JP2006078415A - Total station - Google Patents

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JP2006078415A
JP2006078415A JP2004264914A JP2004264914A JP2006078415A JP 2006078415 A JP2006078415 A JP 2006078415A JP 2004264914 A JP2004264914 A JP 2004264914A JP 2004264914 A JP2004264914 A JP 2004264914A JP 2006078415 A JP2006078415 A JP 2006078415A
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Kunitoshi Ogawa
邦利 小川
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Sokkia Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a total station with automatic collimating functions, capable of collimating a specified reflective target automatically, without misidentifying other reflective targets. <P>SOLUTION: In a process, in which a reflective target 90a1 is collimated automatically as a collimating point from the total station 110, after a setting alteration to an automatic collimating range 140 to a reduced automatic collimating range 141 by a command inputted into a measuring control machine 200; and even when the two reflecting targets 90a1 and 90b1 enter the automatic collimating range 140, the reflective target 90a1 alone enters the reduced automatic collimating range 141, because the automatic collimating range has already altered into the reduction automatic collimating range 141 from the automatic collimating range 140; and then the desired reflective target 90a1 alone can be collimated automatically as a collimating point, because the reflecting target 90b1, existing outside of the automatic collimating range 141, will not be misidentified. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、測距・測角手段を備えた測距・測角儀であるモータドライブ駆動のトータルステーションに係り、特に、望遠鏡でターゲットを視準するときに、ターゲットを自動的に視準する自動視準機能を備えたトータルステーションに関する。   The present invention relates to a motor drive-driven total station that is a distance measuring / angle measuring instrument equipped with a distance measuring / angle measuring means, and more particularly, an automatic target for automatically collimating a target when the target is collimated with a telescope. It relates to a total station equipped with a collimation function.

従来、トンネルを掘削するに際しては、レーザ光照射手段であるレーザポインタを備えたモータドライブ駆動のトータルステーションを用いて、被掘削面や切羽面にトンネル穴の輪郭に沿って間欠的にレーザ光をスポット照射し、レーザ光照射点にペイントなどでマーキングを施した後、トンネル穴の輪郭に対応するこのマーキングに沿って掘削することが行われている。即ち、トータルステーションは、路線に沿った工事計画物に関する計画情報（工事計画物の線形データと路線位置に対応する工事計画物の鉛直断面データ）および所定の駆動プログラムが記憶部に記憶された外部パソコンなどの遠隔制御装置からの制御信号によって駆動し、例えば、予め所定の駆動プログラムにおいて設定されている所定の路線位置におけるトンネル穴設計値に沿ってレーザ照射光が間欠的にスポット照射されるようになっている（特許文献１参照）。   Conventionally, when excavating a tunnel, the laser beam is intermittently spotted along the contour of the tunnel hole on the surface to be excavated and the facet using a motor drive-driven total station equipped with a laser pointer as a laser beam irradiation means. After irradiating and marking the laser beam irradiation point with paint or the like, excavation is performed along this marking corresponding to the contour of the tunnel hole. That is, the total station is an external personal computer that stores plan information (planar data of the construction plan and vertical section data of the construction plan corresponding to the route position) about the construction plan along the route and a predetermined drive program stored in the storage unit. For example, the laser irradiation light is intermittently spot-irradiated along a tunnel hole design value at a predetermined route position set in advance in a predetermined driving program. (See Patent Document 1).

また、トンネルの掘削現場において、レーザポインタ付きトータルステーションは、このようなマーキング作業のために使用される他、トンネルの切羽面やトンネル穴内周面の所定位置を計測（測距・測角）したり、切羽面やトンネル穴内周面の所定位置にマーキングをするためにも使用され、トータルステーションの視準軸やレーザ光照射軸を任意位置に向けて動かすには、外部パソコンやリモコンなどの遠隔操作によってトータルステーションを任意の位置に向けることが行われている（特許文献２参照）。   In addition, the total station with a laser pointer is used for such marking work at the tunnel excavation site, as well as measuring (ranging and angle measurement) predetermined positions on the face of the tunnel and the inner peripheral surface of the tunnel hole. It is also used for marking a predetermined position on the face of the face and the inner peripheral surface of the tunnel hole. To move the collimation axis of the total station and the laser beam irradiation axis toward an arbitrary position, it is possible to remotely control the external computer or remote control. The total station is directed to an arbitrary position (see Patent Document 2).

さらに、トンネルの掘削現場においては、地盤沈下などにより崩落事故につながらないように、トンネル穴長手方向所定間隔でトンネル穴周方向所定位置に反射ターゲット（または反射プリズム）を設置し、複数の反射ターゲット全体を視準できるトンネル内所定位置に設置したトータルステーションによって、反射ターゲットを順次自動視準して計測（測距、測角）し、トンネル穴内周面の圧力による変化などを監視することが行われている。各反射ターゲットをトータルステーションで視準するに際しては、各反射ターゲットを自動的に視準するために、例えば、自動視準の受光部である十字ラインセンサの中心と反射ターゲットからの反射光とを自動的に一致させる自動視準機能（自動視準装置）を備えたものが用いられている（特許文献３参照）。   Furthermore, at tunnel excavation sites, reflective targets (or reflective prisms) are installed at predetermined positions in the circumferential direction of the tunnel hole at predetermined intervals in the longitudinal direction of the tunnel hole so as not to cause a collapse accident due to ground subsidence. By using a total station installed at a predetermined position in the tunnel where the target can be collimated, the reflective target is automatically collimated and measured (ranging, angle measurement), and changes in the inner surface of the tunnel hole are monitored. Yes. When collimating each reflective target at the total station, for example, to automatically collimate each reflective target, the center of the cross-line sensor, which is a light receiving unit for automatic collimation, and the reflected light from the reflective target are automatically detected. A device equipped with an automatic collimation function (automatic collimation device) is used (see Patent Document 3).

特開２００１−１３３２６４号公報（第３頁から第５頁、図１から図４）JP 2001-133264 A (page 3 to page 5, FIGS. 1 to 4) 特開２００１−１２９５０号公報（第３頁から第６頁、図１から図３）JP 2001-12950 A (pages 3 to 6, FIGS. 1 to 3) 特開平１１−１４３５７号公報（第３頁から第６頁、図１から図５）Japanese Patent Laid-Open No. 11-14357 (pages 3 to 6, FIGS. 1 to 5)

従来技術においては、トンネルの路線の所定位置毎に設置された複数の反射ターゲットを順次視準するに際して、自動視準機能を備えたトータルステーションを用いているので、各反射ターゲットを即座に視準することができる。   In the prior art, when sequentially collimating a plurality of reflective targets installed at predetermined positions on the tunnel route, a total station having an automatic collimation function is used, so that each reflective target is collimated immediately. be able to.

しかし、反射ターゲットは、路線の所定位置毎に設置されているとともに、トンネルの内周面に沿って分散して配置されているので、例えば、図７（ａ）に示すように、ある所定位置に配置された反射ターゲット９０ａ１を視準するときに、この反射ターゲット９０ａ１よりも遠方の反射ターゲット９０ｂ１も望遠鏡の視野内に入るため、２つの反射ターゲット９０ａ１，９０ｂ１が自動視準装置の自動視準範囲内に入ることによるトラブルが発生する。即ち、このような場合、自動視準装置には、各反射ターゲット９０ａ１，９０ｂ１双方からの反射光が入射されるので、反射ターゲット９０ａ１，９０ｂ１の中間点を自動視準してしまう等、自動視準装置が反射ターゲットを誤認識し、反射ターゲット９０ａ１の位置を正確に自動視準できず、監視システムが停止するとか、監視のための正確な計測ができないという問題があった。   However, since the reflection target is installed at every predetermined position on the route and is distributed along the inner peripheral surface of the tunnel, for example, as shown in FIG. When collimating the reflective target 90a1 disposed on the surface, the reflective target 90b1 farther than the reflective target 90a1 is also within the field of view of the telescope, so that the two reflective targets 90a1 and 90b1 are automatically collimated by the automatic collimation device. Troubles caused by entering the range. That is, in such a case, since the reflected light from both the reflection targets 90a1 and 90b1 is incident on the automatic collimation device, the automatic collimation is performed such that the intermediate point between the reflection targets 90a1 and 90b1 is automatically collimated. There is a problem that the quasi-apparatus misrecognizes the reflection target, and the position of the reflection target 90a1 cannot be accurately automatically collimated, and the monitoring system stops or accurate measurement for monitoring cannot be performed.

本発明は、従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、視準望遠鏡の視野内に複数の反射ターゲットが接近して入るときであっても誤認識することなく指定の反射ターゲットを正確に視準できる自動視準機能を備えたトータルステーションを提供することにある。   The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and its purpose is to perform designated reflection without erroneous recognition even when a plurality of reflective targets enter the field of view of a collimating telescope. The object is to provide a total station equipped with an automatic collimation function capable of collimating a target accurately.

前記目的を達成するために、請求項１に係るトータルステーションにおいては、視準望遠鏡から視準点に向けて出射した測距光とその戻り光により器械点から視準点までの距離を測距する測距手段と、視準望遠鏡の視準軸に対する前記視準点の水平角と鉛直角を測角する測角手段と、前記望遠鏡に入射した光の入射位置を認識するための領域であって、その領域の中心が前記望遠鏡の視準軸に対応した認識領域を有し、前記望遠鏡に入射した光に応答して前記認識領域における光の入射位置を示す入射位置信号を出力する入射位置センサと、前記望遠鏡から視準点の反射ターゲットに向けて出射した照明光による反射光の入射位置を示す入射位置信号を前記入射位置センサから取り込み、前記反射光の入射位置と前記認識領域の中心との水平方向偏差と垂直方向偏差を求め、前記両偏差をそれぞれ０にするための制御信号を生成する演算制御手段と、前記演算制御手段の演算による制御信号にしたがって視準望遠鏡の水平軸および鉛直軸を回転駆動制御する回転制御手段と、を備えたトータルステーションにおいて、
前記入射位置センサの認識領域のうち一部の領域を縮小自動視準範囲として可変に設定する自動視準範囲設定手段を備えた構成とした。 In order to achieve the above object, in the total station according to claim 1, the distance from the instrument point to the collimation point is measured by the distance measurement light emitted from the collimation telescope toward the collimation point and its return light. An area for recognizing the incident position of the light incident on the telescope, the angle measuring means for measuring the horizontal angle and the vertical angle of the collimation point with respect to the collimation axis of the collimating telescope, An incident position sensor that has a recognition area whose center corresponds to the collimation axis of the telescope and outputs an incident position signal indicating an incident position of light in the recognition area in response to light incident on the telescope And an incident position signal indicating the incident position of the reflected light from the illumination light emitted from the telescope toward the reflecting target at the collimation point is captured from the incident position sensor, and the incident position of the reflected light and the center of the recognition area are Horizontal Calculating a direction deviation and a vertical direction deviation, generating a control signal for setting both deviations to 0, and setting the horizontal axis and the vertical axis of the collimating telescope according to the control signal calculated by the calculation control means In a total station comprising rotation control means for controlling rotation drive,
An automatic collimation range setting unit that variably sets a part of the recognition region of the incident position sensor as a reduced automatic collimation range is provided.

（作用）視準点に反射ターゲットを設置して、トータルステーションから反射ターゲットの方向を照明し、反射ターゲットでの反射光が視準望遠鏡から入射位置センサに入射した場合に、このスポット反射光の入射位置センサ上における入射位置と入射位置センサの中心とのズレを求め、このズレをなくすように視準望遠鏡の水平軸および鉛直軸を回転駆動制御することで、視準軸を反射ターゲットの中心に一致させる自動視準が行われるが、所定の視準点（測定点）を視準する際に複数の反射ターゲットが同時に望遠鏡の視野に入る場合のように、例えば遠近複数の反射ターゲットでの反射光が接近した形態で入射位置センサの認識領域に同時に入射する場合がある。しかし、このような場合は、自動視準範囲設定手段により、入射位置センサの認識領域のうち指定の反射ターゲットの反射光だけに対応する一部の領域を縮小自動視準範囲として設定することで、指定の反射ターゲットからの反射光のみが縮小自動視準範囲内に入り、他の反射ターゲットからの反射光は縮小自動視準範囲外となる。このため、縮小自動視準範囲に入った反射光による入射位置信号と入射位置センサの認識領域の中心との水平方向偏差および垂直方向偏差を求め、両偏差を０にするための制御信号を生成し、この制御信号に従って視準望遠鏡の水平軸と鉛直軸を回転駆動することで、指定の視準点以外に設置された反射ターゲットを誤認識することなく、指定の反射ターゲットを自動的に視準することができる。   (Operation) When a reflecting target is installed at the collimation point, the direction of the reflecting target is illuminated from the total station, and the reflected light from the reflecting target enters the incident position sensor from the collimating telescope. The difference between the incident position on the position sensor and the center of the incident position sensor is obtained, and the horizontal axis and the vertical axis of the collimating telescope are rotationally driven to eliminate this deviation, so that the collimation axis is set to the center of the reflection target. Automatic collimation is performed to match, but when collimating a predetermined collimation point (measurement point), reflection from a plurality of reflection targets, for example, a plurality of reflection targets simultaneously enter the field of view of the telescope In some cases, the light is incident on the recognition region of the incident position sensor at the same time. However, in such a case, the automatic collimation range setting means sets a part of the recognition area of the incident position sensor corresponding to only the reflected light of the designated reflection target as a reduced automatic collimation range. Only the reflected light from the designated reflective target falls within the reduced automatic collimation range, and the reflected light from other reflective targets falls outside the reduced automatic collimation range. Therefore, the horizontal deviation and vertical deviation between the incident position signal due to the reflected light entering the reduced automatic collimation range and the center of the recognition area of the incident position sensor are obtained, and a control signal for generating both deviations is generated. By rotating the horizontal and vertical axes of the collimating telescope according to this control signal, the specified reflective target is automatically viewed without erroneously recognizing the reflective target installed outside the specified collimation point. Can be applied.

特に、トータルステーションの駆動制御部（ＣＰＵ）の記憶部（メモリ）、またはトータルステーションの遠隔制御機に内蔵されたパソコン（ＣＰＵ）の記憶部（メモリ）には、トンネル掘削用の計画情報（工事計画物であるトンネルの線形データおよび路線位置に対するトンネル鉛直断面に関するデータ）と、「トンネルの所定の路線位置におけるトンネル鉛直断面外形上の複数の指定位置（例えば、図８における符号Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２４，Ｐ３１〜Ｐ３４，…）を順次自動視準して計測（測距・測角）するようにトータルステーションの駆動を制御する」という所定の駆動プログラムとが記憶されており、トンネルの掘削現場において、前記プログラムに設定されているトンネル穴長手方向所定間隔でトンネル穴周方向所定位置（図８における符号Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２４，Ｐ３１〜Ｐ３４，…）に反射ターゲット（または反射プリズム）を設置し、視準望遠鏡を水平方向または／および鉛直方向に回動することで各反射ターゲットを視準できるトンネル内所定位置に設置したトータルステーションを前記駆動プログラムに従って動作させることで、視準望遠鏡が反射ターゲットを順次自動視準し計測（測距、測角）して、トンネル穴内周面の圧力による変化などを監視する監視システムを構築した場合に、有効である。   In particular, in the storage unit (memory) of the drive control unit (CPU) of the total station, or in the storage unit (memory) of the personal computer (CPU) built in the remote controller of the total station, plan information (construction plan for tunnel excavation) And the data on the tunnel vertical section with respect to the route position) and "a plurality of designated positions on the tunnel vertical section outline at a predetermined route position of the tunnel (for example, reference numerals P11 to P14, P21 to P24 in FIG. 8). , P31 to P34,... In order to automatically measure and measure (ranging and angle measurement) sequentially, and a predetermined driving program is stored. Tunnel hole circumferential direction predetermined at predetermined intervals in the tunnel hole longitudinal direction set in the program (Refer to P11 to P14, P21 to P24, P31 to P34,... In FIG. 8), a reflecting target (or reflecting prism) is installed, and the collimating telescope is rotated horizontally or / and vertically. By operating a total station installed at a predetermined position in the tunnel where the reflecting target can be collimated according to the drive program, the collimating telescope automatically collimates the reflecting target sequentially and measures (ranging, angle measurement), and the inner circumference of the tunnel hole This is effective when a monitoring system that monitors changes due to pressure on the surface is constructed.

即ち、前記駆動プログラムには、各指定位置（例えば、図８における符号Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２４，Ｐ３１〜Ｐ３４，…）の座標データとともに、視準望遠鏡の視準軸が各指定位置に概略一致した時に、入射位置センサを介して複数の反射ターゲットの反射光の入射位置信号が同時に取り込まれることなく指定位置に対応する反射ターゲットの反射光の入射位置信号だけが演算制御部に取り込まれるように、各指定位置に最適な縮小自動視準範囲（自動視準範囲設定手段による縮小自動視準範囲）が各指定位置の座標データに関連付けて設定されている。このため、この駆動プログラムに基づいて視準望遠鏡の視準軸が各指定位置（Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２４，Ｐ３１〜Ｐ３４，…）に概略一致するように移動すると、指定位置に対応する反射ターゲットでの反射光による入射位置信号だけが演算制御部に取り込まれるので、自動視準装置が指定位置に対応する反射ターゲットだけを正確に認識し、視準望遠鏡の視準軸が指定位置に対応する反射ターゲットの中心に一致する。即ち、各指定位置において正確な自動視準と計測（測距・測角）が行われる。   That is, in the drive program, the collimation axis of the collimating telescope is roughly indicated at each designated position together with the coordinate data of each designated position (for example, symbols P11 to P14, P21 to P24, P31 to P34,... In FIG. 8). When they match, the incident position signals of the reflected light of the plurality of reflecting targets are not simultaneously captured via the incident position sensor, but only the incident position signals of the reflected light of the reflecting target corresponding to the specified position are captured by the arithmetic control unit. In addition, an automatic reduction collimation range (reduction automatic collimation range by automatic collimation range setting means) optimum for each designated position is set in association with the coordinate data of each designated position. For this reason, when the collimation axis of the collimating telescope moves so as to substantially coincide with each designated position (P11 to P14, P21 to P24, P31 to P34,...) Based on this drive program, the reflection corresponding to the designated position. Since only the incident position signal due to the reflected light at the target is captured by the calculation control unit, the automatic collimation device accurately recognizes only the reflective target corresponding to the specified position, and the collimation axis of the collimating telescope corresponds to the specified position. Coincides with the center of the reflective target. That is, accurate automatic collimation and measurement (ranging and angle measurement) are performed at each designated position.

請求項２においては、請求項１に記載のトータルステーションにおいて、前記自動視準範囲設定手段は、前記望遠鏡の視準軸を中心として水平方向および鉛直方向にそれぞれ所定角度をもつ前記縮小自動視準範囲を設定できるように構成した。   2. The total station according to claim 1, wherein the automatic collimation range setting means has the reduced automatic collimation range having a predetermined angle in each of a horizontal direction and a vertical direction about a collimation axis of the telescope. It was configured to be able to set.

（作用）入射位置センサの認識領域が視準望遠鏡の視準軸に一致し、しかも望遠鏡の視準軸に一致する入射位置センサの中心に対し左右方向（水平方向）および上下方向（鉛直方向）にそれぞれ所定角度で縮小自動視準範囲を設定できるので、指定位置（反射ターゲット）に対する縮小自動視準範囲の設定が容易である。   (Operation) The recognition area of the incident position sensor coincides with the collimation axis of the collimating telescope, and also in the horizontal direction (horizontal direction) and the vertical direction (vertical direction) with respect to the center of the incident position sensor coincident with the collimation axis of the telescope Since the reduced automatic collimation range can be set at a predetermined angle, it is easy to set the reduced automatic collimation range for the designated position (reflection target).

請求項３においては、請求項１または２に記載のトータルステーションにおいて、前記自動視準範囲設定手段を、前記演算制御手段に出力される自動視準範囲設定コマンドで構成し、前記演算制御手段は、前記コマンドを受けると、前記入射位置センサの認識領域における前記コマンドに対応する特定の領域における入射位置信号だけを入力させるように構成した。   According to a third aspect of the present invention, in the total station according to the first or second aspect, the automatic collimation range setting unit includes an automatic collimation range setting command output to the calculation control unit, and the calculation control unit includes: When the command is received, only an incident position signal in a specific area corresponding to the command in the recognition area of the incident position sensor is input.

（作用）演算制御手段は、認識領域の中心を含む特定の領域に入射した光に基づく入射位置信号のみを入力させることで、縮小自動視準範囲に入った反射光による入射位置信号と入射位置センサの認識領域の中心との水平方向偏差と垂直方向偏差を正確に求めることができ、指定の視準点以外に設置された反射ターゲットを誤認識することなく、指定の反射ターゲットを自動的に視準することができる。   (Operation) The calculation control means inputs only the incident position signal based on the light incident on the specific area including the center of the recognition area, so that the incident position signal and the incident position by the reflected light entering the reduced automatic collimation range are input. The horizontal and vertical deviations from the center of the sensor recognition area can be accurately determined, and the specified reflective target is automatically detected without erroneously recognizing the reflective target installed outside the specified collimation point. Can be collimated.

請求項４においては、請求項１または２に記載のトータルステーションにおいて、前記自動視準範囲設定手段を、前記演算制御手段に出力される自動視準範囲設定コマンドで構成し、前記演算制御手段は、前記コマンドを受けると、前記入射位置センサの認識領域の特定の領域以外の領域を機械的シャッターで覆うか、特定の領域以外の領域の出力を電気的シャッターで停止させることで、前記入射位置センサの認識領域における前記コマンドに対応する特定の領域だけが入射位置信号を出力するように構成した。   According to a fourth aspect of the present invention, in the total station according to the first or second aspect, the automatic collimation range setting unit includes an automatic collimation range setting command output to the calculation control unit, and the calculation control unit includes: Upon receiving the command, the incident position sensor is configured to cover a region other than the specific region of the recognition region of the incident position sensor with a mechanical shutter or stop the output of the region other than the specific region with an electric shutter. Only a specific area corresponding to the command in the recognition area is configured to output an incident position signal.

（作用）入射位置センサが、認識領域の中心を含む特定の領域に入射した光に基づく入射位置信号のみを演算手段に出力することで、縮小自動視準範囲に入った反射光による入射位置信号と入射位置センサの認識領域の中心との水平方向偏差と垂直方向偏差を正確に求めることができ、指定の視準点以外に設置された反射ターゲットを誤認識することなく、指定の反射ターゲットを自動的に視準することができる。   (Operation) The incident position signal by the reflected light that has entered the reduced automatic collimation range is obtained by outputting only the incident position signal based on the light incident on the specific area including the center of the recognition area to the calculation means. And the center of the recognition area of the incident position sensor can accurately determine the horizontal deviation and vertical deviation, and the specified reflective target can be detected without erroneously recognizing the reflective target installed outside the specified collimation point. Can be collimated automatically.

以上の説明から明らかなように、請求項１に係るトータルステーションによれば、指定の視準点以外に設置された反射ターゲットを誤認識することなく、指定の反射ターゲットを自動的に視準することができる。   As is clear from the above description, according to the total station according to claim 1, the specified reflection target is automatically collimated without erroneously recognizing the reflection target installed at a position other than the specified collimation point. Can do.

請求項２によれば、指定位置（の反射ターゲット）に対し適正な縮小自動視準範囲を簡単に設定できるので、指定の反射ターゲットを正確に自動視準できる。   According to the second aspect, an appropriate reduced automatic collimation range can be easily set with respect to the designated position (the reflection target), so that the designated reflection target can be automatically collimated accurately.

請求項３によれば、入射位置信号が出力される演算制御手段側において、また 請求項４によれば、入射位置信号を出力する入射位置センサ側において、それぞれ縮小自動視準範囲を設定できるように構成されて、指定の視準点以外に設置された反射ターゲットを誤認識することなく、指定の反射ターゲットを自動的に視準することができる。特に、請求項３によれば、ソフトウェア処理だけで縮小自動視準範囲を設定できるので、装置構成が簡潔である。   According to claim 3, the reduced automatic collimation range can be set on the side of the arithmetic control means that outputs the incident position signal and on the side of the incident position sensor that outputs the incident position signal according to claim 4. Thus, the specified reflective target can be collimated automatically without erroneously recognizing the reflective target installed at a position other than the specified collimation point. In particular, according to the third aspect, since the reduced automatic collimation range can be set only by software processing, the apparatus configuration is simple.

以下、本発明の好ましい実施の形態に付き、添付図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は本発明の一実施例を示すレーザポインタ付きトータルステーションの全体構成を説明するためのブロック図であり、図２はこのトータルステーションの光学系と自動視準装置を説明するブロック図であり、図３（ａ）はこのトータルステーションの正面図であり、図３（ｂ）は同じくこのトータルステーションの背面図であり、図４はこのトータルステーションの自動視準装置に用いられる十字形ラインセンサを説明する図、図５は計測制御機に用いられるディスプレイの構成を説明する図、図６はトンネル掘削断面を示す図、図７（ａ）は複数の反射ターゲットが自動視準範囲１４０内に入ったときの作用を説明するための図、図７（ｂ）は縮小自動視準範囲１４１を設定したときの作用を説明するための図、図７（ｃ）は縮小自動視準範囲１４２を設定したときの作用を説明するための図、図７（ｄ）縮小自動視準範囲１４３を設定したときの作用を説明するための図、図７（ｅ）は、縮小自動視準範囲１４４を設定したときの作用を説明するための図、図８はトータルステーションを用いて複数の反射ターゲットを視準点として自動視準するときの作用を説明するための図、図９はトータルステーション設置点から監視しようとするトンネル穴全体を見た遠近投影図である。   FIG. 1 is a block diagram for explaining the overall configuration of a total station with a laser pointer showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram for explaining an optical system and an automatic collimation device of the total station. 3 (a) is a front view of the total station, FIG. 3 (b) is a rear view of the total station, and FIG. 4 is a diagram for explaining a cross-shaped line sensor used in the automatic collimation device of the total station. FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of the display used in the measurement controller, FIG. 6 is a diagram showing a cross section of the tunnel excavation, and FIG. 7A is an operation when a plurality of reflection targets enter the automatic collimation range 140. FIG. 7B is a diagram for explaining the operation when the automatic reduction collimation range 141 is set, and FIG. 7C is an automatic reduction diagram. FIG. 7D is a diagram for explaining the operation when the subrange 142 is set, FIG. 7D is a diagram for explaining the operation when the reduction automatic collimation range 143 is set, and FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining the operation when the subrange 144 is set, FIG. 8 is a diagram for explaining the operation when automatically collimating a plurality of reflection targets using the total station, and FIG. 9 is the total station. It is the perspective view which looked at the whole tunnel hole which it is going to monitor from an installation point.

これらの図において、本実施例のレーザポインタ付きトータルステーション１１０は、図３にその外観全体を示すが、例えば暗い工事現場などで工事計画物であるトンネルを掘削する場合のトンネル切羽面に掘削基準となるマーキングを施す際のマーキング位置をレーザ照射光で照射するために使用されるもので、トータルステーション１１０に備わっている視準望遠鏡４６は、図３（ａ）に示したように、視準望遠鏡４６の光学系の中心に視準軸Ｏが設定されており、この視準軸Ｏからオフセットした位置（δｘ，δｙ）には、レーザ光照射手段であるレーザポインタのレーザ光照射軸Ｏ１が視準軸Ｏと平行に設定されている。また図３（ａ），（ｂ）に示したように、整準台４０上に水平回転可能な水平回転軸（鉛直軸）４３Ａを取り付け、この水平回転軸（鉛直軸）４３Ａに一体化したトータルステーション本体部（以下、本体部という）４２の一対の柱部４４間に、鉛直回転軸（水平軸）４３Ｂにより視準望遠鏡４６が鉛直回転可能に取り付けられている。即ち、望遠鏡４６は、整準台４０に対し、水平回転軸（鉛直軸）４３Ａにより水平回転でき、鉛直回転軸（水平軸）４３Ｂにより鉛直回転できる。   In these figures, the total station 110 with a laser pointer of this embodiment is shown in FIG. 3 in its entirety. For example, the excavation reference is provided on the tunnel face when excavating a tunnel that is a construction plan in a dark construction site or the like. As shown in FIG. 3A, the collimating telescope 46 provided in the total station 110 is used to irradiate the marking position when the marking is performed with the laser irradiation light. A collimation axis O is set at the center of the optical system, and a laser beam irradiation axis O1 of a laser pointer as a laser beam irradiation means is collimated at a position (δx, δy) offset from the collimation axis O. It is set parallel to the axis O. Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, a horizontal rotation shaft (vertical shaft) 43A capable of horizontal rotation is mounted on the leveling table 40, and is integrated with the horizontal rotation shaft (vertical shaft) 43A. A collimating telescope 46 is attached between a pair of pillars 44 of a total station main body (hereinafter referred to as a main body) 42 so as to be vertically rotatable by a vertical rotation axis (horizontal axis) 43B. That is, the telescope 46 can rotate horizontally with respect to the leveling table 40 by a horizontal rotation axis (vertical axis) 43A and can rotate by a vertical rotation axis (horizontal axis) 43B.

また、整準台４０は、自動整準台として下盤３４、定盤３５、３本の整準ねじ部３６を備えており、３本の整準ねじ３６のうち２本の整準ねじ３６は回転駆動軸として、駆動モータ（図示省略）に連結されている。定盤３５上部には本体部４２が固定され、下盤３４は三脚またはベース盤（図示省略）に固定されるようになっている。また本体部４６内には、制御回路が内蔵されたＸ−Ｙ座標傾斜センサ（図示省略）が固定されている。この傾斜センサは、本体部４２の傾斜量（θｘ，θｙ）を検出し、この検出出力を、２本の整準ねじ３６に設けられた駆動モータに供給するようになっている。各駆動モータは、傾斜量（θｘ，θｙ）を０にする方向に整準ねじ３６を回転駆動して、本体部４２を自動的に水平状態に維持するように構成されている。即ち、トータルステーション１１０を設置した際に、トータルステーション１１０が振動などで傾いた状態のときでも常に水平状態を保つことができるように構成されている。この自動整準装置については、例えば特許第２６５５２７６号，特許第２６８８９３３号において詳しく開示されている。   The leveling table 40 includes a lower plate 34, a surface plate 35, and three leveling screw portions 36 as an automatic leveling table, and two leveling screws 36 among the three leveling screws 36. Is connected to a drive motor (not shown) as a rotary drive shaft. A main body 42 is fixed to the upper portion of the surface plate 35, and the lower plate 34 is fixed to a tripod or a base plate (not shown). In the main body 46, an XY coordinate inclination sensor (not shown) having a built-in control circuit is fixed. The inclination sensor detects the amount of inclination (θx, θy) of the main body 42 and supplies the detection output to a drive motor provided on the two leveling screws 36. Each drive motor is configured to rotationally drive the leveling screw 36 in a direction in which the amount of inclination (θx, θy) is 0, so that the main body 42 is automatically maintained in a horizontal state. That is, when the total station 110 is installed, the horizontal state is always maintained even when the total station 110 is tilted due to vibration or the like. This automatic leveling device is disclosed in detail in, for example, Japanese Patent No. 2655276 and Japanese Patent No. 2688933.

本実施例のトータルステーション１１０は、視準望遠鏡４６で捕らえた測定対象、例えば、トンネルの切羽面に設置した反射ターゲット９０に向けて照明光を照射する照明装置を有する自動視準型トータルステーションとして構成されている。具体的には、図１，図３に示したように、視準望遠鏡４６を介しての視準により、器械点から測定点までの距離を測定する測距手段としての測距部（光波距離計）４８と、視準望遠鏡４６（視準軸Ｏ）の水平角を測定する水平測角部（水平エンコーダ）５０と、視準望遠鏡４６（視準軸Ｏ）の垂直角（鉛直角）を測定する垂直測角部（垂直エンコーダ）５２と、視準望遠鏡４６の水平角を制御する水平制御部（水平サーボモータ）５４と、視準望遠鏡４６の垂直角（鉛直角）を制御する垂直制御部（垂直サーボモータ）５６と、これら各部を制御するとともに、測定結果を算定するためのＣＰＵ（演算制御部）５８とを備えている。もちろん、視準望遠鏡４６は、手動で容易に回転させることもできる構成としている。   The total station 110 of this embodiment is configured as an automatic collimation type total station having an illumination device that irradiates illumination light toward a measurement target captured by the collimating telescope 46, for example, a reflection target 90 installed on a face of a tunnel. ing. Specifically, as shown in FIGS. 1 and 3, a distance measuring unit (light wave distance) as a distance measuring means for measuring the distance from the instrument point to the measuring point by collimation through the collimating telescope 46. 48), a horizontal angle measuring unit (horizontal encoder) 50 for measuring the horizontal angle of the collimating telescope 46 (collimation axis O), and a vertical angle (vertical angle) of the collimating telescope 46 (collimation axis O). A vertical angle measuring unit (vertical encoder) 52 for measuring, a horizontal control unit (horizontal servo motor) 54 for controlling the horizontal angle of the collimating telescope 46, and a vertical control for controlling the vertical angle (vertical angle) of the collimating telescope 46 A unit (vertical servo motor) 56 and a CPU (arithmetic control unit) 58 for controlling each of these units and calculating a measurement result are provided. Of course, the collimating telescope 46 can be manually rotated easily.

さらに、本実施例のトータルステーション１１０は、反射ターゲット（反射プリズム）９０を用いた自動視準のためにタッチペン６８または指などの測定点指定手段で触れることにより測定点を指定したり、各種データやコマンドなどを入力することができるタッチパネルディスプレイ６４と、トータルステーション１１０とは別体の遠隔操作器としての計測制御機（パーソナルコンピュータ）２００などの外部機器と無線または有線で情報の授受（データの入出力）を行うための入出力装置６６とを備えている。   Further, the total station 110 according to the present embodiment designates measurement points by touching with a measurement point designating means such as the touch pen 68 or a finger for automatic collimation using the reflective target (reflecting prism) 90, various data, Information is exchanged (data input / output) wirelessly or by wire with an external device such as a touch panel display 64 that can input commands and the like, and a measurement controller (personal computer) 200 as a remote controller separate from the total station 110. ) Is provided.

タッチパネルディスプレイ６４は、図３（ｂ）に示すように、本体部４２の下部背面に取り付けられており、ここには、視準カメラ光学系の視準軸（光軸）Ｏの方向を示すレチクル線（十字線）９２、各種のコマンドを入力するためのアイコン、データを入力するためのテンキー、測距部４８や測角部（測角手段）５０、５２で得た測定結果などを表示できるようになっている。レチクル線９２は視準望遠鏡４６の焦点板の十字線に対応してタッチパネルディスプレイ６４に設定された十字線で、視準望遠鏡４６を上下左右に移動しても、ディスプレイ６４上のレチクル線（十字線）９２は移動しない。なお、測定点に設置された反射ターゲット９０を視準した状態では、タッチパネルディスプレイ６４上には、後述する視準カメラ光学系４７によって撮像された反射ターゲット９０の画像（反射ターゲット）９０１が表示される。図３（ｂ）のディスプレイ６４には、反射ターゲット像９０１がレチクル線（十字線）９２に対しずれた状態で表示されている。 As shown in FIG. 3B, the touch panel display 64 is attached to the lower back surface of the main body 42, and here, a reticle indicating the direction of the collimation axis (optical axis) O of the collimation camera optical system. A line (crosshair) 92, icons for inputting various commands, numeric keys for inputting data, measurement results obtained by the distance measuring section 48 and angle measuring sections (angle measuring means) 50, 52, and the like can be displayed. It is like that. The reticle line 92 is a cross line set on the touch panel display 64 corresponding to the cross line of the focusing screen of the collimating telescope 46. Even if the collimating telescope 46 is moved up, down, left and right, the reticle line (cross Line 92 does not move. In the state where the collimating the reflected target 90 installed in a measuring point, on the touch panel display 64, the image (reflection target) of the reflection target 90 captured by the quasi-camera optical system 47 as viewed to be described later 90 1 Display Is done. On the display 64 in FIG. 3 (b), the reflection target image 90 1 is displayed with a shift to 92 reticle line (crosshairs).

もちろん、タッチパネルディスプレイ６４の代わりに、液晶ディスプレイなどの表示装置と、種々のコマンドやデータ入力のためのキーボードとを別体にして備えたものを用いたり、測定点指定手段としては、カーソル移動キー、マウス、トラックボール、ジョイスティックなどを用いてもよい。   Of course, instead of the touch panel display 64, a display device such as a liquid crystal display and a keyboard for inputting various commands and data are used separately. A mouse, a trackball, a joystick, or the like may be used.

視準カメラ光学系４７は、その視準軸Ｏ上に、対物レンズ１１、反射プリズム７０、ダイクロイックミラー７２、ビームスプリッタ１２０、合焦レンズ１９、視準ＣＣＤカメラ素子４５が設置されて構成されている。また、視準カメラ光学系４７は、測距光を出射する赤外線ＬＥＤなどの発光素子７４と、この測距光を集光する集光レンズ７６と、集光された測距光を反射プリズム７０に向けて反射するダイクロイックミラー７８とで構成される測距部光学系を有し、この測距部光学系の光軸Ｏ２は、視準軸Ｏと共役の光学系で視準軸Ｏと同軸測距部光学系とされ、対物レンズ１１から略平行光が出射される。なお、レンズ７６から拡散光を送光するようにしてもよい。   The collimating camera optical system 47 is configured by installing the objective lens 11, the reflecting prism 70, the dichroic mirror 72, the beam splitter 120, the focusing lens 19, and the collimating CCD camera element 45 on the collimation axis O. Yes. The collimating camera optical system 47 includes a light emitting element 74 such as an infrared LED that emits distance measuring light, a condensing lens 76 that condenses the distance measuring light, and a reflecting prism 70 that collects the collected distance measuring light. A distance measuring unit optical system composed of a dichroic mirror 78 reflecting toward the optical axis. The optical axis O2 of the distance measuring unit optical system is an optical system conjugate with the collimating axis O and coaxial with the collimating axis O. A distance measuring unit optical system is used, and substantially parallel light is emitted from the objective lens 11. Note that diffused light may be transmitted from the lens 76.

さらに、視準カメラ光学系４７は、可視光で照明するＬＥＤなどの光源８０と、この照射光を集光する集光レンズ８２と、集光された照明光を反射プリズム７０に向けて反射するミラー８４とで構成される照明装置を有している。この照明装置の光軸Ｏ３は、視準軸Ｏと共役の光学系で視準軸Ｏと同軸照明光学系とされ、対物レンズ１１からは略平行光が出射される。   Further, the collimating camera optical system 47 reflects a light source 80 such as an LED that illuminates with visible light, a condensing lens 82 that condenses the irradiation light, and the condensed illumination light toward the reflecting prism 70. It has an illuminating device composed of a mirror 84. The optical axis O3 of the illuminating device is an optical system conjugate with the collimation axis O and is a collimation axis O and a coaxial illumination optical system, and substantially parallel light is emitted from the objective lens 11.

さらに、視準カメラ光学系４７は、測定点に設置した反射ターゲット９０で反射され拡散された測距光がダイクロイックミラー７２で反射してフォトダイオードなどの受光素子８６に入射し、ＣＰＵ５８において距離計測される。また、反射ターゲット９０の像はビームスプリッタ１２０を通過し合焦レンズ１９を経て、デジタル画像に変換する視準ＣＣＤカメラ素子４５上に結像し、タッチパネルディスプレ６４上に反射ターゲット像９０１として表示される。光源８０が点滅する場合には、ディスプレイ６４上に現れる反射ターゲット像９０１も点滅する。なお、反射ターゲット９０で反射された光源８０の光の一部は、ビームスプリッタ１２０を介して十字形ラインセンサ１２２上において受光スポット１３０として結像する（図４参照）。なお、光源８０の結像（受光スポット）１３０がラインセンサ１２２（１２３，１２４）のピクセル上に来ない場合もあるので、視準望遠鏡４６を鉛直方向および水平方向に回動して、光源８０の結像（受光スポット）１３０の少なくとも一部がラインセンサ１２３，１２４のピクセル上に来るようにすることで、光源８０の結像中心１３１位置を認識できる。そして、光源８０の結像中心１３１がラインセンサ１２２の中心１２５に一致するように、視準望遠鏡４６が鉛直方向，水平方向に回動される（自動視準される）ことになる。なお、視準カメラ光学系４７において、視準ＣＣＤカメラ素子４５の代わりに、その他の適当な撮像素子を用いてもよく、十字形ラインセンサ１２２の代わりに４分割センサなどのセンサを適宜用いてもよい。 Further, the collimating camera optical system 47 reflects the distance-measuring light reflected and diffused by the reflection target 90 installed at the measurement point and is incident on the light receiving element 86 such as a photodiode after being reflected by the dichroic mirror 72. Is done. The reflection image of the target 90 through a focusing lens 19 passes through the beam splitter 120, and focused on the collimation CCD camera element 45 into a digital image, display as a reflected target image 90 1 on the touch panel Display 64 Is done. If the light source 80 flashes also flashes reflected target image 90 1 appearing on the display 64. Part of the light from the light source 80 reflected by the reflection target 90 forms an image as a light receiving spot 130 on the cross-shaped line sensor 122 via the beam splitter 120 (see FIG. 4). Since the image formation (light receiving spot) 130 of the light source 80 may not come on the pixel of the line sensor 122 (123, 124), the collimating telescope 46 is rotated in the vertical direction and the horizontal direction, so that the light source 80 The imaging center 131 position of the light source 80 can be recognized by causing at least a part of the imaging (light receiving spot) 130 to be on the pixels of the line sensors 123 and 124. Then, the collimating telescope 46 is rotated in the vertical and horizontal directions (automatically collimated) so that the imaging center 131 of the light source 80 coincides with the center 125 of the line sensor 122. In the collimating camera optical system 47, other appropriate imaging elements may be used instead of the collimating CCD camera element 45, and a sensor such as a quadrant sensor is appropriately used instead of the cross-shaped line sensor 122. Also good.

照明光としては、赤外線レーザ光でもよいが、本実施例では、視野全体に照明光が広がりやすいように、ＬＥＤなどの光源８０による可視光の照明光を出射する照明装置を備えた。   The illumination light may be infrared laser light, but in this embodiment, an illumination device that emits visible illumination light from a light source 80 such as an LED is provided so that the illumination light easily spreads over the entire visual field.

また、本実施例では、光源８０をＣＰＵ５８からのオン／オフ切替指令により点滅可能にしている。もちろん、適当な変調回路により光源８０を点滅可能にしてもよい。光源８０を点滅させると、暗所で直接見る反射ターゲット９０も、タッチパネルディスプレイ６４上の反射ターゲット像９０１も点滅するので、一層反射ターゲット９０を視認し易く測定点の指定が容易になる。 In this embodiment, the light source 80 can be blinked by an on / off switching command from the CPU 58. Of course, the light source 80 may be blinkable by an appropriate modulation circuit. When blink the light source 80, also the reflection target 90 directly visible in the dark, since the reflected target image 90 1 on the touch panel display 64 also flashes facilitates specifying a more reflective targets 90 to visually recognize easily the measurement point.

また発光素子７４から出射された測距光（ＬＥＤまた赤外線レーザ光）は、集光レンズ７６、ダイクロイックミラー７８、反射プリズム７０、対物レンズ１１を経て、測定対象のターゲット９０に向けて送光される。そして、反射ターゲット９０で反射された測距光は、今来た光路を逆進し、対物レンズ１１を透過して、ダイクロイックミラー７２で直角方向に反射され、受光素子８６に入射する。反射ターゲット９０までの距離は、従来と同様に、発光素子７４から図示しない光ファイバにより直接受光素子８６へ入射する参照光と、反射ターゲット９０で反射してから受光素子８６に入射する測距光と基準信号とのそれぞれの位相差から算出される。   Further, the distance measuring light (LED or infrared laser light) emitted from the light emitting element 74 is transmitted toward the target 90 to be measured through the condenser lens 76, the dichroic mirror 78, the reflecting prism 70, and the objective lens 11. The Then, the distance measuring light reflected by the reflection target 90 travels backward in the optical path that has just arrived, passes through the objective lens 11, is reflected by the dichroic mirror 72 in a right angle direction, and enters the light receiving element 86. As in the prior art, the distance to the reflection target 90 is the reference light that directly enters the light receiving element 86 from the light emitting element 74 through an optical fiber (not shown), and the distance measuring light that is reflected by the reflection target 90 and then enters the light receiving element 86. And the phase difference between the reference signal and the reference signal.

一方、光源８０から出射された照明光は、集光レンズ８２、ミラー８４、反射プリズム７０、対物レンズ１１を経て、測定対象の測定点に設置された反射ターゲット９０に向けて送光される。そして、反射ターゲット９０で反射された拡散照明光は、今来た光路を逆進し、対物レンズ１１とダイクロイックミラー７２とを透過してビームスプリッタ１２０により２つに分けられ、分割された光の一方は合焦レンズ１９を経て、照明されたターゲット像を結像するべく視準ＣＣＤカメラ素子４５に入射して、この結像がデジタル画像に変換され、分割された光の他方は十字形ラインセンサ１２２に集光される。視準ＣＣＤカメラ素子４５で得られたデジタル画像はタッチパネルディスプレイ６４に表示されるので、ディスプレイ６４におけるレチクル線（十字線）９２と反射ターゲット像９０１の中心を示す十字線との合致によって視準を確認することができる。 On the other hand, the illumination light emitted from the light source 80 passes through the condenser lens 82, the mirror 84, the reflection prism 70, and the objective lens 11, and is transmitted toward the reflection target 90 installed at the measurement target measurement point. Then, the diffuse illumination light reflected by the reflection target 90 travels backward in the optical path that has come, passes through the objective lens 11 and the dichroic mirror 72, and is divided into two by the beam splitter 120. One enters the collimating CCD camera element 45 through the focusing lens 19 to form an illuminated target image, and this image is converted into a digital image, and the other of the divided lights is a cross-shaped line. It is condensed on the sensor 122. Since digital image obtained by the collimation CCD camera element 45 is displayed on the touch panel display 64, collimated by matching the cross-hairs indicating the reticle line center (crosshairs) 92 and the reflected target image 90 1 on the display 64 Can be confirmed.

また、本実施例の視準望遠鏡４６には、視準軸Ｏと平行なレーザ光視準軸Ｏ１をもち、レンズ８８と赤色レーザ光源８９で構成されレーザ光照射手段であるレーザポインタ８７が内蔵されており、レーザ光視準軸Ｏ１に沿って赤色レーザ光を照射できるように構成されている。   The collimating telescope 46 of this embodiment has a laser beam collimating axis O1 parallel to the collimating axis O, and includes a lens 88 and a red laser light source 89. It is configured so that the red laser beam can be irradiated along the laser beam collimation axis O1.

また本実施例では、十字形ラインセンサ１２２、ＣＰＵ５８、水平制御部５４、垂直制御部５６からなる自動視準装置６９を備えて構成されており、この十字形ラインセンサ１２２を有する自動視準装置について、図２および図４に基づいて説明する。   In this embodiment, an automatic collimation device 69 including a cross-shaped line sensor 122, a CPU 58, a horizontal control unit 54, and a vertical control unit 56 is provided, and the automatic collimation device having the cross-shaped line sensor 122 is provided. Will be described with reference to FIGS.

十字形ラインセンサ１２２は、図４に示したように、２本のラインセンサ１２３、１２４を十字形に組み合わせたもので、その中心１２５と視準カメラ光学系４７の視準軸Ｏに沿う光線が入射する位置とが一致するようになっており、両ラインセンサ１２３、１２４からの出力信号は、光線の入射位置を示す入射位置信号として、増幅器、波形整形器、Ａ／Ｄ変換器などで構成した信号処理部９１を経て、ＣＰＵ５８に入力される。すなわち、十字形ラインセンサ１２２は、入射位置センサとして、視準望遠鏡４６の視準カメラ光学系４７に入射した光の入射位置を認識するための領域であって、その領域の中心が視準望遠鏡４６の視準軸Ｏの中心に対応した認識領域を有し、視準望遠鏡４６の視準カメラ光学系４７に入射した光に応答して認識領域における光の入射位置を示す入射位置信号を出力するようになっている。この認識領域は、鉛直方向として、ラインセンサ１２４の長さに相当する９０’（±４５’）の長さが割り当てられており、水平方向として、ラインセンサ１２３の長さに相当する９０’（±４５’）の長さに割り当てられている。また、認識領域は、図７（ｂ）に示すように、ラインセンサ１２３、１２４で囲まれる円形の領域を最大の領域とする自動視準範囲１４０として設定されている。   As shown in FIG. 4, the cross-shaped line sensor 122 is a combination of two line sensors 123 and 124 in a cross shape, and a light beam along the center 125 and the collimation axis O of the collimation camera optical system 47. The output signals from both line sensors 123 and 124 are output as incident position signals indicating the incident position of the light beam by an amplifier, a waveform shaper, an A / D converter, or the like. The signal is input to the CPU 58 through the configured signal processing unit 91. That is, the cross-shaped line sensor 122 is an area for recognizing the incident position of light incident on the collimating camera optical system 47 of the collimating telescope 46 as an incident position sensor, and the center of the area is the collimating telescope. 46 has a recognition area corresponding to the center of the collimation axis O, and outputs an incident position signal indicating the incident position of the light in the recognition area in response to light incident on the collimating camera optical system 47 of the collimating telescope 46 It is supposed to be. This recognition area is assigned a length of 90 ′ (± 45 ′) corresponding to the length of the line sensor 124 in the vertical direction, and 90 ′ (± 45 ′) corresponding to the length of the line sensor 123 in the horizontal direction. ± 45 '). Further, as shown in FIG. 7B, the recognition area is set as an automatic collimation range 140 in which a circular area surrounded by the line sensors 123 and 124 is the maximum area.

ＣＰＵ５８は、図４に示すように、照射スポット１３０に感応した両ラインセンサ１２３、１２４の光電変換素子群の出力による入射位置信号を取り込み、両ラインセンサ１２３、１２４の各受光部分１２６、１２７それぞれの中点１２８、１２９を求めることにより、十字形ラインセンサ１２２の中心１２５と光源８０の照明光による反射ターゲット９０からの反射光の受光スポット１３０の中心１３１との水平方向偏差ｈ１および垂直方向偏差ｖ１を求める。両偏差ｈ１、ｖ１は、視準軸Ｏと反射ターゲット９０（視準点）とのなす角に対応するので、ＣＰＵ５８は、両偏差ｈ１、ｖ１に応じた制御信号をそれぞれ水平制御部５４，垂直制御部５６に送り、両偏差ｈ１、ｖ１を共に０とするようにモータ駆動により鉛直軸４３Ａおよび水平軸４３Ｂを回転させることにより、本体部４２の視準望遠鏡４６（視準軸Ｏ）を反射ターゲット９０の中心に向かせる、即ち反射ターゲット９０を自動視準する。   As shown in FIG. 4, the CPU 58 takes in the incident position signals based on the outputs of the photoelectric conversion element groups of both line sensors 123 and 124 that are sensitive to the irradiation spot 130, and each of the light receiving portions 126 and 127 of both the line sensors 123 and 124. By obtaining the midpoints 128 and 129, the horizontal deviation h1 and the vertical deviation between the center 125 of the cross-shaped line sensor 122 and the center 131 of the light receiving spot 130 of the reflected light from the reflection target 90 by the illumination light of the light source 80 are obtained. Find v1. Since both the deviations h1 and v1 correspond to the angle formed by the collimation axis O and the reflection target 90 (collimation point), the CPU 58 sends a control signal corresponding to both the deviations h1 and v1 to the horizontal control unit 54 and the vertical, respectively. The vertical axis 43A and the horizontal axis 43B are rotated by motor drive so that both deviations h1 and v1 are set to 0, and reflected on the collimating telescope 46 (collimating axis O) of the main body 42. The target 90 is directed to the center, that is, the reflective target 90 is automatically collimated.

また、本実施例では、入射位置センサであるラインセンサ１２３、１２４による認識領域のうち一部の領域は、図７（ｂ）、（ｃ）に示すような縮小自動視準範囲１４１、１４２として設定できるようになっている。縮小自動視準範囲１４１、１４２は、ラインセンサ１２３、１２４の中心１２５を含む特定の領域であって、いずれも最大自動視準範囲１４０よりも狭い円形領域であり、トータルステーション１１０から視準点までの距離が短いときには、例えば図７（ｂ）に示すような幾分大きめの縮小自動視準範囲１４１を設定し、トータルステーションから視準点までの距離が長いときには、縮小自動視準範囲１４１よりも狭い範囲として、例えば図７（ｃ）に示すような縮小自動視準範囲１４２を設定する。また、図７（ｄ）に示すように、複数の反射ターゲット９０ａ１、９０ｂ１、９０ｃ１、９０ｄ１、９０ｅ１が鉛直方向に接近して配置されている場合は、ラインセンサ１２３、１２４の中心１２５を含む特定の領域であって、ラインセンサ１２３に沿った一部の領域を最大自動視準範囲１４０よりも狭い縮小自動視準範囲１４３として設定したり、図７（ｅ）に示すように、複数の反射ターゲット９０ａ１、９０ｂ１、９０ｃ１、９０ｄ１、９０ｅ１が水平方向に接近して配置されている場合は、ラインセンサ１２３、１２４の中心１２５を含む特定の領域であって、ラインセンサ１２４に沿った一部の領域を自動視準範囲１４０よりも狭い縮小自動視準範囲１４４として設定することもできる。 Further, in this embodiment, some of the recognition areas by the line sensors 123 and 124 that are incident position sensors are reduced automatic collimation ranges 141 and 142 as shown in FIGS. It can be set. The reduced automatic collimation ranges 141 and 142 are specific regions including the center 125 of the line sensors 123 and 124, and both are circular regions that are narrower than the maximum automatic collimation range 140, from the total station 110 to the collimation point. When the distance is short, for example, a somewhat larger reduced automatic collimation range 141 as shown in FIG. 7B is set. When the distance from the total station to the collimation point is long, the reduced automatic collimation range 141 is set. For example, a reduced automatic collimation range 142 as shown in FIG. 7C is set as the narrow range. Further, as shown in FIG. 7D, when the plurality of reflection targets 90a 1 , 90b 1 , 90c 1 , 90d 1 , 90e 1 are arranged close to each other in the vertical direction, the line sensors 123, 124 A specific area including the center 125 and a part of the area along the line sensor 123 is set as a reduced automatic collimation range 143 narrower than the maximum automatic collimation range 140, or as shown in FIG. In addition, when the plurality of reflective targets 90a 1 , 90b 1 , 90c 1 , 90d 1 , 90e 1 are arranged close to each other in the horizontal direction, it is a specific region including the center 125 of the line sensors 123, 124. A part of the area along the line sensor 124 can be set as a reduced automatic collimation range 144 that is narrower than the automatic collimation range 140.

具体的には、これらの自動視準範囲１４０〜１４４は、ラインセンサ１２２の中心１２５に対し光電変換素子群の範囲を左右方向（水平方向）および上下方向（鉛直方向）にそれぞれ最大認識領域９０’（±４５’）内で自由に設定できるもので、後述する計測制御機２００からの通信コマンドを受けたＣＰＵ５８が、信号処理部９１からの出力のうち、コマンドに対応する光電変換素子群の範囲の出力のみを読みとって、複数の反射ターゲットの反射スポット光の影響を受けることがないように構成されている。この場合、計測制御機２００は、ラインセンサ１２３、１２４の認識領域の一部の領域であって、認識領域の中心１２５を含む特定の領域１４１〜１４４を縮小自動視準範囲として設定する自動視準範囲設定手段の一要素を構成することになる。   Specifically, these automatic collimation ranges 140 to 144 are the maximum recognition regions 90 in the horizontal direction (horizontal direction) and the vertical direction (vertical direction) of the photoelectric conversion element group with respect to the center 125 of the line sensor 122, respectively. '(± 45') can be freely set, and the CPU 58 that has received a communication command from the measurement controller 200 (to be described later) is the output of the photoelectric conversion element group corresponding to the command among the outputs from the signal processing unit 91. Only the output of the range is read, and it is configured not to be affected by the reflected spot light of the plurality of reflection targets. In this case, the measurement controller 200 automatically sets a specific area 141 to 144 that is a partial area of the recognition area of the line sensors 123 and 124 and includes the center 125 of the recognition area as a reduced automatic collimation range. This constitutes one element of the sub-range setting means.

したがって、所定の指定位置を視準した場合に、同時に複数の反射ターゲットが自動視準範囲１４０内に入る場合には、適切な縮小自動視準範囲１４１〜１４４を設定して、指定の反射ターゲットだけが自動視準範囲（縮小自動視準範囲）に入るようにすることで、視準対象を誤認識することなく確実に自動視準装置が動作できる。   Therefore, when a predetermined designated position is collimated and a plurality of reflective targets fall within the automatic collimation range 140 at the same time, an appropriate reduced automatic collimation range 141 to 144 is set and the designated reflective target is set. By allowing only the automatic collimation range (reduced automatic collimation range) to enter, the automatic collimation device can operate reliably without erroneously recognizing the collimation target.

即ち、トータルステーション１１０の自動視準機能として、図７（ａ）に示すように、ラインセンサ１２３、１２４の認識領域の最大領域をそのまま自動視準範囲１４０として用いると、前後方向に離間する遠近２つの反射ターゲット９０ａ１，９０ｂ１が接近した形態で自動視準範囲１４０に入る場合があり、反射ターゲット９０ａ１の位置を視準点（測定点）として自動視準するときに、反射ターゲット９０ｂ１を反射ターゲット９０ａ１と誤認識したり、双方９０ａ１，９０ｂ１を視準点（測定点）として認識してしまう等、反射ターゲット９０ａ１，９０ｂ１については視準点として自動視準できない場合があるので、本実施例では、計測制御機２００においてコマンドを入力することで、例えば図７（ｂ）〜（ｅ）の符号１４１〜１４４に示すように、自動視準範囲１４０より狭い所定の大きさの縮小自動視準範囲を設定することで、確実に指定の反射ターゲットだけを自動視準できるようになっている。   That is, as the automatic collimation function of the total station 110, as shown in FIG. 7A, when the maximum area of the recognition areas of the line sensors 123 and 124 is used as it is as the automatic collimation range 140, the perspective 2 separated in the front-rear direction is separated. In some cases, the two collimating targets 90a1 and 90b1 may approach the automatic collimation range 140, and when the position of the reflecting target 90a1 is automatically collimated as a collimating point (measurement point), the reflecting target 90b1 is reflected to the reflecting target 90a1. In this embodiment, the reflective targets 90a1 and 90b1 may not be automatically collimated as collimation points, for example, the two targets 90a1 and 90b1 may be recognized as collimation points (measurement points). By inputting a command in the measurement controller 200, for example, reference numerals 141 to 141 in FIGS. As shown in 44, by setting the automatic collimation range reduction of autocollimation range 140 narrower than a predetermined size, it is surely become the specified reflective targets only allow automatic collimation.

また本実施例における計測制御機２００は、トータルステーション本体と入出力装置６６を介して情報の授受を行いながらトータルステーション１１０を遠隔操作するためのパーソナルコンピュータ（ＣＰＵ）２０２を内蔵するとともに、タッチパネルディスプレイ６４と同様な機能を備え、図５に示したように、表示手段としてのディスプレイパネル２１０を備えている。   In addition, the measurement controller 200 in the present embodiment incorporates a personal computer (CPU) 202 for remotely operating the total station 110 while exchanging information via the total station main body and the input / output device 66, and a touch panel display 64. A similar function is provided, and as shown in FIG. 5, a display panel 210 as a display means is provided.

ＣＰＵ２０２の記憶手段である記憶部（メモリ）２０３には、トンネル掘削用の計画情報（工事計画物であるトンネルの線形データおよび路線位置に対するトンネル鉛直断面に関するデータ）と、「トンネルＴの切羽面Ａに対応する所定の路線位置におけるトンネル鉛直断面外形上の複数の指定位置（図６における符号Ｐ１〜Ｐ７参照）に順次レーザ照射光を向けるようにトータルステーション１１０の駆動を制御する」という所定の駆動プログラムとが記憶されている。このため、図６に示すように、トンネルＴの切羽面Ａに正対するように設置したトータルステーション１１０を使って、切羽面Ａにトンネル穴掘削用のマーキングを施す場合には、ＣＰＵ２０２は、この駆動プログラムにしたがって、トータルステーション１１０のレーザ光照射装置（レーザポインタ）８７から赤色レーザ光を照射しつつ水平軸４３Ｂおよび鉛直軸４３Ａを所定角度ずつ間欠回転駆動させるための制御信号をトータルステーション１１０の入出力装置６６に無線で送信する。この制御信号が入出力装置６６からＣＰＵ５８に転送されると、ＣＰＵ５８は、レーザ光源８９を起動させるための信号を出力するとともに、水平軸４３Ｂおよび鉛直軸４３Ａを間欠回転駆動するための制御信号を垂直制御部５６および水平制御部５４に出力する。これにより、トンネルの切羽面Ａ上では、図６における符号Ｐ１→Ｐ２→…Ｐ６→Ｐ７に示すように、レーザ照射光がこれから掘削しようとするトンネル掘削断面の外形に沿って所定間隔でスポット的に順次移動することになるので、作業員がレーザ照射光のスポット照射位置（Ｐ１，Ｐ２，…Ｐ６，Ｐ７）に順次ペイントでマーキングを施せば、切羽面Ａにトンネル掘削断面外形に対応したペイントマークが施された状態となる。マーキング作業終了後は、トータルステーション１１０の駆動を停止するとともに、トンネル鉛直断面外形に対応したペイントマークを基準として、掘削を継続する。   The storage unit (memory) 203 which is a storage unit of the CPU 202 includes tunnel excavation plan information (tunnel linear data and data related to the tunnel vertical section with respect to the route position), and “face surface A of the tunnel T. A predetermined drive program for controlling the drive of the total station 110 so that the laser irradiation light is sequentially directed to a plurality of specified positions (see reference numerals P1 to P7 in FIG. 6) on the outer shape of the tunnel vertical section at a predetermined route position corresponding to Is stored. Therefore, as shown in FIG. 6, when marking the tunnel face excavation on the face A using the total station 110 installed so as to face the face A of the tunnel T, the CPU 202 performs this drive. In accordance with the program, a control signal for intermittently driving the horizontal shaft 43B and the vertical shaft 43A by a predetermined angle while irradiating red laser light from the laser light irradiation device (laser pointer) 87 of the total station 110 is input / output device of the total station 110. 66 is transmitted wirelessly. When this control signal is transferred from the input / output device 66 to the CPU 58, the CPU 58 outputs a signal for starting the laser light source 89 and also outputs a control signal for intermittently driving the horizontal shaft 43B and the vertical shaft 43A. The data is output to the vertical control unit 56 and the horizontal control unit 54. Thereby, on the face A of the tunnel, as indicated by reference signs P1 → P2 →... P6 → P7 in FIG. 6, the laser irradiation light is spot-like at predetermined intervals along the outer shape of the tunnel excavation section to be excavated. If the worker marks the spot irradiation positions (P1, P2,... P6, P7) of the laser irradiation light sequentially with paint, the paint corresponding to the tunnel excavation cross-sectional profile on the face A The mark is applied. After the marking operation is completed, the driving of the total station 110 is stopped, and excavation is continued with reference to the paint mark corresponding to the tunnel vertical cross-sectional outline.

そして、所定長さにわたる掘削が終了すると、再び、トータルステーション１１０を新たな切羽面と正対する所定位置に設置するとともに、トータルステーション１１０の器械点位置を後方の基準点から後方交会法により求め、計測制御機２００にこの器械点位置をセットした後、再び計測制御機２００の駆動プログラムに基づいてトータルステーション１１０の駆動を制御する。前記したと同様、切羽面上では、レーザ照射光がトンネル掘削断面の外形に沿って所定間隔でスポット的に順次移動するので、作業員がレーザ照射光のスポット照射位置にマーキングを施した上で、ペイントマークを基準として切羽面の掘削を継続する。このような作業を繰り返すことで、工事計画物であるトンネルが完成する。   When the excavation over a predetermined length is completed, the total station 110 is set again at a predetermined position facing the new face, and the instrument point position of the total station 110 is obtained from the rear reference point by the backward intersection method, and measurement control is performed. After this instrument point position is set in the machine 200, the driving of the total station 110 is controlled again based on the driving program of the measurement controller 200. As described above, the laser irradiation light sequentially moves spotwise along the outer shape of the tunnel excavation cross section in a spot-like manner on the facet surface, so that the operator marks the spot irradiation position of the laser irradiation light. Continue drilling the face with the paint mark as a reference. By repeating such work, the tunnel, which is the construction plan, is completed.

また、計測制御機２００のディスプレイパネル２１０には、図５に示すように、器械点から路線Ｌ上の任意の位置までの距離を入力する距離入力手段としての路線上位置指定エリア２２０と、距離入力手段（路線上位置指定エリア２２０）で入力した路線Ｌ上の任意の位置におけるトンネルの掘削断面に関する画像を表示する表示手段である掘削断面上位置指定エリア２３０とが設けられている。   Further, on the display panel 210 of the measurement controller 200, as shown in FIG. 5, an on-route position designation area 220 as a distance input means for inputting a distance from an instrument point to an arbitrary position on the route L, and a distance There is provided an excavation cross-section position designation area 230 which is a display means for displaying an image relating to the excavation cross section of the tunnel at an arbitrary position on the route L input by the input means (on-line position designation area 220).

路線上位置指定エリア２２０には、トータルステーション１１０の器械点位置２２２から路線Ｌ上の任意の位置までの距離（ｍ）が目盛り付けされており、作業者が入力手段であるタッチペンなどを用いて器械点２２２から路線Ｌ上の任意の位置までの距離として、例えば、８０メートルの目盛りをタッチすると、路線上位置表示線２２４がペンタッチした８０メートルの目盛り位置２２４ａまで移動するとともに、演算手段であるＣＰＵ２０２には、器械点位置から路線Ｌ上の任意の位置までの距離として８０メートルの距離情報が入力されるようになっている。この場合、器械点２２２から路線Ｌ上の任意の位置までの距離を指定したあと、距離増減エリアキー２２６を操作することで、器械点２２２から任意の位置までの距離を１ｍ，０．１ｍ，０．０１ｍの所定単位に切替設定して増減（調整）できる。   In the position designation area 220 on the route, the distance (m) from the instrument point position 222 of the total station 110 to an arbitrary position on the route L is calibrated, and the instrument is used by using a touch pen as an input means. As a distance from the point 222 to an arbitrary position on the line L, for example, when a scale of 80 meters is touched, the position display line 224 on the line moves to the scale position 224a of 80 meters touched by the pen and the CPU 202 which is a calculation means. Is input with distance information of 80 meters as a distance from the instrument point position to an arbitrary position on the route L. In this case, after designating the distance from the instrument point 222 to an arbitrary position on the route L, the distance increase / decrease area key 226 is operated so that the distance from the instrument point 222 to the arbitrary position is 1 m, 0.1 m, It can be increased or decreased (adjusted) by switching to a predetermined unit of 0.01 m.

器械点２２２から路線Ｌ上の任意の位置までの距離が入力されたときには、記憶部（メモリ）２０３に記憶されているトンネル掘削用の計画情報（工事計画物であるトンネルの線形データおよび路線位置に対するトンネル鉛直断面に関するデータ）に基づいて、画面上のエリア２３０には、器械点２２２から入力距離相当位置（例えば、８０メートルの位置）におけるトンネルの掘削断面画像（計画掘削断面画像）２３２が表示される。この計画掘削断面画像２３２は画面上の直交座標軸ｘ’ｙ’に沿って表示されるとともに、計画掘削断面画像２３２には計画高としてのフォーメーションラインＦＬとスプリングラインＳＬも併せて表示される。   When a distance from the instrument point 222 to an arbitrary position on the route L is input, plan information for tunnel excavation stored in the storage unit (memory) 203 (tunnel linear data and route position as a construction plan) In the area 230 on the screen, a tunnel excavation cross-sectional image (planned excavation cross-sectional image) 232 at an input distance equivalent position (for example, a position of 80 meters) is displayed in the area 230 on the screen. Is done. The planned excavation section image 232 is displayed along the orthogonal coordinate axis x'y 'on the screen, and the formation line FL and the spring line SL as the planned height are also displayed in the planned excavation section image 232.

符号２３４は、レーザ光照射モードと自動視準モードとを択一的に切替えるモード切替エリアキーであり、作業員がタッチペンなどを用いてディスプレイパネル２１０の画面上の計画掘削断面画像２３２内の所定点２３３ａを、視準望遠鏡４６を移動した後の視準点またはレーザ光照射点として指定するとともに、モード切替エリアキー２３４をクリックして自動視準モードを選択すると、ＣＰＵ２０２は、演算手段として、画面上のｘ’ｙ’座標（図５参照）と計画掘削断面（鉛直断面）のｘｙ座標（図６参照）との対応づけを行うとともに、画面上の指定点座標（ｘ’１，ｙ’１）に対するトンネルの計画掘削断面上の座標（ｘ１，ｙ１）と、視準望遠鏡４６の視準軸Ｏとのずれ量として鉛直角（θａ）と水平角（θｂ）とを演算し、計画掘削断面上の座標値（ｘ１，ｙ１）をモード切替エリアキー２３４に隣接して設けられた座標表示エリア２３５ａ、２３５ｂにおいて表示する。 Reference numeral 234 denotes a mode switching area key for selectively switching between the laser beam irradiation mode and the automatic collimation mode. The operator uses a touch pen or the like to place the planned excavation cross-sectional image 232 on the screen of the display panel 210. When the fixed point 233a is designated as a collimation point after moving the collimating telescope 46 or a laser light irradiation point, and when the automatic collimation mode is selected by clicking the mode switching area key 234, the CPU 202, The x′y ′ coordinates (see FIG. 5) on the screen are associated with the xy coordinates (see FIG. 6) of the planned excavation section (vertical section), and the designated point coordinates (x ′ 1 , y ′ on the screen). 1 ), the vertical angle (θa) and the horizontal angle (θb) are calculated as deviations between the coordinates (x 1 , y 1 ) on the planned excavation section of the tunnel and the collimation axis O of the collimating telescope 46, plan The coordinate values (x 1 , y 1 ) on the excavation section are displayed in coordinate display areas 235a and 235b provided adjacent to the mode switching area key 234.

すなわち、ＣＰＵ２０２は、視準軸Ｏを計画掘削断面上の指定位置（ｘ１，ｙ１）に一致させるための鉛直角（θａ）と水平角（θｂ）を演算し、この演算結果を、入出力装置６６を介してＣＰＵ５８に転送するようになっている。ＣＰＵ５８は、ＣＰＵ２０２の演算結果によるずれ量を０にするための制御信号を生成して垂直制御部５６、水平制御部５４に出力するようになっている。 That is, the CPU 202 calculates the vertical angle (θa) and the horizontal angle (θb) for making the collimation axis O coincide with the designated position (x 1 , y 1 ) on the planned excavation section, and inputs the calculation result. The data is transferred to the CPU 58 via the output device 66. The CPU 58 generates a control signal for setting the shift amount based on the calculation result of the CPU 202 to 0 and outputs the control signal to the vertical control unit 56 and the horizontal control unit 54.

一方、作業員が画面上のモード切替エリアキー２３４をクリックしてレーザ光照射モードを選択したときには、画面上の指定点座標（ｘ’１，ｙ’１）に対するトンネルの計画掘削断面上の座標（ｘ１，ｙ１）と、視準望遠鏡４６のレーザ光照射軸Ｏ１とのずれ量として鉛直角（θ’Ｖ）と水平角（θ’Ｈ）とを演算し、座標（ｘ１，ｙ１）値およびずれ量（θ’Ｖ，θ’Ｈ）を座標表示エリア２３５ａ、２３５ｂにおいて表示する。すなわち、ＣＰＵ２０２は、レーザ光照射軸Ｏ１を掘削断面上の指定の位置（ｘ１，ｙ１）に一致させるための鉛直角（θ’Ｖ）と水平角（θ’Ｈ）とを演算する。 On the other hand, when the worker clicks the mode switching area key 234 on the screen and selects the laser light irradiation mode, the coordinates on the planned excavation cross section of the tunnel with respect to the specified point coordinates (x ′ 1 , y ′ 1 ) on the screen The vertical angle (θ′V) and the horizontal angle (θ′H) are calculated as the amount of deviation between (x 1 , y 1 ) and the laser beam irradiation axis O 1 of the collimating telescope 46, and the coordinates (x 1 , y 1 ) The value and the shift amount (θ′V, θ′H) are displayed in the coordinate display areas 235a and 235b. That is, the CPU 202 calculates a vertical angle (θ′V) and a horizontal angle (θ′H) for making the laser beam irradiation axis O1 coincide with a specified position (x 1 , y 1 ) on the excavation cross section.

なお、視準軸Ｏとレーザ光照射軸Ｏ１は水平方向にδｘ，鉛直方向にδｙだけオフセットしているため、路線距離Ｌｚにおける視準軸Ｏとレーザ光照射軸Ｏ１間のズレは、水平方向にδｘ／Ｌｚ、鉛直方向にθｙ／Ｌｚであるから、計画掘削断面上の指定位置（ｘ１，ｙ１）とレーザ光照射軸Ｏ１のズレ量（鉛直角θ’Ｖ，水平角θ’Ｈ）は、計画掘削断面上の指定位置（ｘ１，ｙ１）と視準軸Ｏのズレ量（鉛直角θＶ，水平角θＨ）に対し、水平方向にδｘ／Ｌｚ、鉛直方向にθｙ／Ｌｚだけ補正してやればよい。即ち、計画掘削断面上の指定位置とレーザ光照射軸Ｏ１のズレ量（鉛直角θ’Ｖ，水平角θ’Ｈ）は、θ’Ｖ＝θＶ＋δｙ／Ｌｚ、θ’Ｈ＝θＨ＋δｘ／Ｌｚとして求める（補正する）ことができ、レーザ光照射モードが選択されたときには、演算手段であるＣＰＵ２０２は、指定位置とレーザ光照射軸Ｏ１のズレ量（鉛直角θ’Ｖ，水平角θ’Ｈ）を演算する。 Since the collimation axis O and the laser beam irradiation axis O1 are offset by δx in the horizontal direction and δy in the vertical direction, the deviation between the collimation axis O and the laser beam irradiation axis O1 at the route distance Lz is horizontal. Δx / Lz in the vertical direction and θy / Lz in the vertical direction, so that the deviation (vertical angle θ′V, horizontal angle θ′H) between the designated position (x 1 , y 1 ) on the planned excavation section and the laser beam irradiation axis O1 ) Is δx / Lz in the horizontal direction and θy / Lz in the vertical direction with respect to the deviation (vertical angle θV, horizontal angle θH) between the specified position (x 1 , y 1 ) on the planned excavation section and the collimation axis O You only have to correct it. That is, the deviation (vertical angle θ′V, horizontal angle θ′H) between the designated position on the planned excavation section and the laser beam irradiation axis O1 is obtained as θ′V = θV + δy / Lz and θ′H = θH + δx / Lz. When the laser beam irradiation mode can be selected, the CPU 202 as the calculation means calculates the deviation (vertical angle θ′V, horizontal angle θ′H) between the designated position and the laser beam irradiation axis O1. Calculate.

また、作業員がディスプレイパネル２１０の画面上で視準点（またはレーザ光照射点）２３３ａをタッチペンなどを用いて指定したあと、画面左下の指定位置調整エリアキー２３６ａ、２３６ｂをそれぞれ操作することで、視準点（またはレーザ光照射点）２３３ａの位置を１ｍ，０．１ｍ，０．０１ｍの所定単位に切替設定して増減（調整）しｘ，ｙ方向にその位置を修正することができる。   In addition, after the worker designates the collimation point (or laser beam irradiation point) 233a on the screen of the display panel 210 using a touch pen or the like, the designated position adjustment area keys 236a and 236b on the lower left of the screen are respectively operated. The position of the collimation point (or laser beam irradiation point) 233a can be switched to a predetermined unit of 1 m, 0.1 m, and 0.01 m, and increased or decreased (adjusted) to correct the position in the x and y directions. .

このあと、ＣＰＵ２０２は、演算結果を無線でトータルステーション１１０の入出力装置６６に送信する。計測制御機２００のＣＰ２０２の演算結果がトータルステーション１１０のＣＰＵ５８に転送されると、計測制御機２００のＣＰＵ２０２とともに演算手段を構成するＣＰＵ５８により水平軸４３Ｂと鉛直軸４３Ａを回転駆動するための制御信号（制御指令）が生成される。すなわち、ＣＰＵ５８は、指定された点の座標（ｘ１，ｙ１）と視準望遠鏡４６の視準軸Ｏ（またはレーザ光照射軸Ｏ１）とのずれ量である鉛直角θＨ，水平角θＶ（または鉛直角θ’Ｈ，水平角θ’Ｖ）を０にするための制御信号を生成して、垂直制御部５６および水平制御部５４に出力する。垂直制御部５６および水平制御部５４は回転制御手段として、ＣＰＵ５８からの制御信号にしたがって水平軸４３Ｂと鉛直軸４３Ａを回転駆動する。 Thereafter, the CPU 202 wirelessly transmits the calculation result to the input / output device 66 of the total station 110. When the calculation result of the CP 202 of the measurement controller 200 is transferred to the CPU 58 of the total station 110, a control signal (rotation drive for driving the horizontal axis 43B and the vertical axis 43A by the CPU 58 constituting the calculation means together with the CPU 202 of the measurement controller 200) Control command) is generated. That is, the CPU 58 determines the vertical angle θH and the horizontal angle θV (the amount of deviation between the coordinates (x 1 , y 1 ) of the designated point and the collimation axis O (or laser beam irradiation axis O1) of the collimating telescope 46 ( Alternatively, a control signal for setting the vertical angle θ′H and the horizontal angle θ′V) to 0 is generated and output to the vertical control unit 56 and the horizontal control unit 54. The vertical control unit 56 and the horizontal control unit 54 rotate and drive the horizontal shaft 43B and the vertical shaft 43A according to a control signal from the CPU 58 as rotation control means.

この結果、視準望遠鏡４６の視準軸Ｏ（またはレーザ光視準軸Ｏ１）は、トータルステーション１１０から目視距離８０メートルにあるトンネルの計画掘削断面上の所定位置（ｘｙ座標における（ｘ１，ｙ１）位置）に向けられる。 As a result, the collimation axis O (or laser beam collimation axis O1) of the collimating telescope 46 is a predetermined position on the planned excavation cross section of the tunnel at a viewing distance of 80 meters from the total station 110 ((x 1 , y in xy coordinates). 1 ) directed to position).

したがって、トンネル掘削現場において、図６に示すように、切羽面Ａにおける所定位置２３３ａ１の計測（三次元座標値の測定）を行いたい場合は、まず計測したい切羽面Ａの所定位置２３３ａ１に反射ターゲット９０を設置する。ついで、計測制御機２００において、トータルステーション１１０からトンネルの切羽面Ａまでの概略目視距離（例えば８０メートル）を入力し、画面上のエリア２３０に表示されたトンネル計画掘削断面画像２３２内で切羽面Ａの反射ターゲット設置点２３３ａ１（ｘ１，ｙ１）に概略相当する所定位置２３３ａ２（ｘ’１，ｙ’１）を視準点として指定し、さらに自動視準モードを選択することで、路線距離８０メートルのトンネル計画掘削断面上の指定点２３３ａ２（ｘ’１，ｙ’１）と視準軸Ｏとのずれ量（鉛直角θａと水平角θｂ）が求まる。ついで、計測制御機２００からトータルステーション１１０に、このずれ量（鉛直角θａと水平角θｂ）を送信することで、トータルステーション１１０では、このずれ量（鉛直角θａと水平角θｂ）を０にするように水平軸４３Ｂおよび鉛直軸４３Ａが回転駆動し、視準望遠鏡４６の視準軸Ｏが概略反射ターゲット９０（反射ターゲット設置点２３３ａ１）の方を向く。 Therefore, in the tunnel excavation site, as shown in FIG. 6, when it is desired to measure the predetermined position 233a1 on the face A (measurement of three-dimensional coordinate values), first, the reflective target is placed on the predetermined position 233a1 on the face A to be measured. 90 is installed. Next, in the measurement controller 200, an approximate visual distance (for example, 80 meters) from the total station 110 to the face A of the tunnel is input, and the face A in the tunnel planned excavation cross-sectional image 232 displayed in the area 230 on the screen. By specifying a predetermined position 233a2 (x ′ 1 , y ′ 1 ) roughly corresponding to the reflection target installation point 233a1 (x 1 , y 1 ) as a collimation point and further selecting the automatic collimation mode, the route distance A deviation amount (vertical angle θa and horizontal angle θb) between the designated point 233a2 (x ′ 1 , y ′ 1 ) on the 80-meter tunnel planned excavation section and the collimation axis O is obtained. Next, the deviation amount (vertical angle θa and horizontal angle θb) is transmitted from the measurement controller 200 to the total station 110, so that the deviation amount (vertical angle θa and horizontal angle θb) is set to zero in the total station 110. The horizontal axis 43B and the vertical axis 43A are rotationally driven so that the collimation axis O of the collimating telescope 46 is directed toward the general reflection target 90 (reflection target installation point 233a1).

次に、ディスプレイパネル２１０の自動視準エリアキー２３７ａおよびプリズム使用キー２３７ｂをクリックして、トータルステーション１１０における自動視準装置６９を作動させると、光源８０からの照射光がトンネルＴの切羽面Ａの反射ターゲット９０に向けて照射され、その反射光の受光スポット１３０の中心１３１と十字型ラインセンサ１２２の中心１２５との水平方向偏差ｈ１および垂直方向偏差ｖ１が０になるように水平軸４３Ｂおよび鉛直軸４３Ａが回転駆動され、視準望遠鏡４６の視準軸ＯをトンネルＴの切羽面Ａにおける反射ターゲット９０の中心位置に正確に向けることができる。そこで、ディスプレイパネル２１０の計測エリアキー２３８をクリックして、トータルステーション１１０における測距・測角手段を作動させて、反射ターゲット９０までの距離および角度（水平角及び鉛直角）を求める。   Next, when the automatic collimation area key 237a and the prism use key 237b on the display panel 210 are clicked to activate the automatic collimation device 69 in the total station 110, the irradiation light from the light source 80 is irradiated on the face A of the tunnel T. The horizontal axis 43B and the vertical axis are irradiated so that the horizontal deviation h1 and the vertical deviation v1 between the center 131 of the light receiving spot 130 of the reflected light 90 and the center 125 of the cross-shaped line sensor 122 are zero. The shaft 43A is rotationally driven, and the collimation axis O of the collimating telescope 46 can be accurately directed to the center position of the reflection target 90 on the face A of the tunnel T. Accordingly, the measurement area key 238 on the display panel 210 is clicked, and the distance measurement / angle measurement means in the total station 110 is operated to obtain the distance and angle (horizontal angle and vertical angle) to the reflection target 90.

なお、 ディスプレイパネル２１０において、自動視準モードを選択する際に、視準軸を中心とする水平方向（ｘ’方向）および鉛直方向（ｙ’方向）の可能最大範囲内で自動視準範囲を自由に入力設定することができ、これによって、複数の反射ターゲットが接近して設けられている場合であっても目的とする反射ターゲットを自動視準することができる。即ち、図６符号９０，９０’で示すように、複数の反射ターゲットが接近して設けられている場合には、一方の反射ターゲット９０を概略視準すると他方の反射ターゲット９０’も自動視準装置の視準範囲内に入って、自動視準装置が誤って認識し（反射ターゲット９０を正確に記載できず）、自動視準装置が正確に動作できないおそれがある。そこで、目的とする反射ターゲット９０を概略視準した場合に目的とする反射ターゲット９０だけが入り、他の反射ターゲット９０’が入らない所定の大きさの縮小自動視準範囲を設定することで、目的とする反射ターゲット９０だけを正確に自動視準できる。   In the display panel 210, when the automatic collimation mode is selected, the automatic collimation range is set within the maximum possible range in the horizontal direction (x ′ direction) and the vertical direction (y ′ direction) around the collimation axis. It is possible to freely input and set, so that even if a plurality of reflective targets are provided close to each other, the target reflective target can be automatically collimated. That is, as shown by reference numerals 90 and 90 'in FIG. 6, when a plurality of reflection targets are provided close to each other, when one of the reflection targets 90 is roughly collimated, the other reflection target 90' is also automatically collimated. There is a risk that the automatic collimation device may fall within the collimation range of the apparatus and be recognized by mistake (the reflective target 90 cannot be accurately described), and the automatic collimation apparatus cannot be operated accurately. Therefore, when the target reflective target 90 is roughly collimated, only the target reflective target 90 enters, and the reduced automatic collimation range of a predetermined size that does not include the other reflective target 90 ′ is set, Only the target reflection target 90 can be accurately automatically collimated.

また、トンネル掘削現場において、発破を仕掛けるためにトンネル切羽面Ａ上の所定点２３３ｂ１にマーキングしたい場合は、計測制御機２００において、トータルステーション１１０からトンネルの切羽面Ａまでの概略目視距離（例えば８０メートル）を入力し、画面上のエリア２３０に表示されたトンネル計画掘削断面画像２３２におけるトンネル切羽面Ａ上の所定点２３３ｂ１（ｘ２，ｙ２）に概略相当する位置をレーザ光照射点２３３ｂ２（ｘ’２，ｙ’２）として指定し、さらにレーザ光照射モードを選択することで、路線距離８０メートルのトンネル計画掘削断面上の指定点２３３ｂ１（ｘ２，ｙ２）とレーザ光照射軸Ｏ１とのずれ量（鉛直角θ’Ｖ２と水平角θ’Ｈ２）が求まる。ついで、計測制御機２００からトータルステーション１１０に、このずれ量（鉛直角θ’Ｖ２と水平角θ’Ｈ２）を送信することで、トータルステーション１１０では、このずれ量（鉛直角θ’Ｖ２と水平角θ’Ｈ２）を０にするように水平軸４３Ｂおよび鉛直軸４３Ａが回転駆動し、レーザ光照射軸Ｏ１が指定点位置２３３ｂ１（ｘ２，ｙ２）の方を向く。次に、ディスプレイパネル２１０のレーザ光照射エリアキー２３９をクリックして、トータルステーション１１０におけるレーザ光照射手段（レーザポインタ）８７を作動させると、目的とするトンネル切羽面Ａ上の所定位置２３３ｂ１（ｘ２，ｙ２）にレーザ光が照射されるので、ここにペイントでマーキングを施す。 Further, when it is desired to mark a predetermined point 233b1 on the tunnel face A in order to start blasting at the tunnel excavation site, in the measurement controller 200, an approximate visual distance from the total station 110 to the tunnel face A (for example, 80 meters) ) And a position roughly corresponding to the predetermined point 233b1 (x 2 , y 2 ) on the tunnel face A in the tunnel planned excavation cross-sectional image 232 displayed in the area 230 on the screen is a laser beam irradiation point 233b2 (x By designating as ' 2 , y' 2 ) and further selecting the laser light irradiation mode, the designated point 233b1 (x 2 , y 2 ) and the laser light irradiation axis O1 on the tunnel planned excavation section with a route distance of 80 meters Deviation amount (vertical angle θ′V2 and horizontal angle θ′H2) is obtained. Next, by transmitting the deviation (vertical angle θ′V2 and horizontal angle θ′H2) from the measurement controller 200 to the total station 110, the total station 110 transmits the deviation (vertical angle θ′V2 and horizontal angle θ). The horizontal axis 43B and the vertical axis 43A are rotationally driven so that 'H2) is set to 0, and the laser beam irradiation axis O1 faces the designated point position 233b1 (x 2 , y 2 ). Next, when the laser light irradiation area key 239 of the display panel 210 is clicked to activate the laser light irradiation means (laser pointer) 87 in the total station 110, a predetermined position 233b1 (x 2 on the target tunnel face A). , Y 2 ) is irradiated with laser light, and is marked with paint.

また、図６に示すように、掘削途中のトンネルＴ内後方のトンネル穴内周面所定位置２３３ｃ１にロックボルト等の補強材を配設したい場合には、計測制御機２００において、トータルステーション１１０から補強材配設予定位置２３３ｃ１までの概略目視距離（例えばマイナス２０メートル）を入力し、画面上のエリア２３０に表示されたトンネル計画掘削断面画像（路線距離マイナス２０メートル地点のトンネル計画掘削断面画像）２３２Ａ内における補強材配設予定位置２３３ｃ１に概略対応する位置２３３ｃ２をレーザ光照射点として指定し、さらにレーザ光照射モードを選択することで、路線距離マイナス２０メートル地点のトンネル計画掘削断面上の指定点２３３ｃ２とレーザ光照射軸Ｏ１とのずれ量（鉛直角θｅと水平角θｆ）を求めることができる。ついで、計測制御機２００からトータルステーション１１０に、このずれ量（鉛直角θｅと水平角θｆ）を送信することで、トータルステーション１１０では、このずれ量（鉛直角θｅと水平角θｆ）を０にするように水平軸４３Ｂおよび鉛直軸４３Ａが回転駆動し、レーザ光照射軸Ｏ１が指定点位置２３３ｃ１の方を向く。次に、ディスプレイパネル２１０上のレーザ光照射エリアキー２３９をクリックして、トータルステーション１１０におけるレーザ光照射手段を作動させると、目的とするトンネル穴内周面所定位置２３３ｃ１にレーザ光が照射されるので、ここに補助材配設位置を示すペイントでマーキングを施す。   Further, as shown in FIG. 6, when it is desired to arrange a reinforcing material such as a lock bolt at a predetermined position 233c1 on the inner peripheral surface of the tunnel hole in the rear of the tunnel T during excavation, the measuring controller 200 starts the reinforcing material from the total station 110. Enter the approximate visual distance (for example, minus 20 meters) to the planned installation position 233c1, and within the tunnel planned excavation cross-sectional image (tunnel planned excavation cross-sectional image at the route distance minus 20 meters) displayed in the area 230 on the screen 232A By designating a position 233c2 that roughly corresponds to the planned reinforcing material placement position 233c1 at the laser beam irradiation point, and further selecting the laser beam irradiation mode, the designated point 233c2 on the tunnel planned excavation section at the route distance minus 20 meters Deviation between the laser beam irradiation axis O1 (vertical angle θe and horizontal angle θf) Can be requested. Next, the deviation amount (vertical angle θe and horizontal angle θf) is transmitted from the measurement controller 200 to the total station 110, so that the total station 110 sets the deviation amounts (vertical angle θe and horizontal angle θf) to zero. The horizontal axis 43B and the vertical axis 43A are rotationally driven so that the laser beam irradiation axis O1 faces the designated point position 233c1. Next, when the laser light irradiation area key 239 on the display panel 210 is clicked and the laser light irradiation means in the total station 110 is operated, the laser light is irradiated to the predetermined tunnel hole inner peripheral surface predetermined position 233c1. Here, marking is performed with a paint indicating an auxiliary material arrangement position.

また、計測制御機２００のＣＰＵ２０２の記憶部（メモリ）２０３には、トンネル掘削用の計画情報（工事計画物であるトンネルの線形データおよび路線位置に対するトンネル鉛直断面に関するデータ）と、「トンネルの所定の路線位置におけるトンネル鉛直断面外形上の複数の指定位置（例えば、図８における符号Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２４，Ｐ３１〜Ｐ３４，…）を順次自動視準して計測（測距・測角）するようにトータルステーションの駆動を制御する」という所定の駆動プログラムとが記憶されており、トンネルの掘削現場において、前記プログラムにおいて設定されているトンネル穴長手方向所定間隔でトンネル穴周方向所定位置（図８における符号Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２４，Ｐ３１〜Ｐ３４，…）に反射プリズム（図８における符号９０ａ１〜９０ａ４，９０ｂ１〜９０ｂ４，９０ｃ１〜９０ｃ４，…）を設置するとともに、視準望遠鏡を水平方向または／および鉛直方向に回動することで各反射プリズムを視準できるトンネル内所定位置に設置したトータルステーション１１０を前記駆動プログラムに従って動作させることで、トータルステーション（視準望遠鏡）が反射プリズムを順次自動視準し計測（測距、測角）して、トンネル穴内周面の圧力による変化などを監視する監視システムが構築されている。   In addition, in the storage unit (memory) 203 of the CPU 202 of the measurement controller 200, planning information for tunnel excavation (tunnel linear data and data related to the tunnel vertical section with respect to the route position) as well as “tunnel predetermined data” A plurality of designated positions (for example, symbols P11 to P14, P21 to P24, P31 to P34,. A predetermined drive program that controls the drive of the total station so as to be stored, and at a tunnel excavation site, a predetermined position in the circumferential direction of the tunnel hole at predetermined intervals in the longitudinal direction of the tunnel hole set in the program (see FIG. 8), the reflecting prisms are denoted by reference numerals P11 to P14, P21 to P24, P31 to P34,. 8 in FIG. 8 are installed, and the reflecting prisms can be collimated by rotating the collimating telescope in the horizontal direction and / or the vertical direction. By operating the total station 110 installed at the position according to the driving program, the total station (collimation telescope) automatically collimates and sequentially measures (ranging, angle measurement) the reflecting prism, and changes due to the pressure on the inner peripheral surface of the tunnel hole A monitoring system for monitoring

そして、この自動監視用駆動プログラムには、各指定位置（例えば、図８における符号Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２４，Ｐ３１〜Ｐ３４，…）における座標データとともに、視準望遠鏡の視準軸Ｏが各指定位置に概略一致した時に、ラインセンサ１２２を介して複数の反射プリズムの反射光の入射位置信号が同時に取り込まれることなく各指定位置に対応する反射プリズムの反射光の入射位置信号だけがＣＰＵ５８に読みとられるように、各指定位置に最適な自動視準範囲（図７（ａ）〜（ｅ）における符号１４０〜１４４参照）が各指定位置の座標データに関連付けてコマンドとして設定されている。このため、この駆動プログラムに基づいて視準望遠鏡の視準軸Ｏが各指定位置（Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２４，Ｐ３１〜Ｐ３４，…）に概略一致するように移動すると、指定位置に対応する反射プリズムでの反射光による入射位置信号だけがＣＰＵ５８に読みとられるので、自動視準装置が各指定位置に対応する反射プリズムだけを正確に認識し、視準望遠鏡の視準軸Ｏが各指定位置に対応する反射プリズムの中心に一致するように自動視準されて、各指定位置の正確な計測（測距・測角）を入手できる。   The automatic monitoring drive program includes the collimation axis O of the collimating telescope together with the coordinate data at each designated position (for example, symbols P11 to P14, P21 to P24, P31 to P34,... In FIG. 8). When substantially matching the designated position, the incident position signals of the reflected light of the plurality of reflecting prisms are not simultaneously taken in via the line sensor 122, but only the incident position signal of the reflected light of the reflecting prism corresponding to each designated position is sent to the CPU 58. As can be read, an automatic collimation range (see reference numerals 140 to 144 in FIGS. 7A to 7E) optimum for each designated position is set as a command in association with the coordinate data of each designated position. For this reason, when the collimation axis O of the collimating telescope moves so as to substantially coincide with each designated position (P11 to P14, P21 to P24, P31 to P34,...) Based on this driving program, it corresponds to the designated position. Since only the incident position signal from the reflected light from the reflecting prism is read by the CPU 58, the automatic collimation device accurately recognizes only the reflecting prism corresponding to each designated position, and the collimation axis O of the collimating telescope is designated for each designation. It is automatically collimated to coincide with the center of the reflecting prism corresponding to the position, and accurate measurement (ranging and angle measurement) of each designated position can be obtained.

また、図９は、トータルステーション１１０設置位置からトンネル穴全体を眺めた図８に示す形態を示す図であるが、前記トンネル壁面自動監視用駆動プログラムを入力設定するには、壁面に設置した反射プリズム９０ａ１〜９０ａ４，９０ｂ１〜９０ｂ４，９０ｃ１〜９０ｃ４，…を順次視準してその座標データとともに、自動視準範囲を入力設定する方法が考えられる。そして、反射プリズムを視準する際に、前後方向には離間するが左右に接近する視準点Ｐ２４，Ｐ３４に設置した反射プリズム９０ｂ４，９０ｃ４のように、その一方を概略視準すると自動視準装置の自動視準範囲内に反射プリズム９０ｂ４，９０ｃ４の双方が入って、反射プリズム９０ｂ４，９０ｃ４のいずれについても自動視準できないおそれ（自動視準装置が誤動作するおそれ）があるものに対しては、指定位置Ｐ２４，Ｐ３４の座標とともに、指定の反射プリズム９０ｂ４または９０ｃ４だけが入る縮小自動視準範囲１４１（１４２）を入力設定（図７（ｂ），（ｃ）参照）する。   FIG. 9 is a diagram showing the form shown in FIG. 8 in which the entire tunnel hole is viewed from the installation position of the total station 110. To input and set the drive program for automatic monitoring of the tunnel wall surface, the reflecting prism installed on the wall surface is shown. A method is conceivable in which 90a1 to 90a4, 90b1 to 90b4, 90c1 to 90c4,... Are sequentially collimated and the automatic collimation range is input and set together with the coordinate data. Then, when collimating the reflecting prism, if one of the reflecting prisms 90b4 and 90c4 is installed at the collimating points P24 and P34 which are separated in the front-rear direction but approach the left and right, the collimation is automatically collimated. For the case where both the reflecting prisms 90b4 and 90c4 are in the automatic collimation range of the apparatus and there is a possibility that neither of the reflecting prisms 90b4 and 90c4 can be automatically collimated (the automatic collimation apparatus may malfunction). Then, together with the coordinates of the designated positions P24 and P34, the reduced automatic collimation range 141 (142) in which only the designated reflecting prism 90b4 or 90c4 enters is input and set (see FIGS. 7B and 7C).

また、前記したトンネル壁面自動監視用駆動プログラムを入力設定する作業をトンネル内の作業現場において行うことは、非常に困難であることから、ＣＡＤで作成した図９に示すようなトンネル内の三次元画像において、所定の位置にセットした各反射プリズム９０ａ１〜９０ａ４，９０ｂ１〜９０ｂ４，９０ｃ１〜９０ｃ４，…を視準した場合に自動視準装置の自動視準範囲が重なるか否か、そして重なる場合には重ならないようにするための所定の縮小自動視準範囲をシミュレーションすることで、望ましい監視用駆動プログラムを作成しておき、これを計測制御機２００のＣＰＵ２０２の記憶部２０３にインストールして使用する。   In addition, since it is very difficult to perform the operation of inputting and setting the drive program for automatic tunnel wall surface monitoring at the work site in the tunnel, the three-dimensional inside the tunnel as shown in FIG. In the image, when the reflecting prisms 90a1 to 90a4, 90b1 to 90b4, 90c1 to 90c4,... Are collimated in the predetermined position, whether or not the automatic collimation ranges of the automatic collimation device overlap, and A desired monitoring drive program is created by simulating a predetermined reduced automatic collimation range so as not to overlap, and this is installed in the storage unit 203 of the CPU 202 of the measurement controller 200 and used. .

なお、前記実施例においては、通信コマンドを受けたＣＰＵ５８が、入射位置センサであるラインセンサ１２２全体の出力に対して読みとる光電変換素子群の範囲を設定（選択）することで、出力を読みとるＣＰＵ５８側において縮小自動視準範囲１４１〜１４４を設定できるように自動視準範囲設定手段が構成されていたが、通信コマンドを受けたＣＰＵ５８が、入射位置センサであるラインセンサ１２２の特定の領域以外の領域を機械的シャッターで覆うか、特定の領域以外の領域の出力を電気的シャッターで停止させることで、出力するラインセンサ１２２側において縮小自動視準範囲を設定できるように自動視準範囲設定手段を構成してもよい。   In the embodiment, the CPU 58 that receives the communication command sets (selects) the range of the photoelectric conversion element group that reads the output of the entire line sensor 122 that is the incident position sensor, and reads the output. Although the automatic collimation range setting means is configured so that the reduced automatic collimation range 141 to 144 can be set on the side, the CPU 58 that has received the communication command is not in a specific region of the line sensor 122 that is the incident position sensor. Automatic collimation range setting means so that the reduced automatic collimation range can be set on the output side of the line sensor 122 by covering the region with a mechanical shutter or stopping output of a region other than a specific region with an electric shutter. May be configured.

また、前記実施例においては、計測制御機２００から無線によってトータルステーション１１０を遠隔制御するように構成されているが、有線によって遠隔制御する構造であってもよい。   Moreover, in the said Example, although comprised so that the total station 110 may be remotely controlled by radio | wireless from the measurement controller 200, the structure remote-controlled by a wire may be sufficient.

また、前記実施例においては、計測制御機２００のディスプレイパネル２１０上に路線上位置指定エリア２２０、掘削断面上位置指定エリア２３０および各種操作エリアキーを設定し、計測制御機２００によってトータルステーション１１０を遠隔制御する構成として説明したが、トータルステーション１１０のタッチパネルディスプレイ６４上に同様のエリア２２０、２３０および各種操作エリアキーを設定し、トータルステーション１１０単独で操作できる構造であってもよい。   In the above embodiment, the position designation area 220 on the route, the position designation area 230 on the excavation cross section, and various operation area keys are set on the display panel 210 of the measurement controller 200, and the total station 110 is remotely controlled by the measurement controller 200. Although described as a configuration to be controlled, a structure in which similar areas 220 and 230 and various operation area keys are set on the touch panel display 64 of the total station 110 and the total station 110 can be operated alone may be used.

本発明の一実施例であるトータルステーション全体のブロック図である。It is a block diagram of the whole total station which is one Example of this invention. 同トータルステーションの光学系および自動視準装置を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the optical system and automatic collimation apparatus of the total station. （ａ）は、同トータルステーションの正面図であり、（ｂ）は、同トータルステーションの背面図である。(A) is a front view of the total station, and (b) is a rear view of the total station. 十字形ラインセンサを説明する図である。It is a figure explaining a cross-shaped line sensor. 計測制御機に用いられるディスプレイの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the display used for a measurement controller. トンネル掘削断面を示す図である。It is a figure which shows a tunnel excavation cross section. （ａ）は複数の反射ターゲットが自動視準範囲１４０内に入ったときの作用を説明するための図、（ｂ）は縮小自動視準範囲１４１を設定したときの作用を説明するための図、（ｃ）は縮小自動視準範囲１４２を設定したときの作用を説明するための図、（ｄ）は縮小自動視準範囲１４３を設定したときの作用を説明するための図、（ｅ）は縮小自動視準範囲１４４を設定したときの作用を説明するための図である。(A) is a figure for demonstrating an effect | action when a some reflective target enters into the automatic collimation range 140, (b) is a figure for demonstrating an effect | action when the reduced automatic collimation range 141 is set. (C) is a figure for demonstrating an effect | action when the reduction automatic collimation range 142 is set, (d) is a figure for demonstrating an effect | action when the reduction automatic collimation range 143 is set, (e). FIG. 10 is a diagram for explaining the operation when the reduced automatic collimation range 144 is set. トータルステーションを用いて複数の反射ターゲットを視準点として自動視準するときの作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an effect | action when collimating automatically by using a total station as a collimation point using several reflective targets. トータルステーション設置点から監視しようとするトンネル穴全体を見た遠近投影図である。It is the perspective view which looked at the whole tunnel hole to monitor from the total station installation point.

符号の説明Explanation of symbols

Ｔ トンネル
Ａ トンネルの切羽面
Ｏ 視準軸
４６ 視準望遠鏡
４７ 視準カメラ光学系
４８ 測距部
５４ 水平制御部
５６ 垂直制御部
５８ ＣＰＵ
６４ トータルステーションのタッチパネルディスプレイ
６９ 自動視準装置
８０ 光源（照明装置）
８７ レーザ光照射装置（レーザポインタ）
Ｏ１ レー光照射軸
８９ レーザ光源
９０、９０ａ１〜９０ａ４、９０ｂ１〜９０ｂ４、９０ｃ１〜９０ｃ４ 反射ターゲット
９０１ タッチパネルディスプレイ上の反射ターゲット像
９１ 信号処理部
１１０ レーザポインタ付きトータルステーション
１２２ 入射位置センサである十字形ラインセンサ
１２５ ラインセンサの中心
１３０ 十字形ラインセンサ上の受光スポット
１４０ 自動視準範囲
１４１，１４２，１４３，１４４ 縮小自動視準範囲
２００ 計測制御機
２０２ 演算手段であるＣＰＵ
２０３ 記憶手段である記憶部（メモリ）
２１０ ディスプレイパネル
２２０ 路線上位置指定エリア
２３０ 掘削断面上位置指定エリア
２２２ 器械点
Ｌ 路線
２３２、２３２Ａ トンネルの計画掘削断面画像
ＦＬ フォーメーションライン
ＳＬ スプリングライン
２３３ａ１ 切羽面上の指定点（視準点）
２３３ｂ１ 切羽面上の指定点（レーザ照射点）
２３３ｃ１ トンネル内周面上の指定点（レーザ照射点）
２３３ａ２、２３３ｂ２、２３３ｃ２ トンネル計画掘削断面画像上の指定点 T tunnel A face of tunnel O collimation axis 46 collimation telescope 47 collimation camera optical system 48 ranging unit 54 horizontal control unit 56 vertical control unit 58 CPU
64 Total station touch panel display 69 Automatic collimation device 80 Light source (illumination device)
87 Laser beam irradiation device (laser pointer)
O1 Ray light irradiation axis 89 Laser light source 90, 90a1 to 90a4, 90b1 to 90b4, 90c1 to 90c4 Reflection target 90 1 Reflection target image on touch panel display 91 Signal processing unit 110 Total station with laser pointer 122 Cross-shaped line which is an incident position sensor Sensor 125 Center of line sensor 130 Light receiving spot on cross-shaped line sensor 140 Automatic collimation range 141, 142, 143, 144 Reduced automatic collimation range 200 Measurement controller 202 CPU as calculation means
203 Storage section (memory) as storage means
210 Display panel 220 Location designation area on route 230 Location designation area on excavation section 222 Instrument point L Route 232, 232A Planned excavation section image of tunnel FL Formation line SL Spring line 233a1 Designated point (collimation point) on face
233b1 Designated point on the face (laser irradiation point)
233c1 Designated point (laser irradiation point) on the inner surface of the tunnel
233a2, 233b2, 233c2 Designated points on the tunnel excavation cross section image

Claims (4)

視準望遠鏡から視準点に向けて出射した測距光とその戻り光により器械点から視準点までの距離を測距する測距手段と、視準望遠鏡の視準軸に対する前記視準点の水平角と鉛直角を測角する測角手段と、前記望遠鏡に入射した光の入射位置を認識するための領域であって、その領域の中心が前記望遠鏡の視準軸に対応した認識領域を有し、前記望遠鏡に入射した光に応答して前記認識領域における光の入射位置を示す入射位置信号を出力する入射位置センサと、前記望遠鏡から視準点の反射ターゲットに向けて出射した照明光による反射光の入射位置を示す入射位置信号を前記入射位置センサから取り込み、前記反射光の入射位置と前記認識領域の中心との水平方向偏差と垂直方向偏差を求め、前記両偏差をそれぞれ０にするための制御信号を生成する演算制御手段と、前記演算制御手段の演算による制御信号にしたがって視準望遠鏡の水平軸および鉛直軸を回転駆動制御する回転制御手段と、を備えたトータルステーションにおいて、
前記入射位置センサの認識領域の一部の領域を縮小自動視準範囲として可変に設定する自動視準範囲設定手段を備えたことを特徴とするトータルステーション。 Ranging light emitted from the collimating telescope toward the collimating point and distance measurement means for measuring the distance from the instrument point to the collimating point by the return light, and the collimating point with respect to the collimating axis of the collimating telescope Angle measuring means for measuring the horizontal angle and vertical angle, and an area for recognizing the incident position of light incident on the telescope, the center of the area corresponding to the collimation axis of the telescope An incident position sensor that outputs an incident position signal indicating an incident position of light in the recognition region in response to light incident on the telescope, and illumination emitted from the telescope toward a reflecting target at a collimation point An incident position signal indicating an incident position of reflected light by light is taken from the incident position sensor, horizontal deviation and vertical deviation between the incident position of the reflected light and the center of the recognition area are obtained, and both deviations are set to 0. Control signal to make And operation control means for generating for a rotation control means for rotating controls the horizontal axis and vertical axis of the sighting telescope according to the control signal by the calculation of the arithmetic control unit, in total station equipped with,
A total station comprising automatic collimation range setting means for variably setting a partial area of the recognition region of the incident position sensor as a reduced automatic collimation range. 請求項１に記載のトータルステーションにおいて、前記自動視準範囲設定手段は、前記望遠鏡の視準軸を中心として水平方向および鉛直方向にそれぞれ所定角度をもつ前記縮小自動視準範囲を設定できるように構成されたことを特徴とするトータルステーション。   2. The total station according to claim 1, wherein the automatic collimation range setting means is configured to set the reduced automatic collimation range having a predetermined angle in each of a horizontal direction and a vertical direction around the collimation axis of the telescope. A total station characterized by having been made. 請求項１または２に記載のトータルステーションにおいて、前記自動視準範囲設定手段は、前記演算制御手段に出力される自動視準範囲設定コマンドで構成され、前記演算制御手段は、前記コマンドを受けると、前記入射位置センサの認識領域における前記コマンドに対応する特定の領域における入射位置信号だけを入力させるように構成されたことを特徴とするトータルステーション。   The total station according to claim 1 or 2, wherein the automatic collimation range setting means includes an automatic collimation range setting command output to the calculation control means, and the calculation control means receives the command, A total station configured to input only an incident position signal in a specific area corresponding to the command in the recognition area of the incident position sensor. 請求項１または２に記載のトータルステーションにおいて、前記自動視準範囲設定手段は、前記演算制御手段に出力される自動視準範囲設定コマンドで構成され、前記演算制御手段は、前記コマンドを受けると、前記入射位置センサの認識領域の特定の領域以外の領域を機械的シャッターで覆うか、外特定の領域以外の領域の出力を電気的シャッターで停止させることで、前記入射位置センサの認識領域における前記コマンドに対応する特定の領域における入射位置信号だけが出力されるように構成されたことを特徴とするトータルステーション。   The total station according to claim 1 or 2, wherein the automatic collimation range setting means includes an automatic collimation range setting command output to the calculation control means, and the calculation control means receives the command, The region other than the specific region of the recognition region of the incident position sensor is covered with a mechanical shutter, or the output of the region other than the specific region outside is stopped with an electric shutter, so that the region in the recognition region of the incident position sensor is A total station characterized in that only an incident position signal in a specific area corresponding to a command is output.
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