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公開番号2025059988
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2023170444
出願日2023-09-29
発明の名称3次元データ計測システムおよび3次元データ計測方法
出願人株式会社トプコン
代理人弁理士法人あお葉国際特許事務所
主分類G01C 15/00 20060101AFI20250403BHJP(測定;試験)
要約【課題】ポールを用いずに、効率的な3次元データの計測を可能とする3次元データ計測システムを提供する。
【解決手段】3次元データ計測システム1は、プリズム51と、光波距離計52と、姿勢情報を検出する慣性計測装置53と、通信部58と、プリズム51の位置座標および姿勢情報に基いて、自位置の位置座標を算出し、自位置の位置座標、前記照射点までの距離、および姿勢情報に基づいて、照射点の位置座標を算出する制御演算部60とを備える計測モジュール50;および、プリズム51を測距測角して、プリズム51の位置座標を取得し、通信部58に送信する測量機10を備える。計測領域のデータ上で、計測範囲が、計測モジュール50の位置を移動せずに要求精度を満たす計測が可能な計測可能範囲よりも大きい場合に、計測可能範囲内の大きさのメッシュに区画して、各大メッシュ間の移動距離が最短となるように、計測経路を設定した誘導データに従って測定を実行可能とする。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
入射した光を再帰反射するプリズムと、計測範囲に測距光を送出し、前記測距光の照射点から反射される反射測距光を受光して、前記照射点までの距離を検出する光波距離計と、姿勢情報を検出する慣性計測装置と、前記プリズムの位置座標を受信する通信部と、前記プリズムの位置座標および前記姿勢情報に基いて、自位置の位置座標を算出し、前記自位置の位置座標、前記照射点までの距離および前記姿勢情報に基づいて、前記照射点の位置座標を算出するように構成された制御演算部と、を備える計測モジュール；および、
前記プリズムを測距測角して、前記プリズムの位置座標を取得し、前記通信部に送信する測量機を備え、前記計測範囲の３次元データを取得する３次元データ計測システムであって、
計測領域のデータ上で、前記計測範囲が、前記計測モジュールの位置を移動せずに要求精度を満たす計測が可能な計測可能範囲よりも大きい場合に、前記計測範囲を前記計測可能範囲内の大きさのメッシュに区画し、メッシュ間の前記計測モジュールの移動距離が最短となるように計測経路を設定した誘導データに従って測定を実行するように構成されたことを特徴とする３次元データ計測システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記移動距離が最短となる計測経路は、各メッシュの中心を通り、一筆書きで最短となる経路であり、かつ、曲がり角が最も少なくなる経路であることを特徴とする請求項１に記載の３次元データ計測システム。
【請求項３】
前記計測可能範囲は、前記要求精度に応じて設定された、前記計測モジュールの前記測距光の計測面への入射角の閾値で前記測距光が前記計測面に入射した場合の、前記計測モジュールの位置と、前記測距光の前記照射点の位置との前記計測面上の距離に応じて設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の３次元データ計測システム。
【請求項４】
前記計測可能範囲は、計測面の３次元形状に応じて設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の３次元データ計測システム。
【請求項５】
表示部をさらに備え、
前記制御演算部は、前記表示部に、前記計測モジュールを保持する作業者を、前記誘導データに設定された計測経路の進行方向へ移動するように誘導する誘導表示を表示することを特徴とする請求項１または２に記載の３次元データ計測システム。
【請求項６】
前記制御演算部は、計測中において、現在の自位置よりも計測経路の進行方向の後方に、未測定の測定予定点がある場合に、作業者に報知することを特徴とする請求項１または２に記載の３次元データ計測システム。
【請求項７】
入射した光を再帰反射するプリズムと、計測範囲に測距光を送出し、前記測距光の照射点から反射される反射測距光を受光して、前記照射点までの距離を検出する光波距離計と、姿勢情報を検出する慣性計測装置と、前記プリズムの位置座標を受信する通信部と、前記プリズムの位置座標および前記姿勢情報に基いて、自位置の位置座標を算出し、前記自位置の位置座標、前記照射点までの距離、および前記姿勢情報に基づいて、前記照射点の位置座標を算出するように構成された制御演算部と、を備える計測モジュール；および
前記プリズムを測距測角して、前記プリズムの位置座標を取得して、前記通信部に送信する測量機を備え、前記計測範囲の
３次元データを取得する３次元データ計測システムを用いる３次元データ計測方法であって、
計測領域のデータ上で、前記計測範囲が、前記計測モジュールの位置を移動せずに要求精度を満たす計測が可能な計測可能範囲よりも大きい場合に、前記計測範囲を前記計測可能範囲内の大きさのメッシュに区画し、メッシュ間の前記計測モジュールの移動距離が最短となるように計測経路を設定した誘導データに従って測定を実行可能とするステップを備えることを特徴とする３次元データ計測方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元データ計測システムに係り、より詳細には、プリズムを備える計測モジュールと測量機とを用いた３次元データ計測システムおよび３次元データ計測方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、建設工事における現況面計測では、自動追尾機能を有するトータルステーションと、プリズムを取り付けたポールとを備える３次元データ計測システムが用いられている。このようなシステムでは、作業者がポールを測定点上に設置して、トータルステーションに自動追尾させながら測定させる。この時、作業者は、気泡管を目視で確認してプリズムの水平を確保しながら測定を行う必要があり、作業が長時間になると作業者への負担が大きかった。また、使用するポールの長さを事前に計測して、システムにその値を入力しなくてはならなかった。
【０００３】
近年では、ＧＮＳＳ受信機、傾斜センサ、方位センサ、光波距離計を備えることで、トータルステーションおよびポールを用いずに、光波距離計の照射点の３次元位置情報を計測することが可能な、３次元データ計測システムが開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００７－２４８１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の３次元データ計測システムでは、ポール不要の計測が可能であるが、衛星からの電波が受信困難な屋内の環境では計測ができない。また、衛星からの電波が受信可能な屋外の環境であっても、計測する時間帯（衛星の数、衛星の幾何学的配置）の違いにより測定精度が劣化する、という問題があった。また、ポール不要の計測において、計測領域を効率的に計測する方法については、提案され。このため、プリズム付きポールも、ＧＮＳＳ受信機も用いずに、３次元データ計測が可能で、かつ、計測領域を効率的に計測することができる３次元データ計測システムが求められていた。
【０００６】
本発明は、係る事情を鑑みてなされたものであり、プリズム付きポールもＧＮＳＳ装置も用いずに、効率的な３次元データの計測を可能とする３次元データ計測システムおよび３次元データ観測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の１つの態様に係る３次元データ計測システムは、以下の構成を有する。
【０００８】
１．入射した光を再帰反射するプリズムと、計測範囲に測距光を送出し、前記測距光の照射点から反射される反射測距光を受光して、前記照射点までの距離を検出する光波距離計と、姿勢情報を検出する慣性計測装置と、前記プリズムの位置座標を受信する通信部と、前記プリズムの位置座標および前記姿勢情報に基いて、自位置の位置座標を算出し、前記自位置の位置座標、前記照射点までの距離および前記姿勢情報に基づいて、前記照射点の位置座標を算出するように構成された制御演算部と、を備える計測モジュール；および、
前記プリズムを測距測角して、前記プリズムの位置座標を取得し、前記通信部に送信する測量機を備え、前記計測範囲の３次元データを取得する３次元データ計測システムであって、計測領域のデータ上で、前記計測範囲が、前記計測モジュールの位置を移動せずに要求精度を満たす計測が可能な計測可能範囲よりも大きい場合に、前記計測範囲を前記計測可能範囲内の大きさのメッシュに区画し、メッシュ間の前記計測モジュールの移動距離が最短となるように計測経路を設定した誘導データに従って測定を実行するように構成されている。
【０００９】
２．上記１の態様において、前記移動距離が最短となる計測経路は、各メッシュの中心を通り、一筆書きで最短となる経路であり、かつ、曲がり角が最も少なくなる経路であることも好ましい。
【００１０】
３．上記１および２の態様において、前記計測可能範囲は、前記要求精度に応じて設定された、前記計測モジュールの前記測距光の計測面への入射角の閾値で前記測距光が前記計測面に入射した場合の、前記計測モジュールの位置と、前記測距光の前記照射点の位置との前記計測面上の距離に応じて設定されていることも好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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