测量装置

摘要

一种具有装置主体(21)和可装卸于该装置主体的操作装置(67)，并且上述装置主体向测定对象物体照射测定光，基于来自上述测定对象物体的反射光来测定位置的测量装置(20)，具有：发出上述测定光并测定距离的测距部(54)，(55)；用来取得图像的摄像部(51)，(53)；使测定光朝向上述测定对象物体，使来自上述测定对象物体的反射光朝向光接收部，同时，将照射方向的图像朝向上述摄像部的自由旋转的反射镜(45)；检测该反射镜的旋转位置的检测单元(31)；至少控制上述测距部、摄像部及反射镜的旋转位置的控制部(74)，上述操作装置具备显示上述摄像部取得的图像的显示部。

权利要求

1.一种测量装置，该测量装置具有装置主体(21)和可装卸于该装置主体的操作装置(67)，上述装置主体向测定对象物体(72)照射测定光，并基于来自上述测定对象物体的反射光，来测定位置，该装置主体具备：

测距部(56)，发出上述测定光并测定距离；

摄像部(50)，用来取得图像；

自由旋转的反射镜(45)，使测定光朝向上述测定对象物体，且使来自上述测定对象物体的反射光朝向光接收部(55)，同时使照射方向的图像朝向上述摄像部；

检测单元(31)，检测该反射镜的旋转角；

校平部(59)，用来调整倾斜度并将上述装置主体设定为水平或垂直；以及控制部(74)，至少控制上述测距部、摄像部及反射镜的旋转位置，上述操作装置具备：显示部(70)，显示上述摄像部取得的图像，上述操作装置(67)设置成可装卸于上述装置主体(21)，并且通过上述操作装置可控制上述校平部，上述控制部通过上述摄像部对上述测定对象物体的测定对象图像进行摄像，并根据上述检测单元检测到的旋转角以及摄像图像，计算出上述测定对象物体的方向，在取得关于上述测定对象物体周边的宽范围的图像的情况下，以上述测定对象物体为基准，改变上述反射镜的旋转角，每当旋转角变化时，对旋转角改变图像进行摄像，同时利用上述检测单元检测出旋转角，根据上述旋转角，合成上述测定对象物体图像、上述旋转角改变图像，得到宽范围的图像。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其中，上述操作装置(67)具备：使上述校平部动作的操作开关。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其中，上述装置主体(21)和操作装置(67)能经由收发部(75，68)进行无线通信，并能从分离的上述操作装置操作上述装置主体。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其中，该装置主体(21)具有：

第1收发部(75)，经由上述控制部(74)接收用于进行操作的操作信号，并发送上述摄像部取得的图像数据，上述操作装置具备：

显示部(70)，通过程序进行动作；

操作部(69)；以及

第2收发部(68)，能从上述操作装置操作上述装置主体，且能在上述显示部显示上述摄像部取得的图像数据，并能与上述第1收发部之间进行通信。

5.根据权利要求4所述的测量装置，其中，上述操作装置具备：

上述操作部(69)，通过程序进行动作；和上述显示部(70)，用于显示图像数据，上述程序具有在上述显示部显示测量的操作步骤的功能，按照显示的操作来控制上述装置主体。

6.根据权利要求4所述的测量装置，其中，上述第1、第2收发部(75，68)向另一通信单元(89)收发数据，其中通信用数据是通过共同协议确立的。

7.根据权利要求1或4所述的测量装置，其中，针对测定对象物体，从多个方向取得测距数据和图像数据，并基于测距数据和图像数据合成测定对象物体的立体图像。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其中，上述操作装置(67)在上述显示部(70)上显示上述校平部(59)的校平状态。

说明书

测量装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种对测定对象地点进行测距同时可以取得图像的测量装置。

背景技术

[0002] 一直以来，作为自动测定测定对象位置的装置，使具备测距部的全站仪(total station)实现自动化的自动测量装置为人所熟知。

[0003] 图7对现有的自动测量装置进行了说明。

[0004] 底座2被设在校平部1，托架部4经由水平旋转轴3沿水平方向可自由旋转地设在该底座2上，镜筒部6经由垂直旋转轴5沿垂直方向可自由旋转地设置在该托架部4上。

[0005] 在上述水平旋转轴3上嵌有水平旋转齿轮7，水平旋转马达8被安装在上述底座2，该水平旋转马达8的输出轴上嵌有水平旋转驱动齿轮9，上述水平旋转驱动齿轮9与上述水平旋转齿轮7咬合。并且，在上述水平旋转轴3和底座2之间设有水平角检测编码器
11。

[0006] 上述托架部4通过上述水平旋转马达8经由上述水平旋转驱动齿轮9、水平旋转齿轮7在水平方向旋转，旋转角通过上述水平角检测编码器11被检测出来。

[0007] 垂直旋转齿轮12嵌在上述垂直旋转轴5上，垂直旋转马达13安装在上述托架部4，该垂直旋转马达13的输出轴上设置有垂直旋转驱动齿轮14，该垂直旋转驱动齿轮14与上述垂直旋转齿轮12咬合。并且，在上述垂直旋转轴5和上述托架部4之间设有垂直角检测编码器15。

[0008] 上述镜筒部6通过上述垂直旋转马达13在垂直方向旋转，垂直方向的角度通过上述垂直角检测编码器15被检测出来。

[0009] 在上述镜筒部6组装有准直望远镜16、测距部(没有图示)、对设置在测定对象的棱镜反射体(测定对象物体)进行跟踪的跟踪单元。在上述托架部4上设有检测倾斜度的倾斜传感器(tilt sensor)(没有图示)、上述水平旋转马达8、垂直旋转马达13、驱动控制测距部(没有图示)的控制部(没有图示)、用来运转操作测量装置的操作部、显示运转条件、测定结果等的显示部(没有图示)、向上述控制部、上述水平旋转马达8、上述垂直旋转马达13提供电力的电池(没有图示)。

[0010] 作为通过上述现有的测量装置取得平行校正方向上的图像数据的结构，图像传感器(没有图示)被安装在上述镜筒部6的准直望远镜16的目镜部分，透过上述准直望远镜16得到的图像通过上述图像传感器作为电信号输出。

[0011] 然后，上述控制部监视来自上述水平角检测编码器11的信号，同时驱动上述水平旋转马达8并水平旋转上述托架部4，并且监视来自上述垂直角检测编码器15的信号，同时驱动上述垂直旋转马达13并垂直旋转上述镜筒部6，将上述准直望远镜16平行校正到需要的方向上，测量到达测定对象物体的距离，或者取得测定对象周围的图象数据。

[0012] 近年来，需要与测距数据有关联的图象数据的情况增多。例如，为了可以在视觉上识别测定地点，而与测定地点的图像共同显示测距数据等。进而，不仅是测定地点，很多情况下也需要测定地点周边的图象。进而，以取得图象数据为主要目的，需要将图象数据作为位置数据的测距数据的需求也在增多。

[0013] 现有的自动测量装置基本上都是准确地平行校正并对测定对象进行测定。由现有的自动测量装置得到的图象数据是透过上述准直望远镜16得到的，是包含测定对象的被取极限范围的图像，是与测定地点相关的次要数据。

[0014] 进而，由于现有的自动测量装置一点一点地平行校正并测量测定地点，所以高速地变更测定地点并取得数据是困难的，并且在变更测定地点时不能连续取得变更过程中的图像。

[0015] 并且，连续的图象数据在制作鸟瞰图像的情况下通常都是必需的，在这种情况下，有必要将自动测量装置设置在比地面高的位置上。一直以来的情况是，测定条件、数据取得条件等、用来使自动测量装置运转的指令必需被直接输入自动测量装置，测量者必须每次都上到自动测量装置设置的地点等，非常麻烦。

发明内容

[0016] 本发明鉴于这样的实际情况，提供一种目的在于可以取得宽范围的连续图像，并且操作性、作业性优异的测量装置。

[0017] 本发明涉及一种具有装置主体和可装卸于该装置主体的操作装置，上述装置主体向测定对象物体照射测定光，并基于来自上述测定对象物体的反射光来测定位置的测量装置，该测量装置具有：发出上述测定光并测定距离的测距部；用来取得图像的摄像部；使测定光朝向上述测定对象物体，使来自上述测定对象物体的反射光朝向光接收部，同时使照射方向的图像朝向上述摄像部的自由旋转的反射镜；检测该反射镜的旋转位置的检测单元；至少控制上述测距部、摄像部及反射镜的旋转位置的控制部，上述操作装置与具备显示上述摄像部取得的图像的显示部的测量装置有关，并且具有用来调整倾斜度并将上述装置主体设定为水平或垂直的校平部，上述操作装置与具备使校平部运转的操作开关的测量装置有关。上述装置主体和操作装置可以经由收发部进行无线通信，与通过分离的上述操作装置可以操作上述装置主体的测量装置有关，并具有装置主体和操作装置。上述装置主体是一种向测定对象物体照射测定光，并基于来自上述测定对象物体的反射光测定位置的测量装置，具有：发出上述测定光并测定距离的测距部；用来取得图像的摄像部；使测定光朝向上述测定对象物体，使来自上述测定对象物体的反射光朝向光接收部的同时，使照射方向的图像朝向上述摄像部的自由旋转的反射镜；检测该反射镜的旋转位置的检测单元；至少控制上述测距部、摄像部及反射镜的控制部；接收用来经由该控制部进行操作的操作信号，同时发送上述摄像部取得的图像数据的第1收发部，上述操作装置与测量装置有关并具有用来调整倾斜度并将上述装置主体设定为水平或垂直的校平部，其中，该测量装置具备通过程序进行动作的显示部和操作部；以及使来自上述操作装置的上述装置主体的操作及上述摄像部取得的图像数据的显示成为可能，并可以与上述第1收发部间通信的第2收发部。该校平部与可通过上述操作装置来控制的测量装置有关。上述操作装置具备通过程序进行动作的操作部和用来显示图像数据的显示部，上述程序具有在上述显示部显示测量的操作步骤的功能，并与按照显示的操作控制上述装置主体的测量装置有关。上述第1、第2收发部与向通过共同协议确立的其他通信装置收发通信用数据的测量装置有关，该测量装置对于测定对象物体从多个方向取得测距数据、图像数据，并基于测距数据、图像数据合成测定对象物体的立体图像。

附图说明

[0018] 图1是表示本发明实施方式的正剖面图。

[0019] 图2是表示本发明实施方式，反射镜被旋转状态的正剖面图。

[0020] 图3是表示上述本发明实施方式的控制框图。

[0021] 图4是上述本发明实施方式的测量状态的说明图。

[0022] 图5是其他实施方式的控制框图。

[0023] 图6是其他实施方式的操作装置的说明图。

[0024] 图7是剖开现有例子的一部分的正面图。

具体实施方式

[0025] 下面参照附图说明发明的实施方式。

[0026] 测量装置20由测量装置主体21和校平部59、设置为可装卸于主体外壳22的操作装置67构成。

[0027] 首先，说明上述测量装置主体21。

[0028] 在上述主体外壳22的上面形成有凹部23，在该凹部23贯穿设有孔25以使凸缘部24形成在周围，带有凸缘的空心轴26被与上述孔25同心地安装于上述凸缘部24，旋转部27经由轴承28自如旋转地外嵌于上述带有凸缘的空心轴26上。编码用的图案圈29相对于上述旋转部27的旋转轴垂直地设置在上述旋转部27上，检测部30与该图案圈29相向并设置在上述凹部23的内周壁面上，水平角编码器31由上述检测部30和上述图案圈29构成。

[0029] 在上述主体外壳22的内部夹着上述凸缘部24，与上述图案圈29相向地设置光学型倾斜测定部32，该倾斜测定部32穿过贯穿设置在上述凸缘部24的窗孔33，并向上述图案圈29射出倾斜检测光。上述倾斜测定部32内部有自由液面，并能够通过来自上述自由液面的反射光和来自上述图案圈29的反射光的比较来检测出该自由液面与上述图案圈29的相对角度，即该图案圈29相对于水平的倾斜角。上述倾斜测定部32的检测结果被输入到后述的控制部74。

[0030] 在上述旋转部27的上端嵌有蜗轮34，在上述主体外壳22的上面设有水平旋转马达35，设在该水平旋转马达35的输出轴上的蜗杆36和上述蜗轮34咬合。

[0031] 在上述旋转部27的上面竖直设置一对相向的托架37，37，该托架37，37之间设置有自由旋转的水平旋转轴38，仰角编码器41的图案圈39固定在该水平旋转轴38上的一端，在上述旋转部27上对应于上述图案圈39设有检测部40。在上述水平旋转轴38的另一端嵌有蜗轮42，在上述旋转部27的上面设有垂直旋转马达43，嵌在该垂直旋转马达43的输出轴的蜗杆44和上述蜗轮42咬合。

[0032] 反射镜45固定在上述水平旋转轴38上。

[0033] 上述带有凸缘的空心轴26的下端安装有镜筒46，该镜筒46与上述带有凸缘的空心轴26同心。上述镜筒46的中心线上从上侧开始配备有物镜47、小镜48、反射规定波长带的光线的双色棱镜49、图像光接收部51。使用CCD传感器等来作为该图像光接收部51。

[0034] 上述小镜48的反射光轴上配备有聚光镜52、图象取得用发光部53，面对上述双色棱镜49的一方设有测定光发光部54，面对上述双色棱镜49的另一方设有测定光检测部55。

[0035] 上述图像取得用发光部53、图像光接收部51构成摄像部50，上述测定光发光部54、测定光检测部55构成测距部56。

[0036] 另外，74是具备电池等电源部的控制部。

[0037] 上述主体外壳22的上面设有防水地覆盖上述反射镜45、水平旋转马达35等的覆盖物57，该覆盖物57是玻璃等透明材料。

[0038] 接下来说明上述校平部59。

[0039] 台座60上竖直设有支柱61，该支柱61的顶端为球面，自由倾斜地嵌合在形成于上述主体外壳22下面的凹部。在将上述支柱61作为顶点的三角形的其他2个顶点的位置上，设有螺旋贯通上述主体外壳22的底面的水准调整(level adjusting)螺丝62(一个没有图示)，在该水准调整螺丝62的上端嵌有齿轮63。在上述主体外壳22的底面设有水准调整马达64，在该水准调整马达64的输出轴上设有行星小齿轮(piniongear)65，该行星小齿轮65与上述齿轮63咬合。上述水准调整马达64由上述控制部74驱动控制。

[0040] 上述操作装置67具备可以与收发部75进行无线数据通信的收发部68，还具备操作部69、显示部70。

[0041] 借助图3说明上述控制部74。

[0042] 该控制部74由上述收发部75、运算处理部(CPU)76、存储部77、图像数据控制处理部78、测距数据控制处理部79、角度运算部81、马达驱动部82等构成。

[0043] 在上述存储部77存储有测定对象物体(反射棱镜)72的自动跟踪所必须的程序、或者测距测角、图像取得、根据来自图像上的测定对象物体的位置来修正测量路径数据所必须的序列程序(sequenceprogram)，或者显示用于提高测量者作业性的操作指导的程序等。

[0044] 上述图像数据控制处理部78将上述摄像部50得到的信号转换为图像数据等需要的信号并输出到上述运算处理部76。上述测距数据控制处理部79计算从上述测距部56得到的信号到上述测定对象物体72的测距数据，并输出到上述运算处理部76。

[0045] 并且，上述角度运算部81基于来自上述水平角编码器31、仰角编码器41的信号运算出测定光的射出方向，运算结果输入到上述运算处理部76。并且，来自上述倾斜测定部32的上述镜筒46的中心轴，即光轴83的垂直状态被输入到上述运算处理部76。

[0046] 并且，上述运算处理部76将来自上述图像数据控制处理部78、测距数据控制处理部79的每个数据记录到上述存储部77，或者将图像数据和测距数据相关联地记录到上述存储部77。

[0047] 下面说明运转。

[0048] 如图4所示，上述测量装置20被设置在例如大约数米m高的三角架84上，或者被设置在已有结构的物体(没有图示)上。

[0049] 上述操作装置67对于上述测量装置主体21可以装卸，也可以在将上述操作装置67安装到上述测量装置主体21的状态下操作上述测量装置20。

[0050] 并且，如图4所示，在上述测量装置20被设置在测量者够不到的地方的情况下，将上述操作装置67从上述测量装置主体21取出进行远距离操作。

[0051] 上述测量装置20经由上述三角架84被设置在已知点。一旦通过上述操作装置67的上述操作部69输入测定条件等，指令信号通过上述收发部68被发送，被上述收发部75接收。

[0052] 接收信号被输入到上述运算处理部76，该运算处理部76启动记录在上述存储部77的测定程序。

[0053] 一旦测定开始，上述测定程序首先进行上述测量装置主体21的校平。另外，为了使校平可以单独进行，将测量作为另外的工作，在上述操作装置67设有校平动作的操作开关(没有图示)，校平的状态从上述收发部75送出，在上述显示部70显示校平状态。

[0054] 一旦校平动作开始，上述运算处理部76基于来自上述倾斜测定部32的信号经由上述马达驱动部82驱动控制上述水准调整马达64，修正上述测量装置主体21的倾斜度以使上述光轴83变为垂直。

[0055] 上述摄像部50经由上述图像数据控制处理部78被驱动。测定光从上述测定光发光部54发出，测定光通过上述双色棱镜49被反射，并射向上述反射镜45。并且，上述测距部56经由上述测距数据控制处理部79被驱动。图像取得用的光从上述图像取得用发光部53发出，由上述小反射镜48反射，并射向上述反射镜45。

[0056] 同时，上述水平旋转马达35、垂直旋转马达43经由上述马达驱动部82被驱动，上述反射镜45被水平旋转、垂直旋转。用来跟踪测定经过该反射镜45被照射的上述测定对象物体72的图像取得用的光被上述测定对象物体72反射，经过上述反射镜45入射到上述图像光接收部51。

[0057] 上述摄像部50对应于上述反射镜45的水平旋转、垂直旋转取得图像。并且，上述图像数据控制处理部78从上述摄像部50取得的图像中判别上述测定对象物体72，运算出在图像中的位置，输入到上述运算处理部76。该运算处理部76从上述测定对象物体72在图像中的位置、及此时从上述角度运算部81取得的仰角、水平角中，运算确定出上述测定对象物体72的方向。

[0058] 基于运算确定出的该测定对象物体72的方向驱动上述水平旋转马达35、垂直旋转马达43，经由上述反射镜45从上述图像取得用发光部53射出的测定光朝向上述测定对象物体72。

[0059] 上述测定光检测部55接收来自上述测定对象物体72的反射测定光，上述测距部56以来自上述测定光检测部55的信号为基础测定到上述测定对象物体72的距离。

[0060] 被测定的距离与仰角、水平角及图像数据相关联，被记录在上述存储部77。并且，经由上述收发部75发送至上述操作装置67。上述显示部70显示有包含上述测定对象物体72的周边的图像以及测距距离、仰角、水平角等测距数据。

[0061] 并且，在取得关于上述测定对象物体72周边的宽范围的图像的情况下，以该测定对象物体72为基准在需要的角度范围内使上述反射镜45水平旋转、垂直旋转，每当将该反射镜45的朝向方向改变规定的角度时，便通过上述摄像部50取得图像，通过上述图像数据控制处理部78数据化图像。并且，经由上述水平角编码器31、仰角编码器41及上述角度运算部81检测出取得图像时的水平角、仰角，将检测出的水平角、仰角和取得的图像数据相关联并记录到上述存储部77。

[0062] 然后，通过合成取得的图像数据，得到宽范围的图像。

[0063] 接下来，将上述三角架84移动到别的已知点，改变上述测量装置20的位置，从不同方向进行有关上述测定对象物体72的测量，以及以该测定对象物体72为基准取得包含该测定对象物体72的周边的图像数据。

[0064] 上述测定对象物体72有多个的情况下也同样顺次取得测距数据、图像数据。

[0065] 通过从2个方向取得有关上述测定对象物体72的测距数据、图像数据，进而进行合成，得到立体图像。

[0066] 图5、图6表示其他的实施方式。另外，在图中与图3所示的项目相同的项目添加了相同的符号，省略了其说明。

[0067] 在该其他的实施方式中，替代上述操作装置67由通用的操作装置85操作测量装置主体21。这种情况下，上述操作装置67可以固定安装在上述测量装置主体21，或者也可以省略。

[0068] 上述操作装置85使用的是具备显示部86、操作部87、存储装置88的例如笔记本型的计算机。或者也可以使用更小型的PDA等。在上述操作装置85的硬盘等存储装置88存储有用来操作上述测量装置20的操作软件91，并且将收发部89、例如卡型的收发部89插入到笔记本型计算机的插卡槽。另外，上述操作软件91具有处理由上述测量装置20送来的数据，或者在上述显示部86显示的功能。并且上述操作软件91具有用来提高测量者的作业性的操作指导功能，并按照作业的流程显示必要的操作内容。

[0069] 一旦通过上述操作部87启动上述操作软件91，输入测定条件等，则从上述收发部89发送指令信号，该指令信号在收发部75被接收。

[0070] 接收信号被输入至运算处理部76，该运算处理部76启动记录在存储部77的测定程序。

[0071] 一旦测定开始，则首先进行测量装置主体21的校平，接下来和上述一样进行测距、图像数据的取得。取得的测距数据、图像数据从上述收发部75发送，通过上述收发部89接收后送入上述操作装置85。上述收发部75、上述收发部89之间的收发通过由共同的协议确立通信用数据的数字信号来进行。

[0072] 另外，在使用作为操作装置的通用的操作装置85的情况下，如果使测定的测距数据、图像数据记录在操作装置85侧的上述存储装置88，就可以记录大量的数据，进而可以提高与测量作业同时进行图像合成等的数据处理并提高作业性。

[0073] 如上所述，根据本发明，具有装置主体和可装卸于该装置主体的操作装置，上述装置主体向测定对象物体照射测定光，基于来自上述测定对象物体的反射光测定位置的测定装置，具有发出上述测定光测定距离的测距部；用来取得图像的摄像部；使测定光朝向上述测定对象物体，使来自上述测定对象物体的反射光朝向光接收部，同时使照射方向的图像朝向上述摄像部的自如旋转的反射镜；检测该反射镜的旋转位置的检测单元；至少控制上述测距部、摄像部及反射镜的旋转位置的控制部，由于上述操作装置具备显示上述摄像部取得的图像的显示部，所以，可以取得宽范围的连续的图像数据，并且可以通过取得测定对象物体的来自多个方向的图像数据合成立体图像，并且操作性、作业性优异。