(57)【要約】【課題】遠隔操作によって高精度の測量がおこなえる遠隔操作式測量車両及び遠隔操作式測量システムを提供すること。【解決手段】計測対象である標的８を計測する計測装置２と、前記計測装置に取り付けた広角カメラ３と、前記計測装置の接眼部に取り付けた視準カメラ４と、前記計測装置を設置する設置台であって、該計測装置を自動的に整準する自動整準器５と、前記計測装置を設置した前記自動整準器を搭載させる遠隔操作式の走行手段６と、からなる遠隔操作式測量車両１０によって座標が既知の固定点Ｐ１，Ｐ２を２点計測することで該遠隔操作式測量車両の位置を算出し、遠隔操作によって走行可能な標的車両であって、反射プリズムと広角カメラを搭載した標的車両１１を任意の地点に移動させ、標的車両の位置を前記遠隔操作式測量車両で計測することを特徴とする方法である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象である標的を計測する計測装置と、
前記計測装置に取り付けた広角カメラと、
前記計測装置の接眼部に取り付けた視準カメラと、
前記計測装置を設置する設置台であって、該計測装置を自動的に整準する自動整準器と、
前記計測装置を設置した前記自動整準器を搭載させる遠隔操作式の走行手段と、からなる遠隔操作式測量車両。
【請求項２】
請求項１記載の遠隔操作式測量車両において、
前記計測装置を設置した前記自動整準器を、移動時には緩衝機能が働き、計測時には固定可能な緩衝機構を介して前記走行手段に取り付けたことを特徴とする、
遠隔操作式測量車両。
【請求項３】
請求項１又は２記載の遠隔操作式測量車両によって座標が既知の固定点を２点計測することで該遠隔操作式測量車両の位置を算出し、
遠隔操作によって走行可能な標的車両であって、反射プリズムと広角カメラを搭載した標的車両を任意の地点に移動させ、
標的車両の位置を前記遠隔操作式測量車両で計測することを特徴とする、
遠隔操作式測量システム。
【請求項４】
請求項３記載の遠隔操作式測量システムにおいて、
前記標的車両を複数台使用し、
前記計測した標的車両の位置を新たな座標既知点として、移動後の前記遠隔操作式測量車両の位置を算出することを特徴とする、
遠隔操作式測量システム。
【請求項５】
請求項３又は４記載の遠隔操作式測量システムにおいて、
反射プリズムと広角カメラとマーキング手段を搭載した遠隔操作式のマーキング車両を使用し、
前記マーキング車両の反射プリズムの位置を前記遠隔操作式測量車両で計測し、計測した位置が目標座標である場合にマーキングをおこなうことを特徴とする、
遠隔操作式測量システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無人化施工などに使用する遠隔操作式の遠隔操作式測量車両及び遠隔操作式測量システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
活動中の火山の周辺や地すべり地帯等の危険区域での工事に、遠隔操作の建設機械を使用した無人化施工が従来から実施されている。
この無人化施工における無線操縦車両の位置検出手段には、従来から人工衛星を利用したＧＰＳ測位システム等が使用されている（特許文献１，２参照）
また、広範囲の領域を、測量技術者が単独かつ的確に測量するために開発された自動測量システムも提案されている（特許文献３参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−６０８６５号公報
【特許文献２】
特開平１０−８８６２４号公報
【特許文献３】
特開２００２−１７４５１８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の遠隔操作式測量車両及び遠隔操作式測量システムにあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞ＧＰＳ測位システムは、地球規模のグローバル座標系で位置を管理するため、詳細なローカル座標に対応させたときに所望する高精度の測量結果が得られない場合がある。
＜ロ＞従来から測量技術者が所定の位置に据え付けて使用していた高精度の測量機器は、精密機械であるため、水平に据え付ける整準作業や正確に標的に合わせる視準作業が必要であるうえに、振動や衝撃に弱いため、遠隔操作式の車両に搭載して測量をおこなうことが難しかった。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、遠隔操作によって高精度の測量がおこなえる遠隔操作式測量車両及び遠隔操作式測量システムを提供することを目的とする。
また、迅速に測量作業が実施できる遠隔操作式測量車両及び遠隔操作式測量システムを提供することを目的とする。
さらに、立ち入りが禁止されるような危険区域においても安全な測量が可能な遠隔操作式測量車両及び遠隔操作式測量システムを提供することを目的とする。本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の遠隔操作式測量車両は、計測対象である標的を計測する計測装置と、前記計測装置に取り付けた広角カメラと、前記計測装置の接眼部に取り付けた視準カメラと、前記計測装置を設置する設置台であって、該計測装置を自動的に整準する自動整準器と、前記計測装置を設置した前記自動整準器を搭載させる遠隔操作式の走行手段と、からなるものである。ここで、前記計測装置を設置した前記自動整準器を、移動時には緩衝機能が働き、計測時には固定可能な緩衝機構を介して前記走行手段に取り付けるのが好ましい。
【０００７】
また、本発明の遠隔操作式測量システムは、上記した遠隔操作式測量車両によって座標が既知の固定点を２点計測することで該遠隔操作式測量車両の位置を算出し、遠隔操作によって走行可能な標的車両であって、反射プリズムと広角カメラを搭載した標的車両を任意の地点に移動させ、標的車両の位置を前記遠隔操作式測量車両で計測することを特徴とする方法である。
ここで、前記標的車両を複数台使用し、前記計測した標的車両の位置を新たな座標既知点として、移動後の前記遠隔操作式測量車両の位置を算出することができる。また、反射プリズムと広角カメラとマーキング手段を搭載した遠隔操作式のマーキング車両を使用し、前記マーキング車両の反射プリズムの位置を前記遠隔操作式測量車両で計測し、計測した位置が目標座標である場合にマーキングをおこなうこともできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【０００９】
＜イ＞遠隔操作式測量車両
遠隔操作式測量車両１０は、計測装置２と、広角カメラ３と、視準カメラ４と、自動整準器５と、走行手段６によって構成する。
計測装置２は計測対象である標的の座標を計測するための装置であり、詳細については後述する。
広角カメラ３は、計測装置２と同期して旋回するように取り付ける。広角カメラ３は、広範囲を映し出すことができるため、移動時の視界の確保、計測装置２が向いている方向の確認、標的までの迅速な位置合わせなどに使用できる。
視準カメラ４は、計測装置２の接眼部に取り付ける視準用のカメラである。ここで、視準とは望遠鏡の十字線の交点に標的を合わせることをいう。通常は、計測装置２の接眼部である望遠鏡を測量作業員が覗き込み、計測装置２を標的に正確に合わせる視準作業をおこなうが、遠隔操作式測量車両１０では測量作業員が接眼部を覗くことができないため、視準カメラ４を介して視準が正確におこなわれていることを確認したり、視準を遠隔でおこなったりする。視準カメラ４にはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）カメラ等が使用できる。
自動整準器５は、計測装置を自動的に整準する機器であり、詳細は後述する。走行手段６は、遠隔操作式測量車両１０を移動させる手段であり、覆帯式（クローラ式）、タイヤ式などがある。また、走行手段６は遠隔操作によって進行、停止、回転などの操作ができる。
【００１０】
＜ロ＞計測装置
計測装置２は、標的を計測する装置である。
計測装置２は、角度、距離を計測する計測手段と、標的に合わせるために計測装置２を稼動させる制御手段を有する。また、計測結果や計測条件などを記憶する記憶手段を備えた装置も使用できる。
計測装置２は、標的となる反射プリズム８を自動的に視準して、自動的に追尾する、自動視準機能や自動追尾機能を有するものが好ましい。自動視準機能は、例えば反射プリズム８からの反射光の最大光量の点と、反射プリズム８中心の位置出しを行うＣＣＤカメラによるイメージ処理技術による点を、標的の中心として正確に認識させることで実現できる。また、自動追尾機能は標的が移動した場合に追いかけて捕らえる機能である。この自動視準機能や自動追尾機能は、公知の自動追尾式トータルステーションや自動追尾式トランシット等に搭載されている。
【００１１】
＜ハ＞自動整準器
自動整準器５は、上部に設置した計測装置２を自動的に水平にして整準する機器である。ここで、整準とは測量器械等を水平にすえることをいう。
遠隔操作式測量車両１０は、測量中は各所を移動して計測をおこなう。正確な計測をおこなうには当然、計測装置２は整準されていることが必要不可欠であり、移動した場所で計測装置２が傾いていても自動的に整準がおこなえるように自動整準器５を使用する。
自動整準器５には、例えば二軸水平センサーや制御装置などを搭載した公知の自動整準台が使用できる。
自動整準器５の電源のオン・オフは、遠隔操作でおこなえるようにしておけば、遠隔操作式測量車両１０が移動している間は自動整準器５の電源をオフにしておき、計測地点に到達した時点で電源をオンにして必要なときだけ整準することができる。
また、自動整準器５は、整準後の計測中には動きを固定できるものが好ましい。
【００１２】
＜ニ＞緩衝機構
緩衝機構７１は、計測装置２や自動整準器５等の精密機器を移動時の振動から保護するための装置である。
遠隔操作式測量車両１０は、整地がされていない起伏の多い測量領域において、移動を繰り返して測量をおこなうことが多い機器である。これに対して、計測装置２等の精密機器は、振動を受けることによって狂いが生じて精度が低下したり故障したりするため、移動時の振動から計測装置２等を保護するために緩衝機構７１を装着するのが好ましい。
緩衝機構７１は、例えば走行手段６に固定した支柱７２と、計測装置２を設置する自動整準器５の間に介在させる。緩衝機構７１には、移動時は緩衝機能が働き、計測時に緩衝機能が働かないなどで固定されるような制御可能なショックアブソーバ機構を使用する。常時、緩衝機能が働くと整準時や計測時の機器の稼動にも反応して計測精度が低下するためである。
なお、緩衝機構７１は前述の自動整準器５に組み込むことも可能である。
【００１３】
＜ホ＞標的車両
標的車両１１は、遠隔操作で移動し、遠隔操作式測量車両１０で計測をおこなうときの標的となる車両である。
標的車両１１は、広角カメラ３と、反射プリズム８と、走行手段６を有する。反射プリズム８は、計測の標的となる公知の器具であり、計測装置２は反射プリズム８の位置を直接、計測する。ここで、広角カメラ３と走行手段６は、上記した遠隔操作式測量車両１０と同様の機器が使用できる。
また、反射プリズム８は、旋回可能な旋回支柱７３等を介して走行手段６に取り付けるのが好ましい。このようにしておけば、走行手段６による回転が難しい場所でも容易に反射プリズム８の向きを変えることができる。また、計測済みの座標上で反射プリズム８を旋回できるため、標的車両１１を盛り変え点に使用することができる。
【００１４】
＜ヘ＞マーキング車両
マーキング車両１２は、遠隔操作で移動し、所定の位置にマーキングをおこなう車両である。
マーキング車両１２は、広角カメラ３と、反射プリズム８と、マーキング手段９１と、走行手段６を有する。ここで、広角カメラ３、反射プリズム８及び走行手段６には、上記した遠隔操作式測量車両１０又は標的車両１１と同様の機器が使用できる。走行手段６の上部には、旋回可能な旋回体７４を取り付け、走行手段６による回転が難しい場所でも容易にマーキング手段９１の向きを変えることができるようにしておくのが好ましい。
また、マーキング手段９１には、遠隔操作が可能なスプレーガン等が使用できる。マーキング手段９１は、伸縮及び昇降が可能なアーム９２等を介して旋回体７４に取り付ける。
【００１５】
以下、図１，４を参照しながら遠隔操作式測量システムの実施例について説明する。
【００１６】
＜イ＞遠隔操作式測量車両の座標の計測（図１左端部参照）
座標が予めわかっている固定点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に反射プリズム８を備えた固定標的８１ａ，８１ｂ，８１ｃをそれぞれ設置する。
そして、遠隔操作式測量車両１０によって固定点Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）の固定標的８１ａを視準する。このときの固定点Ｐ１の視準測量値を、水平角ｈ１、鉛直角ｖ１、斜距離ｄ１とすると、遠隔操作式測量車両１０のＺ座標ＺＴＳは、ＺＴＳ＝ｓｉｎ（９０−  ｖ１）×ｄ１＋ｚ１で算出できる。
次に、遠隔操作式測量車両１０から固定点Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）の固定標的８１ｂを視準する。このときの固定点Ｐ２の視準測量値を水平角ｈ２、鉛直角ｖ２、斜距離ｄ２とする。
図４に示すように、固定点Ｐ１と固定点Ｐ２と遠隔操作式測量車両１０の座標地点ＴＳを結ぶ三角形によりＴＳの平面座標を求める。
まず、Ｐ１とＴＳを結ぶ水平距離Ｌ１と、Ｐ２とＴＳを結ぶ水平距離Ｌ２と、Ｐ１とＰ２を結ぶ水平距離Ｌ１２は、以下の数式１で算出できる。
【００１７】
【数１】
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【００１８】
上記３辺から座標地点ＴＳの平面座標を求める。
なお、固定点Ｐ１を視準して固定点Ｐ２を視準する際の水平角が＋方向に旋回したのか−方向に旋回したかで辺Ｐ１Ｐ２に対して左右どちら側の座標が正しいかを認識できる。すなわち、三角形の３辺の長さから頂点であるＴＳの平面座標を求めると、辺Ｐ１Ｐ２を挟んで右側と左側に２つの座標が算出される。そこで、固定点Ｐ１を視準した後に固定点Ｐ２を視準するときに、計測装置２を右回りに旋回したか、左回りに旋回したかによって、水平角が＋方向に増加する場合と−方向に減少する場合があるので、水平角の増減によって算出された２つの座標のうちどちらの座標を採用すべきかがわかる。なお図４では、左回りに旋回して−θの水平角が測定されるので、辺Ｐ１Ｐ２に対して右側の座標を採用してＴＳ座標値とする。
【００１９】
また、確認のためと精度を向上させることを目的に、固定点Ｐ３の固定標的８１ｃを視準する。そして、上記で算出した座標地点ＴＳの座標値が正しいことを確認する。すなわち、座標地点ＴＳの座標値が算出されると固定点Ｐ３の座標値を入力することによって、計測装置２を自動的に固定点Ｐ３の固定標的８１ｃに向けることができる。このため、自動的に向けられた方向で固定標的８１ｃが視準できれば算出されたＴＳ座標値が正しいことがわかる。なお、固定標的８１ｃが視準できなければＴＳ座標値が誤っていることになるため、改めて固定点Ｐ１，Ｐ２の固定標的８１ａ，８１ｂを視準して再計測をおこなう。
【００２０】
次に、遠隔操作式測量車両１０の方位角を算出する。
図４のＸとＹで示した座標系は現場ローカル座標系を表し、ＸＴＳとＹＴＳで示した座標系は遠隔操作式測量車両１０の車両座標系を表す。
この車両座標系の現場ローカル座標系に対する方位角Ｈは、辺Ｐ１Ｐ２の現場ローカル座標系での傾きをα１、辺Ｐ１Ｐ２の車両座標系での傾きをα２とすると、Ｈ＝α１−α２となる。
【００２１】
＜ロ＞標的車両の座標の計測（図１中央部参照）
標的車両１１ａ，１１ｂ，１１ｃを所定の位置まで移動させる。そして、算出した遠隔操作式測量車両１０の座標地点ＴＳから各標的車両１１ａ，１１ｂ，１１ｃの座標値を計測する。
標的車両１１ａ，１１ｂ，１１ｃの計測は、遠隔操作式測量車両１０の広角カメラ３によって大まかな位置合わせをおこなうことから始める。広角カメラ３は視界が広いため、迅速に標的車両１１ａ，１１ｂ，１１ｃを捕らえることができる。また、標的車両１１ａ，１１ｂ，１１ｃの反射プリズム８も、広角カメラ３で確認しながら旋回支柱７３を回すなどして遠隔操作式測量車両１０の方向に向ける。
次に、標的車両１１ａ，１１ｂ，１１ｃの反射プリズム８を、計測装置２の自動視準機能や自動追尾機能を使って視準する。この視準が正確になされているか否かは、視準カメラ４によって確認することができる。
視準が正しければ計測をおこない、標的車両１１ａ，１１ｂ，１１ｃの座標を算出する。
【００２２】
＜ハ＞遠隔操作式測量車両の移動（図１中央部参照）
遠隔操作式測量車両１０を次の地点に移動させる（図１中央部の破線矢印参照）。移動時には緩衝機構７１を作動させ、移動時の振動から計測装置２を保護する。
所定の位置まで移動した後に緩衝機構７１の緩衝機能をロックするなどして停止させ、自動整準器５によって整準させる。整準後に自動整準器５の機能も停止させて固定する。
そして、新たな座標地点ＴＳから計測済みの標的車両１１ａ，１１ｂ，１１ｃを視準して、移動後の遠隔操作式測量車両１０の座標を算出する。
このように標的車両１１ａ，１１ｂ，１１ｃの移動と、遠隔操作式測量車両１０の移動を交互に繰り返すことで遠距離まで移動した遠隔操作式測量車両１０の座標を確定することができる。
【００２３】
＜ニ＞マーキング作業（図１右端部参照）
所定の位置にマーキングをおこなう場合は、マーキング車両１２を使用する。所定の場所の近くまで移動したマーキング車両１２の反射プリズム８を、旋回体７４を回すなどして遠隔操作式測量車両１０に向け、マーキング車両１２の反射プリズム８の位置を計測する。
計測した座標が所望の位置と異なる場合は、アーム９２を動かす等してマーキング手段９１が所望の位置に移動するまで調整を繰り返す。そして、マーキング手段９１が所定の位置に到達したことを反射プリズム８で確認した後に、マーキングをおこなう。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の遠隔操作式測量車両及び遠隔操作式測量システムは、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞高精度の測量機器を使用するため、遠隔操作であっても高精度の測量がおこなえる。
＜ロ＞広角カメラや自動整準器や走行手段を使用することによって、迅速に測量作業が実施できる。特に、自動視準機能や自動追尾機能を有する計測装置２を使用することで、さらに計測を高速化できる。
＜ハ＞遠隔操作によって測量ができるので、立ち入りが禁止されるような危険区域においても安全な測量が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の遠隔操作式測量システムの実施例の説明図。
【図２】遠隔操作式測量車両の実施例の斜視図。
【図３】（ａ）標的車両の実施例の概要図。（ｂ）マーキング車両の実施例の概要図。
【図４】座標の算出方法及び座標系を表す説明図。
【符号の説明】
１０・・遠隔操作式測量車両
１１・・標的車両
１２・・マーキング車両
２・・・計測装置
３・・・広角カメラ
４・・・視準カメラ
５・・・自動整準器
６・・・走行手段
７１・・緩衝機構
８・・・反射プリズム
９１・・マーキング手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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