(57)【要約】      （修正有）【課題】作業性がよいと共に高精度で平面の平坦度の測定が可能である平坦度測定システム及び平坦度測定方法を提供する。【解決手段】平坦度測定システム１はレーザスキャナ２と、ＰＣに代表される演算処理装置３と、基準点用ターゲット４とから構成され、基準点用ターゲット４は被測定面に対して所定の位置に少なくとも２つ設置され、レーザスキャナ２は、基準点用ターゲット４及び被測定面を走査して点群データを取得し、演算処理装置３は、得られた点群データに基づき基準点用ターゲット４の基準点を含み被測定面に対向する仮想基準面を演算すると共に、仮想基準面と被測定面の点群データに基づき被測定面の平坦度を測定する。【選択図】図１
2017058141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測距光を走査させ、点群データを取得するレーザスキャナと、被測定面のデータを有する演算処理装置と、少なくとも２の基準点用ターゲットを具備する平坦度測定システムであって、前記基準点用ターゲットは前記被測定面に対して所定の位置に少なくとも２つ設置され、前記レーザスキャナは、前記基準点用ターゲット及び前記被測定面を走査して点群データを取得し、前記演算処理装置は、得られた点群データに基づき前記基準点用ターゲットの基準点を含み前記被測定面に対向する仮想基準面を演算すると共に該仮想基準面と前記被測定面の点群データに基づき該被測定面の平坦度を測定する様構成された平坦度測定システム。
【請求項２】
前記レーザスキャナは、前記測距光と同一光軸上にポイント光を発すると共に少なくとも２色の可視光の該ポイント光を射出可能であり、且つ色の切替えを可能としたポイント光発光部とを有し、前記演算処理装置は、平坦度の測定結果に基づき前記被測定面の凹凸を演算し、前記ポイント光発光部は前記被測定面の凹凸に対応して前記ポイント光を色分けして射出する請求項１に記載の平坦度測定システム。
【請求項３】
測距光軸と既知の関係の光軸を有するプロジェクタを更に具備し、前記演算処理装置は、平坦度の測定結果に基づき前記被測定面の凹凸に対応した色分け画像を作成し、前記プロジェクタは色分け画像を前記被測定面に投影する様構成された請求項１に記載の平坦度測定システム。
【請求項４】
レーザスキャナと、演算処理装置と、少なくとも２の基準点用ターゲットを用いる平坦度測定方法であって、前記レーザスキャナが被測定面に対向して設置される工程と、該被測定面に対向して所定の位置に前記基準点用ターゲットが設置される工程と、前記レーザスキャナにより前記基準点用ターゲットの基準点を測定し、該基準点の測定結果から前記レーザスキャナの設置位置を求める工程と、前記基準点を含み前記被測定面と対向する仮想基準面を演算する工程と、前記レーザスキャナにより測距光を前記被測定面に走査して点群データを求める工程と、前記仮想基準面と取得した点群データとを比較して前記被測定面の凹凸を測定する平坦度測定方法。
【請求項５】
前記レーザスキャナが前記測距光の光軸上に少なくとも２色の可視光のポイント光を照射する機能を有し、測定された平坦度の凹凸に対応し、色分けした前記ポイント光を前記被測定面に走査し、該被測定面に凹凸情報を投影する様にした請求項４に記載の平坦度測定方法。
【請求項６】
前記レーザスキャナがプロジェクタを具備し、測定された平坦度の凹凸に対応して作成された色分け画像を前記プロジェクタにより投影する請求項４に記載の平坦度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設中の壁面等、平面を有する測定対象物の平坦度を測定する平坦度測定システム及び平坦度測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
住宅や構造物の建設現場で、コンクリートが打設され、壁が構築されると、壁面の平坦度が測定される。
【０００３】
従来、建設現場での壁面の平坦度の測定は、設計図面に基づき床面に基準点或は基準線を手書で書き、該基準点、基準線から壁面迄の距離が巻尺で測定され、或は該基準点、基準線に対して下げ振りが用いられ、下げ振りと壁面との距離が巻尺等により測定されていた。
【０００４】
この為、従来の壁面の平坦度測定では、作業性が悪いと共に平坦度の正確な測定は得られないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−８５１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、作業性がよいと共に高精度で平面の平坦度の測定が可能である平坦度測定システム及び平坦度測定方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、測距光を走査させ、点群データを取得するレーザスキャナと、被測定面のデータを有する演算処理装置と、少なくとも２の基準点用ターゲットを具備する平坦度測定システムであって、前記基準点用ターゲットは前記被測定面に対して所定の位置に少なくとも２つ設置され、前記レーザスキャナは、前記基準点用ターゲット及び前記被測定面を走査して点群データを取得し、前記演算処理装置は、得られた点群データに基づき前記基準点用ターゲットの基準点を含み前記被測定面に対向する仮想基準面を演算すると共に該仮想基準面と前記被測定面の点群データに基づき該被測定面の平坦度を測定する様構成された平坦度測定システムに関するものである。
【０００８】
又本発明は、前記レーザスキャナは、前記測距光と同一光軸上にポイント光を発すると共に少なくとも２色の可視光の該ポイント光を射出可能であり、且つ色の切替えを可能としたポイント光発光部とを有し、前記演算処理装置は、平坦度の測定結果に基づき前記被測定面の凹凸を演算し、前記ポイント光発光部は前記被測定面の凹凸に対応して前記ポイント光を色分けして射出する平坦度測定システムに関するものである。
【０００９】
又本発明は、測距光軸と既知の関係の光軸を有するプロジェクタを更に具備し、前記演算処理装置は、平坦度の測定結果に基づき前記被測定面の凹凸に対応した色分け画像を作成し、前記プロジェクタは色分け画像を前記被測定面に投影する様構成された平坦度測定システムに関するものである。
【００１０】
又本発明は、レーザスキャナと、演算処理装置と、少なくとも２の基準点用ターゲットを用いる平坦度測定方法であって、前記レーザスキャナが被測定面に対向して設置される工程と、該被測定面に対向して所定の位置に前記基準点用ターゲットが設置される工程と、前記レーザスキャナにより前記基準点用ターゲットの基準点を測定し、該基準点の測定結果から前記レーザスキャナの設置位置を求める工程と、前記基準点を含み前記被測定面と対向する仮想基準面を演算する工程と、前記レーザスキャナにより測距光を前記被測定面に走査して点群データを求める工程と、前記仮想基準面と取得した点群データとを比較して前記被測定面の凹凸を測定する平坦度測定方法に関するものである。
【００１１】
又本発明は、前記レーザスキャナが前記測距光の光軸上に少なくとも２色の可視光のポイント光を照射する機能を有し、測定された平坦度の凹凸に対応し、色分けした前記ポイント光を前記被測定面に走査し、該被測定面に凹凸情報を投影する様にした平坦度測定方法に関するものである。
【００１２】
更に又本発明は、前記レーザスキャナがプロジェクタを具備し、測定された平坦度の凹凸に対応して作成された色分け画像を前記プロジェクタにより投影する平坦度測定方法に関するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、測距光を走査させ、点群データを取得するレーザスキャナと、被測定面のデータを有する演算処理装置と、少なくとも２の基準点用ターゲットを具備する平坦度測定システムであって、前記基準点用ターゲットは前記被測定面に対して所定の位置に少なくとも２つ設置され、前記レーザスキャナは、前記基準点用ターゲット及び前記被測定面を走査して点群データを取得し、前記演算処理装置は、得られた点群データに基づき前記基準点用ターゲットの基準点を含み前記被測定面に対向する仮想基準面を演算すると共に該仮想基準面と前記被測定面の点群データに基づき該被測定面の平坦度を測定する様構成されたので、作業性がよいと共に高精度で平面の平坦度の測定が可能である。
【００１４】
又本発明によれば、レーザスキャナと、演算処理装置と、少なくとも２の基準点用ターゲットを用いる平坦度測定方法であって、前記レーザスキャナが被測定面に対向して設置される工程と、該被測定面に対向して所定の位置に前記基準点用ターゲットが設置される工程と、前記レーザスキャナにより前記基準点用ターゲットの基準点を測定し、該基準点の測定結果から前記レーザスキャナの設置位置を求める工程と、前記基準点を含み前記被測定面と対向する仮想基準面を演算する工程と、前記レーザスキャナにより測距光を前記被測定面に走査して点群データを求める工程と、前記仮想基準面と取得した点群データとを比較して前記被測定面の凹凸を測定するので、作業性がよいと共に高精度で平面の平坦度の測定が可能であるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施例に係る平坦度測定システムの概略構成図である。
【図２】該第１の実施例の測定についての説明図である。
【図３】該第１の実施例の測定についての説明図である。
【図４】該第１の実施例に使用されるレーザスキャナの概略構成図である。
【図５】該レーザスキャナの制御系を示すブロック図である。
【図６】本発明の他の実施例に使用されるレーザスキャナの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施例に係る平坦度測定システムの概略構成図を示すものである。
【００１８】
平坦度測定システム１は、主に、レーザスキャナ２、ＰＣに代表される演算処理装置３（以下、ＰＣ３）、基準点用ターゲット４から構成される。前記ＰＣ３は一体となった表示部、或は分離した表示部を有する。又、図中、５は測定対象物である壁を示し、５ａは測定面である壁面を示している。
【００１９】
図２、図３を参照して、第１の実施例に於ける平坦度測定の概略を説明する。
【００２０】
前記レーザスキャナ２が三脚２ａを介して前記壁５の前記壁面５ａ（被測定面）に対向して設置される。前記レーザスキャナ２の設置位置は、予定した測定範囲をレーザスキャン可能な任意の位置である。
【００２１】
前記基準点用ターゲット４が複数の既知点、少なくとも２の既知点に設置される。既知点は、被測定面のデータ等から求められ、前記壁面５ａに対して所定距離離反している。
被測定面のデータ等としては、設計データから得られる前記壁面５ａの位置データ、或は面の形状のデータ（例えば、平面或は曲面等）である。
【００２２】
前記基準点用ターゲット４は、再帰反射特性の反射面を有し、又該反射面は既知の形状を有している。反射面の形状は、例えば円であり、図形の中心、即ち円の中心が前記基準点用ターゲット４の基準点となっており、前記基準点用ターゲット４は、前記基準点が既知点に合致する様に設置される。
【００２３】
前記レーザスキャナ２は、後述する様に、パルス測距光を照射しつつ走査（レーザスキャン）し、各パルス毎に測距、測角（水平角測定、鉛直角測定）を行い、測定範囲の点群データを取得するものである。更に、前記レーザスキャナ２は、撮像機能を具備し、測定範囲の画像を取得可能となっている。
【００２４】
前記レーザスキャナ２により、２つの前記基準点用ターゲット４をレーザスキャンし、前記レーザスキャナ２を基準とした、前記基準点用ターゲット４の位置（３次元座標）を測定する。前記レーザスキャナ２で取得された測定データ、画像データは前記ＰＣ３に送信される。
【００２５】
該ＰＣ３は、２つの前記基準点用ターゲット４の測定結果に基づき、前記既知点に対する前記レーザスキャナ２の位置（３次元座標）を演算する。又、前記ＰＣ３には、予め設計データ等、壁面に関し、測定、施工に必要なデータが格納されている。
【００２６】
前記ＰＣ３は、前記基準点用ターゲット４を含む仮想基準面６ａを演算する。該仮想基準面６ａは、既知の角度で傾斜したものでもよいが、ここでは鉛直とする。
【００２７】
前記基準点用ターゲット４の設置位置が既知となっていることから、目標壁面６ｂ（設計データから求められる壁面）と前記仮想基準面６ａとの位置関係は既知となる。更に、前記仮想基準面６ａと、前記目標壁面６ｂと、前記レーザスキャナ２との関係も演算により求められる。
【００２８】
ここで、前記レーザスキャナ２により前記壁面５ａの一点を測定した時の、該壁面５ａと前記レーザスキャナ２との距離をＡ（以下、測定距離Ａ）とし、前記仮想基準面６ａと前記レーザスキャナ２との距離をＢ（以下、仮想基準距離Ｂ）とすると、前記仮想基準面６ａと前記レーザスキャナ２との位置関係は既知であるので、（測定距離Ａ−仮想基準距離Ｂ）から前記仮想基準面６ａと測定点迄の距離Ｃが演算できる。
【００２９】
従って、測定範囲をレーザスキャンし、前記壁面５ａ全面の点群データを取得する。点群データの各測定点について、測距が行われると共に測距光の射出方向（水平角、鉛直角）が測定される。点群データの各測定点は、前記壁面５ａ内で前記レーザスキャナ２の設置点を原点とする３次元座標を有する。点群データは前記ＰＣ３に送信される。
【００３０】
該ＰＣ３では、点群データの各測定点毎に距離Ｃに基づき、前記仮想基準面６ａに対する前記壁面５ａ全面のプロフィール、及び前記仮想基準面６ａに対する傾斜を演算する。
【００３１】
更に、前記仮想基準面６ａと前記目標壁面６ｂとの距離Ｄは、設計データより演算できるので、（Ｃ−Ｄ）により測定点の前記目標壁面６ｂに対する凹凸が分る。前記壁面５ａ全面に亘る点群データの（Ｃ−Ｄ）を求めることで、前記目標壁面６ｂに対する前記壁面５ａの凹凸、傾斜が分る。
【００３２】
更に、点群データの各測定点は、それぞれ水平角、鉛直角を有するので、各測定点の前記壁面５ａ内の位置も既知となる。
【００３３】
前記ＰＣ３に於いて、前記壁面５ａ全面に対して、点群データの（Ｃ−Ｄ）を演算することで、壁面の平坦度が測定できる。
【００３４】
更に、前記ＰＣ３は、演算された（Ｃ−Ｄ）に基づき、前記目標壁面６ｂに対する凹凸の等高線を演算し、測定範囲に重合せて表示部に表示することで、平坦度の測定結果を目視で確認することができる。又、凹凸に対して色分けして表示することで、凹凸を視覚的に判断できる。例えば、凸部を暖色系で表示し、凹部を寒色系で表示し、凸部、凹部の度合については、濃淡で表示することもできる。更に、等高線と色分け表示を重合せてもよい。
【００３５】
前記凹凸の等高線、凹凸に対応した色分け表示等、前記壁面５ａの凹凸を表す凹凸情報は、前記ＰＣ３の表示部に表示すると共に前記壁面５ａに直接投影する。直接投影することで、該壁面５ａの任意の位置、任意の部分の凹凸状態を直ちに認識できる。
【００３６】
更に、前記ＰＣ３は、前記壁面５ａの平坦度測定の際、演算された（Ｃ−Ｄ）に基づき、前記目標壁面６ｂに対する凹凸の量が例えば最小となる様、前記目標壁面６ｂの奥行き位置、或は向き及び傾斜を変更し、調整目標壁面６ｂ′（図示せず）を形成し、該調整目標壁面６ｂ′に対する凹凸を濃淡で表示させることもできる。凹凸の量を最小にすることで、はつり、充填の作業を最小限にすることが可能となる。
【００３７】
尚、前記壁面５ａが湾曲している場合は、設計データに基づき、３箇所又は３箇所以上に前記基準点用ターゲット４を設置し、設計データから得られる湾曲のデータ及び前記基準点用ターゲット４の測定結果に基づき、湾曲した前記仮想基準面６ａを演算することができる。
【００３８】
次に、図４を参照して、前記レーザスキャナ２の一例について説明する。
【００３９】
図４に示される様に、該レーザスキャナ２は、前記三脚２ａ（図１参照）に取付けられる整準部９、該整準部９に設けられた基盤部１１、該基盤部１１に水平回転部１２を介し水平方向に回転可能に設けられた托架部１３、該托架部１３に鉛直回転軸１４を中心に鉛直方向（高低方向）に回転可能に設けられた走査ミラー７を有している。
【００４０】
前記整準部９は、例えば３つの調整螺子１５を有し、前記托架部１３に設けられた傾斜センサ（図示せず）が水平を検出する様前記調整螺子１５を調整することにより、前記整準部９の整準がなされる。
【００４１】
前記水平回転部１２は、前記基盤部１１に軸受１０を介して回転自在に、且つ鉛直に支持された水平回転軸１６を有する。該水平回転軸１６に前記托架部１３が支持され、該托架部１３が前記水平回転軸１６と一体に回転する様になっている。
【００４２】
前記水平回転部１２には水平駆動モータ１７を含む水平駆動部１８、前記水平回転軸１６の回転角を検出する水平角検出器（例えばエンコーダ）１９が収納されている。前記水平駆動モータ１７によって前記水平回転軸１６を中心にして前記托架部１３が回転され、前記水平回転軸１６の前記基盤部１１に対する回転角、即ち前記托架部１３の回転角は前記水平角検出器１９によって検出される。
【００４３】
又、前記水平角検出器１９の検出結果（水平角）は、制御演算部３１（後述）に入力され、該検出結果に基づき該制御演算部３１により前記水平駆動モータ１７の駆動が制御される様になっている。
【００４４】
前記托架部１３は、中央部に凹部２１が形成され、該凹部２１を挾み左右に室が形成されている。一方の室（図示では左室）には、鉛直駆動部２２、鉛直角検出器２３が収納され、他方の室（図示では右室）には、測距発光部２５、共通光路部２６、測距部２７、ポイント光発光部２８、撮像部２９等が収納され、前記托架部１３の内部の所要位置には前記制御演算部３１等が収納されている。又、前記托架部１３の所要部分には表示部３２、操作部３３が設けられている。
【００４５】
尚、該操作部３３は、前記レーザスキャナ２とは分離し、携帯可能であり、前記操作部３３によって前記レーザスキャナ２が遠隔操作可能であってもよい。
【００４６】
前記鉛直回転軸１４は前記托架部１３に、軸受３４を介して回転自在に支持されている。前記鉛直回転軸１４の一端部は前記凹部２１に突出しており、前記鉛直回転軸１４の突出端に前記走査ミラー７が前記鉛直回転軸１４の軸心に対して４５°傾いた状態で設けられている。前記走査ミラー７は、前記鉛直回転軸１４によって前記凹部２１内に支持され、前記鉛直回転軸１４を中心に鉛直方向に回転自在となっている。
【００４７】
前記鉛直駆動部２２は鉛直駆動モータ３５を有し、該鉛直駆動モータ３５により前記鉛直回転軸１４を介して前記走査ミラー７が回転される。尚、前記鉛直回転軸１４、前記走査ミラー７、前記鉛直駆動モータ３５等により走査部３６が構成される。
【００４８】
前記鉛直回転軸１４には前記鉛直角検出器２３、例えばエンコーダが設けられ、該鉛直角検出器２３により、前記托架部１３に対する前記鉛直回転軸１４の回転角が検出され、検出結果（鉛直角）は前記制御演算部３１に入力され、該検出結果に基づき該制御演算部３１により前記鉛直駆動モータ３５の駆動が制御される様になっている。
【００４９】
前記測距発光部２５は発光部３７と、ハーフミラー、ビームスプリッタ等の光路分割部材３８と、対物レンズ等から構成される投光光学部３９と、ミラー４１とを有している。
前記発光部３７は、例えば半導体レーザ等であり、測距光８として測距光軸４２上に不可視光である赤外光のパルスレーザ光線を発する。又前記測距発光部２５は、所要の光強度、所要のパルス間隔等、所要の状態でパルス光が発光される様、前記制御演算部３１に制御される。
【００５０】
前記測距光軸４２の方向は、前記水平角検出器１９及び前記鉛直角検出器２３により検出され、前記水平角検出器１９及び前記鉛直角検出器２３によって前記測距光軸４２の方向を検出する角度検出部が構成される。
【００５１】
前記発光部３７より出力された前記測距光８の一部は、前記光路分割部材３８を透過し、前記投光光学部３９を介して前記ミラー４１に入射され、該ミラー４１に反射されて前記共通光路部２６へと導かれる。又、残りの前記測距光８は内部参照光として前記光路分割部材３８により反射され、前記内部参照光は後述する内部参照光路４３を介して前記測距部２７へと導かれる。
【００５２】
前記共通光路部２６は、第１ビームスプリッタ４４と第２ビームスプリッタ４５とを有している。前記ミラー４１に反射された前記測距光８は、前記第１ビームスプリッタ４４に入射し、該第１ビームスプリッタ４４、前記第２ビームスプリッタ４５により順次反射され、前記走査ミラー７へと導かれる。尚、前記第１ビームスプリッタ４４、前記第２ビームスプリッタ４５を透過した前記測距光８は、図示しない反射防止部材により吸収される。
【００５３】
前記走査ミラー７は偏向光学部材であり、該走査ミラー７は水平方向から入射する前記測距光８を直角に偏向し、又前記走査ミラー７に入射した反射測距光を前記第２ビームスプリッタ４５に向って水平方向に偏向する。
【００５４】
前記測距光８は、前記共通光路部２６から前記走査ミラー７に導かれ、前記走査ミラー７により反射され、図示しない測定対象物へと照射される。又、該走査ミラー７が前記鉛直回転軸１４を中心に回転されることで、前記測距光８は鉛直面内を回転照射される。又、前記水平回転部１２が前記托架部１３を水平方向に回転させることで、前記測距光８は前記水平回転軸１６を中心に水平方向に回転照射される。従って、前記走査ミラー７の鉛直方向の回転と前記托架部１３の水平方向の回転の協働により、測定範囲の全域を前記測距光８により走査できる。
【００５５】
該測距光８は前記測定範囲内を走査され、該測定範囲内に存在する測定対象物（図示では前記壁５）により反射される。反射測距光は、前記走査ミラー７に入射し、該走査ミラー７によって反射され、前記共通光路部２６に入射する。前記反射測距光は、前記第２ビームスプリッタ４５にて反射され、更に前記第１ビームスプリッタ４４を透過し、前記測距部２７へと導かれる。
【００５６】
該測距部２７は、集光レンズ等から構成される受光光学部４６と、光路延長部４７と、光路結合部４８と、受光素子４９とを有する。
【００５７】
前記第１ビームスプリッタ４４を透過した反射測距光は、前記受光光学部４６に入射し、該受光光学部４６にて集光され、前記光路延長部４７へと入射する。該光路延長部４７を透過した反射測距光は、前記光路結合部４８を介して前記受光素子４９に受光される。
又、前記内部参照光路４３を経た内部参照光が、前記光路結合部４８を介して前記受光素子４９で受光される。
【００５８】
該受光素子４９は、受光した前記反射測距光と、前記内部参照光とを、反射測距光電気信号と内部参照光電気信号へと変換し、前記制御演算部３１へと送出する様になっている。該制御演算部３１は、パルス光毎に反射測距光電気信号と内部参照光電気信号との受光時間差を求め、受光時間差に基づきパルス光照射点（測定点）迄の距離を測定する様になっている。
【００５９】
測定点迄の測定距離と、前記鉛直角検出器２３により検出された鉛直角と、前記水平角検出器１９により検出された水平角に基づき測定点の座標値が算出され、パルス毎に、測定点の座標値が記録されることで、前記測定範囲の全域に関する、或は測定対象物に関する点群データを得ることができる。
【００６０】
前記ポイント光発光部２８は、ポイント光光源５１と該ポイント光光源５１の光軸上に配置された第３ビームスプリッタ５２とを有し、前記ポイント光光源５１から発せられたポイント光５３は前記第３ビームスプリッタ５２によって偏向され、撮像光軸上に照射される様になっている。
【００６１】
前記ポイント光光源５１は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、可視光のポイント光を発する。又、該ポイント光光源５１は、視認性の高い単数又は複数の波長の単色光（赤或は緑）を発する様になっており、複数の波長の単色光を発する場合は、波長の異なる単色光（即ち、色の異なるポイント光）が、選択的に発せられる。前記制御演算部３１は、色の異なるポイント光の選択、或は発光タイミングを制御する。
【００６２】
前記撮像部２９の撮像光軸上には前記第３ビームスプリッタ５２及び撮像素子５４が設けられ、撮像光軸は前記第３ビームスプリッタ５２を透過した後、前記ポイント光光源５１の光軸と合致し、更に前記第２ビームスプリッタ４５を通過後、前記測距光軸４２と合致する様になっている。即ち、前記撮像光軸、前記測距光軸４２、前記ポイント光光源５１の光軸とは合致する様構成されている。
【００６３】
前記撮像素子５４はデジタル画像信号を出力するものであり、例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等、画素（ピクセル）の集合体で構成されたものであり、各画素は、前記撮像素子５４内での位置が特定できる様になっている。
【００６４】
前記ポイント光発光部２８から発せられた前記ポイント光５３は、前記走査ミラー７に反射されることで、前記測距光軸４２上に照射され、更に前記走査ミラー７の鉛直方向の回転、前記托架部１３の水平方向の回転の協働により、前記測定範囲の全域に照射される。
【００６５】
又、前記測定範囲の背景光及び前記測定範囲で反射された前記ポイント光５３は、前記走査ミラー７に入射し、該走査ミラー７で反射された背景光及び前記ポイント光５３は前記第２ビームスプリッタ４５、前記第３ビームスプリッタ５２を透過し、前記撮像素子５４に受光される。該撮像素子５４から出力される画像信号により２次元の画像が取得される様になっている。
【００６６】
前記測距光８と前記ポイント光５３は同一光軸上に照射されるので、前記測距光８と前記ポイント光５３を同時に照射することで、或は交互に照射することで、測定点の位置を認識できる。
【００６７】
次に、図５を参照して前記レーザスキャナ２の制御系について説明する。
【００６８】
前記制御演算部３１には前記操作部３３、前記鉛直角検出器２３、前記水平角検出器１９が電気的に接続され、前記鉛直角検出器２３、前記水平角検出器１９からの角度検出信号が入力されると共に、作業者の操作により前記操作部３３からの信号が入力される。
【００６９】
作業者は、該操作部３３から前記レーザスキャナ２の測定を開始するのに必要な条件設定、例えば測定範囲の設定、点群データ密度の設定、或は撮影時の撮像条件の設定等を行い、又測定開始の指令等の入力ができ、前記表示部３２により確認できる様になっている。
【００７０】
尚、上記した様に、前記操作部３３又は前記表示部３２は前記托架部１３に設けられてもよく、或は別途独立して設けられ、無線、赤外線等の信号伝達媒体により遠隔操作可能としてもよい。
【００７１】
前記制御演算部３１は、前記発光部３７、前記水平駆動モータ１７、前記鉛直駆動モータ３５、前記ポイント光光源５１を駆動すると共に、作業状況、測定結果等を表示する前記表示部３２を駆動する。又、前記制御演算部３１には、メモリカード、ＨＤＤ等の外部記憶装置５６が設けられる。該外部記憶装置５６は前記制御演算部３１に固定的に設けられてもよく、或は着脱可能に設けられてもよい。
【００７２】
次に、前記制御演算部３１の概略を説明する。
【００７３】
該制御演算部３１は、ＣＰＵに代表される演算部５７と、記憶部５８と、前記発光部３７の発光を制御する為の測距光駆動部５９と、前記ポイント光光源５１の発光を制御する為のポイント光駆動部６０と、前記水平駆動モータ１７を駆動制御する為の前記水平駆動部１８と、前記鉛直駆動モータ３５を駆動制御する為の前記鉛直駆動部２２、及び前記測距部２７により得られた距離データを処理する為の距離データ処理部６１と、前記撮像部２９により得られた画像データを処理する画像データ処理部６２、及び前記ＰＣ３との間でデータを送受信する為の通信部６３を具備している。
【００７４】
前記記憶部５８は、測距、鉛直角の測定、水平角の測定を実行させる為のシーケンスプログラム、測距の演算等の演算を行う演算プログラム、測定データの処理を実行する測定データ処理プログラム、前記撮像部２９の撮像状態を制御する為の撮像プログラム、画像処理を実行する画像処理プログラム、データを前記表示部３２に表示させる為の画像表示プログラム、通信プログラム等のプログラム、或はこれらのプログラムを統合管理するプログラム等を格納し、更に測定データ、画像データ等のデータを格納する。
【００７５】
前記記憶部５８が充分な容量を有し、測定データ、画像データ等を保存可能である場合、或は前記通信部６３により前記ＰＣ３との間でデータ通信可能とし、該ＰＣ３で測定データ、画像データを保存する様にすれば、前記外部記憶装置５６は省略することができる。
【００７６】
尚、図示では前記距離データ処理部６１、前記画像データ処理部６２を、前記演算部５７と分離して示したが、前記距離データ処理部６１、前記画像データ処理部６２は、前記演算部５７の一部であってもよい。
【００７７】
又、前記距離データ処理部６１と前記画像データ処理部６２を、前記制御演算部３１とは別に設けてもよい。例えば、前記ＰＣ３に前記距離データ処理部６１と前記画像データ処理部６２の機能を実行させる様にしてもよい。この場合、前記ＰＣ３に通信手段を設け、前記距離データ、画像データを前記ＰＣ３に送信し、該ＰＣ３で距離データ処理、画像データ処理を実行する様にしてもよい。尚、通信手段としては、光通信、無線通信、ＬＡＮ等所要の通信手段を採用することが可能である。
【００７８】
上記した第１の実施例に於ける平坦度測定を、一通り実行することで、前記壁面５ａの平坦度の測定を行うことができる。従って、前記壁５の現状の平坦度の仕上り状態を測定することができる。
【００７９】
又、前記レーザスキャナ２による測定を連続的に、或は所定時間間隔で行うことで、前記壁面５ａの平坦度の変化の状態をリアルタイムで測定でき、又前記壁面５ａの変化の状態をリアルタイムで認識できる。
【００８０】
尚、上記説明では、前記演算処理装置３をＰＣとして説明したが、演算処理装置としてスマートフォン、タブレットの様な携帯可能な端末装置を用いてもよい。この場合、演算処理装置は、演算処理装置であると共に遠隔操作装置（リモートコントローラ）を兼ねることができる。
【００８１】
以下、第１の実施例の平坦度測定システム１を用いて、前記壁面５ａの平坦度を修正する施工方法について説明する。
【００８２】
前記ポイント光光源５１は、測定点を照射する前記ポイント光５３として、赤色可視光のレーザ光線を射出するが、その他に、該ポイント光５３として、緑、及び青の３色の可視光のレーザ光線を射出する様になっている。
【００８３】
前記ポイント光光源５１の発光の制御は、前記制御演算部３１によって行われ、測距距離に対応して、赤色光、緑色光、青色光のいずれかを射出する様に制御する。
【００８４】
例えば、前記壁面５ａ内の測定点が前記目標壁面６ｂ（図３参照）に対して、突出している場合には、赤色光が照射され、前記目標壁面６ｂと同一、或は平坦である場合は、緑色光が照射され、前記目標壁面６ｂに対して凹んでいる場合は、青色光が照射される。尚、凹凸の度合に応じて他の色のレーザ光線を照射する様にしてもよい。又、突出している場合には、赤色光が照射され、凹んでいる場合は、青色が照射され、平坦の場合は、前記ポイント光５３の照射を停止してもよい。この場合、可視光は２色でよい。
【００８５】
而して、先ず前記測距光８により、測定範囲を照射し、測定範囲の点群データを取得し、前記ポイント光５３を前記測距光８と同様に、測定範囲を走査させ、点群データの３次元データに基づき、照射光の色を選択する。更に、視覚には残像があるので、例えば、１秒間に２４回前記ポイント光５３の走査を行えば、凸部、平坦部、凹部を色分け表示した画像を認識できる。
【００８６】
即ち、最初の１回は前記測距光８を走査し、点群データを取得し、次の２４回は前記ポイント光５３を走査する。
【００８７】
尚、取得した点群データは前記演算処理装置３に送信し、該演算処理装置３で測定データと、測定点の色分け等のデータ処理を行ってもよい。
【００８８】
作業者は、色分け表示に従って、凸部（赤色部分）をはつり、或は凹部（青色部分）をモルタルで充填する。
【００８９】
平面の状態が、略１秒毎に測定され、表示されるので、平面の修正状態が略リアルタイムで認識できる。従って、作業者は勘に頼らず、正確な修正作業を行える。
【００９０】
次に、第２の実施例を説明する。
【００９１】
第２の実施例に用いられるレーザスキャナは、図４、図５で示したレーザスキャナ２と同様な構成を有する。尚、図６中、図４で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００９２】
図６に於いて、図中、６５は托架部１３の右室に設けられるプロジェクタを示し、該プロジェクタ６５は測距光８の光軸と合致する光軸を有し、投影像を測距光軸４２上に射出する様になっている。
【００９３】
第２の実施例では、前記測距光８により測定範囲を走査し、点群データを取得する。制御演算部３１に於いて、点群データの各測定点の３次元座標に基づき、各測定点の色分け処理がなされ、投影用の画像データが作成される。
【００９４】
画像データは、前記プロジェクタ６５に送信され、該プロジェクタ６５により投影用の画像（色分け画像）が射出されると共に第３ビームスプリッタ５２、走査ミラー７を介して色分け画像が壁面５ａに投影される。
【００９５】
投影画像が投影される時は、前記測距光８による走査は停止されており、又前記測距光軸４２の光軸は測定範囲の中心に合致する様、即ち、測定範囲と投影画像が一致する様、前記托架部１３の水平回転位置、前記走査ミラー７の鉛直回転位置が調整される。又、投影画像の大きさは、測定範囲と同じとなっており、投影画像と測定範囲の倍率は、１：１となっている。
【００９６】
従って、投影画像中で表示される壁面の点（又は部分）は、実際の壁面５ａの点（又は部分）に合致している。
【００９７】
従って、作業者は、投影された画像に従って、修正作業を行え、作業者は勘に頼らず、正確な修正作業を実施できる。
【００９８】
第２の実施例に於いて、所定時間間隔で、測定範囲の測定を行い、測定結果に基づき投影画像の更新を行えば、作業者は略リアルタイムで、修正の状態を把握でき、的確で無駄の無い修正作業を行える。
【００９９】
尚、前記第３ビームスプリッタ５２を液晶画面とし、又撮像部２９に代え投影用光源とし、画像データに基づき前記液晶画面に投影用の画像を形成し、液晶画面を通して投影光を照射することで、前記壁面５ａに色分け画像を投影してもよい。
【０１００】
又、前記プロジェクタ６５とポイント光光源５１（図４参照）との両方を設け、光学的に光路を切替える様にしてもよい。
【０１０１】
第３の実施例としては、プロジェクタ６５′をレーザスキャナ２の固定部に設けたものである（図６参照）。
【０１０２】
例えば、前記プロジェクタ６５′を基盤部１１、或は整準部９の整準基板１１ａに設ける。図示では、前記プロジェクタ６５′が前記整準基板１１ａに設けられている。前記プロジェクタ６５′の光軸と測距光軸４２との関係は既知となっている。
【０１０３】
第３の実施例では、前記レーザスキャナ２は、前記プロジェクタ６５′の光軸が壁面５ａの中心、或は測定範囲の中心に向く様に設置される。
【０１０４】
第３の実施例では、前記プロジェクタ６５′は前記レーザスキャナ２の挙動に拘らず、光軸を測定中心に向けられるので、画像の投影と測定とは独立して行え、測定は連続して行える。
【０１０５】
更に、第４の実施例としては、独立した装置としてのプロジェクタをレーザスキャナ２とは別途設置する（図示せず）。この場合、プロジェクタは、前記レーザスキャナ２の近傍に設置され、プロジェクタの光軸は、壁面５ａの中心、或は測定範囲の中心に向く様に設定される。又、プロジェクタの光軸と測距光軸４２との位置関係は事前に測定され、既知とされる。
【符号の説明】
【０１０６】
１              平坦度測定システム
２              レーザスキャナ
３              演算処理装置
４              基準点用ターゲット
５              壁
５ａ            壁面
６ａ            仮想基準面
６ｂ            目標壁面
７              走査ミラー
８              測距光
１３            托架部
１８            水平駆動部
１９            水平角検出器
２２            鉛直駆動部
２３            鉛直角検出器
２５            測距発光部
２７            測距部
２８            ポイント光発光部
２９            撮像部
３１            制御演算部
３６            走査部
３７            発光部
３９            投光光学部
４２            測距光軸
４６            受光光学部
４９            受光素子
５１            ポイント光光源
５３            ポイント光
５４            撮像素子
５８            記憶部
６１            距離データ処理部
６２            画像データ処理部
６３            通信部
６５            プロジェクタ
【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】
2017058141.tif 000007
【図６】
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