JP2000221036A - 器械の高さ測定装置付き測量器械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】地点からの器械の高さを正確に測定できるよう
測量器械を改良する。 【解決手段】一つの地点(15)からの測量器械(1)の器械
の高さを測定するために、測量器械(1)は距離測定装置
を有し又望遠鏡(8)に取り付けたアタッチメント(11)を
備え、このアタッチメントが射出された赤外線又はレー
ザ光線を前記地点(15)の方向にその向きを変え同時にこ
れを広げるように作用する。前記光線は前記測量器械
(1)と器械を保持する台架(2)の周囲に導かれる。この際
前記地点(1)に正確に照準を合わせる必要はない。器械
の高さは、器械の中で測定可能な地点迄の距離と望遠鏡
(8)の回転位置とに基づいて比較的正確に算出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は器械の高さ測定装置
付き測量器械に関し、より詳しくは、請求の範囲第1項
の上位概念（前置部）に記載の一つの地上の一点（以下
「地点」と称す）からの器械の高さを測定する装置を備
えた測量器械に関する。即ち投光装置と、射出した光を
反射する物体迄の距離を測定する装置と、射出した光を
地面の方向に転向できる光線転向装置と、距離の測定値
に基づいて前記地点からの前記器械の高さを求める評価
装置とを備えた、地点からの器械の高さを測定するため
の装置を有する測量器械に関する。

【０００２】

【従来の技術】測地学的測量には地上の基準点からの測
量器械の器械の高さ（位置）が充分正確に判明していな
ければならない。ドイツ公開特許公報第198 02 379 A1
号に記載の測量器械では、地面からの器械（装置）の高
さの測定用に、水平距離測量にも適した赤外線距離測定
装置を使用する。更にその望遠鏡にアタッチメントを取
り付けて、これが放射された光線をアリダードと測量器
械を支える台架（三脚）の頭部との周囲に導いて前記地
点に向ける。このアッタチメントには傾きの調整できる
平面鏡がある。一つの測定プロセッサが、傾斜軸から平
面鏡を経由して地点迄の経路の長さの測定値と平面鏡が
望遠鏡の光軸となす角度とから、地点からの望遠鏡の傾
斜軸の高さを求める。この測量器械のもう一つの実施の
形態では、地点からの傾斜軸の高さを、望遠鏡の光軸が
水平面となす角度並びに平面鏡が望遠鏡の光軸となす角
度から求める。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】平面鏡と望遠鏡の光軸
との間の角度の測定はかなり不正確であり、僅かの測定
誤差が計算した器械高さの精度に大きく影響するので、
精密な測量の目的にこの器械を使用するのは問題であ
る。更に平面鏡の角度の測定も手動で行われるので、測
定した角度の値を測定プロセッサにキーボードにより入
力しなければならないという問題もある。

【０００４】本発明の課題は、器械の高さの測定が正確
に実施できるように冒頭に述べた種類の測量器械を改良
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によればこの課題
は請求項１記載の特徴部に記載の特徴を備えた測量器械
により達成される。即ち、光線転向装置が射出した光線
を広げるように作用することを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】従来の技術の測量器械の場合のよ
うな平面鏡の代りに、本発明の測量器械は光線の転向の
ための一つの反射器を使用し、これは同時に光線を広げ
るように作用する。この広げた光線の開きの角度を、操
作において可能な高さに対して前記地点が常に照明され
るように調節する。地点に配置された反射器が、本器械
の距離測定装置による望遠鏡の回転軸又は傾斜軸から光
線転向装置を経て地点迄の距離の測定を可能にする。

【０００７】望遠鏡の位置（姿勢）は可変であることが
好ましく、器械高さの測定用に検出される。望遠鏡の傾
斜角度の設定（調節）にはいずれにせよ設けてある傾斜
角度コーダが用いられる。プロセッサに支援された評価
装置がそれから三角法の関係を利用して地点に配置した
反射器からの望遠鏡の傾斜軸の高さを計算する。

【０００８】距離と角度の測定は本器械の通常の高い測
定精度で行われるので、地点からの器械高さを充分正確
に定めることができる。距離と角度の測定が既にこれま
でにプロセッサ制御により行われているので、器械高さ
の測定を簡単なソフトウェアの変更により自動化するこ
とができる。

【０００９】光線を転向し同時に広げるには湾曲した鏡
又は湾曲した反射面を備えたプリズム、又は鏡、レンズ
及び/又はプリズムの相当する組合せが適している。望
遠鏡から送られる赤外線又はレーザ光線を一つの垂直
な、即ち水平の傾斜軸に直交する平面の中で広げるのが
好ましい。地上に届いた光が望遠鏡のほぼ水平の位置に
於いて例えば1.00mと2.20mとの間の通常の作業高さにあ
る地点を照明するように、鏡乃至鏡/レンズ/プリズムの
組合せが送られた光線を広げる。地点に正確に照準を定
める必要はない。水平方向にも光線を広げることによ
り、器械高さ測定のために幾つかの地点を器械（装置）
の下で鉛直線の僅か外側に引き出す可能性も得られる。

【００１０】特に動力駆動の器械では、器械高さ測定を
全自動で行えるように器械制御のプログラムを組むこと
ができ、手動による器械高さの入力の必要はなくなる。

【００１１】

【実施例】次に図示した本発明の実施例を詳しく説明す
る。相当する部品には同じ参照符号が付けてある。

【００１２】図１に於いて一つのセオドライト1を保持
する台架（三脚）2は従来の三本脚の台架で、その脚3と
4とを図示する。この台架の脚は台架の頭部5に回転自在
に取り付けてある。この台架の頭部に載せた三本脚支持
機構6は水平に配向してありセオドライト1を支持する。
台架の脚は、セオドライトを所要の高さに位置決めでき
るように外側に広げることができその長さも調節可能で
ある。セオドライト1は、三本脚支持機構6の上に垂直軸
10を中心に回転自在に設けたアリダード（方向視準器）
7を備え、その中に一つの水平軸9を中心に回転自在の望
遠鏡8が配置してある。この望遠鏡8は、空間の１点に照
準を定めて垂直並びに水平方向の角度を測定するための
一つの投光器を有する。この投光器は赤外線又はレーザ
光線を使用する。更に一つの受光器を備え、これが望遠
鏡から送られて反射器により戻された赤外線又はレーザ
光線を受光する。変調−又は位相−測定技術を使用し、
送り出した光線と受光した光線とを比較して反射器迄の
距離を測定する。この方法で現地の測定点迄の距離が求
められる。

【００１３】測量の課題は、セオドライト1の垂（鉛）
直軸10が通過する一つの地点15に関して行われる。地表
測量には地点15からの望遠鏡8の傾斜軸9の高さHを充分
正確に知ることが必要である。その測定には望遠鏡8に
設けた距離測定装置も同様に使用される。光線転向装置
12が望遠鏡8の赤外線又はレーザ光線用投光器から送ら
れた光線を台架2の下方の地点15の方向に向ける。この
光線転向装置12は望遠鏡8の光の出る側に取り付けたア
タッチメント11の外端に配置してある。ここで下側に向
けられた光がアリダード7と台架の頭部5とに妨げられず
に台架2の下の地点15を通過できるように、アタッチメ
ント11の長さを調整して光線転向装置を傾斜軸9から充
分離しておく。

【００１４】光線転向装置12は望遠鏡8から出射された
光を広げる。光線は光線転向装置12に殆ど点状に当た
り、次に少なくとも傾斜軸9に直角で垂直軸10を通る垂直
の平面の中で光の面13へと広げられる。地点15に配置さ
れた反射器16が光線14に沿って到達した光を散乱する。
元の方向に（再帰）散乱した光15の成分が光路14に沿っ
て送られ、光線転向装置12を経て再び望遠鏡8に戻る。
そこで、傾斜軸9から光線転向装置12との当接点迄とそこ
から光路14に沿って反射器16迄との経路の長さが記録さ
れる。

【００１５】光線転向装置12としては、従来の公知の手
段、例えば湾曲した鏡又は湾曲した側面を有するプリズ
ム、又はレンズ及び鏡及び/又はプリズムの相当した一
つの組合せが適している。光線転向装置12により広げら
れた光線の開きの角度は、望遠鏡8をほぼ水平の方向に
向けた場合に出射した赤外線又はレーザ光線の軸が傾斜
軸9を通る水平面とほぼ一致した時に、セオドライトの
操作の際に予想し得る全ての高さHに於いて地点15乃至
反射器16が光の面13の中にあって光により照らされるよ
うに調整される。望遠鏡8の図１に示した水平線に対す
る傾きの場合の地点15からのセオドライト1の傾斜軸9の
高さの最大値と最小値との許容し得る差違をΔHで表わ
す。実際の場合には広げられた光線（光の面）13は、望
遠鏡8がほぼ水平の位置の場合に垂直軸10の一つの地点1
5が1.0mから2.2m迄の範囲の高さHに包含されるような一
つの開きの角度を有する。

【００１６】光線転向装置12による光線の広がりは更に
傾斜軸9に平行な方向、即ち水平の方向にも実現するこ
とができる。この方法で地点15を高さの測定のためにセ
オドライトの垂直軸からいくらか外側に引き出すことも
できる。垂直軸10に関する望遠鏡の回転位置はその際、
光ができるだけ二つの台架の脚の中央に光路を取るよう
に選定する。その際地面に立てた台架の脚の間の台架の
下の面積が光の円錐によりくまなく照らされるように、
光線を広げるのが好ましい。

【００１７】反射器16としては従来の再帰（レトロ）反
射器、例えば反射フォイル（箔）又は反射プリズムを使
用することができる。ここで重要な点は、周囲の物体か
ら反射した赤外線又はレーザ光線が測定を誤らせないよ
うに、反射器16の反射率が周囲の反射率より充分大きい
ことである。

【００１８】セオドライト1の高さ、即ち地点15からの
傾斜軸9の高さHに対して、図２に示した次の幾何学的関
係が成り立つ： H = c₁ + c₂ c₁ = a・sinα 経路aの長さは構造上傾斜軸9からの光線転向装置12の間
隔として定められる。角度αは望遠鏡から射出される光
の光軸と水平線とがなす角度である。経路Lは距離測定
装置で測定した、傾斜軸9から光線転向装置12を経て地
点15又はそこに配置した反射器16迄の経路（光路）の長
さである。従って地点からのセオドライトの高さHは次
式で与えられる： 従って高さHの測定には角度αと傾斜軸9から光線転向装
置12を経て地点15迄の距離Lを測定するだけで良い。距
離Lは望遠鏡に設けた距離測定装置により測定される。
角度αの測定には角度コーダを使用する。角度コーダは
例えば増分的、動的又は静的にコ―ディングされた方法
を使用し、高さ測定の精度の要求に対して充分正確な結
果を与える。この距離の測定と角度の測定の両方が一つ
のセオドライトの従来の機能の範囲に含まれ、従って測
定の精度はかなり高い。距離測定の際に望遠鏡を予め定
められた位置、例えば水平にα＝0とすれば上式とその
計算が簡単になる。

【００１９】セオドライト1の機器の制御は一つのマイ
クロプロセッサにより行う。操作者が前付けアタッチメ
ント（Ｖｏｒｂａｕ）を望遠鏡8に取り付けて固定し、
望遠鏡をほぼ水平の位置に設定した後で、操作者の例え
ばキーボードによる入力により高さの測定が起動され
る。器械の制御装置が相当する角度コーダにより角度α
と望遠鏡8の距離測定装置により長さLとを求める。測定
データはミクロプロセッサの中で前述の式又はこの式か
ら誘導した充分正確な近似式を用いて処理される。得ら
れた器械高さHを本器械が地形の測量の目的に使用す
る。

【００２０】操作者は、広げられた光線が地点15の反射
器16を捕捉（投射）していることを確認する必要があ
る。操作者の計器の操作の場合、水平線に対する望遠鏡
の傾きの位置に基づいて、どの値の範囲で高さHの測定
が可能であるかを表示するように実施するのが好まし
い。更に又はその代わり、望遠鏡8の中に反射器16から
反射された光線が受光さられているかどうかを表示する
こともできる。

【００２１】セオドライトが望遠鏡8を軸9を中心に回転
するためのサーボモータを備えていれば、本器械による
器械高さ測定の全自動の実施が可能である。地点15の反
射器16が広げられた光線13により把握されないほど、望
遠鏡8が水平線から逸れている場合には、測定が実施で
きるように反射器16からの反射光線が検出されるまで望
遠鏡８が再調整される。

【００２２】

【発明の効果】本発明の基本的構成（請求項１）によ
り、投光装置からの射出光を広げるよう地面の方へ転向
させる光線転向装置を備えることにより、地点からの器
械の高さの測定が正確にしかも簡易かつ迅速に実施でき
る。請求項２以下の各従属請求項の特徴によれば、さら
に簡単化かつ、正確性の向上が達成されるための具体的
構成を示し、これらの効果は、実施の形態及び実施例の
説明から、明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】一つの台架に取り付けた、器械高測定中のセオ
ドライトの一実施例の図である。

【図２】図１の器械での関連する経路と角度との幾何学
的等価図である。

【符号の説明】

1 セオドライト 2 台架（三脚） 3 台架の脚 4 台架の脚 5 台架の頭部 6 三本脚支持機構 7 アリダード 8 望遠鏡 / 投光・受光装置 9 水平軸 10 垂直軸 11 アタッチメント 12 光線転向装置 13 広げられた光の面 14 光線 15 地点 16 反射器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光装置(8)と、 射出した光(13)を反射する物体(16)迄の距離を測定する
   装置と、 射出した光を地面の方向に転向できる光線転向装置(12)
   と、 距離の測定値に基づいて前記地点(15)からの前記器械の
   高さ(H)を求める評価装置とを備えた、 地点(15)からの器械の高さ(H)を測定するための装置を
   有する測量器械に於いて、 前記光線転向装置(12)が射出した光線(13)を広げるよう
   に作用することを特徴とする前記測量器械。
2. 【請求項２】 前記投光装置(8)が前記物体(16)からの
   反射光(14)のための受光装置を有し投受光装置として構
   成されると共に傾斜軸(9)を中心に回転自在であり、且
   つ前記評価装置が更に基準平面と投受光装置(8)の光軸
   との間の角度(α)に基づいて前記器械の高さ(H)を求め
   ることを特徴とする請求項1記載の測量器械。
3. 【請求項３】 前記光線転向装置(12)が少なくとも前記
   傾斜軸(9)に直交する一方向に光線を転向するように作
   用することを特徴とする請求項1又は２記載の測量器
   械。
4. 【請求項４】 前記光線転向装置(12)が前記傾斜軸(9)
   に平行な一方向に光線を転向するように作用することを
   特徴とする請求項３記載の測量器械。
5. 【請求項５】 前記測量器械(1)の定置部材(7)と前記投
   光ないし投受光装置(8)との間の角度を求めて前記評価
   装置に伝達することのできる角度コーダを特徴とする請
   求項1乃至４のいずれか1項記載の測量器械。
6. 【請求項６】 前記評価装置が前記器械の高さ(H)を関
   係式 により少なくとも近似的に計算でき、ここでａは傾斜軸
   (9)から光線転向装置(12)までの間隔、Lは前記評価装置
   により測定された距離であり、αは水平面と前記投受光
   装置(8)の光軸との間の角度であることを特徴とする請
   求項５記載の測量器械。
7. 【請求項７】 前記測量器械(1)が高さの調節可能の一
   つの台架(2)の上に配置してあり、且つ前記光線転向装
   置(12)が拡開された光線(13)を作ることができ、この光
   線が前記投光装置(8)の実質的に水平な位置に於いて前
   記台架(2)の最低並びに最高の調節位置の両方で前記測
   量器械(1)の垂直の下方にある一つの地点(15)を捕捉す
   ることを特徴とする請求項1乃至６のいずれか1項記載の
   測量器械。
8. 【請求項８】 前記光線転向装置(12)が湾曲した鏡、又
   はレンズ、プリズム及び/又は鏡から成る一つの組合せ
   を含むことを特徴とする請求項1乃至７のいずれか1項記
   載の測量器械。