数】6
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2011-101911(P2011-101911)
(22)【出願日】2011年4月28日
(65)【公開番号】特開2012-233769(P2012-233769A)
(43)【公開日】2012年11月29日
【審査請求日】2014年4月14日
(73)【特許権者】
【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】100083563
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 祥二
(72)【発明者】
【氏名】西田 信幸
【審査官】
▲うし▼田 真悟
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００１−２２７９５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−０８３４８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０７−２７０１６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２３６６６３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ０１Ｃ １５／００−１５／１０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉛直に対して下端を中心に傾斜可能であり且つ軸心を中心に回転可能な棒状部材である支持体と、該支持体の上端から水平方向に延出するプリズム支持部と、該プリズム支持部に取付けられ、中心部に形成された空間に回転自在に球体が収納される全周プリズムと、前記球体を中心に前記プリズム支持部に対して傾動自在であり、重力により鉛直下方に垂下し、軸心が前記全周プリズムの中心を通過する連結部材と、該連結部材の下端に設けられ、該連結部材の軸心と同心で鉛直下方にレーザ光線を射出するレーザポインタとを具備することを特徴とする測設点指示装置。
【請求項2】
前記球体の頂部に、前記連結部材の傾斜限度に対応した反射部又は非反射部が設けられ、該反射部又は非反射部に対向してフォトセンサが設けられ、該フォトセンサが前記反射部又は非反射部の境界を検出することで、前記連結部材の傾斜限度を検出する請求項１の測設点指示装置。
【請求項3】
前記連結部材に第１接点を設け、前記全周プリズムの前記第１接点に対峙する部分に第２接点を設け、前記連結部材が傾斜して前記第１接点が前記第２接点に接触した場合に、前記連結部材の傾斜限度であることを検出する請求項１の測設点指示装置。
【請求項4】
前記全周プリズムの下端にフードを設け、該フードにより前記レーザポインタを囲んだ請求項１〜請求項３のいずれかの測設点指示装置。
【請求項5】
鉛直に対して下端を中心に傾斜可能であり且つ軸心を中心に回転可能な棒状部材である支持体と、該支持体の上端から水平方向に延出するプリズム支持部と、該プリズム支持部に回転自在に設けられた球体と、該球体を中心に前記プリズム支持部に対して傾動自在であり、重力により鉛直下方に垂下する連結部材と、該連結部材の下部に固定された全周プリズムと、前記連結部材の下端に設けられ、該連結部材の軸心と同心で鉛直下方にレーザ光線を射出するレーザポインタとを具備し、前記全周プリズムは中心部に空間を有し、前記連結部材は軸心が前記全周プリズムの中心を通過する様前記空間を貫通することを特徴とする測設点指示装置。
【請求項6】
前記連結部材の上端に他のレーザポインタを設け、該レーザポインタから上方にレーザ光線が照射される様にした請求項５の測設点指示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は測量作業、例えば測設点の決定等の作業に用いられる測設点指示装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
測量作業、例えば測設点に杭打ちを行う測設作業では、既知点に測量装置が設けられ、測量装置から測設点（座標）を指示し、測設点に杭打ちを行う作業者（以下杭打ち作業者）に測設点の情報を伝達する。
【0003】
杭打ち作業者は測設点指示装置を支持し、測量装置から測設点指示装置の位置を測定し、測設点指示装置の現在位置と測設点とのずれを杭打ち作業者に伝達する。杭打ち作業者は、ずれがなくなる位置に測設点指示装置を支持して、該測設点指示装置が示す点を測設点として決定している。
【0004】
従来の測設点指示装置としては、プリズムが装着されたポールがあり、ポールの下端が測設点を示し、測量装置はプリズムの位置を測定している。ポールを垂直に支持した状態で、前記測量装置が測定する値が測設点の値と一致した場合に測設点が決定される。
【0005】
従って、ポールには、ポールが垂直であることを確認する為、気泡管等の傾き検出器が設けられている。
【0006】
この為、前記測量装置が測定する値が測設点の値と一致した場合でも、ポールが傾斜していると、ポールを垂直に修正（整準）する必要がある。ポールの傾斜を調整するとプリズムの位置は水平方向に変位し、測設点からずれてしまう。この為、更に測設点指示装置の位置を調整する必要がある。従って、正確な測設点の設定には測設点指示装置の位置調整と、整準とを繰返す面倒な作業となっていた。
【0007】
尚、ポールにプリズムが装着された測設点指示装置として、特許文献１に示されるものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２００９−２０４５５７号公報
【特許文献2】実開平３−２７３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は斯かる実情に鑑み、プリズムの位置を決定すれば直ちに測設点のマーキングが可能となる測設点指示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、鉛直に対して傾斜可能な支持体と、該支持体に対して傾動自在であり、重力により鉛直下方に垂下する連結部材と、該連結部材の下端に設けられ、該連結部材の軸心と同心で鉛直下方にレーザ光線を射出するレーザポインタと、前記連結部材の軸心が中心を通過する様に設けられた反射体とを具備する測設点指示装置に係るものである。
【0011】
又本発明は、前記支持体は下端を中心に捻転可能な棒状部材であり、前記支持体から水平方向にプリズム支持部が延出し、前記連結部材は前記プリズム支持部に支持された測設点指示装置に係るものである。
【0012】
又本発明は、前記反射体は前記支持体に対して固定され、中心部に空間を有する全周プリズムであり、該空間に回転自在に球体が収納され、前記連結部材は該球体より垂下する測設点指示装置に係るものである。
【0013】
又本発明は、前記球体の頂部に、前記連結部材の傾斜限度に対応した反射部又は非反射部が設けられ、該反射部又は非反射部に対向してフォトセンサが設けられ、該フォトセンサが前記反射部又は非反射部の境界を検出することで、前記連結部材の傾斜限度を検出する測設点指示装置に係るものである。
【0014】
又本発明は、前記連結部材に第１接点を設け、前記全周プリズムの前記第１接点に対峙する部分に第２接点を設け、前記連結部材が傾斜して前記第１接点が前記第２接点に接触した場合に、前記連結部材の傾斜限度であることを検出する測設点指示装置に係るものである。
【0015】
又本発明は、前記全周プリズムの下端にフードを設け、該フードにより前記レーザポインタを囲んだ測設点指示装置に係るものである。
【0016】
又本発明は、前記連結部材は前記支持体に傾動自在に設けられ、前記反射体は中心部に空間を有する全周プリズムであり、前記連結部材は前記空間を貫通し、前記反射体は前記連結部材に固定された測設点指示装置に係るものである。
【0017】
又本発明は、前記連結部材の上端に他のレーザポインタを設け、該レーザポインタから上方にレーザ光線が照射される様にした測設点指示装置に係るものである。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、鉛直に対して傾斜可能な支持体と、該支持体に対して傾動自在であり、重力により鉛直下方に垂下する連結部材と、該連結部材の下端に設けられ、該連結部材の軸心と同心で鉛直下方にレーザ光線を射出するレーザポインタと、前記連結部材の軸心が中心を通過する様に設けられた反射体とを具備するので、前記支持体の状態に拘らず、前記反射体の中心がレーザ光線により下方に転写され、測設点の決定が容易になる。
【0019】
又本発明によれば、前記支持体は下端を中心に捻転可能な棒状部材であり、前記支持体から水平方向にプリズム支持部が延出し、前記連結部材は前記プリズム支持部に支持されたので、前記支持体の傾斜及び捻転によりレーザ光線の照射位置を容易に調整できる。
【0020】
又本発明によれば、前記反射体は前記支持体に対して固定され、中心部に空間を有する全周プリズムであり、該空間に回転自在に球体が収納され、前記連結部材は該球体より垂下するので、コンパクトな構成とすることができると共に前記全周プリズムの姿勢に拘らず、該全周プリズムの中心を鉛直下方に転写することができる。
【0021】
又本発明によれば、前記球体の頂部に、前記連結部材の傾斜限度に対応した反射部又は非反射部が設けられ、該反射部又は非反射部に対向してフォトセンサが設けられ、該フォトセンサが前記反射部又は非反射部の境界を検出することで、前記連結部材の傾斜限度を検出するので、該連結部材の傾斜限度を超えてレーザ光線の転写位置を調整することが防止される。
【0022】
又本発明によれば、前記連結部材に第１接点を設け、前記全周プリズムの前記第１接点に対峙する部分に第２接点を設け、前記連結部材が傾斜して前記第１接点が前記第２接点に接触した場合に、前記連結部材の傾斜限度であることを検出するので、該連結部材の傾斜限度を超えてレーザ光線の転写位置を調整することが防止される。
【0023】
又本発明によれば、前記全周プリズムの下端にフードを設け、該フードにより前記レーザポインタを囲んだので、風の影響で前記レーザポインタが揺れることが抑止され、安定した測設作業が行える。
【0024】
又本発明によれば、前記連結部材は前記支持体に傾動自在に設けられ、前記反射体は中心部に空間を有する全周プリズムであり、前記連結部材は前記空間を貫通し、前記反射体は前記連結部材に固定されたので、該連結部材の軸心は前記全周プリズムの中心を通過し、前記連結部材を鉛直に支持することで、レーザ光線は確実に前記全周プリズムの中心を転写する。
【0025】
又本発明によれば、前記連結部材の上端に他のレーザポインタを設け、該レーザポインタから上方にレーザ光線が照射される様にしたので、延長上にも測設点の転写が可能となる等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】測設点指示装置を具備した測量システムの概略図である。
【図2】本発明の第１の実施例に係る測設点指示装置の立面図である。
【図3】該測設点指示装置の要部概略図である。
【図4】第１の実施例に係る測設点指示装置を具備した測量システムの概略ブロック図である。
【図5】第１の実施例のフローチャートである。
【図6】第２の実施例の要部説明図である。
【図7】測設点指示装置の支持体の傾斜限度を検出する第１の検出手段の要部説明図であり、（Ａ）は傾斜限度内の状態を示し、（Ｂ）は傾斜限度を超えた状態を示す。
【図8】第２の検出手段の要部説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【0028】
図１は、本発明の本実施例に係る測設点指示装置を具備した測量システムを示しており、図中、１は測設点指示装置、２は既知の点に設置される測量機を示し、前記測設点指示装置１と前記測量機２とは、測設作業を実行するに必要な情報を授受できる通信部を具備している。
【0029】
該測量機２が前記測設点指示装置１の位置（測定座標）を測定し、測定座標と杭打ちする位置（杭打ち座標）とを比較し、測定座標が杭打ち座標に合致する様、誘導の情報を前記測設点指示装置１側に通信する。
【0031】
３は棒状の支持体であり、該支持体３の上端から水平方向にプリズム支持部４が延出し、該プリズム支持部４の先端に全周プリズム５が取付けられている。
【0032】
該全周プリズム５は、複数の３角錐状のプリズム５ａが放射状に組合わされて構成され、前記プリズム５ａはプリズムホルダ６に保持され、該プリズムホルダ６が前記プリズム支持部４に固定されている。
【0033】
前記全周プリズム５の中心部には空間が形成され、該空間よりレーザポインタ７が垂設される。
【0034】
図３に示される様に、前記空間には球体８が収納され、該球体８は前記空間に設けられた球面座部９に載置され、前記球体８の中心は、前記全周プリズム５の中心と合致するか、或は測定に問題とならない程度のずれ量で略合致している。前記球体８より棒状の連結部材１１が垂下され、該連結部材１１の下端に前記レーザポインタ７が取付けられている。前記連結部材１１は、真直状態を維持できる剛性を有している。
【0035】
前記レーザポインタ７の軸心と前記レーザポインタ７から発せられるレーザ光線１２の光軸１３とは合致しており、該光軸１３は前記球体８の中心を通過する様に設定されている。又、該球体８が前記球面座部９に支持された状態では、前記球体８の中心が、前記全周プリズム５の中心に合致する様になっている。
【0036】
前記球体８、前記球面座部９は摩擦抵抗の少ない部材とし、又前記球面座部９には粘度の小さいシリコングリス等を塗布する。
【0037】
上記レーザポインタ７では該レーザポインタ７自体が錘となった下げ振り構造となり、該レーザポインタ７から発せられるレーザ光線１２は常に鉛直下方となる。又、前記連結部材１１の長さは、前記レーザポインタ７が錘としての効果が発揮できる様に設定される。
【0038】
前記プリズム５の下端には、筒状のフード１４が設けられ、前記レーザポインタ７を囲っている。該フード１４が設けられることで、風により前記レーザポインタ７が揺れることが防止される。又、前記フード１４の下端を透明部材、例えば透明ガラス、透明合成樹脂等で閉塞し、密閉構造としてもよい。尚、風の影響がない状態で使用される場合は、前記フード１４は省略、或は取外してもよい。
【0039】
前記プリズム支持部４の上面には、誘導装置１５が設けられる。尚、該誘導装置１５が設けられる位置は、前記プリズム支持部４の上面に限らず、前記支持体３の垂直部分でもよい。又、携帯可能とすると共に、クリップを介して取付けられ、使用状態に応じて適宜、前記支持体３に着脱できる様にしてもよい。
【0040】
図４に示される様に、該誘導装置１５は、表示部１６、第１制御演算部１７、記憶部１８、第１通信部１９を有している。又、前記測量機２は、測距・測角部２１、第２制御演算部２２、第２通信部２３を具備している。
【0041】
前記第２制御演算部２２には、予め測設点の座標が入力されている。前記測距・測角部２１で前記全周プリズム５の位置（測定座標）を測定し、測定結果と測設点の座標とを比較し、前記第２通信部２３を介して前記誘導装置１５に、測定結果、測設点の座標に関する情報をリアルタイムで無線通信する。
【0042】
前記誘導装置１５は、前記第１通信部１９を介して測定結果、測設点の座標に関する情報を受信する。前記第１制御演算部１７は、受信した測設点の座標と、前記支持体３即ち前記全周プリズム５の現在位置を前記表示部１６に表示し、或は測設点の座標と現在位置とのずれ量、更にずれ量を０にする為の移動方向等を演算して前記表示部１６に表示する。
【0043】
杭打ち作業者は、前記表示部１６の表示を確認しつつ、前記測設点指示装置１を測設点に設置し、地面に測設点をマーキングし、更に杭打ちする。
【0044】
又前記測設点指示装置１、例えば誘導装置１５が、ブザー等の告知手段を有し、前記全周プリズム５の位置が測設点の座標と合致した場合、或は誤差範囲となった場合、前記告知手段から告知音、或は振動させ、作業者に前記全周プリズム５の位置が測設点に合致したことを知せてもよい。
【0045】
前記測量機２は、追尾機能を有するもの、追尾機能がないもの、いずれでもよいが、追尾機能を有する測量機では、１人作業で杭打ちが行える。
【0046】
次に、図５を参照して、第１の実施例に係る測設点指示装置１及び追尾機能を有する測量機２、例えばトータルステーションを用いて、測設作業を行う場合について説明する。
【0047】
ＳＴＥＰ：０１ 前記測量機２に、測設点の情報を設定入力する。
【0048】
ＳＴＥＰ：０２ 前記測量機２を測設点の方向に向け、又測設点指示装置１を測設点の方向に保持する。
【0049】
ＳＴＥＰ：０３ 前記測量機２を動作させ、前記全周プリズム５の追尾を開始する。追尾の開始と共に前記全周プリズム５の距離と角度（水平角、鉛直角）を連続測定する。測定結果、及び測設点の座標データが前記測設点指示装置１に送信される。
【0050】
ＳＴＥＰ：０４ 前記測設点指示装置１では、前記測量機２から送信された情報に基づき、現在位置と測設点迄のずれ量が演算され、ずれ量が表示される。尚、ずれ量の表示としては、ＸＹの座標値、或はずれの方向を示す矢印であり、又ずれ量に対応して矢印の長さを変えてもよい。
【0051】
ＳＴＥＰ：０５，ＳＴＥＰ：０６ 前記全周プリズム５が、測設点に近づき、概略測設点となると、前記支持体３を地面に立てる。
【0052】
ＳＴＥＰ：０７ 前記全周プリズム５の位置を前記測量機２の測定結果で確認し、前記全周プリズム５が測設点の鉛直上にあるかどうかを確認する。
【0053】
ＳＴＥＰ：０８ 前記全周プリズム５が測設点の鉛直上にない場合は、前記支持体３を下端を中心に鉛直に対して傾動させ、或は前記支持体３の軸心を中心に回転（捻転）させ、前記全周プリズム５の位置が測設点の鉛直上となる様に前記全周プリズム５の位置調整を行う。
【0054】
ＳＴＥＰ：０９ 前記全周プリズム５が測設点の鉛直上にあると確認できた状態で、前記レーザポインタ７から射出される前記レーザ光線１２は測設点を照射する。
【0055】
ＳＴＥＰ：１０ 測設点をマーキングする（杭を打つ）。１つの測設作業が完了し、次の測設点の決定に移行する。
【0056】
上記測設点指示装置１の測設点、決定作業では、前記支持体３の姿勢（傾斜、捻転）に拘らず、前記レーザポインタ７は常に、前記全周プリズム５の中心の鉛直下方を照射するので、作業者は、前記支持体３を鉛直姿勢に維持することに注意を払わず、前記レーザポインタ７の照射位置を測設点に合致させることだけに専念すればよいので、作業性が著しく向上する。
【0057】
尚、測設点の情報については、前記誘導装置１５の前記記憶部１８に予め設定入力しておいてもよい。
【0058】
図６は、第２の実施例を示している。
【0059】
第２の実施例では、連結部材１１の下端にレーザポインタ７を設け、上端にレーザポインタ７′を設け、前記レーザポインタ７より鉛直下方にレーザ光線１２を射出させ、前記レーザポインタ７′より鉛直上方にレーザ光線１２′を射出させる様にしたものであり、前記連結部材１１は全周プリズム５の中心部を貫通している。
【0060】
前記連結部材１１の上部、好ましくは上端近傍に球体８を設け、プリズム支持部４には球面座部９を設け、該球面座部９により前記球体８を全方向に傾動自在に支持している。従って、前記連結部材１１と前記プリズム支持部４との関係は、前記連結部材１１がプリズム支持部４を上下方向に貫通し、又前記連結部材１１が全方向に傾動自在に前記プリズム支持部４に支持されている。
【0061】
又、前記全周プリズム５は、前記連結部材１１の下部、好ましくは下端近傍に設けられており、該全周プリズム５が前記連結部材１１の錘となり、前記連結部材１１の軸心は、常に鉛直となる。従って、前記レーザポインタ７，７′から射出される前記レーザ光線１２，１２′は前記支持体３の傾斜に拘らず、常に鉛直下方、鉛直上方となり、前記全周プリズム５の中心位置を鉛直方向に転写する。
【0062】
尚、第２の実施例に於いて、上方へのレーザ光線１２′の射出が必要ない場合は、前記レーザポインタ７′を省略してもよい。
【0063】
又、前記全周プリズム５は前記測量機２からの測距光を反射するものであり、該測距光を反射する機能を有する反射体であれば、全周プリズムに限らない。例えば、再帰反射性のシートに代え、前記レーザ光線１２の光軸１３が該シート表面に存在する様にしてもよい。
【0064】
上記した様に、本発明では前記支持体３を傾斜して、前記レーザ光線１２の照射位置を調整するものであり、前記支持体３の傾斜限度は、前記連結部材１１の傾斜限度内であることが要求される。
【0065】
従って、前記連結部材１１の傾斜限度を検出する検出手段を設けてもよい。
【0066】
図７は、第１の検出手段を示しており、前記球体８の頂部に円状の反射部２５を形成し、前記球体８の頂部に対向させてフォトセンサ２６が設けられる（図７（Ａ）参照）。該フォトセンサ２６は検出光を発射すると共に前記反射部２５で反射された反射検出光を受光検出する。
【0067】
前記反射部２５が設けられる範囲を前記連結部材１１の傾斜限度に対応させておくと、前記フォトセンサ２６が前記反射部２５の境界を検出することで、前記連結部材１１の傾斜限度を検出することができる。従って、前記フォトセンサ２６が反射検出光を受光検出しない場合は、前記連結部材１１が傾斜限度を超えた、即ち前記支持体３が傾斜限度を超えたと判断される（図７（Ｂ）参照）。
【0068】
尚、前記球体８の頂部の所定範囲を、検出光を反射しない非反射部とし、他の部分を検出光反射とし、反射検出光を検出した時点が、傾斜限度を超えたと判断してもよい。
【0069】
図８は、第２の検出手段を示している。
【0070】
第２の検出手段では、連結部材１１に第１接点２８をリング状に設け、プリズム５ａの前記第１接点２８と対峙する位置に第２接点２９を、前記第１接点２８を囲繞する様に設け、前記第１接点２８と前記第２接点２９とに所定電圧を印加しておき、前記連結部材１１が傾斜し、傾斜量が所要量を超えると前記第１接点２８と前記第２接点２９とが接触し、前記第１接点２８と前記第２接点２９間で通電して傾斜限度を超えたことが検出される。
【0071】
尚、上記実施例では、支持体３は１本の棒状部材であったが、支持体３を２脚、３脚としてもよい。この場合、各脚を伸縮可能とすると共に、脚の伸縮によって支持体３を傾斜可能とし、前記全周プリズム５の支持点が水平方向に変位可能な構成とする。
【符号の説明】
【0072】
１ 測設点指示装置２ 測量機
３ 支持体
４ プリズム支持部
５ 全周プリズム
６ プリズムホルダ
７ レーザポインタ
８ 球体
９ 球面座部
１１ 連結部材
１２ レーザ光線
１３ 光軸
１４ フード
１５ 誘導装置
１６ 表示部
１７ 第１制御演算部
１８ 記憶部
１９ 第１通信部
２１ 測距・測角部
２２ 第２制御演算部
２３ 第２通信部
２５ 反射部
２６ フォトセンサ