(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象に面して据付がされたノンプリズム型のトータルステーションと、
前記トータルステーションの操作で視準方向の設定以外のものを行う操作手段と、
前記トータルステーションの各部分であって、水平軸が支持される部分を鉛直軸周りで旋回させ、視準軸が支持される部分を水平軸周りで旋回させる旋回手段と、
前記視準軸が支持される部分と一体に設けられ、光軸が前記視準軸と一定間隔で平行に設定される画像撮影手段と、
前記画像撮影手段にて撮影された画像を前記操作を行う箇所においてリアルタイムで表示する画像表示手段と、
前記画像上で入力手段を用いて特定された計測を行うべき位置の座標データに基づいて、該位置に対応する計測対象上の点を視準するように前記旋回手段を制御して前記トータルステーションの視準方向の設定をする視準方向設定手段と、
前記トータルステーションが視準している計測対象上の点に対応する位置を、前記画像上に表示する視準位置表示手段と、
を含むことを特徴とする、計測装置。
【請求項２】
前記トータルステーションは、計測データを伝送するデータ伝送手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載の計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測地、地形計測、急崖計測、又は工事測量などの各種の三次元計測に適用される計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の計測装置としては、例えば測距機能及び測角機能を併せ持ち、斜距離、水平角、鉛直角の同時計測、並びに計測データの電子野帳への自動記録が可能であるトータルステーションと、測距のために測点に設置されるターゲットとで構成されるものが知られている。
【０００３】
このタイプの計測装置によれば、ターゲットが設置された測点の三次元座標を瞬時に求めること、及び電子野帳に記録された計測データの利用によりコンピュータを用いて数量管理を行うことが可能になる他、手作業で記帳する場合に生じ易かったエラーやミスが少なくなり、計測結果の信頼性を高めることも可能になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このタイプの計測装置では、危険な崖地や広域の土地造成工事に対する地形計測を行う場合、反射プリズムを持ち歩きながらの計測作業が必要となり、かかる計測作業にあっては人手と費用及び時間がかかる苦渋を伴うという問題があり、また、地山の崩壊の虞がある箇所での計測作業にあっては人命に危険が及ぶため有人での計測が難しいという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、危険な崖地や広域の土地造成工事に対する地形計測作業において、反射プリズムを持ち歩く等の苦渋作業を回避でき、安全性、迅速性の確保ができる計測装置を提供することにある。
【０００６】
前記目的を解決するために、本発明に係る測量装置は、計測対象に面して据付がされたノンプリズム型のトータルステーションと、前記トータルステーションの操作で視準方向の設定以外のものを行う操作手段と、前記トータルステーションの各部分であって、水平軸が支持される部分を鉛直軸周りで旋回させ、視準軸が支持される部分を水平軸周りで旋回させる旋回手段と、前記視準軸が支持される部分と一体に設けられ、光軸が前記視準軸と一定間隔で平行に設定される画像撮影手段と、前記画像撮影手段にて撮影された画像を前記操作を行う箇所においてリアルタイムで表示する画像表示手段と、前記画像上で入力手段を用いて特定された計測を行うべき位置の座標データに基づいて、該位置に対応する計測対象上の点を視準するように前記旋回手段を制御して前記トータルステーションの視準方向の設定をする視準方向設定手段と、前記トータルステーションが視準している計測対象上の点に対応する位置を、前記画像上に表示する視準位置表示手段と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
即ち、本発明は、計測対象に面して据付がされたトータルステーションのほか、遠隔操作手段、旋回手段、画像撮影手段、画像表示手段、視準位置表示手段、及び視準方向設定手段を備え、これによりトータルステーションの視準方向の設定を画像上で行う技術的手段を実現することにより、危険な崖地や広域の土地造成工事に対する地形計測作業において、反射プリズムを持ち歩く等の苦渋作業を回避でき、安全性、迅速性の確保ができる計測装置の提供を可能にする。
【０００８】
このような技術的手段において、画像撮影手段の光軸方向は、画像表示手段にて表示された画像の中央において表示されることになり、即ち、トータルステーションが現に視準している計測対象上の点も該画像の略中央において表示されることとなる。しかし、画像撮影手段の光軸が視準軸と一定間隔で平行に設定されていることから、トータルステーションが視準している計測対象上の点と画像の中央との間でズレを生じ、また、このズレは計測対象までの距離に応じて変化する。
【０００９】
そこで、このようなズレを正確に把握して円滑な計測に資するという観点からすれば、前記トータルステーションが視準している計測対象上の点に対応する位置を前記画像上に表示する視準位置表示手段を備えることが好ましい。
【００１０】
一方、前記トータルステーションとしては、レーザー光を反射させるための特殊シートやプリズム等を必要としないノンプリズム型であって、測距機能及び測角機能を併せ持ち、斜距離、水平角、鉛直角の同時計測、並びに計測データの電子野帳やメモリーカード等への自動記録が可能ならば、電磁波を用いるか光波を用いるか等の測距手段の別やトランシットであるかセオドライトであるか等の機械構造の別を問わない。
【００１１】
但し、電子野帳等をトータルステーションの据付がされる箇所から計測が終わるごとに持ち帰る面倒を回避しようとする観点からすれば、計測データを伝送するデータ伝送手段を備えることが好ましい。
【００１２】
尚、本発明においていうトータルステーションの操作には、測距や測角（水平角、鉛直角を含む）のためにトータルステーションに対して行う機械的な操作の他、自動的にデジタルな形で行われる計測データの伝送等の一切のものが含まれる。また、遠隔操作であるか否かを問わない。もっとも、本発明における操作手段は、トータルステーションの操作のうち、視準方向の設定以外のものを行うこととなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態における計測装置の概略構成を示す図（図１（ａ）は該計測装置の斜視図、図１（ｂ）はトータルステーションの斜視図、図１（ｃ）は該計測装置における制御系のブロック図）である。
【００１４】
本実施の形態において、計測装置は、切土及び盛土工事において円滑かつ迅速な施工に資する重要情報とされる土量変化率を早期かつ適時に得ることを目的として以下のように構成されている。
【００１５】
即ち、計測装置は、図１に示すように、トータルステーション１と、操作手段たる遠隔操作手段２と、トータルステーション１に内蔵される旋回手段３と、画像撮影手段たるＣＣＤカメラ４と、画像表示手段たるコンピュータ画面５と、視準位置表示手段６と、視準方向設定手段７と、データ伝送手段８とで構成されている。
【００１６】
本計測装置において、トータルステーション１は、図１（ａ）に示すように、ノンプリズム型であって、測距機能及び測角機能を併せ持ち、斜距離、水平角、鉛直角の同時計測を可能とするものであり、本実施の形態において計測対象となる切土及び盛土工事の現場に面して、具体的には該現場全体の見通しが可能である急峻な斜面Ｓの途中において据付がされている。
【００１７】
ここで、トータルステーション１は、崩落の虞が高い崖地にある急峻な斜面Ｓの途中に構築した鉄筋コンクリート架台１１に固着した鋼製支持脚１２に対し固定されており、これにより十分な計測精度の確保が可能となっている。鉄筋コンクリート架台１１の上部は、更に計測すべき前方向を除いてフード部材１３及び屋根部材１４にて防護されている。尚、トータルステーション１は、一般的に使用される三脚の上に整準盤を介して設置することも可能である。
【００１８】
また、遠隔操作手段２は、図１（ｃ）に示すように、トータルステーション１の遠隔操作で視準方向の設定以外のものを行うものであり、コンピュータ２２に対する入力手段である遠隔操作盤として機能するキーボード２１と、コンピュータ２２と、コンピュータ２２からの出力信号をトータルステーション１まで伝送するデータ伝送手段８（図１（ａ）参照）とで構成されている。
【００１９】
図１（ｃ）において、キーボード２１において行われる操作信号が入力インターフェース３１を介して、コンピュータ２２に入力されるようになっている。そして、このコンピュータ２２は、中央演算処理装置（以下「ＣＰＵ」という）４１、ランダムアクセスメモリー（以下「ＲＡＭ」という）４２及びリードオンリーメモリー（以下「ＲＯＭ」という）４３からなり、ＲＯＭ４３には、トータルステーション１の測距及び測角等の遠隔操作を制御するプログラム（図示外）が格納されており、ＣＰＵ４１は、入力インターフェース３１を介して、与えられた操作信号に基づいて前記プログラムを実行し、出力インターフェース３２を介して、トータルステーション１の測距及び測角等の遠隔操作を制御する。
【００２０】
更に、旋回手段３は、図１（ｂ）に示すように、トータルステーション１の各部分であって、水平軸が支持される部分５１を鉛直軸周りで旋回させると共に視準軸が支持される部分５２を水平軸周りで旋回させるものであり、旋回機構及び駆動モータたる超音波などを使用した旋回駆動モータ（図示外）のほか、コンピュータ２２からの操作信号を該超音波などを使用した旋回駆動モータへと伝送するデータ伝送手段８（図１（ａ）参照）が含まれる。尚、前記超音波を使用した旋回駆動モータは、小型かつ軽量で、大きな回転トルクが得られ微小の制御が容易であるという特長を有している。
【００２１】
更にまた、ＣＣＤカメラ４は、図２に示すように、視準軸が支持される部分５２と一体に設けられ、光軸４ａが視準軸５２ａと一定間隔で平行に設定されるもので、コンピュータ画面５に対してリアルタイムで画像を供給するものである。尚、ＣＣＤカメラ４により得られた画像上には、後述するように、トータルステーション１が現に視準している位置の表示マークが表示されることになる。
【００２２】
また、コンピュータ画面５は、図１（ａ）に示すように、ＣＣＤカメラ４にて撮影された画像を遠隔操作を行う箇所においてリアルタイムで表示するものである。これにより、機械操作者Ｏは、コンピュータ画面５を見ながらトータルステーション１の遠隔操作を行うことが可能になり、また、コンピュータ画面５上で計測範囲の設定やトータルステーション１の視準方向の設定をすることが可能になる。
【００２３】
更に、視準位置表示手段６は、図１（ｃ）に示すように、トータルステーション１が現に視準している計測対象上の点に対応する位置の表示マークをコンピュータ画面５の画像上において表示するものであり、コンピュータ２２に対する入力手段として機能するトータルステーション１と、コンピュータ２２と、コンピュータ２２からの出力手段として機能するコンピュータ画面５とで構成されている。
【００２４】
図１（ｃ）において、トータルステーション１の計測（測距）データが入力インターフェース３１を介して、コンピュータ２２に入力されるようになっている。そして、ＲＯＭ４３には、画像上において表示される視準位置の表示マークの動きを制御するプログラム（図示外）が格納されており、ＣＰＵ４１は、入力インターフェース３１を介して、与えられた測距データに基づいて前記プログラムを実行し、出力インターフェース３２を介して、画像上において表示される視準位置の表示マークの動きを制御する。
【００２５】
尚、このプログラムは、適宜タイミングでトータルステーション１による計測を行う度に、該計測により得られた測距データに対応した光軸４ａと視準軸５２ａとのズレ量を画素数に換算すると共に、該画素数だけＣＣＤカメラ４の光軸方向である画像中心点から下方に移動した部位において該表示マークを表示するものである。
【００２６】
更にまた、視準方向設定手段７は、図１（ｃ）に示すように、画像上で特定された位置に対応する計測対象上の点を視準するように旋回手段３の旋回動作を制御してトータルステーション１の視準方向の設定をするものであり、コンピュータ２２に対する入力手段として機能するコンピュータ画面５と、コンピュータ２２と、コンピュータ２２からの出力手段として機能する旋回手段３とで構成されている。
【００２７】
図１（ｃ）において、コンピュータ画面５上で特定された位置の座標データが入力インターフェース３１を介して、コンピュータ２２に入力されるようになっている。ＲＯＭ４３には、画面上で特定された位置の座標データから該位置に対応する計測対象上の点を視準するように旋回手段３の旋回動作を制御するプログラム（図示外）が格納されており、ＣＰＵ４１は、入力インターフェース３１を介して、与えられた座標データに基づいて前記プログラムを実行し、出力インターフェース３２を介して、旋回手段３の旋回動作を制御する。
【００２８】
即ち、本実施の形態では、コンピュータ２２は、トータルステーション１の測距及び測角等の遠隔操作を制御する制御系として、また、画像上において表示される視準位置の表示マークの動きを制御する制御系として、更に、画面上で特定された位置の座標データから該位置に対応する計測対象上の点を視準するように旋回手段の旋回動作を制御する制御系として用いられることになる。
【００２９】
更にまた、本実施の形態におけるデータ伝送手段８は、トータルステーション１の計測データをトータルステーション１の据付がされた箇所から遠隔操作を行う箇所まで伝送するほか、遠隔操作手段２においてコンピュータ２２からの出力信号をトータルステーション１まで伝送し、旋回手段３においてコンピュータ２２からの操作信号を超音波モータまで伝送するものであり、複数本の信号ケーブルを束ねたものとして構成されている。トータルステーション１の計測データを遠隔操作を行う箇所まで伝送するデータ伝送手段８の働きにより、トータルステーション１の据付がされた箇所から計測が終わる度に電子野帳を持ち帰る面倒が回避されることになる。
【００３０】
次に、図１を用いて、本実施の形態に係る計測装置の作用について説明する。以下、トータルステーション１の据付における作用と、トータルステーション１を用いて行う計測における作用とに分けて説明する。
【００３１】
（１）トータルステーション１の据付における作用
まず、トータルステーション１の据付に先立ち、急峻な斜面Ｓの途中の箇所において鉄筋コンクリート架台１１（鋼製支持脚１２を含む）の構築が行われる。即ち、掘削、基礎砕石、均しコンクリート、鋼製支持脚１２の据付、鉄筋及び型枠の組立、コンクリートの打設、埋め戻し工等の各作業工程が順次行われる。
【００３２】
次いで鋼製支持脚１２に対してのトータルステーション１の据付が行われる。即ち、作業者（機械操作者Ｏであるか否かを問わない）により、トータルステーション１が鋼製支持脚１２の頂部に設けられた据付板の上に載置されると共に、通常のトランシット等の測量機械と略同様の方法によって該据付板に対して固定される。
【００３３】
（２）トータルステーション１を用いて行う計測における作用
本実施の形態では、トータルステーション１を用いて行う計測は切土及び盛土の出来形形状や土量変化率を早期かつ適時に求めることを目的として以下のように行われる。
【００３４】
まず、機械操作者Ｏがキーボード２１を用いて画像上において次に計測を行うべき位置を特定すると、コンピュータ画面５は特定された位置を座標データとして捉え、該座標データが入力インターフェース３１を介して入力される。
【００３５】
すると、ＣＰＵ４１は、与えられた座標データに基づいてプログラムを実行し、画像上で特定された次に計測を行うべき位置に対応する計測対象上の点を視準するように旋回手段３の旋回動作を制御する。
【００３６】
その結果、機械操作者Ｏがトータルステーション１の据付箇所にいなくても、コンピュータ画面５と向き合う機械操作者Ｏによってトータルステーション１の視準方向の設定が行えることとなる。
【００３７】
即ち、機械操作者Ｏが望遠鏡を直接覗きながら行う視準方向の設定を回避することができるので、これにより危険箇所における機械操作は、遠隔地から安全に行うことができ、崖地の崩落危険性から免れることができる。
【００３８】
そして、トータルステーション１の視準方向の設定がされ、機械操作者Ｏがキーボード２１を操作すると、該操作信号は入力インターフェース３１を介して入力される。
【００３９】
すると、ＣＰＵ４１は、与えられた操作信号に基づいてプログラムを実行し、トータルステーション１の測距及び測角等の計測動作を制御する。
【００４０】
そして、計測動作によって得られた測距及び測角等の各計測データは、データ伝送手段８によってトータルステーション１の据付がされた箇所から遠隔操作を行う箇所まで伝送され、更に伝送されたの計測データが入力インターフェース３１を介して入力される。
【００４１】
すると、ＣＰＵ４１は、与えられた測距データに基づいてプログラムを実行し、コンピュータ画面５の画像上において表示される視準位置の表示マークの動きを制御することになる。
【００４２】
以上説明したようなトータルステーション１を用いて行う計測の繰り返しによって蓄積される計測データは、電子野帳等をトータルステーション１の据付がされた箇所から計測作業が終わるごとに持ち帰る面倒もなく、早期かつ適時に土量変化率データに変換されることになり、本実施の形態において切土及び盛土工事の円滑かつ迅速な施工に寄与することになる。
【００４３】
従って、本実施の形態に係る計測装置によれば、トータルステーション１の視準方向の設定を画像上において行うことができるので、崩落の虞のある急崖や法面から機械操作者Ｏの安全性が確保されることとなり、また、トータルステーション１による計測を自動で行うことができるので、従来の計測時における反射プリズムの持ち歩きによる苦渋作業から解放されることとなった。
【００４４】
【発明の効果】
本発明に係る計測装置によれば、以上のように構成したため、危険な崖地や広域の土地造成工事に対する計測作業において、反射プリズムを持ち歩く等の苦渋作業を伴わず、安全性、迅速性の確保が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における計測装置の概略構成を示す図（図１（ａ）は該計測装置の斜視図、図１（ｂ）はトータルステーションの斜視図、図１（ｃ）は該計測装置における制御系のブロック図）である。
【図２】本発明の一実施の形態における計測装置の構成要素のうち、主としてＣＣＤカメラを示す側面図である。
【符号の説明】
１…トータルステーション
２…遠隔操作手段（操作手段）
３…旋回手段
４…ＣＣＤカメラ（画像撮影手段）
５…コンピュータ画面（画像表示手段）
６…視準位置表示手段
７…視準方向設定手段
８…データ伝送手段
１１…鉄筋コンクリート架台
１２…鋼製支持脚
１３…フード部材
１４…屋根部材
２１…キーボード
２２…コンピュータ
３１…入力インターフェース
３２…出力インターフェース
４１…ＣＰＵ（中央演算処理装置）
４２…ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリー）
４３…ＲＯＭ（リードオンリーメモリー）
５１…水平軸が支持される部分
５２…視準軸が支持される部分
Ｓ…急峻な斜面
Ｏ…機械操作者
【図１】
0004034005.tif 000002
【図２】
0004034005.tif 000003