JP2023146129A - 測量システム - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象面の平坦度及び水平度をコンクリート硬化前又は硬化後に測定可能な測量システムを提供する。【解決手段】遠隔操縦可能であり、飛行体４と測定器５を有する飛行装置２と、該飛行装置の飛行を制御し、該飛行装置と無線通信可能な遠隔操縦機とを有する測量システムであって、前記飛行装置は、所定の飛行経路４８に沿って前記飛行体を飛行させつつ、前記測定器で測定対象面４４の表面形状を測定する様構成された。【選択図】図５

Description

本発明は、小型無人飛行体（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｉｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ）を用いた測量システムに関するものである。

ビル等の建造物を建築する際には、各階の床面にコンクリートを打設し、更に打設したコンクリートが平坦且つ水平となる様に均し処理が行われる。

従来では、均し処理が完了したかどうか、即ち床面が平坦且つ水平であるかどうかは、作業者が目視又はデジタルレベルによって行っていた。然し乍ら、床面の平坦度及び水平度の確認は、硬化後の確認ではコンクリート表面を修正することは困難であり不十分であった。床面が傾斜した状態や細かな凹凸が存在する状態でコンクリートが硬化する前のリアルタイム計測が必要である。

特許６７０７０９８号公報 特開２０１６－１５１４２３号公報 特開２０１８－１８９５７６号公報

本発明は、測定対象面の平坦度及び水平度をコンクリート硬化前又は硬化後に測定可能な測量システムを提供するものである。

本発明は、遠隔操縦可能であり、飛行体と測定器を有する飛行装置と、該飛行装置の飛行を制御し、該飛行装置と無線通信可能な遠隔操縦機とを有する測量システムであって、前記飛行装置は、所定の飛行経路に沿って前記飛行体を飛行させつつ、前記測定器で測定対象面の表面形状を測定する様構成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記飛行体の少なくとも側面に複数の検出器が設けられ、前記飛行装置は、前記検出器の測定結果に基づき、水平方向全周に亘って障害物を検出可能に構成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記飛行装置は、前記検出器の検出結果に基づき、前記障害物を回避する様前記飛行体を飛行させる様構成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記測定器はレーザスキャナであり、測距光を射出し、反射測距光を受光して測距を行う測距部と、前記測距光の光軸上に設けられ、該測距光の光軸を２次元に偏向可能な光軸偏向部と、前記測距光の光軸の偏角を検出し、測角を行う射出方向検出部と、測定演算制御部とを具備し、該測定演算制御部は、所定のスキャンパターンで前記測距光がスキャンされる様前記光軸偏向部を駆動させる様構成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記測定器は、鉛直に対する傾斜をリアルタイムで検出可能な傾斜検出部を有し、前記測定演算制御部は、前記測距部による測距結果と、前記射出方向検出部による測角結果に基づき３次元座標を演算し、該３次元座標を前記傾斜検出部の検出結果に基づき補正する様構成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記測定対象面は部屋の内部に位置し、前記飛行装置は、前記検出器の検出結果に基づき、前記部屋の壁面を基準とした前記飛行体の前記部屋内の水平位置を求める様構成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記飛行装置の位置測定が可能な位置測定装置を更に有し、該位置測定装置は既知の位置に設けられ、前記飛行体の位置を測定可能且つ追尾可能に構成された測量システムに係るものである。

又本発明は、前記遠隔操縦機は、前記測定器の測定結果と、前記飛行体の位置に基づき、前記測定対象面全域の３次元マップを作成する様構成された測量システムに係るものである。

更に又本発明は、前記飛行経路は、前記測定器による測定範囲が所定量オーバラップする様に設定され、前記遠隔操縦機は、オーバラップ部分の測定結果に基づき前記測定対象面全域の３次元マップを作成する様構成された測量システムに係るものである。

本発明によれば、遠隔操縦可能であり、飛行体と測定器を有する飛行装置と、該飛行装置の飛行を制御し、該飛行装置と無線通信可能な遠隔操縦機とを有する測量システムであって、前記飛行装置は、所定の飛行経路に沿って前記飛行体を飛行させつつ、前記測定器で測定対象面の表面形状を測定する様構成されたので、該測定対象面のどの部分に凹凸や傾斜が存在しているかを容易に把握することができ、均し処理の精度を向上させることができるという優れた効果を発揮する。

本発明の第１の実施例に係る測量システムを説明する説明図である。 本発明の第１の実施例に係る測量システムに於ける飛行装置の制御系を示すブロック図である。 前記測量システムに於けるレーザスキャナの制御系を示すブロック図である。 前記測量システムに於ける遠隔操縦機の制御系を示すブロック図である。 本発明の第１の実施例に係る測量システムを用いた測定を説明する説明図である。 本発明の第２の実施例に係る測量システムを用いた測定を説明する説明図である。 本発明の第３の実施例に係る測量システムを用いた測定を説明する説明図である。 本発明の第４の実施例に係る測量システムを用いた測定を説明する説明図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１に於いて、本発明の第１の実施例について説明する。

測量システム１は、飛行装置（ＵＡＶ）２と、遠隔操縦機３から構成される。

前記飛行装置２は、主に飛行体４と、該飛行体４の下面の中心部に設けられた測定器としてのレーザスキャナ５と、前記飛行体４の下面に設けられた一対の脚部６と、前記飛行体４の側面に設けられた複数の検出器７と、前記遠隔操縦機３との間で通信を行う飛行体通信部８（後述）とを具備している。尚、図示では、前記レーザスキャナ５は説明上水平方向に向いた状態で示している。

尚、前記飛行体４には基準点が設定されている。該基準点は、例えば前記飛行体４の機械中心である。又、該飛行体４が水平姿勢に維持された状態では、前記レーザスキャナ５の光学中心は、前記基準点を通る鉛直軸心上に位置し、該基準点と前記レーザスキャナ５の光学中心との位置関係は既知となっている。尚、前記基準点と前記レーザスキャナ５の光学中心を通る軸心を垂直軸心とする。即ち、前記飛行体４の傾斜に伴い、前記鉛直軸心に対して前記垂直軸心が傾斜する。

前記レーザスキャナ５は、パルス発光又はバースト発光されたレーザ光線を測距光として射出し、光軸偏向部を介して所定の測定対象物に照射する。又、測定対象物で反射された測距光（反射測距光）が前記レーザスキャナ５で受光され、往復時間及び光速に基づき測定対象迄の距離が測定される。尚、前記測距光の前記光軸偏向部からの照射位置は、前記レーザスキャナ５の光学中心となっている。

前記脚部６は、前記飛行体４が水平姿勢である時に、該飛行体４の下面から下方に延出し、屈曲されて水平方向に延出し、更に前記飛行体４の下面迄上方に屈曲されて延出する断面コ字状の部材となっている。又、前記脚部６は前記飛行体４に一対、即ち２つ設けられており、前記脚部６の水平部は平行且つ前記飛行体４が着地した際の接地部となっている。

前記遠隔操縦機３は、例えばスマートフォンやタブレット等の携帯端末、或は該携帯端末に入力装置が接続又は一体化された装置となっている。前記遠隔操縦機３は、演算機能を有する演算装置、データやプログラムを格納する記憶部、更に端末通信部（後述）を有している。前記遠隔操縦機３は、前記端末通信部と前記飛行体通信部８との間で前記飛行装置２との無線通信が可能となっている。更に、前記遠隔操縦機３は、前記飛行装置２の飛行、前記レーザスキャナ５の測距作動を遠隔操作可能となっている。

次に、図１、図２に於いて、前記飛行装置２について説明する。

前記飛行体４は、放射状に延出する複数で且つ偶数のプロペラフレーム９（図示では９ａ～９ｄ）を有し、該プロペラフレーム９の中心は前記飛行装置２の中心となっている。各プロペラフレーム９の先端にそれぞれプロペラユニットが設けられる。該プロペラユニットは、前記プロペラフレーム９の先端に設けられたプロペラ１１（図示では１１ａ～１１ｄ）と、該プロペラ１１を回転させるプロペラモータ１２（図示では１２ａ～１２ｄ）とにより構成される。各プロペラ１１及び各プロペラモータ１２は、前記飛行体４に対して垂直方向及び水平方向に推力を発生する飛行駆動部を構成する。

又、前記飛行体４の側面には、複数の検出器７（図２中では７ａ～７ｄ）が設けられている。該検出器７は、例えばＬｉＤａｒ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）であり、所定の測定対象にレーザ光線を照射し、反射光や散乱光を検出することで、測定対象迄の距離や測定対象の形状を測定可能となっている。

又、各検出器７は、レーザ光線の水平方向の照射範囲が隣接する検出器７のレーザ光線の水平方向の照射範囲と所定量だけオーバラップする様に配置される。即ち、水平方向全周に亘って、前記検出器７による測定（障害物検知処理）が可能となっている。尚、図１中、１０は前記検出器７による測定範囲を示している。

更に、前記飛行体４には、飛行制御装置１３及びＩＭＵ１４が内蔵されている。

前記飛行制御装置１３は、主に演算制御部１６、記憶部１７、飛行制御部１８、プロペラモータドライバ部１９、スキャナ制御部２１、撮像制御部２２、姿勢検出部２３、前記飛行体通信部８とを具備している。

尚、本実施例では、前記スキャナ制御部２１が前記飛行制御装置１３に含まれているが、別構成としてもよい。例えば、前記レーザスキャナ５内に前記スキャナ制御部２１を設け、前記飛行体通信部８を介して前記飛行体４を前記レーザスキャナ５との間で制御信号の授受を行ってもよい。

前記記憶部１７には、プログラム格納部とデータ格納部とが形成される。前記プログラム格納部には、前記飛行体４を所定の高さ、所定の経路で自律飛行させる為の飛行制御プログラム、前記レーザスキャナ５による測距作動を制御する為の測距プログラム、前記ＩＭＵ１４の検出結果に基づき前記飛行体４の姿勢を演算する姿勢検出プログラム、前記検出器７の測定を制御する為の検出プログラム、前記検出器７の測定結果に基づき障害物を検知する検知プログラム、検知した障害物を回避する回避プログラム、取得したデータを前記遠隔操縦機３に送信し、又該遠隔操縦機３からの飛行指令や測定指令を受信する為の通信プログラム等のプログラムが格納されている。

前記データ格納部には、測定対象となる建造物の設計図面データ、前記検出器７の測定データ、前記姿勢検出部２３で検出した方向データ、前記姿勢検出部２３で検出した姿勢データが格納されると共に、更に各データを取得した時の時間等に基づき各データが関連付けられる。

前記飛行制御部１８は、飛行に関する制御信号に基づき、前記プロペラモータドライバ部１９を介して、前記プロペラ１１が所要の状態で回転する様に前記プロペラモータ１２を駆動させる。これにより、前記飛行制御部１８は、前記飛行体４を所定の方向に飛行させることができる。又、前記飛行制御部１８は、前記飛行体４の位置を維持した状態で（ホバリングさせた状態で）、水平方向に直交する２軸を中心に前記飛行体４を傾斜させることができると共に、前記２軸に直交する垂直軸心を中心に前記飛行体４を回転させることができる。

前記撮像制御部２２は、前記演算制御部１６から発せられる制御信号に基づき、前記検出器７の測定作動を制御する。該検出器７は、例えばＬｉＤａｒであり、所定の照射範囲をレーザ光線でスキャン可能であり、レーザ光線が照射された測定対象の距離データと表面形状データを取得できる様になっている。

前記姿勢検出部２３は、前記ＩＭＵ１４から発せられる検出信号に基づき、前記飛行体４の姿勢を検出する。該飛行体４には、予め基準方向及び基準姿勢が設定されており、前記ＩＭＵ１４は基準方向を基準とした回転角、即ち前記飛行体４の方向を検出できると共に、基準姿勢を基準とした傾斜角、傾斜方向を検出できる様になっている。検出された回転角及び姿勢は、前記姿勢検出部２３に出力される。

前記演算制御部１６は、前記記憶部１７に格納された各種プログラムに基づき、前記飛行体４を飛行させると共に、測定対象を測距光でスキャン（測定）する為の各種制御を実行する。又、前記演算制御部１６は、前記操縦信号や前記飛行体４の姿勢や回転角等に基づき、飛行に関する制御信号を演算し、前記飛行制御部１８に出力する。

次に、図３に於いて、前記レーザスキャナ５の詳細について説明する。

該レーザスキャナ５は、測距部２４、測定演算制御部２５、測定記憶部２６、光軸偏向部２７、射出方向検出部２８、傾斜検出部２９を具備し、これらは筐体３１内に収納され、一体化されている。

基準光軸Ｏ（後述）上に、前記測距部２４、前記光軸偏向部２７が配設されている。前記測距部２４は、前記光軸偏向部２７の中心を通過する測距光軸３２を有している。前記測距部２４は、前記測距光軸３２上にレーザ光線を測距光３３として発し、前記測距光軸３２上から入射する反射測距光３４を受光し、該反射測距光３４に基づき所定の測定対象の測距を行う。尚、前記測距部２４は光波距離計として機能する。又、該測距部２４で得られた測距データは前記測定記憶部２６に格納される。

レーザ光線としては、連続光或はパルス光、或は断続変調測距光（バースト光）のいずれかが用いられてもよい。尚、パルス光及びバースト光を総称してパルス光と称する。

前記測定演算制御部２５は、前記レーザスキャナ５の作動状態に応じて、各種プログラムを展開、実行して前記測距部２４の制御、前記光軸偏向部２７の制御等を行い、測定を実行する。尚、前記測定演算制御部２５としては、本装置に特化したＣＰＵ、或は汎用ＣＰＵが用いられる。

前記測定記憶部２６には、測距を実行する為の測定プログラム、前記光軸偏向部２７の偏向作動を制御する為の偏向制御プログラム、測距結果と測角結果に基づき３次元座標を演算する３次元座標演算プログラム、前記傾斜検出部２９の検出結果に基づき演算された３次元座標を補正する補正プログラム、各種演算を実行する為の演算プログラム等の各種プログラムが格納される。又、前記測定記憶部２６には、測距データ、測角データ、３次元座標データ等の各種データが格納される。

又、前記測定記憶部２６としては、例えば、磁気記憶装置としてのＨＤＤ、半導体記憶装置としての内蔵メモリ、メモリカード、ＵＳＢメモリ等種々の記憶手段が用いられる。前記測定記憶部２６は、前記筐体３１に対して着脱可能であってもよい。或は、前記測定記憶部２６は、所望の通信手段を介して外部記憶装置或は外部データ処理装置にデータを送出可能としてもよい。

前記光軸偏向部２７は、例えば±２０°の範囲で前記測距光軸３２を偏向し、該測距光軸３２に沿って前記測距光３３を射出する。尚、前記基準光軸Ｏは、前記光軸偏向部２７によって偏向されない状態の前記測距光軸３２と合致する様に設定される。又、前記基準光軸Ｏは、前記飛行体４の垂直軸心とも合致する。尚、前記光軸偏向部２７については、特許文献３に開示されたものを使用することができる。

前記光軸偏向部２７について更に説明する。該光軸偏向部２７は、一対の光学プリズム３５，３６を具備する。該光学プリズム３５，３６は、それぞれ同径の円板形であり、前記測距光軸３２上に該測距光軸３２と直交して同心に配置され、所定間隔で平行に配置されている。前記光学プリズム３５，３６の個々の回転を制御することで、前記基準光軸Ｏを基準として０°から最大偏角迄の任意の角度に前記測距光軸３２を偏向することができる。

又、前記測距光３３を連続して照射しつつ、前記光学プリズム３５，３６を連続的に駆動し、前記測距光軸３２を連続的に偏向することで、前記基準光軸Ｏを中心に前記測距光３３を所定のパターンで２次元スキャンさせることができる。即ち、前記基準光軸Ｏを中心とし、最大偏角迄偏向させた前記測距光軸３２が描く円が前記レーザスキャナ５による測定範囲３０（図１参照）となる。

前記射出方向検出部２８は、前記光学プリズム３５，３６の相対回転角、該光学プリズム３５，３６の一体回転角を検出し、前記測距光軸３２の偏向方向（射出方向）をリアルタイムで検出する。

射出方向検出結果（測角結果）は、前記測定演算制御部２５に入力され、該測定演算制御部２５は測距結果と射出方向検出結果とを関連付けて前記測定記憶部２６に格納する。

前記傾斜検出部２９は、例えば特許文献２に示されるジンバル機構を用いた傾斜検出部である。前記傾斜検出部２９により、鉛直に対する前記基準光軸Ｏの傾斜角、傾斜方向を検出することができる。検出された傾斜角、傾斜方向は、前記測定演算制御部２５に入力され、前記射出方向検出部２８が検出した測距結果と射出方向検出結果と関連付けられて前記測定記憶部２６に格納される。

前記測定演算制御部２５は、前記測距部２４による測距結果と、前記射出方向検出部２８による測角結果に基づき、前記レーザスキャナ５の光学中心を基準とする３次元座標が演算できると共に、前記傾斜検出部２９により検出された傾斜角、傾斜方向（姿勢）に基づき、前記３次元座標を前記基準光軸Ｏを鉛直とした場合の３次元座標へと補正することができる。

尚、上記では、前記レーザスキャナ５による測定処理が前記測定演算制御部２５により実行されているが、測定処理の一部又は全てが前記スキャナ制御部２１（前記飛行制御装置１３）により実行される様にしてもよい。

図４は、前記遠隔操縦機３の概略構成、及び前記飛行装置２と前記遠隔操縦機３の関連を示す図である。

前記遠隔操縦機３は、演算機能を有する端末演算処理部３７、端末記憶部３８、端末通信部３９、操作部４１、表示部４２を有している。

前記端末演算処理部３７は、クロック信号発生部を有し、前記飛行装置２から受信した前記検出器７による測定データ、前記レーザスキャナ５による測定データ等をそれぞれクロック信号に関連付ける。又、前記端末演算処理部３７は、受信した各種データを前記クロック信号に基づき時系列のデータとして処理し、前記端末記憶部３８に保存する。

該端末記憶部３８には、前記飛行装置２と通信を行う為の通信プログラム、操作画面や測定結果等を表示する為の表示プログラム、前記レーザスキャナ５の測定結果に基づき測定対象の平坦度や水平度等の情報を有する３次元マップを作成する為の３次元マップ作成プログラム、３次元マップに基づきコンクリート硬化後の表面形状を予測する為の表面状態予測プログラム、タッチパネル等を介して指示を入力する為の操作プログラム等のプログラムが格納される。又、前記端末記憶部３８には、測定対象となる建造物の設計図面データ等のデータが予め格納されている。

前記端末通信部３９は、前記飛行装置２との間で通信を行う。又、前記操作部４１は前記表示部４２と一体に設けられたコントローラのボタン等を介して各種指示を入力し、前記飛行体４の操作を行う。或は、前記表示部４２の全てをタッチパネルとしてもよい。該表示部４２が全てタッチパネルである場合には、前記操作部４１を省略してもよい。この場合、前記表示部４２には前記飛行体４を操作する為の操作パネルが設けられる。

前記表示部４２は、操作画面や前記レーザスキャナ５や前記検出器７で取得された測定結果を示す測定結果画面、作成された３次元マップを表示する３次元マップ表示画面等が表示される。

次に、図５を参照して、前記測量システム１を用いた床面の平坦度及び水平度（ＦＦＬ（Ｆｌｏｏｒ Ｆｌａｔｎｅｓｓ ａｎｄ Ｌｅｖｅｌｎｅｓｓ）の測定及び解析について説明する。

図５中、４３は構造物に於ける所定の階層の部屋を示し、４４は該部屋４３の床面のうちコンクリートが打設された測定対象面を示し、４５は柱等の障害物を示し、４６は壁面を示している。又、４７は前記飛行装置２が離発着する為の離発着ベースを示し、４８は前記飛行体４が飛行する、又は飛行した飛行経路を示している。

先ず、前記離発着ベース４７に着地した前記飛行装置２を所定の測定開始位置に設置する。又、前記飛行装置２の基準方向を所定の方向に設定する。本実施例では、測定開始位置は前記部屋４３の左端となっており、前記飛行体４の基準方向は例えば壁面４６へと向けられる。以下に於いては、基準方向を前方と称す。

前記離発着ベース４７は、例えば表面に所定の反射率を有するフィルタが設けられており、前記レーザスキャナ５で前記離発着ベース４７を測定した際の前記反射測距光３４の受光強度に基づき、前記離発着ベース４７を識別可能に構成されている。

前記飛行装置２が設置、基準方向が設定されると、作業者は、前記遠隔操縦機３を介して前記飛行装置２に測定開始指示を送信する。

測定開始指示が送信されると、前記飛行制御装置１３は、予め設定された飛行制御プログラムに基づき、前記飛行体４を所定の高さ、例えば３～５ｍ迄上昇させた後、前方（図５中、紙面に対して下側）に向って一定高さ且つ等速で飛行させる。又、前記飛行体４の飛行と並行して、前記測定対象面４４を所定のスキャンパターンでスキャンする様、前記レーザスキャナ５による測定を開始させ、測定結果を前記遠隔操縦機３にリアルタイムで送信させる。更に、前記検出器７による障害物検知処理を開始させる。

尚、前記飛行体４を３～５ｍの高さで飛行させた場合、前記レーザスキャナ５による前記測定範囲３０の直径は、３．４～５．６ｍ程度となる。

前記飛行体４の飛行中、該飛行体４の前側に設けられた検出器７ａが前方に前記壁面４６を検知すると、前記飛行制御装置１３は、前記飛行体４と前記壁面４６とが接触しない様に所定の旋回半径で前記飛行体４を１８０°旋回させる。旋回後は、前記飛行制御装置１３が再度前記飛行体４を前方へと飛行させる。

尚、前記飛行体４の旋回半径は、該飛行体４が前記壁面４６に向って飛行する往路の前記測定範囲３０と、前記飛行体４が前記壁面４６から離れる方向に飛行する復路の前記測定範囲３０とが、所定量オーバラップする様に設定される。又、前記飛行体４の旋回中も、前記レーザスキャナ５による測定、前記検出器７による障害物検知処理は続行されている。

前記飛行制御装置１３は、前記レーザスキャナ５の測定により前記離発着ベース４７を検出すると、前記飛行体４を前記離発着ベース４７に着陸させ、測定処理を終了する。

作業者は、測定処理の終了後、前記飛行装置２を前記離発着ベース４７と共に前記飛行経路４８と略直交する方向に予め設定された距離だけ移動させ、上記と同様に前記遠隔操縦機３を介して測定開始指示を送信する。この時、前記飛行装置２及び前記離発着ベース４７の移動量は、移動前の復路に於ける前記測定範囲３０と、移動後の往路に於ける前記測定範囲３０とが所定量オーバラップする距離となっている。尚、前記飛行装置２及び前記離発着ベース４７の移動距離は、前記検出器７の検出結果に基づき検出してもよく、検出結果を前記遠隔操縦機３に送信する様にしてもよい。

前記飛行装置２による測定処理中、前記飛行経路４８上に前記障害物４５が存在する場合がある。前記飛行制御装置１３は、前記検出器７ａにより前方に前記障害物４５が検知されると、該障害物４５の回避処理を実行する。回避処理に於いては、前記飛行制御装置１３は、各検出器７の測定結果に基づき、前記飛行体４が前記障害物４５と一定の距離を維持する様に前記飛行体４を制御する。

具体的には、前記飛行制御装置１３は、前記検出器７ａが前方に前記障害物４５を検知すると、前記飛行経路４８と直交し、且つ前記障害物４５が存在しない方向へと前記飛行体４を飛行させる。ここで、前記障害物４５が存在しない方向は、該障害物４５が前記測定範囲１０のどの位置に存在するかで判断することができる。

前記検出器７ａにより前記飛行体４の前方で前記障害物４５が検知されなくなると、即ち、前記障害物４５と接触しない位置まで前記飛行体４が飛行されると、前記飛行制御装置１３は、前記飛行体４を再度前方へと飛行させる。この時、前記障害物４５は、前記飛行体４の側方に設けられた検出器７ｂにより検知されている。

前記飛行体４の側方で前記障害物４５が検知されなくなると、前記飛行制御装置１３は、前記飛行経路４８と直交し、且つ前記障害物４５が存在していた方向へと前記飛行体４を再度飛行させる。この時、前記障害物４５は、前記飛行体４の後方に設けられた検出器７ｃにより検知されている。

前記飛行体４が元の前記飛行経路４８迄復帰されると、前記飛行制御装置１３は、前記飛行体４を前記壁面４６に向って再度飛行させる。

尚、回避処理後の、前記飛行体４の前記飛行経路４８への復帰は、前記測定範囲１０内に於ける前記障害物４５の位置に基づき行ってもよいし、前記検出器７の測定結果に基づき推定された前記飛行体４の位置に基づき行ってもよい。

前記飛行装置２による前記測定対象面４４の測定処理と、前記飛行装置２及び前記離発着ベース４７の移動を順次繰返し、前記測定対象面４４の全域に亘って測定が完了すると、前記測定対象面４４の平坦度及び水平度の測定が完了する。

平坦度及び水平度の測定が完了すると、前記端末演算処理部３７は、前記レーザスキャナ５による測定結果と前記端末記憶部３８に格納された設計図面データに基づき、前記３次元マップの作成処理を実行する。

前記端末演算処理部３７は、前記レーザスキャナ５の測定結果から、前記測距光３３でスキャンされた各点の高さデータを抽出し、高さデータから、各測定処理毎に前記測定対象面４４の表面形状データを作成する。

又、前記端末演算処理部３７は、前記飛行装置２と前記離発着ベース４７の予め設定した移動距離や前記検出器７の検出結果に基づき求められた移動距離、或は各表面形状データの形状に基づき、各表面形状データのレジストレーションを実行する。レジストレーションの実行により、各表面形状データが統合され、前記測定対象面４４全域の表面形状データである３次元マップが作成される。

作成された３次元マップは、前記表示部４２に表示されると共に、前記端末記憶部３８に格納される。尚、３次元マップに於いては、高さに応じて色分け表示してもよい。

尚、３次元マップとコンクリート硬化後の３次元マップは、施工現場毎に蓄積される様になっており、それぞれの３次元マップをデータベース化することで、前記端末演算処理部３７は、３次元マップに基づきコンクリート硬化後の表面形状を予測することができる。予測結果である表面形状予測画面が前記表示部４２に表示され、前記測定対象面４４の平坦度及び水平度の解析が完了する。

作業者は、前記測定対象面４４の平坦度及び水平度の解析結果に基づき、コンクリートの均し処理、或は均し後の修正を行い、コンクリートの打設処理を完了する。

上述の様に、第１の実施例では、前記飛行装置２に搭載した前記レーザスキャナ５により、コンクリートが打設された前記測定対象面４４の表面を上空から前記測距光３３でスキャンし、コンクリート硬化前の前記測定対象面４４の表面形状の測定及び解析を行っている。

従って、前記測定対象面４４のどの部分に凹凸が存在するか、どの部分が傾斜しているかを容易に把握することができるので、コンクリートの均し処理の精度を向上させることができると共に、均し処理及び均し処理後の修正に要する時間を短縮することができる。

尚、上記では、前記測定対象面４４全域での測定処理が完了した後、３次元マップを作成していたが、前記レーザスキャナ５の測定結果をリアルタイムで前記遠隔操縦機３に送信し、前記端末演算処理部３７がリアルタイムで３次元マップを作成してもよい。

３次元マップがリアルタイムで作成することで、前記測定対象面４４の凹凸や傾斜を作業者がリアルタイムで把握することができ、作業性の向上及び作業時間の短縮を図ることができる。

又、前記レーザスキャナ５がジンバル機構を有する前記傾斜検出部２９を具備しており、リアルタイムで鉛直に対する前記基準光軸Ｏの傾斜を検出し、前記レーザスキャナ５による測定結果を補正できるので、前記飛行体４の傾斜を前記レーザスキャナ５の測定結果にフィードバックする必要がない。

尚、第１の実施例では、前記検出器７としてＬｉＤａｒを使用しているが、ＬｉＤａｒに代えてＴＯＦカメラを使用してもよい。

又、第１の実施例では、コンクリート硬化前の前記測定対象面４４を測定する場合について説明したが、コンクリート硬化後の前記測定対象面４４も同様に測定可能であることは言う迄もない。

次に、図６に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図６中、図５中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

第２の実施例では、測定対象面４４上を紙面に対して上下方向に往復させつつ紙面に対して左から右方向へ平行移動する様飛行体４を自律飛行させつつレーザスキャナ５による測定を実行させ、一度の飛行で測定対象面４４全域を測定する様構成されている。

第２の実施例に於いては、端末記憶部３８に格納された設計図面データに基づき、前記飛行体４の飛行経路４８を予め設定する。該飛行経路４８は、往路と復路に於ける測定範囲が所定量オーバラップする様に設定される。又、障害物４５の位置は設計図面データから把握することができるので、前記障害物４５を避ける様に前記飛行経路４８が設定される。

遠隔操縦機３を介して測定開始指示が送信されることで、飛行制御装置１３は、前記飛行経路４８に沿って一定の高さ、一定の速度で前記飛行体４を飛行させつつ、前記レーザスキャナ５による前記測定対象面４４の測定を行う。

前記飛行体４の飛行中、各検出器７による測定がリアルタイムで実行される。前記飛行制御装置１３は、各検出器７の測定結果に基づき、壁面を基準とした前記飛行体４の前記部屋４３内での水平位置を推定する（ＳＬＡＭ：Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ）。又、前記飛行制御装置１３は、推定した前記飛行体４の位置と設計図面データとの比較に基づき、部屋４３内に於ける前記飛行体４の位置をリアルタイムで演算する。

尚、前記飛行体４の飛行中、前記飛行経路４８上に設計図面データ中には存在しない前記障害物４５が存在する場合がある。この場合には、第１の実施例に於ける回避処理により前記障害物４５の回避が実行される。

前記飛行経路４８に沿って前記飛行体４を飛行させ、前記測定対象面４４の全域に亘って測定が完了すると、該測定対象面４４の平坦度及び水平度の測定が完了する。前記測定対象面４４の平坦度及び水平度の解析処理については、第１の実施例と同様である。

第２の実施例に於いては、一度の飛行により前記測定対象面４４全域の測定が可能である。従って、作業者が前記飛行装置２及び離発着ベース４７を１往復毎に搬送する必要がないので、作業労力が低減できると共に、作業時間を短縮することができる。

又、第２の実施例では、各検出器７の検出結果に基づき、前記部屋４３中の前記飛行体４の位置を推定可能であるので、前記飛行経路４８に沿った前記飛行体４の自律飛行が可能となる。

尚、第２の実施例では、前記飛行体４の側面にのみ前記検出器７を設けているが、前記飛行体４の上面や下面にも前記検出器７を設けることで、前記部屋４３の天井や床面に対する前記飛行体４の位置（高さ）も求めることができる。この場合、前記飛行体４の高さは任意でよく、一定に維持する必要がないので、前記飛行体４の制御を容易とすることができる。

次に、図７に於いて、本発明の第３の実施例について説明する。尚、図７中、図５中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

第３の実施例に於ける測量システム１は、位置測定装置５１を更に具備している。該位置測定装置５１は、例えばトータルステーションであり、飛行体４や前記飛行体４に設けられたプリズム（図示せず）を測定可能且つ追尾可能に構成されている。

又、前記位置測定装置５１は、既知の３次元座標を有する点に設けられ、前記プリズムの測定結果に基づき、レーザスキャナ５の測定結果（レーザスキャナ５を基準とした３次元点群データ）を前記位置測定装置５１の設置位置を基準とする３次元点群データへと変換することができる。

第３の実施例では、第２の実施例と同様の方法により飛行経路４８を設定する。一方で、前記飛行体４の位置や高さは、前記位置測定装置５１により追尾されつつ測定されることで、リアルタイム且つ高精度に求められる。従って、測定対象面４４に対する平坦度及び水平度の測定を高精度で実行することができる。

尚、前記位置測定装置５１による追尾中、障害物４５により追尾が途切れる場合がある。図７中、５２は前記飛行体４の追尾が途切れたロスト位置を示し、５３は追尾が再会された再ロック位置を示している。

前記ロスト位置５２で追尾が途切れた場合、飛行制御装置１３は、第２の実施例と同様、検出器７の測定結果に基づき前記飛行体４の位置を推定しつつ、前記飛行経路４８に沿って前記飛行体４を飛行させる。

又、該飛行体４は一定の高さを等速で飛行しているので、位置測定装置５１は、前記飛行体４を再度追尾可能な前記再ロック位置５３を予測し、該再ロック位置５３を視準する。

該再ロック位置５３で前記飛行体４の追尾が再開されると、前記飛行制御装置１３は、前記位置測定装置５１が測定した前記飛行体４の位置に基づき、該飛行体４を前記飛行経路４８に沿って飛行させる。

次に、図８に於いて、本発明の第４の実施例について説明する。尚、図８中、図５中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

第４の実施例に於いては、レーザスキャナ５が下方ではなく、側方を測定可能に構成されている。

第４の実施例に於いては、測定対象面５４は施工済みの建造物の壁面等であり、前記測定対象面５４を前記レーザスキャナ５で測定し、前記測定対象面５４の表面形状データが取得されることで、該測定対象面５４の不陸や剥離、落下等の不具合を検出することができる。

又、赤外線カメラや分光計測器等を別途設け、前記測定対象面５４の温度分布や塩分濃度等を測定できる様にしてもよい。

尚、第４の実施例に於いて、前記飛行体４の位置は、第２の実施例と同様に、検出器７の測定結果に基づき求めてもよいし、第３の実施例と同様に、位置測定装置により求めてもよい。

１ 測量システム
２ 飛行装置
３ 遠隔操縦機
４ 飛行体
５ レーザスキャナ
１０ 測定範囲
１３ 飛行制御装置
２４ 測距部
２７ 光軸偏向部
３０ 測定範囲
３３ 測距光
３４ 反射測距光
４４ 測定対象面
４８ 飛行経路

Claims (9)

1. 遠隔操縦可能であり、飛行体と測定器を有する飛行装置と、該飛行装置の飛行を制御し、該飛行装置と無線通信可能な遠隔操縦機とを有する測量システムであって、前記飛行装置は、所定の飛行経路に沿って前記飛行体を飛行させつつ、前記測定器で測定対象面の表面形状を測定する様構成された測量システム。
2. 前記飛行体の少なくとも側面に複数の検出器が設けられ、前記飛行装置は、前記検出器の測定結果に基づき、水平方向全周に亘って障害物を検出可能に構成された請求項１に記載の測量システム。
3. 前記飛行装置は、前記検出器の検出結果に基づき、前記障害物を回避する様前記飛行体を飛行させる様構成された請求項２に記載の測量システム。
4. 前記測定器はレーザスキャナであり、測距光を射出し、反射測距光を受光して測距を行う測距部と、前記測距光の光軸上に設けられ、該測距光の光軸を２次元に偏向可能な光軸偏向部と、前記測距光の光軸の偏角を検出し、測角を行う射出方向検出部と、測定演算制御部とを具備し、該測定演算制御部は、所定のスキャンパターンで前記測距光がスキャンされる様前記光軸偏向部を駆動させる様構成された請求項２又は請求項３に記載の測量システム。
5. 前記測定器は、鉛直に対する傾斜をリアルタイムで検出可能な傾斜検出部を有し、前記測定演算制御部は、前記測距部による測距結果と、前記射出方向検出部による測角結果に基づき３次元座標を演算し、該３次元座標を前記傾斜検出部の検出結果に基づき補正する様構成された請求項４に記載の測量システム。
6. 前記測定対象面は部屋の内部に位置し、前記飛行装置は、前記検出器の検出結果に基づき、前記部屋の壁面を基準とした前記飛行体の前記部屋内の水平位置を求める様構成された請求項２～請求項５のうちのいずれか１項に記載の測量システム。
7. 前記飛行装置の位置測定が可能な位置測定装置を更に有し、該位置測定装置は既知の位置に設けられ、前記飛行体の位置を測定可能且つ追尾可能に構成された請求項１～請求項５のうちのいずれか１項に記載の測量システム。
8. 前記遠隔操縦機は、前記測定器の測定結果と、前記飛行体の位置に基づき、前記測定対象面全域の３次元マップを作成する様構成された請求項６又は請求項７に記載の測量システム。
9. 前記飛行経路は、前記測定器による測定範囲が所定量オーバラップする様に設定され、前記遠隔操縦機は、オーバラップ部分の測定結果に基づき前記測定対象面全域の３次元マップを作成する様構成された請求項１～請求項７のうちのいずれか１項に記載の測量システム。

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