(57)【要約】      （修正有）【課題】より簡便な通信手段を用いて、測定対象物の確認、水平角の測定を行える様にし、コストの低減を図る。【解決手段】レーザ光線を回転照射する測量機と、測定点に設けられる受光センサ装置とを有し、測量機が第１の無線通信部を具備し、受光センサ装置が第２の無線通信部を具備し、測量機、受光センサ装置間で通信可能とした測定システムであって、受光センサ装置は、レーザ光線を検出する受光部と、受光部が受光通知信号を作成し、受光通知信号に同期データを合成すると共に同期データを検出する第２の信号処理部と、受光通知信号を測量機に送信する第２の無線通信部とを具備し、測量機は、受光通知信号を受信する第１の無線通信部と、受光通知信号から同期データを検出する第１の信号処理部とを具備し、受光センサ装置が同期データを検出し、測量機が同期データを検出することで、受光センサ装置と測量機の信号処理に関する同期をとる様構成した。【選択図】図５
2008304371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光線を回転照射する測量機と、測定点に設けられる受光センサ装置とを有し、前記測量機が第１の無線通信部を具備し、前記受光センサ装置が第２の無線通信部を具備し、前記測量機、前記受光センサ装置間で通信可能とした測定システムであって、前記測量機はレーザ光線の照射方向の水平角を検出する角度検出手段と、前記第１の無線通信部からの受信信号に基づき前記角度検出手段を制御する第１の演算部とを有し、前記受光センサ装置はレーザ光線を受光する受光部と、前記第２の無線通信部により前記受光部がレーザ光線を受光したことを通知する受光通知信号、及び同期データを前記第１の無線通信部に送信させる第２の演算部とを有し、前記第１の演算部は前記受光通知信号と前記同期データに基づいて前記受光センサ装置がレーザ光線を受光した際のレーザ光線の照射水平角を演算する様構成されたことを特徴とする測定システム。
【請求項２】
レーザ光線を回転照射する測量機と、測定点に設けられる受光センサ装置とを有し、前記測量機が第１の無線通信部を具備し、前記受光センサ装置が第２の無線通信部を具備し、前記測量機、前記受光センサ装置間で通信可能とした測定システムであって、前記受光センサ装置は、レーザ光線を検出する受光部と、該受光部がレーザ光線を検出したことに基づき受光通知信号を作成し、該受光通知信号に同期データを合成すると共に同期データを検出する第２の信号処理部と、前記受光通知信号を前記測量機に送信する前記第２の無線通信部とを具備し、前記測量機は、前記受光通知信号を受信する前記第１の無線通信部と、前記受光通知信号から同期データを検出する第１の信号処理部とを具備し、前記受光センサ装置が同期データを検出し、前記測量機が同期データを検出することで、前記受光センサ装置と前記測量機の信号処理に関する同期をとる様構成したことを特徴とする測定システム。
【請求項３】
前記信号処理は水平角を検出する為の信号処理であり、前記受光センサ装置は第２の時間計測手段を具備し、該第２の時間計測手段は前記受光部がレーザ光線を検出した時から送信される受光通知信号の同期データ送信迄の時間ΔＴを計測し、該時間ΔＴは前記第２の無線通信部を介して前記測量機に送信され、該測量機は、第１の時間計測手段と、時刻に関連付けられた水平角を検出する角度検出手段と、水平角を演算する演算部とを具備し、前記第１の時間計測手段は同期データを検出した時刻を検出し、前記演算部は検出した時刻から前記時間ΔＴを逆算して前記受光部がレーザ光線を検出した時刻を演算すると共に前記角度検出手段の前記時刻での水平角度を演算する様構成された請求項２の測定システム。
【請求項４】
前記測量機は測距部を有し、該測距部で前記受光センサ装置迄の距離を測定し、測距距離に応じて、レーザ光線の伝搬時間、前記受光通知信号の伝搬時間の遅れによる水平角の誤差を補正する様構成した請求項１〜請求項３の内いずれか１つの測定システム。
【請求項５】
前記測量機は測距部を有し、該測距部で前記受光センサ装置迄の距離を測定し、測距距離が所定値以上であった場合に、レーザ光線の伝搬時間、前記受光通知信号の伝搬時間の遅れによる水平角の誤差を補正する様構成した請求項１〜請求項３の内いずれか１つの測定システム。
【請求項６】
前記受光センサ装置は、ＩＤデータを前記測量機に送信し、該測量機はＩＤデータと水平角とを関連付け、前記受光センサ装置を識別可能とした請求項１〜請求項４の内いずれか１つの測定システム。
【請求項７】
前記レーザ光線は、扇状レーザ光線である請求項１又は請求項２の測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ光線を回転照射し測定対象物についての測定を行う測定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測量装置の１つに、測距用のパルス光（測距光）を回転照射し、測定対象物からの反射光を受光して測定対象物迄の距離を測定する方式の測量装置があり、斯かる測量装置では複数の測定対象物について同時に測距が行えるという利点がある。又、測定には距離の他に、測定対象物の水平方向の位置、即ち水平角を測定する必要がある。
【０００３】
近年提案されている回転照射型の測量装置では、測距光の他に測定対象物を検出する為、又基準面を形成する為のレーザ光線（走査光）を回転照射している。該走査光は連続光であり、前記測量装置は走査光を射出している方向の水平角を連続的に検出可能な分度盤（例えば、エンコーダ）を具備しており、走査光が全周回転照射され、測定対象物を通過した時の、測定対象物からの反射光（反射走査光）を受光検出し、検出した時点での前記分度盤の角度を読取ることで、測定対象物の水平角を測定している。
【０００４】
測定対象物の測定角が検出されると、検出された水平角を中心に所要範囲で前記測距光が照射され、距離測定が行われる。
【０００５】
この測量装置では、測定対象物からの反射光を検出する光学系による検出であるので、測量装置に受光光学系が必要となる等、構成が複雑となる。又、反射光に検出できるだけの光量が必要であり、更に、連続光である走査光は、安全上、照射強度に制限があるので、測定対象物の確認、測角には距離の制限を伴っていた。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２４６６３４号公報
【０００７】
【特許文献２】特開２００４−２１２０５８号公報
【０００８】
【特許文献３】特開２００６−３３７３０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は斯かる実情に鑑み、より簡便な通信手段を用いて、測定対象物の確認、水平角の測定を行える様にし、コストの低減を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、レーザ光線を回転照射する測量機と、測定点に設けられる受光センサ装置とを有し、前記測量機が第１の無線通信部を具備し、前記受光センサ装置が第２の無線通信部を具備し、前記測量機、前記受光センサ装置間で通信可能とした測定システムであって、前記測量機はレーザ光線の照射方向の水平角を検出する角度検出手段と、前記第１の無線通信部からの受信信号に基づき前記角度検出手段を制御する第１の演算部とを有し、前記受光センサ装置はレーザ光線を受光する受光部と、前記第２の無線通信部により前記受光部がレーザ光線を受光したことを通知する受光通知信号、及び同期データを前記第１の無線通信部に送信させる第２の演算部とを有し、前記第１の演算部は前記受光通知信号と前記同期データに基づいて前記受光センサ装置がレーザ光線を受光した際のレーザ光線の照射水平角を演算する様構成された測定システムに係るものである。
【００１１】
又本発明は、レーザ光線を回転照射する測量機と、測定点に設けられる受光センサ装置とを有し、前記測量機が第１の無線通信部を具備し、前記受光センサ装置が第２の無線通信部を具備し、前記測量機、前記受光センサ装置間で通信可能とした測定システムであって、前記受光センサ装置は、レーザ光線を検出する受光部と、該受光部がレーザ光線を検出したことに基づき受光通知信号を作成し、該受光通知信号に同期データを合成すると共に同期データを検出する第２の信号処理部と、前記受光通知信号を前記測量機に送信する前記第２の無線通信部とを具備し、前記測量機は、前記受光通知信号を受信する前記第１の無線通信部と、前記受光通知信号から同期データを検出する第１の信号処理部とを具備し、前記受光センサ装置が同期データを検出し、前記測量機が同期データを検出することで、前記受光センサ装置と前記測量機の信号処理に関する同期をとる様構成した測定システムに係るものである。
【００１２】
又本発明は、前記信号処理は水平角を検出する為の信号処理であり、前記受光センサ装置は第２の時間計測手段を具備し、該第２の時間計測手段は前記受光部がレーザ光線を検出した時から送信される受光通知信号の同期データ送信迄の時間ΔＴを計測し、該時間ΔＴは前記第２の無線通信部を介して前記測量機に送信され、該測量機は、第１の時間計測手段と、時刻に関連付けられた水平角を検出する角度検出手段と、水平角を演算する演算部とを具備し、前記第１の時間計測手段は同期データを検出した時刻を検出し、前記演算部は検出した時刻から前記時間ΔＴを逆算して前記受光部がレーザ光線を検出した時刻を演算すると共に前記角度検出手段の前記時刻での水平角度を演算する様構成された測定システムに係るものである。
【００１３】
又本発明は、前記測量機は測距部を有し、該測距部で前記受光センサ装置迄の距離を測定し、測距距離に応じて、レーザ光線の伝搬時間、前記受光通知信号の伝搬時間の遅れによる水平角の誤差を補正する様構成した測定システムに係り、又前記測量機は測距部を有し、該測距部で前記受光センサ装置迄の距離を測定し、測距距離が所定値以上であった場合に、レーザ光線の伝搬時間、前記受光通知信号の伝搬時間の遅れによる水平角の誤差を補正する様構成した測定システムに係り、又前記受光センサ装置は、ＩＤデータを前記測量機に送信し、該測量機はＩＤデータと水平角とを関連付け、前記受光センサ装置を識別可能とした測定システムに係り、更に又前記レーザ光線は、扇状レーザ光線である測定システムに係るものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、レーザ光線を回転照射する測量機と、測定点に設けられる受光センサ装置とを有し、前記測量機が第１の無線通信部を具備し、前記受光センサ装置が第２の無線通信部を具備し、前記測量機、前記受光センサ装置間で通信可能とした測定システムであって、前記測量機はレーザ光線の照射方向の水平角を検出する角度検出手段と、前記第１の無線通信部からの受信信号に基づき前記角度検出手段を制御する第１の演算部とを有し、前記受光センサ装置はレーザ光線を受光する受光部と、前記第２の無線通信部により前記受光部がレーザ光線を受光したことを通知する受光通知信号、及び同期データを前記第１の無線通信部に送信させる第２の演算部とを有し、前記第１の演算部は前記受光通知信号と前記同期データに基づいて前記受光センサ装置がレーザ光線を受光した際のレーザ光線の照射水平角を演算する様構成されたので、前記測量機と前記受光センサ装置とを常に同期をとる必要がないので、構成が簡潔になり、更に測量機と受光センサ装置の両者のクロック信号の高精度な安定性が必要とされなく、又同期をとる為の両者間での継続した通信が必要なく、通信装置の高度の安定性も要求されないので、高精度のクロック信号発生器は必要なく、又安定性をそれ程要求されないので、回路構成が簡単になり、１回毎にリセットした状態から水平角が測定され、誤差の少ない、而も信頼性の高い水平角の測定が可能となる。
【００１５】
又本発明によれば、レーザ光線を回転照射する測量機と、測定点に設けられる受光センサ装置とを有し、前記測量機が第１の無線通信部を具備し、前記受光センサ装置が第２の無線通信部を具備し、前記測量機、前記受光センサ装置間で通信可能とした測定システムであって、前記受光センサ装置は、レーザ光線を検出する受光部と、該受光部がレーザ光線を検出したことに基づき受光通知信号を作成し、該受光通知信号に同期データを合成すると共に同期データを検出する第２の信号処理部と、前記受光通知信号を前記測量機に送信する前記第２の無線通信部とを具備し、前記測量機は、前記受光通知信号を受信する前記第１の無線通信部と、前記受光通知信号から同期データを検出する第１の信号処理部とを具備し、前記受光センサ装置が同期データを検出し、前記測量機が同期データを検出することで、前記受光センサ装置と前記測量機の信号処理に関する同期をとる様構成したので、前記測量機と前記受光センサ装置とを常に同期をとる必要がないので、構成が簡潔になり、更に測量機と受光センサ装置の両者のクロック信号の高精度な安定性が必要とされなく、つまり同期をとる為の両者間での継続した通信が必要なく、通信装置の高度の安定性も要求されないので、高精度のクロック信号発生器は必要なく、又安定性をそれ程要求されないので、回路構成が簡単になる。
【００１６】
又本発明によれば、前記信号処理は水平角を検出する為の信号処理であり、前記受光センサ装置は第２の時間計測手段を具備し、該第２の時間計測手段は前記受光部がレーザ光線を検出した時から送信される受光通知信号の同期データ送信迄の時間ΔＴを計測し、該時間ΔＴは前記第２の無線通信部を介して前記測量機に送信され、該測量機は、第１の時間計測手段と、時刻に関連付けられた水平角を検出する角度検出手段と、水平角を演算する演算部とを具備し、前記第１の時間計測手段は同期データを検出した時刻を検出し、前記演算部は検出した時刻から前記時間ΔＴを逆算して前記受光部がレーザ光線を検出した時刻を演算すると共に前記角度検出手段の前記時刻での水平角度を演算する様構成されたので、１回毎にリセットした状態から水平角が測定され、誤差の少ない、而も信頼性の高い水平角の測定が可能となる。
【００１７】
又本発明は、前記測量機は測距部を有し、該測距部で前記受光センサ装置迄の距離を測定し、測距距離に応じて、レーザ光線の伝搬時間、前記受光通知信号の伝搬時間の遅れによる水平角の誤差を補正する様構成したので、又前記測量機は測距部を有し、該測距部で前記受光センサ装置迄の距離を測定し、測距距離が所定値以上であった場合に、レーザ光線の伝搬時間、前記受光通知信号の伝搬時間の遅れによる水平角の誤差を補正する様構成したので、近距離、遠距離に拘らず精度の高い水平角の測定が可能となる。
【００１８】
又本発明によれば、前記受光センサ装置は、ＩＤデータを前記測量機に送信し、該測量機はＩＤデータと水平角とを関連付け、前記受光センサ装置を識別可能としたので、複数の受光センサ装置を用いて同時に測定が可能となる。
【００１９】
又本発明によれば、前記レーザ光線は、扇状レーザ光線であるので、受光センサ装置の検出が容易になる等の優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００２１】
先ず、図１、図２に於いて本発明が実施される測定システムの概略を説明する。
【００２２】
図１中、１は測量機、２は測定対象物である受光センサ装置を示している。
【００２３】
前記測量装置１は、基準面形成部３と測距部４とを具備し、既知点に設置される。前記基準面形成部３は回動部１０を介して連続光である走査光５を定速で回転照射し、前記測距部４はパルス光である測距光６を前記回動部１０を介して回転照射可能である。尚、前記基準面形成部３と前記測距部４の回動部は、１つの回動部１０を共用としてもよく、それぞれ独立して駆動される回動部１０，１０を有し、前記走査光５、前記測距光６を別々に回転照射してもよい。
【００２４】
前記受光センサ装置２が前記走査光５を受光して、受光結果を前記測量機１に通信し、該測量機１が前記受光センサ装置２を検出し、又該受光センサ装置２から反射される測距光６を受光することで複数箇所の前記受光センサ装置２迄の距離を測定可能としている。
【００２５】
前記基準面形成部３は、前記走査光５を定速で回転照射して水平基準面７（図３参照）を形成する。尚、該水平基準面７は前記走査光５の光束断面の中心が形成する水平面とする。前記走査光５は、上下に広がりを持つ２以上の扇状レーザ光線から成り、少なくとも１つが水平面に対し既知の角度で傾斜している。前記走査光５が、上下に広がりを持つことで、前記受光センサ装置２は容易に、且つ広範囲な上下位置で走査光５を検出することが可能となる。
【００２６】
尚、図中、前記走査光５は、３の扇状レーザ光線で構成され光束断面がＮ字状となっている。又、１つが傾斜した３以上の扇状レーザ光線を回転照射するレーザ装置としては、本出願人が特開２００４−２１２０５８号（特許文献２）に於いて回転レーザ装置を提案している。
【００２７】
図３、図４に示される様に、前記走査光５を回転照射し、前記受光センサ装置２を２以上の扇状レーザ光線５ａ，５ｂ，５ｃが通過することで、前記受光センサ装置２は２以上の扇状レーザ光線５ａ，５ｂ，５ｃを受光し、受光した時の時間的なズレを生じる。この受光時の時間差を求めることで、該時間差と前記傾斜した扇状レーザ光線の傾斜角θより前記水平基準面７に対する仰角を求めることができる。又、仰角を基に傾斜基準面の設定が可能である。
【００２８】
又、Ｎ字状の走査光５を回転照射すると共に測距光６を回転照射し、測定対象物からの反射光を受光して測定対象物迄の距離を測定する測量装置について、該測量装置は特開２００６−３３７３０２号公報（特許文献３）に開示されている。該測量装置では、前記測距光６が回転照射されることで、複数の受光センサ装置２についての距離測定も同時に行うことができる。従って、測定された仰角と測定された距離とで測定対象物、即ち前記受光センサ装置２について高さ方向の位置が測定できる。
【００２９】
又、該受光センサ装置２の検出、特定は前記走査光５を回転照射した際に、前記受光センサ装置２が前記走査光５を受光すると、前記受光センサ装置２から受光したことを通知する受光通知信号が前記測量機１に通信され、該測量機１は前記受光通知信号を受信した時の前記走査光５の照射方向の角度、即ち水平角を検出することで、前記受光センサ装置２を特定すると共に検出した水平角を該受光センサ装置２の水平方向の位置（水平角）として測定している。
【００３０】
従って、前記受光センサ装置２では仰角が演算され、該受光センサ装置２から前記測量機１へ演算された仰角、及び受光通知信号が前記測量機１に送信され、該測量機１では、測距が行われると共に受信した仰角、検出した水平角を基に前記受光センサ装置２の３次元の位置測定が行われる。
【００３１】
尚、前記測量機１で得られた測定結果は、必要に応じ前記受光センサ装置２に送信され、該受光センサ装置２に関する位置測定データとして該受光センサ装置２により記憶される。
【００３２】
上記した様に、前記測量機１と前記受光センサ装置２間では双方向通信が行われ、前記測量機１は無線通信部１７（後述）、前記受光センサ装置２は受光側無線通信部２１（後述）をそれぞれ通信手段として備えている。
【００３３】
次に、図５により、本発明が実施される測定システムの概略構成を説明する。尚、以下の説明では、前記走査光５、前記測距光６が共通の回動部１０を介して回転照射される場合を説明している。
【００３４】
前記測量機１は前記基準面形成部３、前記測距部４、制御演算部８、記憶部９、操作部１１、前記走査光５及び前記測距光６を回転照射させる為の回動モータ１２、前記基準面形成部３を駆動する為の基準面形成駆動部１３、前記測距部４を駆動する為の測距駆動部１４、前記回動モータ１２を駆動する為のモータ駆動部１５、前記受光センサ装置２と通信する為の無線通信部１７、前記走査光５及び前記測距光６の照射方向を検出する分度盤（例えばエンコーダ）１６を主に具備し、前記基準面形成駆動部１３、前記測距駆動部１４、前記モータ駆動部１５は前記制御演算部８によって駆動が制御される。前記エンコーダ１６により検出された水平角は、取得した時の時間に関連付けられて前記記憶部９に記憶される。前記エンコーダ１６と後述する時間計測手段によって水平角検出手段が構成される。
【００３５】
又、前記記憶部９には、測距を実行する為の前記基準面形成駆動部１３、前記測距駆動部１４、前記モータ駆動部１５を駆動する為のシーケンスプログラム、測距、水平角測定を実行する為の測量プログラム等が格納され、又測定データが格納記憶される様になっている。
【００３６】
又、前記受光センサ装置２はポール１８（図１参照）上の既知の高さに設置され、前記走査光５を受光する為の受光部１９と前記測距光６を反射する為のプリズム２０等の反射体、前記測量装置１の前記無線通信部１７と無線通信する為の前記受光側無線通信部２１、受光側制御演算部２２、受光側記憶部２３、受光側操作部２４、受光側表示部２５を主に具備している。尚、該受光側表示部２５をタッチパネルとして前記受光側操作部２４の機能を兼ねさせてもよい。
【００３７】
尚、前記受光側無線通信部２１は他の受光センサ装置２の受光側無線通信部２１と、相互のデータを送受信する等、無線通信が可能となっている。
【００３８】
前記受光側記憶部２３には複数の扇状レーザ光線を受光した時の受光時間差に基づき仰角を演算する演算プログラム、仰角と測距データに基づき高さ位置を演算する演算プログラム、前記受光側無線通信部２１を介して前記測量機１、他の受光センサ装置２、前記無線通信部１７と無線通信する為の通信プログラム、前記受光側表示部２５に指示内容、作業内容、通信内容等を表示する為の画像表示プログラムが格納され、又前記測量機１から送信された測定データ、前記受光センサ装置２で得られた測定データが格納、記憶される様になっている。
【００３９】
以下、測定作動についての概略を説明する。
【００４０】
前記基準面形成部３により走査光５が回転照射され、水平基準面が形成されると共に前記測距部４から測距光６が回転照射される。
【００４１】
前記走査光５が前記受光部１９を通過することで、該受光部１９が前記走査光５を検出し、受光結果は前記受光側制御演算部２２に入力され、該受光側制御演算部２２は受光したことを前記受光通知信号として前記受光側無線通信部２１を介して前記無線通信部１７に送信する。又、前記受光側制御演算部２２は受光結果を基に仰角を演算し、演算された仰角は前記受光側記憶部２３に記録される。
【００４２】
前記無線通信部１７は、前記受光通知信号を受信したことを前記制御演算部８に入力し、該制御演算部８は受信した時の水平角を前記エンコーダ１６から読込み水平角を測定する。
【００４３】
該水平角に基づき前記測距駆動部１４を制御し、前記測距光６の照射範囲を制御し、前記プリズム２０からの反射測距光を受光する。前記測距部４は反射測距光に基づき前記受光センサ装置２迄の測距を行う。測距結果及び測定した水平角は、前記無線通信部１７を介して前記受光側無線通信部２１に送信され、該受光側無線通信部２１は受信した測距結果を前記受光側制御演算部２２に入力する。
【００４４】
該受光側制御演算部２２は受信した測距結果と前記仰角により前記受光センサ装置２の高さ位置を演算する。高さ位置の演算結果と前記仰角、前記水平角、測距結果は関連付けられて前記受光側記憶部２３に記録される。
【００４５】
又、高さ位置の演算結果と前記仰角は前記受光側無線通信部２１を介して前記無線通信部１７に送信される。該無線通信部１７で受信された高さ位置、仰角等の測定結果は測距結果、前記水平角と関連付けられて前記記憶部９に記録される。
【００４６】
尚、前記高さ位置、前記仰角、前記測距結果、前記水平角等の測定結果は、前記記憶部９、前記受光側記憶部２３のいずれかにまとめられてもよく、或は外部の記録装置にまとめて記録されてもよい。
【００４７】
上記測定過程に於いて、前記受光部１９が前記走査光５を受光して前記受光側無線通信部２１から前記受光通知信号を発する迄には、前記受光部１９の応答性、前記受光側無線通信部２１の回路上の遅れ、更に前記受光側制御演算部２２により前記受光通知信号をプログラムにより作成する際に要する時間等が原因とする時間的な遅れが存在する。
【００４８】
更に、前記測量機１側に於いても、前記無線通信部１７が前記受光通知信号を受信して水平角を検出する迄に要される処理時間の遅延等が存在する。
【００４９】
従って、前記受光側無線通信部２１からの前記受光通知信号を受信した時点で前記エンコーダ１６により検出した水平角には、前記走査光５の回転速度に前記時間的な遅れを掛けた分だけ誤差を生じている。又、前記時間的な遅れの要因の１つであるプログラム処理に関する遅れは、処理毎に異なり一定していない。
【００５０】
この為、正確な水平角を検出するには、水平角を測定する度に時間的な遅れに起因する誤差を除去する必要がある。又、前記測量機１と前記受光側無線通信部２１間の距離が大きくなった場合、例えば３００ｍ以上となった場合は、前記受光側無線通信部２１と前記無線通信部１７間の受光通知信号の送信時間（伝搬遅延時間）も無視できないものとなる。
【００５１】
本発明では、測定毎に時間遅れによる誤差を除去して正確な水平角の測定を行う様にしている。
【００５２】
以下、図５〜図７を参照して本発明に於ける水平角の測定を説明する。
【００５３】
先ず、前記制御演算部８を説明すると、該制御演算部８は、ＣＰＵで代表される演算部２８、クロック発生器２９、同期用パターン信号を発生するパターン発生器３１、送信用に信号処理し、或は受信信号を前記制御演算部８内部で処理可能な様に信号処理する信号処理部３２を具備している。又、前記演算部２８は、前記クロック発生器２９からのクロック信号を積算して、時間を計測する機能を有し、前記クロック発生器２９、前記演算部２８は時間計測手段を構成している。
【００５４】
前記受光側制御演算部２２は、ＣＰＵで代表される受光側演算部３４、受光側クロック発生器３５、同期用パターン信号を発生する受光側パターン発生器３６、送信用に信号処理し、或は受信信号を前記受光側制御演算部２２内部で処理可能な様に信号処理する受光側信号処理部３７を具備している。又、前記受光側演算部３４は、前記受光側クロック発生器３５からのクロック信号を積算して、時間を計測する機能を有し、前記受光側クロック発生器３５、前記受光側演算部３４は時間計測手段を構成している。
【００５５】
前記基準面形成部３より前記走査光５が回転照射され、該走査光５を前記受光部１９が受光することで受光信号４１が発せられ、前記受光部１９の信号処理機能によりパルス化され、受光信号検出パルス４２として前記受光側演算部３４に出力される。該受光側演算部３４では、前記受光信号検出パルス４２の立上がり時の時刻が取得され、更に前記受光信号４１の重心を演算し、重心位置での時刻Ｔａが求められる。尚、時刻Ｔａについては、以下の如く求めることができる。
【００５６】
図７に見られる様に、受光信号４１が立上り、所定の閾値を超えた時に受光信号検出パルス４２が立上り、時刻Ｔが取得される。又、受光信号４１が所定の閾値以下になる際に受光信号検出パルス４２が下る。ここで、この受光信号検出パルス４２の間中、受光信号４１は検出され続けている。該受光信号４１の面積等により重心位置を求めて、重心位置と時刻Ｔからのズレを計算する。このズレを用いて、時刻Ｔａが求められる。尚、受光信号４１の面積を用いたが、立上り、立下りの時刻を求め、それから時刻Ｔａを求めてもよい。
【００５７】
又、前記受光信号検出パルス４２の発生により、前記受光側パターン発生器３６により同期用パターン信号が発生され、前記受光側信号処理部３７に送出される。該受光側信号処理部３７では前記受光側無線通信部２１から送信される通信信号４３に前記同期用パターンデータを合成する。前記通信信号４３は前記受光側無線通信部２１より前記無線通信部１７に送信される。
【００５８】
通信信号としては、テストデータ４３ａ、同期パターンデータ４３ｂ、受光通知データ４３ｃが含まれる。更に、前記受光側演算部３４で演算した仰角、高さ位置等の測定データ、前記受光センサ装置２が複数ある場合は、該受光センサ装置２を特定する為の識別信号（ＩＤデータ）等の情報データが加えられる。
【００５９】
尚、図７では、最小単位のテストデータ４３ａ、同期パターンデータ４３ｂ、受光通知データ４３ｃを示している。又、前記テストデータ４３ａ、前記同期パターンデータ４３ｂ、前記受光通知データ４３ｃはシリーズの信号となっており、前記同期パターンデータ４３ｂは通信信号４３の先頭部分を除く位置、例えば図示の如く中間部分、或は図示していないが最後の部分に配置される。
【００６０】
前記受光側信号処理部３７では前記同期パターンデータ４３ｂの最後を検出し、該同期パターンデータ４３ｂの最後で時刻パルスＴｂが発せられ、時刻パルスＴａと時刻パルスＴｂ間の経過時間ΔＴｘが求められる。経過時間ΔＴｘは、前記受光側無線通信部２１より前記無線通信部１７に送信される。
【００６１】
前記通信信号４３は前記無線通信部１７で受信される。前記信号処理部３２は、前記同期パターンデータ４３ｂと同一の同期パターンデータ４３ｂ′を判断データとして保持し、或は作成可能であり、前記信号処理部３２では受信した通信信号４３と前記同期パターンデータ４３ｂ′を比較し、パターン認識により前記通信信号４３中の同期パターンデータ４３ｂを検出し、該同期パターンデータ４３ｂの最後で前記制御演算部８に於ける時刻Ｔｃを取得する。該時刻Ｔｃから前記経過時間ΔＴｘを引いた時間（逆算した時間）が、前記受光センサ装置２で前記走査光５を検出した時の、前記測量機１での時刻Ｔａ′となる。
【００６２】
又、前記演算部２８は、前記エンコーダ１６から得られる角度信号と角度信号が発せられた時刻とを関連付け、前記記憶部９に記録させており、前記時刻Ｔａ′を取得することで、前記受光センサ装置２が前記走査光５を検出した時の水平角θＨを求めることができる。
【００６３】
即ち、前記時刻Ｔａ′が前記測量機１に於ける時刻Ｔ１とＴ２との間にあるとし、時刻Ｔ１，Ｔ２での前記エンコーダ１６が検出する水平角をθ１，θ２とすると、水平角θＨは下記式で求められる。
【００６４】
θＨ＝（θ２−θ１）×（Ｔａ′−Ｔ１）／（Ｔ２−Ｔ１）＋θ１…（式１）
【００６５】
尚、前記測量機１と前記受光センサ装置２との同期作動に於いて、前記受光センサ装置２が前記走査光５を受光して前記通信信号４３を作成し、発信する時間には、タイムラグがあり、又このタイムラグは一定でなく、その都度異なる。即ち、測定毎に前記経過時間ΔＴｘの値が異なる。
【００６６】
本発明では、前記経過時間ΔＴｘを測定毎に演算して、前記水平角θＨを求めており、回路上の誤差、ソフト処理上の誤差に拘らず正確な水平角θＨの測定が可能である。尚、測定精度を高める為、水平角θＨを複数回求め、平均値を求めてもよい。
【００６７】
尚、前記受光センサ装置２が複数設けられる場合は、前記信号処理部３２に於いて、前記通信信号４３に付加されたＩＤデータをパターン認識等により識別し、測定した水平角に関連付け、前記受光センサ装置２を識別可能とする。又、測定データ等は、ＩＤデータに関連付けて、測定データがＩＤデータにより識別される受光センサ装置２の固有のデータとして前記記憶部９に記憶させ、或は前記受光センサ装置２に送信する。
【００６８】
尚、上記水平角の測定では、前記走査光５が前記制御演算部８から前記受光センサ装置２に到達する時間、又該受光センサ装置２から前記測量機１に通信信号４３が到達する時間を無視できるものとして水平角を求めているが、前記測量機１と前記受光センサ装置２との間の距離が例えば３００ｍを超えると測定誤差として現れる様になる。尚、この距離は測定システムに要求される測定精度により異なる。
【００６９】
この場合、前記測距部４で測定した測距結果、光速に基づき、前記走査光５の到達時間、前記通信信号４３の到達時間を求め、これらを遅延時間として、得られた水平角を補正する。又、補正するかどうかの判断も、要求される測定精度に応じて、補正実行距離を設定し、測定した距離が補正実行距離を超えた場合に補正を行う様にする。又、補正実行距離を設定せず、測距距離に応じ、常に水平角を補正する様、構成してもよい。
【００７０】
尚、上記実施の形態では、複数の扇状レーザ光線を回転照射した場合を説明したが、１つの扇状レーザ光線、或は点状のレーザ光線を回転照射した場合も、同様に測量機１と、受光センサ装置２の同期を取り水平角の測定を実行できる。
【００７１】
又、無線通信の媒体としては、電気通信であって、光を変調して信号を重畳した光通信であってもよい。
【００７２】
又、本実施例では双方向通信としているが、一方向通信でも構わない。この場合、同時に複数台の受光装置で測定しない場合に適用可能である。
【００７３】
本発明では、測量機１と受光センサ装置２とを常に同期をとる必要がないので、測量機１と受光センサ装置２の両者のクロック信号の高精度の安定性が必要されなく、又同期をとる為の両者間での継続した通信が必要なく、通信装置の高度の安定性も要求されない等の効果がある。
【００７４】
又、本発明では受光センサ装置２を検出する為に、走査光５の反射光を利用しないので、該走査光５の強度は前記受光センサ装置２に到達できる強さでよく、前記走査光５の強度を小さくでき、或は遠距離での受光センサ装置２の検出が可能となる。
【００７５】
本発明は、通信可能な無線通信を有する為、受光センサ装置側から自己の存在を測量機に伝えることが出来る。この為、測量装置側に作業者を配置せずとも、受光センサ装置側が測定作業に加わる、又は測定作業から外れる等が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】測定システムの概略の配置を示す説明図である。
【図２】測定システムの概略を示す説明図である。
【図３】走査光が複数の扇状レーザ光線であり、Ｎ字状に構成されている場合を示す説明図である。
【図４】Ｎ字状に構成された走査光と受光センサ装置との関係を示す説明図である。
【図５】測量機、受光センサ装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図６】測量機、受光センサ装置の制御演算部の概略構成を示すブロック図である。
【図７】水平角を測定する場合の受光センサ装置と測量機との信号の関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７７】
１              測量機
２              受光センサ装置
３              基準面形成部
４              測距部
５              走査光
６              測距光
８              制御演算部
１６            エンコーダ
１７            無線通信部
１９            受光部
２１            受光側無線通信部
２２            受光側制御演算部
２８            演算部
２９            クロック発生器
３１            パターン発生器
３２            信号処理部
３４            受光側演算部
３５            受光側クロック発生器
３６            受光側パターン発生器
【図１】
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【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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