JPH04313013A - プレーン形二次元測距測角儀 - Google Patents
プレーン形二次元測距測角儀Info
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- JPH04313013A JPH04313013A JP329591A JP329591A JPH04313013A JP H04313013 A JPH04313013 A JP H04313013A JP 329591 A JP329591 A JP 329591A JP 329591 A JP329591 A JP 329591A JP H04313013 A JPH04313013 A JP H04313013A
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- measurement
- angle
- rotation
- light beam
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 54
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
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- 238000010626 work up procedure Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば杭打ち測量やト
ンネル掘削機の位置測量などに供される測距測角儀に係
り、特に二次元座標を計測するためのプレーン形測距測
角儀に関する。
ンネル掘削機の位置測量などに供される測距測角儀に係
り、特に二次元座標を計測するためのプレーン形測距測
角儀に関する。
【0002】
【従来の技術】従来における計測点の二次元座標の計測
には、測量者の視凖に基づく各種の測量機器、例えばト
ランシット若しくはセオドライト、或いは距離計が使用
されている。特に近年では、一般にトータルステーショ
ンと称される高精度なタキオメータが使用されることも
多々ある。一例として、多数の杭打ちポイントを確定す
るための杭打ち測量を挙げると、杭打ちポイントにター
ゲットとして反射プリズムを設置し、このターゲットを
トータルステーションにより観測者が視凖し、測距、測
角データを求め、これらデータに基づいて各杭打ちポイ
ントの三次元座標を算出している。
には、測量者の視凖に基づく各種の測量機器、例えばト
ランシット若しくはセオドライト、或いは距離計が使用
されている。特に近年では、一般にトータルステーショ
ンと称される高精度なタキオメータが使用されることも
多々ある。一例として、多数の杭打ちポイントを確定す
るための杭打ち測量を挙げると、杭打ちポイントにター
ゲットとして反射プリズムを設置し、このターゲットを
トータルステーションにより観測者が視凖し、測距、測
角データを求め、これらデータに基づいて各杭打ちポイ
ントの三次元座標を算出している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トータ
ルステーションのような高精度な測量機器を使用したと
ころで、基本的には計測者の視凖が計測精度を左右する
ため、計測者の視凖誤差による計測誤差は免れ得ない。
ルステーションのような高精度な測量機器を使用したと
ころで、基本的には計測者の視凖が計測精度を左右する
ため、計測者の視凖誤差による計測誤差は免れ得ない。
【0004】更に、計測点が多数存在する場合には、個
々の計測点の計測ごとに測量機器の視凖方向を変える作
業が必要である。従って計測作業に時間がかかる。
々の計測点の計測ごとに測量機器の視凖方向を変える作
業が必要である。従って計測作業に時間がかかる。
【0005】本発明は係る問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、観測者による多数の
ターゲットの視凖を不要とし、しかも計測作業時間を短
縮し得るプレーン形測距測角儀を提供することにある。
であり、その目的とするところは、観測者による多数の
ターゲットの視凖を不要とし、しかも計測作業時間を短
縮し得るプレーン形測距測角儀を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係わるプレーン形測距測角儀は、水平面内
の各計測点に原点座標に対面させて反射面を配置し、こ
の反射面により各計測点の二次元座標を光学的に計測す
る測距測角儀であって、原点座標から計測光ビームを出
射し、この計測光ビームに対する前記反射面からの戻り
光ビームの検出に基づき原点座標から計測点までの直線
距離を計測すると共に、戻り光ビームが検出されている
期間に亘って戻り光ビーム検出信号を発生し、且つ同軸
視準光学系を有する光波距離計と、この光波距離計の光
軸上に配置され、計測光ビームと戻り光ビームとを互い
に直角に偏角させ、且つ戻り光ビームには計測光ビーム
の光路を逆行させる光路変換手段と、前記光波距離計の
光軸と同軸な回転中心軸線回りに、前記光路変換手段を
一定速度で回転させる回転手段と、前記光波距離計の光
軸と前記回転中心軸線とが原点座標において前記水平面
の法線をなし、且つ前記直線距離が水平直線距離となる
ように、少なくとも前記光波距離計と光路変換手段と回
転手段とを整準させる整準手段と、前記回転手段の回転
角に比例するパルスを発生するパルス発生手段と、前記
光路変換手段の回転面に予め規定された検出基準位置が
、前記光路変換手段の回転の際に回転角零位置を通過す
るタイミングを検出し、この検出と同時に回転角零位置
検出信号を発生する回転角零位置検出手段と、この回転
角零位置検出検出手段による回転角零位置検出検出信号
と前記パルス発生手段によるパルスと前記光波距離計に
よる戻り光ビーム検出信号とに基づいて、前記回転角零
位置を基準として、原点座標に対して計測点がなす水平
角度を算出する角度演算手段と、この角度演算手段によ
り算出された水平角度と前記光波距離計により計測され
た原点座標から計測点までの水平直線距離とから、計測
点の二次元座標を算出する座標演算手段とを備えたこと
を特徴とする。
に、本発明に係わるプレーン形測距測角儀は、水平面内
の各計測点に原点座標に対面させて反射面を配置し、こ
の反射面により各計測点の二次元座標を光学的に計測す
る測距測角儀であって、原点座標から計測光ビームを出
射し、この計測光ビームに対する前記反射面からの戻り
光ビームの検出に基づき原点座標から計測点までの直線
距離を計測すると共に、戻り光ビームが検出されている
期間に亘って戻り光ビーム検出信号を発生し、且つ同軸
視準光学系を有する光波距離計と、この光波距離計の光
軸上に配置され、計測光ビームと戻り光ビームとを互い
に直角に偏角させ、且つ戻り光ビームには計測光ビーム
の光路を逆行させる光路変換手段と、前記光波距離計の
光軸と同軸な回転中心軸線回りに、前記光路変換手段を
一定速度で回転させる回転手段と、前記光波距離計の光
軸と前記回転中心軸線とが原点座標において前記水平面
の法線をなし、且つ前記直線距離が水平直線距離となる
ように、少なくとも前記光波距離計と光路変換手段と回
転手段とを整準させる整準手段と、前記回転手段の回転
角に比例するパルスを発生するパルス発生手段と、前記
光路変換手段の回転面に予め規定された検出基準位置が
、前記光路変換手段の回転の際に回転角零位置を通過す
るタイミングを検出し、この検出と同時に回転角零位置
検出信号を発生する回転角零位置検出手段と、この回転
角零位置検出検出手段による回転角零位置検出検出信号
と前記パルス発生手段によるパルスと前記光波距離計に
よる戻り光ビーム検出信号とに基づいて、前記回転角零
位置を基準として、原点座標に対して計測点がなす水平
角度を算出する角度演算手段と、この角度演算手段によ
り算出された水平角度と前記光波距離計により計測され
た原点座標から計測点までの水平直線距離とから、計測
点の二次元座標を算出する座標演算手段とを備えたこと
を特徴とする。
【0007】本発明の実施例によれば、前記角度演算手
段による水平角度の算出は、次式、θ=(360・Δn
)/n(但し、θは求めるべき水平角度、nは回転手段
の1回転の間にパルス発生手段が発生するパルス数、Δ
nは、回転角零位置から、角度測定対象の計測点におけ
る反射面の水平方向の幅の中心位置を計測光ビームが通
過する回転位置までの光路変換手段の回動の間に、パル
ス発生手段が発生するパルス数)に従う。
段による水平角度の算出は、次式、θ=(360・Δn
)/n(但し、θは求めるべき水平角度、nは回転手段
の1回転の間にパルス発生手段が発生するパルス数、Δ
nは、回転角零位置から、角度測定対象の計測点におけ
る反射面の水平方向の幅の中心位置を計測光ビームが通
過する回転位置までの光路変換手段の回動の間に、パル
ス発生手段が発生するパルス数)に従う。
【0008】本発明の実施例によれば、前記反射面は反
射シートを貼付けたポールからなる。この場合、前記ポ
ールを伸縮自在としてもよい。
射シートを貼付けたポールからなる。この場合、前記ポ
ールを伸縮自在としてもよい。
【0009】
【作用】上記の構成によれば、整準手段による整準が調
整済みであるとすると、光波距離計の計測光ビームは水
平面の法線方向へ出射された後、光路変換手段により水
平面に沿った方向へ光路変換される。この計測光ビーム
は、光路変換手段の回転により水平面に沿って360度
方向へ回転照射される。ここで計測光ビームが反射面を
通過すると、この反射面からの戻り光ビーム(反射光ビ
ーム)が計測光ビームの光路を逆行して光波距離計に検
出され、この検出に基づいて原点座標と計測点との間の
水平距離が計測される。
整済みであるとすると、光波距離計の計測光ビームは水
平面の法線方向へ出射された後、光路変換手段により水
平面に沿った方向へ光路変換される。この計測光ビーム
は、光路変換手段の回転により水平面に沿って360度
方向へ回転照射される。ここで計測光ビームが反射面を
通過すると、この反射面からの戻り光ビーム(反射光ビ
ーム)が計測光ビームの光路を逆行して光波距離計に検
出され、この検出に基づいて原点座標と計測点との間の
水平距離が計測される。
【0010】一方、計測点が原点座標に対してなす水平
角度は、光路変換手段の回転角度として計測することが
できる。即ち、光路変換手段の一回転における回転角零
位置(仮にθ0 とする)から計測光ビームが計測点の
反射面を照射するまでの光路変換手段の回転角度(仮に
θ1 とする)である。ここで光路変換手段の検出基準
位置が回転角零位置θ0 を通過するタイミング(仮に
t0 とする)は、回転角零位置検出手段による回転角
零位置検出信号により検出できる。また、光路変換手段
の検出基準位置が回転位置θ1 を通過するタイミング
(仮にt1 とする)は、光波距離計による反射光ビー
ム検出信号により検出できる。従って求めるべき回転角
度θ=θ1 −θ0 は、タイミングt0 〜t1 間
の光路変換手段の回転角度である。この回転角度は、パ
ルス発生手段による回転手段の回転角に比例するパルス
から算出できる。
角度は、光路変換手段の回転角度として計測することが
できる。即ち、光路変換手段の一回転における回転角零
位置(仮にθ0 とする)から計測光ビームが計測点の
反射面を照射するまでの光路変換手段の回転角度(仮に
θ1 とする)である。ここで光路変換手段の検出基準
位置が回転角零位置θ0 を通過するタイミング(仮に
t0 とする)は、回転角零位置検出手段による回転角
零位置検出信号により検出できる。また、光路変換手段
の検出基準位置が回転位置θ1 を通過するタイミング
(仮にt1 とする)は、光波距離計による反射光ビー
ム検出信号により検出できる。従って求めるべき回転角
度θ=θ1 −θ0 は、タイミングt0 〜t1 間
の光路変換手段の回転角度である。この回転角度は、パ
ルス発生手段による回転手段の回転角に比例するパルス
から算出できる。
【0011】以上のようにして計測点の測距測角データ
が得られるから、これに基づいて計測点の二次元座標が
演算により求められる。
が得られるから、これに基づいて計測点の二次元座標が
演算により求められる。
【0012】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。以下の説明において、小文字xyzで
示す三次元座標系はプレーン形測距測角儀本体40に固
定された座標系であり、大文字XYZで示す三次元座標
系は測定すべき水平面をXY平面、このXY平面の法線
方向をZ方向とする座標系である。これらxyz座標系
とXYZ座標系とは、プレーン形測距測角儀本体40の
整準調整により一致させ得る。
ついて説明する。以下の説明において、小文字xyzで
示す三次元座標系はプレーン形測距測角儀本体40に固
定された座標系であり、大文字XYZで示す三次元座標
系は測定すべき水平面をXY平面、このXY平面の法線
方向をZ方向とする座標系である。これらxyz座標系
とXYZ座標系とは、プレーン形測距測角儀本体40の
整準調整により一致させ得る。
【0013】図1乃至図3に示されるプレーン形測距測
角儀本体40は円筒形の外筒2を備えている。この外筒
2の円周面に沿ったビーム透過窓部2aは、防塵ガラス
により形成されている。この外筒2の内部において、減
速器付モータ4のモータ軸4aの回転は、モータ(回転
手段)4に内臓された減速器(図示しない)により減速
され、出力軸4bに伝達される。この出力軸4bにはペ
ンタプリズム固定金具6が取り付けられ、この固定金具
6にはペンタプリズム(光路変換手段)8が固定されて
いる。従ってペンタプリズム8はモータ4の出力軸4b
の駆動により回転される。このペンタプリズム8は入射
光ビームと出射光ビームとを直角に偏角させる。即ち、
ペンタプリズム8の鉛直方向(z方向)の下方から入射
した光ビームは、ペンタプリズム8の第1反射面8aで
反射され、更に第2反射面8bで反射され、z方向に直
交する方向へ出射される。ここで仮にペンタプリズム8
が図1の状態で制止しているとすると、ペンタプリズム
8からの出射光ビームは防塵ガラス2aを介してx方向
へ出射する。逆にx方向からペンタプリズム8へ入射し
た光ビームは、ペンタプリズム8の第2反射面8bで反
射され、次に第1反射面8aで反射されx方向に直交す
るz方向へ出射される。このペンタプリズム8の下方に
は、原点座標から計測点までの距離を計測するための光
波距離計10が配置されている。この光波距離計10は
、その対物レンズ部10aがペンタプリズム8に対面す
るように配置され、この対物レンズ部10aは、計測光
ビームB1 の出射部及びこの計測光ビームB1 に対
する戻りビームB2 の入射部を兼ねる。対物レンズ部
10aからz方向に出射してペンタプリズム8に入射し
た計測光ビームB1 は、ペンタプリズム8の回転に伴
いxy平面に水平な360°方向に出射され、計測点の
反射面に入射する。この反射面からの反射光ビーム(戻
りビーム)B2 は、計測光ビームB1 の光路を逆行
して対物レンズ部10aに戻る。この反射光ビームB2
の検出に基いて原点座標から計測点までの光路長、即
ち直線距離が位相差方式による光波距離計10で計測さ
れる。尚、原点座標から計測点までの光路長は、光波距
離計10からz方向に出射された計測光ビームB1 を
xy方向へ光路変換するために必要な内部パスを含むた
め、実際の直線距離よりも長くなる。しかし、内部パス
の長さについては予め計測可能であるから、光波距離計
10に内部パスの長さをオフセット値として設定してお
くことにより、実際の直線距離を計測可能である。
角儀本体40は円筒形の外筒2を備えている。この外筒
2の円周面に沿ったビーム透過窓部2aは、防塵ガラス
により形成されている。この外筒2の内部において、減
速器付モータ4のモータ軸4aの回転は、モータ(回転
手段)4に内臓された減速器(図示しない)により減速
され、出力軸4bに伝達される。この出力軸4bにはペ
ンタプリズム固定金具6が取り付けられ、この固定金具
6にはペンタプリズム(光路変換手段)8が固定されて
いる。従ってペンタプリズム8はモータ4の出力軸4b
の駆動により回転される。このペンタプリズム8は入射
光ビームと出射光ビームとを直角に偏角させる。即ち、
ペンタプリズム8の鉛直方向(z方向)の下方から入射
した光ビームは、ペンタプリズム8の第1反射面8aで
反射され、更に第2反射面8bで反射され、z方向に直
交する方向へ出射される。ここで仮にペンタプリズム8
が図1の状態で制止しているとすると、ペンタプリズム
8からの出射光ビームは防塵ガラス2aを介してx方向
へ出射する。逆にx方向からペンタプリズム8へ入射し
た光ビームは、ペンタプリズム8の第2反射面8bで反
射され、次に第1反射面8aで反射されx方向に直交す
るz方向へ出射される。このペンタプリズム8の下方に
は、原点座標から計測点までの距離を計測するための光
波距離計10が配置されている。この光波距離計10は
、その対物レンズ部10aがペンタプリズム8に対面す
るように配置され、この対物レンズ部10aは、計測光
ビームB1 の出射部及びこの計測光ビームB1 に対
する戻りビームB2 の入射部を兼ねる。対物レンズ部
10aからz方向に出射してペンタプリズム8に入射し
た計測光ビームB1 は、ペンタプリズム8の回転に伴
いxy平面に水平な360°方向に出射され、計測点の
反射面に入射する。この反射面からの反射光ビーム(戻
りビーム)B2 は、計測光ビームB1 の光路を逆行
して対物レンズ部10aに戻る。この反射光ビームB2
の検出に基いて原点座標から計測点までの光路長、即
ち直線距離が位相差方式による光波距離計10で計測さ
れる。尚、原点座標から計測点までの光路長は、光波距
離計10からz方向に出射された計測光ビームB1 を
xy方向へ光路変換するために必要な内部パスを含むた
め、実際の直線距離よりも長くなる。しかし、内部パス
の長さについては予め計測可能であるから、光波距離計
10に内部パスの長さをオフセット値として設定してお
くことにより、実際の直線距離を計測可能である。
【0014】また、減速器付モータ4のモータ軸4aに
はエンコーダ12(パルス発生手段)が設けられ、この
エンコーダ12はモータ軸4aの回転角に比例したパル
スを出力することにより、ペンタプリズム8の回転角を
検出する。ここでエンコーダ12をモータ4の出力軸4
bではなくモータ軸4aに設けたのは、出力軸4bが減
速されている(回転数が少ない)ために、モータ軸4a
側のほうがペンタプリズム8の回転角の分解能を高め得
るためである。
はエンコーダ12(パルス発生手段)が設けられ、この
エンコーダ12はモータ軸4aの回転角に比例したパル
スを出力することにより、ペンタプリズム8の回転角を
検出する。ここでエンコーダ12をモータ4の出力軸4
bではなくモータ軸4aに設けたのは、出力軸4bが減
速されている(回転数が少ない)ために、モータ軸4a
側のほうがペンタプリズム8の回転角の分解能を高め得
るためである。
【0015】更に、固定金具6の近傍には零位置検出ス
イッチ(零位置検出手段)14が配置され、この零位置
検出スイッチ14は固定金具6の零回転角位置、即ちペ
ンタプリズム8の零回転角位置を検出する。
イッチ(零位置検出手段)14が配置され、この零位置
検出スイッチ14は固定金具6の零回転角位置、即ちペ
ンタプリズム8の零回転角位置を検出する。
【0016】これらエンコーダ12と零位置検出スイッ
チ14との検出信号は、外筒2に内臓された制御装置(
角度演算手段)16に与えられる。この制御装置16は
、与えられた検出信号に基いて計測点の角度情報を求め
る。更に制御装置16は、後述の遠隔制御装置36から
の計測開始指令/計測終了指令に従って、モータ4の駆
動/停止及び光波距離計10の測距動作の開始/終了を
制御する。尚、モータ4が駆動される際、その回転速度
は一定速度に制御されるものとする。
チ14との検出信号は、外筒2に内臓された制御装置(
角度演算手段)16に与えられる。この制御装置16は
、与えられた検出信号に基いて計測点の角度情報を求め
る。更に制御装置16は、後述の遠隔制御装置36から
の計測開始指令/計測終了指令に従って、モータ4の駆
動/停止及び光波距離計10の測距動作の開始/終了を
制御する。尚、モータ4が駆動される際、その回転速度
は一定速度に制御されるものとする。
【0017】この目的のために本実施例においては、図
4に示すように、制御装置16にDCサーボ制御系が組
み込まれている。図4において、モータ4を駆動するド
ライバ16aに与えられる基準値には、エンコーダ12
の出力がD/A変換器16bでD/A変換されてフィー
ドバックされる。即ち、モータ4の回転が変化すると、
エンコーダ12の発生する時間当たりのパルス数が変化
するので、このエンコーダ12の出力を上記のようにフ
ィードバックして、モータ4の回転が一定になるように
制御する。
4に示すように、制御装置16にDCサーボ制御系が組
み込まれている。図4において、モータ4を駆動するド
ライバ16aに与えられる基準値には、エンコーダ12
の出力がD/A変換器16bでD/A変換されてフィー
ドバックされる。即ち、モータ4の回転が変化すると、
エンコーダ12の発生する時間当たりのパルス数が変化
するので、このエンコーダ12の出力を上記のようにフ
ィードバックして、モータ4の回転が一定になるように
制御する。
【0018】外筒2の下面には、ダイアゴナルミラー1
8を介して視準望遠鏡20が取り付けられている。この
視準望遠鏡20は、ダイアゴナルミラー18、光波距離
計10の対物レンズ部10a、ペンタプリズム8を経て
視野内の目標物を観測するものである。
8を介して視準望遠鏡20が取り付けられている。この
視準望遠鏡20は、ダイアゴナルミラー18、光波距離
計10の対物レンズ部10a、ペンタプリズム8を経て
視野内の目標物を観測するものである。
【0019】外筒2の底面には測距測角儀本体40の整
準調整のための整準機構部26(整準手段)が取り付け
られてる。更に、外筒2の上面には、整準調整の判断基
準とされる気泡管28が設けられている。整準機構部2
6は上下に一対の上盤、下盤26a,26bを備え、こ
のうちの上盤26aのみが外筒底面に取り付けられ、下
盤26bは三脚30の脚頭30aに固定されている。こ
れら上盤26aと下盤26bとの間の間隔は、整準捩子
26cにより可変に調整できる。整準捩子26cは外筒
外壁2bの外周面に沿って例えば3個所に配置され、こ
れら3個所の整準捩子26cを気泡管28を参照しなが
ら適宜に調整することにより測距測角儀本体40が整準
調整される。ここで測距測角儀本体40を正しく整準調
整することにより、xyz座標系とXYZ座標系とが一
致すると、本体40から360°方向に出射される計測
光ビームは、XY平面に沿った水平面に出射されること
になる。
準調整のための整準機構部26(整準手段)が取り付け
られてる。更に、外筒2の上面には、整準調整の判断基
準とされる気泡管28が設けられている。整準機構部2
6は上下に一対の上盤、下盤26a,26bを備え、こ
のうちの上盤26aのみが外筒底面に取り付けられ、下
盤26bは三脚30の脚頭30aに固定されている。こ
れら上盤26aと下盤26bとの間の間隔は、整準捩子
26cにより可変に調整できる。整準捩子26cは外筒
外壁2bの外周面に沿って例えば3個所に配置され、こ
れら3個所の整準捩子26cを気泡管28を参照しなが
ら適宜に調整することにより測距測角儀本体40が整準
調整される。ここで測距測角儀本体40を正しく整準調
整することにより、xyz座標系とXYZ座標系とが一
致すると、本体40から360°方向に出射される計測
光ビームは、XY平面に沿った水平面に出射されること
になる。
【0020】本体40の外部には、バッテリー或るいは
AC/DCアダプタなどの電源34が配置されている。 この電源34は、モータ4や光波距離計10等の駆動の
ために本体40が必要とする電力を供給する。同じく本
体40の外部に配置されたマイクロコンピュータなどの
遠隔制御装置(座標演算手段)36は、外筒2の内部の
制御装置16に上記計測開始指令/計測終了指令を与え
ると共に、制御装置16から与えられる測距データ、測
角データに基づいて計測点の座標を算出する。これら電
源34、遠隔制御装置36は、それぞれ外筒2に設けら
れた電源用コネクタ2b、遠隔制御装置用コネクタ2c
により本体40に着脱自在に接続される。
AC/DCアダプタなどの電源34が配置されている。 この電源34は、モータ4や光波距離計10等の駆動の
ために本体40が必要とする電力を供給する。同じく本
体40の外部に配置されたマイクロコンピュータなどの
遠隔制御装置(座標演算手段)36は、外筒2の内部の
制御装置16に上記計測開始指令/計測終了指令を与え
ると共に、制御装置16から与えられる測距データ、測
角データに基づいて計測点の座標を算出する。これら電
源34、遠隔制御装置36は、それぞれ外筒2に設けら
れた電源用コネクタ2b、遠隔制御装置用コネクタ2c
により本体40に着脱自在に接続される。
【0021】図5(A)及び図5(B)は、上記の測距
測角儀による計測に用いる反射面を備えたターゲットの
例を示す。図5(A)に示すターゲット50aは角柱状
のポールであり、その周囲の四面には反射面としての反
射シート52が貼り付けられている。各面の反射シート
52の幅wは等しいものとする。一方、図5(B)に示
すターゲット50bは円柱状のポールであり、その全周
面には上記反射シート52が貼り付けられている。この
ような円柱ターゲット50bは、全周面が反射面である
ために、計測光ビームに対して方向性を持たない。これ
らターゲット50a,50bは、その尖端54を計測点
に打ち込まれるが、その際には、各ターゲット50の上
面の円形気泡管56を参照して水平に打ち込まれる。こ
れらターゲット50a,50bの反射面は上下方向に長
尺のシートであるため、各計測点に多少の高低差が存在
しても計測光ビームが入射可能である。また、これらタ
ーゲット50a,50bに姿勢保持用の適宜なスタンド
(図示せず)を付属させることは任意である。更に、何
れのターゲット50a,50bもポールとして構成され
ているので、持ち運びも容易である。
測角儀による計測に用いる反射面を備えたターゲットの
例を示す。図5(A)に示すターゲット50aは角柱状
のポールであり、その周囲の四面には反射面としての反
射シート52が貼り付けられている。各面の反射シート
52の幅wは等しいものとする。一方、図5(B)に示
すターゲット50bは円柱状のポールであり、その全周
面には上記反射シート52が貼り付けられている。この
ような円柱ターゲット50bは、全周面が反射面である
ために、計測光ビームに対して方向性を持たない。これ
らターゲット50a,50bは、その尖端54を計測点
に打ち込まれるが、その際には、各ターゲット50の上
面の円形気泡管56を参照して水平に打ち込まれる。こ
れらターゲット50a,50bの反射面は上下方向に長
尺のシートであるため、各計測点に多少の高低差が存在
しても計測光ビームが入射可能である。また、これらタ
ーゲット50a,50bに姿勢保持用の適宜なスタンド
(図示せず)を付属させることは任意である。更に、何
れのターゲット50a,50bもポールとして構成され
ているので、持ち運びも容易である。
【0022】また、図6(A)及び図6(B)に示すよ
うに、角柱状や円柱状の測量用伸縮ポール50c,50
dの外筒50g,50hの周面に反射シート52を貼付
けてターゲットを構成することもできる。この場合、内
筒50e,50fと外筒50g,50hとからなるポー
ル50c,50dは入れ子式に伸縮自在であるため、計
測地の起伏に対応し易く、持ち運びも容易である。
うに、角柱状や円柱状の測量用伸縮ポール50c,50
dの外筒50g,50hの周面に反射シート52を貼付
けてターゲットを構成することもできる。この場合、内
筒50e,50fと外筒50g,50hとからなるポー
ル50c,50dは入れ子式に伸縮自在であるため、計
測地の起伏に対応し易く、持ち運びも容易である。
【0023】次に、上記の測距測角儀の動作について、
図7に示す多点測量を例として、図8に示すフローチャ
ートに沿って説明する。
図7に示す多点測量を例として、図8に示すフローチャ
ートに沿って説明する。
【0024】測距測角儀本体40を原点座標位置に設置
し、上記の整準調整をして(ステップS1)、遠隔制御
装置16と電源34を測距測角儀本体40に接続する(
ステップS2)。次に、計測点P1 〜P4 にターゲ
ットTa1 〜Ta4 をそれぞれ設置し、更に、計測
基準点P0 に基準ターゲットTa0 を設置する(ス
テップS3)。ここで、ターゲットTa1 〜Ta4
としては、例えば上記角柱ターゲット50を用いるもの
とする。また、基準ターゲットTa0 としては、反射
プリズムを備えた公知の視準用ターゲットを用いる。こ
の基準ターゲットTa0 が設置された点P0 は、測
角の際の測定基準となる角度零点(0,Y)であり、ペ
ンタプリズム8の回転角零位置に相当する。この計測基
準点P0 の設定位置は、視準望遠鏡20により基準タ
ーゲットTa0 を視準して決定する。以下、この測定
基準点P0 と原点座標(0,0)とを結ぶ直線L0
を測定基準線と称する。 尚、光波距離計10は視準光学系と測距光学系とが同軸
の光波距離計で構成されている。
し、上記の整準調整をして(ステップS1)、遠隔制御
装置16と電源34を測距測角儀本体40に接続する(
ステップS2)。次に、計測点P1 〜P4 にターゲ
ットTa1 〜Ta4 をそれぞれ設置し、更に、計測
基準点P0 に基準ターゲットTa0 を設置する(ス
テップS3)。ここで、ターゲットTa1 〜Ta4
としては、例えば上記角柱ターゲット50を用いるもの
とする。また、基準ターゲットTa0 としては、反射
プリズムを備えた公知の視準用ターゲットを用いる。こ
の基準ターゲットTa0 が設置された点P0 は、測
角の際の測定基準となる角度零点(0,Y)であり、ペ
ンタプリズム8の回転角零位置に相当する。この計測基
準点P0 の設定位置は、視準望遠鏡20により基準タ
ーゲットTa0 を視準して決定する。以下、この測定
基準点P0 と原点座標(0,0)とを結ぶ直線L0
を測定基準線と称する。 尚、光波距離計10は視準光学系と測距光学系とが同軸
の光波距離計で構成されている。
【0025】以上で計測の準備が完了するが、ここまで
の準備作業は必ずしもステップS1〜S3の順序に限る
ものではない。計測準備が完了したら、遠隔制御装置3
6から制御装置16に計測開始指令を与え、制御装置1
6の制御により光波距離計10から計測光を出射させる
と共に、減速器付モータ4を一定速度で駆動させる(ス
テップS4)。
の準備作業は必ずしもステップS1〜S3の順序に限る
ものではない。計測準備が完了したら、遠隔制御装置3
6から制御装置16に計測開始指令を与え、制御装置1
6の制御により光波距離計10から計測光を出射させる
と共に、減速器付モータ4を一定速度で駆動させる(ス
テップS4)。
【0026】計測作業では先ず角度計測(測角)を実行
する(ステップS5)。この測角は、計測点P1 〜P
4 の順に実行する。この場合、或る一つの計測点P1
について、測距測角儀本体40から図9に示す信号が
得られる。図9において、モータ4が一定速度で回転し
ているために、エンコーダ12は規則的なパルスaを発
生する。零位置検出スイッチ14はペンタプリズム8の
回転零位置を示すパルスbを発生する。光波距離計10
は戻り光ビームの検出を示すパルスcを発生する。これ
ら各パルスa,b,cは制御装置16に与えられカウン
トされる。制御装置16は、回転零位置検出パルスbの
カウントに基づいてパルスbの繰り返し周期T1 を得
る。この周期T1 はモータ軸4aの360度回転に相
当する。 このT1 の間に発生するエンコーダパルスaのパルス
数をカウントすると、モータ軸4aの360度回転に相
当するパルス数nを得る。また、戻り光ビーム検出パル
スcのパルス幅Wは、計測光ビームが通過する計測点P
1 のターゲットTa1 の反射面の幅wに対応するた
め、このパルス幅Wの中央WC はターゲットTa1
の反射面の幅中心と見做すことができる。そこで制御装
置16は、エンコーダパルスaと戻り光ビーム検出パル
スcとから、計測光ビームがターゲットTa1 の反射
面の幅中心を通過した時間を示す中心位置パルスdを生
成する。ここで回転零位置検出パルスbによる回転零位
置t1 から中心位置パルスdによるターゲット中心通
過位置t2 までの時間T2 は、計測光ビームが回転
零位置からターゲットTa1 の幅中心を通過するまで
の期間に相当する。 即ち、この時間T2 におけるペンタプリズム8の回転
角θ1 が、ターゲットTa1 の反射面幅中心と原点
座標(0,0)とを結ぶ水平直線が測定基準線L0 に
対してなす角度θ1 に相当する。この時間T2 の間
に発生するエンコーダパルスaのパルス数をカウントす
ると、角度θ1 に比例するパルス数Δnを得る。制御
装置16は、モータ軸4aの360度回転に相当するエ
ンコーダパルス数nと、ペンタプリズム8の回転角θ1
に相当するエンコーダパルス数Δnとから、上記角度
θ1 を下式(1) に従って求める。 θN =(360・Δn)/n ……(1)ここでθ
N は求めるべき角度であり、計測点P1 については
θ1 に相当する。この(1) 式は予め制御装置16
に記憶されているものとする。
する(ステップS5)。この測角は、計測点P1 〜P
4 の順に実行する。この場合、或る一つの計測点P1
について、測距測角儀本体40から図9に示す信号が
得られる。図9において、モータ4が一定速度で回転し
ているために、エンコーダ12は規則的なパルスaを発
生する。零位置検出スイッチ14はペンタプリズム8の
回転零位置を示すパルスbを発生する。光波距離計10
は戻り光ビームの検出を示すパルスcを発生する。これ
ら各パルスa,b,cは制御装置16に与えられカウン
トされる。制御装置16は、回転零位置検出パルスbの
カウントに基づいてパルスbの繰り返し周期T1 を得
る。この周期T1 はモータ軸4aの360度回転に相
当する。 このT1 の間に発生するエンコーダパルスaのパルス
数をカウントすると、モータ軸4aの360度回転に相
当するパルス数nを得る。また、戻り光ビーム検出パル
スcのパルス幅Wは、計測光ビームが通過する計測点P
1 のターゲットTa1 の反射面の幅wに対応するた
め、このパルス幅Wの中央WC はターゲットTa1
の反射面の幅中心と見做すことができる。そこで制御装
置16は、エンコーダパルスaと戻り光ビーム検出パル
スcとから、計測光ビームがターゲットTa1 の反射
面の幅中心を通過した時間を示す中心位置パルスdを生
成する。ここで回転零位置検出パルスbによる回転零位
置t1 から中心位置パルスdによるターゲット中心通
過位置t2 までの時間T2 は、計測光ビームが回転
零位置からターゲットTa1 の幅中心を通過するまで
の期間に相当する。 即ち、この時間T2 におけるペンタプリズム8の回転
角θ1 が、ターゲットTa1 の反射面幅中心と原点
座標(0,0)とを結ぶ水平直線が測定基準線L0 に
対してなす角度θ1 に相当する。この時間T2 の間
に発生するエンコーダパルスaのパルス数をカウントす
ると、角度θ1 に比例するパルス数Δnを得る。制御
装置16は、モータ軸4aの360度回転に相当するエ
ンコーダパルス数nと、ペンタプリズム8の回転角θ1
に相当するエンコーダパルス数Δnとから、上記角度
θ1 を下式(1) に従って求める。 θN =(360・Δn)/n ……(1)ここでθ
N は求めるべき角度であり、計測点P1 については
θ1 に相当する。この(1) 式は予め制御装置16
に記憶されているものとする。
【0027】ペンタプリズム8の回転が進行するに従っ
て、以上の説明と同様の動作がP2 〜P4 について
も順次に実行されることにより、計測点P2 〜P4
の角度θ2 〜θ4 も求まる。以上の角度計測を数回
繰り返し、角度θ1 〜θ4 を平均値として求めるこ
とにより、計測の信頼性を高め得る。このようにして求
められた角度θ1 〜θ4 は、制御装置16から遠隔
制御装置16に与えられる。
て、以上の説明と同様の動作がP2 〜P4 について
も順次に実行されることにより、計測点P2 〜P4
の角度θ2 〜θ4 も求まる。以上の角度計測を数回
繰り返し、角度θ1 〜θ4 を平均値として求めるこ
とにより、計測の信頼性を高め得る。このようにして求
められた角度θ1 〜θ4 は、制御装置16から遠隔
制御装置16に与えられる。
【0028】次に、距離計測(測距)を実行する(ステ
ップS6)。ここで計測点P1 についての測距の際に
は、制御装置16が上記測角ステップS5により得られ
た角度θ1 の回転位置でペンタプリズム8を停止させ
る。この状態では、ペンタプリズム8がターゲットTa
1 と正対することになる。この状態で光波距離計10
は、原点座標(0,0)からターゲットTa1 までの
水平距離L1 を求め、この値を制御装置16を介して
遠隔制御装置36に与える。同様の動作を各計測点P2
〜P4 についても実行する。
ップS6)。ここで計測点P1 についての測距の際に
は、制御装置16が上記測角ステップS5により得られ
た角度θ1 の回転位置でペンタプリズム8を停止させ
る。この状態では、ペンタプリズム8がターゲットTa
1 と正対することになる。この状態で光波距離計10
は、原点座標(0,0)からターゲットTa1 までの
水平距離L1 を求め、この値を制御装置16を介して
遠隔制御装置36に与える。同様の動作を各計測点P2
〜P4 についても実行する。
【0029】次に、計測点の座標値を求める(ステップ
S7)。遠隔制御装置36は、既に判明した角度θ1
、水平距離L1 とから、下式(2) ,(3) に従
って計測点P1 のXY座標値(X1 ,Y1 )を求
める。
S7)。遠隔制御装置36は、既に判明した角度θ1
、水平距離L1 とから、下式(2) ,(3) に従
って計測点P1 のXY座標値(X1 ,Y1 )を求
める。
【0030】XN =LN cos θN ……(2)
YN =LN sin θN ……(3)ここで添字N
は計測点の添字に対応する番号であり、計測点P1に
ついてはN =1である。この(2) ,(3) 式は
予め遠隔制御装置36に記憶されているものとする。次
いで、この(2) ,(3) 式に上記ステップS5,
S6で求められた各計測点P2 〜P4 についての角
度θ2 〜θ4 と水平距離L2 〜L4 を代入する
ことにより、各計測点P2 〜P4 の座標も順次に求
まる。ここで計遠隔制御装置36は、全ての計測点につ
いての座標演算が完了したか否かを判断する(ステップ
S8)。その判断の結果が否である場合は、制御装置1
6を介して上記ステップS5〜ステップS7を繰り返す
。そして、全ての計測点についての座標演算が完了する
と、遠隔制御装置36は制御装置16を介して光波距離
計10及びモータ4を停止させ、計測を終了させる(ス
テップS9)。
YN =LN sin θN ……(3)ここで添字N
は計測点の添字に対応する番号であり、計測点P1に
ついてはN =1である。この(2) ,(3) 式は
予め遠隔制御装置36に記憶されているものとする。次
いで、この(2) ,(3) 式に上記ステップS5,
S6で求められた各計測点P2 〜P4 についての角
度θ2 〜θ4 と水平距離L2 〜L4 を代入する
ことにより、各計測点P2 〜P4 の座標も順次に求
まる。ここで計遠隔制御装置36は、全ての計測点につ
いての座標演算が完了したか否かを判断する(ステップ
S8)。その判断の結果が否である場合は、制御装置1
6を介して上記ステップS5〜ステップS7を繰り返す
。そして、全ての計測点についての座標演算が完了する
と、遠隔制御装置36は制御装置16を介して光波距離
計10及びモータ4を停止させ、計測を終了させる(ス
テップS9)。
【0031】上記実施例では、4個所の計測点P1 〜
P4 にターゲット50a(図4)を予め設置した場合
について説明したが、ターゲット50b(図5)を用い
ても上記実施例と同様の効果が奏される。この場合、タ
ーゲット50bの反射面52の幅wは、プレーン形測距
測角儀本体40に対面する周面に相当する。また、1本
のターゲットを点P1 〜〜P4 に順次に移動させな
がら計測を実行することもでき、計測点の数も任意であ
る。更に、ターゲットの形状はターゲット50a,50
bに限定されるものではない。例えば測定面に不所望な
高低差が存在しない場合には、ターゲットとして公知の
反射プリズムを使用してもよい。また、光路変換手段8
は一例としてペンタプリズム8を示したが、本発明はこ
れに限定されるものではない。
P4 にターゲット50a(図4)を予め設置した場合
について説明したが、ターゲット50b(図5)を用い
ても上記実施例と同様の効果が奏される。この場合、タ
ーゲット50bの反射面52の幅wは、プレーン形測距
測角儀本体40に対面する周面に相当する。また、1本
のターゲットを点P1 〜〜P4 に順次に移動させな
がら計測を実行することもでき、計測点の数も任意であ
る。更に、ターゲットの形状はターゲット50a,50
bに限定されるものではない。例えば測定面に不所望な
高低差が存在しない場合には、ターゲットとして公知の
反射プリズムを使用してもよい。また、光路変換手段8
は一例としてペンタプリズム8を示したが、本発明はこ
れに限定されるものではない。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明のプレーン形
測距測角儀によれば、光波距離計の計測光ビームを水平
面に沿って回転させることにより、1台のプレーン形測
距測角儀のみで、しかも設置姿勢を変更することなく、
全周方向の計測点の二次元座標計測が可能である。この
場合、測距については光波距離計により光学的になされ
、測角については計測光ビームの回転の検出に基づいて
演算によりなされるため、計測者が多数の計測点を視準
する必要はない。また、測角については1回転で360
°方向の多数の計測点を計測することも可能である。 従って作業時間が短縮し、作業者の負担も軽減され、作
業の合理化が図れる。
測距測角儀によれば、光波距離計の計測光ビームを水平
面に沿って回転させることにより、1台のプレーン形測
距測角儀のみで、しかも設置姿勢を変更することなく、
全周方向の計測点の二次元座標計測が可能である。この
場合、測距については光波距離計により光学的になされ
、測角については計測光ビームの回転の検出に基づいて
演算によりなされるため、計測者が多数の計測点を視準
する必要はない。また、測角については1回転で360
°方向の多数の計測点を計測することも可能である。 従って作業時間が短縮し、作業者の負担も軽減され、作
業の合理化が図れる。
【図1】本発明の一実施例に係わるプレーン形測距測角
儀の要部を模式的に示すブロック図である。
儀の要部を模式的に示すブロック図である。
【図2】図1のプレーン形測距測角儀の要部を破断して
示す側面図である。
示す側面図である。
【図3】図2のプレーン形測距測角儀の平面図である。
【図4】図1のプレーン形測距測角儀の制御装置におけ
るモータの制御系を示すブロック図である。
るモータの制御系を示すブロック図である。
【図5】図5(A)及び図5(B)は図1のプレーン形
測距測角儀と共に用いるターゲットの例を示す斜視図で
ある。
測距測角儀と共に用いるターゲットの例を示す斜視図で
ある。
【図6】図6(A)及び図6(B)はターゲットの他の
例を示す斜視図である。
例を示す斜視図である。
【図7】図1のプレーン形測距測角儀による多点測量の
例を示す説明図である。
例を示す説明図である。
【図8】図5の計測行程を説明するフローチャートであ
る。
る。
【図9】図5の計測行程において発生する信号を示す線
図である。
図である。
4…モータ(回転手段)、8…ペンタプリズム(光路変
換手段)、10…光波距離計、12…エンコーダ(パル
ス発生手段)、14…零位置検出スイッチ(零位置検出
手段)、16…制御装置(角度演算手段)26…整準機
構部(整準手段)、36…遠隔制御装置(座標演算手段
)。
換手段)、10…光波距離計、12…エンコーダ(パル
ス発生手段)、14…零位置検出スイッチ(零位置検出
手段)、16…制御装置(角度演算手段)26…整準機
構部(整準手段)、36…遠隔制御装置(座標演算手段
)。
Claims (4)
- 【請求項1】 水平面内の各計測点に原点座標に対面
させて反射面を配置し、この反射面により各計測点の二
次元座標を光学的に計測する測距測角儀であって、原点
座標から計測光ビームを出射し、この計測光ビームに対
する前記反射面からの戻り光ビームの検出に基づき原点
座標から計測点までの直線距離を計測すると共に、戻り
光ビームが検出されている期間に亘って戻り光ビーム検
出信号を発生し、且つ同軸視準光学系を有する光波距離
計と、この光波距離計の光軸上に配置され、計測光ビー
ムと戻り光ビームとを互いに直角に偏角させ、且つ戻り
光ビームには計測光ビームの光路を逆行させる光路変換
手段と、前記光波距離計の光軸と同軸な回転中心軸線回
りに、前記光路変換手段を一定速度で回転させる回転手
段と、前記光波距離計の光軸と前記回転中心軸線とが原
点座標において前記水平面の法線をなし、且つ前記直線
距離が水平直線距離となるように、少なくとも前記光波
距離計と光路変換手段と回転手段とを整準させる整準手
段と、前記回転手段の回転角に比例するパルスを発生す
るパルス発生手段と、前記光路変換手段の回転面に予め
規定された検出基準位置が、前記光路変換手段の回転の
際に回転角零位置を通過するタイミングを検出し、この
検出と同時に回転角零位置検出信号を発生する回転角零
位置検出手段と、この回転角零位置検出検出手段による
回転角零位置検出検出信号と前記パルス発生手段による
パルスと前記光波距離計による戻り光ビーム検出信号と
に基づいて、前記回転角零位置を基準として、原点座標
に対して計測点がなす水平角度を算出する角度演算手段
と、この角度演算手段により算出された水平角度と前記
光波距離計により計測された原点座標から計測点までの
水平直線距離とから、計測点の二次元座標を算出する座
標演算手段とを備えたことを特徴とするプレーン形測距
測角儀。 - 【請求項2】 前記角度演算手段による水平角度の算
出が、下式、 θ=(360・Δn)/n (但し、θは求めるべき水平角度、nは回転手段の1回
転の間にパルス発生手段が発生するパルス数、Δnは、
回転角零位置から、角度測定対象の計測点における反射
面の水平方向の幅の中心位置を計測光ビームが通過する
回転位置までの光路変換手段の回動の間に、パルス発生
手段が発生するパルス数)に従うことを特徴とする請求
項1に記載のプレーン形測距測角儀。 - 【請求項3】 前記反射面が反射シートを貼付けたポ
ールからなることを特徴とする請求項1または2に記載
のプレーン形測距測角儀。 - 【請求項4】 前記ポールが伸縮自在であることを特
徴とする請求項3に記載のプレーン形測距測角儀。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP329591A JPH04313013A (ja) | 1991-01-16 | 1991-01-16 | プレーン形二次元測距測角儀 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP329591A JPH04313013A (ja) | 1991-01-16 | 1991-01-16 | プレーン形二次元測距測角儀 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04313013A true JPH04313013A (ja) | 1992-11-05 |
Family
ID=11553390
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP329591A Pending JPH04313013A (ja) | 1991-01-16 | 1991-01-16 | プレーン形二次元測距測角儀 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04313013A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3757576A (en) * | 1969-12-18 | 1973-09-11 | Eckardt Ag J | Apparatus for measuring the quantity of outflow in open canals or the like |
EP0689033A1 (en) | 1994-06-21 | 1995-12-27 | Kabushiki Kaisha Topcon | Surveying apparatus |
EP0689032A2 (en) * | 1994-06-21 | 1995-12-27 | Kabushiki Kaisha Topcon | Surveying system |
WO2006132060A1 (ja) | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Kabushiki Kaisha Topcon | 距離測定装置 |
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