(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】P2022149715
(43)【公開日】2022-10-07
(54)【発明の名称】ポール装置及び測量システム
(51)【国際特許分類】
G01C 15/06 20060101AFI20220929BHJP
G01C 15/00 20060101ALI20220929BHJP
【ＦＩ】
G01C15/06 Z
G01C15/00 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021051989
(22)【出願日】2021-03-25
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
(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】100083563
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 祥二
(72)【発明者】
【氏名】江野 泰造
(57)【要約】 （修正有）
【課題】容易に測設点まで搬送でき、測設点の設置が可能なポール装置及び該ポール装置を含む測量システムを提供する。
【解決手段】測設点５６を示す下端を有するポール５と、遠隔操縦可能であり、ポール５の上端に設けられた飛行装置９と、ポール５の下端を含む下方の画像を取得可能なカメラ８とを具備し、飛行装置９による測設点５６への移動と、取得した画像によりポール５の下端と測設点５６との合致を確認可能とした。
【選択図】図１
【解決手段】測設点５６を示す下端を有するポール５と、遠隔操縦可能であり、ポール５の上端に設けられた飛行装置９と、ポール５の下端を含む下方の画像を取得可能なカメラ８とを具備し、飛行装置９による測設点５６への移動と、取得した画像によりポール５の下端と測設点５６との合致を確認可能とした。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
測設点を示す下端を有するポールと、遠隔操縦可能であり、前記ポールの上端に設けられた飛行装置と、前記ポールの下端を含む下方の画像を取得可能なカメラとを具備し、前記飛行装置による測設点への移動と、前記画像により前記ポールの下端と前記測設点との合致を確認可能としたポール装置。
【請求項2】
前記ポールの中途部には、該ポールの下端からの距離が既知であり、中心が該ポールの軸心上に位置する様設けられた第１反射部と、該第１反射部の中心との距離が既知であり、中心が前記ポールの軸心上に位置する様設けられた第２反射部とを更に具備する請求項１に記載のポール装置。
【請求項3】
請求項２に記載のポール装置と、該ポール装置の位置測定が可能な位置測定装置と、前記飛行装置の飛行を制御し、該飛行装置及び前記位置測定装置と無線通信可能な遠隔操縦機とを有する測量システムであって、前記位置測定装置は、前記第１反射部及び前記第２反射部を追尾しつつ測距及び測角が可能に構成され、前記遠隔操縦機は前記第１反射部及び前記第２反射部の測定結果に基づき前記飛行装置により前記ポールの下端と合致する様着地させ、前記位置測定装置は前記第１反射部の測定結果と前記第２反射部の測定結果、及び前記第１反射部と前記下端迄の距離に基づき前記測設点の３次元座標を演算する様構成された測量システム。
【請求項4】
前記第１反射部及び前記第２反射部は全面に反射シートが貼設された既知の径を有する球体であり、前記位置測定装置は、測距光を射出し、反射測距光を受光して前記第１反射部と前記第２反射部迄の距離を測定する測距部と、前記測距光が所定の範囲で走査される様該測距光を偏向する測距光偏向部と、前記測距部と前記測距光偏向部とを制御する演算制御部とを有し、該演算制御部は、前記測距光偏向部により前記測距光を前記第１反射部と前記第２反射部とを交互に含む様に局所スキャンさせ、前記第１反射部及び前記第２反射部の中心位置を測定する様構成された請求項３に記載の測量システム。
【請求項5】
前記位置測定装置は、前記測距部と前記測距光偏向部と前記演算制御部とを有する測量装置本体と、該測量装置本体を水平方向及び鉛直方向に駆動させる本体駆動部とを更に具備し、前記演算制御部は、１回前に測定した前記第１反射部の位置を中心とする局所スキャンを実行して前記第１反射部の現在位置を測定し、１回前に測定した前記第２反射部の位置を中心とする局所スキャンを実行して前記第２反射部の現在位置を測定し、前記第１反射部に対する局所スキャンと、前記第２反射部に対する局所スキャンを交互に繰返して前記ポール装置を追尾する様構成された請求項４に記載の測量システム。
【請求項6】
前記演算制御部は、待機位置に設置された前記ポール装置の前記第１反射部の位置を第１初期位置として設定し、前記第２反射部の位置を第２初期位置として設定し、前記第１初期位置及び前記第２初期位置に基づき前記ポール装置の追尾を開始する様構成された請求項５に記載の測量システム。
【請求項7】
前記演算制御部は、前記第１反射部と前記第２反射部の測定結果に基づき、前記ポールの軸心を演算し、該軸心の演算結果に基づき前記ポール装置の姿勢を演算する様構成された請求項５又は請求項６に記載の測量システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、所定の測設点に設置されるポール装置及び該ポール装置を測定する測量システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
所望の測設点の測量を行なう際には、一般的に再帰反射性を有するプリズム等を用いて測量が行われる。
【0003】
通常、プリズムを用いた測量では、下端から既知の位置にプリズムが設けられたポールを、作業者が直接測設点迄運ぶ必要がある。その後、作業者がポールを測設点上に設置し、気泡管等の傾斜検出器を用いてポールが鉛直となる様調整した後、プリズムを測定している。
【0004】
従って、測量を行うべき測設点が広範囲に散在していた場合には、測設点の測量を行う毎に作業者が次の測設点迄移動し、更に測設点毎にポールを整準する必要があり、測定作業に時間を要していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１９－２１９２８７号公報
【特許文献2】特許第５１４２２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、容易に測設点まで搬送でき、測設点の設置が可能なポール装置及び該ポール装置を含む測量システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、測設点を示す下端を有するポールと、遠隔操縦可能であり、前記ポールの上端に設けられた飛行装置と、前記ポールの下端を含む下方の画像を取得可能なカメラとを具備し、前記飛行装置による測設点への移動と、前記画像により前記ポールの下端と前記測設点との合致を確認可能としたポール装置に係るものである。
【0008】
又本発明は、前記ポールの中途部には、該ポールの下端からの距離が既知であり、中心が該ポールの軸心上に位置する様設けられた第１反射部と、該第１反射部の中心との距離が既知であり、中心が前記ポールの軸心上に位置する様設けられた第２反射部とを更に具備するポール装置に係るものである。
【0009】
又本発明は、上記のポール装置と、該ポール装置の位置測定が可能な位置測定装置と、前記飛行装置の飛行を制御し、該飛行装置及び前記位置測定装置と無線通信可能な遠隔操縦機とを有する測量システムであって、前記位置測定装置は、前記第１反射部及び前記第２反射部を追尾しつつ測距及び測角が可能に構成され、前記遠隔操縦機は前記第１反射部及び前記第２反射部の測定結果に基づき前記飛行装置により前記ポールの下端と合致する様着地させ、前記位置測定装置は前記第１反射部の測定結果と前記第２反射部の測定結果、及び前記第１反射部と前記下端迄の距離に基づき前記測設点の３次元座標を演算する様構成された測量システムに係るものである。
【0010】
又本発明は、前記第１反射部及び前記第２反射部は全面に反射シートが貼設された既知の径を有する球体であり、前記位置測定装置は、測距光を射出し、反射測距光を受光して前記第１反射部と前記第２反射部迄の距離を測定する測距部と、前記測距光が所定の範囲で走査される様該測距光を偏向する測距光偏向部と、前記測距部と前記測距光偏向部とを制御する演算制御部とを有し、該演算制御部は、前記測距光偏向部により前記測距光を前記第１反射部と前記第２反射部とを交互に含む様に局所スキャンさせ、前記第１反射部及び前記第２反射部の中心位置を測定する様構成された測量システムに係るものである。
【0011】
又本発明は、前記位置測定装置は、前記測距部と前記測距光偏向部と前記演算制御部とを有する測量装置本体と、該測量装置本体を水平方向及び鉛直方向に駆動させる本体駆動部とを更に具備し、前記演算制御部は、１回前に測定した前記第１反射部の位置を中心とする局所スキャンを実行して前記第１反射部の現在位置を測定し、１回前に測定した前記第２反射部の位置を中心とする局所スキャンを実行して前記第２反射部の現在位置を測定し、前記第１反射部に対する局所スキャンと、前記第２反射部に対する局所スキャンを交互に繰返して前記ポール装置を追尾する様構成された測量システムに係るものである。
【0012】
又本発明は、前記演算制御部は、待機位置に設置された前記ポール装置の前記第１反射部の位置を第１初期位置として設定し、前記第２反射部の位置を第２初期位置として設定し、前記第１初期位置及び前記第２初期位置に基づき前記ポール装置の追尾を開始する様構成された測量システムに係るものである。
【0013】
更に又本発明は、前記演算制御部は、前記第１反射部と前記第２反射部の測定結果に基づき、前記ポールの軸心を演算し、該軸心の演算結果に基づき前記ポール装置の姿勢を演算する様構成された測量システムに係るものである。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、測設点を示す下端を有するポールと、遠隔操縦可能であり、前記ポールの上端に設けられた飛行装置と、前記ポールの下端を含む下方の画像を取得可能なカメラとを具備し、前記飛行装置による測設点への移動と、前記画像により前記ポールの下端と前記測設点との合致を確認可能としたので、前記ポールを前記測設点迄自動で移動させることができ、作業時間の短縮が図れる。
【0015】
又本発明によれば、上記のポール装置と、該ポール装置の位置測定が可能な位置測定装置と、前記飛行装置の飛行を制御し、該飛行装置及び前記位置測定装置と無線通信可能な遠隔操縦機とを有する測量システムであって、前記位置測定装置は、前記第１反射部及び前記第２反射部を追尾しつつ測距及び測角が可能に構成され、前記遠隔操縦機は前記第１反射部及び前記第２反射部の測定結果に基づき前記飛行装置により前記ポールの下端と合致する様着地させ、前記位置測定装置は前記第１反射部の測定結果と前記第２反射部の測定結果、及び前記第１反射部と前記下端迄の距離に基づき前記測設点の３次元座標を演算する様構成されたので、前記ポール装置を前記測設点迄自動で運搬することができ、作業労力の低減が図れると共に、１人作業にて前記測設点の測定が可能となり、作業性を向上させることができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施例に係る測量システムを説明する説明図である。
【図2】測量システムに於けるポール装置に設けられた飛行装置を示す平面図である。
【図3】前記ポール装置の制御系を示すブロック図である。
【図4】測量システムに於ける位置測定装置の制御系を示すブロック図である。
【図5】測量システムに於ける遠隔操縦機の制御系を示すブロック図である。
【図6】測定の際に設定される測定エリアを説明する説明図である。
【図7】本発明の実施例に係るポール装置の追尾を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【0018】
先ず、図１に於いて、本実施例に係る測量システムについて説明する。
【0019】
測量システム１は、主にポール装置２、レーザスキャナ等の位置測定装置３、遠隔操縦機４から構成される。
【0020】
前記ポール装置２は、円柱等の棒状のポール５と、該ポール５の中途部に設けられた再帰反射体である第１反射部６及び再帰反射体である第２反射部７と、前記ポール５の適宜位置に設けられたカメラ８と、前記ポール５の上端に設けられた飛行装置９とを有している。前記ポール装置２の概略の位置が分かる様に、前記ポール装置２にＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）ビーコンを取付けてもよい。これによって、測定時間を短縮することができる。
【0021】
前記ポール５の下端は尖端となっており、該下端と所望の測設点とが合致する様、前記ポール装置２が設置される。
【0022】
前記第１反射部６及び前記第２反射部７は、それぞれ全外周面に亘って反射シートが貼付けられた球状の反射部材となっている。前記第１反射部６と前記第２反射部７はそれぞれ既知の径を有し、前記第１反射部６と前記第２反射部７の中心は、それぞれ前記ポール５の軸心５ａ上に位置している。即ち、前記第１反射部６の中心と前記第２反射部７の中心とを結ぶ直線は前記軸心５ａと合致する。又、前記ポール５の下端から前記第１反射部６の中心迄の距離、前記ポール５の下端から前記第２反射部７迄の距離、前記第１反射部６の中心と前記第２反射部７の中心との間の距離、前記ポール５の下端から前記飛行装置９の中心迄の距離は、それぞれは既知となっている。尚、前記第１反射部６と前記第２反射部７は、同径であってもよいし、異なる径となっていてもよい。
【0023】
前記カメラ８は、前記ポール５の下部であり、前記第１反射部６よりも下方に前記ポール５の軸心に対して既知の関係で設けられる。前記カメラ８は、前記ポール５に内蔵されてもよく、該ポール５の外側に設けられてもよい。前記カメラ８は、前記ポール装置２の下端よりも下方を撮影できる様に構成されている。前記カメラ８は、取得される画像内に前記ポール５の下端が含まれる様に配置され、下端の位置は画像内で既知となっている。或は、前記ポール５の下端が前記画像内の所定位置、例えば画像中心と合致する様に画像処理してもよい。
【0024】
前記飛行装置９は、主に飛行体１１と、前記遠隔操縦機４との間で通信を行う為の飛行体通信部１２（後述）とを具備し、前記ポール５は前記飛行体１１と一体に飛行する様構成されている。
【0025】
前記位置測定装置３は、既知の３次元座標を有する点に設けられている。該位置測定装置３は、追尾機能を有し、前記第１反射部６及び前記第２反射部７を交互に測定しつつ追尾する。前記第１反射部６及び前記第２反射部７の３次元座標を測定することで、前記ポール５の傾斜（傾斜角、傾斜方向）を演算することができ、前記第１反射部６及び前記第２反射部７の３次元座標、前記ポール５の傾斜、前記第１反射部６と前記ポール５の下端との距離に基づき前記ポール５の下端の３次元座標を測定する。又、前記位置測定装置３は、前記遠隔操縦機４と無線通信が可能であり、前記位置測定装置３が測定した３次元座標は、座標データとして前記遠隔操縦機４に入力される。
【0026】
前記遠隔操縦機４は、例えばスマートフォンやタブレット等の携帯端末、或は該携帯端末に入力装置が接続又は一体化された装置となっている。前記遠隔操縦機４は、演算機能を有する演算装置、データやプログラムを格納する記憶部、更に端末通信部（後述）を有している。前記遠隔操縦機４は、前記端末通信部と前記飛行体通信部１２との間で前記ポール装置２との無線通信が可能であり、又前記端末通信部と前記位置測定装置３の通信部との間で該位置測定装置３との無線通信が可能となっている。更に、前記遠隔操縦機４は、前記飛行装置９の飛行を遠隔操作可能であり、前記位置測定装置３による測定も遠隔操作可能となっている。
【0027】
【0028】
該飛行体１１は、放射状に延出する複数で且つ偶数のプロペラフレーム１３（図示では１３ａ～１３ｄ）を有する。前記プロペラフレーム１３の中心が前記飛行装置９の中心となっており、該中心は前記ポール５の軸心上に位置する。各プロペラフレーム１３の先端にそれぞれプロペラユニットが設けられる。該プロペラユニットは、前記プロペラフレーム１３の先端に設けられたプロペラモータ１４（図示では１４ａ～１４ｄ）と、該プロペラモータ１４の出力軸に取付けられたプロペラ１５（図示では１５ａ～１５ｄ）により構成される。更に、前記飛行体１１には、飛行体制御装置１６が内蔵されている。
【0029】
該飛行体制御装置１６は、主に演算制御部１７、記憶部１８、飛行制御部１９、プロペラモータドライバ部２１、撮像制御部２２、前記飛行体通信部１２とを具備している。
【0030】
前記撮像制御部２２は、前記演算制御部１７から発せられる制御信号に基づき、前記カメラ８の撮影を制御する。該カメラ８によって撮影された画像は、画像データとして前記撮像制御部２２に入力される。
【0031】
前記カメラ８としてはデジタルカメラが設けられ、静止画像が撮影できると共に、動画像、又は連続する画像を構成するフレーム画像を取得可能となっている。又、撮像素子として、画素の集合体であるＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等が設けられ、各画素は撮像素子内での位置が特定できる様になっている。例えば、前記カメラ８の光軸が撮像素子を通過する点を原点とする直交座標によって、各画素の位置が特定される。各画素は、受光信号と共に画素座標を前記撮像制御部２２に出力する。
【0032】
前記記憶部１８には、プログラム格納部とデータ格納部とが形成される。前記プログラム格納部には、前記カメラ８の撮影を制御する為の撮影プログラム、前記プロペラモータ１４を駆動制御する為の飛行制御プログラム、取得した画像等を前記遠隔操縦機４に送信し、又該遠隔操縦機４からの飛行指令や撮像指令を受信する為の通信プログラム等のプログラムが格納されている。
【0033】
前記データ格納部には、前記カメラ８で取得した静止画像データや動画像データ、前記遠隔操縦機４を介して受信した前記位置測定装置３で測定した位置データや姿勢データ等が格納される。
【0034】
前記飛行体通信部１２は、前記遠隔操縦機４で前記飛行体１１が遠隔操作される場合に、前記遠隔操縦機４からの操縦信号を受信し、該操縦信号を前記演算制御部１７に入力する。又、前記飛行体通信部１２は、前記カメラ８で取得した画像を遠隔操縦機４に送信する。
【0035】
前記演算制御部１７は、前記記憶部１８に格納された各種プログラムに基づき、前記ポール装置２が飛行し、所望の測設点に着地する為の各種制御を実行する。
【0036】
前記飛行制御部１９は、飛行に関する制御信号に基づき、前記プロペラモータドライバ部２１を介して前記プロペラモータ１４を所要の状態に駆動する。
【0037】
次に、図４を参照して、前記位置測定装置３について説明する。
【0038】
該位置測定装置３は、三脚２３（図１参照）上に設けられた測量装置本体２４を有し、該測量装置本体２４は主に測定制御装置２５、測距光偏向部としての走査ミラー２６、測距部２７、水平角検出器２８、鉛直角検出器２９、傾斜角検出器３１、水平回転駆動部３２、鉛直回転駆動部３３、広角カメラ３４、望遠カメラ３５等を具備している。
【0039】
前記測量装置本体２４は、前記水平回転駆動部３２によって水平方向に回転可能であり、又前記鉛直回転駆動部３３によって鉛直方向に回転可能となっている。
【0040】
前記走査ミラー２６は、例えば直交する２軸（Ｘ軸及びＹ軸）方向に傾動自在なＭＥＭＳミラーである。ＭＥＭＳミラーは、コイルに電流を流した際のローレンツ力により駆動されるミラーであり、駆動電流の正負及び大きさに基づき、所望の方向に所望の角度で２次元に往復傾動可能となっている。尚、前記走査ミラー２６と傾斜可能な範囲は、例えば２軸方向に±３０°となっている。
【0041】
前記測距部２７は、前記走査ミラー２６、前記望遠カメラ３５の光学系を介して測距光５２（図１参照）を射出し、更に該走査ミラー２６、前記望遠カメラ３５の光学系を介して前記測定対象物からの反射測距光を受光し、測距を行うものである。即ち、前記測距部２７は光波距離計として機能する。前記測距光５２は、パルス光又はパルス状の光であり、測距はパルス光毎に行われる。又、前記走査ミラー２６は、測距光５２の光軸を例えば±３０°の範囲で偏向し、高応答性で前記測距光の局所スキャンが可能となっている。
【0042】
前記水平角検出器２８は、前記広角カメラ３４又は前記望遠カメラ３５による視準方向のうち、水平角を検出する。尚、検出される水平角は予め設定された任意の基準方向に対する水平角となる。又、前記鉛直角検出器２９は、前記広角カメラ３４又は前記望遠カメラ３５による視準方向のうち、鉛直角を検出する。更に、前記傾斜角検出器３１は、前記走査ミラー２６の２軸の各傾斜角及び合成傾斜角を検出する。前記水平角検出器２８、前記鉛直角検出器２９、前記傾斜角検出器３１の検出結果は、前記測定制御装置２５に入力される。
【0043】
前記広角カメラ３４と前記望遠カメラ３５は、前記位置測定装置３に内蔵されている。前記広角カメラ３４は広画角、例えば３０°を有し、前記望遠カメラ３５は前記広角カメラ３４よりも狭い画角、例えば５°を有している。尚、前記広角カメラ３４の光軸と前記望遠カメラ３５の光軸はそれぞれ平行であり、各光軸間の距離は既知となっている。従って、前記広角カメラ３４で取得した画像と前記望遠カメラ３５で取得した画像との対応付が可能となっている。前記広角カメラ３４或は前記望遠カメラ３５により、前記第１反射部６及び前記第２反射部７を画角内に捉えることができる。尚、前記測距光５２の光軸が前記広角カメラ３４の光軸及び前記望遠カメラ３５の光軸と平行又は合致する時の前記走査ミラー２６の位置を、該走査ミラー２６の基準位置としている。
【0044】
該測定制御装置２５は、主に測距演算部３６、測定演算制御部３７、測定記憶部３８、測定通信部３９、モータ駆動制御部４１、ミラー駆動制御部４２、撮像制御部４３等を有する。
【0045】
前記測距演算部３６は、前記測定演算制御部３７からの制御信号に基づき、前記測距部２７による前記第１反射部６と前記第２反射部７の測距動作を制御する。即ち、前記測距演算部３６は、パルス光の往復時間、例えば前記測距部２７から射出される前記測距光５２の発光タイミングと、前記測距部２７に受光される反射測距光の受光タイミングとの時間差と光速に基づき、前記測距光５２の１パルス毎の測距を実行する（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）。又は、レーザ光の周波数をチャープさせて戻り光の周波数差から距離を計測するＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）も適用可能である。
【0046】
又、前記測定記憶部３８には、前記広角カメラ３４又は前記望遠カメラ３５の画像から前記第１反射部６、前記第２反射部７を抽出し、前記第１反射部６及び前記第２反射部７の位置を検出する画像処理プログラム、前記第１反射部６及び前記第２反射部７に対して交互に局所スキャンを実行し、前記第１反射部６と前記第２反射部７の測定（測距及び測角）を行いそれぞれの３次元座標をリアルタイムで演算する為の測定プログラム、前記第１反射部６と前記第２反射部７の測定結果に基づき、前記ポール５の傾斜角を演算する傾斜角演算プログラム、前記第１反射部６と前記第２反射部７の測定結果をそれぞれ時系列に取得し、次の前記第１反射部６と前記第２反射部７の位置を予測する予測プログラム、前記第１反射部６と前記第２反射部７の追尾を行う為の追尾プログラム、前記広角カメラ３４と前記望遠カメラ３５の撮像を行う為の撮像プログラム、前記ポール装置２及び前記遠隔操縦機４との通信を行う為の通信プログラム等のプログラムが格納されている。又、前記測定記憶部３８には、前記第１反射部６と前記第２反射部７の測定結果（測距結果、測角結果）が測定時間と関連づけられて時系列に格納される。
【0047】
前記測定通信部３９は、前記第１反射部６と前記第２反射部７を測定した結果（前記第１反射部６と前記第２反射部７の射距離、水平角、鉛直角）をリアルタイムで前記遠隔操縦機４に送信する。
【0048】
前記モータ駆動制御部４１は、前記第１反射部６と前記第２反射部７を視準する為に、或は、前記第１反射部６と前記第２反射部７を追尾する為に、前記水平回転駆動部３２、前記鉛直回転駆動部３３を制御し、前記測量装置本体２４を水平方向に、或は鉛直方向に回転させる。尚、前記水平回転駆動部３２、前記鉛直回転駆動部３３は、前記測量装置本体２４を水平方向及び鉛直方向に回転させる為の本体駆動部を構成する。
【0049】
前記ミラー駆動制御部４２は、前記走査ミラー２６で反射される前記測距光５２が所定のスキャン中心で所定の範囲を２次元に面スキャン（ラスタスキャン）する様、前記走査ミラー２６を所定角度範囲で所定方向に往復傾動させる。又、前記ミラー駆動制御部４２は、全スキャン範囲内の複数箇所で、部分的にスキャン（局所スキャン）する場合、スキャン中心を交互に、或は順次偏向しながら局所スキャンし、複数箇所で同時に局所スキャンされたのと同様の制御を行う。更に、前記撮像制御部４３は、前記広角カメラ３４と前記望遠カメラ３５の撮像を制御する様構成されている。
【0050】
前記位置測定装置３は、前記第１反射部６と前記第２反射部７を追尾しつつ測距し、測距結果と前記水平角検出器２８、前記鉛直角検出器２９、前記傾斜角検出器３１の検出結果に基づき、前記第１反射部６と前記第２反射部７の３次元座標をリアルタイムで測定する。又、前記第１反射部６と前記第２反射部７の測定結果に基づき前記ポール５の軸心５ａを演算し、該軸心５ａの傾きに基づき前記ポール装置２の姿勢をリアルタイムで演算する。
【0051】
図５は、前記遠隔操縦機４の概略構成、及び前記ポール装置２と前記位置測定装置３と前記遠隔操縦機４の関連を示す図である。
【0052】
該遠隔操縦機４は、演算機能を有する端末演算処理部４４、端末記憶部４５、端末通信部４６、操作部４７、表示部４８を有している。
【0053】
前記端末演算処理部４４は、クロック信号発生部を有し、前記ポール装置２から受信した画像データ、座標データ等をそれぞれクロック信号に関連付ける。又、前記端末演算処理部４４は、受信した各種データを前記クロック信号に基づき時系列のデータとして処理し、前記端末記憶部４５に保存する。
【0054】
該端末記憶部４５には、前記ポール装置２や前記位置測定装置３と通信を行う為の通信プログラム、前記位置測定装置３の設置位置の３次元座標に基づき、前記第１反射部６と前記第２反射部７の３次元座標を演算する為のプログラム、前記第１反射部６と前記第２反射部７の測定結果、前記ポール５の下端から前記第１反射部６迄の距離、前記ポール５の傾斜角に基づき、前記ポール装置２が設置された測設点の３次元座標を演算する為のプログラム、走査画面や測定結果、各カメラで取得された画像等を前記表示部４８に表示する為の表示プログラム、タッチパネル等を介して指示を入力する為の操作プログラム等のプログラムが格納されている。
【0055】
前記端末通信部４６は、前記ポール装置２との間、前記位置測定装置３との間で通信を行う。又、前記操作部４７は、前記表示部４８と一体に設けられたコントローラのボタン等を介して各種指示を入力し、前記飛行体１１の操作を行う。
【0056】
前記表示部４８は、前記カメラ８で取得されたカメラ画像、前記広角カメラ３４で取得された広角画像、前記望遠カメラ３５で取得された望遠画像、前記位置測定装置３で取得された測定結果を示す測定結果画面等が表示される。
【0057】
尚、前記表示部４８の全てをタッチパネルとしてもよい。該表示部４８が全てタッチパネルである場合には、前記操作部４７を省略してもよい。この場合、前記表示部４８には前記飛行体１１を操作する為の操作パネルが設けられる。
【0058】
【0059】
先ず、前記ポール装置２を静止させた状態で、前記第１反射部６及び前記第２反射部７の測定を行う。広角画像中に前記第１反射部６及び前記第２反射部７が含まれる様に前記位置測定装置３の向きを調整し、又望遠画像中から前記第１反射部６及び前記第２反射部７を抽出する。更に、望遠画像中の前記第１反射部６及び前記第２反射部７の位置からスキャン方向、スキャン範囲（測定エリア４９）を設定する。
【0060】
前記位置測定装置３は、前記測距部２７による前記測距光５２の射出と、前記走査ミラー２６の２軸方向への傾動との協動により、所定範囲の前記測定エリア４９をラスタスキャン状に局所スキャンする。尚、該測定エリア４９に於けるスキャン密度は、状況に応じて適宜設定される。又、前記測定エリア４９の大きさは、前記ポール装置２の少なくとも前記第１反射部６又は前記第２反射部７のいずれか一方が含まれる大きさに設定する。
【0061】
前記位置測定装置３は、前記測定エリア４９内を所定のスキャン密度で走査し、前記測距光５２の軌跡５１に沿った点群データを取得する。本実施例では、測定対象物である前記第１反射部６及び前記第２反射部７は、前面に反射シートが貼付けられた球体となっている。
【0062】
従って、前記第１反射部６と前記第２反射部７の中心が前記測距光５２の光軸上に存在しない場合には、反射測距光５３が前記測距部２７に向って反射されず、測定不能となる。即ち、前記第１反射部６と前記第２反射部７の中心が前記測距光５２の光軸上に存在する場合のみ、測定結果が演算できる。
【0063】
従って、前記測定エリア４９内を局所スキャンした際に、測定結果が得られた点の測定結果を前記第１反射部６又は前記第２反射部７の測定結果とすることができる。尚、前記第１反射部６と前記第２反射部７の測定結果は、各反射部の中心の３次元座標であり、各反射部の中心の３次元座標は前記第１反射部６と前記第２反射部７の測定結果及び前記第１反射部６と前記第２反射部７の既知の径に基づき演算することができる。
【0064】
前記ポール装置２が設置された測設点の３次元座標を演算する際には、前記測定エリア４９のスキャンにより前記第１反射部６と前記第２反射部７の中心の３次元座標をそれぞれ演算し、各中心を結ぶ直線の傾きを演算する。又、前記第１反射部６と前記第２反射部７の中心の３次元座標と、演算した傾きと、前記ポール５の下端から前記第１反射部６、前記第２反射部７迄の距離とに基づき、測設点の３次元座標を演算することができる。
【0065】
次に、前記図７を参照して前記位置測定装置３による前記ポール装置２の追尾について説明する。
【0066】
該ポール装置２を追尾する際には、初期位置（待機位置）に静止状態で任意の姿勢で設置された該ポール装置２に対して、前記水平回転駆動部３２及び前記鉛直回転駆動部３３を駆動させ、広角画像又は望遠画像中から前記第１反射部６及び前記第２反射部７が抽出され、画像中から前記第１反射部６及び前記第２反射部７への位置（方向角）が求められる。先ず、前記第１反射部６を中心とする前記測定エリア４９（第１測定エリア４９ａ）が設定され、次に前記第２反射部７を中心とする前記測定エリア４９（第２測定エリア４９ｂ）が設定される。
【0067】
各測定エリア４９ａ，４９ｂが設定されると、前記測定演算制御部３７は、前記測距部２７（図７中では発光素子５７と受光素子５８）と前記走査ミラー２６との協動により、前記第１反射部の中心をスキャン中心として前記第１測定エリア４９ａ内を前記測距光５２で局所スキャンさせ、前記第１反射部６が測定される。
【0068】
次に、前記測定演算制御部３７は、前記第２反射部７の中心をスキャン中心として、前記第２測定エリア４９ｂ内を前記測距光５２で局所スキャンさせ、前記第２反射部７が測定される。ここで測定された前記第１反射部６の３次元座標を該第１反射部６の第１初期位置５４として設定し、前記第２反射部７の３次元座標を該第２反射部７の第２初期位置５５として設定し、各初期位置５４，５５が前記測定記憶部３８に格納される。
【0069】
各初期位置５４，５５の設定後、前記位置測定装置３による追尾を開始させると共に、前記ポール装置２を飛行させる。追尾中、前記測定演算制御部３７は、前記第１初期位置５４を中心とした局所スキャン（第１局所スキャン）と前記第２初期位置５５を中心として局所スキャン（第２局所スキャン）とを交互に実行し、前記第１反射部６と前記第２反射部７とを略同時に、且つ略リアルタイムで測定する。前記ポール装置２の移動と共に前記第１反射部６及び前記第２反射部７の測定値も変化する。従って、前記第１反射部６及び前記第２反射部７の測定値の変化に追従して、前記測量装置本体２４の視準方向も追従する。
【0070】
尚、前記走査ミラー２６は高速で往復傾動可能であり、スキャン速度は前記ポール装置２の移動速度よりも充分に高速である。従って、スキャン中心を前記第１反射部６から前記第２反射部７へと移動させ、該第２反射部７で第２局所スキャンを実行した後であっても、再び前記第１初期位置５４を中心とした前記第１測定エリア４９ａ内に前記第１反射部６を捉えることができる。
【0071】
第１局所スキャンの実行により、前記第１初期位置５４から所定の方向に所定距離移動した前記第１反射部６の第１位置５４ａの３次元座標が測定され、該第１位置５４ａの測定結果が前記測定記憶部３８に保存される。又、前記測定演算制御部３７は、前記第１位置５４ａと前記第１反射部６の１回前の測定位置である前記第１初期位置５４とを結ぶ直線を演算し、該直線は前記第１反射部６の軌跡５９として前記測定記憶部３８に保存される。又、前記軌跡５９に基づき、前記第１反射部６の移動方向、移動速度が演算され、演算結果が前記測定記憶部３８に保存される。
【0072】
前記第１位置５４ａの測定後、前記測定演算制御部３７は、前記第１反射部６と前記第２反射部７の位置関係に基づき、局所スキャンのスキャン中心の位置を前記第２初期位置５５に変更する。この時、前記第１反射部６の測定位置、移動方向、移動速度に基づき、前記第２反射部７の位置が予測され、予測結果もスキャン中心の変更に反映される。
【0073】
第２局所スキャンの実行により、前記第２初期位置５５から所定の方向に所定距離移動した前記第２反射部７の第２位置５５ａの３次元座標が測定され、該第２位置５５ａの測定結果が前記測定記憶部３８に保存される。又、前記測定演算制御部３７は、前記第２位置５５ａと前記第２反射部７の１回前の測定位置である前記第２初期位置５５とを結ぶ直線を演算し、該直線は前記第２反射部７の軌跡６１として前記測定記憶部３８に保存される。又、前記軌跡６１に基づき、前記第２反射部７の移動方向、移動速度が演算され、演算結果が前記測定記憶部３８に保存される。
【0074】
又、前記測定演算制御部３７は、前記第１位置５４ａと前記第２位置５５ａの測定結果に基づき、前記ポール５の軸心５ａの傾きを演算する。即ち、前記測定演算制御部３７は、前記ポール装置２の姿勢を演算する。
【0075】
前記第２位置５５ａの測定後、前記第１反射部６と前記第２反射部７の測定が交互に実行され、第１位置５４ｂ，……，５４ｎ及び第２位置５５ｂ，……，５５ｎの３次元座標が演算され、各演算結果が前記測定記憶部３８に保存される。又、各測定位置と１回前の測定位置とを結ぶ直線が前記第１反射部６及び前記第２反射部７の軌跡５９，６１としてそれぞれ前記測定記憶部３８に保存される。更に、各測定位置の測定結果に基づき、前記ポール装置２の姿勢が演算される。
【0076】
前記第１反射部６と前記第２反射部７の測定が交互に実行されることで、前記第１反射部６及び前記第２反射部７の位置がリアルタイムで測定され、前記第１反射部６及び前記第２反射部７の測定結果に基づき、前記位置測定装置３による前記ポール装置２の追尾が実行される。更に、該ポール装置２の追尾と平行して、該ポール装置２の姿勢が演算される。
【0077】
尚、局所スキャンのスキャン中心の変更は、ＭＥＭＳミラーによって高速で実行されるので、前記第１反射部６と前記第２反射部７の測定は略同時に、且つ略リアルタイムで実行することができる。更に、前記ポール５の追尾については、該ポール５の移動速度が拘束ではないので、前記水平回転駆動部３２と前記鉛直回転駆動部３３による前記測量装置本体２４の回転で充分追尾することが可能である。
【0078】
所望の測設点の測定を行う際には、作業者が前記ポール装置２を目視しつつ、前記遠隔操縦機４を介して前記ポール装置２を遠隔操作で所定の待機位置より飛行させる。
【0079】
該ポール装置２を所望の測設点５６（図１参照）の上方迄移動させると、作業者は、前記カメラ８の映像を参照しつつ、前記ポール５の下端と前記測設点５６とが合致する様、前記ポール装置２を着地させる。該ポール装置２の着地後、前記遠隔操縦機４より測定指示が発せられろ。前記測量装置本体２４は、前記測定通信部３９を介して測定指示を受信し、前記測定演算制御部３７は、前記測設点５６の測定を実行する。
【0080】
前記測定演算制御部３７は、最後に測定された前記第１反射部６と第２反射部７の測定結果に基づき、前記第１反射部６の中心と前記第２反射部７の中心とを結ぶ直線の傾き、即ち前記ポール５の軸心５ａの傾きを演算する。又、前記測定演算制御部３７は、前記傾きと前記第１反射部６の測定結果と、前記ポール５の下端から前記第１反射部６迄の距離に基づき、前記ポール５の下端、即ち前記測設点５６の３次元座標を演算する。
【0081】
他にも測定すべき測設点が存在する場合には、再度前記ポール装置２を飛行させ、次の測設点に着地させ、測設点の測定を実行する。測設点の測定が完了した場合には、前記ポール装置２を飛行させ、所定の待機位置へと着地させ、処理を終了する。
【0082】
又、測設点が複数存在する場合、飛行スケジュールを設定した飛行プログラム等を設定し、更に前記位置測定装置３で測定した結果を前記飛行体通信部１２を介して前記演算制御部１７にフィードバックする様にし、自律飛行により測設点間の移動を行う様にしてもよい。
【0083】
上述の様に、本実施例では、前記測設点５６に設置するポール５に前記飛行装置９を取付けて一体化させ、前記ポール装置２を自動で前記測設点５６迄運搬可能としている。
【0084】
従って、作業者が前記測設点５６迄前記ポール５を運搬する必要がなく、作業時間の短縮が図れると共に、１人作業にて測定が可能となり、作業性を向上させることができる。
【0085】
又、前記第１反射部６と前記第２反射部７とが球体であり、前記第１反射部６と前記第２反射部７とを含む前記測定エリア４９を局所スキャンすることで、前記第１反射部６と前記第２反射部７とを測定している。
【0086】
従って、前記第１反射部６と前記第２反射部７の向きに拘らず、前記第１反射部６と前記第２反射部７の中心の３次元座標を演算することができる。
【0087】
又、前記ポール５に２つの反射部（前記第１反射部６及び前記第２反射部７）が設けられ、前記第１反射部６と前記第２反射部７の測定結果に基づき、前記ポール５の傾きを演算することができる。従って、該ポール５が傾斜していた場合であっても、該ポール５が設置された前記測設点５６の３次元座標を演算可能であるので、各測設点毎に整準を行う必要がなく、作業時間の短縮が図れると共に、作業性を向上させることができる。
【0088】
又、本実施例では、前記第１反射部６と前記第２反射部７とを交互に局所スキャンし、測定することで、前記ポール装置２を追尾している。又、前記ポール装置２の追尾と並行して、該ポール装置２の姿勢を演算している。
【0089】
従って、前記ポール装置２に傾斜センサ或は姿勢検出装置を設ける必要がないので、装置構成の簡略化が図れ、製作コストの低減が図れると共に、前記ポール装置２の重量を軽減することができる。
【0090】
更に、前記ポール装置２は、前記ポール５の下端を含む画像を取得可能な前記カメラ８を有しているので、前記ポール５の下端を含む画像を前記表示部４８に表示させ、目視観察することができる。従って、離れた測設点への前記ポール装置２の設置であっても、前記ポール５の下端を正確に前記測設点５６と合致させることができる。
【0091】
又、前記ポール装置２に位置情報発信器としてのＢＬＥビーコンを設けてもよい。該ＢＬＥビーコンにより概略の位置情報信号が発せられることで、例えば障害物等により前記位置測定装置３による前記ポール装置２の追尾が途切れた場合であっても、ＢＬＥビーコンからの位置情報に基づき、容易に前記位置測定装置３を前記ポール装置２の追尾に復帰させることができる。
【0092】
尚、本実施例では、前記測距光５２を走査する為の測距光偏向部として、２軸のＭＥＭＳミラーと用いているが、該ＭＥＭＳミラーに限られるものではない。例えば、モータにより回転する回転鏡やガルバノミラー、オプティカルフェースドアレイ、液晶ビームステアリング、レズレープリズム等、種々の偏向手段により測距光を走査する構成であってもよい。
【0093】
更に、本実施例では、前記第１反射部６及び前記第２反射部７として、反射シートを前面に貼設した球体を用いているが、全周プリズムを用いてもよいのは言う迄もない。
【符号の説明】
【0094】
１ 測量システム
２ ポール装置
３ 位置測定装置
４ 遠隔操縦機
５ ポール
６ 第１反射部
７ 第２反射部
８ カメラ
９ 飛行装置
１６ 飛行制御装置
２４ 測量装置本体
２５ 測定制御装置
２６ 走査ミラー
２７ 測距部
２８ 水平角検出器
２９ 鉛直角検出器
３１ 傾斜角検出器
４９ 測定エリア
５２ 測距光
５３ 反射測距光
５４ 第１初期位置
５５ 第２初期位置
５６ 測設点
２ ポール装置
３ 位置測定装置
４ 遠隔操縦機
５ ポール
６ 第１反射部
７ 第２反射部
８ カメラ
９ 飛行装置
１６ 飛行制御装置
２４ 測量装置本体
２５ 測定制御装置
２６ 走査ミラー
２７ 測距部
２８ 水平角検出器
２９ 鉛直角検出器
３１ 傾斜角検出器
４９ 測定エリア
５２ 測距光
５３ 反射測距光
５４ 第１初期位置
５５ 第２初期位置
５６ 測設点
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】