JP4458530B2 - トータルステーション - Google Patents

Description

本発明は、測距・測角手段を備えた測距・測角儀であるモータドライブ駆動のトータルステーションに係り、特に、掘削機によりトンネルなどを掘削する際の掘削領域を示す基準となるマーキングを施すために使用されるレーザ光照射手段を備えたトータルステーションに関する。

従来、トンネルを掘削するに際しては、レーザ光照射手段であるレーザポインタを備えたモータドライブ駆動のトータルステーションを用いて、被掘削面にトンネル穴の輪郭に沿って間欠的にレーザ光をスポット照射し、レーザ光照射点にペイントなどでマーキングを施した後、トンネル穴の輪郭に対応するこのマーキングに沿って掘削することが行われている。即ち、トータルステーションは、路線に沿った工事計画物に関する計画情報（工事計画物の線形データと路線位置に対応する工事計画物の鉛直断面データ）および所定の駆動プログラムが記憶部に記憶された外部パソコンなどの遠隔制御装置からの制御信号によって駆動し、例えば予め所定の駆動プログラムにおいて設定されている所定の路線位置におけるトンネル穴設計値に沿ってレーザ照射光が間欠的にスポット照射されるようになっている（特許文献１参照）。

また、トンネルの掘削現場において、レーザポインタ付きトータルステーションは、このようなマーキング作業のために使用される他、トンネルの切羽面やトンネル穴内周面の所定位置を計測（測距・測角）したり、切羽面やトンネル穴内周面の所定位置にマーキングをするためにも使用され、トータルステーションの視準軸やレーザ光照射軸を任意位置に向けて動かすには、外部パソコンやリモコンなどの遠隔操作によってトータルステーションを任意の位置に向けることが行われている（特許文献２参照）。

特開２００１−１３３２６４号公報（第３頁から第５頁、図１から図４） 特開２００１−１２９５０号公報（第３頁から第６頁、図１から図３）

しかし、従来技術においては、トータルステーションの視準軸を任意の方向に動かすに際して、液体のチルトセンサ（Ｘ軸、Ｙ軸用チルトセンサ）の検出出力を基に視準軸の傾斜角を補正するようにしているので、トータルステーションの視準軸を任意の方向に位置決めするのに時間を要していた。すなわち、液体のチルトセンサでは視準軸を動かすときに視準軸の移動に伴って液体が揺れ、視準軸を任意の方向に動かした後、チルトセンサの検出出力が安定するまでに約０．５秒程度時間を要し、レーザマーキング位置の特定を行なうまでの待ち時間がある分、マーキング作業が遅れるという問題があった。

本発明は、従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザマーキング作業時の視準用望遠鏡の視準軸を任意の方向に動かしてレーザポイント位置を特定するまでの待ち時間を短縮することができるレーザポインタ付きトータルステーションを提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１に係るトータルステーションにおいては、視準用望遠鏡から視準点に向けて出射した測距光とその戻り光により器械点から視準点までの距離を測距する測距手段と、前記視準用望遠鏡の水平角と鉛直角を測角する測角手段と、視準用望遠鏡を取り付けた本体部と、前記本体部の前後方向の傾斜であるＸ軸チルト角を検出するＸ軸チルトセンサと、前記本体部の左右方向の傾斜であるＹ軸チルト角を検出するＹ軸チルトセンサと、制御信号にしたがって視準用望遠鏡を水平方向および鉛直方向に回転駆動制御する回転制御手段と、前記視準用望遠鏡の視準軸と同軸または平行のレーザ光照射軸に沿ってレーザ光を照射するレーザ光照射手段とを備えたトータルステーションにおいて、前記測角手段の測角による水平角と前記各チルトセンサの検出によるチルト角のうち視準点またはレーザ光照射点を移動する前の水平角とＸ軸チルト角とＹ軸チルト角をそれそれ記憶する記憶手段と、前記視準点またはレーザ光照射点を移動した後の視準点またはレーザ光照射点が指定されたときに、前記視準点またはレーザ光照射点移動後の視準点またはレーザ光照射点に前記視準用望遠鏡が視準されたと仮定したときの水平角と鉛直角を算出する水平・鉛直角算出手段と、前記記憶手段の記憶内容と前記水平・鉛直角算出手段の算出結果を基に前記視準点またはレーザ光照射点移動前の水平角と移動後の水平角との水平角偏差を算出するとともに、算出された水平角偏差と前記視準点またはレーザ光照射点移動前の各チルト角に基づいて前記視準点またはレーザ光照射点移動後の各チルト角を算出するチルト角算出手段と、前記水平・鉛直角算出手段の算出による水平角と鉛直角を前記チルト角算出手段の算出結果に従って補正し、補正された水平角と鉛直角それぞれの前記視準点またはレーザ光照射点移動前の水平角と鉛直角からのズレ量を算出して、前記ズレ量を０にするための制御信号を前記回転制御手段に出力する演算手段とを備えた構成とした。

（作用）回転制御手段は、記憶手段に記憶されている工事計画情報（例えば、トンネルの線形データと路線位置に対応するトンネルの鉛直断面データ）に基づいた所定の駆動プログラム（例えば、路線上の所定位置に対応するトンネル掘削断面上の複数の指定位置に順次レーザ照射光を向けるというプログラム）に対応する制御信号を受けて、水平軸及び鉛直軸の回転駆動を制御し、これにより、トンネルの切羽面上には、掘削予定のトンネル掘削断面の設計値に沿ってレーザ照射光が所定のタイミングで間欠的（一定時間毎）に移動する。この間に、作業員は、トンネル掘削断面の設計値に沿ったレーザ光照射点に順次ペイントでマーキングを行う。これにより、トンネル掘削断面の設計値に沿って付けられたペイントマークを目安として掘削機又はボーリングにより掘削を行うことができる。

また、工事計画物を形成する現場において、路線に沿った工事計画物の鉛直断面内の任意の位置に視準軸やレーザ光照射軸を向けたい場合は、距離入力手段により器械点から路線上の任意の位置までの距離を入力（指定）すると、表示手段の画面には、記憶部に記憶されている工事計画情報に基づいて、路線上の指定位置における工事計画物の鉛直断面（例えば、トンネル掘削断面）に関する画像が表示され、この鉛直断面画像が表示されている画面上のｘ’ｙ’座標と路線上の指定位置における工事計画物の鉛直断面（例えば、トンネル掘削断面）のｘｙ座標とは略対応したものとなっている（図５，６参照）。
そして、画面上に表示された画像（工事計画物の鉛直断面画像、例えば、トンネル掘削断面の画像）内で任意の点２３３ａを、視準点またはレーザ光照射点を移動した後の視準点またはレーザ光照射点として指定すると、水平・鉛直角算出手段により指定されたｘｙ座標に対する水平角（θｈ）及び鉛直角（θｖ）が算出される。また、記憶手段に視準点またはレーザ光照射点を移動する前の各チルト角（Ｘ０，Ｙ０）が記憶され、チルト角算出手段により前記チルト角（Ｘ０，Ｙ０）と視準点またはレーザ光照射点を移動する前と後の水平角の差を示す水平角偏差（θｈ−θ０）とを基に視準点またはレーザ光照射点移動後の各チルト角（ＸＨ，ＹＨ）が算出される。この算出結果に従って視準点またはレーザ光照射点移動後の水平角（θＨ）と鉛直角（θＶ）が演算手段で補正される。そして、演算手段によって、画面上の指定位置座標（ｘ’_１，ｙ’_１）に対応する工事計画物の鉛直断面（例えば、トンネル掘削断面）内のｘｙ座標（ｘ_１，ｙ_１）とトータルステーションの視準軸またはレーザ光照射軸とのズレ量、すなわち、補正された水平角（θＨ）と鉛直角（θＶ）それぞれの視準点またはレーザ光照射点移動前の水平角と鉛直角からのズレ量を算出する。さらに、演算手段はこのズレ量を０とするための制御信号を回転制御手段に出力し、これにより水平軸と鉛直軸が回転駆動されて、視準用望遠鏡の視準軸またはレーザ光照射軸が指定位置に向けられる。

例えば、掘削されたトンネル切羽面上の所定点の計測（測距・測角により三次元座標を得るための計測）を行いたい場合には、切羽面上の計測したい位置に反射ターゲットを設置し、目視した切羽面までの機械点からの概略距離を入力（指定）すれば、画面上には入力した距離に対応する路線位置におけるトンネル掘削断面画像が表示される。そこで、このトンネル掘削断面画像内において、前記ターゲット設置点に概略対応する位置を、視準点を移動した後の視準点として指定することで、指定位置と視準軸とのズレ量が求められ、このズレ量が０となるように、水平軸および鉛直軸の回転が制御されて、望遠鏡の視準点が指定位置に自動的に向けられる。そこで、測距・測角手段により、トンネル切羽面上の所定点を計測する。なお、測距手段の方式としては、位相差方式とパルス方式のいずれであってもよい。

また、発破を仕掛けるためにトンネル切羽面上の所定点にマーキングしたい場合は、同じく目視した切羽面までの概略距離を入力（指定）することで、画面上に表示されたトンネル鉛直断面画像内において、前記マーキングしたい所定点に概略対応する位置を、視準点を移動した後のレーザ光照射点として指定することで、指定位置とレーザ光照射軸とのズレ量が求められ、このズレ量が０となるように、水平軸および鉛直軸の回転が制御されて、レーザ光照射軸が指定位置に自動的に向けられる。そこで、レーザ照射手段によりレーザ光を照射し、レーザ光照射位置にマーキングすればよい。

また、掘削途中のトンネル内後方のトンネル穴内周面所定位置にロックボルト等の補強材を配設したい場合には、目視した補強材配設予定位置までの機械点からの概略水平距離を入力（指定）すれば、画面上には入力した距離に対応する路線位置におけるトンネル掘削断面画像が表示される。そこで、画面上に表示されたトンネル掘削断面画像内において、前記補強材配設予定位置に概略対応する位置を、視準点を移動した後のレーザ光照射点として指定することで、指定位置とレーザ光照射軸とのズレ量が求められ、このズレ量が０となるように、水平軸および鉛直軸の回転が制御されて、レーザ光照射軸が指定位置に自動的に向けられる。そこで、レーザ光照射手段によりレーザ光を照射し、レーザ光照射位置にマーキングすればよい。

このように、作業員は、計測したい位置やレーザ光を照射したい位置の器械点からの概略距離を入力するための操作と、画面上において視準点またはレーザ光照射点を指定するための操作を行うだけで、視準用望遠鏡の視準軸またはレーザ光照射軸を指定の方向に即座に向けることができる。

請求項２に係るトータルステーションにおいては、請求項１に記載のトータルステーションにおいて、前記チルト角算出手段は、Ｘ軸とＹ軸をそれぞれ水平角偏差だけ回転したときの座標変換に従って、視準点またはレーザ光照射点移動後の各チルト角を算出するように構成した。

（作用）視準点またはレーザ光照射点移動後の各チルト角を座標変換に従って算出しているので、移動後の各チルト角を正確に求めることができる。

以上の説明から明らかなように、請求項１に係るトータルステーションによれば、視準用望遠鏡の視準軸またはレーザ光照射軸を指定の方向に向けるときに、向ける前のチルト角検出値を基に向けた後のチルト角を算出し、この算出値を基に視準軸またはレーザ光照射軸を指定の方向に向けた後の水平角と鉛直角を算出しているので、チルト角を考慮して水平角と鉛直角を補正して所定位置にレーザ照射光を向けるまでの時間が著しく短縮される。

請求項２に係るトータルステーションによれば、移動後の各チルト角を座標変換によって求めているので、視準点またはレーザ光照射点移動後の各チルト角を正確に求めることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態に付き、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図８は、本発明の一実施例であるトータルステーションを示し、図１は本発明の一実施例を示すレーザポインタ付きトータルステーションの全体構成を説明するためのブロック図であり、図２は同トータルステーションの光学系と自動視準装置を説明する図であり、図３（ａ）は同トータルステーションの正面図であり、図３（ｂ）は同トータルステーションの背面図であり、図３（ｃ）は同トータルステーションのタッチパネルディスプレイを抜き出して示す図であり、図４は同トータルステーションの自動視準装置に用いられる十字形ラインセンサを説明する図であり、図５は計測制御機に用いられるディスプレイの構成を説明する図であり、図６はトンネル掘削断面を示す図であり、図７は視準点またはレーザ光照射点を移動した後のチルト角を座標変換によって求める方法を説明するための図であり、図８は望遠鏡の視準軸を任意の方向に向けるときの作用を説明するためのフローチャートである。

本実施例のレーザポインタ付きトータルステーション１１０は、図３にその外観全体を示すが、例えば暗い工事現場などで工事計画物であるトンネルを掘削する場合のトンネル切羽面に掘削基準となるマーキングを施す際のマーキング位置をレーザ照射光で照射するために使用されるもので、トータルステーション１１０に備わっている視準用望遠鏡４６は、図３（ａ）に示したように、視準用望遠鏡４６の光学系の中心に視準軸Ｏが設定されており、この視準軸Ｏからオフセットした位置（δｘ，δｙ）には、レーザ光照射手段であるレーザポインタのレーザ光照射軸Ｏ１が視準軸Ｏと平行に設定されている。また図３（ａ），（ｂ）に示したように、整準台４０上に水平回転可能に水平回転軸（鉛直軸）４３Ａを取り付け、この水平回転軸（鉛直軸）４３Ａに一体化したトータルステーション本体部（以下、本体部という）４２の一対の柱部４４間に、鉛直回転軸（水平軸）４３Ｂにより望遠鏡４６が鉛直回転可能に取り付けられている。即ち、望遠鏡４６は、整準台４０に対し、水平回転軸（鉛直軸）４３Ａにより水平回転でき、鉛直回転軸（水平軸）４３Ｂにより鉛直回転できる。

また、整準台４０は、自動整準台として下盤３４、定盤３５、３本の整準ねじ部３６を備えており、３本の整準ねじ３６のうち２本の整準ねじ３６は回転駆動軸として、駆動モータ（図示省略）に連結されている。定盤３５上部には本体部４２が固定され、下盤３４は三脚またはベース盤（図示省略）に固定されるようになっている。さらに定盤３５の縁には、制御回路が内蔵されたＸ−Ｙ座標傾斜センサ（図示省略）が固定されている。この傾斜センサは、本体部４２の傾斜量（θｘ，θｙ）を検出し、この検出出力を、２本の整準ねじ３６に設けられた駆動モータに供給するようになっている。各駆動モータは、傾斜量（θｘ，θｙ）を０にする方向に整準ねじ３６を回転駆動して、本体部４２を自動的に水平状態に維持するように構成されている。即ち、トータルステーション１１０を設置した際に、トータルステーション１１０が振動などで傾いた状態のときでも常に水平状態を保つことができるように構成されている。この自動整準装置については、例えば特２６５５２７６号，特２６８８９３３号において詳しく開示されている。

また、本実施例のトータルステーション１１０の本体部４２には、図１及び図３（ａ）に示すように、本体部４２の前後方向（Ｘ軸方向）の傾斜（角度）であるＸ軸チルト角を検出するＸ軸チルトセンサ２２Ｘと、本体部４２の左右方向（Ｙ軸方向）の傾斜（角度）であるＹ軸チルト角を検出するＹ軸チルトセンサ２２Ｙが設けられている。なお、図３（ａ）において、左右方向をＹ軸、Ｙ軸と直交し紙面と垂直な方向をＸ軸とする。チルトセンサ２２Ｘ、２２Ｙの検出によるチルト角は、本体部４２の傾きに伴う測角値を補正するために用いられる。すなわち、本体部４２がＸ軸に対して傾いているときには、その傾きが鉛直角（天頂角）の誤差となり、本体部４２がＹ軸に対して傾いているいときには、本体部４２の水平回転により、その傾きが水平角の誤差となるので、各チルトセンサ２２Ｘ、２２Ｙの検出値を基に水平角と鉛直角を補正することとしている。

本実施例のトータルステーション１１０は、視準望遠鏡４６で捕らえた測定対象、例えば、トンネルの切羽面に設置した反射ターゲット９０に向けて照明光を照射する照明装置を有する自動視準型トータルステーションとして構成されている。具体的には、図１および図３に示したように、視準用望遠鏡４６を介しての視準により、器械点から測定点までの距離を測定する測距手段としての測距部（光波距離計）４８と、視準用望遠鏡４６（の視準軸Ｏ）の水平角を測定する水平測角部（水平エンコーダ）５０と、視準用望遠鏡４６（の視準軸Ｏ）の垂直角（鉛直角）を測定する垂直測角部（垂直エンコーダ）５２と、視準用望遠鏡４６（の視準軸Ｏ）の水平角を制御する水平制御部（水平サーボモータ）５４と、視準用望遠鏡４６（の視準軸Ｏ）の垂直角（鉛直角）を制御する垂直制御部（垂直サーボモータ）５６と、これら各部を制御するとともに、測定結果を算定するためのＣＰＵ（演算制御部）５８とを備えている。もちろん、視準用望遠鏡４６は、手動で容易に回転させることもできる構成としている。

さらに、本実施例のトータルステーション１１０は、反射ターゲット９０を用いた自動視準のためにタッチペン６８または指などの測定点指定手段で触れることにより測定点を指定したり、各種データやコマンドなどを入力することができるタッチパネルディスプレイ６４と、トータルステーション１１０とは別体の遠隔操作器としての計測制御機（パーソナルコンピュータ）２００などの外部機器と無線または有線で情報の授受（データの入出力）を行うための入出力装置６６とを備えている。

タッチパネルディスプレイ６４は、図３（ｂ）に示すように、本体部４２の下部背面に取り付けられており、ここには、視準カメラ光学系の視準軸（光軸）Ｏの方向を示すレチクル線（十字線）９２、各種のコマンドを入力するためのアイコン、データを入力するためのテンキー、測距部４８や測角部（測角手段）５０、５２で得た測定結果などを表示できるようになっている。なお、測定点に設置された反射ターゲット９０を視準した状態では、タッチパネルディスプレイ６４上には、後述する視準カメラ光学系４７によって撮像された反射ターゲット９０の画像９０_１が表示される。タッチパネルディスプレイ６４上のレチクル線（十字線）９２は、視準用望遠鏡４６を上下左右方向に回動させても移動することはない。図３（ｂ），（ｃ）のタッチパネルディスプレイ６４は、視準望遠鏡４６の視準軸Ｏを示すレチクル線（十字線）９２と反射ターゲット像９０_１の中心がズレている状態と重なった状態（一致した状態）を示している。

また、タッチパネルディスプレイ６４の代わりに、液晶ディスプレイなどの表示装置と、種々のコマンドやデータ入力のためのキーボードとを別体にして備えたものを用いたり、測定点指定手段としては、カーソル移動キー、マウス、トラックボール、ジョイスティックなどを用いてもよい。

視準カメラ光学系４７は、その視準軸Ｏ上に、対物レンズ１１、反射プリズム７０、ダイクロイックミラー７２、ビームスプリッタ１２０、合焦レンズ１９、視準ＣＣＤカメラ素子４５が設置されて構成されている。また、視準カメラ光学系４７は、測距光を出射する赤外線ＬＥＤなどの発光素子７４と、この測距光を集光する集光レンズ７６と、集光された測距光を反射プリズム７０に向けて反射するダイクロイックミラー７８とで構成される測距部光学系を有し、この測距部光学系の光軸Ｏ２は、視準軸Ｏと共役の光学系で視準軸Ｏと同軸測距部光学系とされ、対物レンズ１１から略平行光が出射される。なお、レンズ７６から拡散光を送光するようにしてもよい。

さらに、視準カメラ光学系４７は、可視光で照明するＬＥＤなどの光源８０と、この照射光を集光する集光レンズ８２と、集光された照明光を反射プリズム７０に向けて反射するミラー８４とで構成される照明装置を有している。この照明装置の光軸Ｏ３は、視準軸Ｏと共役の光学系で視準軸Ｏと同軸照明光学系とされ、対物レンズ１１からは略平行光が出射される。

さらに、視準カメラ光学系４７では、測定点に設置した反射ターゲット９０で反射され拡散された測距光がダイクロイックミラー７２で反射してフォトダイオードなどの受光素子８６に入射し、ＣＰＵ５８において距離計測される。また、反射ターゲット９０の像はビームスプリッタ１２０を通過し合焦レンズ１９を経て、デジタル画像に変換する視準ＣＣＤカメラ素子４５上に結像し、タッチパネルディスプレ６４上に反射ターゲット像９０_１として表示される。光源８０が点滅する場合には、ディスプレイ６４上に現れる反射ターゲット像９０_１も点滅する。なお、反射ターゲット９０で反射された光源８０の光の一部は、ビームスプリッタ１２０を介して十字形ラインセンサ１２２上において受光スポット１３０として結像する（図４参照）。なお、光源８０の結像（受光スポット）１３０がラインセンサ１２２（１２３，１２４）のピクセル上に来ない場合もあるので、視準用望遠鏡４６を鉛直方向，水平方向に回動して、光源８０の結像（受光スポット）１３０の少なくとも一部がラインセンサ１２３，１２４のピクセル上に来るようにすることで、光源８０の結像中心１３１位置を認識できる。そして、光源８０の結像中心１３１がラインセンサ１２２の中心１２５に一致するように、視準用望遠鏡４６が鉛直方向，水平方向に回動される（自動視準される）ことになる。なお、視準カメラ光学系４７において、視準ＣＣＤカメラ素子４５の代わりに、その他の適当な撮像素子を用いてもよく、十字形ラインセンサ１２２の代わりに４分割センサなどのセンサを適宜用いてもよい。

照明光としては、赤外線レーザ光でもよいが、本実施例では、視野全体に照明光が広がりやすいように、ＬＥＤなどの光源８０による可視光の照明光を出射する照明装置を備えた。

また、本実施例では、光源８０をＣＰＵ５８からのオン／オフ切替指令により点滅可能にしている。もちろん、適当な変調回路により光源８０を点滅可能にしてもよい。光源８０を点滅させると、暗所で直接見る反射ターゲット９０も、タッチパネルディスプレイ６４上の反射ターゲット像９０_１も点滅するので、一層反射ターゲット９０を視認しやすく測定点の指定が容易になる。

また発光素子７４から出射された測距光（ＬＥＤまた赤外線レーザ光）は、集光レンズ７６、ダイクロイックミラー７８、反射プリズム７０、対物レンズ１１を経て、測定対象のターゲットに向けて送光される。そして、反射ターゲット９０で反射された測距光は、今来た光路を逆進し、対物レンズ１１を透過して、ダイクロイックミラー７２で直角方向に反射され、受光素子８６に入射する。反射ターゲット９０までの距離は、従来と同様に、発光素子７４から図示しない光ファイバにより直接受光素子８６へ入射する参照光と、反射ターゲット９０で反射してから受光素子８６に入射する測距光と基準信号との位相差から算出される。

一方、光源８０から出射された照明光は、集光レンズ８２、ミラー８４、反射プリズム７０、対物レンズ１１を経て、測定対象の測定点に設置された反射ターゲット９０に向けて送光される。そして、反射ターゲット９０で反射された拡散照明光は、今来た光路を逆進し、対物レンズ１１とダイクロイックミラー７２とを透過してビームスプリッタ１２０により２つに分けられ、分割された光の一方は合焦レンズ１９を経て、照明されたターゲット像を結像するべく視準ＣＣＤカメラ素子４５に入射して、この結像がデジタル画像に変換され、分割された光の他方は十字形ラインセンサ１２２に集光される。視準ＣＣＤカメラ素子４５で得られたデジタル画像はタッチパネルディスプレイ６４に表示されるので、ディスプレイ６４におけるレクチル線（十字線）９２と反射ターゲット９０の中心を示す十字線との合致によって視準を確認することができる。

また、本実施例の視準用望遠鏡４６には、視準軸Ｏと平行なレーザ光視準軸Ｏ１をもち、レンズ８８と赤色レーザ光源８９で構成されレーザ光照射手段であるレーザポインタ８７が内蔵されており、レーザ光視準軸Ｏ１に沿って赤色レーザ光を照射できるように構成されている。

また本実施例では、十字形ラインセンサ１２２、ＣＰＵ５８、水平制御部５４、垂直制御部５６からなる自動視準装置６９を備えて構成されており、この十字形ラインセンサ１２２を有する自動視準装置について、図２および図４に基づいて説明する。

十字形ラインセンサ１２２は、図４に示したように、２本のラインセンサ１２３、１２４を十字形に組み合わせたもので、その中心１２５と視準カメラ光学系の視準軸Ｏに沿う光線が入射する位置とを一致させておく。両ラインセンサ１２３、１２４からの出力信号は、光線の入射位置を示す入射位置信号として、増幅器、波形整形器、Ａ／Ｄ変換器などで構成した信号処理部９１を経て、ＣＰＵ５８に入力される。そして、ＣＰＵ５８は、図４に示すように、照射スポット１３０に感応した両ラインセンサ１２３、１２４の光電変換素子群の出力による入射信号を取り込み、各受光部分１２６、１２７それぞれの中点１２８、１２９を求めることにより、十字形ラインセンサ１２２の中心１２５と光源８０の照明光による反射ターゲット９０からの反射光の照射スポット１３０の中心１３１との水平方向偏差ｈ１および垂直方向偏差ｖ１を求める。両偏差ｈ１、ｖ１は、視準軸Ｏとターゲット方向（視準点）とのなす角に対応するので、ＣＰＵ５８は、両偏差ｈ１、ｖ１に応じた制御信号をそれぞれ水平制御部５４，垂直制御部５６に送り、両偏差ｈ１、ｖ１を共に０とするようにモータ駆動により鉛直軸４３Ａおよび水平軸４３Ｂを回転させることにより、本体部４２の視準用望遠鏡４６（の視準軸Ｏ）を反射ターゲット９０の中心に向かせる、即ち反射ターゲット９０を自動視準する。なお、この自動視準装置には、十字形ラインセンサ１２２以外にも、４分割光センサなどのセンサを用いることもできる。

また本実施例における計測制御機２００は、トータルステーション本体と入出力装置６６を介して情報の授受を行いながらトータルステーション１１０を遠隔操作するためのパーソナルコンピュータ（ＣＰＵ）２０２を内蔵するとともに、タッチパネルディスプレイ６４と同様な機能を備え、図５に示したように、表示手段としてのディスプレイパネル２１０を備えている。

ＣＰＵ２０２の記憶手段である記憶部（メモリ）２０３には、トンネル掘削用の計画情報（工事計画物であるトンネルの線形データおよび路線位置に対するトンネル鉛直断面に関するデータ）と、「トンネルＴの切羽面Ａに対応する所定の路線位置におけるトンネル鉛直断面外形上の複数の指定位置（図６における符号Ｐ１〜Ｐ７参照）に順次レーザ照射光を向けるようにトータルステーション１１０の駆動を制御する」という所定の駆動プログラムとが記憶されている。このため、図６に示すように、トンネルＴの切羽面Ａに正対するように設置したトータルステーション１１０を使って、切羽面Ａにトンネル穴掘削用のマーキングを施す場合には、ＣＰＵ２０２は、この駆動プログラムにしたがって、トータルステーション１１０のレーザ光照射装置（レーザポインタ）８７から赤色レーザ光を照射しつつ水平軸４３Ｂおよび鉛直軸４３Ａを所定角度ずつ間欠回転駆動させるための制御信号をトータルステーション１１０の入出力装置６６に無線で送信する。この制御信号が入出力装置６６からＣＰＵ５８に転送されると、ＣＰＵ５８は、レーザ光源８９を起動させるための信号を出力するとともに、水平軸４３Ｂおよび鉛直軸４３Ａを間欠回転駆動するための制御信号を垂直制御部５６および水平制御部５４に出力する。これにより、トンネルの切羽面Ａ上では、図６における符号Ｐ１→Ｐ２→…Ｐ６→Ｐ７に示すように、レーザ照射光がこれから掘削しようとするトンネル掘削断面の外形に沿って所定間隔でスポット的に順次移動することになるので、作業員がレーザ照射光のスポット照射位置（Ｐ１，Ｐ２，…Ｐ６，Ｐ７）に順次ペイントでマーキングを施せば、切羽面Ａにトンネル掘削断面外形に対応したペイントマークが施された状態となる。マーキング作業終了後は、トータルステーション１１０の駆動を停止するとともに、トンネル鉛直断面外形に対応したペイントマークを基準として、掘削を継続する。

そして、所定長さにわたる掘削が終了すると、再び、トータルステーション１１０を新たな切羽面と正対する所定位置に設置するとともに、トータルステーション１１０の器械点位置を後方の基準点から後方交会法により求め、計測制御機２００にこの器械点位置をセットした後、再び計測制御機２００の駆動プログラムに基づいてトータルステーション１１０の駆動を制御する。前記したと同様、切羽面上では、レーザ照射光がトンネル掘削断面の外形に沿って所定間隔でスポット的に順次移動するので、作業員がレーザ照射光のスポット照射位置にマーキングを施した上で、ペイントマークを基準として切羽面の掘削を継続する。このような作業を繰り返すことで、工事計画物であるトンネルが完成する。

また、計測制御機２００のディスプレイパネル２１０には、図５に示すように器械点から路線Ｌ上の任意の位置までの距離を入力する距離入力手段としての路線上位置指定エリア２２０と、距離入力手段（路線上位置指定エリア２２０）で入力した路線Ｌ上の任意の位置におけるトンネルの掘削断面に関する画像を表示する表示手段である掘削断面上位置指定エリア２３０とが設けられている。

路線上位置指定エリア２２０には、トータルステーション１１０の器械点位置２２２から路線Ｌ上の任意の位置までの距離（ｍ）が目盛り付けされており、作業者が入力手段であるタッチペンなどを用いて器械点２２２から路線Ｌ上の任意の位置までの距離として、例えば、８０メートルの目盛りをタッチすると、路線上位置表示線２２４がペンタッチした８０メートルの目盛り位置２２４ａまで移動するとともに、演算手段であるＣＰＵ２０２には、器械点位置から路線Ｌ上の任意の位置までの距離として８０メートルの距離情報が入力されるようになっている。この場合、器械点２２２から路線Ｌ上の任意の位置までの距離を指定したあと、距離増減エリアキー２２６を操作することで、器械点２２２から任意の位置までの距離を１ｍ，０．１ｍ，０．０１ｍの所定単位に切替設定して増減（調整）できる。

器械点２２２から路線Ｌ上の任意の位置までの距離が入力されたときには、記憶部（メモリ）２０３に記憶されているトンネル掘削用の計画情報（工事計画物であるトンネルの線形データおよび路線位置に対するトンネル鉛直断面に関するデータ）に基づいて、画面上のエリア２３０には、器械点２２２から入力距離相当位置（例えば、８０メートルの位置）におけるトンネルの掘削断面画像（計画掘削断面画像）２３２が表示される。この計画掘削断面画像２３２は画面上の直交座標軸ｘ’ｙ’に沿って表示されるとともに、計画掘削断面画像２３２には計画高としてのフォーメーションラインＦＬとスプリングラインＳＬも併せて表示される。

符号２３４は、レーザ光照射モードと自動視準モードとを択一的に切替えるモード切替エリアキーであり、作業員がタッチペンなどを用いてディスプレイパネル２１０の画面上の計画掘削断面画像２３２内の所定点２３３ａを、視準用望遠鏡４６を移動した後の視準点またはレーザ光照射点として指定するとともに、モード切替エリアキー２３４をクリックして自動視準モードを選択すると、ＣＰＵ２０２は、演算手段として、画面上のｘ’ｙ’座標（図５参照）と計画掘削断面（鉛直断面）のｘｙ座標（図６参照）との対応づけを行うとともに、画面上の指定点座標（ｘ’_１，ｙ’_１）に対するトンネルの計画掘削断面上の座標（ｘ_１，ｙ_１）を演算し、計画掘削断面上の座標値（ｘ_１，ｙ_１）を、モード切替エリアキー２３４に隣接して設けられた座標表示エリア２３５ａ、２３５ｂにおいて表示する。そして、ＣＰＵ２０２は、視準軸Ｏを計画掘削断面上の指定位置（ｘ_１，ｙ_１）に一致させるための鉛直角（θａ）と水平角（θｂ）を演算する。この場合、本体部４２の傾きを考慮して鉛直角と水平角を演算するには、チルト角センサ２２Ｘ、２２Ｙの検出値を基に補正する必要がある。しかし、視準点またはレーザ光照射点を移動させるために視準用望遠鏡４６を回転させた後もチルト角センサ２２Ｘ、２２Ｙの検出値を基に鉛直角と水平角を補正したのでは、各チルトセンサ２２Ｘ、２２Ｙの検出値が安定するまでに時間がかかり、視準用望遠鏡４６の視準軸を指定の方向に向けるまでの待ち時間が長くなる。

そこで、本実施例では、視準点またはレーザ光照射点を移動させる前に、チルトセンサ２２Ｘの検出によるチルト角をＸ０として、チルトセンサ２２Ｙの検出によるチルト角をＹ０として、それぞれメモリ２０３に記憶させるとともに、水平測角部５０の測角による水平角θ０をメモリ２０３に記憶させる構成を採用している。また、視準用望遠鏡４６を指定の方向に向けるために視準点またはレーザ光照射点が指定されたときには、ＣＰＵ２０２は、水平・鉛直角算出手段として、視準点またはレーザ光照射点を移動させた後の視準点またはレーザ光照射点を視準点として視準用望遠鏡４６が視準されたと仮定したときの水平角θｈと鉛直角θｖを算出し、チルト角算出手段として、メモリ２０３の記憶内容（θ０，Ｘ０，Ｙ０）と水平・鉛直角算出手段の算出結果（θｈ，θｖ）を基に視準用望遠鏡４６の回転前の水平角θ０と回転後の水平角θｈとの水平角偏差（θｈ−θ０）を算出するとともに、算出された水平角偏差（θｈ−θ０）と視準点またはレーザ光照射点移動前のチルト角Ｘ０、Ｙ０に基づいて移動後のチルト角ＸＨ、ＹＨを算出するようになっている。さらにＣＰＵ２０２は、演算手段として、水平・鉛直角算出手段の算出による水平角θｈと鉛直角θｖをチルト角算出手段の算出によるチルト角ＸＨ、ＹＨに従って補正し、補正された水平角θＨと鉛直角θＶそれぞれの視準点またはレーザ光照射点を移動させる前の水平角と鉛直角からのズレ量を演算し、この演算結果を、入出力装置６６を介してＣＰＵ５８に転送するようになっている。

具体的には、レーザマーキングを行うに際して、計測制御機２００にチルト補正を有効とする通信コマンドが入力されると、水平測角部５０の測角による水平角θ０が視準点またはレーザ光照射点を移動させる前の水平角としてメモリ２０３に記憶されるとともに、チルトセンサ２２Ｘ、２２Ｙの検出による各チルト角Ｘ０、Ｙ０が視準点またはレーザ光照射点を移動させる前のチルト角としてメモリ２０３に記憶される。

この後、視準用望遠鏡４６の視準軸を指定の方向に向けるために、視準点またはレーザ光照射点を指定位置に移動させた後の視準点またはレーザ光照射点が指定されると、計測制御機２００にチルト補正を無効にする通信コマンドが入力され、ＣＰＵ２０２による処理が開始される。まず、ＣＰＵ２０２は、視準点またはレーザ光照射点を移動させた後の視準点またはレーザ光照射点に視準用望遠鏡４６が視準されたと仮定したときの水平角θｈと鉛直角θｖを算出するとともに、この算出結果とメモリ２０３に記憶された水平角θ０を基に視準点またはレーザ光照射点を移動させる前の水平角θ０と移動させた後の水平角θｈとの水平角偏差（θｈ−θ０）を算出し、算出された水平角偏差（θｈ−θ０）と移動前のチルト角Ｘ０、Ｙ０に基づいて、移動後のチルト角ＸＨ、ＹＨを次の演算式に従って演算する。
チルト角ＸＨ＝Ｘ０・ｃｏｓ（θｈ−θ０）−Ｙ０・ｓｉｎ（θｈ−θ０）…………（１）
チルト角ＹＨ＝Ｘ０・ｓｉｎ（θｈ−θ０）＋Ｙ０・ｃｏｓ（θｈ−θ０）………（２）
上記チルト角ＸＨ、ＹＨは、図７に示すように、ｘ軸、ｙ軸を基準とした座標を（Ｘ０、Ｙ０）としたときに、ｘ軸、ｙ軸を水平角偏差θ（＝θｈ−θ０）だけ回転したときの座標変換に従って求めることができる。ただし、図７において、ｘはＸＨとし、ｙはＹＨとして、ＸはＸ０として、ＹはＹ０として、θはθｈ−θ０として求める。

視準点またはレーザ光照射点を移動させた後のチルト角ＸＨ、ＹＨが算出されたときには、算出されたチルト角ＸＨ、ＹＨを基に移動後の水平角θｈと鉛直角θｖを補正する。補正後の水平角θＨと鉛直角θＶを次の演算式（補正式）に従って演算する。
補正後の水平角θＨ＝θｈ−（ＹＨ／ｔａｎ（θｖ））……（３）
補正後の鉛直角θＶ＝θｖ−ＸＨ
……………（４）
この場合、ＣＰＵ２０２は、補正後の水平角θＨと鉛直角θＶそれぞれの視準点またはレーザ光照射点を移動させる前の水平角と鉛直角からのズレ量を演算し、この演算結果を入出力装置６６を介してＣＰＵ５８に転送するようになっている。ＣＰＵ５８は、ＣＰＵ２０２の演算結果によるズレ量を０にするための制御信号を生成して垂直制御部５６、水平制御部５４に出力するようになっている。

一方、作業員が画面上のモード切替エリアキー２３４をクリックしてレーザ光照射モードを選択したときには、画面上の指定点座標（ｘ’_１，ｙ’_１）に対するトンネルの計画掘削断面上の座標（ｘ_１，ｙ_１）に対するレーザ光照射軸Ｏ１の鉛直角と水平角のズレ量を演算式（１）〜（４）に従って演算し、その座標値（ｘ_１，ｙ_１）およびズレ量を座標表示エリア２３５ａ、２３５ｂにおいて表示する。

なお、視準軸Ｏとレーザ光照射軸Ｏ１は水平方向にδｘ，鉛直方向にδｙだけオフセットしているため、路線距離Ｌｚにおける視準軸Ｏとレーザ光照射軸Ｏ１間のズレは、水平方向にδｘ／Ｌｚ、鉛直方向にθｙ／Ｌｚであるから、計画掘削断面上の指定位置（ｘ_１，ｙ_１）とレーザ光照射軸Ｏ１のズレ量は、計画掘削断面上の指定位置（ｘ_１，ｙ_１）と視準軸Ｏのズレ量に対し、水平方向にδｘ／Ｌｚ、鉛直方向にθｙ／Ｌｚだけ補正してやればよい。即ち、計画掘削断面上の指定位置の鉛直角θ’Ｖ及び水平角θ’Ｈは、θ’Ｖ＝θＶ＋θＹ／Ｌｚ、θ’Ｈ＝θＨ＋δｘ／Ｌｚとして補正することができ、レーザ光照射モードが選択されたときには、演算手段であるＣＰＵ２０２は、この補正式に基づいて、指定位置とレーザ光照射軸Ｏ１のズレ量を演算する。

また、作業員がディスプレイパネル２１０の画面上で視準点（またはレーザ光照射点）２３３ａをタッチペンなどを用いて指定したあと、画面左下の指定位置調整エリアキー２３６ａ、２３６ｂをそれぞれ操作することで、視準点（またはレーザ光照射点）２３３ａの位置を１ｍ，０．１ｍ，０．０１ｍの所定単位に切替設定して増減（調整）でｘ，ｙ方向にその位置を修正することができる。

このあと、ＣＰＵ２０２は、演算結果を無線でトータルステーション１１０の入出力装置６６に送信する。計測制御機２００のＣＰＵ２０２の演算結果がトータルステーション１１０のＣＰＵ５８に転送されると、計測制御機２００のＣＰＵ２０２とともに演算手段を構成するＣＰＵ５８により水平軸４３Ｂと鉛直軸４３Ａを回転駆動するための制御信号（制御指令）が生成される。すなわち、ＣＰＵ５８は、指定された点の座標（ｘ_１，ｙ_１）と視準用望遠鏡４６の視準軸Ｏ（またはレーザ光照射軸Ｏ１）とのズレ量を０にするための制御信号を生成して、垂直制御部５６および水平制御部５４に出力する。垂直制御部５６および水平制御部５４は回転制御手段として、ＣＰＵ５８からの制御信号にしたがって水平軸４３Ｂと鉛直軸４３Ａを回転駆動する。

この結果、視準用望遠鏡４６の視準軸Ｏ（またはレーザ光視準軸Ｏ１）は、トータルステーション１１０から目視距離８０メートルにあるトンネルの計画掘削断面上の所定位置（ｘｙ座標における（ｘ_１，ｙ_１）位置）に向けられる。

したがって、トンネル掘削現場において、図６に示すように、切羽面Ａにおける所定位置２３３ａ１の計測（三次元座標値の測定）を行いたい場合は、図８に示すように、まず、任意の既知点にトータルステーション１１０を設置し（ステップＳ１）、計測したい切羽面Ａの所定位置２３３ａ１に反射ターゲット９０を設置し、他の既知点を指定して測角する（ステップＳ２）。例えば、任意の既知点を器械点として、他の既知点に関する水平角などを測角する。この後、作業者の操作により、計測制御機２００にチルト補正を有効にするための通信コマンドが入力されると、チルト補正がオンとなり（ステップＳ３）、水平測角部５０の測角による水平角とチルト角センサ２２Ｘ、２２Ｙの検出値がそれぞれ視準点またはレーザ光照射点を移動させる前の水平角θ０およびチルト角Ｘ０、Ｙ０として取得され、取得された水平角θ０およびチルト角Ｘ０、Ｙ０がそれぞれメモリ２０３に記憶される（ステップＳ４）。ついで、チルト補正を無効にする通信コマンドが計測制御機２００に入力されると、ＣＰＵ２０２にチルト補正を無効（ＯＦＦ）にするための命令が入力される（ステップＳ５）。この後、作業者の操作により、計測制御機２００において、トータルステーション１１０からトンネルの切羽面Ａまでの概略目視距離（例えば８０メートル）が入力され、画面上のエリア２３０に表示されたトンネル計画掘削断面画像２３２内で反射ターゲット設置点２３３ａ１（ｘ_１，ｙ_１）に概略相当する所定位置２３３ａ２（ｘ’_１，ｙ’_１）が視準点またはレーザ光照射点を移動させた後の視準点として指定されると、所定位置２３３ａ２（ｘ’１，ｙ’１）にトータルステーション１１０のレーザ光照射軸を向けるための命令がＣＰＵ２０２に入力され（ステップＳ６）、ＣＰＵ２０２において、演算式（１）、（２）に従って移動後のチルト角ＸＨ、ＹＨが算出される（ステップＳ７）。さらに、ＣＰＵ２０２において、補正後の水平角と鉛直角が演算式（３）、（４）に従って算出される（ステップＳ８）。この場合、補正後の水平角θＨと鉛直角θＶから、自動視準モードを選択することで、路線距離８０メートルのトンネル計画掘削断面上の指定点２３３ａ２（ｘ’_１，ｙ’_１）と視準軸Ｏとのズレ量が求められる。ついで、計測制御機２００からトータルステーション１１０に、このズレ量を送信することで、トータルステーション１１０では、このズレ量を０にするように水平軸４３Ｂおよび鉛直軸４３Ａが回転駆動し、視準用望遠鏡４６の視準軸Ｏが概略反射ターゲット９０（反射ターゲット設置点２３３ａ１）の方を向く（ステップＳ９）。

次に、ディスプレイパネル２１０の自動視準エリアキー２３７ａおよびプリズム使用キー２３７ｂをクリックして、トータルステーション１１０における自動視準装置６９を作動させると、光源８０からの照射光がトンネルＴの切羽面Ａの反射ターゲット９０に向けて照射され、その反射光の受光スポット１３０の中心１３１と十字型ラインセンサ１２２の中心１２５との水平方向偏差ｈ１および垂直方向偏差ｖ１が０になるように水平軸４３Ｂおよび鉛直軸４３Ａが回転駆動され、視準用望遠鏡４６の視準軸ＯをトンネルＴの切羽面Ａにおける反射ターゲット９０の中心位置に正確に向けることができる。そこで、ディスプレイパネル２１０の計測エリアキー２３８をクリックして、トータルステーション１１０における測距・測角手段を作動させて、反射ターゲット９０までの距離および角度（水平角及び鉛直角）を求める。

また、トンネル掘削現場において、発破を仕掛けるためにトンネル切羽面Ａ上の所定点２３３ｂ１にマーキングしたい場合は、計測制御機２００において、トータルステーション１１０からトンネルの切羽面Ａまでの概略目視距離（例えば８０メートル）を入力し、画面上のエリア２３０に表示されたトンネル計画掘削断面画像２３２におけるトンネル切羽面Ａ上の所定点２３３ｂ１（ｘ_２，ｙ_２）に概略相当する位置を（視準軸を移動した後の）レーザ光照射点２３３ｂ２（ｘ’_２，ｙ’_２）として指定し、さらにレーザ光照射モードを選択することで、路線距離８０メートルのトンネル計画掘削断面上の指定点２３３ｂ１（ｘ_２，ｙ_２）とレーザ光照射軸Ｏ１とのズレ量が演算式（１）〜（４）に従って求まる。ついで、計測制御機２００からトータルステーション１１０に、このズレ量を送信することで、トータルステーション１１０では、このズレ量を０にするように水平軸４３Ｂおよび鉛直軸４３Ａが回転駆動し、レーザ光照射軸Ｏ１が指定点位置２３３ｂ１（ｘ_２，ｙ_２）の方を向く。次に、ディスプレイパネル２１０のレーザ光照射エリアキー２３９をクリックして、トータルステーション１１０におけるレーザ光照射手段（レーザポインタ）８７を作動させると、目的とするトンネル切羽面Ａ上の所定位置２３３ｂ１（ｘ_２，ｙ_２）にレーザ光が照射されるので、ここにペイントでマーキングを施す。

また、図６に示すように、掘削途中のトンネルＴ内後方のトンネル穴内周面所定位置２３３ｃ１にロックボルト等の補強材を配設したい場合には、計測制御機２００において、トータルステーション１１０から補強材配設予定位置２３３ｃ１までの概略目視距離（例えばマイナス２０メートル）を入力し、画面上のエリア２３０に表示されたトンネル計画掘削断面画像（路線距離マイナス２０メートル地点のトンネル計画掘削断面画像）２３２Ａ内における補強材配設予定位置２３３ｃ１に概略対応する位置２３３ｃ２を（視準軸を移動した後の）レーザ光照射点として指定し、さらにレーザ光照射モードを選択することで、路線距離マイナス２０メートル地点のトンネル計画掘削断面上の指定点とレーザ光照射軸Ｏ１とのズレ量を演算式（１）〜（４）に従って求めることができる。ついで、計測制御機２００からトータルステーション１１０に、このズレ量を送信することで、トータルステーション１１０では、このズレ量を０にするように水平軸４３Ｂおよび鉛直軸４３Ａが回転駆動し、レーザ光照射軸Ｏ１が指定点位置２３３ｃ１の方を向く。次に、ディスプレイパネル２１０上のレーザ光照射エリアキー２３９をクリックして、トータルステーション１１０におけるレーザ光照射手段を作動させると、目的とするトンネル穴内周面所定位置２３３ｃ１にレーザ光が照射されるので、ここにペイントでマーキングを施す。

なお、前記実施例においては、計測制御機２００から無線によってトータルステーション１１０を遠隔制御するように構成されているが、有線によって遠隔制御する構造であってもよい。

また、前記実施例においては、計測制御機２００のディスプレイパネル２１０上にエリア２２０、２３０および各種操作エリアキーを設定し、計測制御機２００によってトータルステーション１１０を遠隔制御する構成として説明したが、トータルステーション１１０のタッチパネルディスプレイ６４上にエリア２２０、２３０および各種操作エリアキーを設定し、トータルステーション１１０単独で操作できる構造であってもよい。

また、前記実施例では、視準軸Ｏとレーザ光照射軸Ｏ１が（δｘ、δｙ）だけオフセットするものについて述べたが、視準軸Ｏからマーキング用の赤色レーザ光を照射する同軸の構成にすることも可能である。

また、前記実施例では、トータルステーション１１０をトンネルＴの掘削に使用する場合について述べたが、路線に沿った工事計画物としてはトンネルの他に例えば道路が考えられ、道路の敷設工事において、路線所定位置に道路の距離表示となるキロポスト設置点を示すマーキングを付ける場合等にも本発明を適用することができる。ただし、この場合は、計測制御機２００のＣＰＵ２０２の記憶部（メモリ）２０３に、またトータルステーション１１０単独で用いる場合はトータルステーション１１０のＣＰＵ５８にトンネル掘削用の計画情報（工事計画物であるトンネルの線形データおよび路線位置に対するトンネル鉛直断面に関するデータ）を記憶させておくことが必要である。

本発明の一実施例であるトータルステーション全体のブロック図である。 同トータルステーションの光学系および自動視準装置を説明する図である。 （ａ）は同トータルステーションの正面図であり、（ｂ）は同トータルステーションの背面図であり、（ｃ）はタッチパネルディスプレイを抜き出して示す図である。 十字形ラインセンサを説明する図である。 計測制御機に用いられるディスプレイの構成を説明する図である。 トンネル掘削断面を示す図である。 視準点またはレーザ光照射点を移動した後のチルト角を座標変換によって求める方法を説明するための図である。 視準用望遠鏡の視準軸を任意の方向に向けるときの作用を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

Ｔ トンネル
Ａ トンネルの切羽面
Ｏ 視準軸
２２Ｘ Ｘ軸チルトセンサ
２２Ｙ Ｙ軸チルトセンサ
４６ 視準用望遠鏡
４７ 視準カメラ光学系
４８ 測距部（測距手段）
５０ 水平測角部（測角手段）
５２ 垂直測角部（測角手段）
５４ 水平制御部（回転制御手段）
５６ 垂直制御部（回転制御手段）
５８ ＣＰＵ
６４ トータルステーションのタッチパネルディスプレイ
６９ 自動視準装置
８０ 光源（照明装置）
８７ レーザポインタ（レーザ光照射手段）
Ｏ１ レー光照射軸
８９ レーザ光源
９０ 反射ターゲット
９１ 信号処理部
１２２ 十字形ラインセンサ
１１０ レーザポインタ付きトータルステーション
２００ 計測制御機
２０２ ＣＰＵ（水平・鉛直角算出手段、チルト角算出手段、演算手段）
２０３ メモリ（記憶手段）
２１０ ディスプレイパネル
２２０ 路線上位置指定エリア
２３０ 掘削断面上位置指定エリア
２２２ 器械点
Ｌ 路線
２３２、２３２Ａ トンネルの計画掘削断面画像
ＦＬ フォーメーションライン
ＳＬ スプリングライン
２３３ａ１ 切羽面上の指定点（視準点）
２３３ｂ１ 切羽面上の指定点（レーザ照射点）
２３３ｃ１ トンネル内周面上の指定点（レーザ照射点）
２３３ａ２、２３３ｂ２、２３３ｃ２ トンネル計画掘削断面画像上の指定点

Claims (2)

1. 視準用望遠鏡から視準点に向けて出射した測距光とその戻り光により器械点から視準点までの距離を測距する測距手段と、前記視準用望遠鏡の水平角と鉛直角を測角する測角手段と、視準用望遠鏡を取り付けた本体部と、前記本体部の前後方向の傾斜であるＸ軸チルト角を検出するＸ軸チルトセンサと、前記本体部の左右方向の傾斜であるＹ軸チルト角を検出するＹ軸チルトセンサと、制御信号にしたがって視準用望遠鏡を水平方向および鉛直方向に回転駆動制御する回転制御手段と、前記視準用望遠鏡の視準軸と同軸または平行のレーザ光照射軸に沿ってレーザ光を照射するレーザ光照射手段とを備えたトータルステーションにおいて、
   前記測角手段の測角による水平角と前記各チルトセンサの検出によるチルト角のうち視準点またはレーザ光照射点を移動する前の水平角とＸ軸チルト角とＹ軸チルト角をそれそれ記憶する記憶手段と、前記視準点またはレーザ光照射点を移動した後の視準点またはレーザ光照射点が指定されたときに、前記視準点またはレーザ光照射点移動後の視準点またはレーザ光照射点に前記視準用望遠鏡が視準されたと仮定したときの水平角と鉛直角を算出する水平・鉛直角算出手段と、前記記憶手段の記憶内容と前記水平・鉛直角算出手段の算出結果を基に前記視準点またはレーザ光照射点移動前の水平角と移動後の水平角との水平角偏差を算出するとともに、算出された水平角偏差と前記視準点またはレーザ光照射点移動前の各チルト角に基づいて前記視準点またはレーザ光照射点移動後の各チルト角を算出するチルト角算出手段と、前記水平・鉛直角算出手段の算出による水平角と鉛直角を前記チルト角算出手段の算出結果に従って補正し、補正された水平角と鉛直角それぞれの前記視準点またはレーザ光照射点移動前の水平角と鉛直角からのズレ量を算出して、前記ズレ量を０にするための制御信号を前記回転制御手段に出力する演算手段とを備えたことを特徴とするトータルステーション。
2. 請求項１に記載のトータルステーションにおいて、前記チルト角算出手段は、Ｘ軸とＹ軸をそれぞれ前記水平角偏差だけ回転したときの座標変換に従って、視準点またはレーザ光照射点移動後の各チルト角を算出してなることを特徴とするトータルステーション。

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