(57)【要約】  計測装置では、レーザスキャナは、ピン（２２０）及び固定部材（２１０）によって筐体の天板（２０１）における位置が決定されて筐体に取り付けられていると共に、取り付けられている状態から取り外され、再び、ピン（２２０）及び固定部材（２１０）によって天板（２０１）における位置が決定されて天板（２０１）に取り付け可能である。
2020049726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体に搭載される計測装置において、
光学センサ装置と、
前記光学センサ装置の出力する情報を処理する情報処理装置と、
位置決め部材を有し、前記光学センサ装置と前記情報処理装置とが配置される筐体と、
を備え、
前記光学センサ装置は、
前記位置決め部材によって前記筐体における位置が決定されて前記筐体に取り付けられていると共に、取り付けられている状態から取り外され、再び、前記位置決め部材によって前記筐体における位置が決定されて前記筐体に取り付け可能である計測装置。
【請求項２】
前記計測装置は、さらに、
姿勢決め部材を備え、
前記光学センサ装置は、
前記姿勢決め部材によって前記筐体における姿勢が決定されて前記筐体に取り付けられていると共に、取り付けられている状態から取り外され、再び、前記姿勢決め部材によって前記筐体における姿勢が決定されて前記筐体に取り付け可能である請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記位置決め部材は、
前記姿勢決め部材と組み合うことで、前記筐体における前記光学センサ装置の位置を決定する請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記位置決め部材は、
ピンである請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記計測装置は、
前記光学センサ装置を取り外した状態の重量が５００Ｎ未満である請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記光学センサ装置は、
撮像装置とレーザスキャナとのいずれかである請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項７】
前記筐体および前記光学センサ装置は、それぞれ周囲に取っ手が取り付けられた請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項８】
光学センサ装置と、
前記光学センサ装置の出力する情報を処理する情報処理装置と、
位置決め部材を有し、前記光学センサ装置と前記情報処理装置とが配置される筐体と、
を備えて車両の荷台に搭載される計測装置の据え付け方法において、
前記光学センサ装置が前記筐体から分離した状態で、前記筐体を車両の荷台に取り付ける工程と、
前記筐体の取り付け後、位置決め部材を介して、前記光学センサ装置を前記筐体に取り付ける工程と、
を備えた計測装置の据え付け方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モバイルマッピングシステムに使用される計測装置及び計測装置の据え付け方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
＜計測装置の搭載性＞
モバイルマッピングシステムの計測装置を搭載する車両には通常二名が乗車し、運用は二名で行われる。
計測装置は車両の屋根に搭載されるが、小型の計測装置を車両の屋根に搭載する場合、二名で搭載できることが望ましい。
しかし、小型であっても総重量は５０ｋｇ、重力加速度を考慮すると４９０Ｎを超える場合が多く、二人で計測装置を車両の屋根に持ち上げることは（１人当たりの重さが２５ｋｇを超えて）困難で骨の折れる作業であった。
このため、レーザスキャナ及び撮像装置のようなセンサ部と、センサ部の計測情報を処理し処理データを格納する情報処理装置のような制御部とを分離し、制御部を車両内に搭載する計測装置も存在する。
しかし、センサ部と制御部との接続に大量のケーブルが発生するなど、不都合も生じていた。
そのため、計測装置の重量を効率よく分散し、計測装置の車両への搭載性を向上したいという要望がある。【０００３】
＜光学センサ装置の交換＞
計測装置には必要に応じて異なる光学センサ装置を搭載することがある。
例えば、正確な凹凸を測る精密計測には高精度のレーザスキャナを搭載し、高精度を必要としない計測には通常精度のレーザスキャナを搭載するような場合である。
つまり、光学センサ装置を別の光学センサ装置に交換したい要求がある。
また、交換の一形態として、搭載されているレーザスキャナの角度を変更したいという要望がある。
つまり同一のセンサであっても角度を変更したいという要望がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１１６４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、モバイルマッピングシステムに使用される計測装置において、航法衛星の発する信号を受信するアンテナを、筐体に着脱可能な構成の開示がある。【０００６】
しかし、アンテナの重量は上記の搭載性を向上できるほどの重量がない。また、特許文献１は、レーザスキャナ及び撮像装置のような光学センサ装置を、慣性装置の固定された計測装置本体に対して着脱もしくは変更することが開示されていない。【０００７】
また、レーザスキャナ及び撮像装置のような光学センサ装置は、それぞれの基準となる視線方向が、計測装置本体に仮想的に固定した局所座標系に対して、予め計測した定まった姿勢方向（センサ角度）を取るように、姿勢方向（センサ角度）のパラメータ校正が行われる。
計測装置本体に対して光学センサ装置を着脱または変更する場合、計測装置本体に対する光学センサ装置の姿勢方向を同一方向に保つことができず、センサ計測データの再現性および計測精度が悪くなるという課題がある。
また、センサ計測データの再現性を保つためには、光学センサ装置を着脱もしくは変更する度に、ユーザが姿勢方向のパラメータ校正作業を行う必要があり、不便であった。【０００８】
この発明は、計測装置の搭載性の向上を目的とする。またこの発明は、光学センサ装置を着脱または変更する際の、センサ計測データの再現性及び計測精度の維持を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の計測装置は、
光学センサ装置と、
前記光学センサ装置の出力する情報を処理する情報処理装置と、
位置決め部材を有し、前記光学センサ装置と前記情報処理装置とが配置される筐体と、
を備え、
前記光学センサ装置は、
前記位置決め部材によって前記筐体における位置が決定されて前記筐体に取り付けられていると共に、取り付けられている状態から取り外され、再び、前記位置決め部材によって前記筐体における位置が決定されて前記筐体に取り付け可能である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の計測装置は位置決め部材を備えているので、上記に述べた計測装置の搭載性を向上することができる。また、この発明の計測装置は位置決め部材を備えているので、光学センサの着脱または変更する際の、センサ計測データの再現性及び計測精度の維持を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１の図で、計測装置１００の斜視図。
【図２】実施の形態１の図で、計測装置１００の左側面図。
【図３】実施の形態１の図で、計測装置１００の右側面図。
【図４】実施の形態１の図で、計測装置１００の正面図。
【図５】実施の形態１の図で、計測装置１００の背面図。
【図６】実施の形態１の図で、計測装置１００の平面図。
【図７】実施の形態１の図で、計測装置１００の底面図。
【図８】実施の形態１の図で、計測装置１００が車両５００に配置された状態を図。
【図９】実施の形態１の図で、筐体２００から光学センサ装置３０１が着脱可能であることを示す図。
【図１０】実施の形態１の図で、センサ部３００と制御部４００との分離を示す図。
【図１１】実施の形態１の図で、筐体２００の四面図。
【図１２】実施の形態１の図で、計測装置１００の平面図。
【図１３】実施の形態１の図で、計測装置１００の左側面図。
【図１４】実施の形態１の図で、９０度の計測装置１００の斜視図。
【図１５】実施の形態１の図で、９０度の計測装置１００の左側面図。
【図１６】実施の形態１の図で、９０度の計測装置１００の右側面図。
【図１７】実施の形態１の図で、９０度の計測装置１００の平面図。
【図１８】実施の形態１の図で、ピン２２０を用いてレーザスキャナ３１０の位置決めを行う方法を説明する図。
【図１９】実施の形態１の図で、固定部材２１０ａと９０度の固定部材２１０ｂとの二種類を用いたレーザスキャナ３１０の取り付けを示す図。
【図２０】実施の形態１の図で、固定部材２１０ａを用いた場合の計測装置１００の左側面図。
【図２１】実施の形態１の図で、固定部材２１０ｂを用いた場合の計測装置１００の左側面図。
【図２２】実施の形態１の図で、９０度から６０度に変更する場合を示す図。
【図２３】実施の形態１の図で、９０度のレーザスキャナで計測した場合を示す図。
【図２４】実施の形態１の図で、６０度のレーザスキャナで計測した場合を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付している。実施の形態の説明において、同一または相当する部分については、説明を適宜省略または簡略化する。
【００１３】
実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
【００１４】
図１から図２２を参照して、実施の形態１の計測装置１００を説明する。車両が撮像装置及びレーザスキャナを搭載して街中を走行することで、道路周辺の建造物及び道路のような地物の表面の形状を計測するシステムがある。このシステムはモバイルマッピングシステムと呼ばれる。
計測装置１００はモバイルマッピングシステムに使用される装置である。
計測装置１００は移動体である車両５００に設けたキャリアの上に搭載され、着脱可能に保持固定される。
【００１５】
図１から図８は、レーザスキャナ３１０の取り付け角度が４５度である計測装置１００の外観を示す。計測装置１００は、光学センサ装置を構成するレーザスキャナ３１０及び１つもしくは３つの撮像装置３２０と、慣性装置４０１と、受信装置４０２と、情報処理装置４０３と、筐体２００を備えている。レーザスキャナ３１０の重量は、固定部材２１０１、２１０ａを含めて、２０ｋｇ重（１９６Ｎ）程度であって、１５ｋｇ重（１４７Ｎ）から３０ｋｇ重（２９４Ｎ）程度であっても良い。
【００１６】
レーザスキャナ３１０は固定部材２１０１に直接保持されている。固定部材２１０１は門型枠体形状をなしている。固定部材２１０１は、上部橋桁の上面および側面に取っ手６００が取り付けられ、底面には外側に突き出すように折れ曲がった底面部が設けられる。固定部材２１０１の図示してない底面部は、別の固定部材２１０ａに取り付けられ、締結部材により固定部材２１０ａに締結されて固定される。固定部材２１０ａは、更に別の固定部材２１０ｂに取り付けられ、締結部材により締結されて固定される。固定部材２１０ｂは筐体２００の天板２０１のレーザ取付台座２０１ａに固定されている。
また、後述のように、固定部材２１０ａを取り外して、レーザスキャナ３１０を固定する固定部材２１０１の図示してない底面部を別の固定部材２１０ｂに直接取り付けて締結し、固定するようにして、取り付け固定部品を変更することにより、レーザスキャナ３１０の取り付け角度を、４５度から９０度に変更することができる。なお、固定部材２１０１を固定部材２１０ｂに直接取り付けるときは、固定部材２１０ｂを一旦天板２０１から取り外してから行う。すなわち、固定部材２１０ｂは、９０度にレーザスキャナ３１０を保持する固定部材２１０１を直接固定してから、天板２０１上のレーザ取付台座２０１ａに固定する。
ここで固定部材２１０１の図示してない底面部とは、固定部材２１０ａの構成部材である板状のメンバ２１１ａ（図１）、２１２ａ（図５）に対向して配置される。図２、図５に示すように、固定部材２１０１の底面部は、メンバ２１１ａ，２１２ａに、ピン２２０及びねじ２３０で固定される。
逆に、取り外した固定部材２１０ａを再び固定部材２１０１の底面部に取り付けることで、レーザスキャナ３１０の取り付け角度を９０度から４５度に戻すことができる。すなわち、固定部材２１０ａは、４５度にレーザスキャナ３１０を保持する固定部材２１０１を直接固定し、固定部材２１０ａを固定部材２１０ｂに固定してから、固定部材２１０ｂを天板２０１のレーザ取付台座２０１ａに固定する。
４５度、９０度の角度は例であり、６０度にレーザスキャナ３１０を保持する固定部材を用いてもよい。なお、天板２０１に対する４５度、６０度及び９０度の角度は例であり、角度はこれらに限定されない。この直接固定は、固定部材２１０１の底面部と固定部材２１０ａまたは２１０ｂの間にスペーサ薄板を間挿して行っても良い。
また、後述のように、レーザスキャナ３１０を軸中心に回転させることにより、レーザスキャナ３１０の取り付け角度を、９０度から６０度または６０度から９０度に変更することができる。レーザスキャナ３１０を軸中心に回転させることにより、レーザスキャナ３１０の取り付け角度を可変する固定部材２１０を固定部材２１０ｃと表記する。
なお、天板２０１に対する４５度、６０度、９０度の角度は例であり、角度はこれらに限定されない。
例えば、固定部材２１０ｂを別の固定部材２１０ｄに変更し、レーザスキャナ３１０を固定する固定部材２１０１の底面部を、この固定部材２１０ｄに取り付けて締結し、直接固定することにより、レーザスキャナ３１０の取り付け角度を、９０度から６０度に変更するようにしても良い。逆に、固定部材２１０ｄを固定部材２１０ｂに変更して再び固定部材２１０１の底面部に取り付けることで、レーザスキャナ３１０の取り付け角度を６０度から９０度に戻すことができる。
以下、４５度、６０度又は９０度というときは、レーザスキャナ３１０の取り付け角度を意味する。
【００１７】
図１は、計測装置１００の斜視図である。
図１にはＸＹＺ座標が設定されている。
図２から図８には、ＸＹＺ座標の２軸を示している。
図２は、計測装置１００の左側面図である。
図３は、計測装置１００の右側面図である。
図４は、計測装置１００の正面図である。
図５は、計測装置１００の背面図である。
図６は、計測装置１００の平面図である。
図７は、計測装置１００の底面図である。
図８は、計測装置１００が車両５００に配置された状態を示す。
【００１８】
（筐体２００）
図１に示すように、計測装置１００は、筐体２００を備えている。筐体２００は箱形状である。筐体２００の具体的な形状は図１１で後述する。
【００１９】
（センサ部３００）
筐体２００の天板２０１には、レーザスキャナ３１０、撮像装置３２０、受信アンテナ３３０が配置され、着脱可能に固定されている。センサ部３００は、レーザスキャナ３１０から構成される。また、センサ部３００は、レーザスキャナ３１０、撮像装置３２０から構成されても良い。また、センサ部３００は、レーザスキャナ３１０、撮像装置３２０及び受信アンテナ３３０から構成されても良い。レーザスキャナ３１０及び撮像装置３２０は光学センサ装置３０１である。つまりセンサ部３００は光学センサ装置３０１を備えるが、光学センサ装置３０１の具体例はレーザスキャナ３１０および／または撮像装置３２０である。光学センサ装置３０１と呼ぶときはレーザスキャナ３１０でも良いし撮像装置３２０でもよい。センサ部３００と呼ぶときは、センサ部３００はレーザスキャナ３１０でも良いし、撮像装置３２０を含んでも良いし、及び受信アンテナ３３０を含んでも良い。レーザスキャナ３１０は、地物との距離を測定する。撮像装置３２０は、地物の画像を撮像する。受信アンテナ３３０は、航法衛星が送信する測位信号を受信する。なお、慣性装置４０１もセンサではあるが、情報処理装置４０３とともに筐体２００の内部に保持固定されており、ここでは後述する制御部４００に含めて説明する。
【００２０】
（制御部４００）
筐体２００は慣性装置４０１、受信装置４０２及び情報処理装置４０３を収容している。
図２は、筐体２００による収容の状態を示す。制御部４００は、慣性装置４０１、受信装置４０２及び情報処理装置４０３を備える。制御部４００は筐体２００の内部に収容される。情報処理装置４０３は、ＣＰＵと記憶装置とデータ通信装置から構成される。情報処理装置４０３は、データ通信装置を介してデータが送信または受信され、ＣＰＵが送信または受信されたデータを処理し、処理したデータを記憶装置に格納する。
【００２１】
図５に示すように、筐体２００の後面には、ＬＡＮ配線用端子２７１と、電源配線用端子２７２と、センサ接続用端子２７３を有した配線板９５０が設けられる。また、気圧計接続用端子２７４が設けられても良い。
ＬＡＮ配線用端子２７１とセンサ接続用端子２７３と気圧計接続用端子２７４は情報処理装置４０３のデータ通信装置に接続される。センサ部３００のレーザスキャナ３１０および撮像装置３２０と、慣性装置４０１および受信装置４０２は、センサ接続用端子２７３を介して情報処理装置４０３のデータ通信装置に接続される。電源配線用端子２７２は、センサ部３００のレーザスキャナ３１０および撮像装置３２０と、慣性装置４０１および受信装置４０２にそれぞれ接続され、各センサに電源を供給する。
ＬＡＮ配線用端子２７１は、車両５００の内部に配置されるコンピュータに接続される。電源配線用端子２７２は、車両５００の内部に配置される電源端子に接続される。
レーザスキャナ３１０、撮像装置３２０及び受信アンテナ３３０は、センサ接続用端子２７３を介して、情報処理装置４０３に接続される。
慣性装置４０１、受信装置４０２及び情報処理装置４０３は、筐体２００内の配線により、配線板９５０に接続される。
慣性装置４０１は、例えば光ファイバージャイロ、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）ジャイロのようなジャイロセンサが用いられる。慣性装置４０１は、１０Ｈｚから１００Ｈｚのサンプリングレートで、車両５００の走行および重力によって筐体２００に作用する加速度、速度、角速度を計測する。慣性装置４０１の計測データは情報処理装置４０３に入力される。
また、情報処理装置４０３は、慣性装置４０１の計測データから、車両５００の速度、移動方向、移動距離、姿勢変化の角速度を計算しても良い。
オドメータ５０００は、車両５００の車輪または車軸もしくはボディに取り付けられ、車輪または車軸の回転数を計測する。
もしくはオドメータ５０００の代わりとして、ボディ下部に取り付けられて、ボディ下部の路面に対する移動速度を計測するレーザまたはレーダ速度計を用いても良い。
なお、オドメータ５０００は取付けなくても良い。
情報処理装置４０３にはオドメータ５０００によって計測されたデータが入力される。
オドメータ５０００は車両５００の車輪の回転数を計測し、計測データを出力する。この計測データから車輪の回転による車両５００の移動距離を計測することができる。
受信アンテナ３３０はＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＧＡＬＩＬＥＯ、ＱＺＳ（Ｑｕａｓｉ  Ｚｅｎｉｔｈ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ）のようなＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から測位信号を受信する。
受信装置４０２は、受信アンテナ３３０が受信した測位信号のベースバンド処理を行い、アナログ信号をディジタル信号に変換して測位信号データを再生するＧＮＳＳ受信機またはＧＰＳ受信機である。また、受信装置４０２は、測位信号から受信装置４０２の位置情報を生成する。受信装置４０２の位置情報を生成する際に、受信装置４０２は、ＬＴＥ、ＷｉＦｉのような地上のデータ通信またはＱＺＳの測位補強信号により得られる測位補強情報を用いて、ＲＴＫ測位により、数ｃｍから数十ｃｍ単位の高精度測位を行う。
【００２２】
情報処理装置４０３は、レーザスキャナ３１０、撮像装置３２０、慣性装置４０１及び受信装置４０２の動作を制御すると共に、これらによって生成されたデータまたは情報を処理する。
例えば、情報処理装置４０３は、レーザスキャナ３１０の計測データ、撮像装置３２０の撮影画像の計測データ、慣性装置４０１の計測データ、オドメータ５０００の計測データ、及び受信装置４０２の測位信号の計測データに対し、各センサの計測時刻情報を対応付けて、記憶装置に各計測データを格納する処理を行う。  情報処理装置４０３の記憶装置に格納された、計測時刻情報が対応付いた計測データは、ＬＡＮ配線用端子２７１を介したデータ通信によって、外部の情報処理装置（図示せず）に入力される。
外部の情報処理装置もしくは情報処理装置４０３は、計測時刻情報が対応付いた、慣性装置４０１の計測データ及び受信装置４０２の測位信号データ、またはオドメータ５０００の移動距離のデータから、衛星航法測位およびＩＮＳ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）複合測位（ＧＮＳＳ／ＩＮＳ複合測位）により、受信アンテナ３３０および慣性装置４０１の位置と慣性装置４０１の姿勢角を算出する。
複合測位はカルマンフィルタを用いて慣性装置４０１の計測データの観測情報と受信装置４０２の測位信号の計測データの観測情報と測位補強情報との密結合により、高精度な測位演算を行っても良い。
またこのとき、レーザスキャナ３１０の計測データの計測時刻と複合測位の計測時刻とに基いて各データの対応付けを取り、レーザ点群のポイントクラウドデータの輝度情報に絶対位置情報を付与しても良い。
さらに、撮像装置３２０の撮影画像の計測時刻に基いてレーザ点群のポイントクラウドデータとの対応を取り、輝度情報に色情報を付与しても良い。
なお、情報処理装置４０３と慣性装置４０１と受信装置４０２とを筐体２００内に一体的に収容することで、車両５００の車室内への接続配線や信号経路を少なくすることができるので、車室内への接続配線を小径化することができる。
また、筐体２００の外後面に各種端子を有した配線板９５０設けることで、気圧計やコンピュータを容易に接続することができ、かつ、センサ部３００の制御が容易になる。
また、情報処理装置４０３は、レーザスキャナ３１０と撮像装置３２０を連動させて動作させても良い。
この場合、コンピュータの操作入力部（マウスまたはポインティングデバイス）によって、連動動作オンの外部信号入力を行うことにより、レーザスキャナ３１０と撮像装置３２０が連動するようにしても良い。
一方、制御部４００に情報処理装置４０３を設けることで、重量が重くなる。そこで、実施の形態１の計測装置１００では、筐体２００から光学センサ装置３０１を着脱可能とする。
【００２３】
図９は、筐体２００から光学センサ装置３０１が着脱可能であることを示す。
光学センサ装置３０１の着脱の場合とは以下の（１），（２）の場合を意味する。
ここでの光学センサ装置３０１とは、少なくともレーザスキャナ３１０であるとする。
また、筐体２００には少なくとも慣性装置４０１が取り付け固定されている。
（１）光学センサ装置３０１が取り付けられていない筐体２００に、光学センサ装置３０１を取り付ける場合である。
（２）光学センサ装置３０１が取り付けられている筐体２００から、光学センサ装置３０１を取り外す場合である。慣性装置４０１（制御部４００）を固定した筐体２００に対して、光学センサ装置３０１を取り付ける場合、光学センサ装置３０１は、筐体２００における取り付け位置及び筐体２００における姿勢の取り付け再現性が求められる。
姿勢とは、光学センサ装置３０１の筐体２００に対するロール角、ピッチ角及びヨー角である。つまり、取り付け再現性とは、光学センサ装置３０１に、筐体２００からの取り外しと筐体２００への取り付けとが繰り返えされたとしても、常に、光学センサ装置３０１が筐体２００に対して同じ位置及び同じ姿勢で筐体２００に固定されることを意味する。
実施の形態１の計測装置１００は、筐体２００に対して光学センサ装置３０１の着脱が可能であり、かつ、筐体２００に対して、位置決め用の少なくとも２本のピン２２０と締結部材としての複数のねじ２３０を用いて、光学センサ装置３０１を固定することによって、光学センサ装置３０１が取り付け再現性を有する点が特徴である。なお、光学センサ装置３０１を筐体２００に対して締結する部品であれば、ねじ２３０以外の部品を用いても良い。
図９に示すように、着脱可能な光学センサ装置３０１を筐体２００から分離する場合、最も重い光学センサ装置３０１を分離することが効果的である。筐体２００には制御部４００が収容されているので、筐体２００から光学センサ装置３０１を分離することは制御部４００から光学センサ装置３０１を分離することを意味する。一般的には撮像装置３２０よりもレーザスキャナ３１０の方が重いので、レーザスキャナ３１０を筐体２００から分離することが効果的である。以下では光学センサ装置３０１としてレーザスキャナ３１０を想定して説明する。
レーザスキャナ３１０についての説明は、撮像装置３２０についてもあてはまる。すなわち、筐体２００に対して撮像装置３２０の着脱が可能であり、かつ、筐体２００に対してピン２２０とねじ２３０を用いて撮像装置３２０を固定することによって、撮像装置３２０が取り付け再現性を有するようにしても良い。
なお、受信アンテナ３３０は筐体２００に対して、ｃｍ以下の精度で固定すれば良く、ねじのみで固定しても良い。
【００２４】
図９に示すように、筐体２００から取り外したレーザスキャナ３１０を筐体２００に再び取り付ける場合、後述するように３種類の固定部材２１０（２１０１、２１０ａ、２１０ｂ）を用いて、筐体２００に対する取り付け角度、すなわち、筐体２００に対する姿勢を変更できる。図１に示すように、固定部材２１０は固定部材２１０１、固定部材２１０ａ、固定部材２１０ｂからなる。
【００２５】
図９の場合は、センサ部３００は最も重いレーザスキャナ３１０を含んでいる。このレーザスキャナ３１０を制御部４００から分離することで搭載性の向上を図ることができる。  一方、図１０は、センサ部３００と制御部４００とを分離した別の態様を示している。つまり図１０において、センサ部３００と筐体２００とを分離可能に固定することができる。
図９、図１０において、撮像装置３２０をセンサ部３００に含めて、制御部４００から分離することで、更に車両５００の荷台に制御部４００を搭載する際の搭載重量を小さくすることができる。
また、撮像装置３２０はセンサ部３００から分離可能であるので、それぞれを別個に制御部４００に搭載しても良い。
加えて、図１０の場合は、センサ部３００と制御部４００を分離するので、図９の場合と同様に、搭載性の向上を図ることができる。
ここで、図１０に示す別の態様の構成は以下のようである。
センサ部３００はベースとなるベース部３４０に分離可能に固定されている。
センサ部３００が固定されたベース部３４０は、筐体２００の天板２０１に固定されている。
図１０の例において、ベース部３４０は、取っ手２３１ａから２３４ａを有している。  この取っ手２３１ａから２３４ａは、図１〜１０および図１２から図２１に示すように、ベース部３４０に設けなくても良い。すなわち、ベース部３４０の有する取っ手２３１ａから２３４ａの代わりに、図１１で後述するように筐体２００に取っ手２３１から２３４を設けても良い。
取っ手によってベース部３４０は持ち易くなる。
図１０の構成によって計測装置１００は搭載性が向上する。
このとき、前後２つの取っ手２３１ａと取っ手２３２ａ、もしくは左右２つの取っ手２３３ａと取っ手２３４ａ、もしくはそれら４つの全の取っ手を用いて、少なくとも２人で制御部４００を持ち上げることができる。
加えて、センサ部３００のレーザスキャナ３１０に取っ手６００が付いているので、レーザスキャナ３１０の搭載性が良い。
また、車両５００のキャリア４０００の少なくとも２箇所に２つの固定部３０００（図８）をそれぞれ装着する。
この固定部３０００に対し、制御部４００を固定する。
固定部３０００は、上部に直方体形状の突起部がある。
もしくは、固定部３０００は、左右のキャリア棒を横断して跨る長方形棒状の物であっても良い。
この時、制御部４００の底面四隅周辺に、４つの保持部７０００（図２）を設ける。この保持部の下面に溝８０００を形成する。
溝８０００は、直方体形状の空間領域を形成する。
制御部４００の搭載時に、固定部４０００の突起部もしくは上部に、保持部７０００の溝８０００を嵌合させる。
これによって、制御部４００を容易に車両５００に搭載することができる。
また、キャリブレーションはセンサ部３００のみで決まるので、制御部４００から分離したセンサ部３００を工場に持ち込むことで、キャリブレーションパラメータが工場で決定できる。よって現場での作業が軽減される。
【００２６】
図１１は、筐体２００の四面図を示す。上の左、中央、右はそれぞれ、正面図、平面図、背面図である。下は左側面図である。筐体２００は、正面、背面、左側面、右側面に、それぞれ、取っ手２３１，２３２，２３３，２３４を有する。筐体２００は、４つの取っ手を有するので、筐体２００を車両５００に搭載する際の搭載性が向上する。
例えば前後２つの取っ手２３１と取っ手２３２、もしくは左右２つの取っ手２３３と取っ手２３４、もしくはそれら４つの全の取っ手を用いて、少なくとも２人で制御部４００を持ち上げることができる。
加えて、センサ部３００のレーザスキャナ３１０に取っ手６００が付いているので、レーザスキャナ３１０の搭載性が良い。
また、筐体２００は、車両５００の左右面側の側面両側に、放熱フィン２７５と通気孔２７６が設けられる。
また、筐体２００の天板２０１と前方部は、日除けカバー２７７で覆われる。
この放熱フィン２７５と通気孔２７６により、筐体２００の内部発生熱が外部に放熱されるともに、日除けカバー２７７により筐体２００の外部から入射する太陽熱が遮蔽される。
なお図１１の平面図にはカメラ取付台座２７８とレーザ取付台座２０１ａを示している。
【００２７】
図１２、図１３は、搭載性の向上を実現するための構成を示す。図１２及び図１３は９０度の場合を示している。
図１２は、計測装置１００の平面図である。
図１３は、計測装置１００の左側面図の一部である。図１３は図１２のＹ方向の矢視である。ここで、レーザスキャナ３１０の角度を意味する４５度及び９０度について説明する。図１から図８は４５度の計測装置１００を示していると述べたが、４５度とは以下の意味である。図３において、レーザスキャナ３１０に示す矢印３１１をレーザ軸と呼ぶことにする。レーザ光は矢印３１１を中心軸として放射状に照射される。４５度とは、図３においてレーザ軸である矢印３１１と直交する線分３１２とＸ軸とのなす角が４５度であることを意味する。
６０度及び９０度の意味も４５度と同じである。
図１４は、レーザスキャナ３１０が９０度の計測装置１００の斜視図である。
図１５は、レーザスキャナ３１０が９０度の計測装置１００の左側面図である。
図１６は、レーザスキャナ３１０が９０度の計測装置１００の右側面図である。
図１７は、レーザスキャナ３１０が９０度の計測装置１００の平面図である。
計測装置１１０からレーザスキャナ３１０のみ取り外す場合は、レーザスキャナ３１０の取り付け再現性を高めるため、剛性のある固定部材２１０と、棒状体であるピン２２０とを用いて、レーザスキャナ３１０を筐体２００に取り付ける。図１２では、レーザスキャナ３１０は２つの固定部材２１０を用いて筐体２００に固定されている。それぞれの固定部材２１０は２つのピン２２０によって筐体２００の天板２０１に位置決めされる。ピン２２０は、固定部材２１０、筐体２００の何れかに予め圧入されて固定されていても良い。
図１８は、ピン２２０を用いてレーザスキャナ３１０の位置決めを行う方法を説明する。レーザスキャナ３１０は固定部材２１０に固定されるが、固定部材２１０を筐体２００に位置決めすることで、レーザスキャナ３１０を筐体２００に位置決めする。固定部材２１０（２１０ｂ）は、下部から突き出した突き出し部２１３を有している。突き出し部２１３には２つの貫通孔２１２が形成されている。また、天板２０１には２つの貫通孔２１２のそれぞれに対応する貫通孔２０２が形成されている。２つのピン２２０は、それぞれ貫通孔２１２及び貫通孔２０２に嵌ることで、固定部材２１０の筐体２００における位置が決定される。なお、図１８ではピン２２０は単体の部品であるが、これに限らず、天板２０１からピン２２０の形状の棒状体が突き出ている構成でもよい。なお固定部材２１０は、筐体２００に対するレーザスキャナ３１０の姿勢を決定している。
また、ピン２２０の周辺にねじ２３０を用いて、ピン２２０を介した筐体２００とレーザスキャナ３１０の位置決め時には、ねじ２３０の取り付け取り外しを行う。
【００２８】
図１９は、固定部材２１０として、４５度の固定部材２１０ａと９０度の固定部材２１０ｂとの二種類を用いたレーザスキャナ３１０の取り付けを示す。
図２０は、固定部材２１０ａを用いた場合の計測装置１００の左側面図である。
図２１は、固定部材２１０ｂを用いた場合の計測装置１００の左側面図である。固定部材２１０ａは、レーザスキャナ３１０を筐体２００に対して４５度の姿勢で取り付ける。固定部材２１０ｂは、レーザスキャナ３１０を筐体２００に対して９０度の姿勢で取り付ける。
ここで、固定部材２１０１の取り付け対象を、固定部材２１０ａから固定部材２１０ｂ、または固定部材２１０ｂから固定部材２１０ａに交換することで、筐体２００に対するレーザスキャナ３１０の取り付け角度を変更することができる。
固定部材２１０１の取り付け対象を、固定部材２１０ａから固定部材２１０ｂ、または固定部材２１０ｂから固定部材２１０ａに交換の場合には、図１８で述べたピン２２０を用いて位置決めが行われる。この時、適宜、ねじの取り付け取り外しを行う。
また、図２０において、受信アンテナ３３０は、レーザスキャナ３１０のレーザ送信光を塞がない程度の高さと位置で、下部に取り付けた棒状部材を用いて、筐体２００の天井に設置される。
レーザスキャナ３１０は、円筒軸上のレーザ軸を中心に、走査面上でレーザ送信光の射出方向を３６０°回転させることで、走査面内で放射状にレーザ送信光を射出する。
２つもしくは３つの撮像装置３２０は、それらの視線方向と反対方向に、視線軸が１点に集まる位置から前方側で撮像装置３２０と干渉しない位置において、鉛直方向に配置した棒状部材８９９の上部に、受信アンテナ３３０が取り付けられる。
レーザスキャナ３１０の交換及びレーザスキャナ３１０の角度変更の場合は、キャリブレーション（校正）情報が変化するので、レーザスキャナ３１０の取り付け状態に合わせてキャリブレーション情報を変更する必要がある。
【００２９】
キャリブレーション情報は、筐体２００の基準点（例えば重心位置、中心等）に対する、レーザスキャナ３１０の取り付け位置、基準となる視線方向、レーザ光の射出点等である。
また、キャリブレーション情報は、筐体２００の基準点（例えば重心位置、中心等）に対する、撮像装置３２０の取り付け位置、基準となる視線方向、基準となるカメラの焦点位置等である。
因みに、慣性装置４０１の時間経過により生じるセンサバイアス誤差及び受信装置４０２のバイアス誤差は含まない。
なお、固定部材２１０ａ，固定部材２１０ｂにレーザスキャナ３１０の仕様の情報と取り付け角度の情報とを二次元コードのような態様で埋め込み、情報処理装置４０３が二次元コードを読み込む構成にすれば、利便性が向上する。
【００３０】
また、情報処理装置４０３に予め識別子と、識別子に対応したキャリブレーション情報を格納しても良く、利便性が向上する。
この時、レーザスキャナ３１０のＮ個（Ｎは２以上の整数）の取り付け角度または撮像装置３２０のＭ個（Ｍは２以上の整数）の取り付け角度に対応して、それぞれレーザスキャナ用識別子またはカメラ用識別子が設けられる。
情報処理装置４０３に接続した車室内のコンピュータにて、取り付け角度に対応してレーザスキャナ用識別子またはカメラ用識別子を選択する。
この選択により、それぞれの識別子に対応したキリャリブレーション情報が、レーザスキャナ３１０の計測データ、撮像装置３２０の撮影画像、慣性装置４０１の計測データ、オドメータ５０００の計測データ、及び受信装置４０２の測位信号データに対応付けされて、記憶装置に格納される。
この場合、慣性装置４０１に対するレーザスキャナ３１０と撮像装置３２０のキャリブレーション情報は、計測時刻とは無関係に、取り付け角度毎に一意に対応付けされる。
【００３１】
図２２は、９０度から６０度に変更する場合を示している。図２２を用いて、レーザスキャナ３１０の取り付け角度を９０度または６０度に変更する構成を説明する。図２２に示すように、目的に応じて、車両５００の後方に搭載したレーザスキャナ３１０の角度を、９０度から６０度、または６０度から９０度に変更することができる。
【００３２】
＜変更方法＞
レーザスキャナ３１０の取り付け位置と角度とに再現性を持たせるために、レーザスキャナ３１０を回転軸２６０を中心に回転させ、角度を台座で決定する。以下に９０度から６０度に変更する場合を説明する。なお６０度から９０度に変更する場合も、９０度から６０度に変更する場合と同様である。
図２２を説明する。
（１）９０度の設置状態では、レーザスキャナ３１０は２つの固定部材２１０ｃに固定されている。２つの固定部材２１０ｃは２つの固定部材２１０に相当する。レーザスキャナ３１０と天板２０１との間に位置決め台座２５１が配置されている。位置決め台座２５１はボルト２５５によって天板２０１に固定されている。レーザスキャナ３１０は一つの固定部材２１０ｃに、直線状に並ぶ４つのボルト２１１で固定されている。また、図２２に示す一方の固定部材２１０ｃから図示していない他方の固定部材２１０ｃへ回転軸２６０が貫通している。
（２）レーザスキャナ３１０を６０度に変更する場合、作業者は４つのボルト２１１を外し、台座２５１を外し、レーザスキャナ３１０を回転軸２６０の回りに３０度回転させる。
（３）作業者は、レーザスキャナ３１０と天板２０１との間に位置決め台座２５２を配置し、位置決め台座２５２を、位置決め台座２５１と同様にボルト２５５によって天板２０１に固定する。固定部材２１０ｃには、直線状に並ぶ４つのボルト２１１に対して３０度傾いた位置に、直線状に並ぶ４つの貫通孔が形成されている。作業者は４つの貫通孔にそれぞれボルト２１１を通して、４つのボルト２１１でレーザスキャナ３１０を固定部材２１０ｃに固定する。
（４）以上の（１）から（３）によって９０度を６０度に変更できる。
【００３３】
なお９０度が有効な場合は以下のようである。レーザスキャナ３１０によって断面、微細な凹凸を計測する場合である。レーザスキャナ３１０によって、トンネル形状及、路面形状を計測する場合である。６０度が有効な場合は以下のようである。周辺の地物の全体の把握したい場合である。６０度は道路標識も把握することができる。
図２３及び図２４を参照して９０度及び６０度が有効な場合を具体的に説明する。
図２３は９０度で計測した例を示す。
図２４は６０度で計測した例を示す。
図２３のトンネルの計測について６０度で点群データを取得すると、斜めに傾斜したレーザ点群画像となって、壁面、路面のキズ及び凹凸の検出ができなくなる。また検出ができても、それらの位置及び高さが不正確となり、正確な計測が難しいという課題があった。一方、図２３に示すように、トンネルを９０度で計測する場合には、レーザで垂直に計測するため、高さ及び幅が正確になる。
また図２４に示す建物では、９０度で点群データを取得すると、建物正面の壁面のデータが取得できないという課題があった。一方、図２４に示すように、建物を計測する６０度で計測する場合は、建物の正面データを取得できる。
このように、測定精度の改善として、レーザスキャナ３１０の角度の変更が課題であった。しかし、本実施の形態の計測装置によれば、光学センサ装置を固定する固定部材を交換することでユーザは容易にレーザスキャナの角度を変更できる。よって本実施の形態の計測装置は、測定精度を改善できる効果が有る。
【００３４】
＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
【００３５】
＜計測装置の搭載性＞
計測装置１００は、全体としては一体型であるが、制御部１０を収容する筐体２００と、センサ部２０とを分離できる構成である。よって計測装置１００の車両５００への搭載の際に計測装置１００の重量を分離できるので、車両５００の二名の搭乗者で計測装置１００を車両５００へ搭載可能となる。例えば、４９０Ｎの重量の計測装置１００を２９４Ｎと１９６Ｎとに分離することにより、一回当たりの搭載重量を軽減することができる。
また、光学センサ装置の取り付けは、ピン７０を使用している。よって、光学センサ装置３０１を取り外して再度取り付ける場合に、取り付け位置の再現性を確保できる。これにより、光学センサ装置３０１を筐体２００から分離し、再度取り付けた場合に、キャリブレーションの設定を維持できるので、光学センサ装置３０１と慣性装置との間のキャリブレーションの崩れを防止することができる。
計測装置１００では光学センサ装置３０１の着脱が可能であるので、光学センサ装置３０１が故障したときに、光学センサ装置３０１のみを取り外して修理することが可能になる。
なお、計測装置１００の搭載時に、光学センサ装置３０１としてのレーザスキャナ３１０の筐体２００からの着脱により２０ｋｇ前後の重量が軽減される。また、撮像装置３２０は２つまたは３つに分離することができるので、光学センサ装置３０１としての撮像装置３２０の筐体２００からの着脱により５〜１５ｋｇ前後の重量が軽減される。
＜光学センサ装置の交換＞
計測装置１００では光学センサ装置３０１の取り付け角度を変えることができるので、種類の異なるセンサに対応することができる。
計測装置１００では光学センサ装置３０１の取り付け角度を変えることができるので、同一の光学センサ装置３０１であっても、検出範囲を変更することができる。
計測装置１００は位置決め部材を備えているので、上記に述べた計測装置の搭載性を向上することができる。位置決め部材に例はピン２２０である。また、計測装置１００は位置決め部材を備えているので、光学センサの着脱または変更する際の、センサ計測データの再現性及び計測精度の維持を確保できる。
【００３６】
以上のように、計測装置は、光学センサ装置と、光学センサ装置の出力する情報を処理する情報処理装置と、位置決め部材を有し、光学センサ装置と情報処理装置とが配置される筐体と、を備えている。
光学センサ装置は、位置決め部材によって筐体における位置が決定されて筐体に取り付けられていると共に、取り付けられている状態から取り外され、再び、位置決め部材によって筐体における位置が決定されて前記筐体に取り付け可能である。
【００３７】
計測装置は、さらに、姿勢決め部材を備えている。以上のように、光学センサ装置は、姿勢決め部材によって筐体における姿勢が決定されて筐体に取り付けられていると共に、取り付けられている状態から取り外され、再び、姿勢決め部材によって筐体における姿勢が決定されて筐体に取り付け可能である。
【００３８】
位置決め部材は、姿勢決め部材と組み合うことで、筐体における光学センサ装置の位置を決定する。ここで位置決め部材の例は、ピンである。
【００３９】
計測装置は、光学センサ装置を取り外した状態の重量が５００Ｎ未満である。
【００４０】
光学センサ装置は、撮像装置とレーザスキャナとのいずれかである。
【００４１】
計測装置の車両への取付は、以下のように、計測装置の据え付け方法としてとらえることができる。
すなわち、
光学センサ装置と、
光学センサ装置の出力する情報を処理する情報処理装置と、
位置決め部材を有し、光学センサ装置と情報処理装置とが配置される筐体と、
を備えて車両の荷台に搭載される計測装置の据え付け方法において、
光学センサ装置が前記筐体から分離した状態で、筐体を車両の荷台に取り付ける工程と、
筐体の取り付け後、位置決め部材を介して、光学センサ装置を前記筐体に取り付ける工程と、
を備えた計測装置の据え付け方法、
として把握できる。
【００４２】
以上、実施の形態１について説明したが、実施の形態１のうち、１つを部分的に実施しても構わない。あるいは、実施の形態１のうち、２つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。なお、本発明は、実施の形態１に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１００  計測装置、２００  筐体、２０１  天板、２０２  貫通孔、２１０，２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ  固定部材、２１１  ボルト、２１２  貫通孔、２２０  ピン、２３０  ねじ、２３１，２３２，２３３，２３４  取っ手、２５１，２５２  台座、２５５  ボルト、２６０  回転軸、２７１  ＬＡＮ配線用端子、２７２  電源配線用端子、２７３  センサ接続用端子、２７４  気圧計接続用端子、２７５  放熱フィン、２７６  通気孔、２７７  日除けカバー、２７８  カメラ取付台座、２７９  日除けカバー、３００  センサ部、３０１  光学センサ装置、３１０  レーザスキャナ、３２０  撮像装置、３３０  受信アンテナ、３４０  ベース部、４００  制御部、４０１  慣性装置、４０２  受信装置、４０３  情報処理装置、５００  車両、６００  取っ手、２１０１  固定部材、５０００  オドメータ、７０００  保持部、８０００  溝。
【図１】
2020049726.tif 000003
【図２】
2020049726.tif 000004
【図３】
2020049726.tif 000005
【図４】
2020049726.tif 000006
【図５】
2020049726.tif 000007
【図６】
2020049726.tif 000008
【図７】
2020049726.tif 000009
【図８】
2020049726.tif 000010
【図９】
2020049726.tif 000011
【図１０】
2020049726.tif 000012
【図１１】
2020049726.tif 000013
【図１２】
2020049726.tif 000014
【図１３】
2020049726.tif 000015
【図１４】
2020049726.tif 000016
【図１５】
2020049726.tif 000017
【図１６】
2020049726.tif 000018
【図１７】
2020049726.tif 000019
【図１８】
2020049726.tif 000020
【図１９】
2020049726.tif 000021
【図２０】
2020049726.tif 000022
【図２１】
2020049726.tif 000023
【図２２】
2020049726.tif 000024
【図２３】
2020049726.tif 000025
【図２４】
2020049726.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成31年1月30日(2019.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザスキャナと、
前記レーザスキャナが固定された固定部材と、
前記レーザスキャナの出力する情報を処理する情報処理装置と慣性装置とが収容されると共に、前記レーザスキャナが固定された前記固定部材が固定された筐体と
を備え、
前記レーザスキャナが固定された前記固定部材は、
前記レーザスキャナが固定された状態で前記筐体から着脱可能な計測装置。
【請求項２】
前記計測装置は、さらに、
前記レーザスキャナが固定された前記固定部材の前記筐体への取り付け位置を決定する位置決め部材と、
前記筐体への取り付け位置が決定された前記固定部材を前記筐体に固定する締結部材と
を備え、
前記レーザスキャナが固定された前記固定部材は、
前記位置決め部材と、前記締結部材とにより、前記レーザスキャナが固定された状態で前記筐体から着脱可能である請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記位置決め部材は、
ピンであり、
前記締結部材は、
ねじである請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記計測装置は、
前記レーザスキャナを取り外した状態の重量が５００Ｎ未満である請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記筐体および前記レーザスキャナは、それぞれ周囲に取っ手が取り付けられた請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
レーザスキャナと、
前記レーザスキャナが固定された固定部材と、
前記レーザスキャナの出力する情報を処理する情報処理装置と慣性装置とが収容されると共に、前記レーザスキャナが固定された前記固定部材が固定された筐体と
を備えて車両の荷台に搭載される計測装置の据え付け方法において、
前記レーザスキャナが固定された前記固定部材が前記筐体から分離した状態で、前記筐体を車両の荷台に取り付ける工程と、
前記筐体の取り付け後、前記レーザスキャナが固定された前記固定部材を前記筐体に固定する工程と、
を備えた計測装置の据え付け方法。
【国際調査報告】
2020049726.tif 000027
2020049726.tif 000028