JP6850174B2 - Measuring device, surveying system - Google Patents

Measuring device, surveying system Download PDF

Info

Publication number
JP6850174B2
JP6850174B2 JP2017060198A JP2017060198A JP6850174B2 JP 6850174 B2 JP6850174 B2 JP 6850174B2 JP 2017060198 A JP2017060198 A JP 2017060198A JP 2017060198 A JP2017060198 A JP 2017060198A JP 6850174 B2 JP6850174 B2 JP 6850174B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
deflection
measuring device
unit
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017060198A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018163029A (en
Inventor
信幸 西田
信幸 西田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Topcon Corp
Original Assignee
Topcon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Topcon Corp filed Critical Topcon Corp
Priority to JP2017060198A priority Critical patent/JP6850174B2/en
Publication of JP2018163029A publication Critical patent/JP2018163029A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6850174B2 publication Critical patent/JP6850174B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Description

本発明は測距可能であり且つターゲットにもなる計測装置及び当該計測装置をターゲットとした測量システムに関するものである。 The present invention relates to a measuring device that can measure a distance and is also a target, and a surveying system that targets the measuring device.

トータルステーション等の測量機では、ポールにプリズム等の再帰反射体を設けたターゲット装置を立てて、当該プリズムまでの距離及び角度を測定することで測量を行っている。 In a surveying instrument such as a total station, a target device provided with a retroreflector such as a prism is set up on a pole, and the distance and angle to the prism are measured to perform the survey.

一般的にターゲット装置は、気泡管等の水準器を用いて鉛直に立設(整準)されるように作業者又は治具により保持されるが、人間が設置するものであることから、ある程度の傾きが生じてしまう。ターゲット装置が傾いて設置されると、プリズムの位置が測定したい位置からずれてしまい、その分測量誤差が生じる。 Generally, the target device is held by a worker or a jig so that it can be vertically erected (leveled) using a spirit level such as a bubble tube, but since it is installed by a human being, it is to some extent. Will be tilted. If the target device is installed at an angle, the position of the prism will deviate from the position to be measured, and a survey error will occur accordingly.

そこで、全周プリズムの空洞部にレーザ発光器とレーザ光線を偏向するミラーを設け、傾斜センサにより全周プリズムの傾斜を検出し、ミラーによりレーザ光線を鉛直下方向に偏向することで測設点を指示する測設指示装置が開発されている(特許文献1)。 Therefore, a laser emitter and a mirror that deflects the laser beam are provided in the cavity of the all-around prism, the inclination of the all-around prism is detected by the tilt sensor, and the laser beam is deflected vertically downward by the mirror to measure the measurement point. A measurement instruction device has been developed (Patent Document 1).

特開2015-010869号公報JP-A-2015-010869

しかしながら、特許文献1の測設指示装置では、杭打ちを行う際などの測設点を指し示すことはできるが、当該測設点から全周プリズムまでの距離(高さ)については外部の測量機で計測しなければならない。 However, although the measurement instruction device of Patent Document 1 can point to a measurement point such as when staking, the distance (height) from the measurement point to the all-around prism is an external surveying instrument. Must be measured at.

そこで、本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、任意の方向に測距光を射出して測距を行うことができるとともに、当該測距光の射出位置を正確に測量させることができる計測装置及び測量システムを提供することにある。 Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to be able to perform distance measurement by emitting distance measurement light in an arbitrary direction and to perform distance measurement. It is an object of the present invention to provide a measuring device and a surveying system capable of accurately measuring the injection position of the light.

上記の目的を達成するために、本発明に係る計測装置では、測距光を射出して対象物までの距離を測定する計測装置であって、前記測距光を射出する光射出部と、前記測距光が前記対象物に当たって反射した反射測距光を受光する受光部と、前記受光部にて受光した反射測距光に基づき前記対象物までの距離を算出する測距部と、前記光射出部から射出される前記測距光の射出方向を検出可能な姿勢検出部と、前記測距光を偏向可能な光偏向部と、前記姿勢検出部により検出した前記測距光の射出方向を、前記光偏向部により任意の方向に偏向させる光偏向制御部と、当該光偏向部により偏向された偏向測距光が射出される偏向出口部分の周囲に複数配設された再帰反射部と、を備える。 In order to achieve the above object, the measuring device according to the present invention is a measuring device that emits distance measuring light to measure the distance to an object, and includes a light emitting unit that emits the distance measuring light. A light receiving unit that receives the reflected distance measuring light reflected by the distance measuring light hitting the object, a distance measuring unit that calculates the distance to the object based on the reflected distance measuring light received by the light receiving unit, and the above. An attitude detection unit capable of detecting the emission direction of the distance measuring light emitted from the light emitting unit, a light deflection unit capable of deflecting the distance measuring light, and an emission direction of the distance measuring light detected by the attitude detecting unit. A light deflection control unit that deflects the light in an arbitrary direction by the light deflection unit, and a plurality of retroreflection units arranged around a deflection outlet portion from which the deflection distance measuring light deflected by the light deflection unit is emitted. , Equipped with.

また上記計測装置において、前記再帰反射部は、前記偏向測距光の偏向出口部分を中心として四方にそれぞれ等距離に配置されている。 Further, in the measuring device, the retroreflective portions are arranged equidistantly in all directions around the deflection outlet portion of the deflection distance measuring light.

また上記計測装置において、前記再帰反射部は、それぞれ直角三角錐のコーナーキューブプリズムであり、直角頂点が前記偏向出口部分側に配置されている。 Further, in the measuring device, the retroreflective portions are corner cube prisms of right-angled triangular pyramids, and the right-angled vertices are arranged on the deflection outlet portion side.

また上記計測装置において、前記再帰反射部は、それぞれ直角三角錐のコーナーキューブプリズムであり、直角頂点が前記偏向出口部分から離れる側に配置されている。 Further, in the measuring device, the retroreflective portions are corner cube prisms of right-angled triangular pyramids, and the right-angled vertices are arranged on the side away from the deflection outlet portion.

また上記計測装置において、前記再帰反射部は、外周が再帰反射面をなす円筒体である。 Further, in the measuring device, the retroreflective portion is a cylindrical body whose outer circumference forms a retroreflective surface.

また上記計測装置において、前記光偏向制御部は、前記偏向測距光が円を描くよう前記光偏向部を制御する。 Further, in the measuring device, the optical deflection control unit controls the optical deflection unit so that the deflection distance measuring light draws a circle.

また本発明に係る測量システムでは、上述の計測装置と、前記計測装置の前記再帰反射体をターゲットとして測量を行う測量機と、を備える。 Further, the surveying system according to the present invention includes the above-mentioned measuring device and a surveying instrument that performs surveying by targeting the retroreflector of the measuring device.

上記手段を用いる発明によれば、任意の方向の測距を行うことができるとともに、当該測距光の射出位置を正確に測量させることができる。 According to the invention using the above means, it is possible to measure the distance in any direction and to accurately measure the emission position of the distance measurement light.

本発明の一実施形態に係る計測装置を含む測量システムの全体構成図である。It is an overall block diagram of the surveying system including the measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る計測装置の内部構造の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the internal structure of the measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る計測装置の正面図である。It is a front view of the measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. プリズムの外観図である。It is an external view of a prism. 第1変形例の計測装置における再帰反射体を示す正面図である。It is a front view which shows the retroreflector in the measuring apparatus of the 1st modification. 第2変形例の計測装置における再帰反射体を示す正面図である。It is a front view which shows the retroreflector in the measuring apparatus of the 2nd modification. 第3変形例の計測装置における指示パターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the instruction pattern in the measuring apparatus of the 3rd modification.

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1には本発明の一実施形態に係る計測装置を含む測量システムの全体構成図が示されており、以下同図に基づき測量システム1全体について説明する。 FIG. 1 shows an overall configuration diagram of a surveying system including a measuring device according to an embodiment of the present invention, and the entire surveying system 1 will be described below based on the same diagram.

図1に示す測量システム1は、トータルステーション等の測量機2と、当該測量機2に対するターゲットの機能を有するとともに自ら測距も可能な計測装置3を有している。このような測量システム1では、測量機2を既知点に設置し、測量機2により計測装置3の座標を測量しつつ、計測装置3により当該計測装置3から地面等の対象物までの距離を測定(測距)可能である。計測装置3は任意の方向の対象物までの測距が可能であり、本実施形態ではこの任意の方向を鉛直下方とし地表を対象物として、当該地表から計測装置3までの距離(高さ)を測定するものとして説明する。 The surveying system 1 shown in FIG. 1 has a surveying instrument 2 such as a total station, and a measuring device 3 having a function of a target for the surveying instrument 2 and capable of measuring a distance by itself. In such a surveying system 1, a surveying instrument 2 is installed at a known point, and while the surveying instrument 2 measures the coordinates of the measuring device 3, the measuring device 3 measures the distance from the measuring device 3 to an object such as the ground. Measurement (distance measurement) is possible. The measuring device 3 can measure a distance to an object in an arbitrary direction, and in the present embodiment, the distance (height) from the ground surface to the measuring device 3 is set with the arbitrary direction vertically downward and the ground surface as the object. Will be described as measuring.

測量機2については、ターゲットまでの水平角、鉛直角、斜距離から座標を測量できる公知の測量機であればよく、詳しい説明は省略する。 The surveying instrument 2 may be a known surveying instrument capable of measuring coordinates from a horizontal angle, a vertical angle, and an oblique distance to a target, and detailed description thereof will be omitted.

計測装置3は、本体部10が支持体4に支持されている。支持体4は、棒状のポール部4aと、当該ポール部4aに沿って上下に移動可能であるとともに、上下に揺動可能な腕部4bからなる。ポール部4aの一端は地面に対して立設可能に尖っており、腕部4bの一端は本体部10と接続されている。このように支持体4に支持された計測装置3は腕部4bにより本体部10の姿勢を自在に変更可能であり、腕部4bを固定することで本体部10の姿勢を維持させることも可能である。 In the measuring device 3, the main body 10 is supported by the support 4. The support 4 includes a rod-shaped pole portion 4a and an arm portion 4b that can move up and down along the pole portion 4a and swing up and down. One end of the pole portion 4a is sharp so that it can be erected with respect to the ground, and one end of the arm portion 4b is connected to the main body portion 10. In this way, the measuring device 3 supported by the support 4 can freely change the posture of the main body 10 by the arm 4b, and the posture of the main body 10 can be maintained by fixing the arm 4b. Is.

また、本体部10には、一端面(正面)にプリズム群11(再帰反射部)が設けられている。測量機2は当該プリズム群11をターゲットとして測量を行う。 Further, the main body portion 10 is provided with a prism group 11 (retroreflective portion) on one end surface (front surface). The surveying instrument 2 makes a survey targeting the prism group 11.

図2から図4を参照すると、図2には計測装置の内部構造の概略構成図、図3には計測装置の正面図、図4にはプリズムの外観図、がそれぞれ示されており、これらの図に基づき、計測装置3の構造について説明する。 With reference to FIGS. 2 to 4, FIG. 2 shows a schematic configuration diagram of the internal structure of the measuring device, FIG. 3 shows a front view of the measuring device, and FIG. 4 shows an external view of the prism. The structure of the measuring device 3 will be described with reference to the figure of.

図2、3に示すように、計測装置3は、本体部10が直方体形状の筐体をなしている。本体部10の背面には、液晶ディスプレイ等の表示部12、及びスイッチ群からなる操作部13が設けられている。なお、表示部12はタッチパネルとして、操作部13と兼用してもよい。 As shown in FIGS. 2 and 3, the main body 10 of the measuring device 3 has a rectangular parallelepiped housing. On the back surface of the main body 10, a display unit 12 such as a liquid crystal display and an operation unit 13 including a group of switches are provided. The display unit 12 may also be used as the operation unit 13 as a touch panel.

本体部10の内部には、測距光を射出する光射出部20と、当該測距光が対象物に当たって反射した反射測距光を受光する受光部30と、測距光及び反射測距光の光軸を偏向可能な光偏向部40とを有している。なお、図2では、測距光の射出光軸L1を一点鎖線、反射測距光の受光光軸L2を二点鎖線で示している。 Inside the main body 10, there is a light emitting unit 20 that emits distance measuring light, a light receiving unit 30 that receives reflected distance measuring light reflected by the distance measuring light hitting an object, and distance measuring light and reflected distance measuring light. It has an optical deflection unit 40 capable of deflecting the optical axis of the light. In FIG. 2, the emission optical axis L1 of the ranging light is shown by a long-dashed line, and the light receiving optical axis L2 of the reflected distance-finding light is shown by a long-dashed line.

詳しくは、光射出部20は、発光素子21、投光レンズ22、第1反射鏡23、及び第2反射鏡24を有している。発光素子21は、例えばレーザダイオードであり、測距光としての可視レーザ光を発光する素子である。投光レンズ22は、当該発光素子21から射出された測距光を平行化するレンズである。第1反射鏡23及び第2反射鏡24は、測距光の射出光軸L1を反射測距光の受光光軸L2と一致させるように配置されたミラーである。 Specifically, the light emitting unit 20 includes a light emitting element 21, a light projecting lens 22, a first reflecting mirror 23, and a second reflecting mirror 24. The light emitting element 21 is, for example, a laser diode, which is an element that emits visible laser light as distance measuring light. The light projecting lens 22 is a lens that parallelizes the ranging light emitted from the light emitting element 21. The first reflecting mirror 23 and the second reflecting mirror 24 are mirrors arranged so that the emitted optical axis L1 of the distance measuring light coincides with the received optical axis L2 of the reflected distance measuring light.

受光部30は、受光素子31、及び結像レンズ32を有している。受光素子31は、例えばフォトダイオードであり、反射測距光を受光して、受光信号に変換する素子である。結像レンズ32は、反射測距光を受光素子31に結像するレンズである。なお、発光素子21から射出される測距光の射出光軸L1と、受光素子31に向かう反射測距光の受光光軸L2は平行をなしている。 The light receiving unit 30 has a light receiving element 31 and an imaging lens 32. The light receiving element 31 is, for example, a photodiode, which is an element that receives reflected distance measurement light and converts it into a light receiving signal. The imaging lens 32 is a lens that forms an image of reflected ranging light on the light receiving element 31. The emission optical axis L1 of the distance measuring light emitted from the light emitting element 21 and the light receiving optical axis L2 of the reflected distance measuring light toward the light receiving element 31 are parallel to each other.

光偏向部40は、光射出部20及び受光部30よりも対物側に設けられており、一対のフレネルプリズム41a、41bを有している。当該フレネルプリズム41a、41bは、それぞれ受光光軸L2を中心軸Oとした同径の円板状をなしており、対物側と内部側にて平行に配置されている。 The light deflection unit 40 is provided on the objective side of the light emission unit 20 and the light receiving unit 30, and has a pair of Fresnel prisms 41a and 41b. The Fresnel prisms 41a and 41b each have a disk shape having the same diameter with the light receiving optical axis L2 as the central axis O, and are arranged in parallel on the objective side and the internal side.

各フレネルプリズム41a、41bは、一面が凹凸面をなし、他面が平滑面をなしており、凹凸面を互いに対向させて配設されている。また、フレネルプリズム41a、41bは、中央部が測距光を偏向するための射出偏向部42a、42bとなっており、中央部より外周側が反射測距光を偏向するための受光偏向部43a、43bとなっている。なお、各フレネルプリズム41a、41bは、受光偏向部43a、43bにて反射測距光の広がりを考慮し、十分な光量を確保できるように直径が設定されている。 One of the Fresnel prisms 41a and 41b has a concavo-convex surface and the other surface has a smooth surface, and the concavo-convex surfaces are arranged so as to face each other. Further, the Fresnel prisms 41a and 41b have injection deflection portions 42a and 42b in the central portion for deflecting the distance measurement light, and the light receiving deflection portion 43a in the outer peripheral side from the central portion for deflecting the reflected distance measurement light. It is 43b. The diameters of the Fresnel prisms 41a and 41b are set by the light receiving deflection portions 43a and 43b so as to secure a sufficient amount of light in consideration of the spread of the reflected distance measuring light.

本実施形態では、射出偏向部42a、42bは1つのプリズム要素、例えば、ウェッジプリズム等であり、受光偏向部43a、43bは平行に並んだ複数のプリズム要素で構成されている。また、各プリズム要素は光軸の偏向度合い等について同一の光学特性を有している。このように構成された一対のフレネルプリズム41a、41bは、中心軸O周りに相対回転することで、測距光を任意の方向に偏向可能であり、且つ当該任意の方向から戻ってくる反射測距光を受光光軸L2と平行な方向に偏向可能である。なお、プリズム要素の構成はこれに限られるものではない。また各フレネルプリズム41a、41bは、光学ガラスから製作してもよいが、光学プラスチック材料でモールド成形したもので安価に製作してもよい。 In the present embodiment, the injection deflection portions 42a and 42b are one prism element, for example, a wedge prism, and the light receiving deflection portions 43a and 43b are composed of a plurality of prism elements arranged in parallel. Further, each prism element has the same optical characteristics with respect to the degree of deflection of the optical axis and the like. The pair of Fresnel prisms 41a and 41b configured in this way can deflect the ranging light in an arbitrary direction by rotating relative to the central axis O, and the reflection measurement returning from the arbitrary direction. The distance light can be deflected in a direction parallel to the light receiving optical axis L2. The configuration of the prism element is not limited to this. Further, the Fresnel prisms 41a and 41b may be manufactured from optical glass, but may be molded from an optical plastic material and manufactured at low cost.

また、フレネルプリズム41a、41bの外周にはそれぞれリングギア44a、44bが設けられ、当該リングギア44a、44bはそれぞれ対応する駆動ギア45a、45bと噛合されている。各駆動ギア45a、45bは、モータ46a、46bにより回転駆動し、リングギア44a、44bを介してフレネルプリズム41a、41bを、中心軸O周りに個別に回転可能である。 Ring gears 44a and 44b are provided on the outer circumferences of the Fresnel prisms 41a and 41b, respectively, and the ring gears 44a and 44b are meshed with the corresponding drive gears 45a and 45b, respectively. The drive gears 45a and 45b are rotationally driven by the motors 46a and 46b, and the Fresnel prisms 41a and 41b can be individually rotated around the central axis O via the ring gears 44a and 44b.

モータ46a、46bは、回転角を検出可能なもの、又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。又は、モータ46a、46bの回転量(回転角)を検出する回転検出器、例えばエンコーダ(図示せず)等を別途用いて、モータ46a、46bの回転量を検出してもよい。 As the motors 46a and 46b, those capable of detecting the rotation angle or those that rotate corresponding to the drive input value, for example, a pulse motor are used. Alternatively, a rotation detector for detecting the rotation amount (rotation angle) of the motors 46a and 46b, for example, an encoder (not shown) or the like may be separately used to detect the rotation amount of the motors 46a and 46b.

さらに、対物側のフレネルプリズム41aの平滑面には、当該フレネルプリズム41aと同径のガラス板14が当該フレネルプリズム41aと一体に回転可能に取り付けられている。このガラス板14の表面は外部に臨んでおり、当該ガラス板14の表面にプリズム群11が設けられている。当該ガラス板14は対物側のフレネルプリズム41aから取り外し可能であることが好ましく、これによりプリズム群11の交換を容易に行うことができる。 Further, on the smooth surface of the Fresnel prism 41a on the objective side, a glass plate 14 having the same diameter as the Fresnel prism 41a is rotatably attached to the Fresnel prism 41a. The surface of the glass plate 14 faces the outside, and a prism group 11 is provided on the surface of the glass plate 14. The glass plate 14 is preferably removable from the Fresnel prism 41a on the objective side, whereby the prism group 11 can be easily replaced.

プリズム群11は、それぞれ再帰反射性を有する4つのコーナーキューブプリズム11a、11b、11c、11dからなる。1つのコーナーキューブプリズム11aは、図4に示すように、3枚の平面板を互いに直角に組み合わせた直角三角錐状を成しており、直角頂点Vに対して底面が入射面Iとなって、当該入射面Iから入った光を同じ方向に反射する。その他のコーナーキューブプリズム11aも同じ形状をなしている。 The prism group 11 is composed of four corner cube prisms 11a, 11b, 11c, and 11d, each of which has retroreflective properties. As shown in FIG. 4, one corner cube prism 11a has a right-angled triangular pyramid shape in which three flat plates are combined at right angles to each other, and the bottom surface is the incident surface I with respect to the right-angled apex V. , The light entering from the incident surface I is reflected in the same direction. The other corner cube prisms 11a have the same shape.

本実施形態におけるプリズム群11は、各コーナーキューブプリズム11a、11b、11c、11dをフレネルプリズム41aの中心軸Oを中心として、射出偏向部42aを囲むように四方に配設されている。この各コーナーキューブプリズム11a、11b、11c、11dは、それぞれ直角頂点Vを中心軸O側に向けて、即ち入射面Iを中心軸Oから離れる方向に向けて、配設されている。 In the prism group 11 of the present embodiment, the corner cube prisms 11a, 11b, 11c, and 11d are arranged on all sides so as to surround the injection deflection portion 42a with the central axis O of the Fresnel prism 41a as the center. The corner cube prisms 11a, 11b, 11c, and 11d are arranged so that the right-angled vertices V are directed toward the central axis O, that is, the incident surface I is directed away from the central axis O.

また、本体部10の内部には、演算処理機能を有する各種制御部が搭載されており、例えば測距部50、姿勢検出部51、光偏向制御部52が搭載されている。なお、これら各部は演算器(CPU)、記憶部、入出力部を有した1又は複数のコンピュータからなり、記憶部に記憶された各種プログラムに基づき機能する。 Further, various control units having an arithmetic processing function are mounted inside the main body 10, and for example, a distance measuring unit 50, a posture detection unit 51, and an optical deflection control unit 52 are mounted. Each of these units includes a computing unit (CPU), a storage unit, and one or a plurality of computers having an input / output unit, and functions based on various programs stored in the storage unit.

測距部50は、発光素子21により測距光を射出させ、反射測距光を受光素子31にて受光した信号に基づいて、対象物までの距離を算出(測距)する機能を有する。 The distance measuring unit 50 has a function of emitting distance measuring light by the light emitting element 21 and calculating (distance measuring) the distance to the object based on the signal received by the light receiving element 31 of the reflected distance measuring light.

なお、測距部50は、測距光の射出から反射測距光の受光までから算出される実測距離に対し、本体部10の内部における発光素子21からの測距光がガラス板14を抜けるまでの距離と、当該ガラス板14からの反射測距光が受光素子31まで到達するまでの距離分を補正して、ガラス板14の中心部、即ち偏向された測距光(偏向測距光)の射出位置から対象物までの距離を本体部10から対象物までの距離として算出する。 In the distance measuring unit 50, the distance measuring light from the light emitting element 21 inside the main body 10 passes through the glass plate 14 with respect to the actually measured distance calculated from the emission of the distance measuring light to the reception of the reflected distance measuring light. The distance to the center of the glass plate 14, that is, the deflected ranging light (deflected ranging light) is corrected by correcting the distance to the distance until the reflected distance measuring light from the glass plate 14 reaches the light receiving element 31. ) Is calculated as the distance from the main body 10 to the object.

姿勢検出部51は、発光素子21から射出される測距光の射出方向、即ち射出光軸L1の水平に対する姿勢(傾斜角、傾斜方向)を検出する機能を有する。 The attitude detection unit 51 has a function of detecting the emission direction of the ranging light emitted from the light emitting element 21, that is, the attitude (inclination angle, inclination direction) of the emission light axis L1 with respect to the horizontal.

詳しくは、光射出部20において、発光素子21から射出される測距光の射出光軸L1は本体部10に対して固定されていることから、姿勢検出部51は、本体部10の姿勢を検出することで測距光の射出方向を検出する。当該姿勢検出部51は、例えば2軸のジンバル機構によりチルトセンサ又は加速度センサを支持して、当該チルトセンサ又は加速度センサが水平を検出したとき2軸の角度から、本体部10の姿勢を検出する(具体的な構成については、例えば特開2016−151423参照)。この他にも、姿勢検出部51は、例えば加速度センサにより本体部10の姿勢を検出してもよい。 Specifically, in the light emitting unit 20, the emission optical axis L1 of the ranging light emitted from the light emitting element 21 is fixed to the main body 10, so that the posture detecting unit 51 determines the posture of the main body 10. By detecting, the emission direction of the ranging light is detected. The attitude detection unit 51 supports the tilt sensor or acceleration sensor by, for example, a two-axis gimbal mechanism, and detects the attitude of the main body 10 from the angle of the two axes when the tilt sensor or acceleration sensor detects horizontal. (For a specific configuration, refer to, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-151423). In addition to this, the posture detection unit 51 may detect the posture of the main body 10 by, for example, an acceleration sensor.

また、光偏向制御部52は、姿勢検出部51により検出した測距光の射出方向を光偏向部40により任意の方向に偏向させるよう、各フレネルプリズム41a、41bを回転させる各モータ46a、46bを駆動する機能を有する。 Further, the light deflection control unit 52 rotates the Fresnel prisms 41a and 41b so that the emission direction of the ranging light detected by the attitude detection unit 51 is deflected in an arbitrary direction by the light deflection unit 40, respectively. Has the function of driving.

詳しくは、光偏向制御部52は、各モータ46a、46bの回転角を取得し、各フレネルプリズム41a、41bの回転位置を演算し、射出偏向部42a、42b及び受光偏向部43a、43bの屈折率と回転位置に基づき測距光の偏角(変更方向)及び偏向後の偏向測距光の射出方向を算出し、当該偏向測距光が予め定められた任意の方向となるように各モータ46a、46bの回転角を制御する。 Specifically, the optical deflection control unit 52 acquires the rotation angles of the motors 46a and 46b, calculates the rotation positions of the frennel prisms 41a and 41b, and bends the injection deflection units 42a and 42b and the light receiving deflection units 43a and 43b. Based on the rate and the rotation position, the deviation angle (change direction) of the distance measurement light and the emission direction of the deflection distance measurement light after deflection are calculated, and each motor so that the deflection distance measurement light is in an arbitrary predetermined direction. The rotation angles of 46a and 46b are controlled.

次に、このように構成された計測装置3を含む測量システム1の作用について説明する。 Next, the operation of the surveying system 1 including the measuring device 3 configured in this way will be described.

計測装置3は、姿勢検出部51が測距光の射出方向(射出光軸L1)を検出し、光偏向制御部52が偏向測距光の射出方向を鉛直下方に偏向するよう光偏向部40を制御する。 In the measuring device 3, the attitude detection unit 51 detects the emission direction of the ranging light (emission optical axis L1), and the light deflection control unit 52 deflects the emission direction of the deflection distance measurement light vertically downward. To control.

これにより、対物側のフレネルプリズム41aの射出偏向部42aから外部に射出される偏向測距光は、常に鉛直下方を指示することとなる。この偏向測距光が対象物である地表に当たって反射された反射測距光は、一対のフレネルプリズム41a、41bの受光偏向部43a、43bにて受光光軸L2と平行な方向に偏向され、結像レンズ32を介して受光素子31にて結像される。 As a result, the deflection distance measuring light emitted to the outside from the injection deflection portion 42a of the Fresnel prism 41a on the objective side always points vertically downward. The reflected distance-finding light reflected by the deflected distance-finding light hitting the ground surface, which is an object, is deflected in a direction parallel to the light-receiving optical axis L2 by the light-receiving deflection portions 43a and 43b of the pair of Fresnel prisms 41a and 41b. An image is formed by the light receiving element 31 via the image lens 32.

そして、測距部50が受光素子31で受光された反射測距光の情報に基づき算出した測距結果が、対物側のフレネルプリズム41aにおける射出偏向部42aから地表までの距離(高さ)となり、これらの情報は表示部12に表示されたり、図示しない記憶部に記憶されたり、図示しない通信部を介して外部装置に送信されたりする。 Then, the distance measurement result calculated by the distance measuring unit 50 based on the information of the reflected distance measuring light received by the light receiving element 31 becomes the distance (height) from the injection deflection unit 42a in the Fresnel prism 41a on the objective side to the ground surface. , These information are displayed on the display unit 12, stored in a storage unit (not shown), or transmitted to an external device via a communication unit (not shown).

一方で、測量機2は計測装置3のプリズム群11を追尾して、当該プリズム群11のいずれか1つまたは複数のコーナーキューブプリズム11a、11b、11c、11dから反射された測量機2からの測距光を受光することで、計測装置3の本体部10の座標、厳密には偏向測距光の射出位置(偏向出口部分)の座標を算出する。なお、測量機2は、予め各コーナーキューブプリズム11a、11b、11c、11dから、偏向測距光の射出位置となるフレネルプリズム41aの中心軸Oまでの距離情報を得ていることで、実測値からより正確な偏向測距光の射出位置に補正可能である。 On the other hand, the surveying instrument 2 tracks the prism group 11 of the measuring device 3 and is reflected from the surveying instrument 2 reflected from any one or a plurality of corner cube prisms 11a, 11b, 11c, 11d of the prism group 11. By receiving the distance-finding light, the coordinates of the main body 10 of the measuring device 3, strictly speaking, the coordinates of the emission position (deflection outlet portion) of the deflection distance-finding light are calculated. The surveying instrument 2 obtains the distance information from the corner cube prisms 11a, 11b, 11c, and 11d in advance to the central axis O of the Fresnel prism 41a, which is the emission position of the deflection distance measurement light, so that the actual measurement value is obtained. It is possible to correct to a more accurate emission position of the deflection distance measurement light.

具体的な作業例としては、測定点の位置を測定したい場合、まず作業者は測定点近くに計測装置3を持っていく。そして、計測装置3から鉛直下方に向けた偏向測距光を射出させて、この偏向測距光が指示している点を測定点と一致させることで、本体部10を測設点の鉛直上方に配置する。また、同時に計測装置3は鉛直下までの距離(高さ)を測距する。このように計測装置3は、既知点に設置された測量機2によりプリズム群11をターゲットとして測量することで、測定点の座標を検出することができる。 As a specific work example, when it is desired to measure the position of the measurement point, the operator first brings the measuring device 3 near the measurement point. Then, a deflection distance measuring light directed vertically downward is emitted from the measuring device 3, and the point indicated by the deflection distance measuring light is made to coincide with the measurement point, so that the main body 10 is vertically above the measuring point. Place in. At the same time, the measuring device 3 measures the distance (height) vertically below. In this way, the measuring device 3 can detect the coordinates of the measuring point by measuring the prism group 11 as a target with the surveying instrument 2 installed at the known point.

このように、本実施形態における計測装置3によれば、本体部10の姿勢にかかわらず、任意の方向の対象物を指示できることで、煩雑な整準作業を不要とし、作業者の技量を問わず、容易且つ正確に対象物の位置を把握させることができる。また、計測装置3は指示とともに、その対象物までの測距を行うこともでき、この測距結果も用いることで、測量精度を向上させることができる。そして、計測装置3は、光偏向部40により偏向された偏向測距光が射出される偏向出口部分の周囲にプリズム群11が設けられていることで、偏向測距光が射出位置に対して偏りがないことから、本体部10の指向方向にかかわらず、外部の測量機2により、容易に且つ正確に計測装置3の座標を測量させることができる。 As described above, according to the measuring device 3 in the present embodiment, the object in any direction can be instructed regardless of the posture of the main body 10, so that complicated leveling work is not required and the skill of the operator is questioned. It is possible to easily and accurately grasp the position of the object. In addition, the measuring device 3 can measure the distance to the object together with the instruction, and the measurement accuracy can be improved by using the distance measuring result. Then, the measuring device 3 is provided with the prism group 11 around the deflection outlet portion where the deflection distance measurement light deflected by the light deflection unit 40 is emitted, so that the deflection distance measurement light is emitted with respect to the emission position. Since there is no bias, the coordinates of the measuring device 3 can be easily and accurately measured by the external surveying instrument 2 regardless of the direction of the main body 10.

特にこのプリズム群11は、偏向出口部分となる対物側のフレネルプリズム41aの射出偏向部42aを中心として四方にそれぞれ等距離に配設されていることから、偏向測距光に対して偏りがなく、本体部10の向きに関係なく偏向測距光の射出位置を測量させることができる。 In particular, since the prism group 11 is arranged at equal distances in all directions around the injection deflection portion 42a of the Fresnel prism 41a on the objective side, which is the deflection outlet portion, there is no bias with respect to the deflection distance measurement light. , The emission position of the deflection distance measuring light can be measured regardless of the orientation of the main body 10.

そして、このような計測装置3を用いた測量システム1によれば、計測装置3により対象物を指示しつつ、測距を行うことができる上、当該計測装置3のプリズム群11をターゲットとすることで、測量機2により計測装置3の座標を容易に且つ正確に測量することができる。 Then, according to the surveying system 1 using such a measuring device 3, it is possible to measure the distance while instructing the object by the measuring device 3, and the prism group 11 of the measuring device 3 is targeted. Therefore, the surveying instrument 2 can easily and accurately measure the coordinates of the measuring device 3.

以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。 Although the description of the embodiment of the present invention is completed above, the aspect of the present invention is not limited to this embodiment.

上記の実施形態では、計測装置3に設けられる再帰反射体は、4つの直角三角錐のコーナーキューブプリズム11a、11b、11c、11dからなるプリズム群11であり、各コーナーキューブプリズムの直角頂点Vが、偏向測距光の偏向出口部分となるフレネルプリズム41a、41bの中心軸O側に配置されているが、再帰反射体の構成や配置はこれに限られるものでない。 In the above embodiment, the retroreflector provided in the measuring device 3 is a prism group 11 composed of four right-angled triangular pyramid corner cube prisms 11a, 11b, 11c, and 11d, and the right-angled apex V of each corner cube prism is , Although it is arranged on the central axis O side of the Frenel prisms 41a and 41b which are the deflection outlet portions of the deflection distance measurement light, the configuration and arrangement of the retroreflector are not limited to this.

例えば、図5には第1変形例の計測装置における再帰反射体が示されている。なお、上記実施形態と同じ構成については、上記実施形態と同じ符号を付し説明を省略する。以下の変形例についても同じである。 For example, FIG. 5 shows a retroreflector in the measuring device of the first modification. The same configurations as those in the above embodiment are designated by the same reference numerals as those in the above embodiments, and the description thereof will be omitted. The same applies to the following modification.

当該第1変形例における再帰反射体は、上記実施形態と同じ4つの直角三角錐のコーナーキューブプリズムからなるが、各コーナーキューブプリズム11a’、11b’、11c’、11d’の直角頂点Vが中心軸Oから離れる側に配置、即ち入射面Iが内向きに配設されている。上記実施形態のプリズム群の配置では、真横からの測距光もいずれかのコーナーキューブプリズム11a、11b、11c、11dにより反射することできるため好ましいが、当該第1変形例におけるプリズム群の配置としてもよい。この他にも、プリズムの形状を直角三角錐以外の形状としたり、プリズムの数や配置を変えてもよい。 The retroreflector in the first modification comprises the same four right-angled triangular pyramid corner cube prisms as in the above embodiment, but the right-angled vertices V of each corner cube prism 11a', 11b', 11c', and 11d' are centered. It is arranged on the side away from the axis O, that is, the incident surface I is arranged inward. In the arrangement of the prism groups of the above embodiment, the distance measuring light from the side can be reflected by any of the corner cube prisms 11a, 11b, 11c, 11d, which is preferable. May be good. In addition to this, the shape of the prism may be a shape other than the right-angled triangular pyramid, or the number and arrangement of the prisms may be changed.

また、再帰反射体はプリズムに限られない。例えば図6には第2変形例の計測装置における再帰反射体が示されている。 Moreover, the retroreflector is not limited to the prism. For example, FIG. 6 shows a retroreflector in the measuring device of the second modification.

同図に示すように当該第2変形例における再帰反射体は、円筒体の外周面が再帰反射シートである円筒再帰反射体15からなる。当該円筒再帰反射体15は、内周円がフレネルプリズム41aの射出偏向部42aと略同径であり、当該射出偏向部42aと同心状に配置されている。このような円筒再帰反射体15であれは上記第1実施形態及び第1変形例のプリズム群のような隙間なく、再帰反射体を配設することができる。 As shown in the figure, the retroreflector in the second modification is composed of a cylindrical retroreflector 15 whose outer peripheral surface is a retroreflective sheet. The inner circumference of the cylindrical retroreflector 15 has substantially the same diameter as the injection deflection portion 42a of the Fresnel prism 41a, and is arranged concentrically with the injection deflection portion 42a. In such a cylindrical retroreflector 15, the retroreflector can be arranged without a gap like the prism group of the first embodiment and the first modification.

また、上記実施形態では、計測装置3は偏向測距光により鉛直下方を指示するように設定されていたが、例えば鉛直上方や水平方向等、偏向測距光の射出方向は任意の方向に設定可能である。これにより、建築物内の配管等、所定の位置を測定する事ができる。 Further, in the above embodiment, the measuring device 3 is set to instruct vertically downward by the deflected ranging light, but the emission direction of the deflected ranging light is set to an arbitrary direction such as vertically upward or horizontal. It is possible. This makes it possible to measure a predetermined position such as a pipe in a building.

さらに、図6には第3変形例における計測装置の指示パターンが示されている。同図に示すように、光偏向制御部52の制御により、偏向測距光が指示位置を中心とした円形パターンを描くように各フレネルプリズム41a、41bを回転駆動してもよい。これにより、指示位置をより明確に示すことができる。なお指示パターンは円形に限られず、他の形状であってもよい。 Further, FIG. 6 shows an instruction pattern of the measuring device in the third modification. As shown in the figure, the Fresnel prisms 41a and 41b may be rotationally driven so that the deflection distance measuring light draws a circular pattern centered on the indicated position under the control of the light deflection control unit 52. Thereby, the indicated position can be indicated more clearly. The indicated pattern is not limited to a circular shape, and may have other shapes.

また、上記実施形態における光偏向部40は、一対のフレネルプリズム41a、41bにより光を偏向するものであるが、例えば、ガルバノミラー等の他の光偏向手段を用いてもよい。 Further, the light deflection unit 40 in the above embodiment deflects light by a pair of Fresnel prisms 41a and 41b, but other light deflection means such as a galvanometer mirror may be used, for example.

1 測量システム
2 測量機
3 計測装置
4 支持体
10 本体部
11 プリズム群
11a、11b、11c、11d プリズム
14 ガラス板
15 円筒再帰反射体
20 光射出部
21 発光素子
30 受光部
31 受光素子
40 光偏向部
41a、41b フレネルプリズム
42a、42b 射出偏向部
43a、43b 受光偏向部
44a、44b リングギア
45a、45b 駆動ギア
46a、46b モータ
50 測距部
51 姿勢検出部
52 光偏向制御部
L1 射出光軸
L2 受光光軸
1 Surveying system 2 Surveying instrument 3 Measuring device 4 Support 10 Main body 11 Prism group 11a, 11b, 11c, 11d Prism 14 Glass plate 15 Cylindrical retroreflector 20 Light emitting part 21 Light emitting element 30 Light receiving part 31 Light receiving element 40 Light deflection Part 41a, 41b Fresnel prism 42a, 42b Emission deflection part 43a, 43b Light receiving deflection part 44a, 44b Ring gear 45a, 45b Drive gear 46a, 46b Motor 50 Distance measuring part 51 Attitude detection part 52 Light deflection control part L1 Emission optical axis L2 Light receiving optical axis

Claims (7)

測距光を射出して対象物までの距離を測定する計測装置であって、
前記測距光を射出する光射出部と、
前記測距光が前記対象物に当たって反射した反射測距光を受光する受光部と、
前記受光部にて受光した反射測距光に基づき前記対象物までの距離を算出する測距部と、
前記光射出部から射出される前記測距光の射出方向を検出可能な姿勢検出部と、
前記測距光を偏向可能な光偏向部と、
前記姿勢検出部により検出した前記測距光の射出方向を、前記光偏向部により任意の方向に偏向させる光偏向制御部と、
当該光偏向部により偏向された偏向測距光が射出される偏向出口部分の周囲に複数配設された再帰反射部と、
を備える計測装置。
A measuring device that emits ranging light to measure the distance to an object.
The light emitting unit that emits the distance measurement light and
A light receiving unit that receives the reflected distance measuring light that the distance measuring light hits the object and is reflected.
A distance measuring unit that calculates the distance to the object based on the reflected distance measuring light received by the light receiving unit, and a distance measuring unit.
An attitude detection unit capable of detecting the emission direction of the ranging light emitted from the light emitting unit,
An optical deflection unit capable of deflecting the ranging light and
An optical deflection control unit that deflects the emission direction of the ranging light detected by the attitude detection unit in an arbitrary direction by the optical deflection unit.
A plurality of retroreflective parts arranged around the deflection outlet part from which the deflection distance measuring light deflected by the light deflection part is emitted, and
A measuring device equipped with.
前記再帰反射部は、前記偏向測距光の偏向出口部分を中心として四方にそれぞれ等距離に配置されている請求項1記載の計測装置。 The measuring device according to claim 1, wherein the retroreflective unit is arranged equidistantly on all four sides with the deflection outlet portion of the deflected ranging light as a center. 前記再帰反射部は、それぞれ直角三角錐のコーナーキューブプリズムであり、直角頂点が前記偏向出口部分側に配置されている請求項1又は2記載の計測装置。 The measuring device according to claim 1 or 2, wherein each of the retroreflective portions is a corner cube prism having a right-angled triangular pyramid, and the right-angled vertices are arranged on the deflection outlet portion side. 前記再帰反射部は、それぞれ直角三角錐のコーナーキューブプリズムであり、直角頂点が前記偏向出口部分から離れる側に配置されている請求項1又は2記載の計測装置。 The measuring device according to claim 1 or 2, wherein each of the retroreflective portions is a corner cube prism having a right-angled triangular pyramid, and the right-angled vertices are arranged on a side away from the deflection outlet portion. 前記再帰反射部は、外周が再帰反射面をなす円筒体である請求項1記載の計測装置。 The measuring device according to claim 1, wherein the retroreflective unit is a cylindrical body whose outer circumference forms a retroreflective surface. 前記光偏向制御部は、前記偏向測距光が円を描くよう前記光偏向部を制御する請求項1から5のいずれか一項に記載の計測装置。 The measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical deflection control unit controls the optical deflection unit so that the deflection distance measuring light draws a circle. 請求項1から6のいずれか一項に記載の計測装置と、
前記計測装置の前記再帰反射部をターゲットとして測量を行う測量機と、
を備える測量システム。
The measuring device according to any one of claims 1 to 6.
A surveying instrument that targets the retroreflective part of the measuring device and
Surveying system equipped with.
JP2017060198A 2017-03-24 2017-03-24 Measuring device, surveying system Active JP6850174B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017060198A JP6850174B2 (en) 2017-03-24 2017-03-24 Measuring device, surveying system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017060198A JP6850174B2 (en) 2017-03-24 2017-03-24 Measuring device, surveying system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018163029A JP2018163029A (en) 2018-10-18
JP6850174B2 true JP6850174B2 (en) 2021-03-31

Family

ID=63860047

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017060198A Active JP6850174B2 (en) 2017-03-24 2017-03-24 Measuring device, surveying system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6850174B2 (en)

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19530809A1 (en) * 1995-08-22 1997-02-27 Leica Ag Arrangement for retroreflection of radiation with triple prisms
JPH10170265A (en) * 1996-12-09 1998-06-26 Fuji Photo Optical Co Ltd Position measuring/drawing device capable of measurement control from measuring point instruction part
JP2004205413A (en) * 2002-12-26 2004-07-22 Kansai Koji Sokuryo Kk Surveying target
JP2009236663A (en) * 2008-03-27 2009-10-15 Sokkia Topcon Co Ltd Reflector device
US9182229B2 (en) * 2010-12-23 2015-11-10 Trimble Navigation Limited Enhanced position measurement systems and methods
JP5833335B2 (en) * 2011-04-28 2015-12-16 株式会社トプコン Measuring point indicating device
JP6286143B2 (en) * 2013-06-27 2018-02-28 株式会社ニコン・トリンブル Surveying pin pole base
JP6316568B2 (en) * 2013-10-31 2018-04-25 株式会社トプコン Surveying system
JP6541365B2 (en) * 2015-02-16 2019-07-10 株式会社トプコン Posture detection device and data acquisition device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018163029A (en) 2018-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6541365B2 (en) Posture detection device and data acquisition device
JP6621305B2 (en) Surveying system
JP6560596B2 (en) Surveying equipment
JP6616077B2 (en) Measuring device and 3D camera
JP6963909B2 (en) Surveying system
US11536568B2 (en) Target instrument and surveying system
JP6855316B2 (en) Surveying system
EP3358299B1 (en) Surveying system
JP6775342B2 (en) Laser remote length measuring device
JP6807628B2 (en) Measuring device and measuring method
JP2017142081A (en) Measuring device
JP2017106813A (en) Measuring apparatus
JP2018028464A (en) Measurement method and laser scanner
JP6982424B2 (en) Surveying system
JP6899737B2 (en) Surveying system
JP7191643B2 (en) surveying equipment
JP2017044550A (en) Measurement device
JP2017044549A (en) Measurement device
JP2020076624A (en) Target device and measurement system
JP7085888B2 (en) Surveying system
JP6850174B2 (en) Measuring device, surveying system
JP2019015602A (en) Survey system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200312

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20210128

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210302

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210305

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6850174

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250