JP2016505839A - 目標物の位置座標を決定するための方法及び装置 - Google Patents
目標物の位置座標を決定するための方法及び装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016505839A JP2016505839A JP2015548425A JP2015548425A JP2016505839A JP 2016505839 A JP2016505839 A JP 2016505839A JP 2015548425 A JP2015548425 A JP 2015548425A JP 2015548425 A JP2015548425 A JP 2015548425A JP 2016505839 A JP2016505839 A JP 2016505839A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- target
- laser beam
- laser
- image
- position coordinates
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
- G01S17/06—Systems determining position data of a target
- G01S17/46—Indirect determination of position data
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
- G01C15/002—Active optical surveying means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/86—Combinations of lidar systems with systems other than lidar, radar or sonar, e.g. with direction finders
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/491—Details of non-pulse systems
- G01S7/4912—Receivers
- G01S7/4913—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
反射要素を有する目標機器13が目標物11に配置され、レーザービームがレーザー距離計14の送信要素により目標機器13へ送信され、レーザービームの少なくとも一部が部分的に反射要素31で反射され、目標機器13の画像が、光反射として部分的に反射されたレーザービームとともにカメラ装置15によって記録され、目標機器13の画像において光反射の焦点が判定され、反射要素31で少なくとも部分的に反射されるレーザービームが受信ビームとしてレーザー距離計14の受信要素に受信され、目標物11への距離が受信ビームから算出され、カメラ装置15の焦点距離、目標物11への算出距離及び光反射の焦点の第1の画像座標から第1のオフセットが算出され、目標物11の位置座標XM、YM、ZMが算出距離及び第1のオフセットから算出される工程からなる、少なくとも2次元の測定範囲12における目標物11の位置座標XM、YM、ZMを決定する方法。【選択図】図1
Description
本発明は、請求項1の前文に記載の目標物の位置座標を決定するための方法及び請求項8の前文に記載の目標物の位置座標を決定するための装置に関する。
特許文献1から知られる方法及び装置は、目標物の2次元又は3次元位置座標を決定するためのものである。装置は、レーザー距離計と、カメラ装置と、基準装置と、制御装置とを備える。レーザー距離計は、レーザービームを送信する送信要素と、受信ビームとして目標物で少なくとも部分的に反射されるレーザービームを受信する受信要素とを有する。基準装置は、お互いに垂直に配置されて内部座標系を形成する第1及び第2の軸を有する。該座標系の第3の軸は、第1及び第2の軸と垂直で、これらの軸の交点を通る。装置は、方位角及び仰角を決定する第1及び第2の角度測定機器を備える。レーザー距離計の対象軸及びカメラ装置の視軸が目標物に合っている間は、カメラ装置で目標物の照準を正確に定めることができる。レーザー距離測定はレーザー距離計によって実行され、方位角及び仰角の値は角度測定機器によって決定される。2次元位置座標は距離値及び方位角から計算するが、3次元位置座標の計算には仰角も必要となる。
目標物の位置座標を決定する既知の装置には、そのような装置の複雑さと費用の増加につながる角度測定機器が少なくとも1つは必要となるという問題がある。またレーザー距離測定及び角度測定のために、レーザービームを目標物に正確に合わせなければならない。
本発明の目的は、屋内での使用に適した2次元又は3次元の目標物の位置座標を決定する方法を提供することである。さらに、本発明の方法に適した目標物の位置座標を決定するための装置を提供し、装置への予算が限定的でも高精度で位置座標を計算できるようにする。
目標物の位置座標を決定するための本発明の方法は、独立請求項1により達成される。目標物の位置座標を決定するための本発明の装置は、独立請求項8により達成される。さらなる優れた改良については、従属項により特定される。
少なくとも2次元の測定範囲において目標物の位置座標を決定する本発明の方法は、
反射要素を有する目標機器が目標物に設置される工程と、
レーザー距離計の送信要素によりレーザービームが目標機器に送信される工程と、
少なくとも一部のレーザービームが部分的に反射要素で反射される工程と、
少なくとも部分的に反射されたレーザービームとともに目標機器の画像がカメラ装置により光反射として記録される工程と、
目標機器の画像で光反射の焦点が判定される工程と、
反射要素で少なくとも部分的に反射されたレーザービームがレーザー距離計の受信要素により受信ビームとして受信される工程と、
目標物への距離が受信ビームから算出される工程と、
カメラ装置の焦点距離、目標物への算出距離、及び光反射の焦点の第1画像座標から第1のオフセット(erster Abstand)が算出される工程と、
目標物の位置座標が上述の距離及び第1のオフセットから算出される工程と
からなる。
反射要素を有する目標機器が目標物に設置される工程と、
レーザー距離計の送信要素によりレーザービームが目標機器に送信される工程と、
少なくとも一部のレーザービームが部分的に反射要素で反射される工程と、
少なくとも部分的に反射されたレーザービームとともに目標機器の画像がカメラ装置により光反射として記録される工程と、
目標機器の画像で光反射の焦点が判定される工程と、
反射要素で少なくとも部分的に反射されたレーザービームがレーザー距離計の受信要素により受信ビームとして受信される工程と、
目標物への距離が受信ビームから算出される工程と、
カメラ装置の焦点距離、目標物への算出距離、及び光反射の焦点の第1画像座標から第1のオフセット(erster Abstand)が算出される工程と、
目標物の位置座標が上述の距離及び第1のオフセットから算出される工程と
からなる。
レーザー距離測定及びカメラ装置の画像における光反射を用いて目標物の位置座標を決定する方法には、高価な角度測定機器が必要でないにもかかわらず、位置座標を高精度で決定することができるという点で優れている。目標機器の反射要素は、目標機器の画像中で光反射として視認できるレーザービームの反射を生成する。本発明の方法は、固定した目標物及び移動する目標物に適している。
本発明の方法の展開によれば、カメラ装置の焦点距離、目標物への距離、光反射の焦点の第2の画像座標から第2のオフセット(zweiter Abstand)が算出され、さらに目標物の位置座標が第2のオフセットから算出される。測定空間における目標物の3次元位置座標の決定は第2のオフセットにより可能になる。目標機器の形状等により2次元又は3次元位置座標の決定に本発明の方法が利用できるか否かが決まる。円筒又は円筒の一部分のような目標機器を2次元位置座標の決定に用い、球又は球の一部分のような目標機器を3次元位置座標の決定に用いる。
目標機器の画像のシーケンスは、カメラ機で記録することが好ましい。目標機器に向けられるレーザービームは、開角度が80°を超える拡張レーザービーム、移動レーザービーム、又は開角度が10°未満の移動レーザービームとして形成することができる。レーザービームの拡張は、レーザービームの伝搬方向と垂直な1方向又は2方向において発生し得る。移動しない拡張レーザービームの場合は、レーザービームが目標機器の反射要素で少なくとも部分的に反射され、目標機器の画像に光反射を生成する。カメラ装置が目標機器の画像のシーケンスを記録すると、レーザービームが送信される限り光反射が視認できる。移動するレーザービームの場合、カメラ装置は光反射が発生する目標機の画像と光反射が発生しない画像の両方を記録する。
本発明の方法の第1の変形された形態において、カメラ装置で記録された画像のシーケンスから、光反射の最も強い画像が、光反射のある目標機器の画像として判定される。第1の変形形態は、カメラ装置で記録した画像のシーケンスに光反射がある画像と光反射がない画像の両方が含まれる、移動するレーザービームに主に適している。光反射の最も強い画像は、既知の画像処理技術を用いて判定することができる。
本発明の方法の第2の変形形態において、光反射がある目標機器の画像は、カメラ装置で記録した画像のシーケンスからの複数の画像の平均化により判定する。第2の変形形態は、レーザービームが送信される限り画像で光反射が視認される静止のレーザービームに主に適している。光反射がある複数の画像の平均化は、既知の画像処理技術を用いて実行することができる。
本発明の方法の好ましい形態では、カメラ装置での目標機器の画像の記録及びレーザー距離計での目標機器への距離の測定が制御装置によって同時に開始される。レーザー距離計及びカメラ装置は、目標機器への距離の測定と画像記録を同時に開始することで同期を図る。同期を図ると移動中の目標物への対応に便利である。距離測定の時間とカメラ装置の露光時間は通常異なることから、目標機器への距離の値と画像を同時に判定することができない。目標物への距離の測定値との記録画像は、同期を図ることで関連付けることができる。距離測定と画像の記録の時間が近いほど、位置座標の決定に伴う誤差が小さくなる。高速移動する目標物の場合、誤差を減らすには目標機器への距離の値と記録画像に適切な値が割り当てられていることが重要である。
制御装置によって、カメラ装置で記録した目標機器の画像がレーザー距離計で測定した距離値と関連付けられることが特に好ましい。目標機器への距離の測定値と記録画像に適切な値を割り当てることが高速移動の目標物の位置座標の決定に伴う誤差を減らすために特に重要である。レーザー距離計の制御要素は、距離測定開始から経過した時間を距離の測定値に割り当てることができる。同様にカメラ装置の制御要素は、画像記録開始から経過した時間を目標機器の各記録画像に割り当てることができる。同時に開始することにより、制御装置の判定要素は、目標機器への距離の測定値と記録画像をお互いに割り当てることができる。適切な割当基準の例としては、目標機器の時系列画像の距離値への割り当て、又は時系列の距離値の画像への割り当てがある。
特に本発明の方法を実施するために、少なくとも2次元の測定範囲における目標物の位置座標を決定するための本発明の装置は、
反射要素を有し、目標物の位置座標を特定する目標機器と、
レーザービームを送信する送信要素と、反射要素に少なくとも部分的に反射されたレーザービームを受信ビームとして受信する受信要素と、制御要素とを有するレーザー距離計と
受信機器と制御要素とを有するカメラ装置と
お互いに垂直に配置されて交点で交わる第1の軸と第2の軸とを有する基準装置と、
レーザー距離計及びカメラ装置を制御する制御要素と、目標物の位置座標を計算する判定要素とを有する制御装置とを備えることを特徴とする。
反射要素を有し、目標物の位置座標を特定する目標機器と、
レーザービームを送信する送信要素と、反射要素に少なくとも部分的に反射されたレーザービームを受信ビームとして受信する受信要素と、制御要素とを有するレーザー距離計と
受信機器と制御要素とを有するカメラ装置と
お互いに垂直に配置されて交点で交わる第1の軸と第2の軸とを有する基準装置と、
レーザー距離計及びカメラ装置を制御する制御要素と、目標物の位置座標を計算する判定要素とを有する制御装置とを備えることを特徴とする。
本発明の装置は、角度測定機器を使用せずに目標物の位置座標の決定を可能とする。角度測定機器の使用が必須ではないことから、高精度で目標物の位置座標を測定することができる低価格の装置が実現する。レーザー距離計での距離測定とカメラ装置での目標機器の画像の記録は、制御装置の制御要素を介して同時に開始することができる。
好ましい態様において、反射要素は回転対称体として、又は回転対称体の一部として構成される。目標機器の反射要素の形状により、装置が2次元又は3次元位置座標の決定に使えるか否かが決まる。円筒又は円筒の複数部分が反射要素として2次元測定に適しており、球面又は球面の複数部分が3次元測定のための反射要素に適している。回転対称体は、表面から中心までの距離がすべての方向において同じであるので都合が良い。目標物の位置座標は円筒の軸又は球の中心に位置する。円筒又は球の半径は制御装置に保存されるか、又はオペレーターによって制御装置に入力される。位置座標の計算においては、目標機器の半径がレーザー距離計の測定距離及び光反射が発生する画像の座標に加えられる。
本発明の第1の変形された態様においては、レーザー距離計はレーザービームを80°を超える開角度で拡張するビーム形成光学システムを有する。レーザービームの拡張は、レーザービームの伝播方向に垂直な1方向又は2方向で発生し得る。1方向での拡張により、2次元位置座標の決定に適した線状のビームが生成される。2方向での拡張により、3次元位置座標を決定するために球面の一部分のような拡張レーザービームが生成される。
ビーム形成光学システムによりレーザービームが拡張されると、静止レーザー距離計を使える可能性が生じる。レーザー距離計を有する計測器は、測定範囲外又は測定範囲の端に設置されるとともに、拡張レーザービームが測定範囲の全体を覆うように配置される。開角度が80°を超えて拡張されたレーザービームは、2次元位置座標の決定に主に適している。レーザービームが2つの垂直な方向で球面の一部のように80°を超える開角度で拡張され、かつレーザービームの出力が限定的である場合、受信したビームの出力密度が判定を実施するには低すぎる恐れがある。レーザービームに十分な出力があれば、球面の一部のように80°を超える開角度で拡張したレーザービームを3次元位置座標の決定に用いることができる。
「ビーム形成光学システム」という用語は、レーザービームの拡張、視準、又は焦点調節を行う全てのビーム形成光学要素を包含する。ビーム形成光学システムは、1つ又は複数の光学機能が組み込まれた1つの光学要素又は連続的に配置された複数の光学要素から構成されるようにすることができる。円筒レンズ、円錐鏡、及び類似の光学要素は、レーザービームを拡張するビーム形成光学システムとして適している。
ビーム形成光学システムが測定面と実質的に平行な方向でレーザービームを拡張することが特に好ましく、またビーム形成光学システムが測定面と実質的に垂直な方向でレーザービームの視準又は焦点調節を実行することが特に好ましい。このビーム形成光学システムは2次元位置座標の決定に特に適しており、使用可能なレーザービームの出力が最適に利用されるので効果的である。測定面における2次元位置座標を決定する際に、測定面と垂直な方向にレーザービームを拡張する必要はない。レーザービームの限定された出力が測定面で配分される。
第2の変形された形態においては、レーザー距離計はモーターユニットを有し、モーターユニットはレーザービームを測定面に垂直な回転軸又は旋回点の周りで旋回させる。拡張後のレーザービームの出力密度が低すぎるためにレーザー距離測定に十分な出力の受信ビームが得られない場合には、このレーザービームの回転が有効である。測定面と垂直な回転軸の周りでのレーザービームの回転は、回転動作、スキャニング動作、又は追跡動作として実行が可能である。回転動作では、レーザービームを継続的に回転軸の周りを回転させる。スキャニング動作では、レーザービームが定期的に回転軸の周りを往復するように動く。追跡動作では、レーザービームが目標機器を追って移動する。レーザービームの旋回点の周りの回転は3次元位置座標の決定のために実行され、移動中の目標機器を追跡する追跡機器を使用して行うことが好ましい。第2の変形形態のモーターユニットは、レーザービームを視準又は焦点調節するビーム形成光学システムと組み合わせることができる。
第3の変形された形態において、レーザー距離計はビーム形成光学システムとモーターユニットとを有する。ビーム形成光学システムは開角度が最大10°のレーザービームを拡張し、モーターユニットはレーザービームを測定面に垂直な回転軸又は旋回点の周りで移動させる。レーザービームの拡張及び回転軸(2次元)又は旋回点(3次元)の周りの回転は、組み合わせて実行することができる。レーザービームは最大10°までビーム形成光学システムで拡張され、モーターユニットが拡張されたレーザービームを回転軸又は旋回点の周りで移動させる。ビームの拡張と回転を組み合わせることで、光反射の判定に十分な出力密度を有する受信ビームの検出が可能になる。レーザービームは、レーザービームの伝搬方向に垂直な1方向又は2方向で拡張し得る。レーザービームの回転は、回転動作、スキャニング動作、又は追跡動作として実行が可能である。
第1の好ましい実施例では、本発明の装置の目標機器がハンドヘルド(手持ち式)の機器に装着される。ハンドヘルドの機器による作業中は、本発明の装置を用いてツールの現在の位置座標を確認する。
本発明の模範的な実施例を図面に基づき以下記載する。これらの実施例は必ずしも正しい縮尺で書かれておらず、図面には説明がしやすいように概略的及び/又は若干の変更を加えてある。図面から直接認識できる教示に追加した事項については先行技術文献を参照されたい。本発明の技術的範囲から逸脱することなく実施例の形態及び詳細について変更を多数加えることができ得る。発明の詳細な説明、図面、及び請求項に開示された本発明の構成は、単独又は任意の組み合わせで、本発明の改良に不可欠なものとなる。さらに、本発明の技術的範囲には、発明の詳細な説明、図面及び/又は請求項に開示された少なくとも2つの特徴の組み合わせのすべてが含まれる。本発明の技術的範囲は以下で記載する好ましい実施例の具体的な形態又は詳細に限定されることもなければ、請求項が請求する法定主題との比較において限定されるであろう主題に限られることもない。引用された寸法幅については、記載されている数値は限定値であり、任意に適用及び変更可能である。簡素化のため、同一若しくは類似の要素、又は同一若しくは類似の機能を有する要素に同じ参照符号を用いている。
図1は、測定範囲12における目標物11の位置座標XM、YMを決定するための本発明の装置10を示す。測定範囲12は面として構成され、目標物11の位置座標XM、YMは2次元である。図1は装置10の重要な構成要素の概略図である。
装置10は、目標機器13と、レーザー距離計14と、カメラ装置15と、基準装置16と、制御装置17と、ハンドヘルド機器18とを備える。図1は目標機器13とハンドヘルド機器18が分離されて示されているが、代わりに目標機器をハンドルに組み込むこともできる。レーザー距離計14、カメラ装置15、基準装置16、及び制御装置17は計測器19に組み込まれており、図1が示す実施例でこれらは装置スタンド20に取り付けられている。ハンドヘルド機器18は、制御要素21と、ディスプレイ23を含むディスプレイ要素22と、操作機器24とを有する。制御装置17を計測器19に組み込む配置の代わりに、ハンドヘルド機器18に組み込む配置を採用することもできる。計測器19とハンドヘルド機器18は、通信リンク25経由でお互いに接続されている。
基準装置16は、お互いに垂直に配置されて交点28で交差する第1及び第2の軸26、27を備える。第1及び第2の軸26、27は、内部座標系を構成する。座標系の第3の軸29は、第1及び第2の軸26、27の交点28を通るとともに、第1及び第2の軸26、27と垂直である。第1及び第2の軸26、27は、カメラ装置15の画像面を構成する。カメラ装置15の視線は第3の軸29と平行である。
目標物11の測定面12での位置は、目標機器13を用いて印される。目標機器13は、レーザー距離計14のレーザービームを部分的に反射する反射要素31を有する。図1が示す実施例において、反射要素31は円筒として構成され、目標物11の位置座標は反射要素31の円筒軸32に位置している。本発明の装置10にとって、中心に位置する目標物11の位置座標が表面の各点から等距離になることが重要である。この条件は面内で円又は円の一部が形成される場合に満たされる。反射要素31の表面から目標物11への距離は制御装置17に保存されるか、オペレーターにより制御装置17に入力される。反射要素31は測定スティック33に留め付けることができ、オペレーターにより目標物11に配置される。反射要素31の円筒軸32を測定面12と垂直にするために、気泡水準器又はその他の傾きセンサー等のレベリング機器を測定スティック33に組み込むことができる。測定スティック33の代わりに、目標機器13を壁若しくは天井に取り付けても、床に設置しても、又は車両若しくはツール機器等に設置してもよい。
目標物11の2次元位置座標XM、YMは、レーザー距離計14と目標物11の距離D及びカメラ装置15の画像における反射レーザービームの画像座標から判定される。目標機器13は測定面12の目標物11に配置される。反射要素31の円筒軸32は測定面12に垂直となるようにする。計測器19の内部座標系26、27とは異なる外部座標系で目標物11の位置座標が判定されると、座標系の重ね合わせ又は位置変更及び/又は回転が実行され、続いて計測器19に手動で入力するか、又は制御装置17に自動的に送信する。計測器19の軸26、27、29は、例えば外部座標系の座標軸と平行に配置される。座標系の位置合わせ後に測定の実行が可能である。オペレーターはハンドル18の開始ボタン又は開始コマンドで測定を開始する。
現存の目標物の位置座標の判定に加え、装置10は位置座標の特定にも用いることができる。このため、ユーザはハンドルに組み込むことができる測定チップ等を備えた反射要素を測定面上で動かし、所定の位置座標を探索する。位置座標は手動でハンドルに入力するか、又は通信リンク経由で他の装置から本発明の装置へと送信する。
図2は、目標物11の位置座標決定に不可欠な計測器19の構成要素及び構成要素間の連携を表すブロック図である。計測器19内には、レーザー距離計14と、カメラ装置15と、制御装置17とがある。
レーザー距離計14は同軸構造であって、レーザーダイオードとして構成された送信要素41と、光検出器として構成された受信要素42と、ビーム分割光学システム43と、ビーム形成光学システム44と、制御要素45とを備える。レーザーダイオード41は、目標機器13に向けてレーザービーム46を発信する。目標機器13の反射要素31で少なくとも部分的に反射されるレーザービームは、光検出器42によって受信ビーム47として検出される。制御要素45は、レーザーダイオード41及び光検出器42と接続される。図2に示すレーザー距離計14の同軸構造では、ビーム分割光学システム43を用いて、レーザーダイオード41によって発せられるレーザービーム46が受信ビーム47から空間的に分離される。レーザー距離計の代わりに、送信レーザービームと受信ビームが平行にオフセットされた二軸レーザー距離計を使用することができる。
ビーム形成光学システム44は単一の光学要素として、又は複数の光学要素のシステムとして構成することができ、レーザービーム36と受信ビーム37の両方を形成する。点状の焦点レーザービームを用いる既知のレーザー距離計とは対照的に、本発明の装置10においては、より大きな領域をレーザービーム46で網羅する必要がある。これは、測定面12でレーザービーム46を拡張するか、及び/又は測定面12に垂直な回転軸でレーザービーム46を回転させることで達成される。図2は適切なビーム形成レンズ44によりレーザービーム46が拡張されるレーザー距離計14を示す。とりわけ円筒レンズ及び円錐レンズ系等は、拡張のためのビーム形成光学システム44として適している。
カメラ装置15は、例えばCCDカメラとして構成され、受信機器48と、カメラ装置15を制御するとともに記録された画像を判定する制御要素49とを備える。2次元位置座標を決定するには、測定面12上に配置された画素の行が必要である。3次元位置座標の場合、カメラ装置15は複数の画素の行を有する。
制御装置17は、レーザー距離計14及びカメラ装置15により、目標物11の位置座標を決定するための本発明の方法を実施する。制御装置17は、レーザー距離計14及びカメラ装置15を制御する制御要素51と、目標物11の位置座標XM、YMを計算する判定要素52とを備える。
図2が示すレーザー距離計14及びカメラ装置15の構成において、レーザー距離計14は制御要素45と、制御要素49のカメラ装置15とを有する。制御要素45、49は個別の制御要素として構成することも、又は制御装置17とともに一般的な制御装置に統合することもできる。制御装置17が計測器19に配置された場合は、一般的な制御装置が有用である。対照的にハンドル18に制御装置17が配置された場合は、個別の制御要素としたほうが都合が良い。その理由は、レーザー距離計14及びカメラ装置15の粗データを通信リンク25経由でハンドル18へ送信する必要がないからである。
位置座標の決定は、オペレーターがハンドルの開始コマンドで開始する。開始コマンドは、制御装置17の制御要素51により、レーザー距離計14への第1の制御コマンド及びカメラ装置15への第2の制御コマンドに変換される。第1の制御コマンドに基づき、レーザー距離計14の送信要素41は、レーザービーム46を送信する。レーザービーム46は、反射要素31に照射され、また反射要素3で部分的に反射される。レーザービーム46の反射された部分は、受信ビーム47としてレーザー距離計14の受信要素42に照射される。レーザー距離計14の制御要素45は、受信ビーム47及びレーザービーム46から分離された基準ビームからレーザー距離計14と反射要素31の距離を決定する。目標物11の距離Dには、円筒の反射要素31の半径Rが加えられる。
第2の制御コマンドに基づき、カメラ装置15は目標機器13の一連の画像を記録する。カメラ装置15の画像は、既知の画像処理技術を用いて判定される。目標機器13の少なくとも1つの画像において、反射要素31で部分的に反射されたレーザービーム46は、光反射として視認される。カメラ装置15の制御要素52は、既知の画像処理技術を用いて、光反射が最も強い目標機器13の画像を決定する。光反射が最も強い画像の代わりに、光反射が視認された複数の画像を平均化することができる。
図3は、目標物11の位置座標を決定するために判定される光反射62とともに目標機器13の画像61を示す。画像61は行及び列に配置された画素から成り、カメラ装置15の解像度によって画素数が決まる。
目標機器13の画像61において、カメラ装置15の制御要素49は既知の画像処理技術を用いて光反射62の焦点63を判定する。カメラ装置15の内部座標系26、27において、光反射62の焦点63は、第1の画像座標XSと第2の画像座標YSとを有する。光反射62の焦点63の画像座標XS、YSから、カメラ装置15の焦点距離fとともに、第1のオフセットd1及び第2のオフセットd2が算出される。
Claims (15)
- 少なくとも2次元の(X、Y、Z)の測定範囲(12)における目標物(11)の位置座標(XM、YM、ZM)を決定する方法であって、
反射要素(31)を有する目標機器(13)が前記目標物(11)に配置される工程と、
レーザービーム(46)がレーザー距離計(14)の送信要素(41)により前記目標機器(13)へ送信される工程と、
前記レーザービーム(46)の少なくとも一部が部分的に反射要素(31)で反射される工程と、
前記目標機器(13)の画像(61)が、光反射(62)として前記部分的に反射されたレーザービーム(46)とともにカメラ装置(15)によって記録される工程と、
前記目標機器(13)の前記画像(61)において前記光反射(62)の焦点(63)が判定される工程と、
前記反射要素(31)で少なくとも部分的に反射される前記レーザービーム(46)が受信ビーム(47)として前記レーザー距離計(14)の受信要素(42)に受信される工程と、
前記目標物(11)への距離(D)が前記受信ビーム(47)から算出される工程と、
前記カメラ装置(15)の焦点距離(f)、前記目標物(11)への前記算出距離(D)、及び前記光反射(62)の前記焦点(63)の第1の画像座標(XS)から第1のオフセット(d1)が算出される工程と、
前記目標物(11)の前記位置座標(XM、YM、ZM)が前記算出距離(D)及び前記第1のオフセット(d1)から算出される工程と
からなる方法。 - 前記カメラ装置(15)の前記焦点距離(f)、前記目標物(11)への前記算出距離(D)、及び前記光反射(62)の前記焦点(63)の前記第2の画像座標(YS)から第2のオフセット(d2)が算出され、前記目標物(11)の前記位置座標(XM、YM、ZM)がさらに前記第2のオフセット(d2)から算出される、ことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記目標機器(13)の画像のシーケンスが前記カメラ装置(15)で記録される、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記カメラ装置(15)で記録された前記画像のシーケンスから、前記光反射(62)が発生する前記目標機器(13)の画像(61)として光反射が最も強い画像が判定される、ことを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記光反射(62)が発生する前記目標機器(13)の前記画像(61)が、前記カメラ装置(15)で記録された前記画像のシーケンスからの複数の画像の平均化により判定される、ことを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 前記カメラ装置(15)での前記目標機器(13)の前記画像の前記記録と、前記レーザー距離計(14)での目標機器(13)への前記距離測定と、が制御装置(17)によって同時に開始される、ことを特徴とする請求項3乃至5の何れか1つに記載の方法。
- 前記カメラ装置(15)で記録された前記目標機器(13)の画像が、前記制御装置(17)によって前記レーザー距離計(14)で測定された距離値に割り当てられる、ことを特徴とする請求項6に記載の方法。
- 請求項1乃至7の何れか1つに記載の方法を実施するための、少なくとも2次元の(X、Y、Z)の測定範囲(12)における目標物(11)の位置座標(XM、YM、ZM)を決定するための装置(10)であって、
反射要素(31)を有し、前記目標物(11)の前記位置座標(XM、YM、ZM)を決定する目標機器(13)と、
レーザービーム(46)を送信する送信要素(41)と、前記受信ビーム(47)として前記反射要素(31)により少なくとも部分的に反射されるレーザービーム(46)を受信する受信要素(42)と、制御要素(45)とを有するレーザー距離計(14)と、
受信機器(48)と、制御要素(49)とを有するカメラ装置(15)と、
お互いに垂直に配置され、交点(28)で交差する第1の軸(26)と第2の軸(27)とを有する基準装置(16)と、
前記レーザー距離計(14)及び前記カメラ装置(15)を制御する制御要素(51)と、前記目標物(11)の前記位置座標(XM、YM、ZM)を計算する判定要素(52)とを有する制御装置(17)と、
を備える装置。 - 前記反射要素が回転対称体(31)又は回転対称体の一部分として構成される、ことを特徴とする請求項8に記載の装置。
- 前記レーザー距離計(14)は前記レーザービーム(46)を80°を超える開角度に拡張するビーム形成光学システム(44)を有する、ことを特徴とする請求項8又は9に記載の装置。
- 前記ビーム形成光学システム(44)が前記測定面(12)と実質的に平行な方向に前記レーザービーム(46)を拡張する、ことを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 前記ビーム形成光学システム(44)が前記測定面(12)と実質的に垂直な方向に前記レーザービーム(46)の視準又は焦点調節を実行する、ことを特徴とする請求項11に記載の装置。
- 前記レーザー距離計(14)はモーターユニットを有し、前記モーターユニットは前記レーザービーム(46)を前記測定面(12)に垂直な回転軸又は旋回点の周りで旋回させる、ことを特徴とする請求項8又は9に記載の装置。
- 前記レーザー距離計(14)はビーム形成光学システムとモーターユニットとを有し、前記ビーム形成光学システムは前記レーザービーム(46)を開角度が最大10°に拡張し、前記モーターユニットは前記レーザービームを前記測定面に垂直な回転軸又は旋回点の周りで移動させる、ことを特徴とする請求項8又は9に記載の装置。
- 前記目標機器がハンドヘルドのツール機器に装着されることを特徴とする請求項8乃至14の何れか1つに記載の装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012223928.6A DE102012223928A1 (de) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Ortskoordinaten eines Zielobjektes |
DE102012223928.6 | 2012-12-20 | ||
PCT/EP2013/076802 WO2014095784A1 (de) | 2012-12-20 | 2013-12-17 | Verfahren und vorrichtung zum bestimmen der ortskoordinaten eines zielobjektes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016505839A true JP2016505839A (ja) | 2016-02-25 |
Family
ID=49885228
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015548425A Pending JP2016505839A (ja) | 2012-12-20 | 2013-12-17 | 目標物の位置座標を決定するための方法及び装置 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10048378B2 (ja) |
EP (1) | EP2936202A1 (ja) |
JP (1) | JP2016505839A (ja) |
CN (1) | CN104981712A (ja) |
DE (1) | DE102012223928A1 (ja) |
WO (1) | WO2014095784A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019090830A (ja) * | 2019-02-08 | 2019-06-13 | 株式会社トプコン | 測定装置、測定方法およびプログラム |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2765388B1 (de) * | 2013-02-08 | 2018-10-17 | Hexagon Technology Center GmbH | Mobiler Feld-Controller zur Messung und Fernsteuerung |
KR102258059B1 (ko) * | 2014-08-14 | 2021-05-28 | 삼성전자주식회사 | 무선 거리 측정 장치 및 방법 |
US11481854B1 (en) * | 2015-02-23 | 2022-10-25 | ImageKeeper LLC | Property measurement with automated document production |
US10282562B1 (en) | 2015-02-24 | 2019-05-07 | ImageKeeper LLC | Secure digital data collection |
CN104949650A (zh) * | 2015-06-06 | 2015-09-30 | 孙红琴 | 测距仪 |
CN105300310A (zh) * | 2015-11-09 | 2016-02-03 | 杭州讯点商务服务有限公司 | 不贴靶点的手持式激光3d扫描仪及其使用方法 |
CN105387860B (zh) * | 2015-12-16 | 2017-12-22 | 西北工业大学 | 结合单目视觉与激光测距的无人机自主着陆导引方法 |
DE102017205195A1 (de) * | 2016-07-28 | 2018-02-01 | Robert Bosch Gmbh | Laserentfernungsmessgerät |
CN106524925A (zh) * | 2016-12-15 | 2017-03-22 | 南京工程学院 | 一种非接触式大型圆形容器截面周长测量装置及方法 |
CN106908802B (zh) * | 2017-03-07 | 2023-09-05 | 长安大学 | 一种基于图像处理的激光束空间定位装置及方法 |
US10818097B2 (en) * | 2017-12-12 | 2020-10-27 | Disney Enterprises, Inc. | Spatial position calculation system for objects in virtual reality or augmented reality environment |
US10928196B2 (en) | 2017-12-28 | 2021-02-23 | Topcon Positioning Systems, Inc. | Vision laser receiver |
US11212416B2 (en) | 2018-07-06 | 2021-12-28 | ImageKeeper LLC | Secure digital media capture and analysis |
CN111121619A (zh) * | 2018-11-01 | 2020-05-08 | 西南科技大学 | 一种基于激光测距的空间几何自动测量方法 |
CN109886323B (zh) * | 2019-01-31 | 2020-10-30 | 中国地质大学(武汉) | 一种用于测试运动轨迹滤波算法的装置 |
US11468198B2 (en) | 2020-04-01 | 2022-10-11 | ImageKeeper LLC | Secure digital media authentication and analysis |
CN111895915B (zh) * | 2020-07-07 | 2022-04-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种工程上的位移监测方法及设备 |
US11553105B2 (en) | 2020-08-31 | 2023-01-10 | ImageKeeper, LLC | Secure document certification and execution system |
CN112815863B (zh) * | 2021-01-07 | 2022-12-16 | 中煤航测遥感集团有限公司 | 形变监测***、形变监测方法、形变计算设备及存储介质 |
CN113050113B (zh) * | 2021-03-10 | 2023-08-01 | 广州南方卫星导航仪器有限公司 | 一种激光点定位方法和装置 |
CN114910058A (zh) * | 2022-05-19 | 2022-08-16 | 江南造船(集团)有限责任公司 | 反射装置、反射组合装置及测量盲区的设备基座安装方法 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4032657A1 (de) | 1990-10-15 | 1992-04-16 | Pietzsch Ibp Gmbh | Verfahren und messeinrichtung zur positionsbestimmung von raumpunkten |
NO301999B1 (no) * | 1995-10-12 | 1998-01-05 | Metronor As | Kombinasjon av laser tracker og kamerabasert koordinatmåling |
DE19733491B4 (de) * | 1997-08-01 | 2009-04-16 | Trimble Jena Gmbh | Verfahren zur Zielsuche für geodätische Geräte |
JP2004170355A (ja) * | 2002-11-22 | 2004-06-17 | Topcon Corp | 反射体自動追尾装置 |
WO2005098476A1 (en) | 2004-03-29 | 2005-10-20 | Evolution Robotics, Inc. | Method and apparatus for position estimation using reflected light sources |
JP4427389B2 (ja) * | 2004-06-10 | 2010-03-03 | 株式会社トプコン | 測量機 |
EP1659417A1 (de) * | 2004-11-19 | 2006-05-24 | Leica Geosystems AG | Verfahren zur Bestimmung der Ausrichtung eines Ausrichtungsindikators |
EP1931945B1 (en) * | 2005-09-12 | 2011-04-06 | Trimble Jena GmbH | Surveying instrument and method of providing survey data using a surveying instrument |
DE102010043136B4 (de) * | 2010-10-29 | 2018-10-31 | Hilti Aktiengesellschaft | Messgerät und Verfahren für eine berührungslose Messung von Abständen bei einem Zielobjekt |
-
2012
- 2012-12-20 DE DE102012223928.6A patent/DE102012223928A1/de not_active Ceased
-
2013
- 2013-12-17 CN CN201380072596.XA patent/CN104981712A/zh active Pending
- 2013-12-17 JP JP2015548425A patent/JP2016505839A/ja active Pending
- 2013-12-17 WO PCT/EP2013/076802 patent/WO2014095784A1/de active Application Filing
- 2013-12-17 US US14/654,434 patent/US10048378B2/en active Active
- 2013-12-17 EP EP13814497.7A patent/EP2936202A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019090830A (ja) * | 2019-02-08 | 2019-06-13 | 株式会社トプコン | 測定装置、測定方法およびプログラム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10048378B2 (en) | 2018-08-14 |
US20150346341A1 (en) | 2015-12-03 |
CN104981712A (zh) | 2015-10-14 |
EP2936202A1 (de) | 2015-10-28 |
DE102012223928A1 (de) | 2014-06-26 |
WO2014095784A1 (de) | 2014-06-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2016505839A (ja) | 目標物の位置座標を決定するための方法及び装置 | |
US9146094B2 (en) | Automatic measurement of dimensional data with a laser tracker | |
US9400170B2 (en) | Automatic measurement of dimensional data within an acceptance region by a laser tracker | |
JP7139052B2 (ja) | 測量システム | |
JP4553573B2 (ja) | 測定系の較正のための方法と装置 | |
JP4847872B2 (ja) | 測量器のキャリブレーション | |
JP2016505838A (ja) | 目標物の位置座標を決定するための方法及び装置 | |
US20150042977A1 (en) | Measurement system with a measuring device and a scanning module | |
US20180210085A1 (en) | Method and Device for Determining the Two-Dimensional Positional Coordinates of a Target Object | |
JP2013190272A (ja) | 3次元レーザ測量装置及び3次元レーザ測量方法 | |
JP6899737B2 (ja) | 測量システム | |
US20150185327A1 (en) | Measurement system with a measuring device and a scanning module | |
JP6680628B2 (ja) | レーザスキャナ | |
JP7085888B2 (ja) | 測量システム | |
CN108205141B (zh) | 用于运行激光测距仪的方法 | |
GB2510510A (en) | Automatic measurement of dimensional data with a laser tracker | |
JP7289252B2 (ja) | スキャナシステムおよびスキャン方法 | |
US20140125997A1 (en) | Device and method for calibrating the direction of a polar measurement device | |
EP4390308A1 (en) | Determination of an optimal laser scanning plan | |
JP2023100945A (ja) | 測量装置、測量方法および測量用プログラム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160628 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20160928 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20161126 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170303 |