JP4648025B2

JP4648025B2 - 測量システム

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Publication number: JP4648025B2
Application number: JP2005033639A
Authority: JP
Inventors: 敏安富; 稔千葉; 信幸西田
Original assignee: 株式会社ソキア・トプコン
Priority date: 2005-02-09
Filing date: 2005-02-09
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2025-02-09
Also published as: CN100588904C; DE102006003865A1; US7304729B2; DE102006003865B4; US20060176473A1; JP2006220514A; CN1818551A

Description

本発明は、測量機をターゲット側から一人で遠隔制御することができる測量システムに関する。

従来のトータルステーション（電子式測距測角儀）等の測量機で測点の位置等を測定するには、測点に設置されたターゲットを視準しなければならなかった。近年ターゲットを視準する労力を軽減するためと、作業員による視準誤差を少なくするために、自動視準装置を備える測量機も出ている。自動視準装置とは、測量機の望遠鏡の視準軸（光軸）に沿って視準光を出射し、ターゲットで反射してきた視準光を受光してターゲットの方向を求め、望遠鏡をターゲットの方向に自動的に正確に向けるものである。このような自動視準装置を備える測量機では、測量機本体から離れた場所から一人でも測量ができるようにと、リモコン装置を備えるようになってきた。

しかし、このような自動視準装置を備えた測量機、又は、リモコン装置を備えた測量機をリモコン装置からの指令によって測量を行うと、望遠鏡の狭い視野内にターゲットを捉えるのに、望遠鏡を広い範囲にわたってスキャンさせる必要があるので、自動視準に時間がかかり、測量が円滑に進まないという問題があった。

このような問題を解決するため、出願人は、ターゲット側からガイド光を出射することによりターゲットを迅速に発見して自動視準に要する時間を短縮した測量システムに関する出願をしている（下記特許文献１参照）。この測量システムを図８〜図１０に示す。

この測量システムは、図８に示されたように、自動視準装置を備えた測量機５０と、光が来た方向に反射する反射プリズム（再帰反射体）６２を備えたターゲット６０からなる。測量機５０は、三脚４８上に固定される図示しない整準台上に水平回転可能な測量機本体５２と、測量機本体５２に鉛直回転可能な望遠鏡５４を備えている。ターゲット６０は、三脚４８上に固定される整準台６１上に、測量機５０から出射される視準光５８を測量機５０に向けて反射する反射プリズム６２と、測量機５０に向けてターゲット６０の方向を知らせるガイド光６４を出射するガイド光送光器６６を備える。ガイド光６４は、測量機５０がガイド光６４であると判るように変調光とされている。視準光５８も、測量機５０が視準光５８であると判るように変調されている。

ガイド光送光器６６は、鉛直方向に狭く水平方向に広がりを有した幅広のファンビーム（扇形ビーム）とされる。ファンビームを形成するには、光源から出射した光をシリンドリカルレンズである送光レンズで発散する。そして、このガイド光送光器６６は鉛直方向に揺動して、ガイド光６４を鉛直方向に走査（スキャン）するようになっている。

測量機５０の測量機本体５２には、ガイド光送光器６６から出射されたガイド光６４の方向を検出する方向検出器５６を備えている。ガイド光６４がファンビームで鉛直方向に走査されるので、測量機５０とターゲット６０との間に大きな高度差があっても、両者が正確に正対していなくても、方向検出器６６はガイド光送光器６６の方向を検出できるようになっている。

測量機５０とターゲット６０それぞれには、指令信号や測量結果等を無線６５でやり取りするための無線機７０、７２を備えている。両無線機７０、７２は、測量機５０とターゲット６０とが略正対していなくても通信可能なように、無指向性アンテナを備え、電波６５により通信を行っている。

次に、図９のブロック図に基づいて、測量システムを構成する測量機５０とターゲット６０の内部構成について説明する。

測量機５０は、望遠鏡５４を反射プリズム６２に向けるための駆動部１０１と、望遠鏡５４の水平角及び鉛直角を測定する測定部１０９と、反射プリズム６２に向けて視準光５８を出射する視準光出射部１１８と、反射プリズム６２で反射した視準光５８を受光する視準光受光器１２０と、測角値等のデータを記憶する記憶部１２２と、駆動部１０１、視準光出射部１１８、測定部１０９、視準光受光器１２０及び記憶部１２２に接続された制御演算部（ＣＰＵ）１００と、反射プリズム６２と測量機５０間の距離を求めるための図示しない送光受光部を備えている。また、制御演算部１００には、操作・入力部１２４からも種々の指令やデータを入力できるようになっている。

前記駆動部１０１は、測量機本体５２を水平回転させる水平モータ１０２と、望遠鏡５４を鉛直回転させる鉛直モータ１０６と、両モータ１０２、１０６それぞれに駆動電流を供給する水平駆動部１０４及び鉛直駆動部１０８とからなる。前記測定部１０９は、測量機本体５２とともに水平回転する水平エンコーダ１１１と、望遠鏡５４とともに鉛直回転する鉛直エンコーダ１１０と、両エンコーダ１１１、１１０それぞれの回転角を読み取る水平測角部１１２及び鉛直測角部１１６と、図示省略した測距部からなる。この測距部は、パルス方式又は位相差方式の距離測定システムのいずれであってもよい。

また、測量機５０は、望遠鏡５４の光軸（視準軸）を自動的に反射プリズム６２に向ける自動視準装置を備えている。自動視準装置とは、制御演算部１００、視準光出射部１１８、視準光受光器１２０及び駆動部１０１とからなり、視準光出射部１１８から視準光５８を出射し、反射プリズム６２で反射して戻って来た視準光５８を視準光受光器１２０で受光して、制御演算部１００により反射プリズム６２の方向を判断し、望遠鏡５４の光軸が反射プリズム６２に向くように駆動部１０１を制御するものである。また、自動視準装置の光軸と測距部の光学系の光軸は同軸としている。

この測量機５０では、さらに、自動視準装置を始動させる前に、望遠鏡５４を予めターゲット６０に向ける視準準備手段を備える。この視準準備手段は、方向検出器５６、無線機７０、駆動部１０１、これらに接続された制御演算部１００とからなり、方向検出器５６からの出力信号に基づいて、望遠鏡５４をガイド光送光器６６に向け、望遠鏡５４が略ターゲット６０の方向を向いたと判断したとき、自動視準を始動させるものである。

一方、ターゲット６０は、反射プリズム６２、ガイド光送光器６６、無線機７２の他に、ガイド光送光器６６と無線機７２に接続された制御演算部８０を備えている。制御演算部８０には、さらに、種々の指令やデータを入力するための操作・入力部８２と、ターゲット６０や測量機５０の状態を表示するための表示部８４が接続されている。

次に図１０に基づいて、この測量システムでの測定手順について説明する。この測量システムをスタートさせると、ターゲット６０は、ステップＳ１に進み、ガイド光送光器６６からガイド光６４を出射する。次に、ステップＳ２に進み、測量機５０に測量機本体５２を水平回転させる水平回転指令信号を送信する。すると、測量機５０は、ステップＳ１０１で水平回転指令信号を受信し、次にステップＳ１０２に進んで水平回転開始通知をターゲット６０に送信する。ターゲット６０は、ステップＳ３で測量機本体５２の水平回転を確認することにより、測量機５０がガイド光６４の水平方向サーチを開始したことを知る。

一方、測量機５０は、ステップＳ１０３に進み、測量機本体５２を水平回転させ、さらにステップＳ１０４に進み、ガイド光６４を受光してターゲット６０の水平方向を検出する。ここで、ガイド光６４を所定時間内に受光できないときは、ステップＳ１０５に進んで、エラー通知をターゲット６０へ送信する。ターゲット６０は、ステップＳ４でエラー通知を受け取ると、ステップＳ５に進んで、水平方向検出エラーを表示部８４に表示して停止する。

ステップＳ１０４でガイド光６４を受光したときは、ステップＳ１０６に進み、ガイド光送光器６６に向けて望遠鏡５４の水平方向位置を合わせて、測量機本体５２の水平回転を停止させる。続いて、ステップＳ１０７に進み、ガイド光ＯＦＦ指令をターゲット６０に発信する。ターゲット６０は、ステップＳ６でガイド光ＯＦＦ指令を受けると、測量機５０においてガイド光送光器６６の水平方向サーチが完了したことが分かるので、ステップＳ７に進み、ガイド光６４をＯＦＦとし、続いてステップＳ８に進み、ガイド光ＯＦＦ通知を測量機５０に送信する。

測量機５０は、ステップＳ１０８でガイド光ＯＦＦ通知を確認すると、ステップＳ１０９に進み、視準光５８を出射し、続いてステップＳ１１０に進み、望遠鏡５４の鉛直回転開始の通知をターゲット６０に送信する。ターゲット６０では、ステップＳ９で鉛直回転通知を確認することにより、測量機５０がターゲット６０の鉛直方向サーチを開始したことが分かる。一方、測量機では、ステップＳ１１１に進み、望遠鏡５４を鉛直回転させ、ターゲット６０の鉛直方向サーチを続ける。

次に、測量機５０は、ステップＳ１１２に進み、視準光５８を出射するとともに、ターゲット６０で反射して戻って来る視準光５８を受光することにより、ターゲット６０の鉛直方向を検出する。ここで、視準光５８を受光できないときは、ステップＳ１０１に戻りフロー手順を繰り返すか、又はステップＳ１１３に進み、エラー通知をターゲット６０に送信する。ターゲット６０は、ステップＳ１０でエラー通知を確認したときは、ステップＳ１１に進み、鉛直方向検出エラーを表示部８４に表示して停止する。

ステップＳ１１２で視準光５８を受光したときは、ステップＳ１１４に進み、ターゲット６０の鉛直方向位置に望遠鏡５４を合わせて、望遠鏡５４を停止させる。続いてステップＳ１１５に進み、視準動作を開始し、視準中である旨の通知をターゲット６０に通知する。ターゲット６０は、ステップＳ１２で視準中であることを確認することにより、測量機５０において、自動視準装置が始動されたことを知る。一方、測量機５０では、ステップＳ１１６に進み、自動視準動作を続行する。

ステップＳ１１６で、うまく視準できないときは、ステップＳ１１７に進み、エラー通知をターゲット６０に送信する。ターゲット６０は、ステップＳ１３でエラー通知を確認したときは、ステップＳ１４に進み、視準エラーを表示部８４に出力して停止する。ステップＳ１１６で、うまく視準できたときは、ステップＳ１１８に進み、視準完了通知をターゲット６０に送信する。これで、ターゲット６０は、ステップＳ１５で、測量機５０において自動視準が完了したことを知る。

そして、測量機５０は、ステップＳ１１９に進み、測距・測角を行い、続いてステップＳ１２０に進み、測距値・測角値をターゲット６０に通知する。ターゲット６０は、ステップＳ１６で、測距値・測角値を確認すると、表示部８４に測距値・測角値等の測量結果等を表示して、測量を終了する。

なお、前述の各エラーによって、エラーを表示部８４に表示して動作を停止した場合、エラーの原因を取り除いた後に、再度測量システムの動作をスタートさせればよい。

この測量システムによれば、ターゲット６０側からファンビーム状のガイド光６４をスキャンしながら出射するので、少ない電力で広い範囲に充分な強さのガイド光６４を放射でき、測量機５０は迅速にターゲット６０を見付けて、自動視準を完了するまでの時間を短縮できる。
特願２００４−０２３６１４号

しかしながら、前記出願に開示された測量機５０でも、測量機本体５２を最初に回転させる方向を右回りか左回りかを適切に指示しないと、本来なら僅かな測量機本体５２の回転でターゲット６０を迅速に捕捉できるにもかかわらず、場合によっては３６０°近く測量機本体５２を回転させて、やっとターゲット６０を捕捉することもあり、自動視準に要する時間の短縮が不充分な場合もあるという問題があった。このような問題を解決するには、ターゲット６０に回転方向を指示するボタンを付けて、作業員が測量機本体５２の回転方向を指示すれば、簡単に解決できるが、これでは作業員の負担が増すという問題を生じてしまう。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、ターゲット側からガイド光を出射することによりターゲットを迅速に発見して自動視準に要する時間をできるだけ短縮した測量機において、作業員の負担を増すことなく、自動視準に要する時間をできるだけ短縮することを課題とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明は、ターゲットと、該ターゲットを自動的に視準する自動視準装置を備えた測量機とからなる測量システムにおいて、前記ターゲットは、ガイド光を出射するガイド光送光器と、前記ターゲットの向いている方向角を検出する方位角センサと、前記測量機に回転指令を送る回転指令手段とを備え、前記測量機は、前記回転指令を受け取ると、前記ガイド光を受光して測量機本体を前記ターゲットに概略向ける回転手段を備え、前記回転指令手段又は前記回転手段は、前回の測定時に前記ターゲットを前記測量機に略正対させたときの方向角と、今回の測定時に前記ターゲットを前記測量機に略正対させたときの方向角との角度差が前記方位角センサの最大推定誤差角よりも大きなときは、前記角度差に基づいて決定された回転方向に前記測量機本体を回転させ、前記方向角の角度差が前記最大推定誤差角以下のときは、前記角度差よりも前記最大推定誤差角だけ大きな行き過ぎ角を決定し、前記測量機本体を前記行き過ぎ角まで回転させた後に逆転させることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、ターゲットと、該ターゲットを自動的に視準する自動視準装置を備えた測量機とからなる測量システムにおいて、前記ターゲットは、ガイド光を出射するガイド光送光器と、前記ターゲットの向いている方向角を検出する方位角センサと、前記測量機に回転指令を送る回転指令手段とを備え、前記測量機は、前記回転指令を受け取ると、前記ガイド光を受光して測量機本体を前記ターゲットに概略向ける回転手段を備え、前記回転指令手段又は前記回転手段は、前回の測定時に前記ターゲットを前記測量機に略正対させたときの方向角と、今回の測定時に前記ターゲットを前記測量機に略正対させたときの方向角との角度差が前記方位角センサの最大推定誤差角とさらに誤差角に余裕を見込んだ安全誤差角との和よりも大きなときは、前記角度差に基づいて決定された回転方向に前記測量機本体を回転させ、前記方向角の角度差が前記最大推定誤差角より大きく前記最大推定誤差角と前記安全誤差角の和よりも小さなときは、前記角度差よりも前記最大推定誤差角と前記安全誤差角との和だけ大きな行き過ぎ角を決定して、前記測量機本体を前記行き過ぎ角まで回転させた後に逆転させ、前記方向角の角度差が前記最大推定誤差角よりも小さなときは、前記角度差よりも前記最大推定誤差角だけ大きな行き過ぎ角と、前記最大推定誤差角の２倍と前記安全誤差角との和に等しい戻り角を決定し、前記測量機本体を前記行き過ぎ角まで回転させた後に前記戻り角だけ逆転させ、前記戻り角だけ逆転させた後に、再び最初に決定した方向へ回転させることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、前記方位角センサが磁気センサであることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、回転指令手段又は回転手段は、前回の測定時にターゲットを測量機に略正対させたときの方向角と、今回の測定時にターゲットを測量機に略正対させたときの方向角との角度差が方位角センサの最大推定誤差角よりも大きなときは、前記角度差に基づいて決定された回転方向に前記測量機本体を回転させ、前記方向角の角度差が前記最大推定誤差以下のときは、前記角度差よりも前記最大推定誤差だけ大きな行き過ぎ角を決定し、前記測量機本体を前記行き過ぎ角まで回転させた後に逆転させるから、前記角度差に応じてターゲットから出射されたガイド光を捕捉するために適切な回転パターンで測量機本体を回転させて、ターゲットから出射されたガイド光を捕捉することができ、作業員の負担を増すことなく、短時間で確実に自動視準をすることができ、作業効率を向上させることができる。

請求項２に係る発明によれば、さらに、前記回転指令手段又は前記回転手段は、前記方向角の角度差が前記方位角センサの最大推定誤差角とさらに誤差角に余裕を見込んだ安全誤差角との和よりも大きなときは、前記角度差に基づいて決定された回転方向に前記測量機本体を回転させ、前記方向角の角度差が前記最大推定誤差角より大きく前記最大推定誤差角と前記安全誤差角の和よりも小さなときは、前記角度差よりも前記最大推定誤差角と前記安全誤差角との和だけ大きな行き過ぎ角を決定して、前記測量機本体を前記行き過ぎ角まで回転させた後に逆転させ、前記方向角の角度差が前記最大推定誤差角よりも小さなときは、前記角度差よりも前記最大推定誤差角だけ大きな行き過ぎ角と、前記最大推定誤差角の２倍と前記安全誤差角との和に等しい戻り角を決定し、前記測量機本体を前記行き過ぎ角まで回転させた後に前記戻り角だけ逆転させ、前記戻り角だけ逆転させた後に、再び最初に決定した方向へ回転させるから、前記角度差に応じていっそう適切な回転パターンで測量機本体を回転させて、ターゲットから出射されたガイド光を捕捉することができ、いっそう短時間に確実に自動視準をすることができる。

請求項３に係る発明によれば、さらに、方位角センサは磁気センサであるから、安価で容易に本発明を実現できる。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

まず、本発明を理解するための参考例に係る測量システムを図１〜図３に基づいて説明する。図１は、この測量システム全体のブロック図である。図２は、この測量システムの原理を説明する図である。図３は、この測量システムにおいて、測量機本体を略ターゲットの方向に位置合わせする手順を説明するフローチャートである。

この測量システムは、図１に示されたように、ターゲット６０に、ガイド光送光器６６すなわちターゲット６０の向きを測定する方位角センサ８６と、この方位角センサ８６で測定された方向角（方位角）を記憶する記憶部８８とを備えている。この方位角センサ８６と記憶部８８とには演算制御部（ＣＰＵ）８０が接続されている。この演算制御部（ＣＰＵ）８０は、ターゲット６０を移動させて距離や角度の測定する度に方位角センサ８６で方向角を測定し、この方向角を記憶部８８に記憶させ、そして、距離や角度の測定を開始すると、前回の測定時の方向角θＡと今回の測定時の方向角θＢとの角度差θＢ−θＡを算出し、角度差θＢ−θＡに応じて、測量機本体５２の回転方向を決定して、この回転方向を含めた水平回転指令信号を無線６５で測量機５０へ送信する。

方位角センサ８６としては、地磁気を検出することにより方向角を出力する磁気センサを用いる。方向角は、磁北を基準にして時計回りの角度で測定する。このような磁気センサの一例は、本出願人の出願による特開平９−３２９４４１号公報に開示されている。又は、ホール素子を用いた方位角センサでもよい。これ以外は、図６に示した従来の測量システムと同じ構成である。従って、この測量システムの構成については、これ以上の説明は省略する。

図２に基づいて、本発明の原理を説明する。今、作業者が、Ａ地点でターゲット６０を測量機５０に略正対させて距離や角度の測定をしたとき、制御演算部８０は、方位角センサ８６でガイド光送光器６６が磁北方向Ｎとなす方向角θＡを読んで、記憶部８８に方向角θＡを記憶させる。Ａ地点での測定が終わって、ターゲット６０をＢ地点に移動させると、再びターゲット６０を測量機５０に略正対させて測定を開始する。このとき、演算制御部８０は、再び方位角センサ８６でガイド光送光器６６の方向角θＢを読んで、前回のＡ地点での方向角θＡと今回のＢ地点での方向角θＢとの角度差Δθ＝θＢ−θＡを計算する。この角度差Δθはターゲット６０から見た測量機５０の方向角変化であるから、測量機本体５２もこの角度差Δθだけ逆方向に回転させれば、測量機本体５２はＢ地点のターゲット６０に正対することになる。

そこで、この角度差Δθ＝θＢ−θＡが、−１８０°≦Δθ＜０°又は１８０°≦Δθ＜３６０°のときは、ターゲットから測量機５０へ反時計回り（左回り）の回転方向を含む回転指令信号を送信し、この角度差Δθ＝θＢ−θＡが、０°≦Δθ＜１８０°又は−３６０°≦Δθ＜−１８０°のときは、ターゲットから測量機５０へ時計回り（右回り）の回転方向を含む回転指令信号を送信して、測量機本体５２を指定された向きに回転させる。これで、測量機本体５２に対して、適切な回転方向を作業員の負担無しに自動的に決定でき、常に１８０°以内の最小の回転角で、ガイド光６６を捕捉できるので、作業効率を向上させることができる。

なお、角度差Δθが±０°付近の場合は測量機本体が回転しなくてもガイド光６６を捕捉でき、Δθが±１８０°付近の場合は、右回りでも左回りでもガイド光６６を捕捉するまでの時間はほとんど同じになるから、方位角センサ８６はさほど高精度でなくてもよく、また、測定時にターゲット６０を測量機５０に正確に正対させる必要はなく略正対させる程度でもよい。

次に、この測量システムの測定手順について、図３のフローチャートに基づいて説明する。

この測量システムをスタートさせると、ターゲット６０は、ステップＳ２１に進み、測定開始指令を測量機５０へ送信する。測量機５０は、測定開始指令を受け取るとステップＳ９１に進み、ガイド光ＯＮ指令をターゲット６０に送信する。ターゲット６０は、ステップＳ２２でガイド光ＯＮ指令を受信するとステップＳ２３に進んで、ガイド光送光器６６からガイド光６４を出力する。次に、ターゲット６０は、ステップＳ２４に進み、方位角センサ８６から方向角θＢを取得し記憶部８８に記憶する。次に、ターゲット６０は、ステップＳ２５に進み、今回の測定時に取得した方向角θＢと前回の測定時に取得した方向角θＡの角度差を算出して、続いてステップＳ２６に進み、測量機５０に指示する回転方向を決定し、さらに、ステップＳ２７に進んで、回転方向を含む水平回転指令を測量機５０に送信する。

測量機５０は、ステップＳ９３で水平回転指令を受信すると、ステップＳ１０３に進んで測量機本体５２を水平回転し、さらにステップＳ１０４に進んで、ガイド光６４を検出することにより、ターゲット６０の水平方向検出を行う。ここで、ガイド光６４を所定時間内に受光できないときは、ステップＳ１０５に進み、エラー通知をターゲット６０に送信する。ターゲット６０は、ステップＳ４でエラ−通知を確認すると、ステップＳ５に進み、水平検出エラーを表示部８４に表示して、動作を停止する。ステップＳ１０４でガイド光６４を受光したときは、ターゲット６０の水平方向を検出したと判断し、ステップＳ１０６に進み、ガイド光送光器６６に向けて望遠鏡５４の水平方向位置を合わせて、測量機本体５２の水平回転を停止させる。これ以後の手順は、図１０に示した従来のものと同じであるから説明を省略する。水平検出エラーを表示部８４に表示して動作を停止した場合、エラーの原因を取り除いた後に、再度測量システムの動作をスタートさせればよい。

この測量システムによれば、ガイド光６４は、水平方向に幅広で上下幅の狭いファンビームであるから、遠方まで到達させることができ、しかも、鉛直方向に走査されて、上下左右の広い範囲を照射するので、測量機５０とターゲット６０とに大きな高低差があっても、測量機５０とターゲット６０とが正対していなくても、測量機５０に設けられた方向検出器５６は、確実にガイド光６４を受光して、自動視準開始前に予め望遠鏡５４をほぼターゲット６０の方向に向ける視準準備を確実に行うことができる。しかも、ターゲット６０からは、ガイド光６４の送光とともに、測量機５０へ適切な回転方向が自動的に指示され、測量機本体５２は常に１８０°以内の最小の水平回転でガイド光６４を受光できる。このように、測量機本体５２の適切な回転方向を自動的に決定して測量機５０に指示するので、作業員の負担無く、作業効率を向上させることができる。

次に、本発明の第１実施例に係る測量システムについて説明する。この測量システムは、図１に示した参考施例と同じく構成されているが、測量機本体５２をターゲット６０の方向へ位置合わせする手順が相違する。この手順を以下に図４及び図５に基づいて説明する。

図４に示したように、この測量システムをスタートさせてから、ターゲット６０がステップＳ２５に進み、今回取得した方向角θＢと前回取得した方向角θＡの角度差Δθ＝θＢ−θＡを算出するまでは、前記参考例と同じである。

続いて、ステップＳ３０に進み、今回取得した方向角θＢと前回取得した方向角θＡの角度差Δθと方位角センサ８６の最大推定誤差Ｅとの大小を比較する。最大推定誤差Ｅは、方位角センサ８６に磁気センサを使用している場合、近くに磁性体からなる構造物等がある場合を考慮し、最大３０°程度と推定する。この他に、作業者がターゲット６０を測量機５０に正対させる際にも、最大５°程度の誤差が発生する可能性がある。このため、通常は、最大推定誤差Ｅを３５°程度と推定する。したがって、図５に示したように、測定点Ａから測定点Ｂまでターゲット６０を移動させたときに、両点Ａ、Ｂでの方向角の角度差をΔθとすると、Δθ±ＥすなわちΔθ±３５°の範囲でガイド光６４をサーチするように測量機本体５２を回転させれば、ガイド光６４を確実に検出できることになる。もちろん、外部環境等によっては、最大推定誤差Ｅを適当に増減してもよい。

ステップＳ３０において、Δθ＞Ｅであれば、ステップＳ３１に進んで、図５の（Ａ）に示したように、前記第１の実施例と同様に、測量機本体５２の回転方向を決定するとともに、測量機本体５２を指示された回転方向に単純に回転させる回転パターンＰ１の回転指令が作成される。この回転パターンＰ１で、Δθの誤差範囲のΔθ±Ｅを早期に確実にカバーできる。

ステップＳ３０において、Δθ≦Ｅであれば、ステップＳ３２に進んで、図５の（Ｂ）に示したように、測量機本体５２の回転方向を決定するとともに、角度差Δθよりも最大推定誤差Ｅだけ大きな行き過ぎ角θ１＝Δθ＋Ｅを決定し、測量機本体５２を行き過ぎ角θ１まで回転させた後に戻り角θ２まで逆転させ、そのまま同一方向に回転を続行させる折り返し形の回転パターンＰ２の回転指令が作成される。この回転パターンＰ２で、Δθの誤差範囲のΔθ±Ｅを早期に確実にカバーできる。特に、Δθの誤差のため、回転方向を誤ってしまった場合でも、測量機本体５２を最小の回転角でガイド光６４を迅速確実に捕捉できる。

こうして回転指令が作成されると、ステップＳ２７に進んで、ターゲット６０から測量機５０に回転指令が送られる。測量機５０は、ここで、制御演算部８０によって実行されるステップＳ２４、Ｓ２５、Ｓ３０〜Ｓ３２、Ｓ２７が、本発明の回転指令手段に相当する。

測量機５０は、ステップＳ９３で水平回転指令を受信すると、ステップＳ１０３に進んで測量機本体５２を水平回転させ、さらにステップＳ１０４に進んで、ガイド光６４の検出することにより、ターゲット６０の水平方向検出を行う。これ以後の手順は、図３に示した参考例と同じであるから説明を省略する。なお、制御演算部１００によって実行されるステップＳ９３〜Ｓ１０６、方向検出器５６、水平駆動部１０４及び水平モータ１０２が、本発明の回転手段に相当する。

本実施例によれば、角度差Δθが方位角センサ８６の最大推定誤差角Ｅよりも大きなときは回転パターンＰ１を、角度差Δθが最大推定誤差Ｅ以下のときは折り返し形回転パターンＰ２を選択し、角度差Δθに応じて適切な回転パターンで測量機本体５２を回転させて、ターゲット６０から出射されたガイド光６４を早期に確実に捕捉するので、作業員の負担を増すことなく、測量機本体５２の適切な回転方向を自動的に決定して測量機５０に指示して、作業効率を向上させることができる。

次に、本発明の第２実施例に係る測量システムについて、図６及び図７に基づいて説明する。この測量システムは、前記第１の実施例を、さらに改良したものあり、図６に示したように、移動後のターゲット６０の存在する最大誤差範囲として、通常予想される最大推定誤差角Ｅの外側に、さらにターゲット６０捕捉の確実性を増すために誤差角に余裕を見込んだ安全誤差角Ｅ’を設定している。安全誤差角Ｅ’は、通常３０°程度とする。もちろん、外部環境等によっては、安全誤差角Ｅ’を適当に増減してもよい。

図７のフローチャートにおいて、ステップＳ２５で、今回取得した方向角θＢと前回取得した方向角θＡの角度差Δθを求めるまでは、図４に示した第１実施例と同じである。本実施例では、次にステップＳ４０に進んで、角度差Δθと最大推定誤差角Ｅと安全誤差角Ｅ’の比較を行う。

今回取得した方向角θＢと前回取得した方向角θＡの角度差Δθと最大推定誤差角Ｅと安全誤差角Ｅ’の間で、Ｅ＋Ｅ’＜Δθのときは、ステップＳ４１へ進んで、前記第１の実施例と同様に、測量機本体５２の回転方向を決定するとともに、測量機本体５２を指示された回転方向に単純に回転させる回転パターンＰ１の回転指令が作成される（図６の（Ａ）参照）。

Ｅ＜Δθ≦Ｅ＋Ｅ’のときは、ステップＳ４２へ進んで、行き過ぎ角θ１を、θ1＝Δθ＋Ｅ＋Ｅ’と決定して、測量機本体５２を行き過ぎ角θ１まで回転させた後に、逆転を続行させる折り返し形の回転パターンＰ２の回転指令が作成される（図６の（Ｂ）参照）。

Δθ≦Ｅのときは、ステップＳ４３へ進んで、行き過ぎ角θ１を、θ1＝Δθ＋Ｅと決定するとともに、戻り角θ２を、θ２＝Ｅ＋Ｅ＋Ｅ’と決定して、測量機本体５２を行き過ぎ角θ１まで回転させた後に、戻り角θ２だけ逆転させ、その後、最初の回転方向へ回転させる折り返し形の回転パターンＰ３の回転指令が作成される（図６の（Ｃ）参照）。

こうして回転パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ３が決定された後は、ステップＳ２７へ進み、この後は、図４に示した第１実施例と同じである。

本実施例の場合は、Δθの誤差範囲Δθ±Ｅ±Ｅ’を早期に確実にカバーして、ターゲット６０の補足ミスを少なくするので、前記第１実施例に比べて、さらに作業効率を向上させることができる。

ところで、本発明は、前記実施例に限るものではなく、例えば次のように種々の変形が可能である。

前記両実施例では、ターゲット６０側の回転指令手段の制御演算部８０で回転方向を決定したが、ターゲット６０側からは測定した方向角θＡ、θＢを測量機５０側へ送って、測量機５０側の回転手段の制御演算部１００で回転方向を決定するようにしてもよい。この場合でも、前記両実施例と同じ効果を奏する。また、前記両実施例では、方位角センサ８６として安価な磁気センサを用いたが、方位角センサ８６としては、放送局等位置の定まっている電波原からの電波の到来方向を検出する無線方位測定機、常に一定姿勢を維持するジャイロ等、方向角を検出できるものであれば皆使用可能である。

前記両実施例ではステップＳ２４（図３及び図５参照）で方向角の取得と記録を行ったが、この方向角の取得と記録は、スタートした後からステップＳ２５までの間のどこで行ってもよい。

前記両実施例ではターゲット６０からファンビーム状のガイド光６４を走査しながら出射したが、単純な拡散光のガイド光６４を出射してもよい。

本発明を理解するための参考例に係る測量システムのブロック図である。前記参考例に係る測量システムの原理を説明する図である。前記参考例に係る測量システムにおいて、測量機本体を略ターゲットの方向に位置合わせする手順を説明するフローチャートである。本発明の第１実施例に係る測量システムにおいて、測量機本体を略ターゲットの方向に位置合わせする手順を説明するフローチャートである。前記第１実施例に係る測量システムにおいて、測量機本体を回転させる回転パターンを説明する図である。本発明の第２実施例に係る測量システムにおいて、測量機本体を回転させる回転パターンを説明する図である。前記第２実施例に係る測量システムにおいて、測量機本体を略ターゲットの方向に位置合わせする手順を説明するフローチャートである。従来の測量システムの概略を示す図である。前記従来の測量システム全体のブロック図である。前記従来の測量システム測定手順を説明するフローチャートである。

符号の説明

５０測量機
５２測量機本体
６０ターゲット
６４ガイド光
６６ガイド光送光器
８０制御演算部（回転指令手段）
８６方位角センサ
１００制御演算部（回転手段）
Δθ 今回の測定時と前回の測定時に取得した方向角の角度差
θ１行き過ぎ角
θ２戻り角
Ｅ最大推定誤差角
Ｅ’ 安全誤差角

Claims

ターゲットと、該ターゲットを自動的に視準する自動視準装置を備えた測量機とからなる測量システムにおいて、
前記ターゲットは、ガイド光を出射するガイド光送光器と、前記ターゲットの向いている方向角を検出する方位角センサと、前記測量機に回転指令を送る回転指令手段とを備え、
前記測量機は、前記回転指令を受け取ると、前記ガイド光を受光して測量機本体を前記ターゲットに概略向ける回転手段を備え、
前記回転指令手段又は前記回転手段は、前回の測定時に前記ターゲットを前記測量機に略正対させたときの方向角と、今回の測定時に前記ターゲットを前記測量機に略正対させたときの方向角との角度差が前記方位角センサの最大推定誤差角よりも大きなときは、前記角度差に基づいて決定された回転方向に前記測量機本体を回転させ、
前記方向角の角度差が前記最大推定誤差角以下のときは、前記角度差よりも前記最大推定誤差角だけ大きな行き過ぎ角を決定し、前記測量機本体を前記行き過ぎ角まで回転させた後に逆転させることを特徴とする測量システム。
ターゲットと、該ターゲットを自動的に視準する自動視準装置を備えた測量機とからなる測量システムにおいて、
前記ターゲットは、ガイド光を出射するガイド光送光器と、前記ターゲットの向いている方向角を検出する方位角センサと、前記測量機に回転指令を送る回転指令手段とを備え、
前記測量機は、前記回転指令を受け取ると、前記ガイド光を受光して測量機本体を前記ターゲットに概略向ける回転手段を備え、
前記回転指令手段又は前記回転手段は、前回の測定時に前記ターゲットを前記測量機に略正対させたときの方向角と、今回の測定時に前記ターゲットを前記測量機に略正対させたときの方向角との角度差が前記方位角センサの最大推定誤差角とさらに誤差角に余裕を見込んだ安全誤差角との和よりも大きなときは、前記角度差に基づいて決定された回転方向に前記測量機本体を回転させ、
前記方向角の角度差が前記最大推定誤差角より大きく前記最大推定誤差角と前記安全誤差角の和よりも小さなときは、前記角度差よりも前記最大推定誤差角と前記安全誤差角との和だけ大きな行き過ぎ角を決定して、前記測量機本体を前記行き過ぎ角まで回転させた後に逆転させ、
前記方向角の角度差が前記最大推定誤差角よりも小さなときは、前記角度差よりも前記最大推定誤差角だけ大きな行き過ぎ角と、前記最大推定誤差角の２倍と前記安全誤差角との和に等しい戻り角を決定し、前記測量機本体を前記行き過ぎ角まで回転させた後に前記戻り角だけ逆転させ、前記戻り角だけ逆転させた後に、再び最初に決定した方向へ回転させることを特徴とする測量システム。
前記方位角センサが磁気センサであることを特徴とする請求項１又は２に記載の測量システム。