CN115494474A - Measuring device, optical axis conversion unit, measuring method, and storage medium - Google Patents
Measuring device, optical axis conversion unit, measuring method, and storage medium Download PDFInfo
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Abstract
提供一种测量装置、光轴转换单元、测量方法以及存储介质,测量装置具有:望远镜部,能够沿准直轴发送光或接收光;以及光轴转换单元,具有将沿准直轴的光路的光轴在相对于准直轴的径向上偏移的光学构件,能够使偏移的转换光轴绕准直轴转动。
Provided are a measurement device, an optical axis conversion unit, a measurement method, and a storage medium, the measurement device having: a telescope section capable of transmitting or receiving light along a collimation axis; and an optical axis conversion unit having a The optical member whose optical axis is shifted in the radial direction relative to the collimation axis can rotate the shifted conversion optical axis about the collimation axis.
Description
技术领域technical field
本公开涉及一种测量装置、光轴转换单元、测量方法以及存储有测量程序的存储介质。The present disclosure relates to a measuring device, an optical axis conversion unit, a measuring method, and a storage medium storing a measuring program.
背景技术Background technique
在全站仪等测量装置中,对测定对象进行准直并测角,通过向测定对象照射测距光来测定从测量装置到测定对象的距离。作为在测量装置与测定对象之间存在障碍物的情况下的测量方法,例如,在专利文献1中公开了使用多个测量装置绕过障碍物来测量相对于已知点的测定对象的位置的技术。In a surveying device such as a total station, a measurement target is aligned to measure an angle, and the distance from the measurement device to the measurement target is measured by irradiating the measurement target with distance measuring light. As a measurement method when there is an obstacle between the measurement device and the measurement object, for example,
现有技术文献prior art literature
专利文献patent documents
专利文献1:日本特开2011-247677号Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2011-247677
发明内容Contents of the invention
发明要解决的问题The problem to be solved by the invention
在建筑、土木的作业现场等,有时为了防止物体坠落等而设置有网眼状的网。在隔着像网那样的障碍物进行测量的情况下,测量装置会从测定对象接收被障碍物遮住一部分而缺失的光图像,因此难以求出光图像的重心位置,也不容易求出测定对象的正确位置(例如水平角、铅垂角)。在专利文献1所记载的技术中,绕过障碍物而对测定对象进行测量,但是在该方法中系统的整体结构变得复杂。In construction and civil engineering work sites, etc., mesh-shaped nets are sometimes installed to prevent objects from falling. In the case of measuring through an obstacle like a net, the measuring device will receive a missing light image from the measurement object that is partially covered by the obstacle, so it is difficult to obtain the center of gravity position of the light image, and it is also difficult to obtain the measurement value. The correct position of the object (eg horizontal angle, vertical angle). In the technique described in
本公开是为了解决这样的问题而完成的,其目的在于,提供一种能够通过简单的结构来除去障碍物对测量的影响的测量装置、光轴转换单元、测量方法以及存储有测量程序的存储介质。The present disclosure has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a measurement device, an optical axis conversion unit, a measurement method, and a storage device storing a measurement program capable of eliminating the influence of obstacles on measurement with a simple structure. medium.
用于解决问题的手段means of solving problems
为了达成上述目的,本公开的测量装置具有:望远镜部,能够沿准直轴发送光或接收光,以及光轴转换单元,具有将沿所述准直轴的光路的光轴在相对于所述准直轴的径向上偏移的光学构件,使所述偏移的转换光轴能够绕所述准直轴转动。In order to achieve the above object, the measuring device of the present disclosure has: a telescope section capable of transmitting or receiving light along a collimation axis; A radially offset optical member of the collimation axis enables rotation of said offset conversion optical axis about said collimation axis.
为了达成上述目的,本公开的光轴转换单元具有光学构件,所述光学构件能够装卸地形成于能够发送光和接收光的望远镜部,并将沿所述望远镜部的准直轴的光路的光轴在相对于所述准直轴的径向上偏移,将所述偏移的转换光轴设置为能够绕所述准直轴转动。In order to achieve the above objects, the optical axis conversion unit of the present disclosure has an optical member detachably formed on a telescope portion capable of transmitting and receiving light, and directing light along the optical path of the collimation axis of the telescope portion. The axis is offset in a radial direction relative to the collimation axis, and the offset conversion optical axis is arranged to be rotatable about the collimation axis.
为了达成上述目的,在本公开的测量方法中,所述测量装置具有能够沿准直轴发送光或接收光的望远镜部和将沿所述准直轴的光路的光轴在相对于的所述准直轴的径向上偏移的光学构件,所述测量方法包括以下工序:使所述偏移的转换光轴绕所述准直轴转动,以及在所述光学构件的绕所述准直轴的不同的转动位置,所述测量装置接收从测定对象被导光的光。In order to achieve the above object, in the measurement method of the present disclosure, the measurement device has a telescope part capable of transmitting or receiving light along the collimation axis and the optical axis of the optical path along the collimation axis is opposite to the An optical component radially displaced from a collimation axis, the measurement method comprising the steps of: rotating the shifted converted optical axis around the collimation axis, and rotating the optical component around the collimation axis The measuring device receives the light guided from the measurement object at different rotational positions.
为了达成上述目的,本公开的存储有测量程序的存储介质使计算机执行以下工序:在具有能够沿准直轴发送光或接收光的望远镜部和将沿所述准直轴的光路的光轴在相对于的所述准直轴的径向上偏移的光学构件的测量装置中,使所述偏移的转换光轴绕所述准直轴转动,以及在所述光学构件的绕所述准直轴的不同的转动位置,所述测量装置接收从测定对象被导光的光。In order to achieve the above object, the storage medium storing the measurement program of the present disclosure causes the computer to execute the following steps: the optical axis having the optical axis of the optical path along the collimating axis with the telescope part capable of transmitting or receiving light along the collimating axis In a measuring device for an optical component radially offset relative to said collimation axis, said offset conversion optical axis is rotated around said collimation axis, and in said optical component around said collimation axis For different rotational positions of the shaft, the measuring device receives the light guided from the measuring object.
发明的效果The effect of the invention
根据利用上述手段的本公开的测量装置、光轴转换单元、测量方法以及存储有测量程序的存储介质,能够通过简单的结构来除去障碍物对测量的影响。According to the measurement device, the optical axis conversion unit, the measurement method, and the storage medium storing the measurement program of the present disclosure utilizing the above means, the influence of obstacles on measurement can be removed with a simple structure.
附图说明Description of drawings
图1是本公开的实施方式的测量系统的整体结构图。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a measurement system according to an embodiment of the present disclosure.
图2A是示意性地示出本公开的实施方式的光轴转换单元的侧视图。FIG. 2A is a side view schematically showing an optical axis conversion unit of an embodiment of the present disclosure.
图2B是示意性地示出本公开的实施方式的光轴转换单元的主视图。FIG. 2B is a front view schematically showing the optical axis conversion unit of the embodiment of the present disclosure.
图3是本公开的实施方式的测量装置的控制框图。FIG. 3 is a control block diagram of the measuring device according to the embodiment of the present disclosure.
图4是示出测量系统中的测定方法的流程图。Fig. 4 is a flowchart showing a measurement method in the measurement system.
图5是示出测量装置一边指向测定对象一边使光轴转换单元转动的状态的图。FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the measuring device rotates the optical axis conversion unit while pointing at the measurement object.
图6A是图1的测定装置拍摄测定对象而得到的图像。FIG. 6A is an image of a measurement object captured by the measurement device in FIG. 1 .
图6B是图5的测定装置拍摄测定对象而得到的图像。FIG. 6B is an image obtained by photographing a measurement object by the measurement device in FIG. 5 .
图7是示出本公开的实施方式的变形例的测量方法的流程图。FIG. 7 is a flowchart illustrating a measurement method of a modified example of the embodiment of the present disclosure.
图8A是变形例中的拍摄测定对象而得到的图像,是示出拍摄到的多个光图像的位置关系的图。FIG. 8A is an image obtained by photographing a measurement object in a modified example, and is a diagram illustrating a positional relationship of a plurality of photographed optical images.
图8B是变形例中的拍摄的测定对象的图像,是示出在拍摄到的多个光图像中以在成为基准的一方上重叠另一方的方式进行补正的情形的图。FIG. 8B is an image of a measurement target captured in a modified example, and is a diagram illustrating how correction is performed so that one of the references is superimposed on the other of a plurality of captured optical images.
图8C是变形例中的拍摄测定对象而得到的图像,是示出合成的光图像的图。FIG. 8C is an image obtained by imaging a measurement object in a modified example, and is a diagram showing a synthesized optical image.
附图标记说明:Explanation of reference signs:
1:测量系统,1: Measuring system,
2:测量装置,2: Measuring device,
3:测定对象,3: Measurement object,
4:图像,4: image,
5:障碍物,5: Obstacles,
21:校平部,21: Leveling Department,
22:基座部,22: base part,
23:主体部,23: main body,
24、24’、24”:望远镜部,24, 24’, 24”: telescope department,
24a:望远镜,24a: Telescope,
25:光轴转换单元,25: optical axis conversion unit,
26、26’、26”:器械点,26, 26’, 26”: instrument points,
41(41A、41B):光图像,41 (41A, 41B): light image,
42:影,42: Shadow,
43:中心位置,43: center position,
201:通信部,201: Ministry of Communications,
202:存储部,202: Storage Department,
203:显示部,203: display unit,
204:操作部,204: Operation Department,
205:测距部,205: Distance Measurement Department,
206:追踪光发送部,206: Tracking Light Sending Department,
207:追踪光接收部,207: tracking light receiving unit,
208:水平转动驱动部,208: horizontal rotation drive unit,
209:铅垂转动驱动部,209: vertical rotation drive unit,
210:光轴转动驱动部,210: optical axis rotation drive unit,
211:水平角检测部,211: horizontal angle detection unit,
212:铅垂角检测部,212: plumb angle detection unit,
213:转动检测部,213: rotation detection unit,
214:转动基准传感器,214: Rotate reference sensor,
215:控制部,215: Department of Control,
241:望远镜侧开口面,241: Telescope side opening face,
251:转动部,251: rotating part,
251a:开口部,251a: opening,
252:第一逆反射构件,252: first retroreflective member,
252a:第一开口面,252a: first opening face,
252b:反射部,252b: reflection part,
253:第二逆反射构件,253: Second retroreflective member,
253a:第二开口面,253a: second opening face,
253b:反射部,253b: reflection part,
411、411a、411b:重心位置,411, 411a, 411b: the position of the center of gravity,
412:平均重心位置,412: average center of gravity position,
413:重心位置,413: center of gravity position,
A0:准直轴,A0: collimation axis,
A1:第一光轴,A1: first optical axis,
A2:第二光轴,A2: second optical axis,
B1:光学轴,B1: optical axis,
B2:光学轴,B2: optical axis,
H:水平轴,H: horizontal axis,
L1:光,L1: light,
L2:光,L2: light,
O:测量方向轴,O: Measuring direction axis,
V:铅垂轴,V: vertical axis,
X11、X12、X21、X22:距离,X 11 , X 12 , X 21 , X 22 : distance,
θ11、θ12、θ21、θ22:角度。θ 11 , θ 12 , θ 21 , θ 22 : angles.
具体实施方式detailed description
以下,基于附图对本公开的实施方式进行说明。Embodiments of the present disclosure will be described below based on the drawings.
图1是本公开的实施方式的测量系统1的整体结构图。另外,图2是测量装置2的控制框图。以下,使用该图1、图2对实施方式的测量系统1的整体结构和控制系统进行说明。此外,各装置、配置关系示意性地示出,为了便于说明,与实际的比例尺不同地示出。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a
测量系统1包括测量装置2和测定对象3(目标)。测量装置2例如是全站仪,设置于未图示的三脚架等的脚部,能够测定到测定对象3为止的角度和距离从而进行测量。测量装置2具有能够装卸于上述脚部并进行校平的校平部21、设置在校平部21上的基座部22、能够绕基座部22的铅垂轴V转动地设置的主体部23以及能够绕水平轴H转动地设置于主体部23的望远镜部24。因此,望远镜部24被设置为能够绕水平轴H以及铅垂轴V相对于基座部22转动。校平既可以通过对脚部进行调整而由作业者手动进行,也可以自动校平。另外,测量装置2具有用于控制测量装置2的计算机(未图示)。The
图3是测量装置2的控制框图。通信部201构成为能够与外部设备通信,例如为Bluetooth(注册商标)等无线通信单元。此外,通信部201也可以经由连接端子而作为有线通信单元发挥功能。FIG. 3 is a control block diagram of the
存储部202构成为能够存储与追踪程序或测量方法相关的测量程序等各种程序、测量数据、GPS时间、测量装置2的大小(高度、宽度、深度等)、追踪光接收部207所拍摄到的图像4(参照图6A以及图6B)等各种数据。存储部202能够通过例如HDD(Hard Disk Drive:硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drives:固态驱动器)、闪存等各种存储介质来实现。The
显示部203能够显示追踪光接收部207(光接收部)所接收而拍摄到的图像4等,例如设置在主体部23的后方部。操作部204是能够输入各种动作指示、设定的操作单元。例如,作为动作指示,包括电源的ON(接通)、OFF(断开)的切换、开始测量的触发、测量模式的切换、测量周期的设定等。另外,操作部204也可以包括开关、按钮、拨盘等任意的操作设备、输入设备。在显示部203为触摸面板的情况下,显示部203与操作部204也可以一体形成。The
测距部205包括出射测距光的光发送部和接收被照射来自光发送部的测距光而由测定对象3反射的反射光的光接收部。测距部205例如通过出射作为脉冲激光的测距光并且接收由测定对象3反射的反射光来测定从测量装置2到测定对象3的距离(斜距)。此外,测距方式不限于这样的脉冲方式,例如,也能够应用基于激光的波的数量来进行测距的所谓相位差方式等众所周知的方式。The
追踪光发送部206是能够朝向测定对象3照射追踪光的光源。另外,追踪光接收部207接收由测定对象3反射的追踪光的一部分,例如能够使用转换为电信号的图像传感器(CCD传感器、CMOS传感器等)等光接收元件。追踪光发送部206照射具有扩张角的追踪光。因此,具有距测量装置2的距离越远追踪光照射范围的空间区域越宽的特性。控制部215通过以追踪光接收部207持续接收来自该追踪光发送部206的追踪光的方式控制水平转动驱动部208、铅垂转动驱动部209以及光轴转动驱动部210,能够控制测定对象3的追踪功能。The tracking
水平转动驱动部208控制主体部23,使其能够相对于基座部22绕铅垂轴V在水平方向上转动。铅垂转动驱动部209控制望远镜部24,使其能够相对于主体部23绕水平轴H在铅垂方向上转动。The horizontal
光轴转动驱动部210能够控制光轴转换单元25,使其绕望远镜部24的准直轴A0转动,能够由马达、齿轮构成。The optical axis
另外,在主体部23的内部设置有水平角检测部211(水平编码器)和铅垂角检测部212(铅垂编码器),水平角检测部211检测主体部23的水平方向的转动角(即绕铅垂轴V的旋转角),铅垂角检测部212检测望远镜部24的铅垂方向的转动角(即绕水平轴H的旋转角)。望远镜部24在内部具有包括能够准直测定对象3的光学系统的望远镜24a。望远镜部24内置包括测距光学系统的测距部205,该测距部205的测距光学系统的光路的一部分与望远镜24a的光学系统的一部分共有。从上述的测距部205或追踪光发送部206出射的光从望远镜24a的物侧与准直轴A0同轴地被导光并出射。另外,经由光轴转换单元25而从外部接收的光被导光至准直轴A0上而被测距部205或追踪光接收部207接收。In addition, a horizontal angle detection unit 211 (horizontal encoder) and a vertical angle detection unit 212 (vertical encoder) are provided inside the
转动检测部213构成为能够检测光轴转换单元25所具有的第一逆反射构件252以及第二逆反射构件253的绕准直轴A0的转动位置(例如旋转角)以及转动量中的一者或两者。转动检测部213能够由用于检测旋转一圈的传感器、编码器或加速度传感器等形成。转动基准传感器214由检测转动部251旋转了一圈的光投射接收传感器等形成。The
另外,控制部215例如设置在测量装置2的主体部23内。控制部215进行由水平角检测部211以及铅垂角检测部212检测的角度(水平角以及铅垂角)、由测距部205测定的距离(斜距)、由追踪光接收部207拍摄的图像4等各种信息的获取、存储、运算等,并在例如显示部203上显示该获取结果、运算结果。另外,控制部215根据对操作部204的操作或根据运算结果来进行各部的驱动控制等。In addition, the
如图2所示,光轴转换单元25具有能够绕望远镜部24的准直轴A0转动的转动部251。光轴转换单元25形成为能够相对于望远镜部24装卸。另外,转动部251具有第一逆反射构件252以及第二逆反射构件253。本实施方式的第一逆反射构件252以及第二逆反射构件253为角锥棱镜(corner-cube prism),图2A等中示意性地示出其形状。第一逆反射构件252以及第二逆反射构件253分别具有作为光的入射面以及出射面的开口面(第一开口面252a以及第二开口面253a)和能够反射光的反射部252b、253b。在第一逆反射构件252以及第二逆反射构件253中,反射部252b以及反射部253b分别具有正交的三个反射面,形成为3个方向被包围的内角状(细节未图示)。As shown in FIG. 2 , the optical
第一逆反射构件252具有与望远镜部24的望远镜侧开口面241对置的第一开口面252a且相对于望远镜部24的准直轴A0在正交方向上偏移地配置。因此,准直轴A0和作为反射部252b的中心轴的光学轴B1(通过三个反射面连接的顶部,与第一开口面252a正交的轴)在相对于准直轴A0的正交方向上相对于准直轴A0偏移地配置。另外,第二逆反射构件253具有与第一逆反射构件252的第一开口面252a对置的第二开口面253a且相对于望远镜部24以及第一逆反射构件252偏移地配置。因此,光学轴B1和第二逆反射构件253的光学轴B2(通过三个反射面连接的顶部,与第二开口面253a正交的轴)在相对于准直轴A0正交的方向即与第一逆反射构件252的偏移方向大致相同的方向上偏移地配置。The first
在从望远镜部24出射追踪光、测距光等光L1的情况下,光L1以望远镜部24的准直轴A0为光轴而被导光至第一逆反射构件252侧。从望远镜部24侧被导光的光L1入射到第一开口面252a并被第一逆反射构件252的反射部252b内部反射。被反射部252b反射的光L1沿着相对于准直轴A0上的光L1对称的光路的光轴即第一光轴A1被导光,从第一开口面252a向第二逆反射构件253侧出射。从第一逆反射构件252侧被导光的光L1入射到第二开口面253a并被第二逆反射构件253的反射部253b内部反射。被反射部253b反射的光L1沿着相对于第一光轴A1上的光L1对称的光路的光轴即第二光轴A2被导光,从第二开口面253a出射。然后,从第二开口面253a出射的光L1经由设置有通孔或透光性构件的开口部251a而向测定对象3侧出射。When light L1 such as tracking light or distance measuring light is emitted from the
第二光轴A2形成为与第一光轴A1以及准直轴A0平行。因此,从第二开口面253a出射的光L1相对于从望远镜部24出射的光L1平行且为同一方向,并从准直轴A0偏移地出射。另外,若从出射侧观察图2B的望远镜部24,则准直轴A0、第一光轴A1以及第二光轴A2配置在与准直轴A0正交的直线上。在图2B所示的光轴转换单元25朝向12点的转动位置中,准直轴A0、第一光轴A1以及第二光轴A2以与铅垂轴V重叠的方式定位。The second optical axis A2 is formed parallel to the first optical axis A1 and the collimation axis A0. Therefore, the light L1 emitted from the
本实施方式的测定对象3示出为设置于标杆(pin pole)等的作为逆反射构件的棱镜。此外,测定对象3为了能够进行来自各个方向的测定,能够将多个逆反射性的棱镜结合来构成。另外,测定对象3不限于逆反射构件,也可以配置其他反射构件(例如反射片、目标板或壁等),该其他反射构件能够以可反射从测量装置2照射的光并以测量装置2能够检测到反射光的程度的强度来反射。The
另外,图1示出障碍物5位于测量装置2与测定对象3之间的例子。障碍物5例如为在建筑现场等用于防坠落的网,形成为10~15mm见方左右的网眼状。形成网的网绳的直径例如为2mm~3mm左右。In addition, FIG. 1 shows an example in which an
照射了光L1的测定对象3向与入射方向相反的方向反射。被测定对象3反射的光L2入射到第二逆反射构件253的第二开口面253a并被反射部252b内部反射。被反射部253b反射的光L2沿第一光轴A1被导光,从第二开口面253a向第一逆反射构件252侧出射。从第二逆反射构件253侧被导光的光L2入射到第一开口面252a并被反射部252b内部反射。被反射部252b反射的光L1沿准直轴A0被导光,入射到望远镜部24内。测距部205或追踪光接收部207接收入射到望远镜部24内的光L2。The
在此,参照图4等对测量装置2的测量方法的各工序进行说明。首先,作为步骤S01,通过望远镜24a对测定对象3进行准直。在测定对象3位于望远镜24a的视野的大致中央时,测定对象3大致位于第二光轴A2上。控制部215获取包括测定对象3的光图像41的图像4(参照图6A),并求出光图像41的重心位置411。控制部215以使重心位置411与准直的中心位置43一致的方式,自动追踪望远镜部24的角度。具体来说,连接于望远镜部24的转动部251构成为,在第一逆反射构件252以及第二逆反射构件253的转动过程中,能够以使测定对象3位于被第一逆反射构件252以及第二逆反射构件253转换的转换光轴即第二光轴A2上的方式,相对于基座部22绕水平轴H以及铅垂轴V转动。因此,光轴转换单元25以如下方式进行控制,即,使第二光轴A2总是朝向测量方向轴O侧而定向,使第二光轴A2与测量方向轴O的交点位于测定对象3的附近。重心位置411是根据光图像41而求出的,因此,在存在障碍物5的影42的影响的情况下,有时与实际的测定对象3的中心位置不同。Here, each step of the measuring method of the measuring
作为步骤S02,控制部215通过光轴转动驱动部210使光轴转换单元25的转动部251绕准直轴A0转动。图5示出使图1所示的测量装置2的光轴转换单元25转动180度而相对于准直轴A0位于下方即正面观察时的6点方向的状态。在图5的测量装置2中也与图1的状态(光轴转换单元25朝向12点的状态)同样地,在光轴转换单元25的转动过程中,控制第二光轴A2朝向测量方向轴O侧。因此,能够使第二光轴A2与测量方向轴O的交点位于测定对象3的附近。As step S02 , the
作为步骤S03,获取多个包括测定对象3的光图像41的图像4,以任意地设定的间隔连续地求出各光图像41的重心位置411。另外,控制部215与获取各图像4时的光轴转换单元25的旋转角对应地进行测距以及测角,并对应获取到的各图像4、距离、角度(包括水平角以及铅垂角)而存储在存储部202中。As step S03, a plurality of
具体来说,控制部215从图1的双点划线所示的虚拟偏移的望远镜部24’对测定对象3进行准直而求得测量值。首先,控制部215通过水平角检测部211以及铅垂角检测部212来检测测定对象3的水平角以及铅垂角。检测到的水平角以及铅垂角能够作为从偏移的望远镜部24’对测定对象3进行准直来进行测角时的值(角度θ11)而求得。另外,控制部215通过测距部205来求出从测量装置2到测定对象3的距离。器械点26’的偏移量是已知的,且开口部251a相对于器械点26的位置也是已知的,因此,从器械点26’到开口部251a的距离能够预先求出。另外,从器械点26到开口部251a的距离(光路长度)也是已知的。因此,控制部215能够从测距部205所测距到的值减去从器械点26到开口部251a的距离再加上从器械点26’到开口部251a距离等,而求出从器械点26’到测定对象3的距离X11。另外,器械点26以及器械点26’的位置是已知的,从器械点26’观察到的测定对象3的距离X11和角度θ11(水平角以及铅垂角)是能够求出的,因此,控制部215也能够求出从器械点26观察到的测定对象3的距离X12以及角度θ12(相对于测量方向轴O的角度)。因此,测量装置2能够使用光轴转换单元25求出从器械点26到测定对象3的位置(水平角、铅垂角以及斜距)。Specifically, the
此外,例如,在光轴转换单元25以1秒左右旋转1周的期间,以50msec间隔进行基于测角及测距的测定以及图像4的获取。In addition, for example, while the optical
对于图像4的获取,例如,如图1所示,在光轴转换单元25位于上方的情况下,追踪光接收部207获取图6A所示的图像4。图像4包括与由测定对象3反射的光对应的光图像41A(41)。光图像41A形成为大致圆形,但在图1中,障碍物5配置在第二光轴A2的下方附近,因此,光图像41A的下方的一部分被影42遮光,光图像41A的重心位置411相对于光图像41A的整体稍微位于上方。For acquisition of
另一方面,如图5所示,在光轴转换单元25位于下方的情况下,追踪光接收部207获取图6B所示的图像4。图像4包括与由测定对象3反射的光对应的光图像41B(41)。在图5中,障碍物5配置在第二光轴A2的上方附近,因此,光图像41B的上方的一部分被影42遮光,光图像41B的重心位置411相对于光图像41B整体稍微位于下方。On the other hand, as shown in FIG. 5 , in the case where the optical
这样,在光轴转换单元25旋转过程中,追踪光发送部206出射追踪光,追踪光接收部207接收被反射的追踪光,由此控制部215能够获取通过在多个不同的角度位置(转动位置)对测定对象3准直而使障碍物5的影42的位置的范围不同的多个光图像41,并将它们存储在存储部202中。In this way, during the rotation process of the optical
此外,控制部215能够在光轴转换单元25在小于一周的转动角范围内转动的期间、或在一周以上的转动角范围内转动的期间来获取多个光图像41。另外,控制部215也能够在两周以上的多次转动的期间获取多个光图像41。In addition, the
作为步骤S04,控制部215在使由光轴转动驱动部210驱动的光轴转换单元25的转动从转1圈到转多圈之后,使其停止。作为步骤S05,控制部215对通过多次测量而求出的位置(根据距设置有器械点26或测量装置2的已知点的距离、水平角以及铅垂角而求出的位置)进行平均,将平均重心位置412作为测定对象3的中心位置求出。如上所述,在本实施方式中,由于构成为能够将偏移的转换光轴(第二光轴A2)绕准直轴A0转动,因此能够除去障碍物5的影响,从而求出测定对象3的正确的测量值。As step S04 , the
接下来,对本实施方式的变形例进行说明。图7示出了本变形例的测量装置2的测量方法的各工序。首先,作为步骤S11,通过望远镜24a对测定对象3进行准直。控制部215与上述的步骤S01同样地,控制部215以使重心位置411与准直的中心位置43一致的方式,自动追踪望远镜部24的角度。作为步骤S12,控制部215通过光轴转动驱动部210使光轴转换单元25的转动部251绕准直轴A0转动。此时,连接于望远镜部24的转动部251被控制为,在第一逆反射构件252以及第二逆反射构件253的转动过程中,以使测定对象3位于被第一逆反射构件252以及第二逆反射构件253转换的转换光轴即第二光轴A2上的方式,相对于基座部22绕水平轴H以及铅垂轴V转动。Next, a modified example of the present embodiment will be described. FIG. 7 shows each process of the measuring method of the measuring
作为步骤S13,控制部215通过追踪光发送部206出射作为追踪光的光L1,照射至测定对象3。由测定对象3反射的光L2被望远镜部24内的追踪光接收部207接收。控制部215将追踪光接收部207所接收的光L2作为光图像41而包含于图像4中,并将图像4的数据存储于存储部202。另外,控制部215与获取各图像4时的光轴转换单元25的旋转角对应地进行测距以及测角,并对应获取到的各图像4以及测定对象3相对于器械点26’的距离X11、角度θ11(包括水平角以及铅垂角)而存储在存储部202中。As step S13 , the
作为步骤S14,控制部215将相对于器械点26’的距离X11以及角度θ11转换为相对于测量装置2的实际的器械点26的距离X12以及角度θ12。然后,在步骤S15中,控制部215将在步骤S13中获取到的图像4的中心位置(更具体来说,准直的中心位置43)作为从器械点26观察到的角度θ12的位置对应关联,并存储在存储部202中。As step S14 , the
作为步骤S16,控制部215在与步骤S13中获取距离X11、角度θ11以及图像4时的光轴转换单元25的转动位置不同的绕准直轴A0的转动位置(例如,图5的光轴转换单元25的位置),接收来自测定对象3的光,并进行与从步骤S13到步骤S15的处理同样的处理。控制部215以任意设定的间隔连续地获取包括测定对象3的光图像41的多个图像4。例如,在光轴转换单元25为图5的状态的情况下,控制部215测定距器械点26”的距离X21以及角度θ21,求出包括光图像41的图像4、距器械点26的距离X21以及角度θ21。因此,控制部215在将器械点26设为共同点的同时从多个不同的位置的偏移观察点测定距偏移后的器械点26”(或器械点26’)的距离X21以及角度θ21,能够求出包括光图像41的图像4、距器械点26的距离X22以及角度θ22。控制部215将获取到的图像4及距器械点26的距离X22以及角度θ22与存储部202对应地存储。As step S16, the
作为步骤S17,控制部215基于在成为基准的偏移观察点获取到的图像4,对光图像41进行较亮合成。作为一个示例,图8A以使光图像41A的重心位置411a以及光图像41B的重心位置411b一致的方式示出了光图像41A(由实线示出)和光图像41B(由虚线示出),光图像41A是在图1中光轴转换单元25位于准直轴A0的上方的情况下测量装置2所获取到的光图像,光图像41B是在图5中光轴转换单元25位于准直轴A0的下方的情况下测量装置2所获取到的光图像。此外,图8A~图8C的光图像41A、41B和图6A以及图6B的光图像41A、41B分别示出相同测定对象3的像,但在图8A~图8C中,为了简化,省略了表示高亮度区域的阴影线的图示。As step S17 , the
光图像41A以及光图像41B示出从相同测定对象3反射的光,但是对光图像41A的重心位置411a进行测定的距离X12以及角度θ12和对光图像41B的重心位置411b进行测定的距离X22以及角度θ22不同。在本变形例中,使光图像41B的位置移动相当于与角度θ22-角度θ12之差Δθ的像素数来对光图像41B进行修正(参照图8B)。可以通过将图像4和能够拍摄的立体角预先对应关联来求出光图像41B的相对于差Δθ的移动量。由此,光图像41B能够以光图像41A为基准,与影42的有无、位置无关地使像的轮廓几乎一致。The
之后,控制部215对重叠状态的光图像41A和光图像41B进行较亮合成。较亮合成是对多个图像的处于相同位置的像素彼此进行比较,采用较亮的像素来生成合成图像的图像合成方法。因此,在对光图像41和光图像41B进行较亮合成的情况下,能够求出除去了障碍物5的影42的影响的光图像41C(参照图8C)。然后,控制部215求出光图像41C的重心位置413,能够求出与重心位置413对应的角度作为到测定对象3为止的正确的角度。After that, the
此外,作为光图像41C的距离,也可以对重心位置411a的距离X12和重心位置411b的距离X22进行平均而求出。光图像41C的角度(水平角,铅垂角)以及距离不限于本变形例所示的计算方法,也可以由任意其他的计算方法求出。In addition, as the distance of the
之后,作为步骤S18,控制部215停止光轴转换单元25的转动,结束对测定对象3的测量。Thereafter, as step S18 , the
如上所述,在本实施方式中,对测量装置2具有望远镜部24和光轴转换单元25的结构进行了说明,该望远镜部24能够沿准直轴A0发送光或接收光,该光轴转换单元25具有将沿准直轴A0的光路的光轴在相对于准直轴A0的径向上偏移的光学构件(第一逆反射构件252以及第二逆反射构件253),使偏移的转换光轴能够绕准直轴A0转动。通过这样的结构,测量装置2能够在不同的角度对测定对象进行准直,因此,能够以简单的结构构成能够除去障碍物5对测量的影响的测量装置2、光轴转换单元25、测量方法以及存储有测量程序的存储介质。As described above, in the present embodiment, the configuration in which the
另外,第一逆反射构件252以及第二逆反射构件253能够将分别入射至第一开口面252a以及第二开口面253a的光向相对于入射光平行且相反的方向反射,因而在第一逆反射构件252以及第二逆反射构件253的相对于望远镜部24的安装时,不需要高的安装精度。因此,测量装置2能够容易地转换光轴。In addition, the first
另外,光轴转换单元25形成为能够相对于望远镜部24装卸,因此,在没有障碍物5的环境下进行测量的情况下,能够拆下光轴转换单元25并通过通常的测量方法测量测定对象3。测量装置2能够根据光轴转换单元25的装卸状态,在转换光轴进行测量的模式和不转换光轴而进行通常的测量的模式之间进行切换。In addition, the optical
以上对本公开的实施方式的说明结束,但本公开的形态并不限于该实施方式。The above is the end of the description of the embodiment of the present disclosure, but the aspect of the present disclosure is not limited to the embodiment.
例如,在上述实施方式中,对控制部215在步骤S04中使光轴转换单元25的转动停止之后在步骤S05中求出平均重心位置412的示例进行了说明,但并不限于这些测量方法。例如,也可以为,控制部215根据预先设定的数量的光图像41求出平均重心位置412,以使平均重心位置412与光接收元件的中心位置(准直的中心位置43)一致的方式,对光轴转换单元25的转动动作和望远镜部24的绕水平轴H以及铅垂轴V的转动动作的角度以及同步进行修正,在判定为平均重心位置412与光接收元件的中心位置(准直的中心位置43)稳定地一致的情况下,使光轴转换单元25的转动停止。For example, in the above embodiment, an example was described in which the
另外,第一逆反射构件252以及第二逆反射构件253既可以使第一开口面252a以及第二开口面253a以相接的方式设置为一体,也可以使它们以分离的方式单独设置。另外,第一逆反射构件252以及第二逆反射构件253不限于角锥棱镜,也可以由具有逆反射特性的其他的光学构件构成。In addition, the first
另外,作为将沿准直轴A0的光路的光轴在相对于准直轴A0的径向上偏移的光学构件,不限于逆反射构件,也可以由通过对多次反射进行组合而能够偏移光轴的一个或多个反射构件构成。例如,作为反射构件,既可以使用具有多个反射面的棱镜,也可以组合多片反射镜来构成。作为能够将光轴偏移的结构,也可以组合两个或三个以上的反射面而设置为潜望镜状。In addition, as an optical member that shifts the optical axis of the optical path along the collimation axis A0 in the radial direction relative to the collimation axis A0, it is not limited to a retroreflective member, and it may be possible to shift by combining multiple reflections. The optical axis is composed of one or more reflective members. For example, as the reflection member, a prism having a plurality of reflection surfaces may be used, or a plurality of reflection mirrors may be combined. As a configuration capable of shifting the optical axis, two or more reflective surfaces may be combined to form a periscope.
另外,在求出平均重心位置412时,控制部215既可以通过转动检测部213检测光轴转换单元25的转动位置来与预先确定的转动位置对应地获取多个光图像41,也可以省略转动检测部213而与光轴转换单元25的转动位置无关地获取多个光图像41。在省略转动检测部213的结构的情况下,也可以使用步进马达作为光轴转动驱动部210的马达。In addition, when obtaining the average center-of-
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