測定系統的制作方法

專利名稱：測定系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及同時測定多個測定點的位置信息的測定系統，涉及使作業效率 提高的測定系統。
背景技術：
在伴隨土木工程、例如道路工程等的測量中，有道路兩側位置測定、高低 差的測定和道路寬度的測定等，觀糧作業為多人的測量作業者進行的共同作業。 歷來，在通過全站儀而進行測量的情況下，沿著道路兩側以規定間隔、例
如以10m、或20m間隔打樁，觀糧輔助者在打樁的地點支承觀啶對象物(例如， 安裝棱鏡的桿)，觀糧技術者從全站儀一側針對觀啶對象物實施測量，進行針 對各打樁點的測量數據的收集。
在采用，全站儀的測量方法中，需要從測量技術者向測量輔助者發出針 對測量的指示，特別是在有多個測量輔助者的情況下，作業性差，此外由于是 對測量輔助者也要求規定的測量知識、測量技術的作業，所以存在花費測量成 本的問題。
在規模小的工地，通常難以確保具有測量知識、測量技術的測量輔助者， 觀懂技術者必須以一個AXt測量技術者的作業、工地施工技術者的作業、工地 監督的作業進行并行處理。由此，作業復雜，此外，沒有效率。作為解決這樣 的問題的技術，公開有下述的測量裝置，其能夠將持有觀啶對象物的測量輔助 者簡單地引導到測定點(例如，日本專利申請公開平11-83484號公報)。
此外，在有多個測量輔助者的情況下，同時進行測定的測定點也變為多個， 需要使這些數據的管理效率良好。作為管理測定點的技術，公開有下述的測量 點管理裝置，其能夠定量地，并且憑借直覺地對測定點的分布進行把握，評價 (例如，日本專利公開平10-232130號文獻)。
但是，在多個人同時對多個測定點的位置信息進行測定的情況下，觀糧技 術者和測量輔助者分別測定的數據在帶回到事務所之后，ffiil手動方式被合成，進行測定結果的確認。在測量時，由于有測定點名稱的重復、測定錯誤、以及 必要的測定數據的不足等的人為的錯誤，所以合成作業必須綜合地考慮作業者 全員的話而進行。
此外，由于在合成作業完成之前不知道測定結果，所以存在根據其結果需 要在測量工地改日再進行測定的問題。由此，作為以多人同時測定多個測定點 的位置信息的系統，作業效率差。

發明內容
在這樣的背景下，本發明的目的在于提供一種在同時測定多個測定點的位 置信息的觀啶系統中，使作業效率提高的技術。
本發明的第一發明涉及一種測定系統，具有體在已知點上的觀懂裝置、 設置在測定點上的多個受光裝置、對上述觀懂裝置和上述受光裝置進行指令的 主運算裝置，該測定系統的特征在于，上述測量裝置具備激光光線投射部， 對基準面形成用激光光線和測距光進行旋轉照射，該基準面形成用激光光線包 括至少一個是傾斜的、兩個以上的扇狀激光光線；照射方位檢測部，對上述激 光光線投射部的旋轉照射的方位進行檢測；測距部，對來自上述受光裝置的反 射測距光進行受光，并進行上述測量裝置和上述受光體之間的距離測定；以 及無線通信部，在上述受光裝置和J^運算裝置之間，對測定繊進，預信， 上述測定數據包含上述照射方位檢測部的測角數據和上述測距部的測距數據， 上述受光錢具備勵部，將上述觀鵬光朝向i^觀糧體反射；受光部， 對上述基準面形成用激光光線進行受光；受光側控制運算部，基于上述受光部 對上述基準面形成用激光光線進行受光的受光信號，運算對于上述測量裝置的 仰角，基于上述仰角和上述測量體之間的距離，對割氏位置進fiH十算；以及 受光側無線通信部，在上述測量裝置和上述主運算裝置之間，對測定點的上述 觀啶 進行通信，J^主運算，具備主無線通信部，能夠在上述測量裝 置和，受光裝置之間進行通信；以及主存儲部，對在上述測量裝置和多個上 述受光體中測定的上述觀啶 進纟讀中并存儲。
根據第一發明，測量裝置和多個受光裝置測定的測定數據被集中在一個場 所(主運算裝置)中。因此，由于不再有通過手動作業對多個受光裝置的測定 結 行集中的麻煩，故作業效率提高。本發明的第二發明的特征在于，在第一發明中，，測量裝置、上述受光 體、或上述主運算裝置使上述測定 集中在遠程地點的控制裝置中。根據 本發明的第二發明，能夠在遠程地點把握作業的進行狀況和觀啶結果。
本發明的第三發明的特征在于，在第一發明或第二發明中，上述主運算裝 置或上述控制裝置具備顯示部，對集中的上述測定數據進行合成并顯示。根 據本發明的第三發明，由于能夠在現場把握多個受光裝置的測定結果，所以能 夠把握作業的進行狀況，并且不必在日后再次進行測定，作業效率提高。
本發明的第四發明的特征在于，在第一發明或第二發明中，上述主運算裝 置或，控制裝置的顯示部針對多個，受光裝置測定的多個測定點，對上述 受光裝置的每一個顯示軌跡。根據本發明的第四發明，由于可容易識別多個受 光裝置測定的多個測定點，所以作業效率提高。
本發明的第五發明的特征在于，在第一發明中，多個上述受光，使上述 測定數據集中于上述觀懂裝置中。根據本發明的第五發明，主運算^SKW 應于需要從測量裝置接收測定 ，從而能夠把握其它的受光裝置的測定結果、 作業的進行狀況。
本發明的第六發明的特征在于，在第一發明中，，主運算裝置可選擇如 下模式第一模式，經由上述主無線通信部向上述觀糧體發送用于使觀U定開 始的指令信號，經由上述主無線通信部向上述受光，發送測定點的位置信息， 上述受光裝置實時地接收從上述測量裝置發送的測角數據和測距數據等的測定 數據，在已接收的測定數據與上述測定點的位置信息匹配的情況下，對上述仰 角進行運算并求取高低位置，使上述測定點的三維位置數據集中在上述主運算 ，或上述測量裝置中；第二模式，經由上述主無線通信部向上述測量裝置發 送用于使測定開始的指令信號，經由，主無線通信部向上述受光，發送測 定點的位置信息，在戰受光裝置的受光側顯示部中，基于測定點的位置信息、 與上述受光裝置自身的測定數據的偏差，顯示引導方向，在測定點的位置信息 與上述受光裝置自身的測定數據匹配的情況下，對上述仰角進行運算并求取高 低位置，使上述測定點的三維位置數據集中于上臟運算體或Jl^觀懂體 中；第三模式，上述主存儲部存儲施工數據，基于從施工數據獲得的測定點的 位置信息、和上述觀糧裝置已測定的J^受光體自身的觀"角和觀鵬結果，對 上述受光裝置發送引導信息，使受光側顯示部顯示引導方向，在測定點的位置信息、與上述受光體自身的觀淀數據匹配的情況下，對上述仰角進行運算并 求取高低位置，使上述測定點的三維位置數據集中在上述主運算裝置或上述測 量裝置中。
根據本發明的第六發明，測定系統具備自身向測定點移動的第一模式(自 身模式)禾口、能夠向觀啶點弓l導的第二模式(導航模式)、育,基于施工數據 向測定點引導的第三模式(自動導航模式)，在任一個模式中，由于測定數據 被集中于一個場所(主運算裝置或測量裝置)中，所以作業效率提高。
根據本發明，在同時測定多個測定點的位置信息的觀啶系統中，能夠提高 作業效率。


圖1為表示本發明的實施方式的概略圖。
圖2為表示本發明的實施方式的器具結構的概略的說明圖。
圖3為表示本發明的實施方式的器具結構的概略的框圖。
圖4為表示本發明的實驗式的激光光線投射部的咅艦圖。
圖5為對本發明的實施方式的仰角進fi^算的情況下的說明圖。
圖6為對本發明的實施方式的仰角進^il算的情況下的說明圖。
圖7為對本發明的實施方式的仰角進〗，算的情況下的說明圖。
圖8為對本發明的實施方式的仰角進fi^算的情況下的說明圖。
圖9A和圖9B為對本發明的實施方式的仰角進^M算的情況下的說明圖。
圖10為本發明的實施方式的測距部的概略結構圖。
圖11為表示本發明的實施方式的模式選擇的圖。
圖12為選擇自身模式的情況下的流程圖。
圖13為表示自身模式中的數據的流動的圖。
圖14為選擇導航模式的情況下的流程圖。
圖15為表示導航模式中的 的流動的圖。
圖16為選擇自動導航模式的情況下的流程圖。
圖17為表示遠程地點弓l導或遠程地點集中的情況下的數據的流動的圖。 圖18為遠程地點引導或遠程地點集中的情況下的流程圖。
具體實施例方式
下面， 一邊參照附圖， 一艦用于實施本發明的iM方式進fiH兌明。
首先，通過圖l、圖2，對本發明的實施方式的測定系統的概要進fiH兌明。 在圖1所示的觀懂體1中，育,形成7JC平毅隹面，并且離多觀啶至測定對象2 的距離。
觀懂體1具備^t面形成部3和測距部4。觀糧體1設置于已知點，按 照恒定速^t基準面形成用激光光線5進行旋轉照射，并且能夠對觀鵬光6進 行旋轉照射，通M來自觀啶對象物2的被反射的測距光6進行受光，由此能 夠測定至多處的測定對象物2的距離。
^T隹面形成部3按照恒定速度對ST隹面形成用激光光線5 (在圖中以3個扇 狀激光光線構成，光束剖面為N字狀)進行旋轉照射而形成水平基準面，其中， 該基準面形，激光光線5包括至少一個是傾斜的、兩個以上的扇狀激光光線。 再有，作為對一個是傾斜的、3個以上的扇狀激光光線進行旋轉照射的激光裝置， 本申請人在日本專利申請公開2004-212058號中，提出了一種旋轉激光裝置。
對基準面形自激光光線5進行旋轉照射，測定對象物2具有受光裝置7 ， M求取在受光裝置7對兩個以上的扇狀激光光線進行受光的情況下的受光時 間的時間差，從而能夠通過時間差和傾斜的扇狀激光光線的傾斜角，求取對于 以測量裝置l為中心的水平基準面的仰角。此外，可對仰角設定傾斜基準面。
此外，本申請人在日本專利申請2005-165185中提出了旋轉照射N字狀的 扇狀激光光線5，并且旋轉照射測距光6的觀懂裝置的專利申請。通過旋轉照射 測距光，還可同時進行針對多個測定對象物2的距離測定。因此，肯^夠以測定 了的仰角和測定了的距離，針對測定對象物2觀啶高度方向的位置。
圖3表示本發明的測定系統的概略結構，測量裝置1主要具備基準面形 成部3、測距部4、控制運算部8、存儲部9、操作部ll、用于使基準面形自 激光光線5旋轉照射的第一回轉電動機12、用于使測距光6旋轉照射的第二回 轉電動機52、用于驅動基準面形成部3的基準面形成驅動部13、第一回轉電動 機12、用于驅動第二回轉電動機52的電動機驅動部15、用于驅動測距部4的 測距驅動部14、用于與受光體7進行通信的無線通信部17、以及作為檢測測 距光6的照射方向(7jC平角)的照射方位檢測部的第一編碼器(encoder) 16， 基準面形成驅動部13、測距驅動部14、電動機驅動部15的ffi31控制運算部8而被控制驅動。
此外，受光裝置7主要具備設置于桿18上的已知的位置上、用于對基準
面形，激光光線5進行受光的受光部19和用于反射測距光6的棱鏡20等的 反射體，用于與測量體l的無線通信部17進行無線通信的受光側無線通信部 21，受光側控制運算部22，受光側存儲部23，受光側操作部24，受光側顯示部 25。再有，也可以使受光側顯示部25作為接觸面板，兼有受光側操作部24的 功能。
再有，受光側無線通信部21育,與其它測定對象物2的受光側無線通信部 21進行無線通信。
在受光側存儲部23中存儲有基于后述的受光時間差而對仰角進行運算的 運算程序；根據仰角和測距數據而對高度位置進行運算的運算程序；用于經由 受光側無線通信部21，與測量裝置l、其它的受光裝置7、后述的主無線通信部 115進行無線通信的通信禾將；用于在受光側顯示部25中顯示指示內容、作業 內容、通信內容等的圖像顯示禾聘，此外，對從測量裝置1發送的測定繊、 皿受光裝置7獲得的測定數據進行保存存儲。
下面，對本發明的觀啶系統所采用的測量體1進行說明。
圖4表示本發明的測量裝置1的激光光線Mt部26，激光光線糊寸部26 由形成基準面的ST隹面用娜部27、測距用鄉部28構成，ST隹面用投射部 27肯灘獨立照射鋭隹面形成用激光光線5，此外，測距用TO部28育,獨立照 射測距光6。再有，在本實施方式中，基準面形鵬激光光線5和測距光6的照 射方向相同，但是，也可以不必相同，例如，也可以是180°相反。
在圖4中，29表示測量裝置1的殼體的頂板部29，在殼體的內部，收容有 基準面形成用的激光光源部(圖中未示出)。在頂板部29的上側配置有圓筒狀 的投射窗30，投射窗30以透明玻璃等的材質、與基準面形，SI寸部27的光 軸同心地設置。在糊寸窗30的上端，設置有上基板38，在投射窗30的內部， 設置有中間基板31。
以與ST隹面用&I寸部27的光軸是同心的方式，配置圓筒狀的棱鏡保持架 32，棱鏡保持架32經由軸承33、 34，以能夠自由旋轉的方^承于頂板部29、 中間S^反31上。
在棱鏡保持架32的內部，設置有作為偏轉光學構件的五棱鏡42，與該五棱鏡42相向的第一娜孔43突出設置于棱鏡保持架32上，從S i面形成用的激 光光源部射出的基準面形自激光光線5通過五棱鏡42而偏轉到水平方向，通 過第一投射 L43，沿水平方向照射。
在棱鏡保持架32的上端設置第一旋轉齒輪35，在中間基板31上安裝第一 回轉電動機12，嵌接于第一回轉電動機12的輸出軸上的第一驅動齒輪37與第 一旋轉齒輪35嚙合。M31驅動第一回轉電動機12，使第一驅動齒輪37旋轉， 經由第一旋轉齒輪35、棱鏡保持架32，使五棱鏡42旋轉，基準面形成用激光 光線5在水平面內旋轉。
此外，在中間基板31上安裝第一編碼器16，第一編碼器16檢測第一旋轉 齒輪35的旋轉角，ffiil檢測到的旋轉角，檢測出ST隹面形鵬激光光線5和后 述的測距光6的照射方向。
按照與棱鏡保持架32同心的方式在棱鏡保持架32的上側設置反射鏡保持 架44，反射鏡45作為偏轉光學構件被保持在該反射鏡保持架44上，在與反射 鏡45的刻寸面相向的部分上設置第二,孔46。反射鏡保持架44和棱鏡保持 架32整體化形成，五棱鏡42和魁寸鏡45按照光軸相同而成為整體的方式旋轉。 此外，在使光軸相同而旋轉的情況下，也可不必一定為整體。
在上基板38上設置鏡筒47，鏡筒47的中心與反射鏡保持架44的中心一致， 此外，在鏡筒47上保持有聚，鏡48。在鏡筒47上經由軸承49，以可自由旋 轉的方式設置有旋轉環50，在旋轉環50上嵌接有第二旋轉齒輪51 。
在上基板38上設置第二回轉電動機52，在第二回轉電動機52的輸出軸上 嵌接有第二驅動齒輪53，第二驅動齒輪53與第二旋轉齒輪51嚙合。
此外，在旋轉環50上固定有反射棱鏡保持構件54，在反射棱鏡保持構件 54上固定有作為基準反射部的內部光路用的基準反射棱鏡55。在內部光路上， 例如在基準劍寸棱鏡55的反射面上設置有振幅濾波器(光學密度濾波器)56。 振幅濾波器56在水平方向(旋轉方向)上密度連續地變化，激光光線的透射光 量連續地M^、，或連續地增力口。再有，振幅濾波器56的密度也可階段性地變化， 只要密度實質上在旋轉掃描方向上逐漸變化即可。
具體來說，將上述毅隹反射棱鏡55作為角隅棱鏡，將中心附近的透射率高、 越,周iiiSM率趣氏的光學濾波器貼設在角隅棱鏡上。
在上基板38上安裝第二編碼器58，在第二編碼器58的輸入軸上嵌接第二從動齒輪57，第二從動齒輪57與第二旋轉齒輪51嚙合。
ffi31驅動第二回轉電動機52，經由第二驅動齒輪53、第二旋轉齒輪51、旋 轉環50，基準反射棱鏡55與振幅濾波器56整體地旋轉，此外，旋轉環50的旋 轉角經由第二旋轉齒輪51 、第二從動齒輪57被第二編碼器58檢測。
在聚 鏡48的光軸上設置偏轉反射鏡62 ，以與該偏轉反射鏡62的反射 面相向的方式，將射出用光纖61的射出端定位。此外，在聚光透鏡48的光軸 上，受光光纖63的入射端被定位于聚光位置。
射出用光纖61將發光元件59 (后述)射出的測距光6導向偏轉反射鏡62， 受光用光纖63將反射測距光6'、內部參照光6"導向受光元件65 (后述)。
參照圖5 圖9A和圖9B，說明對于測量裝置1、即對于激光光線投射部 26的受光皿7的仰角的測定進行說明。
下面參照圖5，說明仰角Y，對于在受光裝置7位置的7jC平線的高低差H。 圖5表示受光部19和基準面形成用激光光線5之間的關系。再有，激光光線投 射部26的高度已被預先測定，是已知的。
基準面形i^t激光光線5被旋轉照射，基準面形，激光光線5橫切受光 部19。在這里，由于基準面形成用激光光線5由扇狀光束5a、 5b、 5c構成，所 以即使受光部19為點狀的受光元件也能夠受光，不正確地進行受光裝置7的位 置的位置對準也可。
由于基準面形成用激光光線5橫切受光部19，所以扇狀光束5a、 5b、 5c分 別M受光部19，從受光部19發出與各扇狀光束5a、 5b、 5c相對應的3個受 光信號40a、 40c、 40b。
在受光部19相對于基準面形，激光光線5，位于圖5 圖8所示的A點 的位置盼瞎況下，即，受光部19位于掛隹面形自激光光線5的中心的情況下 的受光信號如圖9A所示，3個受光信號40a、 40c、 40b的時間間隔相等。在圖 中，T表示掛隹面形成用激光光線5旋轉一圈的周期。
此外，受光部19偏離基準面形成用激光光線5的中心，位于圖5 圖8所 示的B點的位置的情況下的受光信號40a、 40c、 40b的時間間隔不同(參照圖 9B)。在圖6中，假設受光部19從圖的右向左相對移動，受光信號40a和受光 信號40c的間隔變短，受光信號40c和受光信號40b的間隔變長。
再有，由于圖6所示的基準面形iOT激光光線5的光束的咅靦形狀是與受光裝置7和激光光線^lt部26的距離無關的相似皿，所以能夠ffiil計算時間間
隔比，育巨夠對無維化(nondimensional)處理了的圖形中的受光部19的通過 位置進行運算。此外，育辦立亥樹到以觀懂裝置1為中心的B點位置的仰角Y 進fi^算，此外，可根據仰角y、和激光光線投射部26與受光裝置7之間的距 離L，實際領啶在受光裝置7的位置的相對于水平線的高低差H。
再有，如前述那樣，以多個扇狀光束構成的微即使不是N字狀，也可以 是至少一刊頃斜，傾斜角等形狀的已知的形狀。
參照圖IO，對測距部4進行說明。
在發光元件59的射出軸上配置聚光透鏡60，在聚光透鏡60的聚光位置上 配置射出用光纖61的入射端。如前述那樣，射出用光纖61將測距光6導向偏 轉鄉鏡62。
在聚 鏡48的聚光位置上配置受光用光纖63的入射端，受光用光纖63 的射出端配置于聚，鏡64的光軸上，從受光用光纖63射出的刻寸觀鵬光6'、 內部參照光6", ilil聚，鏡64聚光在受光元件65上。
測距驅動部14基于來自控制運算部8的控制信號對發光元件59的驅動發 行控制，此外，受光電路68對來自受光元件65的受光信號進行放大、A/D 轉換等的所需的處理，將已處理的信號送出給控制運算部8。
控制運算部8具有存儲部9，在存儲部9中，存儲進行伴鵬巨離測定的運算 的觀鵬運算禾歸，鋼于執行測定的7娘程序，用于執行與受光裝置7的無線 通信的通信程序等的，，等，此外，存儲涉及包括測定范圍的地理數據，設定 觀啶場所等的測定鵬相關的翻等的 ，進而，存儲部9存儲來自受光元 件65的受光信號的伴隨時間的光量變化、測定中數據等。
控制運算部8基于次序，旨，向第一回轉電動機12用的第一電動機控制部 66、第二回轉電動機52用的第二電動機控制部67發出控制信號，第一電動機 控制部66控制第一回轉電動機12的旋轉和停止，第二電動機控制部67控律瞎 二回轉電動機52的旋轉和停止。
第一編碼器16檢測反射鏡保持架44的旋轉角，將其送出到控制運算部8， 此外，第二編碼器58檢測基準反射棱鏡55的旋轉角，將其輸入到控制運算部8 中。
以下，對測定的作用進纟亍說明。 發光元件59 ffl31測距驅動部14，按照一定頻率被強度調制而進行發光，射出測距用的激光光線。來自發光元件
59的激光光線M聚爐鏡60，聚光到射出用光纖61的入射端。導入射出用 光纖61的激光光線，從射出端作為測距光6而射出，測距光6通過偏轉劍寸鏡 62，反射到聚光透鏡48的光軸上，進而通過聚^iSI竟30而聚光并射入反射鏡 45中，皿反射鏡45而偏轉，M31投射窗28，作為具有所需的擴展角的扇狀 激光光線而向水平方向照射。
泡寸出測距光6，射出基準面形成用激光光線5的狀態下，驅動第一回轉電 動機12，經由第一驅動齒輪37、第一旋轉齒輪35，使五棱鏡42、反射鏡45旋 轉，通過糊寸窗30，旋轉照射基準面形鵬激光光線5、測距光6，或對至少對 測定對象物2存在的測定區域進行來回掃描。
再有，在進行距離測定的狀態下，即，在照射測距光6的狀態下，fflil第 二回轉電動機52使基準RI寸棱鏡55旋轉，成為從測定對象物2的方向、即測 距方向脫離了的狀態，此外，使第二回轉電動機52停止，基準反射棱鏡55被 保持在不影響測定的規定位置。
再有，在具有多個測定對象物2，基準刻寸棱鏡55被保持在規定位置時對 測定有妨礙的情況下，也可以與反射鏡45的旋轉相呼應，使毅隹反射棱鏡55 旋轉，避免觀啶方向和ST隹反射棱鏡55的位置重復的情況。艮P，由于測定對象 物2存在的方向育,通過第一編碼器16而檢測，所以能夠預先進行旋轉掃描， 求取測定對象物的位置，基于來自第二編碼器58的檢測結果，使基準鄉棱鏡 55移動到脫離觀啶方向的位置上。
按照恒定鵬旋轉照射測距光6，觀鵬光6Mil測定對象物2，由此，在測 定對象物2測距光6被反射。在測定對象物2被反射的反射測距光6'射入反射 鏡45，在頗鏡45被湖，進而通過聚光透鏡48被聚光，/AA射端面射入受 光用光纖63中。從受光用光纖63射出的反射觀鵬光6'M聚爐鏡64被聚光， 由受光元件65受光。來自受光元件65的受光信號通過放大、A/D轉換等處理， 送向控制運算部8，經由控偉隨算部8存儲于存儲部9中。
此外，通過旋轉照射測距光6，測距光6也3151毅隹反射棱鏡55，在ffi31 的過程中在基準反射棱鏡55被反射，被反射的激光光線進而在反射鏡45被反 射，經由聚，鏡48、受光用光纖63而作為內部參照光6"被受光元件65受光。
此時，經由射出用光纖61、反射鏡45、基準反射棱鏡55、反射鏡45、受光用光纖63，到達受光元件65的光路形成內部參照光路。此外，該內部參照光
路的長度為設計值，或根據實際領懂的已知值。
此外，在毅隹刻寸棱鏡55的反射面上設置有振幅濾波器56，艦測距光6 橫切振幅、滄波器56，從而光量不同的測距光6在基準鄉棱鏡55被則寸。受光 元件65對光強度不同的內部參照光6"進行受光，輸出光強度不同的受光信號。 此外，以振幅濾波器56變化的光強度的范圍可以按照在受光部的動態區域 (range)的范圍最大，或在動態區域(range)的范圍內的方式設定。
來自受光元件65的受光信號輸入到受光電路68中，受光電路68進行針對 劍寸測距光6'、內部參照光6"的受光信號進行放大、A/D轉換等所需的處理， 將己處理的信號送出到控制運算部8，經由控制運算部8存儲于存儲部9中。控 制運算部8 M存儲于存儲部9中的觀鵬運算程序，基于存儲在存儲部9中的 受光信號，對反射測距光6'和內部參照光6"的相位差進行運算，根據運算的相 位差和光速，對至頓啶對象物的距離進4話算。
反射觀鵬光6，的受光強頗應于距測定對象物2的距離而變化。艮P，在測 定對象物2處于鄉巨離的情況下，反射領鵬光6'的光弓艘大，此外在測定對象 物2處于過巨離的情況下，戯寸測距光6'的光纟販小。因此，在使內部參照光6" 與反射測距光6'對比，正確地對相位差進，fii算的情況下，需要使受光元件65 的內部參照光6"和反射測距光6'的受光強度相等。
在存儲部9中存儲有來自受光元件65的受光信號的伴隨時間的光量變化， 抽出已存儲的受光信號內的、具有與反射測距光6'的光強度相等或同等的光強 度的受光信號，^細出的受光信號作為觀啶用的反射觀鵬光6'。
而且，在不切換光路的情況下，肯,獲得具有適合的光強度的內部參照光。
測距 從無線通信部17，發送給受光側無線通信部21，在受光側無線通 信部21接收的測距數據被存儲于受光側存儲部23中。
基準面形自激光光線5也被旋轉照射，基準面形成用激光光線5 fflil測 定對象物2。構成基準面形成用激光光線5的3個扇狀激光光線通過受光部19。 受光部19分別對3個扇狀激光光線進行受光，分另撥出受光信號。在受光側控 制運算部22中，對受光信號的受光間隔(受光時間差)進4TM算，基于仰角、 和測量裝置1與測定對象物2之間的觀鵬結果，計算受光部19的高度位置(參 照圖3)。而且，育^夠獲得測定點的三維的位置 。
在測定系統中，進而作為還總括測量作業的主運算裝置，還裝備有小型的
PC等的運算^g。作為小型的PC，例如能夠舉出可攜帶的PDA73 (參照圖2)。 PDA73也可設置于觀i淀對象物2的桿18上，也可由測量者71攜帶。進而，還 可以使測量對象物2的受光裝置7具備作為主運算裝置的功能。 以下，對PDA73的大致結構進療說明。
PDA73主要具備控制運算部lll、存儲部112、操作部113、顯示部114、 主無線通信部115,主無,信部115 t,經由無線通信部17與測量裝置1進 行無線通信，會的多經由受光側無線通信部21與受光，7進行無線通信，在主 存儲部112中存儲有通信程序，用于在顯示部114中顯示作業內容、通信內容 等的圖像顯示程序，為了執行已完工程測量、橫截測量、測設、現況測量等的 各種觀糧而進行指導等的指導，將、自動弓l導禾辨，鋼于選擇已完工程測量、 橫截測量、測設、現況觀糧等的觀啶模式的模式選擇程序，針對各種測定模式 進行/AM示部114輸入的情況下的指導顯示的菜單程序等，存儲實施測定的地 域的地圖，進行工程施工用的設計數據，此外，存儲、保存從測量裝置1發送 的測距數據，通過受光裝置7獲得的仰角數據(參照圖3)。
顯示部114也可獨立地分別設置，也可將顯示部114作為觸摸板，兼具操 作部的功能。
下面參照圖11 18，對具備戰觀糧體1、多個測定對象物2，同時測定 多個點的測定系統的動作進行說明。
如圖13所示，測定對象物2被測量者A、對測量者A進行輔助的兩個測量 輔助者B、 C支承。在測定對象物2中，裝備受光體7、小型的PC等的運算 裝置，例如，PDA73。
PDA73、受光裝置7、測量裝置l肖嫩相互、或各自進行無線通信。作為無 線通信的方式，也可構筑將測量裝置1作為服務器的無線LAN。
此外，數據的收發既可在受光裝置7之間直接進行，也可經由測量裝置l， 在受光驢7之間進行翻的收發。
再有，在以下的說明中，PDA73的顯示部114為觸摸板，顯示部114具有 受光裝置7的操作部24的功能。
在顯示部114中顯示與作業內容相對應的畫面，此外，畫面對應于作業內容而切換。
如圖11所示，在PDA73的顯示部114中，育辦選擇自身模式、導航模式、 自動導航模式。
首先參照圖12、圖13，對自身模式進^i兌明。
測量者A，測量輔助者B、 C通過PDA73選擇自身模式(STEP: 02)。將 測定請求從PDA73發送給觀懂裝置1 (STEP: 11)，開始利用測量裝置l的距 離測定，此外，測量裝置1識別測定對象物2 (受光裝置7) (STEP: 12)。
受光裝置7實時地從測量裝置1接收測纟g/測角結果，將測^/測角結果顯示 于受光體7的顯示部25。領糧者A和觀懂輔助者B、 CM31顯示的測^/觀摘 結果確認自身的位置，向測定點移動(STEP: 13)。
在受光裝置7自身的位置與觀啶點的位置一致的情況下，或iax允許范圍
盼瞎況下(匹配的情況下)，受光裝置7取得表示從測量裝置1起至測量點的 距離的測距 ，和表示從測量裝置1起向測定點的水平角的測角數據(STEP:
14) 。此外，受光裝置7皿檢測基準面形自激光光線5，對相對于測量裝置 l的仰角進行運算，根據觀鵬數據和仰角，對受光裝置7的高低位置進行運算。 此外，基于測角數據、測距數據、高低位置，對三維的位置數據進行運算(STEP:
15) 。
當在受光裝置7完^算時，測量者A和測量輔助者B、 C的測定點的三 維位置數據等的測定數據l^:送至鵬懂裝置1，集中在這里(STEP: 16) o此 時，受光裝置7也將測定完成信號發送給測量者A和觀懂輔助者B、C的PDA73。 接收了測定點數據的測量縫1將測定點的三維坐標纖與施工名、測定者名、 測定時刻、受光裝置7的識別信息等一起存儲于存儲部9中。由此，測量者A 和測量輔助者B、 C冑的多從測量裝置l，隨時地將測定點數據獲取到PDA73中。
然后，測量裝置1將測量輔助者B、 C的測定點數據發送給測量者A的 PDA73 (STEP: 17)。再有，受光裝置7也可以不經由測量裝置1，而將測量 輔助者B、 C的觀啶點M直接發送給觀糧者A的PDA73 。觀糧者A的PDA73 將測定點 存儲于主存儲部112中。
如圖13所示，在測量者A的PDA73中，測量輔助者B、 C的測定點的三 維坐標數據與測量者A的測定點的三維坐標數據在相同的三維坐標上被合成 而進行顯示(STEP: 18)。此時，顯示測定點、測定點的位置坐標、與測定者名等。由此，測量者A能夠把握作業的進行狀況。
當針對一個測定點的測量完成時，測量者A和測量輔助者B、 C移動到下 一測定點，M51從PDA73向觀懂錢1發送觀啶請求，從而繼續測量。此外， 如圖13所示，每當測量繼續時，離多在測量者A的PDA73中針對觀懂者A和 測量輔助B、 C的針受光錢7，顯示艦直線等連接各觀啶點的車爐。此外， 育辦在觀糧輔助者B、 C的PDA73中，顯示自身測定的觀啶點的辛 。
下面參照圖14、 15，對選擇導航模式的情況進4亍說明。
測量者Affi5lPDA73，選擇導航模式(STEP: 03)。
測量者A為了將各觀糧輔助者B、 C引導至測定點，輸入測定點的指示數 據。例如，設定測定點的識別號碼、位置、對于引導完成時(測定點確定時) 的施工數據的允許量(STEP: 21， STEP: 22)。例如，如圖15所示，測量者 A對測量輔助者B設定測定點PT10—測定點PT21—...，對測量輔助者C設定 測定點PT100—...。
當設定完成時，測量裝置l開始測定，識別受光裝置7 (STEP: 23)。從 觀糧者A的PDA73分別向測量輔助者B、 C的受光裝置7發送對應的弓l導信息 (STEP: 24)。
在引導中，測量裝置1連續iiM受光裝置7的位置進行測定，將測定結果 實時地發送給受光體7。受光體7將發送的觀啶結果和弓l導信息的測定點位 置進行比較，對引導方向進行運算。
再有，測量裝置1也可將已測定的受光驢7的位置信息實時地發送給測 量輔助者B、 C的PDA73，通過PDA73，根據測定點和已測定的位置的差，對 弓l導方向進4話算，作為弓1導信號而發送給受光體7。
基于弓l導方向的運算，在觀懂輔助者B、 C的PDA73中，與引導方向相對 應的箭頭點亮，測量輔助者B、 C沿被點亮的箭頭方向移動(STEP: 25)。如 果所引導的受光裝置7的位置進入允許量的范圍內.(匹配)，則將引導完成的 情況告之給測量輔助者B、 C。再有，也可以使箭頭閃爍，越接近測定點繊短 閃爍間隔。
受光裝置7將匹配時的測跟觀摘結果作為測跟觀摘數據而取得(STEP: 26)。
受光裝置7 M檢測基準面形自激光光線5，對相對于測量裝置1的仰角進《話算，根據測距數據和仰角，對受光體7的高低位置進行運算。然后， 根據測角娜、觀鵬 、高低位置，對三維的位置M進4話算(STEP: 27)。
當在受光裝置7完j^g算時，領糧者A和測量輔助者B、 C的測定點 被發送給測量驢l，并被集中(STEP: 28)。此時，受光裝置7將測定完成 信號發送給測量者A和測量輔助者B、 C的PDA73。接收了測定點數據的測量 裝置1將測定點的三維坐標數據，與施工名、測定者名、測定時刻、受光裝置7 的識別信息等一起存儲于存儲部9中。由此，測量者A和測量輔助者B、 C能 夠從測量裝置1隨時地將觀淀點M獲取到PDA73中。
接著，測量裝置1將測量輔助者B、 C的測定點的三維坐標數據發送給測 量者A的PDA73 (STEP: 29)。再有，受光裝置7也可以不經由測量裝置1， 而將測量輔助者B、 C的觀啶點繊直接發送給測量者A的PDA73 。
在觀糧者A的PDA73中，將測量輔助者B， C的觀淀點的三維坐標娜與 測量者A的測定點的三維坐標數據在相同的三維坐標上被合成而進行顯示 (STEP: 30)。此時，顯示測定點、測定點的三維坐標、以及測定者名等。由 此，測量者A能夠把握作業的進行狀況。
當針對一個測定點的測量完成時，測量者A對測量輔助者B、 C進行對下 一測定點的引導。再有，每當測量繼續時，會詢多在觀懂者A的PDA73中，針對 測量者A和測量輔助者B、 C的*受光裝置7，顯^M51直線等連接各測定 點的軌跡。此外，育詢多在測量輔助者B、 C的PDA73中，顯示自身測定的測定
下面參照圖16，對選擇自動導航模式的情況進纟亍說明。
當測量者A和測量輔助者B、 CMPDA73，選擇自動導航模式(STEP: 04)時，讀入存儲于PDA73的主存儲部112中的施工娜，啟動、展開自動引 導程序(STEP: 41)。此外，開始利用測量裝置l的測定。
il31自動弓l導程序的展開，根據施工繊，將弓I導信息發送給測量者A和 測量輔助者B、 C的受光裝置7 (STEP: 42)。
在引導中，M測量裝置1對受光裝置7的位置連續J:tt行測定，將測定 結果實時地發送給受光裝置7 (STEP: 43)。受光錢7 ffiil發送的測定結果 和已接收的引導信息的比較，對引導方向進4話算。
基于弓l導方向的運算，在測量者A和測量輔助者B、 C的PDA73中，與引導方向相對應的箭頭點亮，測量輔助者B、 C沿被點亮的箭頭方向移動(STEP:
44)。如果所引導的受光裝置7的位置進入允許量的范圍內，貝U將弓I導完成的 情況告知給測量輔助者B、 C。再有，也可以使箭頭閃爍，越接近測定點M短
閃爍間隔。
從受光裝置7，將一個引導完成的信號發送給測量裝置l，針對受光裝置7 執行距離測效水平角測定，從測量裝置1將測鼢測角結果發送給相對應的受光 裝置7。受光裝置7從測量裝置1接收測Sg/測角結果，并且檢測S i面形成用 激光光線5，由lt樹測量裝置1的仰角進行運算，基于觀鵬結果和仰角，對受光 裝置7的高低位置進，話算。然后，根據測角翻、觀鵬 、高低位置，對 三維的位置f^進fi^算(STEP: 45)。
當在受光裝置7中運算完成時，測量者A和測量輔助者B、 C的測定點數 據被發送給測量裝置l，并被集中(STEP: 46)。此時，受光裝置7將測定完 成信號也發送給測量者A和測量輔助者B、 C的PDA73。接收了測定點的三維 坐標麵的測量裝置1將測定點的三維坐標 ，與施工名、測定者名、觀啶 時刻、受光裝置7的識另瞻息等一起，存儲于存儲部9中。由此，測量者A和 測量輔助者B、 C可從觀糧裝置1隨時地將觀啶點數據獲取到PDA73中。
然后，測量裝置1將測量輔助者B、 C的觀1淀點的三維坐標 發送給測 量者A的PDA73 (STEP: 47)。再有，受光裝置7也可以不經由測量裝置1， 直接將觀糧輔助者B、 C的測定點的三維坐標 發送給測量者A的PDA73。
在測量者A的PDA73中，將測量輔助者B、 C的測定點的三維坐標數據與 測量者A的測定點的三維坐標數據在相同的三維坐標上合成而進行顯示 (STEP: 48)。此時，顯示測定點、測定點的位置坐標、與測定者名等。由此， 測量者A可把握作業的進纟亍狀況。
此外，觀懂者A禾唰量輔助者B、 C的PDA73基于施工數據對測定的進行 狀態進行檢查，顯示進行狀況(STEP: 48) 0進行狀況通過點亮測定完成的測 定點，使應該引導的觀啶點閃爍的方式顯示。此外，PDA73還顯示測定完成的 觀啶點數和整體的觀啶點數。然后，PDA73將針對下一觀淀點的弓l導信息發送 給受光裝置7，繼續引導作業。
此外，當進行狀況的檢查的結果是對于全部的觀i淀點的測定完成時，自動 弓l導禾游結束，全部的引導完成(STEP: 49)。下面參照圖17，以自動導航模式為例，對從遠程地點的控制裝置進行引導， 或將觀啶數據集中于遠程地點的控制裝置的情況進行說明。此外，集中方法在 上述自身模式或導航模式中也是同樣的。
當測量者A和測量輔助者B、 CffiiiPDA73選擇自動導航模式(STEP: 04)時，PDA73讀入從作為遠程地點的控制裝置的PC74接收的施工 或存 儲于PDA73的主存儲部112中的施工數據(STEP: 51) 。 PDA73在從遠程地 點的PC74接收施工數據的情況下，經由基站75、基站76進行接收。作為無線 通信的方式，例如，也可采用便攜式電話所采用的PDC (personal digital ceMar， 個人數字蜂窩通信)方式，CDMA (code division multiple access,碼分多址)方 式。
此外，在PDA73中，呼入自動弓l導程序，啟動、展開自動弓I導程序(STEP: 52)。此外，開始利用測量裝置1的測定。
M自動引導程序的展開，根據施工聽，將弓l導信息發送給測量輔助者B、 C的受光體7 (STEP: 53)。
在引導中，fflil測量裝置1對受光裝置7的位置連續纟 行測定，將測定 結果實時地發送到受光裝置7 (STEP: 54)。受光體7 M已發送的觀啶結 果和已接收的引導信息的比較，對弓l導方向進纟話算。
基于弓l導方向的運算，在測量者A和測量輔助者B、 C的PDA73中，與引 導方向相對應的箭頭點亮，測量輔助者B、 C沿被點亮的箭頭方向移動(STEP: 55)。如果所引導的受光裝置7的位置進入允許量的范圍，貝U將引導完成的情 況告知給測量輔助者B、 C。再有，也可以使箭頭閃爍，越接近測定點越縮短閃 爍間隔。
從受光體7 ，將一個弓I導完成的信號發送給觀懂裝置1 ，針對受光裝置7 ， 執行距離測忠水平角測定，從測量裝置1將測敏測角結果發送給相對應的受光 裝置7。受光裝置7從測量裝置1接收測lS/測角結果，并且檢測基準面形成用 激光光線5，由lthXt測量驢1的仰角進行運算，基于領販結果和仰角，對受光 裝置7的高低位置進纟話算。然后，根據測角翻、測距 、高低位置，對 三維的位置 進行運算(STEP: 56)。
當在受光裝置7中運算完成時，測量者A和測量輔助者B、 C的測定點的 三維坐標數據等發送給測量裝置1，并被集中(STEP: 57)。此時，受光裝置7將觀啶完成信號發送給觀懂者A和測量輔助者B、 C的PDA73。接收了測定 點的三維坐標數據的測量裝置1將測定點的三維坐標數據與施工名、測定者名、 測定時刻、受光裝置7的識別信息等一起，存儲于存儲部9中。由此，測量者 A和測量輔助者B， C可以從測量裝置l隨時地將測定點的三維坐標數據獲取 到PDA73中。
然后，測量裝置1將測量輔助者B、 C的測定點數據發送到測量者A的 PDA73禾口/或遠程地點的PC74(STEP: 58)。如圖17所示，在測量者A的PDA73 和/或遠程地點的PC74中，將觀懂輔助者B、 C的觀i淀點的三維坐標M、與 測量者A的測定點的三維坐標數據一起在相同的三維坐標上合成而進行顯示 (STEP: 59)。此時，顯示測定點、測定點的^:置坐標、以及測定者名等。由 此，測量者A或遠程地點者可把握作業的進行狀況和測定結果。
此外，測量者A和測量輔助者B、 C的PDA73基于施工數據對測定的進行 微鵬行檢查，顯繊行狀況(STEP: 59)。進行狀7JM過點亮測定完成的測 定點，使應該引導的觀i淀點閃爍的方式顯示。此外，PDA73還顯示測定完成的 測定點數和整體的測定點數。然后，PDA73將針對下一測定點的引導信息發送 給受光裝置7，繼續引導作業。
此外，當進行狀況的檢查的結果是針對全部的觀啶點的測定完成時，自動 引導程序結束，全部的引導完成(STEP: 60)。
產業上的利用可能性
本發明可用于同時對多個測定點的位置信息進行測定的觀淀系統。
權利要求
1.一種測定系統，具有設置在已知點上的測量裝置；設置在測定點上的多個受光裝置；對所述測量裝置和所述受光裝置進行指令的主運算裝置，該測定系統的特征在于，所述測量裝置具備激光光線投射部，對基準面形成用激光光線和測距光進行旋轉照射，其中，所述基準面形成用激光光線包括至少一個是傾斜的、兩個以上的扇狀激光光線；照射方位檢測部，對所述激光光線投射部的旋轉照射的方位進行檢測；測距部，對來自所述受光裝置的反射測距光進行受光，并進行所述測量裝置和所述受光裝置之間的距離測定；以及無線通信部，在所述受光裝置和所述主運算裝置之間，對測定數據進行通信，其中，所述測定數據包含所述照射方位檢測部的測角數據和所述測距部的測距數據；所述受光裝置具備反射部，將所述測距光朝向所述測量裝置反射；受光部，對所述基準面形成用激光光線進行受光；受光側控制運算部，基于所述受光部對所述基準面形成用激光光線進行受光的受光信號，運算對于所述測量裝置的仰角，基于所述仰角和所述測量裝置之間的距離，對高低位置進行運算；以及受光側無線通信部，在所述測量裝置和所述主運算裝置之間，對測定點的所述測定數據進行通信；所述主運算裝置具備主無線通信部，能夠在所述測量裝置和所述受光裝置之間進行通信；以及主存儲部，對在所述測量裝置和多個所述受光裝置中測定的所述測定數據進行集中并存儲。
2. 根據權利要求1所述的測定系統，其特征在于，所述測量裝置、所述受光裝置、^^述主運算裝置{妙; 述測定 集中在遠程地點的控制裝置中。
3. 根據權禾腰求1或2所述的觀啶系統，其特征在于，所駐運算裝置或 所述控制裝置具備顯示部，對集中的所述測定 進行合成并顯示。
4. 根據權利要求1或2所述的測定系統，其特征在于，所^i運算裝置或所述控制裝置的顯示部針對多個所述受光裝置測定的多個測定點，對所述受光 裝置的每一個顯示ftt。
5. 根據權利要求1所述的觀啶系統，其特征在于，多個所述受光裝置4妙萬 述測定數據集中于所述測量^S中。
6. 根據權利要求1所述的測定系統，其特征在于，所述主運算裝置^^多選擇如下模式第一模式，其中，經由所述主無線通信部向所述測量裝置發送用于使測定 開始的指令信號，經由所述主無線通信部向所述受光裝置發送觀啶點的位置信 息，所述受光裝置實時地接收從所述測量裝置發送的觀u角數據和測距數據等的 測定數據，在接收的觀啶數據與所述測定點的位置信息匹配的情況下，對所述 仰角進行運算并求取高低位置，使所述測定點的三維位置數據集中在所述主運算裝置或所述測量裝置中；第二模式，其中，經由所述主無線通信部向所述測量裝置發送用于使測定 開始的指令信號，經由所述主無線通信部向所述受光裝置發送測定點的位置信 息，在所述受光體的受光側顯示部中，基于測定點的位置信息、與所述受光 裝置自身的測定數據的偏差，顯示引導方向，在測定點的位置信息與所述受光 體自身的測定數據匹配的情況下，對所述仰角進行運算并求取高低位置，使 所述測定點的三維位置娜集中在所臟運算裝置或所述觀糧裝置中；第三模式，其中，所述主存儲部存儲施工數據，基于從施工數據獲得的測 定點的位置信息、和所述觀糧裝置己測定的所述受光體自身的觀摘和觀鵬結 果，對所述受光裝置發送引導信息，使受光側顯示部顯示引導方向，在測定點 的位置信息、與所述受光裝置自身的觀啶數據匹配的情況下，對所述仰角進行 運算并求取高低位置，使所述測定點的三維位置數據集中在所述主運算裝置或 所述測量裝置中。
全文摘要
本發明涉及一種測定系統，具有設置在已知點上的測量裝置；設置在測定點上的多個受光裝置；對測量裝置和受光裝置進行指令的主運算裝置，該測定系統的特征在于，測量裝置具備無線通信部，在受光裝置和主運算裝置之間進行測定數據的通信，該測定數據包括照射方向方位檢測部的測角數據和測距部的測距數據，受光裝置具備受光側無線通信部，在測量裝置和主運算裝置之間對測定點的測定數據進行通信，主運算裝置具備主存儲部，使在測量裝置和多個受光裝置中測定的測定數據集中并存儲。
文檔編號G01C1/00GK101539398SQ20091013877
公開日2009年9月23日 申請日期2009年3月20日 優先權日2008年3月21日
發明者熊谷薰, 筱崎元 申請人:株式會社拓普康