JPH09250927A - 測量システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 自動測量機がその望遠鏡部を目視により確認
でき難い程目標点から遠くにある場合でも、自動測量機
の望遠鏡部の視準軸を目標点に合致させることのできる
測量システムの提供。 【解決手段】 測量システムは、基準点Ａに配設され
て、水平方向と鉛直方向とに測量機本体を自動的に回転
させる自動回転機構を有する測量機１１と、目標点Ｂ側
に設置されて前記測量機に向けて信号光を投光する信号
光投光装置１６と、測量機本体側に設置されて、信号光
Ｐ３を受光して信号光投光装置１６が存在する方向を粗
く検出する粗方向検出装置２０と、測量機本体側に設置
されて、信号光Ｐ３を受光して信号光投光装置１６が存
在する方向を精密に検出する精密方向検出装置２１と、
測量機本体側に設置されて、粗方向検出装置の検出出力
に基づき測量機１１を制御する制御装置２４とを備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測量機を遠隔操作して
測量を行う測量システムの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】測量を行うための測量システムは、例え
ば基準点に置かれた測量機と、測量機が視準する目標点
に置かれた視準目標である反射鏡（コーナーキューブ
等）から構成されている。測量システムに使用される測
量機は、一般に測距・測角を電気的に処理する測量機で
あって、手動操作型の測量機、水平回転および垂直回転
をモーターで駆動する自動測量機、走査光を投光し、目
標点の反射鏡を追尾する機能を備えた自動追尾式の自動
測量機等がある。

【０００３】測量には、測量機が視準する目標点に視準
目標を一致させる場合と、目標点に置かれた視準目標を
測量機が視準する場合とがあるが、このとき、目標点に
いる作業員が基準点に置かれた測量機を確認するため、
その測量機にポイント設定装置を設けたものがある。そ
のポイント設定装置は、左右（又は上下左右）と中央と
で発光色が異なるポイント設定光を出射し、測量機の視
準方向を概略示唆させるものである。

【０００４】手動操作型の測量機による測量では、基準
点側の作業員が測量機を操作し、目標点に設置された視
準目標の反射鏡を探して測量を行う。測量機の視準する
目標点に視準目標を一致させる場合には、測量機側の作
業員と視準目標側の作業員とが無線連絡しながら行う
か、あるいはポイント設定光によって概略位置決めして
から無線連絡することにより行っている。

【０００５】自動測量機による測量の場合も、手動操作
型の測量機とその視準作業は大略同様であるが、自動測
量機の場合、これに加えてポイント設定光を頼りに目標
点側から無線等により自動測量機を操作することができ
る。また、視準方向と一致するガイドレーザー光を投光
するガイドレーザー装置を装備している自動測量機の場
合には、視準目標に一致させることが可能であるため、
測量機側に原則として作業員はいなくても良く、図１は
その自動測量機による測量システムを示している。

【０００６】その図１において、１は測量機、２は望遠
鏡部、３は無線通信機である。この測量機１は基準点Ａ
に設置される。この測量機１は目標点Ｂに向かって距離
測定光Ｐ１を出射する。望遠鏡部２の視準軸は距離測定
光Ｐ１と同軸（又は平行）とされている。この測量機１
は零位置からの水平角及び鉛直角を測角することが可能
で、水平方向及び垂直方向に自動的に回転させる自動回
転機構が備えている（その自動回転機構の詳細構成につ
いては、例えば、特願平４−１３１０７８号を参照）。

【０００７】目標点Ｂにはポール４が立てられる。ポー
ル４には反射鏡５が設置されると共に、無線通信機６、
メモリ機能付制御装置７が取り付けられている。その目
標点Ｂに設置の反射鏡５と測量機１の望遠鏡部２の視準
軸とを一致させることにより、測量機１から目標点Ｂま
での距離及びその角度を測量機１に測定させることがで
きる。なお、メモリ機能付制御装置７は無線通信機３、
６を介して測量機１の制御を行うほか、測量機１の測定
結果を目標点Ｂ側で記録し、読出す場合に用いられる。
自動追尾式の自動測量機の場合、自動測量機による測量
に比べてより一層省力化が可能であり、ポイント設定装
置等により概略視準目標を一致させ、自動追尾式の自動
測量機からの走査光により目標点の反射鏡を検知して視
準する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そのポイント設定光
は、望遠鏡部２の視準軸と反射鏡５とを合致させるため
に用いられる。従って、測量機１の望遠鏡部２が肉眼で
概略見える距離のところが好ましく、基準点Ａから基準
点Ｂまでの距離が遠すぎて肉眼で測量機１の望遠鏡部２
を概略確認できない場合には、どの方向からポイント設
定光が目標点Ｂに到来するか予測がつかず、望遠鏡部２
の視準軸を反射鏡５に合致させ難いという不都合があ
る。

【０００９】また、自動追尾式の自動測量機を用いて測
量を行う測量システムは、障害物が基準点Ａと目標点Ｂ
との間に存在せず、かつ、目標点Ｂに設置したポール４
をゆっくりと移動させる場合、複数個の予め定められた
目標点Ｂを繰り返し測定する場合には、非常に優れてい
るが、複数個の目標点をマーキングする場合、移動測定
を行う場合、反射鏡５を自動追尾させなければならず、
車、人等が基準点Ａと目標点Ｂとの間を通過して、自動
追尾用の光束を遮断するようなこと、目標点Ｂを変更す
るためにポール４を移動させる途中に、樹木、建物等の
障害物があって自動追尾用の光束を遮断するようなこと
があると、その自動測量機が反射鏡５を見失うことにな
り、その結果、自動測量機が広範囲を探索する反射鏡サ
ーチモード（反射鏡を探索するモード）となり、反射鏡
５を探索するのにかなりの時間を要するという不都合が
ある。

【００１０】無線通信機３、６により作業中断、作業開
始を無線波Ｐ２により送受信し、自動測量機１を制御す
る場合も、基準点Ａから目標点Ｂまでの距離が遠くて、
測量機１を目視で確認し難いときには、望遠鏡部２の視
準を反射鏡５に合致させ難いという不都合がある。ま
た、無線波Ｐ２の規制が世界各国で異なり、各国毎に無
線通信機３、６の周波数、出力を変更する必要がある。

【００１１】本発明は、上記の事情に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは、自動測量機の検知範囲
を越えて自動測量機が全く別の方向を向いていたとして
も容易に自動測量機を目標点が存在する方向に向けるこ
とができ、かつ、各国毎の規制を極力受けることなく、
自動測量機がその望遠鏡部を目視により確認でき難い程
目標点から遠くにある場合でも、自動測量機の望遠鏡部
の視準軸を目標点に合致させることのできる測量システ
ムを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の測量システムは、上記の課題を解決するため、基準点
に配設されて、水平方向と鉛直方向とに測量機本体を自
動的に回転させる自動回転機構を有する測量機と、目標
点側に設置されて前記測量機に向けて信号光を投光する
信号光投光装置と、測量機本体側に設置されて、前記信
号光を受光して前記信号光投光装置が存在する方向を粗
く検出する粗方向検出装置と、測量機本体側に設置され
て、前記信号光を受光して前記信号光投光装置が存在す
る方向を精密に検出する精密方向検出装置と、前記測量
機本体側に設置されて、前記粗方向検出装置の検出出力
に基づき前記測量機を制御する制御装置とを備えてい
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】

【００１４】

【発明の実施の形態１】図２において、１１は三脚に設
置された自動測量機を示している。この自動測量機１１
は基準点Ａに設置されている。この自動測量機１１は図
３に示すように基盤１２、測量機本体の一部を構成する
托架部１３、望遠鏡部１４を有する。托架部１３は垂直
軸Ｖの回りに水平方向に回転される。望遠鏡部１４は水
平軸Ｈの回りに鉛直方向に回転される。基盤１２の内部
には、図示は略すが托架部１３を水平方向に回転させる
自動回転機構が設けられ、托架部１３の内部には、図示
は略すが望遠鏡部１４を鉛直方向に回転させる自動回転
機構が設けられている。これらの自動回転機構は托架部
１３の内部に設置のＣＰＵ２４（図５、図７参照）によ
って制御される。望遠鏡部１４は望遠鏡を有し、図３に
おいて１５はその望遠鏡の一部を構成する対物レンズを
示している。

【００１５】この測量機１１は測距光束Ｐ１を目標点Ｂ
に設置のポール４に取り付けられた反射鏡（例えば、コ
ーナーキューブ）５に向けて出射する。その測距光束Ｐ
１の出射方向は対物レンズ１５の光軸、すなわち、望遠
鏡部１４の視準軸と同軸又は平行とされている。測距光
束Ｐ１は反射鏡５により反射され、測量機１１はその反
射光束を受光することにより、基準点Ａから目標点Ｂま
での距離を測定する。ポール４には、図２に示すように
測量機１１に向けて信号光Ｐ３を投光する信号光投光装
置１６が設けられている。

【００１６】この信号光投光装置１６は、図４に示すよ
うに、ＣＰＵ１７Ａと変調回路１７Ｂとドライブ回路１
７Ｃとこのドライブ回路１７Ｃによって点灯・消灯され
る発光素子１７Ｄと、必要に応じてセットされる集光用
の投光レンズ１７Ｅとから構成されている。ＣＰＵ１７
Ａはメモリ機能付制御装置７により制御され、１７Ｆは
ＣＰＵ１７Ａとメモリ機能付制御装置７とを接続するイ
ンタフェースである。その信号光Ｐ３は投光レンズ１７
Ｅを介して放射状に出射され、例えばパルス光から構成
される。

【００１７】図３に示す測量機１１には、信号光Ｐ３を
受光して信号光投光装置１６が存在する方向を粗検出す
る粗方向検出装置２０と、信号光Ｐ３を受光して信号光
投光装置１６が存在する方向を精密検出する精密方向検
出装置２１とが設けられている。その粗方向検出装置２
０は例えば左右の托架部１３、望遠鏡部１４の接眼レン
ズ（図示を略す）の側に設けられており、精密方向検出
装置２１は望遠鏡部１４の対物レンズ１５の側に設けら
れている。図５に示すように、粗方向検出部２０は、概
略受光窓２０Ｅ、受光素子２０Ａ、電気フィルター回路
２０Ｂ、復調回路２０Ｃ、Ａ／Ｄ変換回路２０Ｄとから
構成されている。信号光Ｐ３は変調されて信号光投光装
置１６から出射され、その信号光Ｐ３は受光素子２０Ａ
で受光される。受光素子２０Ａはその信号光Ｐ３を光電
変換し、その光電変換信号は電気フィルター回路２０Ｂ
により変調信号を除去され、その変調信号が除去された
光電変換信号は復調回路２０Ｃで復調され、Ａ／Ｄ変換
回路２０Ｄによりデジタル信号に変換されて、測量機１
１のＣＰＵ２４に入力される。粗方向検出部２０では、
信号光投光装置１６の位置を判断する必要はなく、信号
光Ｐ３が照射されているか、又はその強弱を判断すれば
よいので、受光素子２０Ａには比較的簡単な構造のもの
を用いることができる。

【００１８】例えば、測量機１１の後部の粗方向検出装
置２０とその右部の粗方向検出装置２０とが同時に信号
光Ｐ３を受光した場合、受光した粗方向検出装置２０の
位置により受光時点の測量機本体の視準方向と目標点の
方向との差異が把握でき、これに基づいて測量機１１を
目標点に概略向けることができ、光電変換信号の強弱を
検知することにより、その信号光Ｐ３の到来方向の判断
の精度がより一層向上する。粗方向検出部２０により目
標点Ｂに測量機１１の視準方向を概略向けられると、精
密方向検出装置２１が信号光Ｐ３を受光する。

【００１９】図６は精密方向検出装置２１の受光部２１
Ｆの概略図を示している。その図６において、２２は集
光レンズ、２３は受光素子である。精密方向検出装置２
１は粗方向検出装置２０の電気回路と同様の電気回路を
有する。信号光Ｐ３は集光レンズ２２により受光素子２
３上に集光される。受光素子２３には、例えばＣＣＤ、
ＰＳＤ、二分割型あるいは四分割型素子が用いられ、受
光素子２３は視準方向と信号光Ｐ３の到来方向との差異
を検出する。精密方向検出装置２１は、測量機１１が目
標点Ｂを視準できる程度の受光精度を必要とし、自動測
量機のガイドレーザー光が投光する視準目標の範囲及び
走査光の走査範囲が角度にして数分であるので、ここで
は、この自動測量機の精度と同程度の精度としている。

【００２０】図６に示すように、集光レンズ２２の光軸
Ｌ２は望遠鏡部１４の視準軸と平行（あるいは同軸）に
なるように配設されている。光軸Ｌ２が受光素子２３と
垂直に交わる点ａを原点（０，０）とする。図７におい
て、例えば、信号光Ｐ３が矢印Ｆ方向から測量機１１に
到来するものとすると、接眼側の面Ｘに設けられた粗方
向検出装置２０と托架部１３の一面Ｙ側に設けられた粗
方向検出装置２０とに信号光Ｐ３が同時に受光され、托
架部１３の一面Ｚ側に設けられた粗方向検出装置２０に
設けられた粗方向検出装置２０には信号光Ｐ３が受光さ
れない。各粗方向検出装置２０の検出出力は測量機１１
のＣＰＵ２４に入力される。また、例えば、信号光Ｐ３
が矢印Ｆ´方向から測量機１１に到来するものとする
と、面Ｘに設けられた粗方向検出装置２０のみに信号光
Ｐ３が受光される。更に、信号光Ｐ３が矢印Ｆ´´方向
から測量機１１に到来するものとすると、面Ｘに設けら
れた粗方向検出装置２０の受光出力よりも面Ｙに設けら
れた粗方向検出装置２０の受光出力が大きくなる。ＣＰ
Ｕ２４は各面Ｘ、Ｙ、Ｚに設けられた粗方向検出装置２
０の受光出力の有無とその相対的な大きさとによって、
測量機１１の対物レンズ１５が概略信号光Ｐ３の到来方
向に向けられるように測量機１１を水平方向に回転させ
るための指令を出力する。

【００２１】ここでは、図７において、信号光Ｐ３が矢
印Ｆ方向から測量機１１に到来するものとし、測量機１
１が水平方向に回転されると、対物レンズ１５が概略信
号光Ｐ３の到来方向に向けられる。これによって、図６
に示すように、信号光Ｐ３が精密方向検出装置２１の集
光レンズ２２の視野内に入り、信号光Ｐ３の光点Ｐ４が
受光素子２３に形成される。この光点Ｐ４の形成位置が
例えば座標値ｂ（ｘ，ｙ）であるとする。制御装置２４
はこの座標値ｂ（ｘ，ｙ）に基づきこの座標値ｂ（ｘ，
ｙ）が座標値ｂ（０，０）となるように測量機本体を水
平方向に回動させると共に垂直方向に回動させる。これ
により、信号光Ｐ３の到来方向Ｆと光軸Ｌ２とを一致さ
せることができる。

【００２２】この発明の実施の形態１に示す自動測量機
１１の場合、対物レンズ１５の配設箇所の上方に精密方
向位置検出装置２１が設けられているので、例えば、望
遠鏡部１４が信号光Ｐ３を受光しにくい上向きを向いて
いると、図６に示すように、光点Ｐ４´が受光素子２３
から外れた位置に形成されるため、受光しにくい状態と
なる。これを避けるためには、望遠鏡部１４を鉛直方向
の回りに定期的に回動させる構成とすれば良い。また、
粗方向位置検出装置を受光素子２３を挟んで上下方向両
側に設ける構成、あるいは、図３に示すように、望遠鏡
部１４の精密位置検出装置２１を挟んでその両側に粗方
向位置検出装置２０´を設ける構成としても良い。

【００２３】

【発明の実施の形態２】図８はハンドル部２５に筺体２
６を設け、筺体２６の両側面２７と背面２８とに粗方向
検出装置２０を設け、前面２９に精密方向検出装置２１
を設ける構成としたものであり、この構成によれば、現
存の測量機１１を大幅に変更することなく本発明を実施
できる。

【００２４】この発明の実施の形態２の場合、粗方向検
出装置２０、精密方向検出装置２１を測量機本体の托架
部１３の上部に設けられているので、発明の実施の形態
１に示す一体型の自動測量機１１（図３参照）に較べて
上下方向の動作が制限される。例えば、鉛直方向斜め
上、あるいは斜め下方から信号光Ｐ３が到来する場合、
その受光面積が見掛け上小さくなるので、鉛直方向斜め
上、あるいは斜め下方から測量機１１に信号光Ｐ３が到
来する場合には、その光電変換信号の出力は水平方向か
ら到来する場合に較べて相対的に小さくなる。例えば、
信号光Ｐ３が鉛直斜め上方から到来する場合、発明の実
施の形態１で説明したと同様に、交点Ｐ４が受光素子２
３から外れた位置に形成されるので、信号光Ｐ３の到来
方向を精密に検出することが不可能となる。鉛直方向真
上、鉛直方向真下から信号光Ｐ３が到来する場合、受光
が困難となる。もしも、鉛直方向真上、鉛直方向真下か
ら信号光Ｐ３が測量機１１に到来する可能性がある場合
には、測量機１１の鉛直方向真上、鉛直方向真下の面に
粗方向検出装置２０を設ければ良いし、各粗方向検出装
置２０に集光レンズを設けて集光量を向上させる構成と
しても良く、要するに、死角が存在しないように各粗方
向検出装置２０を設ける構成とすれば良い。更に、同一
面に複数個の粗方向検出装置２０を設けて、受光光量を
増大させるようにしても良い。

【００２５】図９に示すように、精密方向位置検出装置
２１の受光部２１Ｆを回転中心Ｏを中心に上下方向に回
動可能の構成とし、光点Ｐ４が受光素子２３の原点ａ
（０，０）に位置するように精密方向位置検出装置２１
の受光部２１Ｆを回転させ、精密方向位置検出装置２１
の受光部２１Ｆの基準位置からの回動角を測定検知し、
その値を測量機１１のＣＰＵ２４に入力することにより
測量機１１の視準軸を信号光Ｐ３の到来方向に向けさせ
ることができる。この他、図１０に示すように、反射鏡
３０を精密方向位置検出装置２１の受光部２１Ｆに設
け、パルスモータ、あるいは、エンコーダ付のモータに
より光点Ｐ４が受光素子２３の原点ａ（０，０）に位置
するようにこの反射鏡３０を鉛直方向に回動させ、基準
位置からの反射鏡３０の回動角を測定し、これにより信
号光Ｐ３の到来方向を精密に検出する構成とし、同様に
その値を測量機１１のＣＰＵ２４に入力させることによ
り測量機１１の視準軸を信号光Ｐ３の到来方向に向けさ
せることができる。この場合、受光素子２３には小面積
のものを使用することができる。

【００２６】信号光Ｐ３には、測量機１１の制御情報を
重畳させることができ、例えば、測量機１１の電源オ
ン、オフコマンド、測量機１１の水平方向右回り、水平
方向左回りの制御情報、鉛直方向上回り、鉛直方向下回
りの制御情報を測量機１１に向けて送信することにすれ
ば、測量機１１を効率よく制御できることになり、更に
は、望遠鏡部１４にポイント設定光部３１を設け、作業
員がそのポイント光を目視することによって、より一層
精確な視準を行わせる構成とすることもできる。

【００２７】加えて、図２に示すように、望遠鏡部１４
に光データ送信機３３を設け、ポール４に光データ受信
機３４を設けることにすれば、必要に応じて、測定結果
の情報、測量機１１の制御データ等の測量機１１の情報
を目標点Ｂ側の作業員に知らせることができ、この場
合、光データ送信機による送信光として測距光Ｐ１ある
いは追尾式測量機の場合には追尾光束を用いる構成とす
れば、測量機１１の構成を大幅に複雑化することなく、
測量データ送信機能を追加できる。

【００２８】本発明は、以上説明したように、粗方向位
置検出装置２０により信号光Ｐ３の到来方向を検出して
精密方向位置検出装置２１をその到来方向に向け、精密
方向位置検出装置２１によりその信号光Ｐ３の到来方向
を精密に検出し、測量機１１の視準軸を目標点Ｂに合致
させるものであり、受光素子２３は二次元位置を検出す
るＣＣＤに限られるものではなく、一次元検出素子を互
いに直交する方向に配設して光点Ｐ４の二次元位置を検
出する構成、一次元検出素子のみを鉛直方向に設け、粗
方向検出装置２０により検出された検出結果に基づいて
測量機１１を水平方向に回動させて、交点Ｐ４がその一
次元検出素子を横切る直前で一旦その回動を停止させ、
その後、測量機１１をゆっくりと同方向に回動させて交
点Ｐ４がその一次元検出素子を横切った時点を検出し、
測量機１１の回動慣性により一次元検出素子を横切って
停止した時点から反対方向に測量機１１をゆっくりと回
動させ、これを数回繰り返すことにより暫時交点Ｐ４の
結像位置を一次元検出素子上に収束させる構成とすれ
ば、一次元検出素子のみを用いても、信号光Ｐ３の到来
方向を検出することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係わる測量システムは、以上説
明したように構成したので、自動測量機の検知範囲を越
えて自動測量機が全く別の方向を向いていたとしても容
易に自動測量機を目標点が存在する方向に向けることが
でき、かつ、各国毎の規制を極力受けることなく、自動
測量機がその望遠鏡部を目視により確認でき難い程目標
点から遠くにある場合でも、自動測量機の望遠鏡部の視
準軸を目標点に合致させることのできる測量システムを
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の測量システムの一例を示す説明図であ
る。

【図２】 本発明の測量システムの一例を示す説明図で
ある。

【図３】 本発明の発明の実施の形態１に係わる測量機
の一例を示す斜視図である。

【図４】 本発明に係わる信号光投光装置の一例を示す
ブロック回路図である。

【図５】 本発明に係わる粗方向検出装置の一例を示す
ブロック回路図である。

【図６】 本発明に係わる精密方向検出装置の一例を示
すブロック回路図である。

【図７】 本発明に係わる測量システムの作用を説明す
るための説明図である。

【図８】 本発明の発明の実施の形態２に係わる測量機
の他の例を示す斜視図である。

【図９】 本発明に係わる精密方向検出装置の変形例を
示す図である。

【図１０】 本発明に係わる精密方向検出装置の他の変
形例を示す図である。

【符号の説明】

１１…測量機 １６…信号光投光装置 ２０…粗方向検出装置 ２１…精密方向検出装置 ２４…制御装置（ＣＰＵ） Ａ…基準点 Ｂ…目標点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 越川 和重 東京都板橋区蓮沼町75番１号株式会社トプ コン内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基準点に配設されて、水平方向と鉛直方
   向とに測量機本体を自動的に回転させる自動回転機構を
   有する測量機と、 目標点側に設置されて前記測量機に向けて信号光を投光
   する信号光投光装置と、 測量機本体側に設置されて、前記信号光を受光して前記
   信号光投光装置が存在する方向を粗く検出する粗方向検
   出装置と、 測量機本体側に設置されて、前記信号光を受光して前記
   信号光投光装置が存在する方向を精密に検出する精密方
   向検出装置と、 前記測量機本体側に設置されて、前記粗方向検出装置の
   検出出力に基づき前記測量機を制御する制御装置とを備
   えた測量システム。
2. 【請求項２】 前記信号光が前記測量機の制御データで
   ある請求項１に記載の測量システム。
3. 【請求項３】 測量機に設置されて測量データを送光す
   る光データ送信機と目標点側に設置されて前記測量デー
   タを受光する光データ受信機とを有する請求項１又は請
   求項２に記載の測量システム。