JP3803188B2

JP3803188B2 - Surveyor with mechanical height measurement function

Info

Publication number: JP3803188B2
Application number: JP36766997A
Authority: JP
Inventors: 雅実白井; 敦美金子
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2017-12-26
Also published as: JPH10293029A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトータルステーション等の測量機に関し、より詳しくは機械高を測定する機能を備えた測量機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年電子技術の発展に伴い、光波を光軸方向に発し、対象物によって反射され戻ってきた光波を受光して対象物までの距離を測定する、光波測距を行なうことができる装置が開発されている。光波測距は、測量機内の既知点を原点とし、この原点を地上測点の鉛直線上に設置して行なわれる。測距データから地上測点の地点高度を算出するには、原点と地上測点との鉛直距離、すなわち機械高が必要である。従来機械高の測定は、測量機本体の側面に係止金具を取り付け、巻尺の一端を係止金具に引掛け、他端を地面まで延ばして巻尺の目盛りを読み取ることにより行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように測量機本体の側面に巻尺を引掛けて測定する場合、巻尺が取り付けられた位置と地上測点とが水平方向に離れているので、機械高の測定結果に誤差が生じやすい。また巻尺による測定の精度は低いため、機械高を高精度に検出することは困難であり、したがって光波測距装置を用いて高精度の測距を行なったとしても、測距結果の精度は粗くなる。
【０００４】
本発明は、機械高を高精度に、しかも容易に得ることができる機械高測定機能付測量機を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による機械高測定機能付測量機は、測量機本体と、この測量機本体に支持され、水平軸の周りに回動自在な望遠鏡と、望遠鏡を介して測距用光波を出射する光波出射手段と、測距用光波を測量機本体の鉛直軸方向に位置する目標点へ向って導く光路手段と、目標点に導かれた測距用光波を利用して、所定の点から目標点までの距離を測定する測距手段とを備えたことを特徴としている。
【０００６】
好ましくは測量機本体は、測量機中心を通り、かつ水平軸を通る鉛直軸の周りに回転自在であり、測距手段は、測量機中心から目標点までの距離を測定する。光路手段は例えば、鉛直軸方向に延び、測距用光波が通るための光路穴を有する。光路穴の上下に形成された開口部にそれぞれ透明部材が設けられてもよい。測距手段は例えば、目標点からの反射光を検出することにより距離を測定する。
【０００７】
目標点に、光波出射手段からの出射光を反射し、測距手段に導く反射部材が設けられてもよい。反射部材は例えばコーナーキューブプリズムである。反射部材が設けられた場合、反射部材が設けられた位置に関する情報と、測距手段により測定された距離とに基いて、測量機の機械高が求められることが好ましい。この構成では例えば、反射部材が設けられた高さ位置と測定手段により測定された距離とが加算されて、機械高が求められる。またこの場合、機械高を計算するマイクロコンピュータと、機械高の数値を表示する表示部とが設けられてもよい。機械高は、例えば測量のデータとして用いられる。
【０００８】
好ましくは測量機本体に設けられた取手に反射部材が設けられ、望遠鏡が鉛直下方に向けられている状態において、反射部材を介して望遠鏡が視準できる。
【０００９】
機械高測定機能付測量機には、望遠鏡の水平軸周りの角度を測定するための高度分度が設けられることが好ましい。また、測距用光波の光波径を変更する光学部材が設けられてもよい。測量機本体の表面による測距用光波の反射を防止する反射防止アダプタが設けられてもよい。測量機本体に反射防止処理が施されてもよい。倍率を変える光学部材が反射ミラーの望遠鏡と反対側の光路上に設けられてもよい。
【００１０】
機械高測定機能付測量機には、可視光を反射させ、測距用光波を透過させる光学部材を有する求心望遠鏡が設けられてもよい。また、望遠鏡が鉛直軸に略一致したか否かを判定するための位置合わせ機構が設けられてもよい。この位置合わせ機構は例えば、望遠鏡に設けられた第１のマークと、測量機本体に設けられた第２のマークとを有する。あるいは位置合わせ機構は、望遠鏡に設けられた回転軸に形成された窪みと、測量機本体に設けられ、窪みに係合可能なボールとを有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による機械高測定機能付測量機の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、各実施形態において同一部材もしくは対応する部材には同一符号を付す。
【００１２】
図１〜図４は第１実施形態の構成を示し、測量機としてのトータルステーションを示している。図１と図２はトータルステーションのそれぞれ側面図と正面図である。図３は、望遠鏡を図１、図２の状態から水平軸周りに９０度回転させるとともに、望遠鏡の内部の構造を模式的に示したトータルステーションの正面図である。図４は図３と同じ状態を示し、取手と支持部を図２のＩＶ−ＩＶ線に沿って破断して示す図である。
【００１３】
トータルステーション２０には三脚（図示せず）に連結される台座２１が設けられる。台座２１には、トータルステーション２０と三脚とを固定するための固定板２１ｂと、この固定板２１ｂに支持された３つの水平調整部材２１ａとが設けられる。固定板２１ｂの中央には、三脚への連結に用いられる固定ネジを螺合するためのネジ穴４０が形成される。水平調整部材２１ａをそれぞれ軸周りに回転させることにより、トータルステーション２０の三脚に対する上下移動が可能であり、トータルステーション２０を水平に調整することができる。
【００１４】
台座２１の上方には、トータルステーション２０の中心を通る鉛直軸Ｊの周りに回動可能な測量機本体２３が設けられる。測量機本体２３は調整ネジ２５を操作することによって鉛直軸Ｊの周りに回動する。測量機本体２３の下部には、トータルステーション２０に関する種々の情報、あるいは測量結果を表示するための表示部２４が設けられる。測量機本体２３の内部には、トータルステーション２０に設けられた各装置を制御し、また種々の演算を行なうマイクロコンピュータ１１が設けられる。また測量機本体２３には、中央上面２３ａから鉛直下方向に向って貫通する光路穴４２が形成され、光路穴４２はネジ穴４０に臨んでいる。
【００１５】
測量機本体２３には望遠鏡収容空間２８が形成され、望遠鏡収容空間２８には望遠鏡ユニット２６が設けられる。望遠鏡ユニット２６は、測量機本体２３によって水平軸Ｓの周り（矢印Ａ方向）に回動自在に支持される。望遠鏡ユニット２６の略中央には望遠鏡２２が設けられ、望遠鏡２２は望遠鏡ユニット２６と一体的に水平軸Ｓの周りに回動する。測量機本体２３の上方には、望遠鏡収容空間２８を跨ぐようにして取手２７が設けられる。
【００１６】
トータルステーション２０を求心するとき、あるいは機械高を測定するとき、図３、４に示すように、望遠鏡２２は図１の状態から水平軸Ｓの周りに９０度回転させられる。すなわちトータルステーション２０は求心作業等において、望遠鏡２２の光軸が鉛直Ｊに一致した状態で使用される。
【００１７】
望遠鏡２２には、接眼レンズ３０、焦点板３２、ポロプリズム３４、中間レンズ３６および対物レンズ３８が設けられる。中間レンズ３６と対物レンズ３８の間には赤外線のみを反射させるダイクロイックミラー３１が配設され、ダイクロイックミラー３１の側方にはプリズム３５、発光素子３７および受光素子３９が設けられる。
【００１８】
発光素子３７は赤外線（測距用光波）を出射し、赤外線はダイクロイックミラー３１において反射され、対物レンズ３８から出射される。この赤外線は例えば測量鋲において反射し、対物レンズ３８を介してダイクロイックミラー３１に導かれる。そして赤外線はダイクロイックミラー３１において反射され、プリズム３５を介して受光素子３９に導かれる。
【００１９】
焦点板３２には、望遠鏡２２が対向する物体の像が中間レンズ３６と対物レンズ３８によって結像される。焦点板３２には、図５に示されるように、その中心を識別するための十字マーク３３が形成される。一方、取手２７の中央には反射部材すなわち反射ミラー２９が設けられ、反射ミラー２９は、望遠鏡２２が鉛直軸Ｊに一致するように下向きに回動された状態において接眼レンズ３０に対向する。
【００２０】
したがって、例えば望遠鏡２２を鉛直軸Ｊに一致するように下向きに回動した状態において、焦点板３２には、測量機本体２３の直下に位置する測量鋲等の像がネジ穴４０および光路穴４２を介して結像される。この焦点板３２上の像は、反射ミラー２９および接眼レンズ３０を介して視認され、望遠鏡２２の視準をとることができる。なお図３、図４において視準方向は鉛直軸Ｊに一致する。
【００２１】
接眼レンズ３０は望遠鏡２２に対して着脱可能であり、接眼レンズ３０を交換することにより望遠鏡２２の倍率を変更することができる。
【００２２】
図６はトータルステーション２０を三脚１２に取り付けて求心作業を行なうときの状態を示し、トータルステーション２０および三脚１２の一部を破断して示す正面図である。求心作業において、三脚１２は例えば測量鋲のほぼ真上に配置され、その上にトータルステーション２０が載置される。固定ネジ１８が三脚１２の頸部１６の下方から挿入され、固定板２１ｂに形成されたネジ穴４０に螺着されて軽く締められる。固定ネジ１８の中央には、軸方向に貫通する光路穴４４が形成され、光路穴４４は測量機本体２３の光路穴４２に対向する。
【００２３】
この状態において、望遠鏡２２が水平軸Ｓの周りに回動され、その光軸が鉛直軸Ｊに一致せしめられる。この作業は高度分度（図示せず）の目盛を見ながら行なわれる。高度分度は通常、トータルステーション、測距儀等の測量機において、望遠鏡の水平、高度方向の回転角度を検出するために設けられ、例えば光学式のロータリーエンコーダーによって構成される。
【００２４】
次に取手２７内の反射ミラー２９を介して、矢印Ｂ方向（図４参照）から望遠鏡２２内を視認しながら、接眼レンズ３０と中間レンズ３６の光軸上の位置が調節され、測量鋲の上面に形成されたマークによって定義される基点Ｐ（目標物）にピントが合わせられる。この合焦動作の後、固定ネジ１８が緩められる。そしてトータルステーション２０が頸部１６の表面に沿って平行移動せしめられ、図７に示されるように、焦点板３２の十字マーク３３と基点Ｐとが合致する状態で固定ネジ１８が締められてトータルステーション２０の求心が行なわれる。
【００２５】
図８は、機械高を測定する状態におけるトータルステーション２０を、三脚１２およびプリズムユニット５０とともに示す図であり、この図においてプリズムユニット５０は基点Ｐ上に載置されている。図９はプリズムユニット５０の平面図である。図１０は、プリズムユニット５０の一部を破断して示す正面図である。
【００２６】
プリズムユニット５０は円板形の整準台５２を有する。整準台５２は底面から突出して設けられた３つのピン、すなわち整準台５２に垂直に固定された基点ピン５４と、整準台５２を貫通して螺合する２つの整準ピン５５、５６とを有し、これらのピン５４、５５、５６は整準台５２の周縁部に、略等間隔に設けられる。整準台５２は、ピン５４、５５、５６を介して地表面等に載置される。
【００２７】
基点ピン５４の上端にはプリズムカバー６２が設けられ、プリズムカバー６２の中には、コーナーキューブプリズム（反射部材）６０が固定される。基点ピン５４の尖端部５４ａは地表面の基点Ｐに合わせて設置される。この尖端部５４ａとコーナーキューブプリズム６０のプリズム面６０ｂ内の任意設定位置Ｑまでの長さをプリズム高さＬ２とし、また基点ピン５４の中心軸を基点軸Ｔとする。なお、任意設定位置Ｑはプリズム定数によって定まる位置である。２つの整準ピン５５、５６は、整準台５２と螺合するネジ部５５ｂ、５６ｂを備える。したがって整準ピン５５、５６を軸周りに回転させることにより、基点軸Ｔが鉛直方向となるように整準台５２の水平状態を調整することができる。
【００２８】
整準台５２の上面の略中央には、整準台５２の水平状態を判断するための気泡管５３が設けられる。気泡管５３は、目視のために上面に気泡５３ａと目盛り５３ｂが設けられ、また気泡管５３の基準面が基点軸Ｔと直交するように設けられる。
【００２９】
コーナーキューブプリズム６０は３面直交型の反射鏡であり、ガラスの立方体の角の部分を切り落とし、その切り落とし面に垂直で立方体の角を通る軸を中心軸とする円筒状に側面を削り落として成形される。すなわちコーナーキューブプリズム６０は、互いに直交し、プリズムカバー６２の内周面に当接する３つの反射面６０ａと、プリズムカバー６２の開口面に一致する１つのプリズム面６０ｂとを有する。図９に示されるように正面から見ると、プリズム面６０ｂにおいて、隣り合う２つの反射面の稜線３本（図中、太線６４で示す）と、この稜線の像３本（図中、細線６６で示す）とが、交差しているように映って見える。基点軸Ｔは、６本の稜線の交点を通る。
【００３０】
次に機械高の測定について説明する。機械高の測定は、上述した求心作業の後、プリズムユニット５０をトータルステーション２０の下方に配置して行なわれる。
【００３１】
まず望遠鏡２２からコーナーキューブプリズム６０の視準を行ない、焦点板３２の十字線３３とコーナーキューブプリズム６０の任意設定位置Ｑとを合わせる（図７参照）。この状態で測距が行なわれる。すなわち、発光素子３７から赤外線が出射され、コーナーキューブプリズム６０において反射し、受光素子３９に導かれる。受光素子３９では、受光した赤外線に基いて、発光素子３７からコーナーキューブプリズム６０までの距離に対応した信号が出力される。この信号はマイクロコンピュータ１１において所定の処理を施され、これにより、トータルステーション２０の中心Ｏからコーナーキューブプリズム６０の任意設定位置Ｑまでの距離Ｌ１が算出される。
【００３２】
地表面から任意設定位置Ｑまでの高さＬ２は、プリズム定数を変更することにより、別の位置に定めることもできる。この高さＬ２のデータは、マイクロコンピュータ１１内のメモリに、プリズム高さとして記憶される。
【００３３】
以上のようにしてトータルステーション２０の中心Ｏからコーナーキューブプリズム６０の任意設定位置Ｑまでの距離Ｌ１が得られると、マイクロコンピュータ１１において、（１）式により機械高Ｈが求められる。もし測量鋲が地表面に対して凹陥し、あるいは突出していたときは、ノギス等を用いてその凹凸量ΔＨを測定し、（１）式により求められた機械高Ｈに対して凹凸量ΔＨを加減算することにより機械高を補正することが必要である。この補正後の機械高は必要に応じて表示部２４により表示される。なお、機械高をマイクロコンピュータ１１内のメモリに格納し、測量のデータとして使用することも可能である。
【００３４】
Ｈ＝Ｌ１＋Ｌ２・・・（１）
【００３５】
以上のように第１実施形態によれば、測量用の望遠鏡２２を用いて機械高を高精度に測定することができる。また第１実施形態によれば、求心を行なうとき、取手２７に設けられた反射ミラー２９と測量用の望遠鏡２２を使用するので、求心望遠鏡を設ける必要がなく、したがってトータルステーション２０の小型軽量化やコストダウンが可能である。
【００３６】
さらに第１実施形態では、コーナーキューブプリズム６０を基点Ｐ上に載置しているので、機械高Ｈをより高精度に求めることができる。すなわち、基点Ｐにプリズムユニット５０を載置せず、直接基点Ｐまでの距離を測定してもよいが、より正確な機械高を求め、精度の高い測量を行なうためには、プリズムユニット５０等の反射部材を載置することが好ましい。なお反射部材としては、反射シート等であってもよい。
【００３７】
図１１、図１２は第２実施形態のプリズムユニット７０を示す。トータルステーションの構成は第１実施形態と同じ構成であるので、その説明を省略する。
【００３８】
プリズムユニット７０はケーシング７２と基点ピン５４を有し、ケーシング７２は基点ピン５４の上端に設けられる。ケーシング７２には、コーナーキューブプリズム６０と気泡管５３が設けられる。コーナーキューブプリズム６０は、基点ピン５４の中心軸である基点軸Ｔに対して、プリズム面６０ｂが垂直になるように設けられる。気泡管５３は、その表面が基点軸Ｔに対して垂直になるように設けられる。
【００３９】
第２実施形態のトータルステーションを用いて測距を行なうとき、プリズムユニット７０は、作業者の手によって、気泡管５３の気泡５３ａが目盛り５３ｂの中心にあるように保持される。
【００４０】
以上のように第２実施形態では、プリズムユニット７０は整準台５２等の支持部材によって支持される構成を有しておらず、作業者が手で保持する必要があるが、その構成は非常に単純であり、製造コストを抑えることができる。また第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果、すなわち測量用の望遠鏡とコーナーキューブプリズム６０を用いることにより、高精度の機械高が容易に得られるという効果がある。
【００４１】
また測定点に専用の反射部材を使用せず、測定点からの測距用光波を測定するノンプリズムタイプの光波測距機を使用する場合においては、基点上に反射部材を置く必要はなく、基点で反射した測距用光波を測定することにより機械高を求めることが可能である。
【００４２】
図１３は本発明の第３実施形態を示す。第３実施形態では、トータルステーション２０に反射防止アダプタ８０が設けられており、その他の構成は第１実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００４３】
測距用光波の径は望遠鏡２２の対物レンズの径とほぼ等しく、また光路穴４２の径はスペースの都合上大きくし難い。すなわち通常、測距用光波の径は光路穴４２の径より大きく、光波はトータルステーション２０の外装で反射され、その外装での反射光の成分がノイズとなり測距精度に影響を与える。反射防止アダプタ８０はこのような測距用光波の反射を防止する装置であり、望遠鏡２２と測量機本体２３との間に設けられる。
【００４４】
反射防止アダプタ８０は、測量機本体２３に形成された光路穴４２と略同径のアダプタ光路穴８２を備えており、その外表面の全体に黒色塗装などの反射防止処理が施されている。反射防止アダプタ８０は位置決め環８４を有し、位置決め環８４は、測量機本体２３に形成された位置決め穴８６に嵌合される。これによりアダプタ光路穴８２は、その軸が鉛直軸Ｊに一致するように位置決めされ、望遠鏡２２から出射されて反射防止アダプタ８０を透過した測距用光波は、ノイズを発生させずに光路穴４２に入射する。
【００４５】
したがって第３実施形態によれば、測量用の望遠鏡２２を用いて高精度の機械高が得られるだけでなく、反射防止アダプタ８０を設けることにより、トータルステーションの外装による光波の反射を防止して、精度の高い測距値が得られる。
【００４６】
なお第３実施形態において、外装による測距用光波の反射を防止するために反射防止アダプタ８０を設けたが、代わりに例えばビームエキスパンダなどの光学ユニットを設け、光波径を変更する構成にしてもよい。また、装置外装の測距用光波が当たる部分に反射防止処理を行なってもよい。
【００４７】
図１４、図１５は本発明の第４実施形態を示す。第４実施形態では、トータルステーション２０の取手２７において、反射ミラー２９の近傍に倍率変更光学系９０が設けられており、その他の構成は第１実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００４８】
倍率変更光学系９０は、求心作業時に基点Ｐを視準しやすいように倍率を変更するために設けられる。倍率変更光学系９０は取手２７に収容され、その接眼レンズが取手９０の端部に臨むようにして配置される。したがって、Ｃ方向に沿って、倍率変更光学系９０、反射ミラー２９、望遠鏡２２、支持部光路穴４２を介して、鉛直下方の目標物（基点）が視準できる。この視準に関する光軸は、図中１点鎖線で示され、鉛直軸Ｊに一致する。
【００４９】
したがって第４実施形態によれば、測量用の望遠鏡２２を用いて高精度の機械高が得られるだけでなく、倍率変更光学系９０を用いることにより、求心の精度を高めることができる。
【００５０】
図１６は本発明の第５実施形態を示し、本実施形態では求心望遠鏡１００が設けられている。すなわち、第１から第４実施形態では測距用の望遠鏡２２を使用して求心作業を行なっているが、本実施形態では求心望遠鏡１００を使用して求心作業が行なわれる。
【００５１】
求心望遠鏡１００は、測量機本体２３の望遠鏡２２よりも下方に設けられる。求心望遠鏡１００の内部には接眼レンズ１０２、求心用焦点板１０４、光学部材１０６、対物レンズ１０７が設けられる。光学部材１０６の先端に形成されたビームスプリッタ１０６ａは光路穴４２内に臨んでおり、これにより望遠鏡光軸Ｋは、その一部が鉛直軸Ｊと一致するように折曲する。ビームスプリッタ１０６ａには、測距用光波を透過させ、可視光を反射させる特性を有するコーティングが施されている。
【００５２】
光路穴４２の上端と下端の開口部はそれぞれ、透明部材の１つであるカバーガラス１０８、１０９によって閉塞され、光路穴４２の防水、防塵が施されている。その他の構成は第１実施形態と同様であり、その説明は省略する。
【００５３】
以上のように本実施形態は、求心望遠鏡１００を備えたトータルステーション２０において、測距用光波のみを通すコーティングを施した光学部材１０６が設けられるとともに、光波穴４２が形成されている。したがって求心望遠鏡１００を介して鉛直下方の目標物（基点）を観察することができ、求心作業を行なうことができる。求心作業の後、上記各実施形態と同様に、望遠鏡２２を下方に向け、光学部材１０６を透過する光を利用して測距作業が行なわれ、機械高が検出される。すなわち、望遠鏡２２から出射された測距用光波は鉛直軸Ｊに沿って光学部材１０６を通り、中心Ｏから下方の目標物（基点）までの距離が測定される。なお、この測距において、カバーガラス１０８、１０９とビームスプリッター１０６の厚み分の距離を補正することが必要である。
【００５４】
図１７、図１８は本発明の第６実施形態を示す。第６実施形態は上記各実施形態と異なり、測距儀２００を用いて機械高を測定するように構成されている。
【００５５】
測距儀２００には、第１実施形態のトータルステーションと同様に、固定板２０１ｂと水平調整部材２０１ａを有する台座２０１が設けられ、固定板２０１ｂは三脚（図示せず）に固定するために設けられる。すなわち、水平調整部材２０１ａを軸周りに回転させることにより、測距儀２００が水平に調整可能である。固定板２０１ｂの中央には、三脚への連結に用いられる固定ネジを螺合するためのネジ穴２０２が形成される。
【００５６】
台座２０１の上方に設けられた測距儀本体２０３は、調整ネジ２０５を操作することにより、測距儀２００の中心を通る鉛直軸Ｊの周りに回動可能である。測距儀２００の下部には、測距儀２００に関する種々の情報を表示するための表示部２０４が設けられる。測距儀本体２０３の内部には、測距儀２００に設けられた各装置を制御し、また種々の演算を行なうマイクロコンピュータ（図示せず）が設けられる。また測距儀本体２０３には、中央上面２０３ａから鉛直下方向に向って貫通し、ネジ穴２０２に対向する光路穴２０６が形成される。
【００５７】
測距儀本体２０３に形成された収容空間２０７には、測距儀ユニット２０８が設けられ、測距儀ユニット２０８は、測距儀本体２０３によって水平軸Ｓの周りに回動自在に支持される。測距儀ユニット２０８は調整ネジ２０９を回転させることにより回動し、所定位置に固定される。測距儀ユニット２０８には測距用光学系（望遠鏡）２１０が設けられる。
【００５８】
測距儀２００には、測距用光学系２１０の光軸が鉛直軸Ｊに一致したか否かを判定するための位置合わせ機構が設けられる。位置合わせ機構は、測距儀ユニット２０８の側面に設けられた第１の指標部材２１１と、測距儀本体２０３の上面に設けられた第２の指標部材２１２とを有する。第１の指標部材２１１の下面２１１ａは水平軸Ｓを中心とする凹状円筒面であり、第２の指標部材２１２の上面２１２ａは水平軸Ｓを中心とする凸状円筒面である。これらの面２１１ａ、２１２ａは相互に摺接する。
【００５９】
第１の指標部材２１１の表面には、第２の指標部材２１２側を向く矢印の第１のマークＭ１が形成され、第２の指標部材２１２の表面には、第１の指標部材２１１側を向く矢印の第２のマークＭ２が形成される。これらのマークＭ１、Ｍ２は、測距用光学系２１０が鉛直軸Ｊに平行になった状態において、相互に合致するように形成される。すなわちマークＭ１、Ｍ２が設けられるのは、測距儀２００には通常、高度・水平分度が設けられないからである。
【００６０】
測距儀ユニット２０８には気泡管（図示せず）が設けられる。気泡管は、測距儀２００が水平状態に定められた状態において、気泡が気泡管の中心に位置するように構成される。
【００６１】
また測距儀ユニット２０８には、求心望遠鏡２１３が設けられる。求心望遠鏡２１３は、第５実施形態の求心望遠鏡１００（図１６参照）と同様な構成を有し、接眼レンズ２１４と、求心用焦点板２１５と、光学部材２１６と、対物レンズ２１７とを備える。
【００６２】
したがって第６実施形態では、まず求心望遠鏡２１３を介して鉛直下方の目標物（基点）が観察され、求心作業が行なわれる。そしてマークＭ１、Ｍ２が合うようにして測距儀ユニット２０８が下方に向けられ、測距が行なわれて機械高が検出される。すなわち第６実施形態によれば、第５実施形態と同様な効果が得られる。
【００６３】
図１９は本発明の第７実施形態を示す。第７実施形態は第６実施形態と比較し、測距儀ユニット２０８の測距用光学系（図示せず）の光軸を鉛直軸Ｊに合わせる位置合わせ機構の構成が異なり、その他の構成は同じである。
【００６４】
すなわち第７実施形態では、測距儀ユニット２０８に一体的に設けられ、測距儀本体２０３に回転自在に支持された回転軸２２０に、円錐状の窪み２２１が形成され、測距儀本体２０３には、窪み２２１に係合可能なボール２２２が設けられる。ボール２２２は、測距儀本体２０３に形成された収容穴２２３内に収容され、また収容穴２２３には、ボール２２２を窪み２２１側へ付勢するバネ２２４が収容される。
【００６５】
窪み２２１は、測距用光学系の光軸が鉛直軸Ｊに合う状態において、ボール２２２が係合するような位置に形成される。したがって第７実施形態の構成によれば、測距儀ユニット２０８を鉛直下方に向けるための作業が容易になる。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によると、測量機の機械高を高精度に、しかも容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるトータルステーションの側面図である。
【図２】図１に示すトータルステーションの正面図である。
【図３】望遠鏡を図１、図２の状態から水平軸周りに９０度回転させるとともに、望遠鏡の内部の構造を模式的に示したトータルステーションの正面図である。
【図４】図３と同じ状態を示し、取手と支持部を図２のＩ−Ｉ線に沿って破断して示す図である。
【図５】焦点板を示す正面図である。
【図６】トータルステーションを三脚に取り付けて求心作業を行なうときの状態を示し、トータルステーションの一部を破断して示す正面図である。
【図７】求心作業時における焦点板に結像される像を示す図である。
【図８】機械高を測定する状態におけるトータルステーションを三脚およびプリズムユニットとともに示す図である。
【図９】図８に示すプリズムユニットの平面図である。
【図１０】図８に示すプリズムユニットを一部を破断して示す側面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態である機械高測定機能付測量機のプリズムユニットを示す平面図である。
【図１２】図１１に示すプリズムユニットの側面図である。
【図１３】本発明の第３実施形態であるトータルステーションを、一部を破断して三脚と共に示す正面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態であるトータルステーションの断面図である。
【図１５】図１４に示すトータルステーションの正面図である。
【図１６】本発明の第５実施形態であるトータルステーションを、一部を破断して示す正面図である。
【図１７】本発明の第６実施形態であるトータルステーションを、一部を破断して示す正面図である。
【図１８】図１７に示すトータルステーションの側面図である。
【図１９】本発明の第７実施形態であるトータルステーションを、一部を破断して示す側面図である。
【符号の説明】
２０トータルステーション
２２望遠鏡
２３測量機本体
２７取手
４２、４４光路穴
５０プリズムユニット
６０コーナーキューブプリズム
Ｊ鉛直軸
Ｓ水平軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a surveying instrument such as a total station, and more particularly to a surveying instrument having a function of measuring a machine height.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the development of electronic technology, an apparatus capable of performing optical wave ranging has been developed that emits light waves in the direction of the optical axis, receives the light waves reflected and returned by the object, and measures the distance to the object. ing. Lightwave ranging is performed by setting a known point in the surveying instrument as the origin and setting this origin on the vertical line of the ground survey point. In order to calculate the altitude of the ground station from the distance measurement data, the vertical distance between the origin and the ground station, that is, the machine height is required. Conventionally, the measurement of the machine height is performed by attaching a locking metal fitting to the side surface of the surveying instrument main body, hooking one end of the tape measure on the locking metal fitting, extending the other end to the ground, and reading the scale of the tape measure.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when measuring with the tape measure attached to the side surface of the surveying instrument main body in this way, since the position where the tape measure is attached and the ground measurement point are separated in the horizontal direction, an error is likely to occur in the measurement result of the machine height. . In addition, since the accuracy of measurement with a tape measure is low, it is difficult to detect the machine height with high accuracy. Therefore, even if high-precision distance measurement is performed using an optical wave range finder, the accuracy of the distance measurement results is coarse Become.
[0004]
It is an object of the present invention to provide a surveying instrument with a mechanical height measuring function that can easily obtain a mechanical height with high accuracy.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A surveying instrument with a mechanical height measuring function according to the present invention includes a surveying instrument main body, a telescope supported by the surveying instrument main body and rotatable around a horizontal axis, and a light wave emission for emitting a ranging light wave via the telescope. Means, an optical path means for guiding a distance measuring light wave toward a target point located in the vertical axis direction of the surveying instrument body, and a distance measuring light wave guided to the target point, from a predetermined point to the target point And a distance measuring means for measuring the distance.
[0006]
Preferably, the main body of the surveying instrument is rotatable around the vertical axis passing through the center of the surveying instrument and passing through the horizontal axis, and the distance measuring means measures the distance from the center of the surveying instrument to the target point. The optical path means has, for example, an optical path hole that extends in the vertical axis direction and through which the distance measuring light wave passes. Transparent members may be provided in openings formed above and below the optical path hole, respectively. The distance measuring means measures the distance by detecting reflected light from the target point, for example.
[0007]
A reflection member that reflects the emitted light from the light wave emitting means and guides it to the distance measuring means may be provided at the target point. The reflecting member is, for example, a corner cube prism. When the reflecting member is provided, it is preferable that the mechanical height of the surveying instrument is obtained based on the information regarding the position where the reflecting member is provided and the distance measured by the distance measuring means. In this configuration, for example, the machine height is obtained by adding the height position where the reflecting member is provided and the distance measured by the measuring means. In this case, a microcomputer for calculating the machine height and a display unit for displaying the numerical value of the machine height may be provided. The machine height is used as survey data, for example.
[0008]
Preferably, a reflecting member is provided on a handle provided in the surveying instrument main body, and the telescope can be collimated through the reflecting member in a state where the telescope is directed vertically downward.
[0009]
It is preferable that the surveying instrument with a mechanical height measuring function is provided with an altitude degree for measuring an angle around the horizontal axis of the telescope. An optical member that changes the light wave diameter of the distance measuring light wave may be provided. An antireflection adapter that prevents reflection of the ranging light wave by the surface of the surveying instrument main body may be provided. An antireflection treatment may be applied to the surveying instrument main body. An optical member that changes the magnification may be provided on the optical path of the reflecting mirror opposite to the telescope.
[0010]
The surveying instrument with a mechanical height measuring function may be provided with a centripetal telescope having an optical member that reflects visible light and transmits light waves for distance measurement. In addition, an alignment mechanism for determining whether or not the telescope substantially coincides with the vertical axis may be provided. This alignment mechanism has, for example, a first mark provided on the telescope and a second mark provided on the surveying instrument main body. Alternatively, the alignment mechanism includes a recess formed in a rotating shaft provided in the telescope and a ball provided in the surveying instrument main body and engageable with the recess.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a surveying instrument with a machine height measuring function according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, in each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the same member or a corresponding member.
[0012]
1 to 4 show the configuration of the first embodiment, and show a total station as a surveying instrument. 1 and 2 are a side view and a front view, respectively, of the total station. FIG. 3 is a front view of the total station in which the telescope is rotated 90 degrees around the horizontal axis from the state of FIGS. 1 and 2 and the internal structure of the telescope is schematically shown. FIG. 4 shows the same state as FIG. 3, in which the handle and the support are broken along the line IV-IV in FIG. 2.
[0013]
The total station 20 is provided with a pedestal 21 connected to a tripod (not shown). The pedestal 21 is provided with a fixing plate 21b for fixing the total station 20 and the tripod, and three horizontal adjustment members 21a supported by the fixing plate 21b. In the center of the fixing plate 21b, a screw hole 40 for screwing a fixing screw used for connection to a tripod is formed. By rotating the horizontal adjustment member 21a around the axis, the total station 20 can be moved up and down with respect to the tripod, and the total station 20 can be adjusted horizontally.
[0014]
Above the pedestal 21, a surveying instrument main body 23 that is rotatable around a vertical axis J passing through the center of the total station 20 is provided. The surveying instrument main body 23 rotates around the vertical axis J by operating the adjustment screw 25. Under the surveying instrument main body 23, a display unit 24 for displaying various information related to the total station 20 or surveying results is provided. Inside the surveying instrument main body 23, there is provided a microcomputer 11 that controls each device provided in the total station 20 and performs various calculations. The surveying instrument main body 23 is formed with an optical path hole 42 penetrating vertically downward from the central upper surface 23 a, and the optical path hole 42 faces the screw hole 40.
[0015]
A telescope housing space 28 is formed in the surveying instrument main body 23, and a telescope unit 26 is provided in the telescope housing space 28. The telescope unit 26 is supported by the surveying instrument body 23 so as to be rotatable around the horizontal axis S (in the direction of arrow A). A telescope 22 is provided at substantially the center of the telescope unit 26, and the telescope 22 rotates around the horizontal axis S integrally with the telescope unit 26. A handle 27 is provided above the surveying instrument main body 23 so as to straddle the telescope housing space 28.
[0016]
When centering the total station 20 or measuring the machine height, as shown in FIGS. 3 and 4, the telescope 22 is rotated 90 degrees around the horizontal axis S from the state of FIG. That is, the total station 20 is used in a state where the optical axis of the telescope 22 coincides with the vertical J in centripetal work or the like.
[0017]
The telescope 22 is provided with an eyepiece lens 30, a focusing screen 32, a Porro prism 34, an intermediate lens 36, and an objective lens 38. A dichroic mirror 31 that reflects only infrared rays is disposed between the intermediate lens 36 and the objective lens 38, and a prism 35, a light emitting element 37, and a light receiving element 39 are provided on the side of the dichroic mirror 31.
[0018]
The light emitting element 37 emits infrared rays (ranging light waves), and the infrared rays are reflected by the dichroic mirror 31 and emitted from the objective lens 38. This infrared light is reflected by, for example, a surveying rod and guided to the dichroic mirror 31 through the objective lens 38. The infrared light is reflected by the dichroic mirror 31 and guided to the light receiving element 39 via the prism 35.
[0019]
An image of an object facing the telescope 22 is formed on the focusing screen 32 by the intermediate lens 36 and the objective lens 38. As shown in FIG. 5, a cross mark 33 for identifying the center of the focusing screen 32 is formed. On the other hand, a reflecting member, that is, a reflecting mirror 29 is provided at the center of the handle 27, and the reflecting mirror 29 faces the eyepiece 30 in a state where the telescope 22 is rotated downward so as to coincide with the vertical axis J.
[0020]
Therefore, for example, in a state where the telescope 22 is rotated downward so as to coincide with the vertical axis J, an image of a surveying rod or the like positioned directly below the surveying instrument main body 23 is displayed on the focusing screen 32 with the screw hole 40 and the optical path hole 42. Is imaged. The image on the focusing screen 32 is visually recognized through the reflecting mirror 29 and the eyepiece lens 30 and can be collimated by the telescope 22. 3 and 4, the collimation direction coincides with the vertical axis J.
[0021]
The eyepiece 30 can be attached to and detached from the telescope 22, and the magnification of the telescope 22 can be changed by replacing the eyepiece 30.
[0022]
FIG. 6 is a front view showing a state in which the total station 20 is attached to the tripod 12 to perform centripetal work, and a part of the total station 20 and the tripod 12 is cut away. In the centripetal operation, the tripod 12 is disposed almost directly above the surveying rod, for example, and the total station 20 is placed thereon. The fixing screw 18 is inserted from below the neck 16 of the tripod 12, and is screwed into the screw hole 40 formed in the fixing plate 21b to be lightly tightened. An optical path hole 44 penetrating in the axial direction is formed at the center of the fixing screw 18, and the optical path hole 44 faces the optical path hole 42 of the surveying instrument main body 23.
[0023]
In this state, the telescope 22 is rotated around the horizontal axis S and its optical axis is made to coincide with the vertical axis J. This operation is performed while looking at the scale of altitude scale (not shown). The altitude degree is usually provided to detect the rotation angle of the telescope in the horizontal and altitude directions in a surveying instrument such as a total station or a rangefinder, and is constituted by an optical rotary encoder, for example.
[0024]
Next, the positions of the eyepiece lens 30 and the intermediate lens 36 on the optical axis are adjusted while visually recognizing the inside of the telescope 22 from the direction of the arrow B (see FIG. 4) via the reflecting mirror 29 in the handle 27, so The focus is adjusted to the base point P (target) defined by the mark formed on the upper surface. After this focusing operation, the fixing screw 18 is loosened. Then, the total station 20 is translated along the surface of the neck 16, and as shown in FIG. 7, the fixing screw 18 is tightened in a state where the cross mark 33 of the focusing screen 32 and the base point P coincide with each other, and the total station 20. The centripetal is performed.
[0025]
FIG. 8 is a diagram showing the total station 20 in a state where the machine height is measured, together with the tripod 12 and the prism unit 50, and in this figure, the prism unit 50 is placed on the base point P. FIG. 9 is a plan view of the prism unit 50. FIG. 10 is a front view showing a part of the prism unit 50 in a cutaway manner.
[0026]
The prism unit 50 has a disk-shaped leveling table 52. The leveling table 52 has three pins protruding from the bottom surface, that is, a base pin 54 fixed perpendicularly to the leveling table 52, and two leveling pins 55 threaded through the leveling table 52, 56, and these pins 54, 55, 56 are provided at substantially equal intervals on the peripheral edge of the leveling table 52. The leveling table 52 is placed on the ground surface or the like via pins 54, 55, 56.
[0027]
A prism cover 62 is provided at the upper end of the base pin 54, and a corner cube prism (reflecting member) 60 is fixed in the prism cover 62. The pointed portion 54a of the base pin 54 is installed in accordance with the base point P on the ground surface. The length from the tip 54a to the arbitrarily set position Q in the prism surface 60b of the corner cube prism 60 is the prism height L2, and the central axis of the base pin 54 is the base axis T. The arbitrarily set position Q is a position determined by the prism constant. The two leveling pins 55 and 56 include screw portions 55 b and 56 b that are screwed into the leveling table 52. Accordingly, by rotating the leveling pins 55 and 56 around the axis, the horizontal state of the leveling table 52 can be adjusted so that the base axis T is in the vertical direction.
[0028]
A bubble tube 53 for determining the horizontal state of the leveling table 52 is provided in the approximate center of the upper surface of the leveling table 52. The bubble tube 53 is provided with a bubble 53a and a scale 53b on the upper surface for visual observation, and the reference surface of the bubble tube 53 is orthogonal to the base axis T.
[0029]
The corner cube prism 60 is a three-plane orthogonal reflector, which cuts off the corners of a glass cube and scrapes the side surfaces into a cylindrical shape with the axis perpendicular to the cut-off surface passing through the corners of the cube. Molded. That is, the corner cube prism 60 has three reflecting surfaces 60 a that are orthogonal to each other and abutted against the inner peripheral surface of the prism cover 62, and one prism surface 60 b that matches the opening surface of the prism cover 62. When viewed from the front as shown in FIG. 9, on the prism surface 60b, three ridge lines (indicated by a thick line 64 in the figure) of two adjacent reflecting surfaces and three images of the ridge lines (in the figure, thin line 66). Appears as if they intersect. The base point axis T passes through the intersection of six ridge lines.
[0030]
Next, the measurement of the machine height will be described. The measurement of the machine height is performed by arranging the prism unit 50 below the total station 20 after the centripetal work described above.
[0031]
First, collimation of the corner cube prism 60 is performed from the telescope 22, and the cross line 33 of the focusing screen 32 and the arbitrarily set position Q of the corner cube prism 60 are matched (see FIG. 7). Distance measurement is performed in this state. That is, infrared light is emitted from the light emitting element 37, reflected by the corner cube prism 60, and guided to the light receiving element 39. The light receiving element 39 outputs a signal corresponding to the distance from the light emitting element 37 to the corner cube prism 60 based on the received infrared light. This signal is subjected to predetermined processing in the microcomputer 11, whereby a distance L 1 from the center O of the total station 20 to the arbitrarily set position Q of the corner cube prism 60 is calculated.
[0032]
The height L2 from the ground surface to the arbitrarily set position Q can be determined at another position by changing the prism constant. The data of the height L2 is stored as the prism height in the memory in the microcomputer 11.
[0033]
When the distance L1 from the center O of the total station 20 to the arbitrarily set position Q of the corner cube prism 60 is obtained as described above, the machine height H is obtained from the equation (1) in the microcomputer 11. If the surveying ridge is depressed or protrudes from the ground surface, measure the unevenness ΔH using a caliper or the like, and calculate the unevenness ΔH with respect to the machine height H obtained by the equation (1). It is necessary to correct the machine height by adding and subtracting. The machine height after correction is displayed on the display unit 24 as necessary. The machine height can be stored in a memory in the microcomputer 11 and used as survey data.
[0034]
H = L1 + L2 (1)
[0035]
As described above, according to the first embodiment, the machine height can be measured with high accuracy using the surveying telescope 22. Further, according to the first embodiment, when performing the centripetal operation, the reflecting mirror 29 provided in the handle 27 and the surveying telescope 22 are used, so there is no need to provide the centripetal telescope. Cost reduction is possible.
[0036]
Furthermore, in the first embodiment, since the corner cube prism 60 is placed on the base point P, the machine height H can be obtained with higher accuracy. That is, the prism unit 50 may not be placed on the base point P, and the distance to the base point P may be directly measured. However, in order to obtain a more accurate machine height and perform highly accurate surveying, the prism unit 50, etc. It is preferable to mount the reflective member. The reflective member may be a reflective sheet.
[0037]
11 and 12 show a prism unit 70 of the second embodiment. Since the configuration of the total station is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0038]
The prism unit 70 has a casing 72 and a base pin 54, and the casing 72 is provided at the upper end of the base pin 54. The casing 72 is provided with a corner cube prism 60 and a bubble tube 53. The corner cube prism 60 is provided such that the prism surface 60 b is perpendicular to the base axis T that is the central axis of the base pin 54. The bubble tube 53 is provided such that its surface is perpendicular to the base axis T.
[0039]
When distance measurement is performed using the total station of the second embodiment, the prism unit 70 is held by the operator's hand so that the bubble 53a of the bubble tube 53 is at the center of the scale 53b.
[0040]
As described above, in the second embodiment, the prism unit 70 does not have a configuration that is supported by a support member such as the leveling table 52 and needs to be held by an operator by hand. The manufacturing cost can be reduced. Further, according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment, that is, the use of the surveying telescope and the corner cube prism 60 has an effect that a high-precision mechanical height can be easily obtained.
[0041]
In addition, when using a non-prism type lightwave distance measuring device that measures the distance measurement light wave from the measurement point without using a dedicated reflection member at the measurement point, there is no need to place a reflection member on the base point, The machine height can be obtained by measuring the distance measuring light wave reflected from the base point.
[0042]
FIG. 13 shows a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the antireflection adapter 80 is provided in the total station 20, and the other configuration is the same as that of the first embodiment, so that the description thereof is omitted.
[0043]
The diameter of the distance measuring light wave is substantially equal to the diameter of the objective lens of the telescope 22, and the diameter of the optical path hole 42 is difficult to increase because of space. That is, the diameter of the distance measuring light wave is usually larger than the diameter of the optical path hole 42, and the light wave is reflected by the exterior of the total station 20, and the component of the reflected light from the exterior becomes noise, which affects the distance measurement accuracy. The antireflection adapter 80 is a device that prevents such reflection of the ranging light wave, and is provided between the telescope 22 and the surveying instrument main body 23.
[0044]
The antireflection adapter 80 includes an adapter optical path hole 82 having substantially the same diameter as the optical path hole 42 formed in the surveying instrument main body 23, and the entire outer surface thereof is subjected to an antireflection process such as black coating. The antireflection adapter 80 has a positioning ring 84, and the positioning ring 84 is fitted into a positioning hole 86 formed in the surveying instrument main body 23. As a result, the adapter optical path hole 82 is positioned so that the axis thereof coincides with the vertical axis J, and the distance measuring light wave emitted from the telescope 22 and transmitted through the antireflection adapter 80 does not generate noise. Is incident on.
[0045]
Therefore, according to the third embodiment, not only a high-precision mechanical height can be obtained using the surveying telescope 22, but also by providing an antireflection adapter 80, reflection of light waves by the exterior of the total station can be prevented, A highly accurate ranging value can be obtained.
[0046]
In the third embodiment, the anti-reflection adapter 80 is provided to prevent the reflection of the ranging light wave by the exterior, but instead, for example, an optical unit such as a beam expander is provided to change the light wave diameter. Also good. Further, an antireflection treatment may be performed on a portion of the exterior of the apparatus that is hit by a distance measuring light wave.
[0047]
14 and 15 show a fourth embodiment of the present invention. In the fourth embodiment, a magnification changing optical system 90 is provided in the vicinity of the reflection mirror 29 in the handle 27 of the total station 20, and the other configuration is the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
[0048]
The magnification changing optical system 90 is provided to change the magnification so that the reference point P can be easily collimated during the centripetal operation. The magnification changing optical system 90 is accommodated in the handle 27 and is arranged so that the eyepiece lens faces the end of the handle 90. Therefore, a vertically downward target (base point) can be collimated through the magnification changing optical system 90, the reflecting mirror 29, the telescope 22, and the support portion optical path hole 42 along the C direction. The optical axis related to this collimation is indicated by a one-dot chain line in the figure and coincides with the vertical axis J.
[0049]
Therefore, according to the fourth embodiment, not only a high-accuracy mechanical height can be obtained using the surveying telescope 22, but also the centripetal accuracy can be increased by using the magnification changing optical system 90.
[0050]
FIG. 16 shows a fifth embodiment of the present invention, in which a centripetal telescope 100 is provided. That is, in the first to fourth embodiments, the centripetal operation is performed using the telescope 22 for distance measurement, but in this embodiment, the centripetal operation is performed using the centripetal telescope 100.
[0051]
The centripetal telescope 100 is provided below the telescope 22 of the surveying instrument main body 23. Inside the centripetal telescope 100, an eyepiece lens 102, a centripetal focusing plate 104, an optical member 106, and an objective lens 107 are provided. The beam splitter 106 a formed at the tip of the optical member 106 faces the optical path hole 42, whereby the telescope optical axis K is bent so that a part thereof coincides with the vertical axis J. The beam splitter 106a is provided with a coating having a characteristic of transmitting a distance measuring light wave and reflecting visible light.
[0052]
The openings at the upper end and the lower end of the optical path hole 42 are respectively closed by cover glasses 108 and 109 which are one of transparent members, and the optical path hole 42 is waterproofed and dustproof. Other configurations are the same as those of the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0053]
As described above, in the present embodiment, the total station 20 including the centripetal telescope 100 is provided with the optical member 106 coated with only the ranging light wave and the light wave hole 42 is formed. Therefore, a vertically downward target (base point) can be observed through the centripetal telescope 100, and centripetal work can be performed. After the centripetal work, the distance measuring work is performed using the light transmitted through the optical member 106 with the telescope 22 facing downward and the mechanical height is detected, as in the above embodiments. That is, the distance measuring light wave emitted from the telescope 22 passes through the optical member 106 along the vertical axis J, and the distance from the center O to the lower target (base point) is measured. In this distance measurement, it is necessary to correct the distance corresponding to the thickness of the cover glasses 108 and 109 and the beam splitter 106.
[0054]
17 and 18 show a sixth embodiment of the present invention. Unlike the above-described embodiments, the sixth embodiment is configured to measure the machine height using the range finder 200.
[0055]
As with the total station of the first embodiment, the rangefinder 200 is provided with a base 201 having a fixing plate 201b and a horizontal adjustment member 201a, and the fixing plate 201b is provided for fixing to a tripod (not shown). . That is, the rangefinder 200 can be adjusted horizontally by rotating the horizontal adjustment member 201a around the axis. A screw hole 202 is formed in the center of the fixing plate 201b for screwing a fixing screw used for connection to a tripod.
[0056]
The rangefinder main body 203 provided above the pedestal 201 can be rotated around a vertical axis J passing through the center of the rangefinder 200 by operating an adjustment screw 205. A display unit 204 for displaying various information related to the distance measuring instrument 200 is provided below the distance measuring instrument 200. Inside the distance measuring instrument main body 203, a microcomputer (not shown) for controlling each device provided in the distance measuring instrument 200 and performing various calculations is provided. Further, the distance measuring instrument main body 203 is formed with an optical path hole 206 penetrating vertically downward from the central upper surface 203 a and facing the screw hole 202.
[0057]
The accommodation space 207 formed in the distance measuring body 203 is provided with a distance measuring unit 208, and the distance measuring unit 208 is supported by the distance measuring body 203 so as to be rotatable around the horizontal axis S. . The distance measuring unit 208 is rotated by rotating the adjustment screw 209 and is fixed at a predetermined position. The distance measuring unit 208 is provided with a distance measuring optical system (telescope) 210.
[0058]
The distance measuring instrument 200 is provided with an alignment mechanism for determining whether or not the optical axis of the distance measuring optical system 210 coincides with the vertical axis J. The alignment mechanism includes a first index member 211 provided on the side surface of the distance measuring unit 208 and a second index member 212 provided on the upper surface of the distance measuring body main body 203. The lower surface 211a of the first index member 211 is a concave cylindrical surface centered on the horizontal axis S, and the upper surface 212a of the second index member 212 is a convex cylindrical surface centered on the horizontal axis S. These surfaces 211a and 212a are in sliding contact with each other.
[0059]
On the surface of the first indicator member 211, a first mark M1 with an arrow pointing to the second indicator member 212 side is formed, and on the surface of the second indicator member 212, the first indicator member 211 side is arranged. A second mark M2 with an arrow pointing toward it is formed. These marks M1 and M2 are formed so as to coincide with each other in a state in which the distance measuring optical system 210 is parallel to the vertical axis J. That is, the reason why the marks M1 and M2 are provided is that the rangefinder 200 is usually not provided with altitude and horizontal fraction.
[0060]
The distance measuring unit 208 is provided with a bubble tube (not shown). The bubble tube is configured such that the bubble is positioned at the center of the bubble tube in a state where the range finder 200 is set in a horizontal state.
[0061]
The distance measuring unit 208 is provided with a centripetal telescope 213. The centripetal telescope 213 has the same configuration as the centripetal telescope 100 (see FIG. 16) of the fifth embodiment, and includes an eyepiece lens 214, a centripetal focusing plate 215, an optical member 216, and an objective lens 217.
[0062]
Therefore, in the sixth embodiment, first, a vertically downward target (base point) is observed through the centripetal telescope 213, and centripetal work is performed. Then, the distance measuring unit 208 is directed downward so that the marks M1 and M2 are aligned, and the distance is measured to detect the machine height. That is, according to the sixth embodiment, the same effect as the fifth embodiment can be obtained.
[0063]
FIG. 19 shows a seventh embodiment of the present invention. The seventh embodiment differs from the sixth embodiment in the configuration of an alignment mechanism that aligns the optical axis of a distance measuring optical system (not shown) of the distance measuring unit 208 with the vertical axis J, and the other configurations are the same. The same.
[0064]
That is, in the seventh embodiment, a conical depression 221 is formed on the rotation shaft 220 that is provided integrally with the distance measuring unit 208 and is rotatably supported by the distance measuring main body 203. Is provided with a ball 222 that can be engaged with the recess 221. The ball 222 is housed in a housing hole 223 formed in the distance measuring instrument main body 203, and a spring 224 that biases the ball 222 toward the recess 221 is housed in the housing hole 223.
[0065]
The recess 221 is formed at a position where the ball 222 engages in a state where the optical axis of the distance measuring optical system is aligned with the vertical axis J. Therefore, according to the structure of 7th Embodiment, the operation | work for orienting the ranging unit 208 to the downward direction becomes easy.
[0066]
【The invention's effect】
According to the present invention, the machine height of the surveying instrument can be easily obtained with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a total station according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the total station shown in FIG.
FIG. 3 is a front view of a total station in which the telescope is rotated 90 degrees around the horizontal axis from the state of FIGS. 1 and 2 and the internal structure of the telescope is schematically shown.
4 is a view showing the same state as FIG. 3, with the handle and the support section broken along the line II in FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is a front view showing a focusing screen.
FIG. 6 is a front view showing a state in which the total station is attached to a tripod and performing centripetal work, and a part of the total station is broken away.
FIG. 7 is a diagram showing an image formed on a focusing screen during a centripetal operation.
FIG. 8 is a diagram showing a total station together with a tripod and a prism unit in a state of measuring a machine height.
FIG. 9 is a plan view of the prism unit shown in FIG.
10 is a side view showing a part of the prism unit shown in FIG.
FIG. 11 is a plan view showing a prism unit of a surveyor with a mechanical height measuring function according to a second embodiment of the present invention.
12 is a side view of the prism unit shown in FIG. 11. FIG.
FIG. 13 is a front view showing a total station according to a third embodiment of the present invention together with a tripod with a part broken away.
FIG. 14 is a sectional view of a total station according to a fourth embodiment of the present invention.
15 is a front view of the total station shown in FIG.
FIG. 16 is a front view showing a total station according to a fifth embodiment of the present invention, with a part thereof broken away.
FIG. 17 is a front view showing a total station according to a sixth embodiment of the present invention, with a part thereof broken away.
18 is a side view of the total station shown in FIG.
FIG. 19 is a side view showing a total station according to a seventh embodiment of the present invention, partly broken away.
[Explanation of symbols]
20 total stations
22 Telescope
23 Surveying instrument body
27 Toride
42, 44 Light path hole
50 Prism unit
60 Corner cube prism
J Vertical axis
S Horizontal axis

Claims

測量機本体と、
この測量機本体に支持され、水平軸の周りに回動自在な望遠鏡と、
前記望遠鏡を介して測距用光波を出射する光波出射手段と、
前記望遠鏡が鉛直下方に向けられた状態において、前記測距用光波を前記測量機本体の鉛直軸方向に位置する目標点へ向って導く光路手段と、
前記目標点に導かれた測距用光波を利用して、所定の点から目標点までの距離を測定する測距手段と
を備えたことを特徴とする機械高測定機能付測量機。The main body of the surveying instrument,
A telescope supported by the main body of the surveying instrument and rotatable about a horizontal axis;
A light wave emitting means for emitting a light wave for ranging through the telescope;
In the state where the telescope is directed vertically downward, an optical path means for guiding the distance measuring light wave toward a target point located in a vertical axis direction of the surveying instrument main body,
A surveying instrument with a mechanical height measuring function, comprising: distance measuring means for measuring a distance from a predetermined point to a target point using a distance measuring light wave guided to the target point.

前記測量機本体が、測量機中心を通り、かつ前記水平軸を通る鉛直軸の周りに回転自在であり、前記測距手段が前記測量機中心から目標点までの距離を測定することを特徴とする請求項１に記載の機械高測定機能付測量機。 The surveying instrument body is rotatable about a vertical axis passing through the center of the surveying instrument and passing through the horizontal axis, and the distance measuring means measures a distance from the center of the surveying instrument to a target point. A surveying instrument with a mechanical height measuring function according to claim 1.

前記光路手段が、鉛直軸方向に延び、前記測距用光波が通るための光路穴を有することを特徴とする請求項１に記載の機械高測定機能付測量機。 The surveying instrument with a mechanical height measuring function according to claim 1, wherein the optical path means has an optical path hole extending in a vertical axis direction and through which the distance measuring light wave passes.

前記光路穴の上下に形成された開口部にそれぞれ透明部材が設けられることを特徴とする請求項３に記載の機械高測定機能付測量機。 The surveying instrument with a mechanical height measuring function according to claim 3, wherein transparent members are respectively provided in openings formed above and below the optical path hole.

前記測距手段が、前記目標点からの反射光を検出することにより前記距離を測定することを特徴とする請求項１に記載の機械高測定機能付測量機。 The surveying instrument with a mechanical height measuring function according to claim 1, wherein the distance measuring unit measures the distance by detecting reflected light from the target point.

前記目標点に、前記光波出射手段からの出射光を反射し、前記測距手段に導く反射部材が設けられることを特徴とする請求項１に記載の機械高測定機能付測量機。 The surveying instrument with a mechanical height measuring function according to claim 1, wherein a reflection member that reflects outgoing light from the light wave emitting means and guides it to the distance measuring means is provided at the target point.

前記反射部材がコーナーキューブプリズムであることを特徴とする請求項６に記載の機械高測定機能付測量機。 The surveying instrument with a mechanical height measuring function according to claim 6, wherein the reflecting member is a corner cube prism.

前記反射部材が設けられた位置に関する情報と、前記測距手段により測定された距離とに基いて、測量機の機械高が求められることを特徴とする請求項６に記載の機械高測定機能付測量機。 7. The machine height measuring function according to claim 6, wherein a machine height of the surveying instrument is obtained based on information on a position where the reflecting member is provided and a distance measured by the distance measuring means. Surveyor.

前記反射部材が設けられた高さ位置と前記測定手段により測定された距離とが加算されて、前記機械高が求められることを特徴とする請求項８に記載の機械高測定機能付測量機。 The surveying instrument with a mechanical height measuring function according to claim 8, wherein the mechanical height is obtained by adding a height position where the reflecting member is provided and a distance measured by the measuring means.

前記機械高を計算するマイクロコンピュータと、前記機械高の数値を表示する表示部とを備えたことを特徴とする請求項８に記載の機械高測定機能付測量機。 9. The surveying instrument with a machine height measuring function according to claim 8, further comprising: a microcomputer for calculating the machine height; and a display unit for displaying a numerical value of the machine height.

前記機械高が測量のデータとして用いられることを特徴とする請求項８に記載の機械高測定機能付測量機。 The surveying machine with a mechanical height measuring function according to claim 8, wherein the mechanical height is used as survey data.

前記測量機本体に設けられた取手に反射部材が設けられ、前記望遠鏡が鉛直下方に向けられている状態において、前記反射部材を介して前記望遠鏡が視準できることを特徴とする請求項１に記載の機械高測定機能付測量機。 2. The telescope can be collimated through the reflecting member in a state where a reflecting member is provided on a handle provided in the surveying instrument main body and the telescope is directed vertically downward. Surveyor with mechanical height measurement function.

前記望遠鏡の水平軸周りの角度を測定するための高度分度を備えたことを特徴とする請求項１に記載の機械高測定機能付測量機。 The surveying instrument with a mechanical height measuring function according to claim 1, further comprising an altitude degree for measuring an angle around a horizontal axis of the telescope.

前記測距用光波の光波径を変更する光学部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の機械高測定機能付測量機。 The surveying instrument with a mechanical height measuring function according to claim 1, further comprising an optical member that changes a light wave diameter of the distance measuring light wave.

前記測量機本体の表面による前記測距用光波の反射を防止する反射防止アダプタを備えたことを特徴とする請求項１に記載の機械高測定機能付測量機。 The surveying instrument with a mechanical height measuring function according to claim 1, further comprising an antireflection adapter that prevents reflection of the ranging light wave by a surface of the surveying instrument main body.

前記測量機本体に反射防止処理が施されることを特徴とする請求項１に記載の機械高測定機能付測量機。 The surveying instrument with a mechanical height measuring function according to claim 1, wherein the surveying instrument main body is subjected to an antireflection treatment.

倍率を変える光学部材が、前記反射ミラーの前記望遠鏡と反対側の光路上に設けられることを特徴とする請求項１に記載の機械高測定機能付測量機。 The surveying instrument with a mechanical height measuring function according to claim 1, wherein an optical member for changing a magnification is provided on an optical path of the reflecting mirror opposite to the telescope.

可視光を反射させ、測距用光波を透過させる光学部材を有する求心望遠鏡が設けられることを特徴とする請求項１に記載の機械高測定機能付測量機。 The surveying instrument with a mechanical height measuring function according to claim 1, further comprising a centripetal telescope having an optical member that reflects visible light and transmits light waves for ranging.

前記望遠鏡が前記鉛直軸に略一致したか否かを判定するための位置合わせ機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の機械高測定機能付測量機。 The surveying instrument with a mechanical height measuring function according to claim 1, further comprising an alignment mechanism for determining whether or not the telescope substantially coincides with the vertical axis.

前記位置合わせ機構が、前記望遠鏡に設けられた第１のマークと、前記測量機本体に設けられた第２のマークとを有することを特徴とする請求項１９に記載の機械高測定機能付測量機。 20. The survey with a mechanical height measuring function according to claim 19, wherein the alignment mechanism includes a first mark provided on the telescope and a second mark provided on the surveying instrument main body. Machine.

前記位置合わせ機構が、前記望遠鏡に設けられた回転軸に形成された窪みと、前記測量機本体に設けられ、前記窪みに係合可能なボールとを有することを特徴とする請求項１９に記載の機械高測定機能付測量機。 The said alignment mechanism has the hollow formed in the rotating shaft provided in the said telescope, and the ball provided in the said surveying instrument main body and engageable with the said hollow. Surveyor with mechanical height measurement function.