特開 2023-129707 測定装置

(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】P2023129707

(43)【公開日】2023-09-14

(54)【発明の名称】測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 15/00 20060101AFI20230907BHJP

【ＦＩ】

G01C15/00 103A

G01C15/00 103B

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023123737

(22)【出願日】2023-07-28

(62)【分割の表示】P 2019058442の分割

【原出願日】2019-03-26

(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】100098796

【弁理士】

【氏名又は名称】新井 全

(74)【代理人】

【識別番号】100121647

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 和孝

(74)【代理人】

【識別番号】100187377

【弁理士】

【氏名又は名称】芳野 理之

(72)【発明者】

【氏名】西田 信幸

(57)【要約】

【課題】均一な検査を行うことができるとともに検査時間の短縮を図ることができる測定装置を提供すること。
【解決手段】測定装置１は、測定光を発する発光素子と、測定光を射出する測定光射出部と、反射測定光を受光する受光部と、反射測定光の受光信号を発生する受光素子と、を有し、受光信号に基づき測定対象物の測距を行う測距部と、測定光を走査可能な偏向部と、測距部および偏向部を制御する制御部と、を備える。制御部は、測定対象物の面１００を把握し、測定対象物の面１００において等間隔に配置されるライン１１１であって基準方向に平行な成分１１１ａおよび垂直な成分１１１ｂを含むライン１１１を有するグリッド１１０を生成し、測定光の走査軌跡がグリッド１１０のライン１１１を辿るように偏向部の偏向作動を制御する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定光を発する発光素子と、前記測定光を射出する測定光射出部と、反射測定光を受光する受光部と、前記反射測定光を受光して受光信号を発生する受光素子と、を有し、前記受光素子からの受光信号に基づき測定対象物の測距を行う測距部と、
前記測定光を走査可能な偏向部と、
前記測距部および前記偏向部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記測定対象物の面を把握し、前記測定対象物の面において等間隔に配置されるラインであって基準方向に平行な成分および垂直な成分を含むラインを有するグリッドを生成し、前記測定光の走査軌跡が前記グリッドの前記ラインを辿るように前記偏向部の偏向作動を制御することを特徴とする測定装置。

【請求項2】

前記偏向部は、前記測定光の射出方向を基準光軸に対して偏向するとともに所定の中心に対して周方向に前記測定光を走査可能であることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記基準光軸の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする請求項２に記載の測定装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記測定対象物の面に隣接した側面の方向を把握し、前記側面の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記測定対象物の面と、前記測定対象物の面に隣接した側面と、の境界を跨ぐ範囲において前記測定光を走査することにより前記測定対象物の面を把握するとともに前記側面の方向を把握し、前記側面の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記側面と、前記測定対象物の面に対向した対向面と、の境界を跨ぐ範囲において前記測定光をさらに走査することにより前記対向面を把握するとともに前記側面の方向をさらに把握し、前記側面の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする請求項５に記載の測定装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記測定対象物の面を把握するために選択された前記測定対象物の面上の第１点と、前記第１点とは離れた位置において選択された前記測定対象物の面上の第２点と、を結ぶ線の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。

【請求項8】

前記測定対象物の面の画像を取得する撮像部をさらに備え、
前記制御部は、前記撮像部により取得された前記画像に基づいて、前記測定対象物の面と前記測定対象物の面に隣接した側面との境界と、前記測定対象物の面に対向した対向面と前記側面との境界と、の消失点を算出し、前記消失点に基づいて前記測定対象物の面および前記対向面を把握するとともに前記側面の方向を把握し、前記側面の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

土木や建築等の現場において、例えば床などのコンクリート施工の検査が行われている。コンクリート施工の検査としては、例えばコンクリートの面の任意の位置における３次元座標の検出が挙げられる。あるいは、例えばコンクリートの建築物の距離測定や形状測定などが挙げられる。コンクリート施工の検査においては、例えば、標尺レベルや３次元レーザスキャナ装置などが用いられる。

【0003】

例えばコンクリートの面の高さを標尺レベルを用いて測定する場合には、作業者が任意のグリッドを辿って１点ごとに高さを測定する。そのため、標尺レベルを用いた測定では、測定作業が煩雑であるとともに、測定作業に多大な時間を要するという問題がある。

【0004】

特許文献１には、３次元レーザスキャナ装置の例が開示されている。特許文献１に記載されたレーザスキャナのような３次元レーザスキャナ装置は、例えば、鉛直方向に一定の角度間隔で測距レーザを連続的に照射し、かつ水平方向に本体を回転させることで鉛直方向と水平方向の２軸の回転方向に沿って走査を行うことができる。しかし、３次元レーザスキャナ装置を用いてコンクリート施工の検査を行うと、鉛直方向に一定の角度間隔で測距レーザを照射しているため、レーザスキャナから測定対象物までの距離が長くなるにつれて、得られる測距データの点密度が疎になることがある。そうすると、コンクリート施工の均一な検査を行うことができないという問題がある。また、多大な測距データの後処理作業が必要であり、後処理作業にかかる時間を含む検査時間に多大な時間を要するという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－６６５７１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、前記課題を解決するためになされたものであり、均一な検査を行うことができるとともに検査時間の短縮を図ることができる測定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】

【0007】

前記課題は、測定光を発する発光素子と、前記測定光を射出する測定光射出部と、反射測定光を受光する受光部と、前記反射測定光を受光して受光信号を発生する受光素子と、を有し、前記受光素子からの受光信号に基づき測定対象物の測距を行う測距部と、前記測定光を走査可能な偏向部と、前記測距部および前記偏向部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記測定対象物の面を把握し、前記測定対象物の面において等間隔に配置されるラインであって基準方向に平行な成分および垂直な成分を含むラインを有するグリッドを生成し、前記測定光の走査軌跡が前記グリッドの前記ラインを辿るように前記偏向部の偏向作動を制御することを特徴とする本発明に係る測定装置により解決される。

【0008】

本発明に係る測定装置によれば、制御部は、測定対象物の面を把握し、測定対象物の面において等間隔に配置されるラインを有するグリッドを生成する。グリッドのラインは、基準方向に平行な成分と、基準方向に垂直な成分と、を含む。そして、制御部は、測定光の走査軌跡がグリッドのラインを辿るように偏向部の偏向作動を制御する。これにより、本発明に係る測定装置は、例えばコンクリート等の測定対象物の面に関する３次元座標の集合体である点群データ（成果物）を測定対象物の面において等間隔で取得することができる。そのため、本発明に係る測定装置は、測定対象物の面に関して均一な検査を行うことができる。また、本発明に係る測定装置は、測定対象物の面に関して均一な検査を行うことができるため、取得された点群データをそのまま用いてヒートマップ等を作成する場合であっても、可視化が容易なヒートマップ等を作成することができる。そのため、点群データを取得した後のデータ処理作業にかかる時間を短くすることができ、後処理作業の時間を含む検査時間の短縮を図ることができる。

【0009】

本発明に係る測定装置において、好ましくは、前記偏向部は、前記測定光の射出方向を基準光軸に対して偏向するとともに所定の中心に対して周方向に前記測定光を走査可能であることを特徴とする。

【0010】

本発明に係る測定装置によれば、偏向部は、測定光の走査軌跡を例えば円とするスキャン（円スキャン）を行うことができる。これにより、制御部は、測定対象物の面をより高い精度で把握することができ、基準方向に平行な成分および垂直な成分を含むラインを有するグリッドをより高い精度で生成することができる。

【0011】

本発明に係る測定装置において、好ましくは、前記制御部は、前記基準光軸の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする。

【0012】

本発明に係る測定装置によれば、制御部は、測定光の射出方向が偏向部により偏向されていないときの射出光軸または受光光軸に合致する基準光軸の方向を基準方向に設定する。すなわち、基準光軸は、偏向部の中心を透過する真直な光軸である。そのため、基準光軸の方向は、測定装置が向いている方向に相当する。そして、制御部は、測定装置が向いている方向に基づいて、基準光軸の方向（基準方向）に平行な成分と、基準光軸の方向に垂直な成分と、を含むラインを有するグリッドを生成する。そのため、本発明に係る測定装置は、測定装置が向いている方向（基準光軸の方向）に基づいて生成されたグリッドのラインを辿って点群データを測定対象物の面において等間隔で取得することができる。そのため、例えば鉛直方向に延びた回転軸を中心とする水平方向の回転角を検出する水平エンコーダ等の水平角検出器は、必ずしも設けられていなくともよい。そのため、本発明に係る測定装置は、簡易的な構成で、測定対象物の面に関して均一な検査を行うことができるとともに検査時間の短縮を図ることができる。

【0013】

本発明に係る測定装置において、好ましくは、前記制御部は、前記測定対象物の面に隣接した側面の方向を把握し、前記側面の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする。

【0014】

本発明に係る測定装置によれば、制御部は、測定対象物の面に隣接した側面の方向を基準方向に設定する。そのため、制御部は、側面の方向に基づいて、側面の方向（基準方向）に平行な成分と、側面の方向に垂直な成分と、を含むラインを有するグリッドを生成する。そのため、本発明に係る測定装置は、測定装置が向いている方向（基準光軸の方向）だけではなく、測定対象物の面に隣接した側面の方向に基づいて生成されたグリッドのラインを辿って点群データを測定対象物の面において等間隔で取得することができる。そのため、本発明に係る測定装置は、測定対象物の面に関して均一な検査を行うことができるとともに検査時間の短縮を図ることができる。

【0015】

本発明に係る測定装置において、好ましくは、前記制御部は、前記測定対象物の面と、前記測定対象物の面に隣接した側面と、の境界を跨ぐ範囲において前記測定光を走査することにより前記測定対象物の面を把握するとともに前記側面の方向を把握し、前記側面の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする。

【0016】

本発明に係る測定装置によれば、制御部は、測定対象物の面と、測定対象物の面に隣接した側面と、の境界を跨ぐ範囲において測定光を走査する。そして、制御部は、測定対象物の面を把握し、側面の方向を基準方向に設定する。このように、制御部は、測定対象物の面を把握と、基準方向の設定と、を一度の走査により行うことができる。これにより、検査時間のより一層の短縮を図ることができる。

【0017】

本発明に係る測定装置において、好ましくは、前記制御部は、前記側面と、前記測定対象物の面に対向した対向面と、の境界を跨ぐ範囲において前記測定光をさらに走査することにより前記対向面を把握するとともに前記側面の方向をさらに把握し、前記側面の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする。

【0018】

本発明に係る測定装置によれば、測定対象物の面と側面との境界だけではなく、側面と、測定対象物の面に対向した対向面と、の境界を跨ぐ範囲において測定光をさらに走査する。例えば、測定対象物の面が床面である場合には、測定対象物の面に対向した対向面は、天井面である。そのため、本発明に係る測定装置は、測定対象物の面だけではなく、測定対象物の面に対向した対向面に関しても、対向面に隣接した側面の方向に基づいて生成されたグリッドのラインを辿って点群データを対向面において等間隔で取得することができる。これにより、測定対象物の面に対向した対向面に関しても均一な検査を行うことができるとともに検査時間の短縮を図ることができる。例えば、天井面などの対向面や壁面などの側面に沿って配置された配管の径の測定などのように、測定箇所を絞った検査を行うことができ、検査時間の短縮を図ることができる。

【0019】

本発明に係る測定装置において、好ましくは、前記制御部は、前記測定対象物の面を把握するために選択された前記測定対象物の面上の第１点と、前記第１点とは離れた位置において選択された前記測定対象物の面上の第２点と、を結ぶ線の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする。

【0020】

本発明に係る測定装置によれば、制御部は、例えば測定装置が向いている方向（基準光軸の方向）や測定対象物の面に隣接した側面の方向などに関係なく、任意の成分を含むラインを有するグリッドを生成する。そのため、本発明に係る測定装置は、任意に選択された第１点と第２点とを結ぶ線の方向に基づいて生成されたグリッドのラインを辿って点群データを測定対象物の面において等間隔で取得することができる。そのため、本発明に係る測定装置は、例えば測定対象物の面に隣接した側面などが設置されていない現場においても点群データを測定対象物の面において等間隔で取得することができる。これにより、本発明に係る測定装置は、例えば測定対象物の面に隣接した側面などが設置されていない現場においても、測定対象物の面に関して均一な検査を行うことができるとともに検査時間の短縮を図ることができる。

【0021】

本発明に係る測定装置は、好ましくは、前記測定対象物の面の画像を取得する撮像部をさらに備えることを特徴とする。また、前記制御部は、前記撮像部により取得された前記画像に基づいて、前記測定対象物の面と前記測定対象物の面に隣接した側面との境界と、前記測定対象物の面に対向した対向面と前記側面との境界と、の消失点を算出し、前記消失点に基づいて前記測定対象物の面および前記対向面を把握するとともに前記側面の方向を把握し、前記側面の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする。

【0022】

本発明に係る測定装置によれば、制御部は、撮像部により取得された測定対象物の面の画像に基づいて、測定対象物の面と測定対象物の面に隣接した側面との境界と、測定対象物の面に対向した対向面と測定対象物の面に隣接した側面との境界と、の消失点を算出する。そして、制御部は、算出した消失点に基づいて、測定対象物の面および対向面を把握するとともに側面の方向を把握し、側面の方向を基準方向に設定する。これにより、消失点に基づいて把握された測定対象物の面および対向面に関して、側面の方向に基づいて生成されたグリッドのラインを辿って点群データを測定対象物の面および対向面において等間隔で取得することができる。これにより、制御部が消失点を算出することにより、測定対象物の面および対向面に関して均一な検査を行うことができるとともに検査時間の短縮を図ることができる。例えば、天井面などの対向面や壁面などの側面に沿って配置された配管の径の測定などのように、測定箇所を絞った検査を行うことができ、検査時間の短縮を図ることができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、均一な検査を行うことができるとともに検査時間の短縮を図ることができる測定装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本実施形態に係る測量システムを表す斜視図である。

【図2】本実施形態のレーザスキャナを表す概略構成図である。

【図3】本実施形態の偏向部を表す概略図である。

【図4】本実施形態に係る測量システムを表す概略構成図である。

【図5】本実施形態の演算制御部が実行する処理を表すフローチャートである。

【図6】本実施形態の偏向部の作用説明図である。

【図7】本実施形態のグリッドの生成を説明する概略図である。

【図8】本実施形態の基準方向の第１変形例を説明する概略図である。

【図9】本実施形態の基準方向の第２変形例を説明する概略図である。

【図10】本実施形態の基準方向の第３変形例を説明する概略図である。

【図11】本実施形態の基準方向の第３変形例を説明する概略図である。

【図12】本実施形態の基準方向の第４変形例を説明する概略図である。

【図13】本実施形態の基準方向の第５変形例を説明する概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
なお、以下に説明する実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。また、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

【0026】

先ず、図１において、本実施形態に係る測量システム（測定装置）について概略を説明する。本実施形態に係る測量システム１は、本発明の「測定装置」の一例である。図１に表した光軸Ｏは、後述する偏向部３５により偏向されていない状態での光軸を示す。偏向部３５により偏向されていない状態での光軸は、偏向部３５の中心を透過する真直な光軸であり、基準光軸に相当する。

【0027】

測量システム１は、主に支持装置としての三脚２と、レーザスキャナ３と、操作装置４と、回転台５と、を備える。回転台５は、三脚２の上端に取り付けられている。回転台５にレーザスキャナ３は、横回転可能および縦回転可能に回転台５に取り付けられている。

【0028】

回転台５には、横方向に延びるレバー７が設けられる。作業者は、レバー７の操作により、レーザスキャナ３を上下方向（鉛直方向）または横方向（水平方向）に回転させることができ、レーザスキャナ３を所要の姿勢で固定することも可能となっている。

【0029】

レーザスキャナ３は、測距部３Ａ（図２参照）と、姿勢検出部１７（図２参照）と、を内蔵する。測距部３Ａは、測定光２３を測定対象物あるいは測定範囲に射出し、反射測定光２４（図２参照）を受光して測定を行う。また、姿勢検出部１７は、レーザスキャナ３の鉛直（又は水平）に対する姿勢を高精度に検出可能である。

【0030】

操作装置４は、レーザスキャナ３との間で有線、無線等所要の手段を介して通信を行う通信機能を有する。また、操作装置４は、アタッチメント８を介してレーザスキャナ３に着脱可能となっている。作業者は、取り外した操作装置４を片手で保持し操作可能であり、操作装置４によりレーザスキャナ３の遠隔操作を行うことができる。

【0031】

さらに、レーザスキャナ３は、画像、測定状態、測定結果等が操作装置４に送信する。レーザスキャナ３から送信された画像、測定状態、測定結果等は、操作装置４に記憶され操作装置４の表示部４ａ（図３参照）に表示される。操作装置４は、例えばスマートフォンであってもよい。

【0032】

図２を参照して、レーザスキャナ３について説明する。
レーザスキャナ３は、測定光射出部１１と、受光部１２と、測距演算部１３と、撮像部１４と、射出方向検出部１５と、モータドライバ１６と、姿勢検出部１７と、通信部１８と、演算制御部１９と、記憶部２０と、撮像制御部２１と、画像処理部２２と、を具備する。これらは、筐体９に収納され、一体化されている。なお、測定光射出部１１、受光部１２、測距演算部１３等は、測距部３Ａの少なくとも一部を構成する。また、本実施形態の演算制御部１９は、本発明の「制御部」の一例である。

【0033】

測定光射出部１１は、射出光軸２６を有する。射出光軸２６上には、例えばレーザダイオード（ＬＤ）などの発光素子２７が設けられている。また、射出光軸２６上に投光レンズ２８が設けられている。さらに、射出光軸２６上に設けられた偏向光学部材としての第１反射鏡２９と、受光光軸３１（後述）上に設けられた偏向光学部材としての第２反射鏡３２と、によって、射出光軸２６は、受光光軸３１と合致する様に偏向される。第１反射鏡２９と第２反射鏡３２とで射出光軸偏向部の少なくとも一部が構成される。発光素子２７は、パルスレーザ光線を発する。測定光射出部１１は、発光素子２７から発せられたパルスレーザ光線を測定光２３として射出する。

【0034】

受光部１２について説明する。受光部１２には、測定対象物（即ち測定点）からの反射測定光２４が入射する。受光部１２は、受光光軸３１を有する。受光光軸３１には、上記した様に、第１反射鏡２９、第２反射鏡３２によって偏向された射出光軸２６が合致する。

【0035】

偏向された射出光軸２６上に、即ち受光光軸３１上に偏向部３５（後述）が配設される。偏向部３５の中心を透過する真直な光軸は、基準光軸Ｏとなっている。基準光軸Ｏは、偏向部３５によって偏向されなかった時の射出光軸２６または受光光軸３１と合致する。

【0036】

偏向部３５を透過し、入射した受光光軸３１上に、結像レンズ３４と、例えばフォトダイオード（ＰＤ）などの受光素子３３と、が設けられている。結像レンズ３４は、反射測定光２４を受光素子３３に結像する。受光素子３３は、反射測定光２４を受光し、受光信号を発生する。受光信号は、測距演算部１３に入力される。測距演算部１３は、受光信号に基づき測定点までの測距を行う。

【0037】

ここで、図３を参照して、偏向部３５について説明する。偏向部３５は、一対の光学プリズム３６ａ，３６ｂを有する。光学プリズム３６ａ，３６ｂは、それぞれ円板状であり、受光光軸３１上に直交して配置され、重なり合い、平行に配置されている。光学プリズム３６ａ，３６ｂとして、それぞれリズレープリズムが用いられることが、装置を小型化するために好ましい。偏向部３５の中央部は、測定光２３が透過し、射出される第１偏向部である測定光偏向部３５ａとなっており、中央部を除く部分は反射測定光２４が透過し、入射する第２偏向部である反射測定光偏向部３５ｂとなっている。

【0038】

光学プリズム３６ａ，３６ｂとして用いられるリズレープリズムは、それぞれ平行に形成されたプリズム要素３７ａ，３７ｂと、多数のプリズム要素３８ａ，３８ｂと、を有し、円板形状を呈する。光学プリズム３６ａ，３６ｂと、各プリズム要素３７ａ，３７ｂと、プリズム要素３８ａ，３８ｂと、は、同一の光学特性を有する。

【0039】

プリズム要素３７ａ，３７ｂは、測定光偏向部３５ａを構成する。プリズム要素３８ａ，３８ｂは、反射測定光偏向部３５ｂを構成する。リズレープリズムは、光学ガラスから製作されてもよいが、光学プラスチック材料でモールド成形されてもよい。リズレープリズムを光学プラスチック材料でモールド成形することで、安価なリズレープリズムを製作できる。

【0040】

光学プリズム３６ａ，３６ｂは、それぞれ受光光軸３１を中心に独立して個別に回転可能に配設されている。光学プリズム３６ａ，３６ｂは、回転方向、回転量、回転速度を独立して制御されることで、射出光軸２６を通過する測定光２３を任意の方向に偏向し、受光される反射測定光２４を受光光軸３１と平行に偏向する。光学プリズム３６ａ，３６ｂの外形形状は、それぞれ受光光軸３１を中心とする円形である。光学プリズム３６ａ，３６ｂの直径は、反射測定光２４の広がりを考慮し、光学プリズム３６ａ，３６ｂが充分な光量を取得できる様に設定されている。

【0041】

光学プリズム３６ａの外周には、リングギア３９ａが嵌設されている。光学プリズム３６ｂの外周には、リングギア３９ｂが嵌設されている。リングギア３９ａには、駆動ギア４１ａが噛合している。駆動ギア４１ａは、モータ４２ａの出力軸に固着されている。同様に、リングギア３９ｂには、駆動ギア４１ｂが噛合している。駆動ギア４１ｂは、モータ４２ｂの出力軸に固着されている。モータ４２ａ，４２ｂは、モータドライバ１６に電気的に接続されている。

【0042】

モータ４２ａ，４２ｂとしては、回転角を検出することができるもの、あるいは駆動入力値に対応した回転をするもの、例えばパルスモータが用いられる。あるいは、モータの回転量は、モータの回転量（回転角）を検出する例えばエンコーダ等の回転角検出器を用いて検出されてもよい。モータ４２ａ，４２ｂの回転量がそれぞれ検出され、モータドライバ１６によりモータ４２ａ，４２ｂが個別に制御される。なお、リングギア３９ａ，３９ｂにそれぞれ直接取付けられたエンコーダが、リングギア３９ａ，３９ｂの回転角を直接検出してもよい。

【0043】

駆動ギア４１ａ，４１ｂ、モータ４２ａ，４２ｂは、測定光射出部１１と干渉しない位置、例えばリングギア３９ａ，３９ｂの下側に設けられている。
投光レンズ２８、第１反射鏡２９、第２反射鏡３２、測定光偏向部３５ａ等は、投光光学系の少なくとも一部を構成する。反射測定光偏向部３５ｂ、結像レンズ３４等は、受光光学系の少なくとも一部を構成する。

【0044】

測距演算部１３は、発光素子２７を制御し、測定光２３としてパルスレーザ光線を発光させる。測定光２３が、プリズム要素３７ａ，３７ｂ（測定光偏向部３５ａ）により、測定点に向うよう偏向される。

【0045】

測定対象物から反射された反射測定光２４は、プリズム要素３８ａ，３８ｂ（反射測定光偏向部３５ｂ）と、結像レンズ３４と、を介して入射し、受光素子３３に受光される。受光素子３３は、受光信号を測距演算部１３に送出する。測距演算部１３は、受光素子３３からの受光信号に基づき、パルス光毎に測定点（測定光２３が照射された点）の測距を行う。測距データは、記憶部２０に格納される。而して、測距演算部１３は、測定光２３をスキャンしつつ、パルス光毎に測距を行うことで各測定点の測距データを取得できる。

【0046】

射出方向検出部１５は、モータ４２ａ，４２ｂに入力する駆動パルスをカウントすることで、モータ４２ａ，４２ｂの回転角を検出する。あるいは、射出方向検出部１５は、エンコーダからの信号に基づき、モータ４２ａ，４２ｂの回転角を検出する。また、射出方向検出部１５は、モータ４２ａ，４２ｂの回転角に基づき、光学プリズム３６ａ，３６ｂの回転位置を演算する。

【0047】

さらに、射出方向検出部１５は、光学プリズム３６ａ，３６ｂの屈折率と回転位置とに基づき、測定光２３の射出方向を演算し、演算結果を演算制御部１９に出力する。演算制御部１９は、測定光２３の射出方向から基準光軸Ｏに対する測定点の水平角θ１および鉛直角θ２を演算し、各測定点について、水平角θ１および鉛直角θ２を測距データに関連付けることで、測定点の３次元データを求めることができる。

【0048】

姿勢検出部１７について説明する。姿勢検出部１７は、フレーム４５を有する。フレーム４５は、筐体９に固定され、あるいは構造部材に固定され、レーザスキャナ３と一体となっている。フレーム４５には、ジンバルを介してセンサブロック４６が取付けられている。センサブロック４６は、直交する２軸を中心に３６０゜回転自在となっている。センサブロック４６には、第１傾斜センサ４７、第２傾斜センサ４８が取付けられている。

【0049】

第１傾斜センサ４７は、水平を高精度に検出するものである。第１傾斜センサ４７としては、例えば水平液面に検出光を入射させ反射光の反射角度の変化で水平を検出する傾斜検出器が挙げられる。あるいは、第１傾斜センサ４７としては、封入した気泡の位置変化で傾斜を検出する気泡管が挙げられる。また、第２傾斜センサ４８は、傾斜変化を高応答性で検出するものであり、例えば加速度センサである。なお、第１傾斜センサ４７および第２傾斜センサ４８は、必ずしも設けられていなくともよい。

【0050】

センサブロック４６のフレーム４５に対する２軸についての相対回転角は、エンコーダ４９，５０によって検出される。また、センサブロック４６を回転させ、水平に維持するモータ（図示せず）が２軸に関して設けられている。モータは、第１傾斜センサ４７、第２傾斜センサ４８からの検出結果に基づきセンサブロック４６を水平に維持する様に、演算制御部１９によって制御される。

【0051】

センサブロック４６が傾斜していた場合（レーザスキャナ３が傾斜していた場合）、センサブロック４６に対する相対回転角がエンコーダ４９，５０によって検出され、エンコーダ４９，５０の検出結果に基づき、レーザスキャナ３の傾斜角、傾斜方向が検出される。センサブロック４６は、２軸について３６０゜回転自在であるので、姿勢検出部１７がどの様な姿勢となろうとも（例えば、姿勢検出部１７の天地が逆になった場合でも）、全方向での姿勢検出が可能である。

【0052】

姿勢検出において、高応答性を要求する場合は、第２傾斜センサ４８の検出結果に基づき姿勢検出と姿勢制御とが行われる。但し、一般的に、第２傾斜センサ４８の検出精度は、第１傾斜センサ４７の検出精度よりも悪い。姿勢検出部１７は、高精度の第１傾斜センサ４７と高応答性の第２傾斜センサ４８とを具備することで、第２傾斜センサ４８の検出結果に基づき姿勢制御を行い、第１傾斜センサ４７により高精度の姿勢検出を可能とする。

【0053】

第１傾斜センサ４７の検出結果で、第２傾斜センサ４８の検出結果を較正することができる。すなわち、第１傾斜センサ４７が水平を検出した時のエンコーダ４９，５０の値、即ち実際の傾斜角と第２傾斜センサ４８が検出した傾斜角との間で偏差が生じれば、偏差に基づき第２傾斜センサ４８の傾斜角を較正することができる。

【0054】

従って、予め、第２傾斜センサ４８の検出傾斜角と、第１傾斜センサ４７による水平検出とエンコーダ４９，５０の検出結果に基づき求めた傾斜角との関係を取得しておけば、第２傾斜センサ４８に検出された傾斜角の較正（キャリブレーション）をすることができ、第２傾斜センサ４８による高応答性での姿勢検出の精度を向上させることができる。

【0055】

演算制御部１９は、傾斜の変動が大きい時、傾斜の変化が速い時は、第２傾斜センサ４８からの信号に基づき、モータを制御する。また、演算制御部１９は、傾斜の変動が小さい時、傾斜の変化が緩やかな時、すなわち第１傾斜センサ４７が追従可能な状態では、第１傾斜センサ４７からの信号に基づき、モータを制御する。

【0056】

なお、記憶部２０には、第１傾斜センサ４７の検出結果と第２傾斜センサ４８の検出結果との比較結果を示す対比データが格納されている。第２傾斜センサ４８からの信号に基づき、第２傾斜センサ４８による検出結果を較正する。この較正により、第２傾斜センサ４８による検出結果を第１傾斜センサ４７の検出精度まで高めることができる。よって、姿勢検出部１７による姿勢検出において、高精度を維持しつつ高応答性を実現することができる。

【0057】

撮像部１４は、レーザスキャナ３の基準光軸Ｏと平行な撮像光軸４３を有し、例えば５０°の画角を有するカメラであり、レーザスキャナ３のスキャン範囲を含む画像データを取得する。撮像光軸４３と射出光軸２６及び基準光軸Ｏとの関係は既知となっている。また、撮像部１４は、動画像、又は連続画像を取得可能である。

【0058】

撮像制御部２１は、撮像部１４の撮像を制御する。撮像制御部２１は、撮像部１４が動画像、又は連続画像を撮像する場合に、動画像、又は連続画像を構成するフレーム画像を取得するタイミングとレーザスキャナ３でスキャンするタイミングとの同期を取っている。演算制御部１９は画像と点群データとの関連付けも実行する。

【0059】

撮像部１４の撮像素子４４は、画素の集合体であるＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサである。撮像素子４４の各画素は、画像素子上での位置を特定できる。例えば、各画素は、撮像光軸４３を原点とした座標系での画素座標を有する。画像素子上での位置は、画素座標によって特定される。画像処理部２２は、撮像部１４で取得した画像データに操作装置４で表示させる情報を重ね合わせる画像処理等を行う。画像処理部２２が生成した画像は、演算制御部１９により操作装置４の表示部４ａに表示される。

【0060】

図４を参照して、本実施形態に係る測量システム１をさらに説明する。
図４に表したように、本実施形態に係る測量システム１は、図２に表したブロック図に対して、水平回転駆動部５１と、鉛直回転駆動部５２と、水平角検出器５３と、鉛直角検出器５４と、を備える。また、操作装置４は、例えば操作者の指の接触等を検出可能なタッチパネルを含むディスプレイであり、表示部４ａと、操作部４ｂと、を有する。

【0061】

水平回転駆動部５１は、演算制御部１９から送信された制御信号に基づいて、モータ（図示略）が発生する駆動力により、鉛直方向に延びた軸（鉛直軸）Ｚ１を中心にレーザスキャナ３を水平方向に回転させる。鉛直回転駆動部５２は、演算制御部１９から送信された制御信号に基づいて、モータ（図示略）が発生する駆動力により、水平方向に延びた軸（水平軸）Ｘ１を中心にレーザスキャナ３を鉛直方向に回転させる。なお、本実施形態に係る測量システム１は、必ずしも、水平回転駆動部５１および鉛直回転駆動部５２を備えていなくともよい。

【0062】

水平角検出器５３は、水平方向の基準位置に対するレーザスキャナ３の水平方向の回転角を検出するセンサである。水平角検出器５３は、レーザスキャナ３の水平方向の回転角を検出し、演算制御部１９へ伝達する。演算制御部１９は、水平角検出器５３から伝達される水平方向の回転角が所望の目標値となるように、レーザスキャナ３の水平方向の位置を制御する。

【0063】

鉛直角検出器５４は、鉛直方向の基準位置に対するレーザスキャナ３の鉛直方向の回転角を検出するセンサである。鉛直角検出器５４は、レーザスキャナ３の鉛直方向の回転角を検出し、演算制御部１９へ伝達する。演算制御部１９は、鉛直角検出器５４から伝達される鉛直方向の回転角が所望の目標値となるように、レーザスキャナ３の鉛直方向の位置を制御する。

【0064】

表示部４ａは、測距演算部１３、画像処理部２２および演算制御部１９が処理する各種の情報を表示して測量システム１の操作者に通知する装置である。
操作部４ｂは、測量システム１の操作者による操作を受け付けて測量システム１の各種の設定や測距演算部１３および演算制御部１９に対する指示を入力する装置である。

【0065】

図５～図７を参照して、レーザスキャナ３の測定作動について説明する。まず、三脚２を既知点、または所定点に設置し、基準光軸Ｏを測定対象物に向ける。この時の基準光軸Ｏの水平角は、回転台５の水平角検出機能によって検出され、基準光軸Ｏの水平に対する傾斜角は、姿勢検出部１７によって検出される。

【0066】

続いて、ステップＳ１１において、作業者は、撮像部１４により取得され表示部４ａに表示された画像上において、例えばコンクリートの面などの測定対象物の面（測定面）１００を操作部４ｂを用いて指示する。測定面１００の指示は、作業者が表示部４ａに表示された画像上において測定したい面（測定面）１００の一部１０２を選択することにより行われる。このとき、作業者は、表示部４ａに表示された画像上において測定面１００の任意の１点を指示してもよいし、測定面１００の任意の範囲を指示してもよい。図７（ａ）および図７（ｂ）に表した例では、作業者は、測定面１００の一部１０２として任意の１点を指示している。

【0067】

続いて、ステップＳ１２において、演算制御部１９は、モータドライバ１６によりモータ４２ａ，４２ｂを個別に制御し、測定面１００において測定光２３の走査軌跡Ｔ１を円とするスキャン（円スキャン）を行う。すなわち、演算制御部１９は、偏向部３５を制御することにより、測定光２３の射出方向を基準光軸Ｏに対して偏向するとともに所定の中心に対して周方向に測定光２３を走査する。そして、演算制御部１９は、パルス光毎に測距を行うことで測定光２３の走査軌跡Ｔ１上の各測定点の測距データを測距演算部１３を介して取得し記憶部２０に格納する。このときの偏向部３５の偏向作用、スキャン作用について、図６を参照してさらに説明する。

【0068】

なお、図６では説明を簡略化するため、光学プリズム３６ａ，３６ｂについて、プリズム要素３７ａ，３７ｂとプリズム要素３８ａ，３８ｂとを分離して示している。また、図６は、プリズム要素３７ａ，３７ｂ、プリズム要素３８ａ，３８ｂが同方向に位置した状態を示している。この状態では、最大の偏向角が得られる。また、最小の偏向角は、光学プリズム３６ａ，３６ｂのいずれか一方が１８０゜回転した位置にある状態のときに得られる。すなわち、光学プリズム３６ａ，３６ｂの相互の光学作用が相殺され、偏向角は０゜となる。従って、この状態では、光学プリズム３６ａ，３６ｂを経て射出される測定光２３と、光学プリズム３６ａ，３６ｂを経て受光される反射測定光２４と、は、基準光軸Ｏと合致する。

【0069】

発光素子２７から発せられた測定光２３は、投光レンズ２８で平行光束とされ、測定光偏向部３５ａ（プリズム要素３７ａ，３７ｂ）を透過して測定面１００に向けて射出される。ここで、測定光２３は、測定光偏向部３５ａを透過することで、プリズム要素３７ａ，３７ｂによって所要の方向に偏向されて射出される。測定面１００で反射された反射測定光２４は、反射測定光偏向部３５ｂを透過して入射され、結像レンズ３４により受光素子３３に集光される。

【0070】

反射測定光２４は、反射測定光偏向部３５ｂ（図３参照）を透過することで、受光光軸３１と合致する様にプリズム要素３８ａ，３８ｂによって偏向される。光学プリズム３６ａと光学プリズム３６ｂとの回転位置の組み合わせにより、射出する測定光２３の偏向方向、偏向角を任意に変更することができる。

【0071】

従って、演算制御部１９は、発光素子２７よりレーザ光線を発光させつつ、偏向部３５を制御することにより、測定光２３の走査軌跡Ｔ１を円とするスキャン（円スキャン）を行うことができる。なお、反射測定光偏向部３５ｂは、測定光偏向部３５ａと一体に回転していることは言うまでもない。

【0072】

さらに、偏向部３５の偏向角を連続的に変更して測定光２３をスキャンしつつ測距を実行することで測定光２３の走査軌跡（スキャン軌跡）Ｔ１に沿って測距データ（スキャンデータ）を取得することができる。また、スキャン速度、スキャン密度等で定まるスキャン条件について、スキャン速度は、モータ４２ａ，４２ｂ間の関係を維持して、回転速度を増減することで、増減する。スキャン密度は、スキャン速度と測定光２３のパルス発光周期との関係を制御することで所望の値に設定できる。

【0073】

また、測定時の測定光２３の射出方向角は、モータ４２ａ，４２ｂの回転角により検出される。そして、演算制御部１９は、測定時の射出方向角と測距データとを関連付けることで、３次元の測距データを取得することができる。従って、レーザスキャナ３を、３次元位置データを有する点群データを取得するレーザスキャナとして機能させることができる。

【0074】

なお、ステップＳ１２において、演算制御部１９は、円スキャンを行うことに限定されるわけではない。例えば、測定面１００が略水平面であることを前提とする場合には、測定面１００における任意の１点に関する測距データが取得されてもよい。

【0075】

続いて、ステップＳ１３において、演算制御部１９は、測量システム１に対する現場の測定面１００を把握する。具体的には、演算制御部１９は、見かけの測定面１００の法線Ｎ１の方向を算出する。例えば、演算制御部１９は、ステップＳ１２において測距演算部１３により取得され記憶部２０に格納された測定面１００上の点群データに基づいて、見かけの測定面１００のパラメータを計算し、法線Ｎ１を算出する。

【0076】

続いて、ステップＳ１４において、演算制御部１９は、測定面１００におけるグリッド１１０の間隔Ｄを設定する。演算制御部１９により設定されるグリッド１１０の間隔Ｄは、測定面１００における実際の距離（実寸）であり、測量システム１からみた見かけの間隔ではない。グリッド１１０の間隔Ｄは、作業者により入力され設定されてもよく、測定の分解能や比率などに基づいて設定されてもよい。あるいは、グリッド１１０の間隔Ｄは、作業者が測定対象物の大きさを入力することにより自動的に算出されてもよい。グリッド１１０の間隔Ｄは、例えば約１ｍ程度に設定される。

【0077】

続いて、ステップＳ１５において、演算制御部１９は、測定面１００において間隔Ｄで等間隔に配置されるライン１１１を有するグリッド１１０を生成する。このとき、グリッド１１０のライン１１１は、基準方向に平行な成分１１１ａと、基準方向に垂直な成分１１１ｂと、を含む。このように、演算制御部１９は、ステップＳ１４において設定された間隔Ｄで等間隔に配置されるライン１１１であって、基準方向に平行な成分１１１ａと基準方向に垂直な成分１１１ｂとを含むライン１１１を有するグリッド１１０を生成する。

【0078】

図７（ａ）および図７（ｂ）に表した例では、演算制御部１９は、基準光軸Ｏの方向を基準方向に設定している。基準光軸Ｏは、測定光２３の射出方向が偏向部３５により偏向されていないときの射出光軸２６または受光光軸３１に合致する光軸であり、偏向部３５の中心を透過する真直な光軸である。そのため、基準光軸Ｏの方向は、測量システム１が向いている方向に相当する。そして、演算制御部１９は、測量システム１が向いている方向に基づいて、基準光軸Ｏの方向（基準方向）に平行な成分１１１ａと、基準光軸Ｏの方向に垂直な成分１１１ｂと、を含むライン１１１を有するグリッド１１０を生成する。

【0079】

続いて、ステップＳ１６において、演算制御部１９は、測定光２３の走査軌跡がステップＳ１５において生成されたグリッド１１０のライン１１１を辿るルートを計算する。続いて、ステップＳ１７において、演算制御部１９は、ステップＳ１６において計算されたルートに基づいて、測定光２３の走査軌跡がステップＳ１５において生成されたグリッド１１０のライン１１１を辿るように偏向部３５の偏向動作を制御し、グリッドスキャンを実行する。

【0080】

具体的には、演算制御部１９は、測定光２３の走査軌跡がグリッド１１０のライン１１１を辿るように偏向部３５の偏向角を連続的に変更させ、測定光２３をスキャンしつつ測距を実行することで測定光２３の走査軌跡（グリッド１１０のライン１１１）に沿って測距データ（スキャンデータ）を取得することができる。測定光２３の走査軌跡（グリッド１１０のライン１１１）に沿って取得された測距データ（スキャンデータ）は、記憶部２０に格納される。

【0081】

また、測定時の測定光２３の射出方向角は、モータ４２ａ，４２ｂの回転角により検出される。そして、演算制御部１９は、測定時の測定光２３の射出方向角と、記憶部２０に格納された複数の測定点の測距データと、に基づいて、複数の測定点の３次元座標の集合体である点群データを取得する。具体的には、演算制御部１９は、測定時の射出方向角と測距データとを関連付けることで、３次元の測距データを取得する。演算制御部１９は、取得した点群データを記憶部２０に格納する。

【0082】

続いて、ステップＳ１８において、演算制御部１９は、測定を終了するか否かを判断する。演算制御部１９は、測定を終了しない場合には（ステップＳ１８：ＮＯ）、ステップＳ１２に関して前述した処理を再び実行する。一方で、演算制御部１９は、測定を終了する場合には（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、レーザスキャナ３の測定作動を終了する。

【0083】

本実施形態に係る測量システム１によれば、演算制御部１９は、測定面１００を把握し、測定面１００において等間隔に配置されるライン１１１を有するグリッド１１０を生成する。グリッド１１０のライン１１１は、基準方向に平行な成分１１１ａと、基準方向に垂直な成分１１１ｂと、を含む。そして、演算制御部１９は、測定光２３の走査軌跡がグリッド１１０のライン１１１を辿るように偏向部３５の偏向作動を制御する。これにより、本実施形態に係る測量システム１は、例えばコンクリート等の測定対象物の面（測定面１００）に関する３次元座標の集合体である点群データ（成果物）を測定面１００において等間隔で取得することができる。そのため、本実施形態に係る測量システム１は、測定面１００に関して均一な検査を行うことができる。また、本実施形態に係る測量システム１は、測定面１００に関して均一な検査を行うことができるため、取得された点群データをそのまま用いてヒートマップ等を作成する場合であっても、可視化が容易なヒートマップ等を作成することができる。そのため、点群データを取得した後のデータ処理作業にかかる時間を短くすることができ、後処理作業の時間を含む検査時間の短縮を図ることができる。

【0084】

また、演算制御部１９は、偏向部３５を制御することにより、測定面１００において測定光２３の走査軌跡Ｔ１を円とするスキャン（円スキャン）を行い、測定面１００を把握する。これにより、演算制御部１９は、測定面１００をより高い精度で把握することができ、基準方向に平行な成分１１１ａおよび垂直な成分１１１ｂを含むライン１１１を有するグリッド１１０をより高い精度で生成することができる。

【0085】

また、図７（ａ）および図７（ｂ）に表した例では、演算制御部１９は、測定光２３の射出方向が偏向部３５により偏向されていないときの射出光軸２６または受光光軸３１に合致する基準光軸Ｏの方向を基準方向に設定する。すなわち、基準光軸Ｏは、偏向部３５の中心を透過する真直な光軸である。そのため、基準光軸Ｏの方向は、測量システム１が向いている方向に相当する。そして、演算制御部１９は測量システム１が向いている方向に基づいて、基準光軸Ｏの方向（基準方向）に平行な成分１１１ａと、基準光軸Ｏの方向に垂直な成分１１１ｂと、を含むライン１１１を有するグリッド１１０を生成する。そのため、本実施形態に係る測量システム１は、測量システム１が向いている方向（基準光軸Ｏの方向）に基づいて生成されたグリッド１１０のライン１１１を辿って点群データを測定面１００において等間隔で取得することができる。そのため、図７（ａ）および図７（ｂ）に表した例では、水平角検出器５３は、必ずしも設けられていなくともよい。そのため、本実施形態に係る測量システム１は、簡易的な構成で、測定面１００に関して均一な検査を行うことができるとともに検査時間の短縮を図ることができる。

【0086】

次に、演算制御部１９により設定される基準方向の変形例を、図面を参照して説明する。
以下に説明する変形例において、レーザスキャナ３の測定作動は、図５に関して前述したステップＳ１１～ステップＳ１８と同様である。一方で、ステップＳ１５において演算制御部１９により設定される基準方向が、図７（ａ）および図７（ｂ）に関して前述した基準方向とは異なる。なお、以下に説明する測量システムの構成要素が、図１～図７（ｂ）に関して前述した測量システム１の構成要素と同様である場合には、重複する説明は適宜省略し、以下、相違点を中心に説明する。

【0087】

まず、図８（ａ）および図８（ｂ）を参照して、本実施形態の基準方向の第１変形例を説明する。本変形例では、演算制御部１９は、基準方向の設定を行う際に、測定面１００に隣接した壁面や柱の側面１５０を選択し、側面１５０の方向Ａ１を把握する。側面１５０の選択は、作業者が表示部４ａに表示された画像上において側面１５０の一部を選択することにより行われる。このとき、作業者は、表示部４ａに表示された画像上において側面１５０の任意の１点を指示してもよいし、側面１５０の任意の範囲を指示してもよい。

【0088】

具体的には、図８（ａ）および図８（ｂ）に表したように、演算制御部１９は、測定面１００に隣接した壁面や柱の側面１５０を選択するとともに、モータドライバ１６によりモータ４２ａ，４２ｂを個別に制御し、側面１５０において測定光２３の走査軌跡Ｔ２を円とするスキャンを行う。そして、演算制御部１９は、パルス光毎に測距を行うことで測定光２３の走査軌跡Ｔ２上の各測定点の測距データを取得し記憶部２０に格納する。また、演算制御部１９は、測定光２３の射出方向角と測距データとを関連付けることで、側面１５０における３次元の測距データを取得する。

【0089】

このようにして、演算制御部１９は、側面１５０の方向Ａ１を取得するとともに、側面１５０の方向Ａ１を基準方向に設定する。その他の測定作動は、図５～図７に関して前述したレーザスキャナ３の測定作動と同様である。

【0090】

本変形例によれば、演算制御部１９は、側面１５０の方向Ａ１に基づいて、側面１５０の方向Ａ１（基準方向）に平行な成分１１１ａと、側面１５０の方向Ａ１の方向に垂直な成分１１１ｂと、を含むライン１１１を有するグリッド１１０を生成する。そのため、本変形例に係る測量システム１は、測量システム１が向いている方向（基準光軸Ｏの方向）だけではなく、測定面１００に隣接した側面１５０の方向Ａ１に基づいて生成されたグリッド１１０のライン１１１を辿って点群データを測定面１００において等間隔で取得することができる。そのため、本変形例に係る測量システム１は、測定面１００に関して均一な検査を行うことができるとともに検査時間の短縮を図ることができる。

【0091】

次に、図９（ａ）および図９（ｂ）を参照して、本実施形態の基準方向の第２変形例を説明する。本変形例では、演算制御部１９は、基準方向の設定を行う際に、測定面１００に隣接した壁面や柱の側面１５０を選択し、測定面１００を把握するとともに側面１５０の方向Ａ１を把握する。側面１５０の選択は、図８（ａ）および図８（ｂ）に関して前述した通りである。

【0092】

具体的には、図９（ａ）および図９（ｂ）に表したように、演算制御部１９は、測定面１００に隣接した壁面や柱の側面１５０を選択するとともに、モータドライバ１６によりモータ４２ａ，４２ｂを個別に制御し、測定面１００と側面１５０との境界１５１を跨ぐ範囲において測定光２３の走査軌跡Ｔ３を円とするスキャンを行う。そして、演算制御部１９は、パルス光毎に測距を行うことで測定光２３の走査軌跡Ｔ３上の各測定点の測距データを測距演算部１３を介して取得し記憶部２０に格納する。また、演算制御部１９は、測定光２３の射出方向角と測距データとを関連付けることで、測定面１００および側面１５０における３次元の測距データを取得する。

【0093】

このようにして、演算制御部１９は、見かけの測定面１００の法線Ｎ１の方向を算出するとともに、側面１５０の方向Ａ１を取得する。そして、演算制御部１９は、側面１５０の方向Ａ１を基準方向に設定する。その他の測定作動は、図５～図７に関して前述したレーザスキャナ３の測定作動と同様である。

【0094】

本変形例によれば、演算制御部１９は、測定面１００を把握と、基準方向の設定と、を一度の走査により行うことができる。そのため、本変形例では、図５に関して前述したステップＳ１２およびステップＳ１３の処理は、必ずしも実行されなくともよく、側面１５０の方向Ａ１を把握するタイミングと同じタイミングで実行されてもよい。これにより、検査時間のより一層の短縮を図ることができる。

【0095】

次に、図１０（ａ）～図１１（ｂ）を参照して、本実施形態の基準方向の第３変形例を説明する。本変形例では、演算制御部１９は、基準方向の設定を行う際に、測定面１００に隣接した壁面や柱の側面１５０と、を選択し、測定面１００に対向した天井面１６０と、を選択し、測定面１００および天井面１６０を把握するとともに側面１５０の方向Ａ１を把握する。本実施形態の天井面１６０は、本発明の「対向面」の一例である。天井面１６０は、本発明の「測定対象物の面」すなわち測定面１００の一例であってもよい。側面１５０および天井面１６０の選択は、図８（ａ）および図８（ｂ）に関して前述した通りである。

【0096】

具体的には、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に表したように、演算制御部１９は、測定面１００に隣接した壁面や柱の側面１５０を選択するとともに、モータドライバ１６によりモータ４２ａ，４２ｂを個別に制御し、測定面１００と側面１５０との境界１５１を跨ぐ範囲において測定光２３の走査軌跡Ｔ３を円とするスキャンを行う。さらに、演算制御部１９は、天井面１６０に隣接した壁面や柱の側面１５０を選択するとともに、モータドライバ１６によりモータ４２ａ，４２ｂを個別に制御し、天井面１６０と側面１５０との境界１５２を跨ぐ範囲において測定光２３の走査軌跡Ｔ４を円とするスキャンを行う。そして、演算制御部１９は、パルス光毎に測距を行うことで測定光２３の走査軌跡Ｔ３上および走査軌跡Ｔ４上の各測定点の測距データを測距演算部１３を介して取得し記憶部２０に格納する。また、演算制御部１９は、測定光２３の射出方向角と測距データとを関連付けることで、測定面１００、側面１５０および天井面１６０における３次元の測距データを取得する。

【0097】

このようにして、演算制御部１９は、見かけの測定面１００の法線Ｎ１の方向および見かけの天井面１６０の法線Ｎ２の方向を算出するとともに、側面１５０の方向Ａ１を取得する。そして、演算制御部１９は、側面１５０の方向Ａ１を基準方向に設定する。これにより、図１１（ｂ）に表したように、演算制御部１９は、天井面１６０において間隔Ｄで等間隔に配置されるライン１１１を有するグリッド１１０を生成することができる。このとき、グリッド１１０のライン１１１は、側面１５０の方向Ａ１（基準方向）に平行な成分１１１ａと、基準方向に垂直な成分１１１ｂと、を含む。このように、演算制御部１９は、間隔Ｄで等間隔に配置されるライン１１１であって、基準方向に平行な成分１１１ａと基準方向に垂直な成分１１１ｂとを含むライン１１１を有するグリッド１１０を測定面１００および天井面１６０において生成することができる。

【0098】

本変形例によれば、測量システム１は、測定面１００だけではなく天井面１６０に関しても、天井面１６０に隣接した側面１５０の方向Ａ１に基づいて生成されたグリッド１１０のライン１１１を辿って点群データを天井面１６０において等間隔で取得することができる。これにより、測定面１００に対向した天井面１６０に関しても均一な検査を行うことができるとともに検査時間の短縮を図ることができる。例えば、天井面１６０や壁面などの側面１５０に沿って配置された配管の径の測定などのように、測定箇所を絞った検査を行うことができ、検査時間の短縮を図ることができる。

【0099】

なお、演算制御部１９は、基準方向の設定を行う際に、境界１５１と境界１５２との消失点Ｐ１（図１１（ｂ）参照）を算出し、消失点Ｐ１に基づいて測定面１００および天井面１６０を把握するとともに側面１５０の方向Ａ１を把握してもよい。これについては、後述する。

【0100】

次に、図１２（ａ）および図１２（ｂ）を参照して、本実施形態の基準方向の第４変形例を説明する。本変形例では、演算制御部１９は、基準方向の設定を行う際に、ステップＳ１１（図５参照）において選択した測定面１００の一部１０２とは異なる他の一部１０３をさらに選択し、測定面１００の方向Ａ２を把握する。本変形例において、一部１０２は、本発明の「第１点」の一例である。また、他の一部１０３は、本発明の「第２点」の一例である。

【0101】

すなわち、まず、ステップＳ１１において、作業者は、撮像部１４により取得され表示部４ａに表示された画像上において、例えばコンクリートの面などの測定対象物の面（測定面）１００を操作部４ｂを用いて指示する。続いて、ステップＳ１２およびステップＳ１３において、演算制御部１９は、モータドライバ１６によりモータ４２ａ，４２ｂを個別に制御し、測定面１００において測定光２３の走査軌跡Ｔ１を円とするスキャンを行い、測量システム１に対する現場の測定面１００を把握する。これらは、図５に関して前述した通りである。

【0102】

そして、本変形例では、演算制御部１９は、基準方向の設定を行う際に、ステップＳ１１において選択した測定面１００の一部１０２とは異なる他の一部１０３をさらに選択する。測定面１００の他の一部１０３の選択（指示）は、作業者が表示部４ａに表示された画像上において測定面１００の他の一部１０３を選択することにより行われる。演算制御部１９は、測定面１００の一部１０２と、測定面１００の他の一部１０３と、を結ぶ線の方向を測定面１００の方向Ａ２として把握するとともに、測定面１００の方向Ａ２を基準方向に設定する。その他の測定作動は、図５～図７に関して前述したレーザスキャナ３の測定作動と同様である。

【0103】

本変形例によれば、演算制御部１９は、例えば測量システム１が向いている方向（基準光軸Ｏの方向）や測定面１００に隣接した側面１５０の方向Ａ１などに関係なく、任意の成分１１１ａ、１１１ｂを含むライン１１１を有するグリッド１１０を生成する。例えば、作業者は、基準光軸Ｏの方向や側面１５０の方向Ａ１などに関係なく、意図した測定面１００の方向Ａ２に基づいてグリッド１１０を生成することができる。そのため、測量システム１は、任意に選択された測定面１００の一部１０２と測定面１００の他の一部１０３とを結ぶ線の方向（測定面の方向）Ａ２に基づいて生成されたグリッド１１０のライン１１１を辿って点群データを測定面１００において等間隔で取得することができる。そのため、測量システム１は、例えば測定面１００に隣接した側面１５０などが設置されていない現場においても点群データを測定面１００において等間隔で取得することができる。これにより、測量システム１は、例えば測定面１００に隣接した側面１５０などが設置されていない現場においても、測定面１００に関して均一な検査を行うことができるとともに検査時間の短縮を図ることができる。

【0104】

次に、図１３（ａ）および図１３（ｂ）を参照して、本実施形態の基準方向の第５変形例を説明する。本変形例では、演算制御部１９は、基準方向の設定を行う際に、撮像部１４により取得された画像に基づいて、測定面１００と測定面１００に隣接した側面１５０との境界１５１と、測定面１００に対向した天井面１６０と側面１５０との境界１５２と、の消失点Ｐ１を算出する。消失点Ｐ１は、例えば直線検出やＡＩ（人工知能：Artifici
al Intelligence）などの画像処理により算出されてもよい。そして、演算制御部１９は、消失点Ｐ１に基づいて、測定面１００および天井面１６０を把握するとともに側面１５０の方向Ａ１を把握する。演算制御部１９は、側面１５０の方向Ａ１を基準方向に設定する。

【0105】

本変形例によれば、消失点Ｐ１に基づいて把握された測定面１００および天井面１６０に関して、演算制御部１９は、側面１５０の方向Ａ１に基づいて生成されたグリッド１１０のライン１１１を辿って点群データを測定面１００および天井面１６０において等間隔で取得することができる。これにより、演算制御部が消失点Ｐ１を算出することにより、測定面１００および天井面１６０に関して均一な検査を行うことができるとともに検査時間の短縮を図ることができる。例えば、天井面１６０や壁面などの側面１５０に沿って配置された配管の径の測定などのように、測定箇所を絞った検査を行うことができ、検査時間の短縮を図ることができる。

【0106】

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。上記実施形態の構成は、その一部を省略したり、上記とは異なるように任意に組み合わせたりすることができる。

【符号の説明】

【0107】

１：測量システム、 ２：三脚、 ３：レーザスキャナ、 ３Ａ：測距部、 ４：操作装置、 ４ａ：表示部、 ４ｂ：操作部、 ５：回転台、 ７：レバー、 ８：アタッチメント、 ９：筐体、 １１：測定光射出部、 １２：受光部、 １３：測距演算部、 １４：撮像部、 １５：射出方向検出部、 １６：モータドライバ、 １７：姿勢検出部、 １８：通信部、 １９：演算制御部、 ２０：記憶部、 ２１：撮像制御部、 ２２：画像処理部、 ２３：測定光、 ２４：反射測定光、 ２６：射出光軸、 ２７：発光素子、 ２８：投光レンズ、 ２９：第１反射鏡、 ３１：受光光軸、 ３２：第２反射鏡、 ３３：受光素子、 ３４：結像レンズ、 ３５：偏向部、 ３５ａ：測定光偏向部、 ３５ｂ：反射測定光偏向部、 ３６ａ、３６ｂ：光学プリズム、 ３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂ：プリズム要素、 ３９ａ、３９ｂ：リングギア、 ４１ａ、４１ｂ：駆動ギア、 ４２ａ、４２ｂ：モータ、 ４３：撮像光軸、 ４４：撮像素子、 ４５：フレーム、 ４６：センサブロック、 ４７：第１傾斜センサ、 ４８：第２傾斜センサ、 ４９、５０：エンコーダ、 ５１：水平回転駆動部、 ５２：鉛直回転駆動部、 ５３：水平角検出器、 ５４：鉛直角検出器、 １００：測定面、 １０２、１０３：一部、 １１０：グリッド、 １１１：ライン、 １１１ａ：平行な成分、 １１１ｂ：垂直な成分、 １５０：側面、 １５１、１５２：境界、 １６０：天井面、 Ｎ１、Ｎ２：法線、 Ｏ：基準光軸、 Ｐ１：消失点、 Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４：走査軌跡

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【手続補正書】

【提出日】2023-08-22

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

測定光を発する発光素子と、前記測定光を射出する測定光射出部と、反射測定光を受光する受光部と、前記反射測定光を受光して受光信号を発生する受光素子と、を有し、前記受光素子からの受光信号に基づき測定対象物の測距を行う測距部と、
前記測定光を走査可能な偏向部と、
前記測距部および前記偏向部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記測定対象物の面を把握し、前記測定対象物の面において等間隔に配置されるラインであって基準方向に平行な成分および垂直な成分を含むラインを有するグリッドを生成し、前記測定光の走査軌跡が前記グリッドの前記ラインを辿るように前記偏向部の偏向作動を制御し、
前記制御部は、前記測定対象物の面と、前記測定対象物の面に隣接した側面と、の境界を跨ぐ範囲において前記測定光を走査することにより前記測定対象物の面を把握するとともに前記側面の方向を把握し、前記側面の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする測定装置。

【請求項2】

測定光を発する発光素子と、前記測定光を射出する測定光射出部と、反射測定光を受光する受光部と、前記反射測定光を受光して受光信号を発生する受光素子と、を有し、前記受光素子からの受光信号に基づき測定対象物の測距を行う測距部と、
前記測定光を走査可能な偏向部と、
前記測距部および前記偏向部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記測定対象物の面を把握し、前記測定対象物の面において等間隔に配置されるラインであって基準方向に平行な成分および垂直な成分を含むラインを有するグリッドを生成し、前記測定光の走査軌跡が前記グリッドの前記ラインを辿るように前記偏向部の偏向作動を制御し、
前記制御部は、前記測定対象物の面を把握するために選択された前記測定対象物の面上の第１点と、前記第１点とは離れた位置において選択された前記測定対象物の面上の第２点と、を結ぶ線の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする測定装置。

【請求項3】

測定光を発する発光素子と、前記測定光を射出する測定光射出部と、反射測定光を受光する受光部と、前記反射測定光を受光して受光信号を発生する受光素子と、を有し、前記受光素子からの受光信号に基づき測定対象物の測距を行う測距部と、
前記測定光を走査可能な偏向部と、
前記測距部および前記偏向部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記測定対象物の面を把握し、前記測定対象物の面において等間隔に配置されるラインであって基準方向に平行な成分および垂直な成分を含むラインを有するグリッドを生成し、前記測定光の走査軌跡が前記グリッドの前記ラインを辿るように前記偏向部の偏向作動を制御し、
前記測定対象物の面の画像を取得する撮像部をさらに備え、
前記制御部は、前記撮像部により取得された前記画像に基づいて、前記測定対象物の面と前記測定対象物の面に隣接した側面との境界と、前記測定対象物の面に対向した対向面と前記側面との境界と、の消失点を算出し、前記消失点に基づいて前記測定対象物の面および前記対向面を把握するとともに前記側面の方向を把握し、前記側面の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする測定装置。

【請求項4】

前記偏向部は、前記測定光の射出方向を基準光軸に対して偏向するとともに所定の中心に対して周方向に前記測定光を走査可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の測定装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記基準光軸の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする請求項４に記載の測定装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記測定対象物の面と、前記測定対象物の面に隣接した側面と、の境界を跨ぐ範囲において前記測定光を走査することにより前記測定対象物の面を把握するとともに前記側面の方向を把握し、前記側面の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする請求項２又は３に記載の測定装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記側面と、前記測定対象物の面に対向した対向面と、の境界を跨ぐ範囲において前記測定光をさらに走査することにより前記対向面を把握するとともに前記側面の方向をさらに把握し、前記側面の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする請求項６に記載の測定装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記測定対象物の面を把握するために選択された前記測定対象物の面上の第１点と、前記第１点とは離れた位置において選択された前記測定対象物の面上の第２点と、を結ぶ線の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする請求項１又は３に記載の測定装置。

【請求項9】

前記測定対象物の面の画像を取得する撮像部をさらに備え、
前記制御部は、前記撮像部により取得された前記画像に基づいて、前記測定対象物の面と前記測定対象物の面に隣接した側面との境界と、前記測定対象物の面に対向した対向面と前記側面との境界と、の消失点を算出し、前記消失点に基づいて前記測定対象物の面および前記対向面を把握するとともに前記側面の方向を把握し、前記側面の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の測定装置。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0007】

前記課題は、測定光を発する発光素子と、前記測定光を射出する測定光射出部と、反射測定光を受光する受光部と、前記反射測定光を受光して受光信号を発生する受光素子と、を有し、前記受光素子からの受光信号に基づき測定対象物の測距を行う測距部と、前記測定光を走査可能な偏向部と、前記測距部および前記偏向部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記測定対象物の面を把握し、前記測定対象物の面において等間隔に配置されるラインであって基準方向に平行な成分および垂直な成分を含むラインを有するグリッドを生成し、前記測定光の走査軌跡が前記グリッドの前記ラインを辿るように前記偏向部の偏向作動を制御し、前記制御部は、前記測定対象物の面と、前記測定対象物の面に隣接した側面と、の境界を跨ぐ範囲において前記測定光を走査することにより前記測定対象物の面を把握するとともに前記側面の方向を把握し、前記側面の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする測定装置により解決される。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0008】

本発明に係る測定装置によれば、制御部は、測定対象物の面を把握し、測定対象物の面において等間隔に配置されるラインを有するグリッドを生成する。グリッドのラインは、基準方向に平行な成分と、基準方向に垂直な成分と、を含む。そして、制御部は、測定光の走査軌跡がグリッドのラインを辿るように偏向部の偏向作動を制御する。これにより、本発明に係る測定装置は、例えばコンクリート等の測定対象物の面に関する３次元座標の集合体である点群データ（成果物）を測定対象物の面において等間隔で取得することができる。そのため、本発明に係る測定装置は、測定対象物の面に関して均一な検査を行うことができる。また、本発明に係る測定装置は、測定対象物の面に関して均一な検査を行うことができるため、取得された点群データをそのまま用いてヒートマップ等を作成する場合であっても、可視化が容易なヒートマップ等を作成することができる。そのため、点群データを取得した後のデータ処理作業にかかる時間を短くすることができ、後処理作業の時間を含む検査時間の短縮を図ることができる。
また、前記課題は、測定光を発する発光素子と、前記測定光を射出する測定光射出部と、反射測定光を受光する受光部と、前記反射測定光を受光して受光信号を発生する受光素子と、を有し、前記受光素子からの受光信号に基づき測定対象物の測距を行う測距部と、前記測定光を走査可能な偏向部と、前記測距部および前記偏向部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記測定対象物の面を把握し、前記測定対象物の面において等間隔に配置されるラインであって基準方向に平行な成分および垂直な成分を含むラインを有するグリッドを生成し、前記測定光の走査軌跡が前記グリッドの前記ラインを辿るように前記偏向部の偏向作動を制御し、前記制御部は、前記測定対象物の面を把握するために選択された前記測定対象物の面上の第１点と、前記第１点とは離れた位置において選択された前記測定対象物の面上の第２点と、を結ぶ線の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする測定装置により解決される。
また、前記課題は、測定光を発する発光素子と、前記測定光を射出する測定光射出部と、反射測定光を受光する受光部と、前記反射測定光を受光して受光信号を発生する受光素子と、を有し、前記受光素子からの受光信号に基づき測定対象物の測距を行う測距部と、前記測定光を走査可能な偏向部と、前記測距部および前記偏向部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記測定対象物の面を把握し、前記測定対象物の面において等間隔に配置されるラインであって基準方向に平行な成分および垂直な成分を含むラインを有するグリッドを生成し、前記測定光の走査軌跡が前記グリッドの前記ラインを辿るように前記偏向部の偏向作動を制御し、前記測定対象物の面の画像を取得する撮像部をさらに備え、前記制御部は、前記撮像部により取得された前記画像に基づいて、前記測定対象物の面と前記測定対象物の面に隣接した側面との境界と、前記測定対象物の面に対向した対向面と前記側面との境界と、の消失点を算出し、前記消失点に基づいて前記測定対象物の面および前記対向面を把握するとともに前記側面の方向を把握し、前記側面の方向を前記基準方向に設定することを特徴とする測定装置により解決される。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】削除

【補正の内容】

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】削除

【補正の内容】