(57)【要約】【課題】測量機の視準方向をより簡単に遠隔操作する。【解決手段】携帯端末２０に操作用センサユニット４０を装着する。操作用センサユニット４０のジャイロセンサ４１及び傾斜センサ４２により携帯端末２０の水平軸周りの運動及び、鉛直軸周りの運動を算出する。インターフェース回路１８、２２を介して携帯端末２０の水平軸、鉛直軸周りの運動に対応した制御信号を測量機１０に出力する。この制御信号に基づいて、視準望遠鏡駆動制御部１３により視準望遠鏡を水平軸及び鉛直軸周りに回動させ、携帯端末２０の運動に連動させる。【選択図】　　　　図２
2004108939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測量機の視準方向を遠隔操作するシステムであって、
前記測量機を遠隔操作するための遠隔操作部と、
前記遠隔操作部の運動を検知するセンサユニットと、
前記センサユニットで検知された前記遠隔操作部の運動に連動して前記測量機の視準方向を制御する視準制御手段と
を備えることを特徴とする測量機の遠隔操作システム。
【請求項２】
前記センサユニットが、少なくともジャイロセンサ、傾斜センサ、方位センサの内の何れか１つを備えることを特徴とする請求項１に記載の遠隔操作システム。
【請求項３】
前記センサユニットを操作者の頭部に取付けるためのセンサユニット取付け手段を備え、前記視準制御手段が、前記頭部の運動に連動して前記視準方向を制御することを特徴とする請求項１に記載の遠隔操作システム。
【請求項４】
前記センサユニットがプリズムポールに取付けられており、前記視準制御手段が、前記プリズムポールの運動に連動して前記視準方向を制御することを特徴とする請求項１に記載の遠隔操作システム。
【請求項５】
前記測量機の視準光学系の画像を撮影する画像撮像手段と、前記遠隔操作部を用いた前記測量機の遠隔操作に際し前記画像を表示する視準画像表示手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の遠隔操作システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測量機を遠隔操作するためのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ロボティックトータルステーションにコンピュータを接続し、コンピュータでのペン操作やキー操作に対応してロボティックトータルステーションの視準方向を自動制御するものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、測量機の視準方向を簡単に遠隔操作することができる測量機の遠隔操作システムを得ることを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の測量機の遠隔操作システムは、測量機の視準方向を遠隔操作するシステムであって、測量機を遠隔操作するための遠隔操作部と、遠隔操作部の運動を検知するセンサユニットと、センサユニットで検知された遠隔操作部の運動に連動して測量機の視準方向を制御する視準制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００５】
センサユニットは、少なくともジャイロセンサ、傾斜センサ、方位センサの内の何れか１つを備える。これにより、測量機の所定の軸周りの回転を遠隔操作部の所定の軸周りの回転に連動させることができる。
【０００６】
遠隔操作システムは、例えばセンサユニットを操作者の頭部に取付けるためのセンサユニット取付け手段を備え、視準制御手段は、頭部の運動に連動して視準方向を制御する。これにより、より直感的に測量機の視準方向を遠隔操作することができる。また、センサユニットは、例えばプリズムポールに取付けられており、視準制御手段は、プリズムポールの運動に連動して視準方向を制御する。これにより、プリズムポールを保持する作業者自らが、測量機の遠隔操作を行なうことができる。
【０００７】
また更に、遠隔操作システムは、測量機の視準光学系の画像を撮影する画像撮像手段と、遠隔操作部を用いた測量機の遠隔操作に際して、この画像を表示する視準画像表示手段とを備えることが好ましい。これにより、操作者は、測量機まで戻りその接眼部を覗かなくとも、遠隔地から視準望遠鏡が現在視準している方向を確認することができので、操作性が大幅に向上する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態における測量機遠隔操作システムの外観的な構成を示す概略図である。図２は、図１の測量機遠隔操作システムの電気的な構成を示すブロック図である。
【０００９】
測量機１０（例えばロボティックトータルステーション）には、例えば、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の携帯端末２０がインターフェースケーブル３０等を介して接続される。また、携帯端末２０には、操作用センサユニット４０が着脱自在に装着されている。
【００１０】
測量機１０は、視準望遠鏡１０Ａを備える視準望遠鏡部１０Ｂと、視準望遠鏡部１０Ｂを水平軸Ｈ周りに回動自在に保持する測量機本体１０Ｃと、測量機本体１０Ｃを鉛直軸Ｐ周りに回動自在に保持する基台部１０Ｄとから概ね構成される。視準望遠鏡１０Ａの光軸Ｌは、水平軸Ｈ及び鉛直軸Ｐの交点を通り、鉛直軸Ｐは、基台部１０Ｄに設けられた整準台により鉛直に調整される。
【００１１】
視準望遠鏡部１０Ｂには、例えば光波測距のための機構（図示せず）が設けられている。すなわち、視準望遠鏡１０Ａを目標物（視準点）に視準すると、測距部１１において視準点までの距離が測定される。また、視準望遠鏡１０Ａの水平軸Ｈ及び鉛直軸Ｐ周りの角度は、高度角及び水平角として測角部１２において検出される。測距部１１及び測角部１２において検出された測量情報は、測量機１０内のシステムコントロール回路１５に随時転送される。
【００１２】
測量機１０は、測量機本体１０Ｃに対して視準望遠鏡部１０Ｂを水平軸Ｈ周りに回転駆動させ、基台部１０Ｄに対して測量機本体１０Ｃを鉛直軸Ｐ周りに回転駆動させる視準望遠鏡駆動制御部１３を備える。すなわち、視準望遠鏡部１０Ｂを水平軸Ｈ周りに回動自在に支持する回転軸と、測量機本体１０Ｃを鉛直軸Ｐ周り回動自在に支持する回転軸とには、ステッピングモータ（図示せず）等の回転駆動機構が設けられている。なお、視準望遠鏡駆動制御部１３は、システムコントロール回路１５からの制御信号に基づいて制御される。
【００１３】
また、測量機１０の視準望遠鏡（視準光学系）１０Ａは、視準望遠鏡１０Ａの画像を撮像するための撮像部１４を備える。すなわち、視準望遠鏡１０Ａ内において視準光学系の光軸は二分され、一方は接眼レンズに導かれ、他方は撮像部１４に設けられたＣＣＤ等の撮像素子（図示せず）に導かれる（なお、視準光学系とは別に独立した撮像光学系（例えば広角の光学系）を備えてもよい）。撮像部１４で撮影された画像は、例えばシステムコントロール回路１５に随時出力可能であり、例えばインターフェース回路１８に接続された外部装置に出力可能である。本実施形態の測量機遠隔操作システムでは、インターフェース回路１８にインターフェースケーブル３０を介して携帯端末２０が接続されているので、撮像部１４で撮影された画像は、随時携帯端末２０に出力されている。また、システムコントロール回路１５に出力された測量情報も、インターフェース回路１８を介して、携帯端末２０に転送可能である。なお、測量機１０は更に、スイッチ群１６（例えばフロントパネル１６Ａに配置）及びＬＣＤ等の表示器１７を備え、これらの機器はシステムコントロール回路１５に接続されている。
【００１４】
携帯端末２０は、システムコントロール回路２３によりその全体が制御される。携帯端末２０はインターフェース回路２２を備え、インターフェース回路２２はインターフェースケーブル３０を介して測量機１０に接続される。これにより測量機１０のインターフェース回路１８から出力される信号はインターフェース回路２２を介してシステムコントロール回路２３に転送可能である。また逆に、システムコントロール回路２３からの信号はインターフェース回路２２及び、１８を介して測量機１０のシステムコントロール回路１５に転送可能である。
【００１５】
例えば、測量機１０の撮像部１４で撮影された画像は、携帯端末２０に設けられたＬＣＤ等の画像表示装置２１において、シースルー画像として表示可能である。また、測距部１１、測角部１２で検出された測量情報は、システムコントロール回路２３を介して、携帯端末２０に設けられた記録媒体（例えば、ＩＣカード等）２６に保存することが可能である。一方、携帯端末２０からは、制御信号やデータ等を測量機１０のシステムコントロール回路１５に転送可能であり、これによって測量機１０は、携帯端末２０から遠隔操作可能である。
【００１６】
なお、システムコントロール回路２３には、システムプログラム等が記録されたＲＯＭ２４、キー操作や電源投入等のためのスイッチ群２５、ペン操作等により画面上の位置を指定することができるポインティングデバイス２７等が接続されている。
【００１７】
図１に示したように、携帯端末２０には、例えば操作用センサユニット４０が着脱自在に接続されている。制御センサユニット４０は、例えばジャイロセンサ４１及び傾斜センサ４２を備える。ジャイロセンサ４１及び傾斜センサ４２で検出された信号は、携帯端末２０のシステムコントロール回路２３に随時出力される。
【００１８】
例えば、測量機１０を遠隔操作モードに設定した状態で、携帯端末２０のスイッチ群１６の中の初期設定用のキーを操作すると、現在の視準望遠鏡１０Ａの視準方向である高度角及び水平角が初期値として設定される。その後、携帯端末２０が傾けられたり回転されると、その変位量（回転角）がジャイロセンサ４１及び傾斜センサ４２により検出され、システムコントロール回路２３に出力される。システムコントロール回路２３では、検出された携帯端末２０の回転角に対応して測量機１０の水平軸Ｈ及び鉛直軸Ｐ周りの回動角が算出され、測量機１０に制御信号として出力される。測量機１０の視準望遠鏡駆動制御部１３は、この制御信号に基づいて駆動され、視準望遠鏡１０Ａは、携帯端末２０の回転角に対応して水平軸Ｈ及び鉛直軸Ｐ周りに回動される。
【００１９】
例えば、視準望遠鏡１０Ａ（視準望遠鏡部１０Ｂ）の水平軸Ｈ周りの回転角は、傾斜センサ４２で検出される携帯端末２０の傾き（例えば横軸ｈに対する傾き）の変化（回転角）に対応（一致）し、視準望遠鏡１０Ａ（測量機本体１０Ｃ）の鉛直軸Ｐ周りの回転は、ジャイロセンサ４１で検出される携帯端末２０の鉛直軸周りの回転角に対応（一致）する。なお、鉛直軸周りの回転角は、例えば、初期設定における傾斜センサ４２の値と、その後ジャイロセンサ４１によって検出される微小回転角の積分値とにより算出される。
【００２０】
操作者は、画像表示装置２１に表示される視準望遠鏡１０Ａの画像を確認しながら携帯端末２０の姿勢を変化させて、目的とする目標物に視準する。視準作業が終了したら、例えばスイッチ群２５内の所定のキー操作により、遠隔操作処理を終了する。なお、自動視準機能を有する測量機の場合には、携帯端末２０により大まかに視準方向を制御した後、自動視準機能を利用して最終的な視準を行なってもよい。
【００２１】
本実施形態では、操作用センサユニット４０をジャイロセンサ４１と傾斜センサ４２とで構成したが、例えばジャイロセンサ４１に替えて方位センサ（例えば電子コンパス）を用いてもよい。また、操作用センサユニット４０をジャイロセンサ（３軸ジャイロセンサ）のみから構成し、携帯端末２０を所定の姿勢（例えば略水平）に保って、上記初期設定を行なうことによっても同様に水平軸Ｈ、鉛直軸Ｐ周りの回転角を求めることができる。
【００２２】
以上のように、第１の実施形態によれば、携帯端末の姿勢の変化に対応させて測量機の視準方向を遠隔制御することができ、操作者は、従来のようにキー操作やペン入力等を何度も行なうことなく、より感覚的かつ簡単に測量機の視準方向を遠隔操作することができる。特に、視準望遠鏡の水平軸、鉛直軸周りの回転は、携帯端末の水平軸、鉛直軸周りの回転に対応しているので、操作者は携帯端末の操作に対応した視準望遠鏡の回転を空間的に容易に把握することができる。また、本実施形態では、視準望遠鏡を通して撮影される画像を携帯端末の画面に随時表示されるので、視準方向が目的としている方向に向いているか否かを測量機の接眼部を覗くことなく確認することができ、携帯端末の画面を参照して細部測量を行なうことができる。
【００２３】
次に図３、図４を参照して本発明の第２の実施形態における測量機遠隔操作システムについて説明する。第２の実施形態の基本的な構成は、略第１の実施形態と同様であり、第１の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
【００２４】
図３は、第２の実施形態の測量機遠隔操作システムにおいて用いられる遠隔操作装置の外観的な構成及び使用方法を示す概略図である。
【００２５】
遠隔操作装置５０は、操作用センサユニット４０と、携帯可能な遠隔操作装置本体５１と、画像表示用のＨＭＤ（Ｈｅａｄ　Ｍｏｕｎｔ　Ｄｉｓｐｌａｙ）５２とからなる。操作用センサユニット４０は、作業者が被るヘルメット６０の所定の位置（例えば前面部）に取付けられ、ＨＭＤ５２は、作業者の一方の眼前に配置される。また、遠隔操作装置本体５１は、例えば作業者の腰部に例えばベルト等により装着される。なお、図示しないが、操作用センサユニット４０及びＨＭＤ５２は、遠隔操作装置本体５１に、例えば信号ケーブルで接続されている。
【００２６】
図４は、第２の実施形態の測量機遠隔操作システムの電気的構成を示すブロック図である。
【００２７】
第２の実施形態の測量機遠隔操作システムでは、インターフェースケーブル３０の代わりに無線通信を用いる。したがって、測量機１０’、遠隔操作装置本体５１には、第１の実施形態のインターフェース回路１８、２２に替えて無線通信回路１８’、２２’が設けられる。また、ＨＭＤ５２、及び操作用センサユニット４０は、遠隔操作装置本体５１のシステムコントロール回路２３に接続されている。
【００２８】
操作用センサユニット４０は、第１の実施形態と同じものであり、第２の実施形態の測量機遠隔操作システムにおいても、測量機１０’の視準望遠鏡１０Ａの視準方向は、操作用センサユニット４０内に設けられたジャイロセンサ４１と傾斜センサ４２によって検出された回転角に基づいて駆動制御される。すなわち、操作者の頭を上下に俯仰させる運動と左右に旋回させる運動とに対応して視準望遠鏡１０Ａは、それぞれ水平軸Ｈ、鉛直軸Ｐの周りに回動される。視準望遠鏡１０Ａで撮影された画像は、操作者の眼前に配置されたＨＭＤ５２に表示され、操作者は、この画像を参照して頭を上下左右の回転させる。
【００２９】
以上のように、第２の実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２の実施形態では、遠隔操作のための装置を手に持つ必要がないので機能性が高い。また更に、頭の旋回運動が測量機の運動と連動しているとともに、そのときの画像がＨＭＤで観察できるので、より直感的に測量機の視準方向の調整を行なうことができる。
【００３０】
次に図５を参照して本発明の第３の実施形態における測量機遠隔操作システムについて説明する。第３の実施形態の測量機遠隔操作システムは、第１の実施形態の測量機１０及び携帯端末２０におけるインタ−フェース回路１８、２２を無線通信回路に置き換え、携帯端末２０をプリズムポール７０に取付けたものである。携帯端末２０は、プリズムポール７０の回転及び俯仰運動に対応して、回転・俯仰され、これに対応して、測量機１０の視準望遠鏡１０Ａも回転・俯仰される。
【００３１】
なお、遠隔操作は、携帯端末２０を遠隔操作モードに設定して行なわれ、遠隔操作モードは遠隔操作の終了後は解除される。すなわち、遠隔操作モード設定後、プリズムポール７０を操作して測量機１０の視準を大まかにプリズムポール７０に向け、プリズムポール７０への正確な視準は遠隔操作モード解除後に例えば測量機１０の自動視準機能を用いて行なわれる。
【００３２】
また、携帯端末２０は、プリズムポール７０の操作に対応して各センサで検出される信号から、プリズムポール７０の移動時等に発生する揺れ等の雑音を除去する機能を備えてもよい。このような機能は例えばバンドパスフィルタにより実現される。
【００３３】
以上により、第３の実施形態においても、第１及び第２の実施形態と略同様の効果を得ることができる。また、第３の実施形態では、プリズムポール７０に遠隔操作のための携帯端末が取付けられているので、プリズムポールを用いた測量では、プリズムポールを保持する作業者が、簡単に自ら測量機の視準を遠隔操作することができる。
【００３４】
なお、第３の実施形態では、操作者と測量機とは対面する形になるので、プリズムポールにおける鉛直軸周りの回転と、測量機における鉛直軸周りの回転との間の関係を反対に設定してもよい。また、操作用センサユニットに更に加速度センサを設け、加速度センサからの信号も用いて遠隔操作装置（携帯端末）の運動に測量機の視準を連動させてもよい。例えば、第３の実施形態において上下方向の加速度を検出することにより、プリズムポールの上下運動に連動して、測量機を俯仰させてもよい。また、このとき携帯端末２０をプリズムポール７０に摺動自在に取り付け、携帯端末２０をプリズムポール７０に対して相対的に上下運動させてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、測量機の視準方向をより簡単に遠隔操作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における測量機遠隔操作システムの外観的な構成を示す概略図である。
【図２】図１の測量機遠隔操作システムの電気的な構成を示すブロック図である。
【図３】第２の実施形態の測量機遠隔操作システムにおいて用いられる遠隔操作装置の外観的な構成及び使用方法を示す概略図である。
【図４】第２の実施形態の測量機遠隔操作システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図５】第３の実施形態の測量機遠隔操作システムにおいて用いられるプリズムポールの外観的な構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１０、１０’　測量機
１３　視準望遠鏡駆動制御部
１４　撮像部
１５、２３　システムコントロール回路
１８、２２　インターフェース回路
１８’、２２’　無線通信回路
２０　携帯端末
２１、５２　画像表示装置
４０　操作用センサユニット
４１　ジャイロセンサ
４２　傾斜センサ
５０　遠隔操作装置
７０　プリズムポール
【図１】
2004108939.tif 000003
【図２】
2004108939.tif 000004
【図３】
2004108939.tif 000005
【図４】
2004108939.tif 000006
【図５】
2004108939.tif 000007