JP2007248214A - Horizontal angle measuring method and position measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、測点間又は測点と既知点との間等の水平角度の測定方法並びに該水平角度の測定方法を用いた平面座標の位置を測定する方法に関する。 The present invention relates to a method for measuring a horizontal angle between measurement points or between a measurement point and a known point, and a method for measuring the position of a plane coordinate using the measurement method for the horizontal angle.
従来、測点間又は測点と既知点との間等の水平角度を測定する場合、測点に対応する位置に目標物がなく、地面にベンチマークだけが印されているような時には、測点上に測量ポール等の測標を立て、作業者がトランシット等の経緯機で測標を目で視準することにより、測点間等の水平角度を測定しており、また、その水平角度を利用して測点の平面座標上の位置を測定している。 Conventionally, when measuring a horizontal angle between stations or between a station and a known point, when there is no target at the position corresponding to the station and only the benchmark is marked on the ground, the station A measurement pole such as a survey pole is set on the top, and the operator measures the horizontal angle between the measuring points, etc. by collimating the measurement target with a scale such as a transit. The position of the measuring point on the plane coordinate is measured.
図10は、測量ポール101とトランシット102を用いた従来の水平角度及び平面座標上の位置測定方法(三角測量)を示した図である。この図10において、一箇所の測点P1に対し二箇所の据付点A1、A2を設定しており、両据付点A1、A2間の距離Dと、両据付点A1、A1の平面座標上の位置は予め計測されている。このような条件において、両据付点A1、A2を結ぶ基準線Eに対し、各据付点A1、A2から視準した測点P1の水平角度θ1、θ2を求めると共に測点P1の位置を求めるものである。
FIG. 10 is a diagram showing a conventional horizontal angle and plane coordinate position measurement method (triangulation) using the
作業方法を具体的に説明すると、作業者は、トランシット102を覗きながら、トランシット102を鉛直な回転軸芯回りに回転させ、測量ポール101を視準することにより、視準時の前記水平角度θ1及びθ2をそれぞれ求める。そして、それらの角度θ1、θ2と、据付点A1、A2間の既知の距離Dから、測点P1の平面座標上の位置を求める。
The working method will be described in detail. The operator rotates the
しかし、図10のような測定方法では、作業者がトランシット102を覗きながら測量ポール101を視準するので、夕方の薄暗い時、天候の悪い時又は据付点A1、A2から測点P1までの距離が長い時には、測量ポール101を視認することが困難となり、正確に視準し、測定することができない。すなわち、測量環境によって測定精度が大きく左右されると共に、作業者の熟練度によっても測定精度が大きく左右されるのである。
However, in the measurement method as shown in FIG. 10, the operator collimates the
測量ポール101の代わりに、夕方の薄暗い時等でも測定ができるように、電球あるいはLEDのような発光体を有する測標を測点P1上に設置する方法もあるが、電球やLEDのような光源では、エネルギーが弱いために、測点P1と据付点A1、A2との距離が長い時には、トランシット102まで十分に光が届かず、測量ポール101がぼやけて見え、測定精度の向上は期待できない(特許文献1)。
In place of the
(発明の目的)
本発明の目的は、測量環境が良くない時、たとえば、夕方の薄暗い時、天候の悪い時又は据付点から測点までの距離が長い時でも、また、未熟練者であっても、精度良く測点間又は測点と既知点間等の水平角度を測定できる水平角度測定方法及び位置測定方法を提供することである。
The purpose of the present invention is accurate even when the surveying environment is not good, for example, when it is dim in the evening, when the weather is bad, or when the distance from the installation point to the measuring point is long, or even if it is an unskilled person. It is to provide a horizontal angle measuring method and a position measuring method capable of measuring a horizontal angle between measuring points or between a measuring point and a known point.
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、測点を通る鉛直線上の一点を放射中心として、所定の方位角範囲の全域に亘り水平なレーザー光線を発するレーザー発光装置を、前記測点に設置し、集光レンズにより画像面に集光対象物を結像する集光結像器を、鉛直な回転軸芯回り回転自在に据付点に据え付け、前記集光結像器を前記据付点の回転軸芯回りに回転させ、前記集光レンズの光軸がレーザー光線の放射中心に合致したことを、前記画像面の所定位置にレーザー光線の結像が形成されることにより検出し、該検出により、他の測点、既知点、基準方位又は前記据付点を通る基準線と、前記測点との前記据付点回りの水平角度を求める。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
これによると、集光結像器の集光レンズの光軸を、レーザー発光装置の放射中心に合致させる作業、すなわち従来の視準作業に相当する作業において、所定位置から離れた位置から順次結像が所定位置に近づく変化を確実に認識することができるので、結像が所定位置に達する状態を簡単且つ確実に検出することができ、作業能率及び精度が向上する。 According to this, in the operation of matching the optical axis of the condensing lens of the condensing imager with the radiation center of the laser light emitting device, that is, the operation equivalent to the conventional collimation operation, it is sequentially connected from a position away from the predetermined position. Since the change in which the image approaches the predetermined position can be reliably recognized, the state in which the image formation reaches the predetermined position can be detected easily and reliably, and the work efficiency and accuracy are improved.
また、直進性を有すると共にエネルギーの強いレーザー光線を測標として利用しているので、夕方の薄暗い時や天候の悪い時でも精度良く測定できると共に、電球やLED等と比べても、画像面上の結像がはっきりとし、したがって遠い測点でも確実に測定することができる。 In addition, since it uses a laser beam that is straight and has high energy, it can be measured accurately even in the dim evening or in bad weather. The image is clear, so that even a remote measuring point can be measured reliably.
さらに、測量ポール等を使用する方法に比べて、測点にポール持ち等の補助作業員を配置する必要がなく、省力化が達成できる。 Furthermore, compared to a method using a surveying pole or the like, it is not necessary to arrange an auxiliary worker such as holding a pole at the measuring point, and labor saving can be achieved.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の水平角度測定方法において、前記レーザー発光装置は、測点を通る鉛直線上の一点を放射中心として、全方位に向けて水平なレーザー光線を発するレーザー発光装置である。 According to a second aspect of the present invention, in the horizontal angle measuring method according to the first aspect, the laser light emitting device emits a horizontal laser beam in all directions with a point on the vertical line passing through the measurement point as a radiation center. Device.
これによると、レーザー発光装置は、全方位に向けて水平なレーザー光線を発するので、レーザー発光装置を測点上に設置する際に、集光結像器の据付点の方位を考慮する必要がなく、設置作業が簡単である。また、如何なる範囲の水平角度も簡単に測定することができる。 According to this, since the laser light emitting device emits a horizontal laser beam in all directions, there is no need to consider the orientation of the installation point of the condensing imager when installing the laser light emitting device on the measuring point. Installation work is easy. Also, any range of horizontal angles can be easily measured.
請求項3記載の発明は、測点を通る鉛直線上の一点に直交する水平方向に1本又は1束の直線状のレーザー光線を発するレーザー発光装置を、前記鉛直線回り回転可能に前記測点に設置し、集光レンズにより画像面に集光対象物を結像する集光結像器を、鉛直な回転軸芯回り回転自在に据付点に据え付け、前記集光結像器を前記据付点の回転軸芯回りに回転させると共に、前記レーザー発光装置を前記鉛直線回りに回転させ、前記集光レンズの光軸がレーザー光線に合致したことを、前記画像面の所定位置にレーザー光線の結像が形成されることにより検出し、該検出により、他の測点、既知点、基準方位又は前記据付点を通る基準線と、前記測点との前記据付点回りの水平角度を求める。 According to a third aspect of the present invention, a laser light emitting device that emits one or a bundle of linear laser beams in a horizontal direction perpendicular to a point on a vertical line passing through a measuring point is provided at the measuring point so as to be rotatable around the vertical line. A condensing imager that forms a condensing object on an image surface by a condensing lens is installed at an installation point so as to be rotatable around a vertical rotation axis, and the condensing imager is installed at the installation point. The laser beam is rotated around the axis of rotation and the laser light emitting device is rotated about the vertical line, and the optical axis of the condenser lens coincides with the laser beam. By this detection, a horizontal angle around the installation point between another measurement point, a known point, a reference orientation or a reference line passing through the installation point and the measurement point is obtained.
これによると、直進性を有すると共にエネルギーの強いレーザー光線を測標として利用しているので、夕方の薄暗い時や天候の悪い時でも精度良く測定できると共に、電球やLED等と比べても、画像面上の結像がはっきりとし、したがって遠い測点でも確実に測定することができる。 According to this, since it uses a laser beam that is straight and has high energy as a measuring standard, it can measure with high accuracy even in the dim evening or in bad weather. The above image is clear, so that even a remote measuring point can be measured reliably.
さらに、測量ポール等を使用する方法に比べて、測点にポール持ち等の補助作業員を配置する必要がなく、省力化が達成できる。 Furthermore, compared to a method using a surveying pole or the like, it is not necessary to arrange an auxiliary worker such as holding a pole at the measuring point, and labor saving can be achieved.
請求項4記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の水平角度測定方法において、前記集光結像器を回転軸芯回りに回転駆動するモータと、前記集光結像器の回転軸芯回りの回転角度を検出する角度測定器とを備え、前記画像面、モータ及び角度測定器をコントローラに接続し、該コントローラは、前記画像面上のレーザー光線の結像の水平方向の位置情報に基づき、レーザー光線の前記結像が前記所定位置にくるように、前記モータにより前記集光結像器の回転角度を制御する。 According to a fourth aspect of the present invention, in the horizontal angle measuring method according to any one of the first to third aspects, a motor that rotates the condensing imager around a rotation axis, and An angle measuring device for detecting a rotation angle around the rotation axis, and connecting the image plane, the motor and the angle measuring device to a controller, wherein the controller is a horizontal position of image formation of the laser beam on the image plane. Based on the information, the rotation angle of the condensing imager is controlled by the motor so that the imaging of the laser beam is at the predetermined position.
これによると、集光レンズの光軸をレーザー発光装置の放射中心に合致させる測定作業が自動的に行えるので、未熟練者でも簡単且つ正確に測定を行うことができる。また、トランシット等のように測標を目で直接視準する方法と異なり、レーザー光線を目で直接見る必要がなくなるので、作業者の目に悪影響を及ぼすことはなく、安全性に優れている。 According to this, since the measurement operation for matching the optical axis of the condensing lens with the radiation center of the laser light emitting device can be automatically performed, even an unskilled person can perform the measurement easily and accurately. Further, unlike the method of collimating the target directly with the eyes such as transit, it is not necessary to see the laser beam directly with the eyes, so that the operator's eyes are not adversely affected and the safety is excellent.
請求項5記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の水平角度測定方法において、前記画像面は、CCDイメージセンサー素子を多数配列することにより構成されている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the horizontal angle measuring method according to any one of the first to fourth aspects, the image plane is configured by arranging a large number of CCD image sensor elements.
これによると、画像面をコントローラに簡単に接続できると共に、市販のCCDイメージセンサーを用いることができるので、コストも抑えることができる。 According to this, the image plane can be easily connected to the controller, and a commercially available CCD image sensor can be used, so that the cost can be suppressed.
請求項6記載の発明は、請求項5記載の水平角度測定方法において、前記コントローラにモニターを接続し、前記CCDイメージセンサー素子よりなる画像面に形成される結像を視認可能にモニターに表示する。 According to a sixth aspect of the present invention, in the horizontal angle measuring method according to the fifth aspect, a monitor is connected to the controller, and an image formed on the image plane formed by the CCD image sensor element is displayed on the monitor in a visible manner. .
これによると、集光結像器の回転角度を自動的に制御すると同時に、作業者は、モニターによっても簡単に作業の進行具合を確認することができる。 According to this, the rotation angle of the condensing imager is automatically controlled, and at the same time, the operator can easily check the progress of the work by using the monitor.
請求項7記載の発明は、一つの測点に対し、二箇所以上の据付点に前記集光結像器を据え付け、請求項1乃至6のいずれかに記載の方法により、任意の2つの据付点を結ぶ基準線に対する前記測点の水平角度をそれぞれ求め、据付点間の距離と、前記測定した各水平角度により、前記測点の平面座標上の位置を求める。 According to the seventh aspect of the present invention, with respect to one measuring point, the condensing imager is installed at two or more installation points, and any two installations are performed by the method according to any one of the first to sixth aspects. A horizontal angle of the measurement point with respect to a reference line connecting the points is obtained, and a position on the plane coordinate of the measurement point is obtained from the distance between the installation points and the measured horizontal angles.
[本発明の第1の実施の形態]
図1〜図7は、レーザーリングビームを利用した本発明にかかる水平角度測定方法及び位置測定方法の一実施の形態を示しており、これらの図面に基づいて説明する。
[First embodiment of the present invention]
1 to 7 show an embodiment of a horizontal angle measuring method and a position measuring method according to the present invention using a laser ring beam, which will be described with reference to these drawings.
図1は水平角度測定中の各測定用機器の一例を示す斜視図であり、測点P1に設置する測標としてレーザー発光装置1を用い、据付点A1等に据え付ける集光結像器としてCCDカメラ2を用いている。レーザー発光装置1は、鉛直方向に延びる円筒状の装置本体3と、該装置本体3から下方に延びる高さ調節自在な3本の脚部4とを備え、装置本体3には、鉛直方向の上下にレーザー光線を発振するレーザー発振器5と、該レーザー発振器5から上向きに発振されたレーザー光線を水平なレーザーリングビームBに変換するロッドプリズム(円筒状のリングビーム生成光学素子)6と、図示しないがジャイロ方式の自己水平保持機能を内蔵している。装置本体3の上端部には、前記レーザーリングビームBを構成する多数のレーザー光線Tが水平面内において全方位(360°の範囲)に向けて放射される窓孔8が形成されている。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of each measuring instrument during horizontal angle measurement. The laser
このレーザー発光装置1は、地面等に設置すると、自己水平保持機構により、レーザー光線TのレーザーリングビームBが水平になり、かつ、レーザー発振器5から下方に発振される求心用のレーザー光線Tcが鉛直下方に向くように、姿勢が自動調整されるようになっている。
When the laser
CCDカメラ2は、少なくとも、凸系の集光レンズ12と、該集光レンズ12により集光対象物の結像が形成される画像面13とを内蔵すると共に、鉛直な回転軸14により、台座15上に回転軸芯O2回り回転自在に支持されている。台座15は、高さ調節自在な3本の脚部20により支持されると共に、求心用の下げ振り21及び水準器(図示せず)等を備えている。前記回転軸14は、台座15に固定されたモータ16の鉛直な出力軸に連結され、モータ16には、回転軸14の回転角度、すなわちCCDカメラ2の回転軸芯O2回りの回転角度を検出する角度測定器として、たとえばエンコーダ17が設けられている。CCDカメラ2の画像面13は、たとえば多数のCCDイメージセンサー素子をマトリックス状に配列した構造となっており、好ましくは、回転軸芯O2上に配置される。
The
前記画像面13と、エンコーダ17と、モータ16とは、コントローラ25に電気的に接続され、コントローラ25にはモニター26が電気的に接続されている。
The
図4及び図5は画像面13の拡大図であり、それぞれ図2のIV矢視図及び図3のV矢視図に相当しており、結像M0、M1をCCDカメラ2の後方から透視した状態で示している。画像面13には、水平方向のX軸と、鉛直方向のY軸からなるカメラ座標が形成されており、符号Gは、XY軸が交差する座標原点を示している。
FIGS. 4 and 5 are enlarged views of the
図3は水平角度測定完了時のレーザーリングビームBと、集光レンズ12と、画像面13との位置関係を示しており、Jは集光レンズ12の光軸、Fは集光レンズ12の焦点である。光軸JがレーザーリングビームBの放射中心B0に合致した時に、光軸Jと一致するレーザー光線T1を中心として、前記座標原点Gに結像M0が形成されるようになっている。すなわち、XY座標の原点Gが、原則として、測標検出の目標となる所定位置となっている。
FIG. 3 shows the positional relationship among the laser ring beam B, the condensing
[制御の概要]
図2は、集光レンズ12の光軸JがレーザーリングビームBの放射中心B0と合致していない状態を示している。この図2において、画像面13からは、カメラ座標上の結像M1の中心位置、特に水平方向(X軸方向の位置)の位置情報がコントローラ25に入力され、エンコーダ17(図1)からは、モータ16の基準回転角度(たとえな回転角度0°)からの回転角度の情報がコントローラ25に入力されるようになっている。
[Overview of control]
FIG. 2 shows a state where the optical axis J of the
コントローラ25のメモリには、焦点Fを通過するレーザー光線と光軸Jとの為す角度(ずれ角度)αと、該ずれ角度αに対応するモータ16の必要回転量と、各画像面13のX軸座標(水平方向座標)との相関関係式又は相関関係マップが予め書き込まれている。前記相関式等によると、座標原点Gから結像M1の中心までのX軸方向の距離dが減少すると、一定の関係で前記ずれ角度α及びモータ16の必要回転量が減少し、図3のように座標原点G上に結像M0が形成され、距離dが0になった場合には、角度α及びモータ16の必要回転量は0となる。
The memory of the
コントローラ25のCPU等の演算部は、上記制御を達成するため、前記画像面13からの結像位置情報に基づき、前記相関関係式等により前記ずれ角度α、ずれの方向及びモータ16の必要回転量を求め、上記ずれ角度αを0に近づけるように、モータ16に回転駆動信号(回転方向及び回転量の信号)を出力するように構成されている。なお、好ましくは、回転方向及び回転量に加え、たとえば前記結像M1と座標原点Gとの距離dの大きさに比例して、回転速度を制御するように構成することもできる。たとえば、結像M1が座標原点Gに近づくに従い、回転速度を落とす制御信号を出すように構成する。
In order to achieve the above control, a calculation unit such as a CPU of the
なお、本実施の形態において、上記所定位置はカメラ座標の座標原点Gに限定されるものではなく、少なくともX軸座標が0となる位置であればよい。すなわち、図1のレーザーリングビームBの高さとCCDカメラ2の光軸Jの高さに弱冠の差異が生じていても検出できるように、図5に仮想線で示すように、座標原点G近くのY軸上(X軸座標が0)の結像M0’についても、光軸Jが放射中心B0に合致する状態として、コントローラ25が認識するように構成されている。
In the present embodiment, the predetermined position is not limited to the coordinate origin G of camera coordinates, and may be a position where at least the X-axis coordinate is zero. That is, as shown by the phantom line in FIG. 5, near the coordinate origin G so that it can be detected even if there is a weak difference between the height of the laser ring beam B in FIG. 1 and the height of the optical axis J of the
[2つの測点間の水平角度測定方法]
図6は、図1に示すレーザー発光装置1及びCCDカメラ装置2を用いて、2つの測点P1、P2の据付点A1回りの水平角度θ0を測定する方法を示している。
[How to measure the horizontal angle between two measuring points]
FIG. 6 shows a method of measuring the horizontal angle θ0 around the installation point A1 of the two measurement points P1 and P2 using the laser
(1)図6において、各測点P1、P2にそれぞれレーザー発光装置1を設置し、任意の位置A1にCCDカメラ2を据え付ける。レーザー発光装置1を設置する場合は、図1のように、下向きの鉛直レーザー光線Tcを測点P1(又はP2)に一致させる。これにより、リングビームBの放射中心B0は、測点P1を通る鉛直線O1上に位置する。また、CCDカメラ2は、回転軸芯O2が据付点A1と一致するように、下げ振り21により求心調節すると共に、回転軸芯O2が鉛直となるように、水準器により水平姿勢を調節し、さらに、光軸Jがレーザー発光装置1のリングビームBの高さと略一致するように高さ調節も行う。
(1) In FIG. 6, the laser
(2)CCDカメラ2の光軸Jを概ね第1の測点P1側に向け、コントローラ25等をオンとすることにより、測定作業を開始する。
(2) The measurement operation is started by turning on the
(3)CCDカメラ2の画像面13にはレーザー光線の結像が形成されるが、測定開始当初は、図2のように、CCDカメラ2の光軸JはレーザーリングビームBの放射中心B0からずれており、画像面13には、座標原点GからX軸方向に離れた位置にレーザー光線の結像M1が形成される。
(3) Although an image of a laser beam is formed on the
(4)図4は、図2の状態に対応する画像面13の状態を示しており、結像M1は座標原点GからX軸の正方向にたとえば距離dだけ離れた位置に形成され、しかも、ぼやけた大きな像となっている。この結像M1の中心のX軸座標の位置がコントローラ25に入力され、前述のように、演算部において相関関係式等により図2のずれ角度α及びずれの方向を求め、このずれ角度αを0に近づけるように、モータ16に回転駆動信号(回転方向及び回転量の信号)を出力する。
(4) FIG. 4 shows the state of the
(5)上記出力信号により、モータ16の出力軸は、所定の回転方向に、所定量だけ回転する。すなわち、図2において、CCDカメラ2は矢印S1方向に所定量だけ回転する。この回転制御中、画像面13上の結像M1は、画像面13から消えることなく、CCDカメラ2の回転に伴って座標原点Gに近づいてゆく。
(5) The output signal causes the output shaft of the
(6)そして、CCDカメラ2の回転制御により、図3のようにCCDカメラ2の光軸JがレーザーリングビームBの放射中心B0に合致した場合には、一つのレーザー光線T1が光軸Jと一致すると共に、図5に示すように座標原点Gにレーザー光線の結像M0を形成する。このように、座標原点Gに結像が形成されたことを検出すると、CCDカメラ2の回転は停止し、エンコーダ17により基準回転角度(たとえば回転角度0°)からの回転角度を読み取り、メモリ等に記憶する。
(6) If the optical axis J of the
(7)次に、図6の仮想線で示すように、CCDカメラ2の光軸Jを概ね第2の測点P2側に向け、前記第1の測点P1の測定作業と同様な測定作業により、第2の測点P2における基準回転角度(回転角度0°)からの回転角度を読み取り、メモリ等に記憶する。
(7) Next, as shown by the phantom lines in FIG. 6, the measuring operation similar to the measuring operation of the first measuring point P1 with the optical axis J of the
(8)そして、前記第1の測点P1の基準回転角度からの回転角度と、第2の測点P2の基準回転角度からの回転角度と、の差により、両測点P1、P2間の据付点A1回りの水平角度θ0を求める。 (8) Then, due to the difference between the rotation angle from the reference rotation angle of the first measurement point P1 and the rotation angle from the reference rotation angle of the second measurement point P2, between the two measurement points P1 and P2 The horizontal angle θ0 around the installation point A1 is obtained.
なお、図2の状態から図3の状態に回転制御する行程において、CCDカメラ2が図3の状態から矢印S1方向にオーバー回転して停止する場合もあるが、その場合は、停止後、前記回転制御と反対の矢印S2方向に回転制御され、図3の状態に収束する。再度、矢印S2方向にオーバー回転した場合には、さらに矢印S1方向に回転制御され、図3の状態に収束する。
In the process of controlling the rotation from the state shown in FIG. 2 to the state shown in FIG. 3, the
[平面座標上の位置測定方法]
図7は、図1に示すレーザー発光装置1及びCCDカメラ装置2を用いて、1つの測点P1の平面座標上の位置を求める方法を示している。いわゆる、従来の三角測量に対応する方法である
[Position measurement method on plane coordinates]
FIG. 7 shows a method for obtaining the position on the plane coordinate of one measuring point P1 using the laser
(1)図7において、一つの測点P1に対し、二箇所の据付点A1、A2を設定しており、両据付点A1、A2の平面座標上の位置と、両据付点A1、A2間の距離Dは、予め計測されている。 (1) In FIG. 7, two installation points A1 and A2 are set for one measuring point P1, and the positions of both installation points A1 and A2 on the plane coordinates and between the two installation points A1 and A2 The distance D is measured in advance.
各据付点A1、A2に据え付けられたCCDカメラ2により、前記水平角度測定方法と同様にして、両据付点A1、A2を結ぶ基準線Eに対する各据付点A1、A2から見た測点の角度、すなわち角度θ1、θ2を求め、それらの角度情報を図1のコントローラ25に入力し、それらの角度θ1、θ2の情報と、据付点A1、A2間の既知の距離Dと、既知の両据付点A1、A2の平面上の座標から、測点P1の位置座標を求める。
Using the
[本発明の第2の実施の形態]
図8は、本発明の第2の実施の形態を示しており、図1〜図7で説明した第1の実施の形態と異なる構成は、レーザー発光装置31が、360°よりも小さい所定方位角範囲θwで、その全域に亘ってレーザー光線Tを放射する構造となっていることである。上記所定方位角範囲θwは、たとえば30°、45°、90°180°、240°等、任意の範囲に設定することができる。
[Second embodiment of the present invention]
FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention. The configuration different from that of the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 7 is that the laser
レーザー発光装置1のその他の構成並びにCCDカメラ2(集光結像器)の構成は第1の実施の形態と同様であり、同じ部品及び部分には同じ符号を付し、説明は省略する。
Other configurations of the laser
2つの測点間の水平角度の測定方法及び三角測量による測点の位置測定方法も、第1の実施の形態の図6及び図7等で説明した方法と同様であるが、レーザー発光装置1を測点P1等に設置する際には、前記レーザー光線Tが放射される方位角範囲θw内に据付点A1等が含まれるように、指向する。
The measuring method of the horizontal angle between two measuring points and the measuring method of the position of the measuring point by triangulation are the same as the method explained in FIG. 6 and FIG. 7 of the first embodiment, but the
[本発明の第3の実施の形態]
図9は、本発明の第3の実施の形態であり、前記図7と同様な三角測量をしている状態を示している。
[Third embodiment of the present invention]
FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention and shows a state in which the same triangulation as that in FIG. 7 is performed.
この第3の実施の形態では、CCDカメラ(集光結像器)2の構成は第1及び第2の実施の形態と同様であり、同じ部品及び部分には同じ符号を付しているが、レーザー発光装置31の構成が、前記第1及び第2の実施の形態のレーザー発光装置1と異なっている。
In the third embodiment, the configuration of the CCD camera (condenser imager) 2 is the same as in the first and second embodiments, and the same reference numerals are given to the same parts and portions. The structure of the laser
図9において、レーザー発光装置31は、測点P1を通る鉛直線O1回りに回転可能な構造となっており、鉛直線O1と直交する1本又は一束の直線状の水平なレーザー光線T2のみを放射するように構成されている。レーザー発光装置31の回転は、同一方向に連続回転する構造とすることも、所定の角度範囲で鉛直線O1回りに往復回転する構造とすることもできる。
In FIG. 9, the laser
水平角度測定方法及び測点の位置測定方法も、基本的には前記第1の実施の形態と同様であるが、測定時には、CCDカメラ2とレーザー発光装置31を同時に連続回転又は往復回転させ、CCDカメラ2の光軸Jと、レーザー光線T2が同一直線上で合致したことを、CCDカメラ2の画像により検出し、該検出時のCCDカメラ2の回転角度により、水平角度θ1(及びθ2)を測定する。
The horizontal angle measurement method and the position measurement method are also basically the same as in the first embodiment, but at the time of measurement, the
この構造によると、レーザー発光装置31を回転させる必要があるが、エネルギーが高く、減衰が少ないレーザー光線を利用しているので、遠い測点でも精度良く測定することができる。
According to this structure, it is necessary to rotate the laser
[その他の実施の形態]
(1)図1に示すレーザー発光装置1は、ジャイロによる自己水平保持機構と、鉛直下方にレーザー光線Tcを放射する求心機構を備えているが、図1のCCDカメラ2のように、下げ振り21と水準器により、手動で水平調節及び求心作業を行う構造とすることもできる。勿論、これとは反対に、CCDカメラ2側に、レーザー発光装置1と同様に、ジャイロによる自己水平保持機構と、鉛直下方にレーザー光線Tcを放射する求心機構を備えることもできる。
[Other embodiments]
(1) The laser
(2)図1等に示す測定方法は、モータ16によりCCDカメラ2を鉛直な回転軸芯O2回りに回転させる構造であるが、手動によりCCDカメラ2を回転させ、作業者が図1のモニター26を見ることにより、光軸JがレーザーリングビームBの放射中心B0に一致したことを検出し、検出時のエンコーダ17等によるCCDカメラ2の回転角度を読み取ることにより、水平角度等を測点することも可能である。
(2) The measuring method shown in FIG. 1 and the like has a structure in which the
(3)集光結像器は、図1のようなCCDカメラ2には限定されず、少なくとも、集光レンズ12と画像面13とを備え、画像面の結像を直接観察でき、あるいはモニターにより観察するできる構造であれば良い。また、CCDカメラの代わりに、CMOSカメラを利用することも可能である。
(3) The condensing imager is not limited to the
(4)集光結像器の回転角度を測定する角度測定器として、前記実施の形態ではエンコーダを利用しているが、ポテンショメータ又はその他の角度測定器を利用することも可能である。 (4) Although the encoder is used as the angle measuring device for measuring the rotation angle of the condensing imager in the above embodiment, a potentiometer or other angle measuring device may be used.
(5)図7及び図9に示す三角測量では、二箇所に据付点A1、A2を設定しているが、二箇所には限定されず、三箇所以上に据付点を設定し、それにより測定精度を向上させることも可能である。 (5) In the triangulation shown in FIG. 7 and FIG. 9, the installation points A1 and A2 are set at two locations, but are not limited to two locations, and the installation points are set at three or more locations, thereby measuring. It is also possible to improve accuracy.
1 レーザー発光装置
2 CCDカメラ(集光結像器の一例)
12 集光レンズ
13 画像面
14 回転軸
16 モータ
17 エンコーダ(角度測定器の一例)
25 コントローラ
26 モニター
31 レーザー発光装置
T、T1、T2 レーザー光線
1
12 condensing
25
Claims (7)
集光レンズにより画像面に集光対象物を結像する集光結像器を、鉛直な回転軸芯回り回転自在に据付点に据え付け、
前記集光結像器を前記据付点の回転軸芯回りに回転させ、前記集光レンズの光軸がレーザー光線の放射中心に合致したことを、前記画像面の所定位置にレーザー光線の結像が形成されることにより検出し、
該検出により、他の測点、既知点、基準方位又は前記据付点を通る基準線と、前記測点との前記据付点回りの水平角度を求めることを特徴とする水平角度測定方法。 A laser light emitting device that emits a horizontal laser beam over a predetermined azimuth angle range with a point on the vertical line passing through the measurement point as the radiation center is installed at the measurement point,
A condensing imager that forms an object to be condensed on the image surface by a condensing lens is installed at an installation point so as to be rotatable around a vertical rotation axis.
The condensing imager is rotated about the rotation axis of the installation point, and the optical axis of the condensing lens matches the radiation center of the laser beam, and a laser beam image is formed at a predetermined position on the image plane. Is detected by
A horizontal angle measuring method characterized by obtaining a horizontal angle around the installation point with another measurement point, a known point, a reference orientation or a reference line passing through the installation point and the measurement point.
前記レーザー発光装置は、測点を通る鉛直線上の一点を放射中心として、全方位に向けて水平なレーザー光線を発するレーザー発光装置であることを特徴とする水平角度測定方法。 The horizontal angle measuring method according to claim 1,
The laser light emitting device is a laser light emitting device that emits a horizontal laser beam in all directions with a point on a vertical line passing through a measurement point as a radiation center.
集光レンズにより画像面に集光対象物を結像する集光結像器を、鉛直な回転軸芯回り回転自在に据付点に据え付け、
前記集光結像器を前記据付点の回転軸芯回りに回転させると共に、前記レーザー発光装置を前記鉛直線回りに回転させ、前記集光レンズの光軸がレーザー光線に合致したことを、前記画像面の所定位置にレーザー光線の結像が形成されることにより検出し、
該検出により、他の測点、既知点、基準方位又は前記据付点を通る基準線と、前記測点との前記据付点回りの水平角度を求めることを特徴とする水平角度測定方法。 A laser emitting device that emits one or a bunch of linear horizontal laser beams orthogonal to a point on the vertical line passing through the measuring point is installed at the measuring point so as to be rotatable about the vertical line,
A condensing imager that forms an object to be condensed on the image surface by a condensing lens is installed at an installation point so as to be rotatable around a vertical rotation axis.
The condensing imager is rotated about the axis of rotation of the installation point, the laser light emitting device is rotated about the vertical line, and the optical axis of the condensing lens matches the laser beam. Detected by the formation of a laser beam image at a predetermined position on the surface,
A horizontal angle measuring method characterized by obtaining a horizontal angle around the installation point with another measurement point, a known point, a reference orientation or a reference line passing through the installation point and the measurement point.
前記集光結像器を回転軸芯回りに回転駆動するモータと、前記集光結像器の回転軸芯回りの回転角度を検出する角度測定器とを備え、
前記画像面、モータ及び角度測定器をコントローラに接続し、
該コントローラは、前記画像面上のレーザー光線の結像の水平方向の位置情報に基づき、レーザー光線の前記結像が前記所定位置にくるように、前記モータにより前記集光結像器の回転角度を制御することを特徴とする水平角度測定方法。 The horizontal angle measuring method according to any one of claims 1 to 3,
A motor that rotationally drives the condensing imager around a rotation axis; and an angle measuring device that detects a rotation angle around the rotation axis of the condensing imager;
Connecting the image plane, motor and angle measuring instrument to a controller;
The controller controls the rotation angle of the condensing imager by the motor so that the image formation of the laser beam is at the predetermined position based on the horizontal position information of the image formation of the laser beam on the image plane. A horizontal angle measuring method characterized by:
前記画像面は、CCDイメージセンサー素子を多数配列することにより構成されていることを特徴とする水平角度測定方法。 The horizontal angle measuring method according to any one of claims 1 to 4,
The horizontal angle measurement method according to claim 1, wherein the image plane is formed by arranging a large number of CCD image sensor elements.
前記コントローラにモニターを接続し、前記CCDイメージセンサー素子よりなる画像面に形成されるレーザー光線の結像を、視認可能にモニターに表示することを特徴とする水平角度測定方法。 The horizontal angle measuring method according to claim 5, wherein
A horizontal angle measuring method, comprising: connecting a monitor to the controller; and displaying an image of a laser beam formed on an image plane formed of the CCD image sensor element on the monitor so as to be visible.
請求項1乃至6のいずれかに記載の方法により、任意の2つの据付点を結ぶ基準線に対する前記測点の水平角度をそれぞれ求め、
据付点間の距離と、前記測定した各水平角度により、前記測点の平面座標上の位置を求めることを特徴とする位置測定方法。
For one measurement point, install the condenser imager at two or more installation points.
By the method according to any one of claims 1 to 6, a horizontal angle of each of the measurement points with respect to a reference line connecting any two installation points is obtained,
A position measurement method characterized in that a position on a plane coordinate of the measurement point is obtained from a distance between installation points and the measured horizontal angles.
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