JP2020173233A - 測量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に且つ短時間で設置可能な測量装置を提供する。【解決手段】設置面に設置された三脚２と、三脚２上に設けられ、縦軸心５を中心に横回転可能な測量装置本体４とを具備し、三脚２は、台座部３と、台座部３と一体であり下端と測量装置本体４の機械中心である器械点１１と既知の関係を有する基準脚８と、２本の補助脚９とを有し、測量装置本体４は、測定対象物迄の距離を測定する距離測定部と、測量装置本体４の横回転角を検出する横回転角検出装置と、演算制御部とを具備し、基準脚８の下端が基準点Ｒと合致する様設置され、演算制御部は、基準脚８の下端と器械点１１との位置関係に基づき基準点Ｒに対する器械点１１の位置を演算する。【選択図】図１

Description

本発明は、簡単に設置可能な測量装置に関するものである。

測量装置を用いて測量を実施する場合、先ず測量装置を測量の基準となる基準点上に設置する必要がある。

一般に測量装置を基準点上に設置する場合、三脚を用いて設置される。従来の場合、測量装置の機械中心を前記基準点を通過する鉛直線上に正確に位置決めした上で、整準装置を用いて測量装置を水平に整準する必要がある。

更に、測量装置により既知の３次元座標を有する点を測定する等により、基準点から前記機械中心迄の高さ（測量装置の機械高）も測定されなければならない。この為、測量装置の設置作業は、煩雑で時間と熟練が必要とされた。

特開２０１６−１５１４２３号公報 特開２０１７−１０６８１３号公報

本発明は、容易に且つ短時間で設置可能な測量装置を提供するものである。

本発明は、設置面に設置された三脚と、該三脚上に設けられ、縦軸心を中心に横回転可能な測量装置本体とを具備し、前記三脚は、台座部と、該台座部と一体であり下端と前記測量装置本体の機械中心である器械点と既知の関係を有する基準脚と、２本の補助脚とを有し、前記測量装置本体は、測定対象物迄の距離を測定する距離測定部と、前記測量装置本体の横回転角を検出する横回転角検出装置と、演算制御部とを具備し、前記基準脚の下端が基準点と合致する様設置され、前記演算制御部は、前記基準脚の下端と前記器械点との位置関係に基づき前記基準点に対する前記器械点の位置を演算する測量装置に係るものである。

又本発明は、前記補助脚は、前記台座部に対して傾動可能或は伸縮可能に構成された測量装置に係るものである。

又本発明は、前記測量装置本体に任意の基準方向が設定され、前記基準脚の前記基準方向に対する傾斜方向と、前記縦軸心に対する傾斜角が既知となる様に構成された測量装置に係るものである。

又本発明は、前記測量装置本体は、姿勢検出器を更に有し、前記演算制御部は、前記姿勢検出器の検出結果に基づき、前記器械点の前記基準点に対する位置を補正する様構成された測量装置に係るものである。

又本発明は、前記基準脚は、棒状の脚部と、該脚部を摺動自在に保持する保持部と、前記脚部を所定の位置で前記保持部に固定する固定部とを有し、前記脚部に基準線が刻設され、前記保持部には所定間隔で目盛りが刻設され、前記基準線と各目盛りとが合致した際の前記基準脚の長さが既知となる様構成された測量装置に係るものである。

又本発明は、前記基準脚は、前記台座部に対して基端部を中心に半径方向に傾動可能であり、所定の傾斜角で固定可能となる様構成された測量装置に係るものである。

又本発明は、前記距離測定部は横軸心を中心に縦回転可能であり、前記測量装置本体は前記距離測定部の縦回転角を検出する縦回転角検出装置を更に有する測量装置に係るものである。

更に又本発明は、前記演算制御部は、前記横回転角検出装置が検出した横回転角と、前記縦回転角検出装置が検出した縦回転角を、前記姿勢検出器の検出結果に基づき、それぞれ水平角と鉛直角とに変換する様構成された測量装置に係るものである。

本発明によれば、設置面に設置された三脚と、該三脚上に設けられ、縦軸心を中心に横回転可能な測量装置本体とを具備し、前記三脚は、台座部と、該台座部と一体であり下端と前記測量装置本体の機械中心である器械点と既知の関係を有する基準脚と、２本の補助脚とを有し、前記測量装置本体は、測定対象物迄の距離を測定する距離測定部と、前記測量装置本体の横回転角を検出する横回転角検出装置と、演算制御部とを具備し、前記基準脚の下端が基準点と合致する様設置され、前記演算制御部は、前記基準脚の下端と前記器械点との位置関係に基づき前記基準点に対する前記器械点の位置を演算するので、設置作業の際には前記基準脚の下端が前記基準点と合致する様設置するだけでよく、容易且つ短時間で設置作業を行うことができるという優れた効果を発揮する。

本発明の第１の実施例に係る測量装置を示す斜視図である。 本発明の第１の実施例に係る測量装置本体の一例を示す正面図である。 本発明の第２の実施例に係る測量装置の三脚を示す要部拡大図である。 本発明の第３の実施例に係る測量装置の三脚を示す説明図である。 本発明の実施例に適用される他の測量装置を示す斜視図である。 本発明の実施例に適用される更に他の測量装置を示す斜視図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１、図２に於いて、本発明の第１の実施例に係る測量装置について説明する。

測量装置１は、例えばトータルステーションであり、主に三脚２と、該三脚２が設けられた台座部３と、該台座部３に設けられた測量装置本体４を有している。該測量装置本体４は、主に前記台座部３に縦軸心５を中心に横回転可能に設けられた托架部６と、該托架部６に横軸心１０を中心に縦回転可能に設けられた望遠鏡部７とから構成されている。

又、前記三脚２は、前記台座部３と一体に成形された基準脚８と、前記台座部３に対して基端部を中心に所定角度回転可能（傾動可能）に設けられた２本の補助脚９から構成されている。前記基準脚８の下端は尖端となっており、該基準脚８の下端と基準点Ｒとが合致する様前記三脚２が設置される様になっている。尚、前記補助脚９は、前記台座部３に対して伸縮可能であってもよい。

前記測量装置本体４の機械中心であり、測距光の基準位置である器械点１１は、前記縦軸心５上に位置している。前記基準脚８の下端と前記器械点１１との位置関係（距離）は既知となっている。即ち、任意の方向を前記測量装置１の基準方向として設定した場合の、該基準方向に対する前記基準脚８の傾斜方向、前記縦軸心５に対する前記基準脚８の傾斜角、及び該基準脚８の下端と前記器械点１１との間の距離は既知となっている。従って、前記測量装置１の姿勢、向きに拘わらず、前記器械点１１に対する前記基準脚８の下端の位置が既知となり、前記器械点１１と前記基準脚８の下端との距離は常に一定となる。

前記測量装置本体４は、前記台座部３に固着される固定部１２と、前記托架部６と、横回転軸１３と、横回転軸受１４と、横回転駆動部としての横回転モータ１５と、横回転角検出装置としての横回転角エンコーダ１６と、縦回転軸１７と、縦回転軸受１８と、縦回転駆動部としての縦回転モータ１９と、縦回転角検出装置としての縦回転角エンコーダ２１と、測定条件や指示等を入力する為の操作パネル２２、演算制御部２３、記憶部２４、姿勢検出器２５等を具備している。

前記横回転軸受１４は、前記固定部１２に固定される。前記横回転軸１３は前記縦軸心５を有し、前記横回転軸受１４に回転自在に支持される。又、前記托架部６は、前記横回転軸１３に支持され、前記托架部６は前記横回転軸１３と一体に横方向に回転する様になっている。

前記横回転軸受１４と前記托架部６との間には前記横回転モータ１５が設けられ、該横回転モータ１５は前記演算制御部２３によって制御される。該演算制御部２３は、前記横回転モータ１５により、前記托架部６を前記縦軸心５を中心に回転させる。

尚、前記横回転角エンコーダ１６は、撮像装置やジャイロセンサと加速度センサを一体とするＩＭＵ（慣性センサ）に置き換えてもよく、前記縦軸心５を中心とする横回転の角度が取得できる装置であればよい。

前記托架部６の前記固定部１２に対する相対回転角は、前記横回転角エンコーダ１６によって検出される。例えば、所定の方向を基準方向として設定し、該基準方向に対する横回転角が前記横回転角エンコーダ１６により検出される。該横回転角エンコーダ１６からの検出信号は、前記演算制御部２３に入力され、該演算制御部２３により横回転角データが演算される。該演算制御部２３は、前記横回転角データに基づき、前記横回転モータ１５のフィードバック制御を行う。

又、前記托架部６には凹部２６が形成されている。前記托架部６に前記縦回転軸受１８を介して前記縦回転軸１７が回転自在に設けられている。

該縦回転軸１７は、前記横軸心１０を有し、前記縦回転軸１７の一端部は前記凹部２６内に延出している。前記一端部には前記望遠鏡部７が固着され、該望遠鏡部７は前記凹部２６に収納されている。又、前記縦回転軸１７の他端部には、前記縦回転角エンコーダ２１が設けられている。測距光の基準位置（前記器械点１１）は、例えば、前記縦軸心５と前記横軸心１０の交点とし、前記測量装置１の座標系の原点となっている。

前記縦回転軸１７に前記縦回転モータ１９が設けられ、該縦回転モータ１９は前記演算制御部２３に制御される。該演算制御部２３は、前記縦回転モータ１９により前記縦回転軸１７を回転し、前記望遠鏡部７は前記横軸心１０を中心に回転される。

前記望遠鏡部７の高低角（縦回転角）は、前記縦回転角エンコーダ２１によって検出され、検出結果は前記演算制御部２３に入力される。該演算制御部２３は、前記縦回転角エンコーダ２１の検出結果に基づき、前記望遠鏡部７の縦回転角データを演算し、該縦回転角データに基づき前記縦回転モータ１９のフィードバック制御を行う。

又、前記演算制御部２３で演算された横回転角データ、縦回転角データや測定結果、後述する第１傾斜センサ２９及び第２傾斜センサ３１の検出結果、予め設定された任意の基準方向等は、前記記憶部２４に保存される。尚、前記演算制御部２３としては、本装置に特化したＣＰＵ、或は汎用ＣＰＵが用いられる。

該記憶部２４としては、磁気記憶装置としてのＨＤＤ、光記憶装置としてのＣＤ、ＤＶＤ、半導体記憶装置としてのメモリカード、ＵＳＢ等種々の記憶手段が用いられる。該記憶部２４は、前記托架部６に対して着脱可能であってもよく、或は所要の通信手段を介して外部記憶装置或は外部データ処理装置にデータを転送可能としてもよい。

又、前記記憶部２４には、測距作動を制御するシーケンスプログラム、測距作動により距離を演算する演算プログラム、姿勢を演算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、前記演算制御部２３により各種プログラムが実行されることで、各種処理が実行される。

次に、前記姿勢検出器２５について説明する。該姿勢検出器２５は、前記測量装置本体４の水平、又は鉛直に対する傾斜角を検出し、検出結果は前記演算制御部２３に入力される。尚、前記姿勢検出器２５としては、特許文献１に開示された姿勢検出装置を使用することができる。

該姿勢検出器２５について簡単に説明する。該姿勢検出器２５は、フレーム２７を有している。該フレーム２７は、前記托架部６に固定され、或は構造部材に固定され、前記測量装置本体４と一体となっている。

前記フレーム２７にはジンバルを介してセンサブロック２８が取付けられている。該センサブロック２８は、直交する２軸を２方向にそれぞれ３６０°又は３６０°以上回転自在となっている。

該センサブロック２８には、第１傾斜センサ２９、第２傾斜センサ３１が取付けられている。前記第１傾斜センサ２９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、或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３１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。

前記センサブロック２８の、前記フレーム２７に対する２軸についての各相対回転角は、エンコーダ３２，３３によってそれぞれ検出される様になっている。

又、前記センサブロック２８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２９、前記第２傾斜センサ３１からの検出結果に基づき、前記センサブロック２８を水平に維持する様に前記演算制御部２３によって制御される。

前記センサブロック２８が前記フレーム２７に対して傾斜していた場合（前記測量装置本体４が傾斜していた場合）、前記センサブロック２８（水平）に対する前記フレーム２７の各軸方向の相対回転角が前記エンコーダ３２，３３によってそれぞれ検出される。該エンコーダ３２，３３の検出結果に基づき、前記測量装置本体４の水平に対する２軸についての傾斜角が検出され、２軸の傾斜の合成によって傾斜方向が検出される。

前記センサブロック２８は、２軸について３６０°又は３６０°以上回転自在であるので、前記姿勢検出器２５がどの様な姿勢となろうとも、例えば該姿勢検出器２５の天地が逆になった場合でも、全方向での姿勢検出（水平に対する傾斜角、傾斜方向）が可能である。

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３１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３１は前記第１傾斜センサ２９に比べて検出精度が悪いのが一般的である。

前記姿勢検出器２５では、高精度の前記第１傾斜センサ２９と高応答性の前記第２傾斜センサ３１を具備することで、該第２傾斜センサ３１の検出結果に基づき姿勢制御を行い、更に前記第１傾斜センサ２９により高精度の姿勢検出を可能とする。

該第１傾斜センサ２９の検出結果で、前記第２傾斜センサ３１の検出結果を較正することができる。即ち、前記第１傾斜センサ２９が水平を検出した時の前記エンコーダ３２，３３の値、即ち実際の傾斜角と前記第２傾斜センサ３１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３１の傾斜角を構成することができる。

従って、予め、該第２傾斜センサ３１の検出傾斜角と、前記第１傾斜センサ２９による水平検出と前記エンコーダ３２，３３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３１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３１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。環境変化（温度等）の少ない状態では、傾斜検出は前記第２傾斜センサ３１の検出結果と補正値で求めてもよい。

前記演算制御部２３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３１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２３は、傾斜の変動が少ない時、傾斜の変化が緩やかな時、即ち前記第１傾斜センサ２９が追従可能な状態では、該第１傾斜センサ２９からの信号に基づき、前記モータを制御する。尚、常時、前記第２傾斜センサ３１に検出された傾斜角を較正することで、該第２傾斜センサ３１からの検出結果に基づき前記姿勢検出器２５による姿勢検出を行ってもよい。

尚、前記記憶部２４には、前記第１傾斜センサ２９の検出結果と前記第２傾斜センサ３１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２９からの信号に基づき、前記第２傾斜センサ３１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３１による検出結果を前記第１傾斜センサ２９の検出精度迄高めることができる。よって、前記姿勢検出器２５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。

次に、前記望遠鏡部７について説明する。

該望遠鏡部７は、視準望遠鏡３４を具備し、又距離測定部を内蔵している。該距離測定部は、前記横軸心１０と直交する方向に測距光を射出する測距光射出部（図示せず）と、測定対象物で反射された反射測距光を受光する測距光受光部（図示せず）とを有している。尚、測距光の測距光軸と前記視準望遠鏡３４の視準光軸とは一致しているものとする。

前記距離測定部により、前記測距光射出部から射出された測距光の発光タイミングと、測定対象物で反射された反射測距光の前記測距光受光部への受光タイミングとの時間差（即ち、測距光の往復時間）に基づき、測定対象物の測距が実行される。測距結果は、前記姿勢検出器２５の検出結果、及び横回転角データと縦回転角データに関連付けられて、前記記憶部２４に保存される。

前記測量装置１により測定を行う際には、先ず前記補助脚９を広げ、前記基準脚８の下端が既知の３次元座標を有する基準点Ｒと合致する様、前記測量装置１を設置する。

前記測量装置１が設置されると、前記演算制御部２３は、前記横回転モータ１５により前記托架部６を横方向に回転させると共に、前記縦回転モータ１９により前記望遠鏡部７を縦方向に回転させ、所定の測定対象物を視準、測距させる。

この時、前記測量装置本体４の基準方向に対する前記基準脚８の傾斜方向、前記縦軸心５に対する前記基準脚８の傾斜角は既知である。従って、前記演算制御部２３は、測距時の横回転角データと縦回転角データに基づき、前記基準方向に対する前記測量装置本体４の向きを演算し、演算した向きに基づき前記基準点Ｒに対する前記器械点１１の位置（３次元座標）を演算する。

又、前記演算制御部２３は、測距時の前記姿勢検出器２５の検出結果に基づき、前記器械点１１の３次元座標を補正すると共に、横回転角データと縦回転角データを水平角データと鉛直角データに変換する。更に、前記演算制御部２３は、測距結果と、水平角データ及び鉛直角データと、前記基準点Ｒに対する前記器械点１１の位置とに基づき、前記基準点Ｒの座標系に於ける前記測定対象物の３次元座標を演算する。

上述の様に、第１の実施例では、前記台座部３に設けられた三脚２のうち、１本が前記台座部３と一体となった前記基準脚８となっており、前記測量装置１の向きや姿勢に拘わらず、前記台座部３に設けられた前記測量装置本体４の基準方向に対する前記基準脚８の傾斜方向、前記縦軸心５に対する前記基準脚８の傾斜角は変化しない。又、前記測量装置本体４には、水平に対する２軸の傾斜を検出する前記姿勢検出器２５が設けられている。

従って、既知の３次元座標を有する基準点Ｒと前記基準脚８の下端が合致する様、前記測量装置１を設置するだけで、前記基準脚８の下端と前記器械点１１の既知の位置関係と前記姿勢検出器２５の検出結果に基づき、前記基準点Ｒに対する前記器械点１１の位置を求めることができる。

又、前記姿勢検出器２５の検出結果に基づき、前記横回転角エンコーダ１６で検出された横回転角、前記縦回転角エンコーダ２１で検出された縦回転角を、それぞれ水平角と鉛直角に変換でき、所定の測定対象物の前記基準点Ｒを基準とした３次元座標を測定することができる。

上記した様に、第１の実施例では、前記測量装置１を設置する際に整準作業が不要となるので、設置作業が容易となると共に、作業時間も短縮することができる。

又、前記測量装置１の基準方向を予め設定し、前記基準脚８の基準方向に対する傾斜方向が既知となっているので、該基準脚８の下端と前記基準点Ｒとが合致してさえすれば、任意の向きで前記測量装置１を設置することができ、作業性を向上させることができる。

次に、図３に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、第２の実施例では、測量装置本体の構成は第１の実施例と同様であるので、測量装置本体については図２を参照し、説明を省略する。

第２の実施例では、三脚２の基準脚３６が伸縮可能な構成となっている。該基準脚３６は、下端が尖端となった棒状の脚部３７と、該脚部３７を摺動自在に保持する筒状の保持部３８と、該保持部３８に設けられ、ネジ３９の締付けにより、或は前記脚部３７に形成されたネジ穴（図示せず）と前記ネジ３９との螺合により、前記脚部３７の位置を固定する固定部４１とを有している。

前記保持部３８には、軸心方向に長い長孔４２が形成され、例えば該長孔４２の側壁には所定の間隔で目盛り４３が刻設されている。又、前記脚部３７の基端部の所定位置には、基準線４４が刻設されている。

前記脚部３７を前記保持部３８に対して摺動させることで、前記基準脚３６の長さが調整される。又、該基準脚３６を伸縮させることで、前記測量装置本体４の向き（視準光軸の向き）が変化する様になっている。更に、前記長孔４２を介して、前記基準線４４と合致した前記目盛り４３を読取ることで、前記基準脚３６の長さが判別可能となっている。

尚、前記基準線４４が各目盛り４３と合致した際の、前記基準脚３６の長さは予めデータベース化され、記憶部２４に格納されている。従って、操作パネル２２を介して、前記基準線４４と合致した前記目盛り４３の数値を入力するだけで、演算制御部２３が前記基準脚３６の長さ、及び前記脚部３７の下端と器械点１１との距離を求める様になっている。

測定を行なう際には、前記基準脚３６の長さを調整した状態で、前記脚部３７の下端が基準点Ｒと合致する様、前記測量装置１を設置する。又、読取った前記目盛り４３の数値を前記操作パネル２２より入力し、前記基準脚３６の長さを求めると共に、測定対象物を視準、測距させる。

該基準脚３６の伸縮により、前記測量装置本体４の向きが変化するので、前記演算制御部２３は、測距時の横回転角データ、縦回転角データ及び前記基準脚３６の長さに基づき、基準方向に対する前記測量装置本体４の向きを演算する。又、演算した向きに基づき前記基準点Ｒに対する前記器械点１１の位置（３次元座標）を演算する。

又、前記演算制御部２３は、測距時の姿勢検出器２５の検出結果に基づき、前記器械点１１の３次元座標を補正すると共に、前記横回転角データと縦回転角データと前記基準脚３６の長さに基づき、水平角データと鉛直角データとを演算する。更に、前記演算制御部２３は、測距結果と、水平角データ及び鉛直角データと、前記基準点Ｒに対する前記器械点１１の位置とに基づき、前記基準点Ｒの座標系に於ける前記測定対象物の３次元座標を演算する。

第２の実施例に於いても、前記測量装置本体４の向きや姿勢に拘わらず、基準方向に対する前記基準脚３６の傾斜方向、前記縦軸心５に対する前記基準脚３６の傾斜角は変化しない。又、各目盛り４３と前記基準線４４との位置関係と、前記基準脚３６の長さとの関係は既知となっている。即ち、前記測量装置１を設置する状態では、前記基準脚３６と前記台座部３とが既知の関係となっている。

従って、前記脚部３７の下端を前記基準点Ｒに合わせて設置するだけで、該基準点Ｒに対する前記器械点１１の位置を求めることができ、測定対象物の３次元座標を測定することができるので、整準作業が不要となり、設置作業が容易となると共に、作業時間も短縮することができる。

尚、第２の実施例では、前記保持部３８を前記長孔４２を形成した筒状の部材としていたが、前記保持部３８は断面コ字状、或はＣ字状としてもよい。又、該保持部３８に前記基準線４４の位置を検出するセンサを設け、該センサの検出結果に基づき前記基準脚３６の長さを自動で検出する様にしてもよい。

次に、図４に於いて、本発明の第３の実施例について説明する。尚、第３の実施例では、測量装置本体の構成は第１の実施例と同様であるので、測量装置本体については図２を参照し、説明を省略する。

第３の実施例では、三脚２の基準脚４５が傾動可能な構成となっている。該基準脚４５は、台座部３に対して基端部を中心に半径方向に傾動可能であり、縦軸心５に対する傾斜角を段階的に変更できる様になっている。即ち、前記基準脚４５が前記縦軸心５に対して所定の傾斜角で固定できる様になっている。例えば、第３の実施例では、前記基準脚４５の傾斜角を前記縦軸心５に対して１５°、３０°、４５°の３段階に変更可能となっている。前記基準脚４５の所定の傾斜角での固定方法については、嵌込み等種々の手段が適用可能である。

尚、前記基準脚４５を所定の角度で固定した際の、該基準脚４５の下端と器械点１１との距離は予めデータベース化され、記憶部２４に格納されている。従って、操作パネル２２を介して、前記基準脚４５の傾斜角を入力するだけで、演算制御部２３が前記基準脚４５の下端と前記器械点１１との距離を求める様になっている。

測定を行なう際には、前記基準脚４５の傾斜角を調整した状態で、該基準脚４５の下端が基準点Ｒと合致する様、前記測量装置１を設置する。又、前記基準脚４５の傾斜角を前記操作パネルより入力すると共に、測定対象物を視準、測距させる。

基準方向に対する前記基準脚４５の傾斜方向は予め既知であり、前記縦軸心５に対する前記基準脚４５の傾斜角も既知となるので、測距時の横回転角データ及び縦回転角データに基づき、基準方向に対する前記測量装置本体４の向きを演算する。又、演算した向きに基づき前記基準点Ｒに対する前記器械点１１の位置（３次元座標）を演算する。

又、前記演算制御部２３は、測距時の姿勢検出器２５の検出結果に基づき、前記器械点１１の３次元座標を補正すると共に、前記横回転角データと縦回転角データとを水平角データと鉛直角データとに変換する。更に、前記演算制御部２３は、測距結果と、水平角データ及び鉛直角データと、前記基準点Ｒに対する前記器械点１１の位置とに基づき、前記基準点Ｒの座標系に於ける前記測定対象物の３次元座標を演算する。

第３の実施例では、前記測量装置本体４の向きや姿勢に拘わらず、基準方向に対する前記基準脚４５の傾斜方向は変化せず、前記縦軸心５に対する前記基準脚４５の傾斜角は既知となる。即ち、前記測量装置１を設置する状態では、前記基準脚４５と前記台座部３とが既知の関係となっている。

従って、該基準脚４５の下端を前記基準点Ｒに合わせて設置するだけで、該基準点Ｒに対する前記器械点１１の位置を求めることができ、測定対象物の３次元座標を測定することができるので、整準作業が不要となり、設置作業が容易となると共に、作業時間も短縮することができる。

尚、第３の実施例では、前記縦軸心５に対する前記基準脚４５の傾斜角を３段階で変更可能としているが、２段階で変更可能としてもよく、４段階以上で変更可能としてもよい。

又、前記基準脚４５を前記縦軸心５に対して自在に傾動可能とすると共に、前記基準脚４５の傾斜角（開度）を検出するセンサを設け、該センサの傾斜角を自動で検出する様にしてもよい。

尚、第２の実施例と第３の実施例とを組合わせ、前記基準脚４５を伸縮可能且つ傾動可能としてもよいのは言う迄もない。

尚、第１の実施例〜第３の実施例では、基準脚を前記台座部３と既知の関係とし、更に前記姿勢検出器２５を設けることで整準作業を省略しているが、別途整準部を設けてもよい。整準部を設けた場合、前記基準脚の下端と前記器械点１１との位置関係及び整準量に基づき、前記基準点Ｒを基準とした前記器械点１１の３次元座標を演算することができる。従って、この場合でも、前記器械点１１を前記基準点Ｒ上に位置させる為の設置作業が省略できるので、作業時間を短縮することができると共に、前記姿勢検出器２５を省略することができる。

又、第１の実施例〜第３の実施例では、測量装置としてトータルステーションを例示しているが、水平に対する傾斜角、傾斜方向を検出可能な姿勢検出器を具備していればトータルステーション以外の測量装置を用いてもよい。例えば、図５は、レーザスキャナを測量装置４６として用いた場合を示している。尚、前記三脚２の構成は、前記第１の実施例と同様となっている。

該測量装置４６は、前記台座部３上に設けられた測量装置本体４７を有している。該測量装置本体４７は、前記台座部３に縦軸心４８を中心に横回転可能に設けられ、前記測量装置本体４７には横軸心４９を中心に縦回転可能な走査鏡５１が設けられている。

前記測量装置本体４７の機械中心である器械点５２は、例えば前記縦軸心４８と前記横軸心４９の交点に位置している。前記基準脚８の下端と前記器械点５２との位置関係（距離）は既知となっている。即ち、任意の方向を前記測量装置４６の基準方向として設定した場合の、該基準方向に対する前記基準脚８の傾斜方向、前記縦軸心４８に対する前記基準脚８の傾斜角、及び前記基準脚８の下端と前記器械点５２との間の距離は既知となっている。

従って、前記測量装置４６の場合も、前記測量装置本体４７の姿勢、向きに拘わらず、前記基準脚８の下端に対する前記器械点５２の位置（３次元座標）が既知となるので、前記基準脚８の下端と既知の３次元座標を有する基準点Ｒとが合致する様、前記測量装置４６を設置だけで、前記基準点Ｒの座標系に於ける前記器械点５２の３次元座標を演算することができる。

又、姿勢検出器の検出結果に基づき、横回転角、縦回転角を水平回転角と鉛直回転角とに変換可能であると共に、前記器械点５２の座標を補正可能であるので、整準作業を行うことなく測定対象物を測定することができる。

又、図６は、特許文献２に示される２次元のレーザスキャナを測量装置５３として用いた場合を示している。尚、前記三脚２の構成は、前記第１の実施例と同様となっている。

前記測量装置５３は、前記台座部３上に設けられた測量装置本体５４を有している。該測量装置本体５４は、前記台座部３上に縦軸心５５を中心に横回転可能に設けられ、前記測量装置本体５４には測距光の光軸（測距光軸）５６を偏向する光軸偏向部５７が設けられている。尚、該光軸偏向部５７が前記測距光軸５６を偏向しない状態では、該測距光軸５６は基準光軸Ｏと合致する。

前記測量装置本体５４の機械中心である器械点５８は、例えば前記縦軸心５５と前記基準光軸Ｏの交点に位置している。前記基準脚８の下端と前記器械点５８との位置関係（距離）は既知となっている。即ち、任意の方向を前記測量装置本体５４の基準方向として設定した場合の、該基準方向に対する前記基準脚８の傾斜方向、前記縦軸心５５に対する前記基準脚８の傾斜角、及び前記基準脚８の下端と前記器械点５８との間の距離は既知となっている。

従って、前記測量装置５３の場合も、前記測量装置本体５４の姿勢、向きに拘わらず、前記基準脚８の下端に対する前記器械点５８の位置（３次元座標）が既知となるので、前記基準脚８の下端と既知の３次元座標を有する基準点Ｒとが合致する様、前記測量装置５３を設置するだけで、前記基準点Ｒの座標系に於ける前記器械点５８の３次元座標を演算することができる。

又、姿勢検出器の検出結果に基づき、横回転角を水平回転角に変換可能であると共に、前記器械点５８の位置を補正可能であるので、整準作業を行うことなく測定対象物を測定することができる。

尚、第１の実施例〜第３の実施例、及び図５、図６で示された測量装置は、全て器械点が縦軸心上に位置していたが、器械点は必ずしも縦軸心上に位置する必要はない。例えば、縦軸心からオフセットされた位置に器械点が位置する様にしてもよい。

この場合、縦軸心に対するオフセット量（オフセット距離）、測量装置本体の基準方向に対するオフセット方向を既知とすることで、基準方向に対する基準脚の傾斜方向、縦軸心に対する基準脚の傾斜角、基準方向に対する器械点のオフセット方向、縦軸心に対する器械点のオフセット量、基準脚の下端から器械点迄の距離に基づき、基準脚の下端に対する器械点の位置を求めることができる。

１ 測量装置
２ 三脚
３ 台座部
４ 測量装置本体
５ 縦軸心
６ 托架部
７ 望遠鏡部
８ 基準脚
９ 補助脚
１１ 器械点
１６ 横回転角エンコーダ
２１ 縦回転角エンコーダ
２３ 演算制御部
２４ 記憶部
２５ 姿勢検出器
３６ 基準脚
４５ 基準脚
４６ 測量装置
５３ 測量装置

Claims (8)

1. 設置面に設置された三脚と、該三脚上に設けられ、縦軸心を中心に横回転可能な測量装置本体とを具備し、前記三脚は、台座部と、該台座部と一体であり下端と前記測量装置本体の機械中心である器械点と既知の関係を有する基準脚と、２本の補助脚とを有し、前記測量装置本体は、測定対象物迄の距離を測定する距離測定部と、前記測量装置本体の横回転角を検出する横回転角検出装置と、演算制御部とを具備し、前記基準脚の下端が基準点と合致する様設置され、前記演算制御部は、前記基準脚の下端と前記器械点との位置関係に基づき前記基準点に対する前記器械点の位置を演算する測量装置。
2. 前記補助脚は、前記台座部に対して傾動可能或は伸縮可能に構成された請求項１に記載の測量装置。
3. 前記測量装置本体に任意の基準方向が設定され、前記基準脚の前記基準方向に対する傾斜方向と、前記縦軸心に対する傾斜角が既知となる様に構成された請求項１又は請求項２に記載の測量装置。
4. 前記測量装置本体は、姿勢検出器を更に有し、前記演算制御部は、前記姿勢検出器の検出結果に基づき、前記器械点の前記基準点に対する位置を補正する様構成された請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の測量装置。
5. 前記基準脚は、棒状の脚部と、該脚部を摺動自在に保持する保持部と、前記脚部を所定の位置で前記保持部に固定する固定部とを有し、前記脚部に基準線が刻設され、前記保持部には所定間隔で目盛りが刻設され、前記基準線と各目盛りとが合致した際の前記基準脚の長さが既知となる様構成された請求項４に記載の測量装置。
6. 前記基準脚は、前記台座部に対して基端部を中心に半径方向に傾動可能であり、所定の傾斜角で固定可能となる様構成された請求項４に記載の測量装置。
7. 前記距離測定部は横軸心を中心に縦回転可能であり、前記測量装置本体は前記距離測定部の縦回転角を検出する縦回転角検出装置を更に有する請求項４〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の測量装置。
8. 前記演算制御部は、前記横回転角検出装置が検出した横回転角と、前記縦回転角検出装置が検出した縦回転角を、前記姿勢検出器の検出結果に基づき、それぞれ水平角と鉛直角とに変換する様構成された請求項７に記載の測量装置。

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