(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】
(24)【登録日】2022-12-09
(45)【発行日】2022-12-19
(54)【発明の名称】測量装置
(51)【国際特許分類】
G01C 15/00 20060101AFI20221212BHJP
【ＦＩ】
G01C15/00 103D
G01C15/00 103E
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2018201339
(22)【出願日】2018-10-25
(65)【公開番号】P2020067405
(43)【公開日】2020-04-30
【審査請求日】2021-10-20
(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】國田 正久
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０５４５３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１０６８１３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｃ １５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
測量装置本体を具備し、該測量装置本体は、測定対象物に向って測距光を射出する測距光射出部と、反射測距光を受光し、受光信号を発する受光部と、前記受光信号に基づき測距を行う測距部と、測距光軸上に設けられ、該測距光軸を２次元に偏向可能な光軸偏向部と、前記測距光軸の偏角を検出し、測角を行う射出方向検出部と、前記光軸偏向部の偏向作用及び前記測距部の測距作用を制御する演算制御部と、該演算制御部による演算結果を表示する表示部とを具備し、前記演算制御部は、前記光軸偏向部により所定のスキャンパターンで前記測定対象物の隣接する２面に掛渡る様測距光を少なくとも一周期スキャンし、スキャンの軌跡に沿って得られた点群データのうち連続する４点の内の２組の連続する３点の測定点に基づき２本の法線ベクトルを演算し、
前記演算制御部は、前記４点の測定点から得られる２本の法線ベクトルが平行となった場合に前記４点の測定点が同一面に存在すると判断し、平行な法線ベクトルを有する面毎に
法線ベクトルに基づき面を演算し、演算結果に基づき前記２面のパラメータを演算し、
演算された２面のパラメータを測定対象物のパラメータとして前記表示部に表示させる様構成された測量装置。
【請求項2】
前記演算制御部は、前記４点の測定点で得られる２本の法線ベクトルが平行でない４点の測定点に基づき前記２面の交線の位置を検出する請求項１に記載の測量装置。
【請求項3】
前記演算制御部は、前記２面の演算結果に基づき前記２面の交線を演算し、更に該交線のパラメータを演算する請求項１に記載の測量装置。
【請求項4】
前記面のパラメータは、少なくとも面の傾き及び傾き方向の情報を含む請求項１に記載の測量装置。
【請求項5】
前記交線のパラメータは、少なくとも線の傾き及び傾き方向の情報を含む請求項３に記載の測量装置。
【請求項6】
前記演算制御部は、前記交線のパラメータと予め設定された基準位置との差分を演算し、該差分に基づき前記測定対象物を前記基準位置迄誘導する様構成された請求項３に記載の測量装置。
【請求項7】
２つの測定対象物が、共に前記光軸偏向部の偏向範囲に位置し、前記演算制御部は、前記２つの測定対象物をそれぞれ交互にスキャンさせ、スキャン結果に基づき前記２つの各測定対象物の２面のパラメータ、交線のパラメータをそれぞれ演算し、前記２つの測定対象物のパラメータの差分に基づき前記２つの測定対象物が所定の位置関係となる様、該２つの測定対象物を誘導する様構成された請求項３に記載の測量装置。
【請求項8】
前記光軸偏向部は、回転可能な一対の光学プリズムと、該光学プリズムを個々に独立して回転させるモータとを具備し、前記演算制御部は、前記モータの駆動制御により、前記一対の光学プリズムの回転方向、回転速度、回転比を制御し、前記光軸偏向部による測距光軸の偏向を制御し、前記測距光を２次元スキャンさせる請求項１～請求項７のうちいずれか１項に記載の測量装置。
【請求項9】
前記測量装置本体を上下方向及び左右方向に回転可能に支持する支持部と、前記測量装置本体を上下方向及び左右方向に回転する回転駆動部と、前記測量装置本体の上下角及び左右角を検出する角度検出器とを更に具備する請求項１～請求項７のうちいずれか１項に記載の測量装置。
【請求項10】
前記光軸偏向部により偏向されない状態の前記測距光軸である基準光軸と平行な撮像光軸を有する撮像部を更に具備し、前記演算制御部は、前記撮像部により取得された画像に基づき測定する前記測定対象物を選択する請求項１～請求項７のうちいずれか１項に記載の測量装置。
【請求項11】
前記演算制御部は、前記撮像部で撮像された画像に基づき前記測定対象物を追尾する請求項１０に記載の測量装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、測定対象物を測定可能な測量装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
建設現場に於いて、柱等の部材を所定の位置に設置する場合、或は所定の部材を別の部材に取付ける場合、各部材は正しい位置、正しい姿勢で設置する必要がある。従来では、２箇所以上から部材を観察し、目視により部材を所定の位置に誘導していた。この為、部材の誘導の為に複数の作業者が必要となり、効率が悪かった。
【0003】
又、部材を所定の位置に誘導する為に、トータルステーションを用いる場合がある。この場合、既知の点に設置したトータルステーションにより部材を測定しつつ追尾し、測定結果と設計図データを比較することで、部材を所定の位置に誘導している。
【0004】
然し乍ら、トータルステーションは、所定の測定点の測量を行う測量装置である為、点のデータしか得られない。この為、測定結果からは全体の位置や姿勢等のパラメータを判断することができず、正確な誘導が困難であった。
【0005】
又、部材を所定の位置に誘導する為に、３次元レーザスキャナを用いる場合もある。この場合、３次元レーザスキャナを用いて部材の点群データを取得することで、部材の全体の位置や姿勢等のパラメータも検出でき、部材の正確な誘導が可能となる。
【0006】
然し乍ら、レーザスキャナの場合、全周囲の点群データを取得する為、データ数が大量となると共に、点群データの取得に時間を要する。更に、全ての点群データを取得した後に、後処理により部材の位置と姿勢を検出する必要があり、リアルタイムで施工することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０１６－１５１４２２号公報
【文献】特開２０１６－１５１４２３号公報
【文献】特開２０１６－１６１４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、測定対象物のパラメータをリアルタイムで取得可能とする測量装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明は、測量装置本体を具備し、該測量装置本体は、測定対象物に向って測距光を射出する測距光射出部と、反射測距光を受光し、受光信号を発する受光部と、前記受光信号に基づき測距を行う測距部と、測距光軸上に設けられ、該測距光軸を２次元に偏向可能な光軸偏向部と、前記測距光軸の偏角を検出し、測角を行う射出方向検出部と、前記光軸偏向部の偏向作用及び前記測距部の測距作用を制御する演算制御部と、該演算制御部による演算結果を表示する表示部とを具備し、前記演算制御部は、前記光軸偏向部により所定のスキャンパターンで前記測定対象物の少なくとも１面を少なくとも１周期スキャンし、スキャンの軌跡に沿って得られた点群データの測定結果に基づき面のパラメータを演算し、演算されたパラメータを前記表示部に表示させる様構成された測量装置に係るものである。
【0010】
又本発明は、前記面のパラメータは、少なくとも面の傾き及び傾き方向の情報を含む測量装置に係るものである。
【0011】
又本発明は、前記演算制御部は、前記点群データのうち連続する３点の測定点に基づき該３点の測定点が存在する面の法線ベクトルを演算し、該法線ベクトルに基づき面を演算し、演算結果に基づき前記面のパラメータを演算する測量装置に係るものである。
【0012】
又本発明は、前記演算制御部は、前記測定対象物の隣接する２面に掛渡る様測距光をスキャンさせ、スキャン結果に基づき前記２面と該２面が交差する交線のパラメータを演算し、該パラメータと予め設定された基準位置との差分を演算し、該差分に基づき前記測定対象物を前記基準位置迄誘導する様構成された測量装置に係るものである。
【0013】
又本発明は、２つの測定対象物が、共に前記光軸偏向部の偏向範囲に位置し、前記演算制御部は、前記２つの測定対象物の少なくとも１面をそれぞれ交互にスキャンさせ、スキャン結果に基づき前記２つの測定対象物の面のパラメータをそれぞれ演算し、各パラメータの差分に基づき前記２つの測定対象物が所定の位置関係となる様該２つの測定対象物を誘導する様構成された測量装置に係るものである。
【0014】
又本発明は、前記光軸偏向部は、回転可能な一対の光学プリズムと、該光学プリズムを個々に独立して回転させるモータとを具備し、前記演算制御部は、前記モータの駆動制御により、前記一対の光学プリズムの回転方向、回転速度、回転比を制御し、前記光軸偏向部による測距光軸の偏向を制御し、前記測距光を２次元スキャンさせる測量装置に係るものである。
【0015】
又本発明は、前記測量装置本体を上下方向及び左右方向に回転可能に支持する支持部と、前記測量装置本体を上下方向及び左右方向に回転する回転駆動部と、前記測量装置本体の上下角及び左右角を検出する角度検出器とを更に具備する測量装置に係るものである。
【0016】
又本発明は、前記光軸偏向部により偏向されない状態の前記測距光軸である基準光軸と平行な撮像光軸を有する撮像部を更に具備し、前記演算制御部は、前記撮像部により取得された画像に基づき測定する前記測定対象物を選択する測量装置に係るものである。
【0017】
更に又本発明は、前記演算制御部は、前記撮像部で撮像された画像に基づき前記測定対象物を追尾する測量装置に係るものである。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、測量装置本体を具備し、該測量装置本体は、測定対象物に向って測距光を射出する測距光射出部と、反射測距光を受光し、受光信号を発する受光部と、前記受光信号に基づき測距を行う測距部と、測距光軸上に設けられ、該測距光軸を２次元に偏向可能な光軸偏向部と、前記測距光軸の偏角を検出し、測角を行う射出方向検出部と、前記光軸偏向部の偏向作用及び前記測距部の測距作用を制御する演算制御部と、該演算制御部による演算結果を表示する表示部とを具備し、前記演算制御部は、前記光軸偏向部により所定のスキャンパターンで前記測定対象物の少なくとも１面を少なくとも１周期スキャンし、スキャンの軌跡に沿って得られた点群データの測定結果に基づき面のパラメータを演算し、演算されたパラメータを前記表示部に表示させる様構成されたので、知りたい情報をリアルタイムで直接得ることができ、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】
【0019】
【図1】本発明の第１の実施例に係る測量装置を示す正面図である。
【図2】本発明の第１の実施例に係る測量装置の概略構成図である。
【図3】本発明の第１の実施例に係る測量装置本体の概略構成図である。
【図4】該測量装置本体に於ける光軸偏向部の概略図である。
【図5】（Ａ）～（Ｃ）は、該光軸偏向部の作用説明図である。
【図6】（Ａ）～（Ｄ）は、本発明の第１の実施例に係る面の演算方法を示す説明図である。
【図7】本発明の第１の実施例に係る測量装置を用いた測定の一例を示す説明図である。
【図8】本発明の第１の実施例に係る測量装置を用いた誘導処理を説明するフローチャートである。
【図9】本発明の第２の実施例に係る測量装置を用いた測定の一例を示す説明図である。
【図10】（Ａ）（Ｂ）は、本発明の第２の実施例に係る２つの測定対象物間の面のパラメータについて説明する説明図である。
【図11】本発明の第２の実施例に係る測量装置を用いた誘導処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【0021】
【0022】
図１中、１は測量装置を示している。該測量装置１は、主に支持装置としての三脚（図示せず）、測量装置本体３、支持部である設置台ユニット４から構成されている。該設置台ユニット４は、前記三脚の上端に取付けられる。前記測量装置本体３は、前記設置台ユニット４によって上下方向、左右方向にそれぞれ回転可能に支持される。
【0023】
前記測量装置本体３は、測距部３０、姿勢検出部５、通信部６、演算制御部２２、記憶部２３、表示部３４、操作部３５を内蔵している（図２参照）。前記測距部３０は測距光を測定対象物、或は測定範囲（以下、測定対象物７と称す）に射出し、反射測距光を受光して測距を行う。又、前記姿勢検出部５は、前記測量装置本体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。更に、前記通信部６は、遠隔操作装置としてのスマートフォンやタブレット等の外部端末装置、或は後述するクレーン等の誘導装置と有線、無線等所要の接続手段で接続されている。前記通信部６を介して、前記遠隔操作装置を付加することで、前記測量装置本体３を遠隔操作可能に構成することもできる。又、前記通信部６を介して、前記測量装置本体３と前記遠隔操作装置、前記誘導装置との間でデータの送受信が可能となっている。
【0024】
図１に示される様に、前記設置台ユニット４は、托架部８、台座９を有している。前記托架部８の下面からは、左右回転軸１１が突設され、該左右回転軸１１は軸受（図示せず）を介して前記台座９に回転自在に嵌合している。前記托架部８は、前記左右回転軸１１を中心に左右方向に回転自在となっている。
【0025】
又、該左右回転軸１１と前記台座９との間には、左右角（前記左右回転軸１１を中心とした回転方向の角度）を検出する左右角検出器１２（例えばエンコーダ）が設けられている。該左右角検出器１２によって、前記托架部８の前記台座９に対する左右方向の相対回転角が検出される。
【0026】
前記台座９に左右回転ギア１３が前記左右回転軸１１と同心に固定され、該左右回転ギア１３には左右ピニオンギア１４が噛合している。前記托架部８には、左右モータ１５が設けられ、前記左右ピニオンギア１４は前記左右モータ１５の出力軸に固着されている。
【0027】
該左右モータ１５の駆動により、前記左右ピニオンギア１４が回転し、該左右ピニオンギア１４が前記左右回転ギア１３の回りを公転する。更に、前記托架部８と前記測量装置本体３とが一体に回転する。而して、前記左右モータ１５によって、前記測量装置本体３が左右方向に回転される。
【0028】
前記托架部８は凹部を有する凹形状であり、凹部に前記測量装置本体３が収納されている。該測量装置本体３は、上下回転軸１６を介して前記托架部８に支持され、前記上下回転軸１６を中心に上下方向に回転自在となっている。
【0029】
前記上下回転軸１６の一端には、上下回転ギア１７が嵌合、固着されている。該上下回転ギア１７には、上下ピニオンギア１８が噛合している。該上下ピニオンギア１８は前記托架部８に設けられた上下モータ１９の出力軸に固着されている。該上下モータ１９が駆動されることで、前記上下ピニオンギア１８が回転され、更に前記上下回転ギア１７、前記上下回転軸１６を介して前記測量装置本体３が回転される。而して、前記上下モータ１９によって、前記測量装置本体３が上下方向に回転される。
【0030】
又、前記上下回転軸１６の一端には、上下角（前記上下回転軸１６を中心とした回転方向の角度）を検出する上下角検出器２１（例えばエンコーダ）が設けられている。該上下角検出器２１により、前記測量装置本体３の前記托架部８に対する上下方向の相対回転角が検出される。
【0031】
前記左右モータ１５と前記上下モータ１９との協働により、前記測量装置本体３を所望の方向へと向けることができる。尚、前記托架部８と前記台座９とにより、前記測量装置本体３の支持部が構成される。又、前記左右モータ１５と前記上下モータ１９とにより、前記測量装置本体３の回転駆動部が構成される。更に、前記左右角検出器１２と前記上下角検出器２１とにより、前記測量装置本体３の左右角及び上下角を検出する角度検出器が構成される。
【0032】
前記左右モータ１５と前記上下モータ１９は、前記測量装置本体３の前記演算制御部２２によって駆動が制御される。前記左右角検出器１２、前記上下角検出器２１によって検出された左右角と上下角は、前記演算制御部２２に入力される。前記測量装置本体３が取得したデータ、即ち左右角、上下角のデータ及び後述する測距データ、後述する画像データ、後述するパラメータデータ等は、前記記憶部２３に保存される。又、前記測量装置本体３が取得した各種データは、前記通信部６を介して端末装置やＰＣ等に送信される。
【0033】
尚、前記測量装置１による測定範囲が、光軸偏向部２４（後述）による偏角の範囲内である場合は、或は該光軸偏向部２４の基準光軸Ｏの方向初期設定を手動で行う場合は、前記左右モータ１５、前記左右角検出器１２、前記上下モータ１９、前記上下角検出器２１等については省略することができる。
【0034】
次に、前記測量装置本体３について、図３を参照して具体的に説明する。
【0035】
該測量装置本体３は、測距光射出部２５、受光部２６、測距演算部２７、撮像部２８、射出方向検出部２９、モータドライバ３１、前記姿勢検出部５、前記通信部６、前記演算制御部２２、前記記憶部２３、撮像制御部３２、画像処理部３３、前記表示部３４、前記操作部３５等を具備している。これらは筐体３６に収納され、一体化されている。尚、前記測距光射出部２５、前記受光部２６、前記測距演算部２７等は、前記測距部３０を構成する。該測距部３０は光波距離計として機能する。
【0036】
前記測距光射出部２５は、射出光軸３７を有し、該射出光軸３７上に発光素子３８、例えばレーザダイオード（ＬＤ）が設けられている。又、前記射出光軸３７上に投光レンズ３９が設けられている。更に、前記射出光軸３７上に設けられた偏光光学部材としての第１反射鏡４１と、受光光軸４２（後述）上に設けられた偏光光学部材としての第２反射鏡４３とによって、前記射出光軸３７は、前記受光光軸４２と合致する様に偏向される。前記第１反射鏡４１と前記第２反射鏡４３とで射出光軸偏向部が構成される。
【0037】
前記発光素子３８はパルスレーザ光線を発する。前記測距光射出部２５は、前記発光素子３８から発せられたパルスレーザ光線を測距光４４として射出する。
【0038】
前記受光部２６について説明する。該受光部２６には、測定対象物からの反射測距光４５が入射する。前記受光部２６は、前記受光光軸４２を有し、該受光光軸４２には、前記第１反射鏡４１、前記第２反射鏡４３によって偏向された前記射出光軸３７が合致する。尚、該射出光軸３７と前記受光光軸４２とが合致した状態を測距光軸４６とする（後述）。
【0039】
偏向された前記射出光軸３７上に、即ち前記受光光軸４２上に前記光軸偏向部２４が配設される。該光軸偏向部２４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。該基準光軸Ｏは、前記光軸偏向部２４によって偏向されなかった時の前記射出光軸３７又は前記受光光軸４２又は前記測距光軸４６と合致する。
【0040】
前記反射測距光４５が前記光軸偏向部２４を透過し、入射した前記受光光軸４２上に結像レンズ４７が配設される。又、前記受光光軸４２上に受光素子４８、例えばアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）が設けられている。前記結像レンズ４７は、前記反射測距光４５を前記受光素子４８に結像する。該受光素子４８は、前記反射測距光４５を受光し、受光信号を発生する。受光信号は、前記測距演算部２７に入力され、該測距演算部２７は受光信号に基づき測定対象物迄の測距を行う。
【0041】
前記記憶部２３は、ＨＤＤ、ＦＤ等の磁気記憶装置、ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＯ等の光学記憶装置、メモリカード等の半導体メモリ等が用いられる。前記記憶部２３には、撮像の制御プログラム、画像処理プログラム、測距プログラム、表示プログラム、通信プログラム、操作コマンド作成プログラム、前記姿勢検出部５からの姿勢検出結果に基づき前記測量装置本体３の傾斜角、傾斜方向を演算する傾斜角演算プログラム、測距を実行する為の測定プログラム、前記光軸偏向部２４の偏向作動を制御する為の偏向制御プログラム、前記測定対象物７を追尾する為の追尾プログラム、測定結果に基づき前記測定対象物７の位置や姿勢、方向等のパラメータを演算する為のパラメータ演算プログラム、撮像された画像に基づき前記測定対象物７を検出或は該測定対象物７の角部を検出する検出プログラム、前記測定対象物７の稜線や角部を演算する為の演算プログラム、測定結果と設計図面データとの比較に基づき誘導情報を演算する誘導プログラム、各種演算を実行する演算プログラム等の各種プログラムが格納される。又、測距データ、測角データ、画像データ、設計図面データ等の各種データが格納される。
【0042】
前記演算制御部２２は、前記測量装置本体３の作動状態に応じて、前記各種プログラムを展開、実行して前記測量装置本体３による前記測距光射出部２５の制御、前記測距演算部２７の制御、前記撮像部２８の制御等を行い、測距を実行する。尚、前記演算制御部２２としては、本装置に特化したＣＰＵ、或は汎用ＣＰＵが用いられる。
【0043】
図４を参照して、前記光軸偏向部２４について説明する。
【0044】
該光軸偏向部２４は、一対の光学プリズム４９，５１から構成される。該光学プリズム４９，５１は、それぞれ同径の円板形であり、前記受光光軸４２上に該受光光軸４２と直交して同心に配置され、所定間隔で平行に配置されている。前記光学プリズム４９は、光学ガラスにて成形され、平行に配置された３つの三角プリズム５２ａ，５２ｂ，５２ｃを有している。前記光学プリズム５１は、光学ガラスにて成形され、平行に配置された３つの三角プリズム５３ａ，５３ｂ，５３ｃを有している。尚、前記三角プリズム５２ａ，５２ｂ，５２ｃと前記三角プリズム５３ａ，５３ｂ，５３ｃは、全て同一偏角の光学特性を有している。
【0045】
各三角プリズムの幅、形状は全て同じでもよく、或は異なっていてもよい。尚、中心に位置する前記三角プリズム５２ａ，５３ａの幅は、前記測距光４４のビーム径よりも大きくなっている。従って、該測距光４４は、前記三角プリズム５２ａ，５３ａのみを透過する様になっている。尚、中心以外に位置する三角プリズムについては、多数の小さい三角プリズムで構成してもよい。
【0046】
更に、中心の前記三角プリズム５２ａ，５３ａについては光学ガラス製とし、中心以外の前記三角プリズム５２ｂ，５２ｃ、前記三角プリズム５３ｂ，５３ｃについては光学プラスチック製としてもよい。これは、前記光軸偏向部２４から前記測定対象物７迄の距離は大きい為、前記三角プリズム５２ａ，５３ａの光学特性については精度が要求される。一方、前記三角プリズム５２ｂ，５２ｃ、前記三角プリズム５３ｂ，５３ｃから前記受光素子４８迄の距離は小さく、高精度の光学特性は必要ないという理由による。
【0047】
前記光軸偏向部２４の中央部（前記三角プリズム５２ａ，５３ａの中央部）は、前記測距光４４が透過し、射出される測距光偏向部（第１光軸偏向部）となっている。前記光軸偏向部２４の中央部を除く部分（前記三角プリズム５２ａ，５３ａの両端部及び前記三角プリズム５２ｂ，５２ｃ、前記三角プリズム５３ｂ，５３ｃ）は、前記反射測距光４５が入射し、透過する反射測距光偏向部（第２光軸偏向部）となっている。
【0048】
前記光学プリズム４９，５１は、それぞれ前記受光光軸４２を中心に独立して個別に回転可能に配設されている。前記光学プリズム４９，５１は、回転方向、回転量、回転速度が独立して制御されることで、射出される前記測距光４４の前記射出光軸３７を任意の方向に偏向し、又受光される前記反射測距光４５の前記受光光軸４２を前記射出光軸３７と平行に偏向する。
【0049】
前記光学プリズム４９，５１の外形形状は、それぞれ前記受光光軸４２（基準光軸Ｏ）を中心とする円形であり、前記反射測距光４５の広がりを考慮し、充分な光量を取得できる様、前記光学プリズム４９，５１の直径が設定されている。
【0050】
前記光学プリズム４９の外周には、リングギア５４が嵌設される。前記光学プリズム５１の外周には、リングギア５５が嵌設される。
【0051】
前記リングギア５４には駆動ギア５６が噛合している。該駆動ギア５６はモータ５７の出力軸に固着されている。同様に、前記リングギア５５には駆動ギア５８が噛合している。該駆動ギア５８はモータ５９の出力軸に固着されている。前記モータ５７，５９は、前記モータドライバ３１に電気的に接続されている。
【0052】
前記モータ５７，５９は、回転角を検出できるもの、或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。或は、モータの回転量（回転角を）を検出する回転角検出器、例えばエンコーダ等を用いて前記モータ５７，５９の回転量を検出してもよい。該モータ５７，５９の回転量がそれぞれ検出され、前記モータドライバ３１により前記モータ５７，５９が個別に制御される。尚、エンコーダを直接リングギア５４，５５にそれぞれ取付けてもよい。この場合、エンコーダにより前記リングギア５４，５５の回転角が直接検出される。
【0053】
ここで、前記光軸偏向部２４の偏向角は、前記光学プリズム４９，５１の回転角に対して小さい為（例えば、偏向角±１０°させる為の回転角が±４０°）、高精度に変更させることができる。
【0054】
前記駆動ギア５６，５８、前記モータ５７，５９は、前記測距光射出部２５と干渉しない位置、例えば前記リングギア５４，５５の下側に設けられている。
【0055】
前記投光レンズ３９、前記第１反射鏡４１、前記第２反射鏡４３、前記測距光偏向部等は、投光光学系を構成する。又、前記反射測距光偏向部、前記結像レンズ４７等は、受光光学系を構成する。
【0056】
前記測距演算部２７としては、本装置に特化したＣＰＵ、或は汎用ＣＰＵが用いられる。前記測距演算部２７は、前記発光素子３８を制御し、前記測距光４４としてレーザ光線をパルス発光又はバースト発光（断続発光）させる。該測距光４４が前記三角プリズム５２ａ，５３ａ（測距光偏向部）により、前記測定対象物７に向う様前記射出光軸３７が偏向される。前記測距光軸４６が前記測定対象物７を視準した状態で、測距が行われる。尚、前記測距演算部２７については、前記演算制御部２２の一部の機能を割当ててもよい。
【0057】
前記測定対象物７から反射された前記反射測距光４５は、前記三角プリズム５２ａの一部と前記三角プリズム５２ｂ，５２ｃ、前記三角プリズム５３ａの一部と前記三角プリズム５３ｂ，５３ｃ（反射測距光偏向部）、前記結像レンズ４７を介して入射し、前記受光素子４８に受光される。該受光素子４８は、受光信号を前記測距演算部２７に送出する。該測距演算部２７は、前記受光素子４８からの受光信号に基づき、パルス光毎に測定点（測距光が照射された点）の測距を行う。測距データは、前記記憶部２３に格納される。
【0058】
前記射出方向検出部２９は、前記モータ５７，５９に入力する駆動パルスをカウントすることで、前記モータ５７，５９の回転角を検出する。或は、前記射出方向検出部２９は、エンコーダからの信号に基づき、前記モータ５７，５９の回転角を検出する。又、前記射出方向検出部２９は、前記モータ５７，５９の回転角に基づき、前記光学プリズム４９，５１の回転位置を演算する。更に、前記射出方向検出部２９は、前記光学プリズム４９，５１の屈折率と回転位置とに基づき、各パルス光毎の前記測距光４４の偏角、射出方向を検出する。演算結果（測角結果）は、測距結果に関連付けられて前記演算制御部２２に入力される。尚、前記測距光４４がバースト発光される場合は、断続測距光毎に測距が実行される。
【0059】
前記演算制御部２２は、前記モータ５７，５９の回転方向、回転速度、前記モータ５７，５９間の回転比を制御することで、前記光軸偏向部２４による偏向作用を制御する。又、前記測距光４４の偏角、射出方向から、前記基準光軸に対する測定点の水平角、鉛直角を演算する。更に、測定点についての水平角、鉛直角を前記測距データに関連付けることで、前記演算制御部２２は、前記測定対象物７の３次元データを演算することができる。而して、前記測量装置１は、トータルステーションとしても機能する。
【0060】
次に、前記姿勢検出部５について説明する。尚、該姿勢検出部５としては、特許文献２に開示された姿勢検出部を使用することができる。
【0061】
該姿勢検出部５について簡単に説明する。該姿勢検出部５は、フレーム６１を有している。該フレーム６１は、前記筐体３６に固定され、或は構造部材に固定され、前記測量装置本体３と一体となっている。
【0062】
前記フレーム６１には、ジンバルを介してセンサブロック６２が取付けられている。該センサブロック６２は、直交する２軸を中心に２方向にそれぞれ３６０°回転自在となっている。
【0063】
該センサブロック６２には、第１傾斜センサ６３、第２傾斜センサ６４が取付けられている。前記第１傾斜センサ６３は水平を高精度に検出するものであり、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である。或は、前記第１傾斜センサ６３は封入した気泡の位置変化で傾斜を検出する気泡管である。又、前記第２傾斜センサ６４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。
【0064】
前記センサブロック６２の、前記フレーム６１に対する２軸についての相対回転角は、エンコーダ６５，６６によって検出される様になっている。
【0065】
又、前記センサブロック６２を回転させ、水平に維持するモータ（図示せず）が前記２軸に関してそれぞれ設けられている。該モータは、前記第１傾斜センサ６３、前記第２傾斜センサ６４からの検出結果に基づき、前記センサブロック６２を水平に維持する様に前記演算制御部２２によって制御される。
【0066】
前記センサブロック６２が傾斜していた場合（前記測量装置本体３が傾斜していた場合）、前記センサブロック６２（水平）に対する前記フレーム６１の相対回転角が前記エンコーダ６５，６６によって検出される。該エンコーダ６５，６６の検出結果に基づき、前記測量装置本体３の傾斜角、傾斜方向が検出される。
【0067】
前記センサブロック６２は、２軸について３６０°回転自在であるので、前記姿勢検出部５がどの様な姿勢となろうとも、例えば該姿勢検出部５の天地が逆になった場合であっても、全方向での姿勢検出が可能である。
【0068】
姿勢検出に於いて、高応答性を要求する場合は、前記第２傾斜センサ６４の検出結果に基づき姿勢検出と姿勢制御が行われるが、該第２傾斜センサ６４は前記第１傾斜センサ６３に比べ検出精度が悪いのが一般的である。
【0069】
前記姿勢検出部５では、高精度の前記第１傾斜センサ６３と高応答性の前記第２傾斜センサ６４を具備することで、該第２傾斜センサ６４の検出結果に基づき姿勢制御を行い、前記第１傾斜センサ６３により高精度の姿勢検出を可能とする。
【0070】
該第１傾斜センサ６３の検出結果で、前記第２傾斜センサ６４の検出結果を較正することができる。前記第１傾斜センサ６３が水平を検出した時の前記エンコーダ６５，６６の値、即ち実際の傾斜角と前記第２傾斜センサ６４が検出した傾斜角との間で偏差を生じれば、該偏差に基づき前記第２傾斜センサ６４の傾斜角を較正することができる。
【0071】
従って、予め、該第２傾斜センサ６４の検出傾斜角と、前記第１傾斜センサ６３による水平検出と前記エンコーダ６５，６６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、前記第２傾斜センサ６４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、該第２傾斜センサ６４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。
【0072】
前記演算制御部２２は、傾斜の変動が大きい時、傾斜の変化が早い時は、前記第２傾斜センサ６４からの信号に基づき、前記モータを制御する。又、前記演算制御部２２は、傾斜の変動が小さい時、傾斜の変化が緩やかな時、即ち前記第１傾斜センサ６３が追従可能な状態では、該第１傾斜センサ６３からの信号に基づき、前記モータを制御する。
【0073】
尚、前記記憶部２３には、前記第１傾斜センサ６３の検出結果と前記第２傾斜センサ６４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。前記第１傾斜センサ６３からの信号に基づき、前記第２傾斜センサ６４による検出結果を較正する。この較正により、該第２傾斜センサ６４による検出結果を前記第１傾斜センサ６３の検出精度迄高めることができる。よって、前記姿勢検出部５による姿勢検出に於いて、高精度を維持しつつ高応答性を実現することができる。
【0074】
前記撮像部２８は、前記測量装置本体３の前記基準光軸Ｏと平行な撮像光軸６７と、該撮像光軸６７に配置された撮像レンズ６８と、前記撮像光軸６７に配置された撮像素子６９とを有している。前記撮像部２８は、前記光学プリズム４９，５１による最大偏角θ／２（例えば±３０°）と略等しいか、或は最大偏角よりも大きい画角を有するカメラである。前記撮像部２８は、例えば５０°～６０°の画角を有し、前記測量装置本体３のスキャン範囲（スキャン可能な範囲）を含む画像データを取得する。前記撮像光軸６７と前記射出光軸３７及び前記基準光軸Ｏとの関係は既知である。即ち、前記撮像光軸６７と前記射出光軸３７及び基準光軸Ｏとは平行であり、又各光軸間の距離は既知の値となっている。
【0075】
又、前記撮像部２８は、静止画像又は連続画像或は動画像がリアルタイムで取得可能である。前記撮像部２８で取得された画像の中心は、前記撮像光軸６７と合致する。従って、前記基準光軸Ｏは前記撮像光軸６７との既知の関係に基づき、画像の中心に対して所定の画角ずれた位置となる。
【0076】
前記撮像制御部３２は、前記撮像部２８の撮像を制御する。前記撮像制御部３２は、前記撮像部２８が前記動画像、又は連続画像を撮像する場合に、動画像又は連続画像を較正するフレーム画像を取得するタイミングと、前記測量装置本体３でスキャンするタイミングとの同期を取っている。前記演算制御部２２は、画像と測定データ（測距データ、測角データ）との関連付けも実行する。
【0077】
前記撮像素子６９は、画素の集合体であるＣＣＤ、或はＣＭＯＳセンサであり、各画素は画像素子上での位置が特定できる様になっている。例えば、各画素は、前記撮像光軸６７を原点とした座標系での画素座標を有し、該画素座標によって画像素子上での位置が特定される。又、前記撮像光軸６７と前記基準光軸Ｏとの関係（距離）が既知であるので、測距部による測定位置と、前記撮像素子６９上での位置（画素）との相互関連付けが可能である。前記撮像素子６９から出力される画像信号は、前記撮像制御部３２を介して前記画像処理部３３に入力される。
【0078】
前記画像処理部３３は、前記撮像部２８で取得した画像データについて、エッジ抽出処理等の画像処理を行い、前記測定対象物７の稜線や中心線の抽出を行う。
【0079】
前記表示部３４は、前記撮像部２８により取得した画像や前記測定対象物７のパラメータ等を表示する。又、前記操作部３５は、測定条件の設定や前記測定対象物７の選択等を入力する。尚、前記表示部３４をタッチパネルとしてもよい。この場合、該表示部３４が操作部も兼ねるので、前記操作部３５を省略することができる。又、前記表示部３４及び前記操作部３５をユニット化し、該ユニットを前記測量装置本体３に対して着脱可能としてもよい。この場合、前記ユニットには別途通信部が設けられる。更に、スマートフォンやタブレット等の端末装置を前記表示部３４及び前記操作部３５として用いてもよい。この場合、前記端末装置は遠隔操作装置として機能し、前記通信部６を介して前記測量装置本体３の遠隔操作が可能となっている。
【0080】
【0081】
尚、図５（Ａ）では、説明を簡略化する為、前記光学プリズム４９，５１について、前記三角プリズム５２ａ，５３ａと、前記三角プリズム５２ｂ，５２ｃ，５３ｂ，５３ｃとを分離して示している。又、図５（Ａ）は、前記三角プリズム５２ａ，５３ａ、前記三角プリズム５２ｂ，５２ｃ，５３ｂ，５３ｃが同方向に位置した状態を示しており、この状態では最大の偏角（例えば、±３０°）が得られる。又、前記光学プリズム４９，５１のいずれか一方が他方に対して１８０°回転した位置にある状態では、該光学プリズム４９，５１の相互の光学作用が相殺され、最小の偏角（０°）となる。従って、前記光学プリズム４９，５１を経て射出、受光されるレーザ光線の光軸（前記測距光軸４６）は、前記基準光軸Ｏと合致する。
【0082】
前記発光素子３８から前記測距光４４が発せられ、該測距光４４は前記投光レンズ３９で平行光束とされ、前記測距光偏向部（前記三角プリズム５２ａ，５３ａ）を透過して前記測定対象物７に向けて射出される。ここで、前記測距光偏向部を透過することで、前記測距光４４は前記三角プリズム５２ａ，５３ａによって所要の方向に偏向されて射出される（図５（Ａ））。
【0083】
前記測定対象物７で反射された前記反射測距光４５は、前記反射測距光偏向部を透過して入射され、前記結像レンズ４７により前記受光素子４８に集光される。
【0084】
前記反射測距光４５が前記反射測距光偏向部を透過することで、前記反射測距光４５の光軸は、前記受光光軸４２と合致する様に前記三角プリズム５２ｂ，５２ｃ及び前記三角プリズム５３ｂ，５３ｃによって偏向される（図５（Ａ））。
【0085】
前記光学プリズム４９と前記光学プリズム５１との回転位置の組合わせにより、射出する前記測距光４４の偏光方向、偏角を任意に変更することができる。
【0086】
又、前記光学プリズム４９と前記光学プリズム５１との位置関係を固定した状態で（前記光学プリズム４９と前記光学プリズム５１とで得られる偏角を固定した状態で）、前記モータ５７，５９により、前記光学プリズム４９と前記光学プリズム５１とを一体に回転すると、前記測距光偏向部を透過した前記測距光４４が描く軌跡は前記基準光軸Ｏを中心とした円となる。
【0087】
従って、前記発光素子３８よりレーザ光線を発光させつつ、前記光軸偏向部２４を回転させれば、前記測距光４４を円の軌跡でスキャンさせることができる。尚、前記反射測距光偏向部は、前記測距光偏向部と一体に回転していることは言う迄もない。
【0088】
図５（Ｂ）は、前記光学プリズム４９と前記光学プリズム５１とを相対回転させた場合を示している。前記光学プリズム４９により偏向された光軸の偏光方向を偏向Ａとし、前記光学プリズム５１により偏向された光軸の偏光方向を偏向Ｂとすると、前記光学プリズム４９，５１による光軸の偏向は、該光学プリズム４９，５１間の角度差をθとして、合成偏向Ｃとなる。
【0089】
従って、前記光学プリズム４９と前記光学プリズム５１とを逆向きに等速度で回転させることで、前記測距光４４を合成偏向Ｃ方向に直線７１の軌跡で往復スキャンさせることができる。
【0090】
更に、図５（Ｃ）に示される様に、前記光学プリズム４９の回転速度に対して遅い回転速度で前記光学プリズム５１を回転させれば、角度差θは漸次増大しつつ前記測距光４４が回転される。従って、該測距光４４のスキャン軌跡はスパイラル状となる。
【0091】
又、前記光学プリズム４９、前記光学プリズム５１の回転方向、回転速度を個々に制御することで、前記測距光４４のスキャン軌跡を前記基準光軸Ｏを中心とした種々の２次元のスキャンパターンとすることができる。
【0092】
【0093】
該測定対象物７のパラメータを演算する場合、先ず前記操作部３５を介して前記測距光４４のスキャンパターンを設定し、該スキャンパターンの軌跡が前記測定対象物７の中の少なくとも１つの面を含む様、基準光軸Ｏを前記測定対象物７へと向ける。図６（Ａ）は、円状のスキャンパターン７２を用い、該スキャンパターン７２が前記測定対象物７の２面７ａ，７ｂに掛渡る様に前記測距光４４をスキャンさせた場合を示している。該測距光４４をスキャンさせることで、前記スキャンパターン７２の軌跡に沿った点群データが取得される。
【0094】
点群データは、前記スキャンパターン７２の軌跡に沿って所定角度ピッチ毎に測定した測定点７３の集合である。図６（Ｂ）は、点群データから抽出した４つの連続する測定点７３ａ～７３ｄと、前記測定点７３ａと前記測定点７３ｂを結ぶベクトル７４、前記測定点７３ｂと前記測定点７３ｃを結ぶベクトル７５、前記測定点７３ｃと前記測定点７３ｄを結ぶベクトル７６を示している。本実施例では、連続する３点の測定点の測定結果に基づき、法線ベクトルを演算することができる。
【0095】
図６（Ｃ）に示される様に、前記ベクトル７４と前記ベクトル７５の外積を演算することで、法線ベクトル７７を求めることができる。該法線ベクトル７７は、前記測定点７３ａ～７３ｃの３点が存在する面に対して直交するベクトルとなっている。従って、前記法線ベクトル７７に基づき、前記測定点７３ａ～７３ｃが存在する面が演算される。更に、この面が前記測定対象物７を構成していることから、面の演算結果に基づき、前記測定対象物７の傾きや傾き方向等を演算することができる。ここで、面の状態、姿勢を表す傾き、傾き方向、前記測量装置本体３に対する距離や方向等をパラメータと定義する。
【0096】
同様に、図６（Ｄ）に示される様に、前記ベクトル７５と前記ベクトル７６の外積を演算することで、法線ベクトル７８を求めることができる。該法線ベクトル７８は、前記測定点７３ｂ～７３ｄの３点が存在する面に対して直交するベクトルとなっている。従って、前記法線ベクトル７８に基づき、前記測定点７３ｂ～７３ｄが存在する面が演算される。又、面の演算結果に基づき、前記測定対象物７を構成する面のパラメータを演算することができる。
【0097】
ここで、前記法線ベクトル７７と前記法線ベクトル７８が平行であった場合、即ち、前記測定点７３ａ～７３ｃが存在する面と、前記測定点７３ｂ～７３ｄが存在する面とが一致した場合には、前記測定点７３ａ～７３ｃが存在する面と前記測定点７３ｂ～７３ｄが存在する面とが同一面であると判断することができる。
【0098】
又、前記法線ベクトル７７と前記法線ベクトル７８が平行ではなかった場合、即ち、前記測定点７３ａ～７３ｃが存在する面と、前記測定点７３ｂ～７３ｄが存在する面とが一致しなかった場合には、前記測定点７３ａ～７３ｃが存在する面と前記測定点７３ｂ～７３ｄが存在する面とが異なる面であると判断することができる。
【0099】
点群データの残りの前記測定点７３についても、上記と同様の処理を行う。これにより、多数の平行な法線ベクトルを有する前記２つの面７ａ，７ｂと、該２つの面７ａ，７ｂのどちらとも直交しない法線ベクトルを有する面を演算することができる。
【0100】
ここで、前記２つの面７ａ，７ｂのどちらとも直交しない法線ベクトルが求められるのは、３つの測定点のうちの１点が異なる面に存在することを示す。従って、前記２つの面７ａ，７ｂのどちらとも直交しない法線ベクトルを演算する為に用いた３つの測定点の間に、前記２つの面７ａ，７ｂの交差位置（交線）７ｃが存在すると見なすことができる。或は、前記撮像部２８で取得された画像を前記画像処理部３３にて画像処理し、前記測定対象物７のエッジ検出を行ってもよい。
【0101】
前記測定対象物７の２面７ａ，７ｂが演算されることで、前記演算制御部２２により前記２面７ａ，７ｂのパラメータが演算される。又、前記交線７ｃ（直線の式）が演算されることで、前記演算制御部２２により前記交線７ｃのパラメータが演算される。ここで、交線のパラメータとは、例えば交線の位置、交線の傾き及び傾き方向を示す。演算された前記２面７ａ，７ｂのパラメータ、前記交線７ｃのパラメータは、前記表示部３４に表示される。
【0102】
次に、図７及び図８のフローチャートを参照し、前記測量装置１を用いた前記測定対象物７の誘導処理について説明する。尚、図７では、例えばクレーン７９で吊下げた角柱状の測定対象物（鉄骨）７を基準位置８１へ誘導する例を示している。
【0103】
ＳＴＥＰ：０１ 先ず始めに、前記操作部３５より前記基準位置８１を設定する。該基準位置８１は、前記測定対象物７の設置位置である。前記基準位置８１は、例えば前記記憶部２３に格納された設計図面データに基づき設定される。尚、前記基準位置８１は、前記撮像部２８で取得された画像内に位置するのが望ましい。
【0104】
ＳＴＥＰ：０２ 次に、作業者は、前記撮像部２８で取得され、前記表示部３４に表示された画像に基づき前記測定対象物７を選択する。或は、予め記憶された該測定対象物７の形状に基づき、前記演算制御部２２が前記測定対象物７を画像から自動で検出する様にしてもよい。
【0105】
ＳＴＥＰ：０３ 該測定対象物７が選択されると、前記演算制御部２２は、任意の位置に設置した前記測量装置１により前記基準位置８１を測定させる。該基準位置８１を測定させることで、前記測量装置１の設置位置を基準とした前記基準位置８１の３次元座標を測定する。尚、設計図面データの座標系に於ける既知の点に前記測量装置１を設置する場合には、ＳＴＥＰ：０３は省略してもよい。
【0106】
ＳＴＥＰ：０４ 前記測定対象物７の測定後、前記演算制御部２２は、所定の２次元の閉ループのスキャンパターンで前記測定対象物７をスキャンさせる。本実施例では、２次元閉ループのスキャンパターンとして、円状の前記スキャンパターン７２を用い、前記２つの面７ａ，７ｂに掛渡る様に前記測定対象物７を１周期スキャンする。該測定対象物７をスキャンすることで、前記スキャンパターン７２の軌跡に沿って点群データが取得される。
【0107】
又、前記演算制御部２２は、前記測定対象物７のスキャンと並行して、該測定対象物７を追尾させる。該測定対象物７の追尾は、例えば該測定対象物７が画像の所定位置に位置する様、前記左右モータ１５、前記上下モータ１９、前記モータ５７，５９を駆動させる。
【0108】
ＳＴＥＰ：０５ 点群データが取得されると、前記演算制御部２２は、上記した様に、連続する４つの測定点７３ａ～７３ｄに基づき、前記２つの面７ａ，７ｂ及び前記交線７ｃを演算する。又、前記演算制御部２２は、演算した前記２つの面７ａ，７ｂに基づき、前記２つの面７ａ，７ｂのパラメータを演算する。更に、前記演算制御部２２は、演算した前記交線７ｃに基づき、該交線７ｃのパラメータを演算する。
【0109】
ＳＴＥＰ：０６ パラメータの演算後、前記演算制御部２２は、前記２つの面７ａ，７ｂのパラメータ、前記交線７ｃのパラメータの演算結果と、前記基準位置８１の３次元座標に基づき、前記測定対象物７と前記基準位置８１との差分を演算する。ここで、演算された差分とは、前記基準位置８１に対する前記２つの面７ａ，７ｂ（或は前記交線７ｃ）の水平２方向の差分、前記交線７ｃ（或は軸心）の鉛直に対する傾斜角及び傾斜方向、前記基準位置８１に対する前記２つの面７ａ，７ｂ（或は前記交線７ｃ）の回転角を示す。
【0110】
ＳＴＥＰ：０７ 演算された差分は、前記表示部３４に表示されると共に、前記通信部６を介して前記クレーン７９に送信される。作業者は、該クレーン７９に送信された差分情報に基づき、前記測定対象物７を前記基準位置８１に誘導する。尚、前記２つの面７ａ，７ｂと前記交線７ｃから、既知のサイズの前記測定対象物（鉄骨）７の中心軸を求め、該中心軸を前記基準位置８１に誘導してもよい。
【0111】
ＳＴＥＰ：０８ 前記測定対象物７のスキャン及び前記２つの面７ａ，７ｂ（或は前記交線７ｃ）のパラメータの演算は、前記測定対象物７と前記基準位置８１との差分が０となる迄繰返し実行される。該差分が０となると、前記測定対象物７が前記基準位置８１迄誘導されたと判断され、前記測定対象物７の誘導処理を終了する。
【0112】
上述の様に、第１の実施例では、前記測定対象物７を所定のスキャンパターン７２でスキャンし、スキャン結果に基づき前記測定対象物７の面７ａ，７ｂのパラメータを演算し、演算した面のパラメータに基づき測定対象物７の誘導処理を行っている。或は、前記測定対象物７の前記交線７ｃのパラメータを演算し、演算した前記交線７ｃのパラメータに基づき前記測定対象物７の誘導処理を行っている。
【0113】
従って、前記測量装置１により全周囲の点群データを取得する必要がないので、取得されるデータ数を大幅に低減でき、演算量も低減させることができる。又、演算量が低減することで、リアルタイムでの誘導が可能となり、作業性を向上させることができる。
【0114】
又、第１の実施例では、測定結果ではなく、面及び交線のパラメータを表示させ、パラメータに基づき前記測定対象物７を誘導するので、作業者はリアルタイムで知りたい情報を直接得ることができる。更に、誘導処理は１人で実行可能であるので、作業性をより向上させることができる。
【0115】
尚、第１の実施例では、前記測定対象物７を角柱状としているが、該測定対象物７は円柱状でもよい。この場合、該測定対象物７の半径方向両端が軌跡内に含まれる様前記スキャンパターン７２を設定し、点群データに基づき半径方向両端を検出する。更に、検出した半径方向両端に基づき前記測定対象物７の中心軸を検出し、該中心軸の鉛直に対する傾斜角及び傾斜方向、該中心軸と前記基準位置８１との水平２方向の差分に基づき前記測定対象物７を誘導することができる。或は、円柱状の該測定対象物７から得られた全ての点群データに基づき、径が既知の円柱をマッチングさせ、マッチング結果に基づき前記測定対象物７の中心軸を求めてもよい。
【0116】
又、第１の実施例では、連続する４つの測定点７３ａ～７３ｄに基づき、前記２つの面７ａ，７ｂ及び前記交線７ｃを演算し、演算結果に基づき前記２つの面７ａ，７ｂ及び前記交線７ｃのパラメータを演算している。一方で、前記スキャンパターン７２の軌跡に沿った点群データの３次元座標に基づく平面フィッティングにより前記２つの面７ａ，７ｂを演算してもよい。この場合、平面フィッティングされた前記２つの面７ａ，７ｂの交差位置が交線７ｃとなる。
【0117】
又、第１の実施例では、前記２つの面７ａ，７ｂに掛渡って前記測距光４４をスキャンさせている。一方で、演算するのが面の傾斜や方向のみでよい場合には、１つの面のみの測定でもよい。
【0118】
更に、第１の実施例では、前記スキャンパターン７２として、円状のスキャンパターンを例示しているが、８の字状、トロコイド状等、種々の２次元閉ループのスキャンパターンが適用可能であることは言う迄もない。
【0119】
【0120】
第２の実施例では、角柱状の第１測定対象物８２と第２測定対象物８３のうち、一方に対して他方を誘導処理し、前記第１測定対象物８２と前記第２測定対象物８３とが所定の位置関係となる様調整を行う。
【0121】
ＳＴＥＰ：１１ 作業者は、前記測量装置１を任意の姿勢で保持した状態で、前記撮像部２８で取得された画像に基づき、前記第１測定対象物８２と第２測定対象物８３とを選択する。或は、予め記憶された前記第１測定対象物８２と第２測定対象物８３の形状に基づき、前記演算制御部２２が前記第１測定対象物８２と第２測定対象物８３を画像から自動で検出する様にしてもよい。
【0122】
ＳＴＥＰ：１２ 次に、前記演算制御部２２は、所定のスキャンパターン７２で前記第１測定対象物８２をスキャンさせる。図９中では、円状の前記スキャンパターン７２を用い、前記第１測定対象物８２の２つの面８２ａ，８２ｂに掛渡る様に前記第１測定対象物８２を１周期スキャンする。該第１測定対象物８２をスキャンすることで、前記スキャンパターン７２の軌跡に沿って点群データが取得される。
【0123】
ＳＴＥＰ：１３ 点群データが取得されると、前記演算制御部２２は、連続する４つの測定点７３ａ～７３ｄに基づき、前記２つの面８２ａ，８２ｂ及び交線８２ｃを演算する。又、前記演算制御部２２は、演算した前記２つの面８２ａ，８２ｂ及び前記交線８２ｃに基づき、前記２つの面８２ａ，８２ｂ及び前記交線８２ｃのパラメータを演算する。
【0124】
ＳＴＥＰ：１４ 次に、前記演算制御部２２は、ＳＴＥＰ：１２と同様の前記スキャンパターン７２で前記第２測定対象物８３をスキャンさせる。図９中では、前記第２測定対象物８３の２つ面８３ａ，８３ｂに掛渡る様に前記第２測定対象物８３に対して円スキャンを所要回数、少なくとも１周期スキャンする。該第２測定対象物８３をスキャンすることで、前記スキャンパターン７２の軌跡に沿って点群データが取得される。
【0125】
ここで、前記第１測定対象物８２と第２測定対象物８３は、共に画像内に位置している。又、前記撮像部２８は、前記光軸偏向部２４による偏向範囲と略同等の画角を有している。従って、前記測距光軸４６を前記第１測定対象物８２から前記第２測定対象物８３に移動させる際には、前記光軸偏向部２４を駆動させるだけでよく、前記測量装置本体３を回転させる必要がない。
【0126】
ＳＴＥＰ：１５ 点群データが取得されると、前記演算制御部２２は、連続する４つの測定点７３ａ～７３ｄに基づき、前記２つの面８３ａ，８３ｂ及び交線８３ｃを演算する。又、前記演算制御部２２は、演算した前記２つの面８３ａ，８３ｂ及び前記交線８３ｃに基づき、前記２つの面８３ａ，８３ｂ及び前記交線８３ｃのパラメータを演算する。
【0127】
ＳＴＥＰ：１６ 前記２つの面８２ａ，８２ｂと前記交線８２ｃのパラメータ、前記２つの面８３ａ，８３ｂと前記交線８３ｃのパラメータがそれぞれ演算されると、設計図面データ等に基づき、前記２つの面８２ａ，８２ｂと前記２つの面８３ａ，８３ｂとの間のパラメータの差分、或は前記交線８２ｃと前記交線８３ｃとの間のパラメータの差分を演算する。
【0128】
ここで、演算された差分とは、例えば設計図面データで前記面８２ｂと前記面８３ｂが対向すると設定されていた場合、前記面８２ｂと前記面８３ｂとの距離、前記面８２ｂに対する前記面８３ｂの傾斜角、前記面８２ｂに対する前記面８３ｂの回転角等を示す。
【0129】
図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は前記面８２ｂと前記面８３ｂとの関係を簡略化して示したものである。図１０（Ａ）に示される様に、前記面８２ｂと前記面８３ｂとの距離とは、前記面８２ｂと前記面８３ｂとの最短距離を示す。又、図１０（Ｂ）に示される様に、前記面８２ｂに対する前記８３ｂの傾斜角や回転角とは、例えば前記面８２ｂの法線ベクトル８４と前記面８３ｂの法線ベクトル８５との成す角度を示す。
【0130】
ＳＴＥＰ：１７ 演算された差分は、前記表示部３４に表示される。作業者は、演算された差分が設計図面データに基づいた所定の値となる様、前記第１測定対象物８２と前記第２測定対象物８３を手動或は前記クレーン７９にて移動させる。
【0131】
ＳＴＥＰ：１８ 前記第１測定対象物８２と前記第２測定対象物８３のスキャン及び面や交線のパラメータの演算は、差分が設計図面データに基づいた所定の値となる迄１周期ずつ交互に実行される。前記差分が設計図面データに基づいた所定の値となると、前記第１測定対象物８２と前記第２測定対象物８３とが所定の位置関係となる様誘導されたと判断され、前記第１測定対象物８２と前記第２測定対象物８３の誘導処理を終了する。尚、設計図面データに基づいた所定の値を０とし、差分が０となる迄繰返し実行されてもよい。
【0132】
上述の様に、第２の実施例では、２つの前記第１測定対象物８２と前記第２測定対象物８３との間のパラメータの差分に基づき誘導を行っている。即ち、ここで演算されるパラメータは、一方の測定対象物に対するパラメータであり、水平或は垂直に対するパラメータは必要としない。従って、前記測量装置本体３を整準する必要がなく、更に前記姿勢検出部５も不要である。この為、例えば作業者が該測量装置本体３を任意の姿勢で保持した状態でも誘導処理を行うことができる。
【0133】
又、前記第１測定対象物８２と前記第２測定対象物８３とは同一の画像内で選択されているので、前記第１測定対象物８２と前記第２測定対象物８３を交互に測定させる際には前記光軸偏向部２４を駆動させるだけでよい。従って、前記測量装置本体３を回転させる為の前記左右モータ１５及び前記上下モータ１９が不要となり、装置構成を簡略化することができる。
【0134】
又、第２の実施例でも、前記測量装置１により全周囲の点群データを取得する必要がないので、取得されるデータ数を大幅に低減でき、演算量も低減させることができる。更に、演算量が低減することで、リアルタイムでの誘導が可能となり、作業性を向上させることができる。
【0135】
尚、第２の実施例では、前記第１測定対象物８２と前記第２測定対象物８３に対して、隣接する２面に掛渡る様に測距光４４をスキャンしている。一方で、面と面との距離、一方の面に対する他方の面の角度等を求める場合には、１面と１面のみの測定でよい。更に、プリズムと面との距離（最短距離）を求める場合には、図１０（Ａ）に示される様に１点と１面の測定でよい。
【0136】
又、第２の実施例では、前記姿勢検出部５を設けていないが、該姿勢検出部５を設けてもよいのは言う迄もない。該姿勢検出部５を設けることで、求められるパラメータの種類が増加するので、用途に応じて前記姿勢検出部５を着脱することができる。
【0137】
尚、第１の実施例及び第２の実施例では、２面に掛渡る様に測定対象物をスキャンしている。一方で、例えば隣接する２つの側面の交線、一方の側面と下面との交線、他方の側面と下面との交線を含む様に測定対象物をスキャンしてもよい。
【0138】
この場合、隣接する２つの側面のパラメータが演算できると共に、測定対象物の下端も検出可能であるので、隣接する２つの側面の交線の下端、即ち測定対象物の角部も演算することができる。角部が演算されることで、基準位置等に対する高さ方向の差分も演算可能となるので、誘導処理をより高精度に行うことができる。
【0139】
又、第１の実施例及び第２の実施例では、前記光軸偏向部２４を用いた前記測量装置１を用いて面を測定し、面のパラメータを演算していたが、通常のレーザスキャナを用いてもよい。
【0140】
この場合、設計図面データに基づき、或は前記撮像部２８で撮像された画像に基づき、測定対象物のみが測定される様測定範囲を限定する。限定された測定範囲に向って測距光を偏向させると共に、測距光を走査させ点群データを取得する。点群データ取得後の面の演算、面のパラメータの演算については、第１の実施例及び第２の実施例と同様である。
【0141】
測定範囲が限定されることで、全周囲の点群データを取得する必要がなくなるので、取得される点群データのデータ数を低減させることができる。従って、前記演算制御部２２の演算負担が低減されるので、リアルタイムでのパラメータの演算が可能となり、リアルタイムでの誘導処理が可能となる。
【符号の説明】
【0142】
１ 測量装置
３ 測量装置本体
７ 測定対象物
２２ 演算制御部
２４ 光軸偏向部
２５ 測距光射出部
２６ 受光部
２８ 撮像部
２９ 射出方向検出部
３４ 表示部
４４ 測距光
４５ 反射測距光
７３ 測定点
７４ ベクトル
７５ ベクトル
７６ ベクトル
７７ 法線ベクトル
７８ 法線ベクトル
８１ 基準位置
８２ 第１測定対象物
８３ 第２測定対象物
３ 測量装置本体
７ 測定対象物
２２ 演算制御部
２４ 光軸偏向部
２５ 測距光射出部
２６ 受光部
２８ 撮像部
２９ 射出方向検出部
３４ 表示部
４４ 測距光
４５ 反射測距光
７３ 測定点
７４ ベクトル
７５ ベクトル
７６ ベクトル
７７ 法線ベクトル
７８ 法線ベクトル
８１ 基準位置
８２ 第１測定対象物
８３ 第２測定対象物
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】