(57)【要約】【課題】測定点指示部を斜めにセットした場合でも、指示した測定点を傾斜センサの出力に基づいて正確に測定する。【解決手段】距離計２２及び角度検出部２６を配置した計測ヘッド部１６と、上記距離計２２からの測定光を反射する反射鏡部１９を設けた測定点指示部１７を有する装置において、この測定点指示部１７に設けた傾斜センサ３１で該指示部１７の傾斜角度を検出すると共に、傾斜補正用データ演算回路３６にて傾斜角度に対応した測定点座標位置の補正に必要な補正用データの演算を行い、この測定点補正用データを上記計測ヘッド部１６へ送ることにより、傾斜を補正した測定点の３次元座標上の位置演算を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
距離計及び角度検出部を配置した計測ヘッド部と、上記距離計からの測定光を反射する反射鏡部を設けた測定点指示部と、を有する位置計測作図装置において、
上記測定点指示部に、この測定点指示部の傾斜角度を検出する傾斜センサと、この傾斜センサの出力に基づき傾斜角度に対応した測定点座標位置の補正に必要な補正用データの演算を行い、この補正用データを上記計測ヘッド部へ送信する傾斜補正用データ出力手段と、を設けたことを特徴とする位置計測作図装置。
【請求項２】
上記傾斜センサの出力に基づき、上記測定点指示部の傾きの状態を告知するようにしたことを特徴とする請求項１記載の位置計測作図装置。
【請求項３】
上記測定点指示部に、上記傾斜センサの取付け固定により生じる傾きのオフセット値を設定するオフセット値設定手段を設け、上記傾斜センサの出力に対し上記オフセット値を補正することを特徴とする請求項１又は２記載の位置計測作図装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交通事故見分における現場見取図を作成するため等に用いられ、測定点指示部の傾きを補正しながら、この測定点指示部と計測ヘッド部との間の距離及び角度を測定し、例えば３次元座標上の位置を求める位置計測作図装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、交通事故処理業務では実況見分の際に現場見取図の作成のために、位置計測作図装置が用いられており、この位置計測作図装置は、従来から巻尺を用いて行っていた事故現場の関係地点間の測定と現場見取図の作成を正確・迅速に行うことができる。
【０００３】
図６には、従来の位置計測作図装置の一例が示されており、計測機側では車等に搭載される架台１に計測ヘッド部２が支持される。この計測ヘッド部２は、俯仰方向、旋回方向に回動可能とされており、このヘッド部２内に、ＴＶカメラ３、光波距離計４、受光部５や角度検出器６等が配置される。また、図示していないが、上記ＴＶカメラ３で捉えられた映像を表示するモニタや、上記光波距離計４と角度検出器６で得られた座標データに基づいて、見取図作成のための処理をする作図演算部（コンピュータ）、計測操作をする操作部等が設けられる。
【０００４】
一方、上記の計測機側に対し、道路等の測定地点にセットされる測定点指示部７が備えられており、この測定点指示部７は、指示棒８の所定の高さ位置に反射鏡部９を有している。この反射鏡部９には、上記の光波距離計４からの測定光を反射させるコーナーキューブ１０と、このコーナーキューブ１０の外周部に配置され、自動追尾光（捕捉光）及び通信用光信号を送出する発光部（ＬＥＤ等）１１とが設けられる。
【０００５】
上記の構成によれば、まず上記測定点指示部７を計測ヘッド部２から離れた測定点に垂直に配置し、その反射鏡部９を計測ヘッド部２の方へ向ける。このとき、測定点指示部７側の発光部１１からは追尾光が出力されており、この追尾光を上記受光部５が受光することにより、計測ヘッド部２が正確に測定点指示部７に正対する。その後、この計測ヘッド部２の光波距離計４では、測定光が出射され、上記コーナーキューブ１０から反射された光を受光することにより、上記測定点までの距離が計測される。
【０００６】
そうして、この測定距離、測定時の計測ヘッド部２の俯仰角度及び旋回角度及び上記反射鏡部９の高さに基づいて３次元座標上の位置計測が行われ、このような位置計測を複数の測定点につき行い、また測定点等に関する道路情報、事故情報等を入力することにより作図処理が実行される。
【特許文献１】特許第２９１３５１２号公報
【特許文献２】特開平１１-２５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記位置計測作図装置における測定では、測定点指示部７が垂直に配置されていなければならず、この垂直状態へのセットが煩雑であるという問題があった。即ち、この垂直状態のセットは、例えば水準器により上記反射鏡部９の水平状態を確認することになるが、このような作業は煩雑である。一方、水準器等を使わずに目視で行えば、僅かなずれが誤差となるし、その誤差も測定者によって異なるという不都合がある。
【０００８】
また、例えば図７（Ａ）に示されるように、計測ヘッド部２から見たとき反射鏡部９が電柱１２等の障害物に隠れる場合があり、この場合は、図示されるように、目的とする測定点Ｐ２に指示棒８を配置し、反射鏡部９を傾けて測定することも可能となるが、実際に計測される位置はＰ２から距離（誤差）Ｄ１だけ離れた位置Ｐ１となる。更に、図７（Ｂ）に示されるように、壁面１３の位置を測定する場合は、反射鏡部９が手前に傾くことになり、この場合も、実際に計測される位置はＰ２から距離（誤差）Ｄ１だけ離れた位置Ｐ１となる。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、測定点指示部を斜めにセットした場合でも、指示した測定点を傾斜センサの出力に基づいて正確に測定することができる位置計測作図装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、距離計及び角度検出部を配置した計測ヘッド部と、上記距離計からの測定光を反射する反射鏡部を設けた測定点指示部と、を有する位置計測作図装置において、上記測定点指示部に、この測定点指示部の傾斜角度を検出する傾斜センサと、この傾斜センサの出力に基づき傾斜角度に対応する測定点座標位置の補正に必要な補正用データの演算を行い、この補正用データを上記計測ヘッド部へ送信する傾斜補正用データ出力手段と、を設けたことを特徴とする。
請求項２の発明は、上記傾斜センサの出力に基づき、上記測定点指示部の傾きの状態を告知するようにしたことを特徴とする。
請求項３の発明は、上記測定点指示部に、上記傾斜センサの取付け固定により生じる傾きのオフセット値を設定するオフセット値設定手段を設け、上記傾斜センサの出力に対し上記オフセット値を補正することを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、測定点指示部では、傾斜センサで検出された傾斜角度に基づき、その指示測定点の座標位置補正のための補正用データの演算が行われ、この補正用データが光信号によって計測ヘッド部へ送られる。そして、この計測ヘッド部では、例えば三次元座標上で測定演算された測定点（測定点指示部）の座標位置が上記補正用データによって補正され、これによって位置測定が正確に行われることになる。
【００１２】
上記請求項２の構成によれば、例えば測定点指示部に設けた表示器に、傾斜センサで得られた測定点指示部の傾斜角度が表示により告知される。また、その角度が大きい場合には、傾斜角度が大きいことの警告表示をしてもよい。なお、この告知は、音声等で行うこともできる。
【００１３】
上記請求項３の構成によれば、測定点指示部での傾斜センサの取付け固定で発生する傾きのオフセット値（水平位置に対するずれ角度）が回路構成で設定されており（例えばメモリ等に記憶する）、このオフセット値は傾斜センサの検出値に対し加減算される。従って、傾斜センサの取付け面のバラツキやその他の各種要因による取付け固定時のずれ量が簡単に修正され、構造が複雑となる機械的な調整機構等を設ける必要がない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の位置計測作図装置によれば、測定点指示部を斜めにセットした場合でも、指示した測定点を傾斜センサの出力に基づいて正確に測定でき、水準器等を用いて垂直状態を維持する必要もなく、また電柱等の障害物に隠れるような測定点や壁面の測定点も、容易に計測することが可能となる。
請求項３の発明によれば、傾斜センサの取付け面のバラツキやその他の各種要因による取付け時のずれ量を簡単に修正でき、また複雑で不安定となり易い機械的な調整機構等が不要となるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１及び図２には、実施形態の一例に係る傾斜センサを備えた位置計測作図装置の構成が示されており、この装置は、事故処理車等に搭載される計測ヘッド部１６と、測定点を指示するための測定点指示部１７を有してなる。図２に示されるように、測定点指示部１７は、指示棒１８、反射鏡部１９及び操作表示部２０から構成されており、上記反射鏡部１９には、図１のように、計測ヘッド部１６の光波距離計２２からの測定光を反射するコーナーキューブ２３が設けられると共に、その外周に複数の発光部（ＬＥＤ等からなる）２４が等間隔で配置されている。この発光部２４には、点灯回路２５が接続され、この点灯回路２５の制御により発光部２４では、計測ヘッド部１６を自動追尾させるための追尾光（捕捉光）を出射すると共に、後述する補正用データや測定指令等のための光信号（通信用光信号）を出力する。
【００１６】
一方、上記計測ヘッド部１６は、俯仰方向及び旋回方向へ駆動するように構成されると共に、この俯仰角度及び旋回角度が角度検出部２６で検出されており、この角度検出部２６で検出された俯仰角度及び旋回角度は座標演算用データとして用いられる。この計測ヘッド部１６には、上述した光波距離計２２の他に、上記発光部２４から送られる光信号を受光する受光部２７、測定点の座標を演算する測定点座標演算回路２８及び座標演算以外の補正を行う補正演算回路２９や、ＴＶカメラ（不図示）が配置されており、このＴＶカメラで撮影された映像を見ながら計測ヘッド部１６の向きを操作できるようになっている。
【００１７】
上記の光波距離計２２は、測定光を測定点指示部１７の反射鏡部１９へ向けて出力し、内部のコーナーキューブ２３で反射された反射光を受光することによって、測定点指示部１７までの距離を測定する。上記受光部２７は、分割された領域毎の受光素子により上記発光部１９からの追尾光を受光しており、不図示の制御部はこの受光状態によって駆動部を動作させ、この計測ヘッド部１６が反射鏡部１９へ正対するように制御することになる。更に、この受光部２７は上記の追尾光に重畳して送信される通信用光信号を受光しており、この通信用光信号として伝送される後述の傾斜補正用データもこの受光部２７で受信される。また、上記測定点座標演算部２８は、上記距離計２２で得られた距離データ、当該ヘッド部１６の俯仰角度及び旋回角度及び上記反射鏡部１９の高さ、そして測定点指示部１７から送信される補正用データに基づいて、３次元座標上で測定点の位置を演算する。
【００１８】
上記反射鏡部１９内の底部には、傾斜センサ３１が設けられており、この傾斜センサ３１は、測定点指示部１７の前後（Ａ方向）と左右（Ｂ方向）の２方向（軸）の傾き（傾斜角度β，α）を検出することができる。また、操作表示部２０には、上記傾斜センサ３１の出力を入力するＡ／Ｄ変換器３３、オフセット補正回路３４、メモリ（オフセット値設定回路）３５が配置される。即ち、このメモリ３５には、上記の傾斜センサ３１の取付け固定時に、測定点指示部１７を垂直状態に正確に配置し、傾斜センサ３１の２軸の検出値が０度とならない場合のその検出値を傾きのオフセット値として設定・記憶する。そして、オフセット補正回路３４は、実際の測定時において上記メモリ３５内のオフセット値を用いて、Ａ／Ｄ変換器３３から入力された２軸の傾斜角度α，βに対し加減算し、正確な値を出力する。
【００１９】
上記オフセット補正回路３４には、オフセット補正を施した傾斜センサ３１の出力に基づいて３次元座標上での測定点の補正用データを演算する傾斜補正用データ演算回路３６が接続されると共に、表示処理回路３７を介して液晶表示部３８が設けられる。上記傾斜補正用データ演算回路３６では、２軸の傾斜角度に基づき、ｘ，ｙ，ｚ軸のそれぞれの補正値が演算され、これらの補正値が点灯回路２５及び発光部２４を介して計測ヘッド部１６へ送信される。
【００２０】
また、上記表示処理回路３７は、上記２軸の傾斜角度α，βを液晶表示部３８へ表示する処理を行うと共に、この傾斜角度α，βのいずれかが所定の角度よりも大きくなる場合には、傾け過ぎの警告表示を行う。
【００２１】
実施例は以上の構成からなり、位置計測においては測定点指示部１７を必要な測定点に配置することになるが、電柱に隠れるような場合、壁面の位置を測定する場合には、図３（又は図７）に示されるように、測定点指示部１７を斜めにしてその反射鏡部１９が計測ヘッド部１６を向くようにセットする。このような測定点指示部１７の配置では、操作表示部２０の液晶表示部３８に表示された傾斜角度α，βによって、この測定点指示部１７の傾き具合を確認することができる。また、反射鏡部１９の発光部２４からは追尾光が出射されており、この追尾光を計測ヘッド部１６の受光部２７の分割受光領域で受光することにより自動追尾機能が働き、これによって計測ヘッド部１６が反射鏡部１９へ正確に正対することになる。
【００２２】
一方、測定点指示部１７の傾斜センサ３１では、図４（Ａ）のように、Ａ方向と直交する面内及びＢ方向と直交する面内の傾斜角度α，β（正負を含む）を検出しており、後段のオフセット補正回路３４では、このα，βの角度値に対しメモリ３５に記憶されているオフセット値を加減算し、この値を正確な角度α，βとして出力する。そうして、次段の傾斜補正用データ演算回路３６では、この角度α，βの値に基づいて測定点補正に必要な値の演算が行われる。例えば、図３に示されるように、測定点Ｐ２に置いた測定点指示部１７を右方向にα角度傾けた場合は、実際には位置Ｐ１が測定されるので、この位置Ｐ１のデータを位置Ｐ２のデータとするための補正が必要となる。
【００２３】
実施例では、図４（Ａ）に示されるように、反射鏡部１９の光軸に一致するＡ方向から見たときのＡ方向と直交する面内での傾斜角度をα、上記光軸に垂直なＢ方向から見たときのＢ方向と直交する面内での傾斜角度をβとし、指示棒１８の先端から反射鏡部１９の中心位置（コーナーキューブの位置）までの長さをＬとする。そして、この図４（Ａ）の状態を上側から見たｘｙ座標上で考えると、図４（Ｂ）に示されるようになり、計測原点Ｏに対し、測定点の位置Ｐ２は（ｘ２，ｙ２，ｚ２）で表され、実際の計測位置Ｐ１は（ｘ１，ｙ１，ｚ１）で表される。
【００２４】
図５には、図４（Ｂ）の円で囲んだ部分の拡大図が示されており、この図に示すように、反射鏡部１９の傾斜による座標移動量（測定点Ｐ１からＰ２までの移動量）を、光軸方向のＡ方向と光軸に垂直な方向のＢ方向に分解し、それぞれの距離をａ，ｂとすると、反射鏡部１９のＡ方向の傾斜角度はβ、Ｂ方向の傾斜角度はαとなるので、上記の距離ａ，ｂは、ａ＝Ｌｓｉｎβ、ｂ＝Ｌｓｉｎαとなる。また、高さ方向（Ｚ軸）の移動量ｇは、ｇ＝Ｌ（１−ｃｏｓα・ｃｏｓβ）となる。
【００２５】
実施例の傾斜補正用データ演算回路３６では、上記ａ，ｂ，ｇのそれぞれの値を演算しており、これらの値が補正用データとして点灯回路２５及び発光部２４から光信号によって送信され、計測ヘッド部１６の測定点座標演算回路２８では受光部２７で受信した補正用データに基づきＰ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）の値が演算される。
【００２６】
次に、上記測定点座標演算回路２８でのＰ２の演算を説明する。図５において、上記のａをｘ方向、ｙ方向に分解した距離をｃ，ｅ、上記のｂをｘ方向、ｙ方向に分解した距離をｄ，ｆとし、上記Ａ方向とｘ軸の成す角、及び上記Ｂ方向とｙ軸の成す角をθとすると、上記のｃ，ｅ，ｄ，ｆは次のようになる。
ｃ＝ａｃｏｓθ、ｅ＝ａｓｉｎθ、ｄ＝ｂｓｉｎθ、ｆ＝ｂｃｏｓθ
ここで、上記の角度θは、図４（Ｂ）でも示されるように、ｘｙ平面上で光軸方向（Ａ方向）とｘ軸との成す角であり、この図から理解されるように、ｃｏｓθ、ｓｉｎθは次のように表せる。
ｃｏｓθ＝ｘ１／（ｘ１２＋ｙ１２）１／２、
ｓｉｎθ＝ｙ１／（ｘ１２＋ｙ１２）１／２、
従って、上記ｃ，ｅ，ｄ，ｆは次のように表すことができる。
ｃ＝Ｌｓｉｎβ・ｘ１／（ｘ１２＋ｙ１２）１／２、
ｅ＝Ｌｓｉｎβ・ｙ１／（ｘ１２＋ｙ１２）１／２、
ｄ＝Ｌｓｉｎα・ｙ１／（ｘ１２＋ｙ１２）１／２、
ｆ＝Ｌｓｉｎα・ｘ１／（ｘ１２＋ｙ１２）１／２。
また、ｚ方向の座標移動量ｇは、−Ｌｃｏｓα・ｃｏｓβである。
【００２７】
従って、測定点Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）は、
ｘ２＝ｘ１＋（ｃ−ｄ）
＝ｘ１＋Ｌ（ｘ１ｓｉｎβ−ｙ１ｓｉｎα）／（ｘ１２＋ｙ１２）１／２
＝ｘ１＋（ａｘ１−ｂｙ１）／（ｘ１２＋ｙ１２）１／２
ｙ２＝ｙ１＋（ｆ＋ｅ）
＝ｙ１＋Ｌ（ｘ１ｓｉｎα−ｙ１ｓｉｎβ）／（ｘ１２＋ｙ１２）１／２
＝ｙ１＋（ｂｘ１−ａｙ１）／（ｘ１２＋ｙ１２）１／２
ｚ２＝ｚ１＋ｇ
＝Ｌ（１−ｃｏｓα・ｃｏｓβ）
となる。
【００２８】
即ち、この計測ヘッド部１６では、上記光波距離計２２が測定光を送受信することにより上記反射鏡部１９までの距離が測定され、この距離データは測定点座標演算回路２８へ供給される。この測定点座標演算回路２８では、上記の自動追尾の際に動かした当該計測ヘッド部１６の現在の俯仰角度及び旋回角度のデータが入力されており、これら角度データと上記距離データや測定点指示部１７の高さＬに基づいて、まず３次元座標上での位置Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）［反射鏡部１９の鉛直線上の位置］が求められる。そして、この位置Ｐ１のデータｘ１，ｙ１，ｚ１、傾斜角度α，β及び高さＬから、上述の演算式によりｘ２，ｙ２，ｚ２が演算され、これによって位置Ｐ２が求められる。
【００２９】
このようにして、電柱等の障害物に隠れる位置や壁面の位置を測定する際には［例えば図７（Ａ），（Ｂ）］、測定点指示部１７を傾けてセットすることにより、測定点の位置を正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例に係る位置計測作図装置の主要部分の構成を示すブロック図である。
【図２】実施例の測定点指示部の構成を示す図である。
【図３】実施例の測定点指示部を傾けて配置した状態を示す図である。
【図４】実施例の測定点指示部とｘｙ座標の位置関係を示し、図（Ａ）はＡ，Ｂ軸と傾斜角度の関係を示す図、図（Ｂ）は上側から見たときの傾斜する測定点指示部のｘ，ｙ座標での位置関係を示す図である。
【図５】図４の鎖線の円で囲んだ部分の拡大図である。
【図６】従来の位置計測作図装置の概略構成を示す図である。
【図７】測定点の計測状態を示し、図（Ａ）は電柱に隠れる位置を測定する場合の図、図（Ｂ）は壁面の位置を測定する場合の図である。
【符号の説明】
【００３１】
２，１６…計測ヘッド部、        ４，２２…光波距離計、
５，２７…受光部、              ７，１７…測定点指示部、
８，１８…指示棒、              ９，１９…反射鏡部、
１１，２４…発光部、            ２０…操作表示部、
２５…点灯回路、                ２８…測定点座標演算回路、
３１…傾斜センサ、              ３４…オフセット補正回路、
３６…傾斜補正用データ演算回路、３８…液晶表示部。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１】
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