JP2001296124A - ３次元座標計測方法及び３次元座標計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】人的作業を殆ど必要とせずに大型構造物に対し
てもその３次元座標を短時間で、且つ高精度に自動計測
できる３次元座標計測方法を提供する。 【解決手段】測定対象物体７の表面上に設けられた複数
個のターゲット点８ａまでの直線距離を測定する光波距
離計１ａと、その光軸の傾け角度を測定する測角計１ｂ
とを用い、距離計１ａの光軸をターゲット８の中心に合
わせ込んだ際の測定距離と測定角度からターゲット点８
ａの３次元座標を計測する３次元座標計測方法におい
て、各ターゲット８を２台のマクロ自動視準用ＴＶカメ
ラ５ａ，５ｂにより２方向から観察し、得られた画像を
処理して各ターゲット点８ａに対する概略の３次元座標
を認識し、次いで認識されたターゲット点８ａの１点が
ミクロ視準範囲内に入るように距離計１ａの光軸を概略
合わせ込んだ後、距離計１ａの光軸が１つのターゲット
８の中心に一致するように合わせ込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶、橋梁、土
木、建築等の大型構造物、並びにこれらを構成する製作
部材等の３次元座標を計測するための３次元座標計測方
法及び３次元座標計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】船舶、橋梁、土木、建築等の大型構造物
の３次元形状を計測するには、トランシットや巻き尺、
下げ振りなどを利用した２次元的な測定装置が主に用い
られている。これに対し近年、測量の分野で発展してき
た３角測量や、光波距離計を用いた測距，測角法による
測量機を利用して、大型構造物の３次元測定が行われる
ようになっている。

【０００３】一例として、１台の計測機で計測対象物
（測定対象物体）上の任意の点の３次元座標値を計測で
きる３次元座標計測システムが、商品名「ＭＯＮＭＯ
Ｓ」として、株式会社ソキアから市販されている。この
装置は、予め任意の２点を計測して３次元座標系を設定
したのち、各測点に設けた反射ターゲット（ターゲット
点）を視準して水平角、鉛直角、測距の３要素を同時に
計測する。そして、座標変換の解析、演算を行って３次
元座標値を求めるもので、１００ｍ離れた距離で±１mm
以下の高い精度が得られるものである。

【０００４】しかしながら、前記「ＭＯＮＭＯＳ」を含
めて従来の計測機は、視準作業において望遠鏡のピント
合わせや反射ターゲットの中心と望遠鏡の十字線の中心
合わせを人間の目視によって行っていたため、作業が煩
雑で視準作業に時間を要し、また計測者の人的誤差が入
りやすい。つまり、人為的な作業を要することが、能率
の低下や計測精度の低下を招く要因となっていた。

【０００５】このような欠点を解決するために、目視に
よる視準作業を自動化する機能を持たせたものが、ライ
カジオシステム株式会社の商品名「ＴＣＡ１１００」シ
リーズや株式会社ソキアの商品名「ＣＹＢＥＲ ＭＯＮ
ＭＯＳ」として市販されている。これらは、光波距離計
の光軸と同軸にＣＣＤカメラ等の撮像手段を備え、撮像
手段で捕らえた画像から反射ターゲットの中心位置を検
出し、撮像装置の中心位置と反射ターゲットの中心位置
のズレ量を算出し、一致していない場合は測角儀をズレ
量に対応する量だけモータにて駆動し、一致させるよう
にしたものである。

【０００６】この種のシステムは、反射ターゲットの位
置、測定順序の条件を初期設定した後、撮像装置で捕ら
えた反射ターゲットを画像処理装置で抽出し、反射ター
ゲットの中心と撮像装置の光軸を一致させるように撮像
装置の水平角、鉛直角をサーボモータで駆動させ自動視
準し、計測するものである。なお、自動視準をするため
には、反射ターゲットを撮像装置の視野内に入れる必要
があり、反射ターゲットの位置の座標値が既知の場合に
は作業者が設計データを基に計測器からの反射ターゲッ
トの位置の座標を直接入力し、未知の場合には手動又は
コントローラにより撮像装置を反射ターゲットに向け、
撮像装置視野内に入れる作業を繰り返してティーチング
するものである。

【０００７】また、特開平８−１３６２１８号公報や特
開平９−１４９２１号公報では、計測対象物の設計寸法
値又は３次元設計座標値を基に、解析用コンピュータに
よって、反射ターゲットの位置を計測機からの座標に変
換して視準方向を決定し、自動計測をする方法が提案さ
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
の装置にあっては次のような問題があった。即ち、反射
ターゲットの３次元座標が未知の場合には、各測点にＣ
ＣＤカメラを向けてモニタ画面に入れる作業を繰り返し
てティーチングする必要があり、複雑な人手作業を伴い
自動化のメリットが期待できない。

【０００９】また、３次元座標が設計寸法値や３次元座
標値から既知である場合にも、設計座標系と計測座標系
を合わせる作業を、たとえ解析用コンピュータで座標変
換を行うにしても、初期設定において少なくとも２点の
基準となる反射ターゲットを測定する必要があり、人手
作業の手間がかかるものであった。

【００１０】また、組立工程等の部材の位置決めに使用
する場合には、測点の位置が設計寸法値に対して、撮像
装置視野外にずれている場合が殆どであり、反射ターゲ
ット位置を設計値から算出しても、視準視野内に反射タ
ーゲットがなく、視野外に反射ターゲットの探索を行う
ために、計測時間がかかる問題があった。

【００１１】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、反射ターゲットの位置
の座標等が未知の場合であっても人的作業を殆ど必要と
せず、大型構造物に対してもその３次元座標を短時間
で、且つ高精度に、実質的に自動計測することのできる
３次元座標計測方法及び３次元座標計測装置を提供する
ことにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】（構成）上記課題を解決
するために本発明は次のような構成を採用している。

【００１３】即ち本発明は、測定対象物体の表面上のタ
ーゲット点までの直線距離を測定する光波距離計と該光
波距離計の光軸の傾け角度を測定する測角計とを用い、
前記光波距離計の光軸を測定対象物体表面上のターゲッ
ト点に合わせ込んだ後の測定距離と測定角度から前記タ
ーゲット点の３次元座標を計測する３次元座標計測方法
であって、前記測定対象物体表面全体の複数のターゲッ
トを撮像手段で観察し、得られた画像を処理して前記測
定対象物体表面上の複数のターゲット点に対する概略の
３次元座標を認識する座標認識ステップと、前記座標認
識ステップにより認識されたターゲット点の１つが前記
視準範囲内に入るように前記光波距離計の光軸を概略合
わせ込むマクロ視準ステップと、前記マクロ視準ステッ
プにより概略合わせ込まれた前記光波距離計の光軸が前
記ターゲット点の１つに一致するように合わせ込むミク
ロ視準ステップと、を有することを特徴とするものであ
る。

【００１４】また本発明は、光波距離計を用いて測定対
象物体表面上のターゲット点までの直線距離を測定する
距離計測手段と、前記光波距離計の光軸の向きを水平方
向及び鉛直方向に可変する光軸駆動手段と、前記光波距
離計の光軸の水平角度及び鉛直角度を測定する光軸角度
測定手段と、前記光波距離計の光軸を、前記光軸駆動手
段を用いて前記測定対象物体表面上の１点のターゲット
点の近傍からターゲット点に合わせ込むミクロ自動視準
手段と、前記測定対象物体表面全体の複数のターゲット
を１方向又は少なくとも２方向から観察する撮像手段
と、前記撮像手段によって得られた画像を処理して前記
測定対象物体表面上の複数のターゲット点の概略の３次
元座標を演算するマクロ位置認識手段と、前記マクロ位
置認識手段によって認識されたターゲット点の１点が前
記ミクロ自動視準手段の視準範囲内に入るように、前記
光波距離計の光軸を概略合わせ込むマクロ自動視準手段
とを備え、前記マクロ自動視準手段によって前記測定対
象物体上のある１点のターゲット点の近傍に前記光波距
離計の光軸を概略合わせ込み、次いで前記ミクロ自動視
準手段を用いて前記光波距離計の光軸を前記ターゲット
点に合わせ込み、しかるのち前記距離計測手段と前記光
軸角度測定手段を用いて前記ターゲット点の３次元座標
を測定し演算することを特徴とするものである。

【００１５】さらに、上記の３次元座標計測方法におい
て、前記測定対象物体表面上の複数のターゲット点につ
き順次、前記マクロ自動視準手段と前記ミクロ自動視準
手段を用いて前記光波距離計の光軸を合わせ込んだ後、
前記距離計測手段と前記光軸角度測定手段を用いて３次
元座標を測定し演算することにより、前記測定対象物体
の全体形状を自動的に計測することを特徴とする構成と
するとよい。

【００１６】また本発明は、光波距離計を用いて測定対
象物体表面上のターゲット点までの直線距離を測定する
距離計測手段と、前記光波距離計の光軸の向きを水平方
向及び鉛直方向に可変する光軸駆動手段と、前記光波距
離計の光軸の水平角度及び鉛直角度を測定する光軸角度
測定手段と、前記光波距離計の光軸を、前記光軸駆動手
段を用いて前記測定対象物体表面上の１点のターゲット
点の近傍からターゲット点に合わせ込むミクロ自動視準
手段と、前記測定対象物体表面全体の複数のターゲット
を１方向又は少なくとも２方向から観察する撮像手段
と、前記撮像手段によって得られた画像を処理して前記
測定対象物体表面上の複数のターゲット点の概略の３次
元座標を演算するマクロ位置認識手段と、前記マクロ位
置認識手段によって認識されたターゲット点の１点が前
記ミクロ自動視準手段の視準範囲内に入るように、前記
光波距離計の光軸を概略合わせ込むマクロ自動視準手段
と、前記マクロ自動視準手段によって前記測定対象物体
上のある１点のターゲット点の近傍に概略合わせ込まれ
た前記光波距離計の光軸を、前記ミクロ自動視準手段に
よって前記ターゲット点に合わせ込む視準制御手段と、
前記視準制御手段で合わせ込まれた前記ターゲット点に
ついて、前記距離計測手段と前記光軸角度測定手段を用
いて前記ターゲット点の３次元座標を測定し演算する３
次元座標測定手段と、を備えたことを特徴とするもので
ある。

【００１７】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものが挙げられる。

【００１８】(1) 前記測定対象物体表面上の複数のター
ゲット点につき順次、前記視準制御手段により前記光波
距離計の光軸を合わせ込み、前記３次元座標測定手段に
より前記ターゲット点の３次元座標を測定し演算するこ
とにより、前記測定対象物体の全体形状を自動的に計測
することを特徴とするものであること。

【００１９】(2) 前記撮像手段は、前記光軸駆動手段の
回転軸中心を基準にして垂直方向に同じ高さに固定して
設置され、前記測定対象物体表面全体の複数のターゲッ
トを１方向から観察することを特徴とするものであるこ
と。

【００２０】(3) 前記マクロ位置認識手段は、ステレオ
立体視の方法に基づいて概略の３次元座標を演算するこ
とを特徴とするものであること。

【００２１】(4) 前記マクロ視準手段は、前記マクロ位
置認識手段でステレオ立体視の方法に基づいて計測され
た概略の前記ターゲットの３次元座標と、前記測定対象
物体表面のターゲットを観察する前記撮像手段の光軸と
前記光波距離計の光軸との位置関係とから、前記ターゲ
ットの概略方向を前記光波距離計からの方向に変換し
て、前記光波距離計の光軸を前記ターゲットの方向に向
けることを特徴とするものであること。

【００２２】(5) 前記撮像手段は、前記光軸駆動手段の
回転軸中心を基準にして、水平方向に等しい距離離し、
垂直方向には同じ高さに、１台ずつ固定して設置され、
前記測定対象物体表面全体の複数のターゲットを２方向
から観察することを特徴とするものであること。

【００２３】(6) 前記撮像手段は、前記光軸駆動手段に
搭載されて、前記測定対象物体表面全体のターゲット点
を観察することを特徴とするものであること。

【００２４】(7) 前記座標認識ステップは、２つ以上の
撮像手段を用いて、得られた２つ以上の画像を用いて、
三角測量の方法に基づいて、前記測定対象物体表面上の
複数のターゲット点に対する概略の３次元座標を認識す
ることを特徴とするものであること。

【００２５】(8) 前記座標認識ステップにおける、三角
測量の方法はステレオ立体視を用いることを特徴とする
ものであること。

【００２６】（作用）本発明によれば、測定対象物体表
面上の複数のターゲットを１方向又は少なくとも２方向
から撮像し、撮像して得られた画像を処理することによ
り、測定対象物体表面上の複数のターゲットのマクロ座
標を認識することができる。そして、この認識結果に基
づいて、光波距離計の光軸を各ターゲットのうちの１個
ないし複数個に向けて、ミクロ自動視準の視準範囲内に
概略合わせ込むマクロ自動視準を行い、続いて光波距離
計の光軸をターゲットの中心に合わせ込むミクロ自動視
準を行うようにしているので、ターゲット点の位置が未
知の場合であっても人的作業を殆ど要することなく自動
視準を行うことができる。従って、測定対象物体に設置
された複数のターゲット点の位置の座標及び測定対象物
体の全体形状を高速に略無人で計測することが可能とな
り、人的作業を殆ど必要とせずに大型構造物に対しても
その３次元座標を短時間で、且つ高精度に、実質的に自
動計測することが可能となる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。

【００２８】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係わる大型構造物の３次元座標計測装置１
４の概略構成を説明する図であり、図２は図１の３次元
座標計測装置の基本構成を示すブロック図である。

【００２９】図１において、１は測距測角計、２は光軸
駆動手段としての水平回転駆動モータ、３は光軸駆動手
段としての鉛直回転駆動モータ、４は後述する光波距離
計と同軸上に設置されたミクロ自動視準用ＴＶカメラ、
５は測定対象物体７全体を視野にする撮像手段としての
マクロ位置認識用ＴＶカメラ、６はミクロ自動視準手
段、マクロ位置認識手段、ミクロ自動視準手段、視準制
御手段、及び３次元座標測定手段としての画像処理・制
御用パーソナルコンピュータ、７は測定対象物体、８は
測定対象物体７の表面の測点に設置されたターゲット、
１４は３次元座標計測装置である。

【００３０】図２に示すように、測距測角計１は、測定
対象物体７の表面上に設置されたターゲット点８ａまで
の直線距離を計測可能な光波距離計１ａと、光波距離計
１ａの光軸の水平角度と鉛直角度を測定する測角計１ｂ
で構成されている。光波距離計１ａの光軸は、水平回転
駆動モータ２と鉛直回転駆動モータ３により、水平と鉛
直の２軸の任意の方向に変位可能であり、画像処理・制
御用パーソナルコンピュータ６からの角度設定により駆
動される。測定対象物体７の表面の測点に設置されたタ
ーゲット８は、反射プリズム又は反射シートであり、３
次元座標計測装置に設置された照明光源（図示せず）か
ら発射された光波を計測装置に反射する。

【００３１】なお、反射プリズムや反射シートは、直径
２５〜１００mm（φ５０mm程度が多い。）であるが、本
明細書ではターゲット点８ａは反射プリズムや反射シー
トの中心点（0.5〜1.0mm程度。）を示す。また、反射プ
リズムや反射シートをターゲット８という。

【００３２】ミクロ自動視準用ＴＶカメラ４は、視野内
に１個のターゲット点８ａが入るような、例えば１．５
°の視野角を持ち、捕らえたターゲット点８ａの画像信
号を画像処理・制御用パーソナルコンピュータ６に出力
する。画像処理・制御用パーソナルコンピュータ６で
は、ターゲット８の中心位置を画像処理によって算出
し、光波距離計１ａと同軸のミクロ自動視準用ＴＶカメ
ラ４の視野中心とターゲット８の中心とのズレが無くな
るように、モータ２，３を駆動する量を算出する。そし
て、この算出値をモータ２，３に設定して、ターゲット
８の中心が光波距離計１ａの光軸と一致するように、合
わせ込むミクロ自動視準を実行する。

【００３３】マクロ位置認識用ＴＶカメラ５は、測定対
象物体７の表面全体の複数のターゲット８を観察できる
ように視野角が設定されており、１台のＴＶカメラ５で
捕らえた画像を画像処理・制御用パーソナルコンピュー
タ６に出力する。

【００３４】画像処理・制御用パーソナルコンピュータ
６は、入力された画像に基づいて画像処理を行い、マク
ロ位置認識用ＴＶカメラ５で捕らえた画像におけるター
ゲット点８ａの位置を算出し、マクロ位置認識をする。
測定対象物体７全体を視野にするマクロ位置認識用ＴＶ
カメラ５と光波距離計１ａの光軸との相対位置は、製作
時に予め求めておくことにより、マクロ位置認識用ＴＶ
カメラ５で検出されたターゲット点８ａの位置を基に、
光波距離計１ａからの水平角と鉛直角を算出することが
できる。また、画像処理・制御用パーソナルコンピュー
タ６では、各ターゲット点８ａについて算出された水平
角と垂直角を駆動モータ２，３に設定し、光波距離計１
ａをターゲット点８ａの方向に向け、ミクロ視準用ＴＶ
カメラ４の視野内に１個のターゲット点８ａを入れるこ
とができる。

【００３５】ミクロ自動視準用ＴＶカメラ４の視野に１
個のターゲット点８ａを入れた後、ミクロ自動視準を実
行して、ミクロ自動視準によりターゲット８の中心と光
波距離計１ａの光軸を合わせ込み、一致した後、光波距
離計１ａでターゲット点８ａまでの直線距離を、測角計
１ｂで光波距離計１ａの水平角度と鉛直角度を測定し、
ターゲット点８ａの３次元位置を自動的に計測する。

【００３６】測定対象物体７全体を視野にするマクロ位
置認識用ＴＶカメラ５で認識したターゲット８の位置を
基に、光波距離計１ａからターゲット点８ａまでの水平
角度と鉛直角度を算出する方法を、図３を用いて説明す
る。ここでは、ＴＶカメラ５の光軸は、鉛直方向には光
波距離計１ａの回転軸中心に対して同じ高さで水平に設
置され、水平方向には光波距離計１ａの回転軸中心に対
して距離ｄ離れた位置に、水平回転基準軸と平行に設置
する。また、ＴＶカメラ５は、回転駆動モータで角度を
変えられることなく、固定して設置される。

【００３７】光波距離計１ａからターゲット点８ａヘの
鉛直角度は、鉛直高さが同じであるから、ＴＶカメラ５
の視野におけるターゲット点８ａの垂直角度そのままで
よく、水平角度のみを、ＴＶカメラ５から検出したの
ち、変換する処理が必要となる。

【００３８】図３に示すように、ターゲット点８ａが、
光波距離計１ａから距離Ｌ、水平方向にｗの位置にある
場合は、光波距離計１ａからの水平角度α、ＴＶカメラ
５の視野内での水平角度βは、式(1)(2) で表される。

【００３９】 ｔａｎα＝ｗ／Ｌ … (1) ｔａｎβ＝（ｗ−ｄ）／Ｌ … (2) 従って、式(1) と式(2) から、αは式(3) で算出され
る。

【００４０】 α＝ｔａｎ^-1（ｔａｎβ＋ｄ／Ｌ）… (3) しかし、式(3) におけるＬはＴＶカメラ５では計測でき
ない値であり、未知数であるため、本実施形態ではαを
決定するために、図４に示すように測定対象物体７と光
波距離計１ａに最も近いターゲット点８ａまでの距離Ｌ
１、最も遠いターゲット点８ａまでの距離Ｌ２の中間値
Ｌ０を式(3) に代入して、式(4) のようにαを算出する
ことにした。

【００４１】しかし、ターゲット点８ａまでの実距離は
測定対象物体７との最小距離Ｌ１から最大距離Ｌ２まで
変化するので、図４に示すように、実質的にミクロ自動
視準用ＴＶカメラ４の視野範囲と略同程度の角度誤差１
３が生じ、ターゲット点８ａの中間値Ｌ０で算出した角
度との誤差Δαは、式(5)(6) から求めた、式(7)(8)と
なる。

【００４２】 α ＝tan^-1（tanβ+d/L0） … (4) α1＝tan^-1（tanβ+d/L1） … (5) α2＝tan^-1（tanβ+d/L2） … (6) tanα-tanα2= tan(α2+Δα2)-tanα2=ｄ(1/L0-1/L2)…(7) tanα1-tanα= tanα1-tan(α1+Δα1)=ｄ(1/Ll-1/L0)…(8) 測定対象物体７の大きさから、Ｌ１＝１０ｍ，Ｌ２＝３
０ｍである時、光波距離計１ａとマクロ位置認識用ＴＶ
カメラ５との間隔ｄを１５０mmととれば、α，α1，α2
があらゆる角度をとった場合の誤差量の最大値がΔα１
＝０．４３°，Δα２＝０．１５°になり、ミクロ自動
視準用ＴＶカメラ４の視野角が、例えば１．５°以下の
とき、その範囲内に誤差範囲を収めることができ、ミク
ロ自動視準を可能とする。

【００４３】本実施形態のように、Ｌｌ，Ｌ２，ｄを選
択することで、マクロ位置認識用ＴＶカメラ５で検出し
たターゲット点８ａの水平角度から、光波距離計１ａか
らターゲット点８ａへの水平角度を決定することがで
き、ミクロ自動視準用ＴＶカメラ４の視野内にターゲッ
ト点８ａを入れることができ、ターゲット８の中心と光
波距離計１ａの光軸とを一致させることが可能となる。

【００４４】図５は、本実施形態での３次元座標の計測
手順を説明するためのフローチャートである。まず、マ
クロ位置認識用ＴＶカメラ５の視野に、測定対象物体７
の表面に設置された全てのターゲット点８ａが入るよう
に、３次元座標計測装置を設置する。

【００４５】次いで、マクロ位置認識用ＴＶカメラ５で
捕らえた全てのターゲット点８ａについて、ＴＶカメラ
５の画像からターゲット点８ａの水平角度と垂直角度を
算出したのち、光波距離計１ａからの水平角度と鉛直角
度に変換するマクロ位置認識を行う。そして、マクロ位
置認識された複数のターゲット点８ａは、例えばマクロ
位置認識用ＴＶカメラ５で捕らえた画像の左上から右下
への順番で、画像処理・制御用パーソナルコンピュータ
６から順次、水平角度と鉛直角度を駆動モータ２，３に
設定し、モータを駆動させて、光波距離計１ａをターゲ
ット８の方向に向けて、ミクロ自動視準用ＴＶカメラ４
の視野内にターゲット点８ａを入れるようにマクロ自動
視準をする。そして、ミクロ自動視準用ＴＶカメラ４の
視野内にあるターゲット８について、光波距離計１ａの
光軸とターゲット８の中心とを合わせ込む。

【００４６】光波距離計１ａの光軸とターゲット８の中
心が一致した後、光波距離計１ａでターゲット点８ａま
での直線距離と、測角計１ｂで光波距離計１ａの光軸の
水平角度と鉛直角度を測定し、ターゲット点８ａの３次
元座標を演算して求める。１個のターゲット点８ａにつ
いて計測が完了した後、次のターゲット点８ａについて
同様の作業を行い、全ターゲット点８ａの計測を行い、
全体形状を計測する。

【００４７】このように本実施形態によれば、測定対象
物体７の表面全体の複数のターゲット点８ａに対し、マ
クロ位置認識用ＴＶカメラ５により１方向から観察する
ことにより、ターゲット点８ａのマクロ位置を認識し、
水平回転駆動モータ２と鉛直回転駆動モータ３を駆動し
て、光波距離計１ａの光軸をターゲット点８ａの１点な
いし複数点に向けて、ミクロ自動視準の視準範囲内に概
略合わせ込むマクロ自動視準を行うことができる。

【００４８】そして、マクロ自動視準を行うことができ
ることから、人為的作業を殆ど要することなく、ミクロ
自動視準で光波距離計１ａの光軸をターゲット８の中心
に合わせ込むことができる。この状態で、光波距離計１
ａと測角計１ｂによりターゲット点８ａまでの距離と水
平角度と鉛直角度を測定し、ターゲット点８ａの３次元
座標を演算することにより、測定対象物体７に設置され
た複数のターゲット点８ａの座標及び測定対象物体７の
全体形状を、実質的に高速に無人で計測することが可能
となる。

【００４９】（第２の実施形態）図７は、本発明の第２
の実施形態に係わる大型構造物の３次元座標計測装置２
１の概略構成を説明する図であり、図８は図７の３次元
座標計測装置２１の基本構成を示すブロック図である。
なお、前記図１及び図２と同一部分には同一符号を付し
て、その詳しい説明は省略する。

【００５０】本実施形態が先に説明した第１の実施形態
と異なる点は、２台のマクロ位置認識用ＴＶカメラ５
ａ，５ｂを設けたことにある。即ち、ミクロ自動視準用
ＴＶカメラ４を挟んで２台のマクロ自動視準用ＴＶカメ
ラ５ａ，５ｂが設置されている。各マクロ自動視準用Ｔ
Ｖカメラ５ａ，５ｂは、測定対象物体７の表面全体の複
数のターゲット８を観察できるように視野角が設定され
ており、各々のＴＶカメラ５ａ，５ｂで捕らえた画像を
画像処理・制御用パーソナルコンピュータ６に出力す
る。画像処理・舗御用パーソナルコンピュータ６は、入
力された２つの画像に基づいて画像処理を行い、第１の
実施形態と同様に、マクロ位置認識用ＴＶカメラ５ａ，
５ｂで捕らえた画像におけるターゲット点８ａの位置を
算出し、マクロ位置認識をする。

【００５１】測定対象物体７の全体を視野にする２台の
ＴＶカメラ５ａ，５ｂと光波距離計１ａの光軸との相対
位置は、製作時に予め求めておくことにより、２台のＴ
Ｖカメラ５ａ，５ｂで検出されたターゲット点８ａの位
置を基に、光波距離計１ａからの水平角と鉛直角とを算
出することができる。

【００５２】ミクロ自動視準用ＴＶカメラ４の視野に１
個のターゲット点８ａを入れた後、ミクロ自動視準を実
行して、ミクロ自動視準によりターゲット８の中心と光
波距離計の光軸を合わせ込み、一致した後、光波距離計
１ａでターゲット点８ａまでの直線距離を、測角計１ｂ
で光波距離計の水平角度と鉛直角度を測定し、ターゲッ
ト点８ａの３次元位置を自動的に計測する。

【００５３】測定対象物体７の全体を視野にするマクロ
位置認識用の２台のＴＶカメラ５ａ，５ｂで認識したタ
ーゲット８の位置から光波距離計１ａからターゲット点
８ａまでの水平角度と鉛直角度を算出する方法を図９、
図１０で説明する。ここでは、図９は水平面内における
光波距離計１ａ、２台のＴＶカメラ５ａ，５ｂ、ターゲ
ット点８ａの位置関係を示している。図１０は鉛直方向
における光波距離計１ａ、２台のＴＶカメラ５ａ，５
ｂ、ターゲット８（ターゲット点８ａ）の位置関係を示
している。２台のＴＶカメラ５ａ，５ｂの光軸は、光波
距離計１ａの光軸に対して、水平方向にはそれぞれｄ
１，ｄ２離れて置かれている。また、鉛直方向には、ｈ
離れて置かれている。ここで、２台のＴＶカメラ５ａ，
５ｂは、回転駆動モータ２，３で角度を変えられること
なく、固定して設置されている。２台のＴＶカメラ５
ａ，５ｂは、ステレオ立体視に基づき、マクロ位置認識
用ＴＶカメラ５ａ，５ｂからターゲット点８ａまでの位
置を計測し、ターゲット点８ａまでの距離をＬと算出す
る。

【００５４】したがって、距離Ｌが算出できたことによ
って、光波距離計１ａからの水平角度α、２台のＴＶカ
メラ５ａ，５ｂからの視野内での水平角度β，γの関係
は、式(9)(10) で表される。

【００５５】 Ｌ（ｔａｎα−ｔａｎβ）＝ｄ_１ … (9) Ｌ（ｔａｎγ−ｔａｎα）＝ｄ_２ … (10) 式(9)(10) より、αは式(11) で算出される。

【００５６】 α＝ｔａｎ^-1｛（ｄ_１ｔａｎα＋ｄ_２ｔａｎβ）／（ｄ_１＋ｄ_２）｝… ( 11) また、鉛直方向での光波距離計１ａからのターゲット角
度θは、式(12) で算出される。

【００５７】 θ＝ｔａｎ^-1（ｔａｎφ＋ｈ／Ｌ）… (12) ここで、求めた水平角度αと、鉛直角度θを、画像処理
・制御用パーソナルコンピュータ６から回転駆動モータ
２，３に設定することで、光波距離計１ａをターゲット
点８ａの方向に向け、１個のターゲット点８ａをミクロ
視準用ＴＶカメラ４の視野内に入れることが可能とな
る。

【００５８】また、マクロ位置認識用ＴＶカメラ５ａ，
５ｂの光軸が、鉛直方向には光波距離計１ａの回転軸中
心に対して同じ高さで水平に設置され、水平方向には光
波距離計１ａの回転軸中心に対して左右に距離ｄ離れた
位置に水平回転基準軸と平行に設置される場合につい
て、図１１に基づいて説明する。また、２台のＴＶカメ
ラ５ａ，５ｂは、回転駆動モータ２，３で角度を変えら
れることなく、固定して設置されている。

【００５９】光波距離計１ａからターゲット点８ａへの
鉛直角度は、鉛直高さが同じであるから、２台のＴＶカ
メラ５ａ，５ｂの撮像視野におけるターゲット点８ａの
鉛直角度はそのままでよく、水平角度のみを２台のＴＶ
カメラ５ａ，５ｂから検出した後、変換する処理が必要
となる。

【００６０】図１１に示すように、ターゲット点８ａ
が、光波距離計１ａから距離Ｌ、水平方向にｗの位置に
ある場合は、光波距離計１ａからの水平角度α、２台の
ＴＶカメラ（撮像装置）５ａ，５ｂの各々での視野内で
の水平角度β，γは、式(13)(14)(15) で示される。

【００６１】 ｔａｎα＝ｗ／Ｌ … (13) ｔａｎβ＝（ｗ−ｄ）／Ｌ … (14) ｔａｎγ＝（ｗ＋ｄ）／Ｌ … (15) 式(13)(14)(15) より、αはβ，γから式(16) で算出さ
れる。

【００６２】また、鉛直方向θは、式(17) であらわさ
れる。

【００６３】 α＝ｔａｎ^-1｛（ｔａｎα＋ｔａｎβ）／２｝… (16) θ＝φ… (17) 前記と同様に、ここで求めた水平角度αと、マクロ位置
認識用ＴＶカメラ５ａ，５ｂで検出したターゲット点８
ａの鉛直角度θ＝φを、画像処理・制御用パーソナルコ
ンピュータ６から回転駆動モータ２，３に設定すること
で、光波距離計１ａをターゲット点８ａの方向に向け、
１つのターゲット点８ａをミクロ視準用ＴＶカメラ４の
視野内に入れることが可能となる。

【００６４】この場合は、前記と異なり、マクロ位置認
識用ＴＶカメラ５ａ，５ｂから計測されるターゲット点
８ａまでの距離情報は必要なく、マクロ位置認識用ＴＶ
カメラ５ａ，５ｂからのターゲット点８ａの方向への角
度から決定される。

【００６５】なお、ターゲット点８ａをミクロ自動視準
用ＴＶカメラ４の視野に入れるために、マクロ位置認識
用の２台のＴＶカメラ５ａ，５ｂでの検出角度分解能
が、ミクロ自動視準用ＴＶカメラ４の視野角より高い必
要がある。例えば、測定対象物体７のサイズが３０ｍ
で、１０ｍの距離から計測する際には、マクロ視準用Ｔ
Ｖカメラ５ａ，５ｂの画素数が横５１２画素×縦４８０
画素であれば、角度分解能が０．１４°であり、ミクロ
視準用ＴＶカメラ４の視野角が、例えば１．５°である
場合には、十分小さく、検出性能には問題ない。

【００６６】このように、マクロ位置認識用ＴＶカメラ
５ａ，５ｂを２台以上使用することによって、測定対称
物体７のサイズが大きくなり、各ターゲット点８ａの設
置される距離範囲が長くなっても、ミクロ視準用ＴＶカ
メラ４の視野内に精度良く確実に入れることが可能とな
る。

【００６７】また、ここではマクロ位置認識をするため
のＴＶカメラ５ａ，５ｂは２台で、光波距離計１ａの光
軸の回転軸中心と同じ高さに設置したが、高さが同じに
設置できない場合には、もう１台垂直方向に、光波距離
計１ａの光軸を中心にして設置することで、垂直方向の
方位角も決定することができる。

【００６８】図１２は、本実施形態での３次元座標の計
測手段を説明するためのフローチャートである。まず、
マクロ位置認識用のＴＶカメラ５ａ，５ｂの視野内に、
測定対象物体７の表面に設置されたすべてのターゲット
点８ａが入るように、３次元座標計測装置を設置する。

【００６９】次いで、マクロ位置認識用の２台のＴＶカ
メラ５ａ，５ｂで捕らえた全てのターゲット点８ａにつ
いて、ＴＶカメラ５ａ，５ｂの各々の画像からターゲッ
ト点８ａの水平角度と垂直角度を算出したのち、光波距
離計１ａからの水平角度と鉛直角度に変換するマクロ位
置認識を行う。そして、マクロ位置認識された複数のタ
ーゲット点８ａは、例えば２台のＴＶカメラ（撮像装
置）５ａ，５ｂの左上から右下への順番で、画像処理・
制御用パーソナルコンピュータ６から順次、水平角度と
鉛直角度を駆動モータ２，３に設定し、駆動モータ２，
３を駆動させて、光波距離計１ａをターゲット点８ａの
方向に向けて、ミクロ自動視準用ＴＶカメラ４の視野内
にターゲット点８ａを入れるようにマクロ自動視準をす
る。そして、ミクロ自動視準用ＴＶカメラ４の視野内に
あるターゲット点８ａについて、光波距離計１ａの光軸
とターゲット８の中心を合わせ込む。

【００７０】光波距離計１ａの光軸とターゲット８の中
心とが一致した後、光波距離計１ａでターゲット点８ａ
までの直線距離と、測角計１ｂで光波距離計１ａの光軸
の水平角度と鉛直角度を測定し、ターゲット点８ａの３
次元座標を演算して求める。１個のターゲット点８ａに
ついて計測が完了した後、次のターゲット点８ａについ
て同様の作業を行い、全ターゲット点８ａについて計測
を行い、全体形状を計測する。

【００７１】このように本実施形態によれば、測定対象
物体７の表面全体の複数のターゲット点８ａに対し、２
台のマクロ位置認識用ＴＶカメラ５ａ，５ｂにより２方
向から観察することにより、ターゲット点８ａのマクロ
位置を認識し、水平回転駆動モータ２と鉛直回転駆動モ
ータ３を駆動して、光波距離計１ａの光軸をターゲット
点８ａの１点ないし複数点に向けて、ミクロ自動視準用
ＴＶカメラ４の視準範囲内に概略合わせ込むマクロ自動
視準を行うことができる。

【００７２】従って、先の第１の実施形態と同様に、人
為的作業を殆ど要することなく、ミクロ自動視準用ＴＶ
カメラ４で光波距離計１ａの光軸をターゲット８の中心
に合わせ込むことができ、この状態で、測距測角計１に
よりターゲット点８ａを測定してその３次元座標を演算
することにより、測定対象物体７に設置された複数のタ
ーゲット点８ａの座標及び測定対象物体７の全体形状
を、実質的に高速に無人で計測することが可能となる。

【００７３】さらに、マクロ位置認識用ＴＶカメラ５
ａ，５ｂを２台以上使用することによって、測定対称物
体７のサイズが大きくなり、各ターゲット点８ａが設置
される距離範囲が、例えば１０〜３０ｍに対して５〜５
０ｍに広がっても、各ターゲット点８ａのマクロ位置
を、精度良く確実にミクロ視準用ＴＶカメラ４の視野内
に入れることができる。また、ミクロ視準の精度を上げ
るために、ミクロ視準用ＴＶカメラ４の視野を狭くした
場合にも、問題なく対応可能であるのはもちろんであ
る。

【００７４】（変形例）なお、本発明は上述した各実施
形態に限定されるものではない。上記各実施形態では、
ミクロ自動視準のために、光波距離計１ａの光軸と同軸
にマクロ位置認識用のＴＶカメラ５，５ａ，５ｂを設置
して、マクロ位置認識用ＴＶカメラ５，５ａ，５ｂで捕
らえた画像から画像処理をして各ターゲット８の中心の
位置を検出するようにしたが、各ターゲット８の重心位
置を検出が可能な２次元位置検出デバイスのＰＳＤを使
用し、各ターゲット８の中心位置を検出するようにして
もよい。

【００７５】なお、マクロ位置認識用ＴＶカメラ５，５
ａ，５ｂの視野範囲が測定対象物体７全体に対して狭
く、測定対象物体７を一度に見ることができない場合に
は、マクロ位置認識用ＴＶカメラ５，５ａ，５ｂを、光
軸駆動手段２，３に搭載して、光軸駆動手段２，３の回
転によって、視野範囲を移動し、マクロ位置認識用ＴＶ
カメラ５，５ａ，５ｂの水平方向、あるいは、鉛直方向
の視野を広くするようにして、測定対象物体７の表面全
体の各ターゲット点８ａの計測を可能とする。

【００７６】また、上記各実施形態では、画像処理・制
御用パーソナルコンピュータ６で、光波距離計１ａと同
軸に設置されたマクロ位置認識用ＴＶカメラ（撮像装
置）５，５ａ，５ｂの画像信号の画像処理とモータ駆動
を行ったが、図６及び図１３に示すように、画像処理部
を備えた自動視準が可能な測量機（トータルステーショ
ン）１０を利用して、画像処理・制御用パーソナルコン
ピュータ６から、測量機１０に実装された制御用ＣＰＵ
１２にコマンド等で指令をすることで、ミクロ自動視準
と駆動モータの制御を実現するようにしてもよい。

【００７７】その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。

【００７８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、測
定対象物体の表面上のターゲット点までの直線距離を測
定する光波距離計と該光波距離計の光軸の傾け角度を測
定する測角計とを用い、光波距離計の光軸を測定対象物
体表面上のターゲット点に合わせ込んだ時の測定距離と
測定角度からターゲット点の３次元座標を計測する３次
元座標計測方法及び３次元座標計測装置において、測定
対象物体表面全体の複数のターゲットを１方向又は少な
くとも２方向から観察する撮像手段でターゲット点のマ
クロ位置を認識し、光波距離計の光軸をターゲット点の
１点ないし複数点に向けて、ミクロ自動視準の視準範囲
内に概略合わせ込むマクロ自動視準を行い、続いて光波
距離計の光軸をターゲット点の中心に合わせ込むミクロ
視準を行うことにより、ターゲット点の位置が未知の場
合であっても自動視準を行うことができ、これにより大
型構造物に対してもその３次元座標を短時間で、且つ高
精度に実質的に自動計測することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係わる大型構造物の３次元座
標計測装置の概略構成を説明する図。

【図２】図１の３次元座標計測装置の基本構成を示すブ
ロック図。

【図３】マクロ自動視準用ＴＶカメラで検出したターゲ
ット点の水平角度と光波距離計からターゲット点までの
水平角度の関係を示す図。

【図４】マクロ視準用ＴＶカメラで検出したターゲット
点の水平角度と光波距離計からターゲット点までの水平
角度の誤差範囲を説明する図。

【図５】第１の実施形態での３次元座標の計測手順を説
明するためのフローチャート。

【図６】第１の実施形態でミクロ自動視準可能な測量機
を利用した時の構成を示すブロック図

【図７】第２の実施形態に係わる大型構造物の３次元座
標計測装置の概略構成を説明する図。

【図８】図７の３次元座標計測装置の基本構成を示すブ
ロック図。

【図９】マクロ自動視準用の２台のＴＶカメラで認識し
たターゲット点の位置と光波距離計からターゲット点ま
での水平角度との関係を示す図。

【図１０】マクロ自動視準用の２台のＴＶカメラで認識
したターゲット点の位置と光波距離計からターゲット点
までの鉛直角度との関係を示す図。

【図１１】マクロ自動視準用の２台のＴＶカメラで認識
したターゲット点の位置と光波距離計からターゲット点
までの水平角度との関係を示す図。

【図１２】第２の実施形態での３次元座標の計測手順を
説明するためのフローチャート。

【図１３】第２の実施形態でミクロ自動視準可能な測量
機を利用した時の構成を示すブロック。

【符号の説明】

１…測距測角計 １ａ…光波距離計（距離計測手段） １ｂ…測角計（光軸角度測定手段） ２…水平角回転駆動モータ（光軸駆動手段） ３…鉛直角回転駆動モータ（光軸駆動手段） ４…ミクロ自動視準用ＴＶカメラ ５，５ａ，５ｂ…マクロ自動視準用ＴＶカメラ（撮像手
段） ６…画像処理・制御用パーソナルコンピュータ（ミクロ
自動視準手段、マクロ位置認識手段、マクロ自動視準手
段、視準制御手段、３次元座標測定手段） ７…測定対象物体 ８…ターゲット ８ａ…ターゲット点 １０…ミクロ自動視準可能な測量機（トータルステーシ
ョン、ミクロ自動視準手段、視準制御手段、３次元座標
測定手段） １２…測量機に実装される制御ＣＰＵ １３…ミクロ自動視準用ＴＶカメラの視野範囲（角度誤
差） １４，２１…３次元座標計測装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｇ０１Ｃ 3/06 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｋ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定対象物体の表面上のターゲット点まで
   の直線距離を測定する光波距離計と該光波距離計の光軸
   の傾け角度を測定する測角計とを用い、前記光波距離計
   の光軸を測定対象物体表面上のターゲット点に合わせ込
   んだ後の測定距離と測定角度から前記ターゲット点の３
   次元座標を計測する３次元座標計測方法であって、 前記測定対象物体表面全体の複数のターゲットを撮像手
   段で観察し、得られた画像を処理して前記測定対象物体
   表面上の複数のターゲット点に対する概略の３次元座標
   を認識する座標認識ステップと、 前記座標認識ステップにより認識されたターゲット点の
   １つが前記視準範囲内に入るように前記光波距離計の光
   軸を概略合わせ込むマクロ視準ステップと、 前記マクロ視準ステップにより概略合わせ込まれた前記
   光波距離計の光軸が前記ターゲット点の１つに一致する
   ように合わせ込むミクロ視準ステップと、 を有することを特徴とする３次元座標計測方法。
2. 【請求項２】光波距離計を用いて測定対象物体表面上の
   ターゲット点までの直線距離を測定する距離計測手段
   と、 前記光波距離計の光軸の向きを水平方向及び鉛直方向に
   可変する光軸駆動手段と、 前記光波距離計の光軸の水平角度及び鉛直角度を測定す
   る光軸角度測定手段と、 前記光波距離計の光軸を、前記光軸駆動手段を用いて前
   記測定対象物体表面上の１点のターゲット点の近傍から
   ターゲット点に合わせ込むミクロ自動視準手段と、 前記測定対象物体表面全体の複数のターゲットを１方向
   から観察する撮像手段と、 前記撮像手段によって得られた画像を処理して前記測定
   対象物体表面上の複数のターゲット点の概略の３次元座
   標を演算するマクロ位置認識手段と、 前記マクロ位置認識手段によって認識されたターゲット
   点の１点が前記ミクロ自動視準手段の視準範囲内に入る
   ように、前記光波距離計の光軸を概略合わせ込むマクロ
   自動視準手段とを備え、 前記マクロ自動視準手段によって前記測定対象物体上の
   ある１点のターゲット点の近傍に前記光波距離計の光軸
   を概略合わせ込み、次いで前記ミクロ自動視準手段を用
   いて前記光波距離計の光軸を前記ターゲット点に合わせ
   込み、しかるのち前記距離計測手段と前記光軸角度測定
   手段を用いて前記ターゲット点の３次元座標を測定し演
   算することを特徴とする３次元座標計測方法。
3. 【請求項３】光波距離計を用いて測定対象物体表面上の
   ターゲット点までの直線距離を測定する距離計測手段
   と、 前記光波距離計の光軸の向きを水平方向及び鉛直方向に
   可変する光軸駆動手段と、 前記光波距離計の光軸の水平角度及び鉛直角度を測定す
   る光軸角度測定手段と、 前記光波距離計の光軸を、前記光軸駆動手段を用いて前
   記測定対象物体表面上の１点のターゲット点の近傍から
   ターゲット点に合わせ込むミクロ自動視準手段と、 前記測定対象物体表面全体の複数のターゲットを少なく
   とも２方向から観察する撮像手段と、 前記撮像手段によって得られた画像を処理して前記測定
   対象物体表面上の複数のターゲット点の概略の３次元座
   標を演算するマクロ位置認識手段と、 前記マクロ位置認識手段によって認識されたターゲット
   点の１点が前記ミクロ自動視準手段の視準範囲内に入る
   ように、前記光波距離計の光軸を概略合わせ込むマクロ
   自動視準手段とを備え、 前記マクロ自動視準手段によって前記測定対象物体上の
   ある１点のターゲット点の近傍に前記光波距離計の光軸
   を概略合わせ込み、次いで前記ミクロ自動視準手段を用
   いて前記光波距離計の光軸を前記ターゲット点に合わせ
   込み、しかるのち前記距離計測手段と前記光軸角度測定
   手段を用いて前記ターゲット点の３次元座標を測定し演
   算することを特徴とする３次元座標計測方法。
4. 【請求項４】前記測定対象物体表面上の複数のターゲッ
   ト点につき順次、前記マクロ自動視準手段と前記ミクロ
   自動視準手段を用いて前記光波距離計の光軸を合わせ込
   んだ後、前記距離計測手段と前記光軸角度測定手段を用
   いて３次元座標を測定し演算することにより、前記測定
   対象物体の全体形状を自動的に計測することを特徴とす
   る請求項２又は３に記載の３次元座標計測方法。
5. 【請求項５】光波距離計を用いて測定対象物体表面上の
   ターゲット点までの直線距離を測定する距離計測手段
   と、 前記光波距離計の光軸の向きを水平方向及び鉛直方向に
   可変する光軸駆動手段と、 前記光波距離計の光軸の水平角度及び鉛直角度を測定す
   る光軸角度測定手段と、 前記光波距離計の光軸を、前記光軸駆動手段を用いて前
   記測定対象物体表面上の１点のターゲット点の近傍から
   ターゲット点に合わせ込むミクロ自動視準手段と、 前記測定対象物体表面全体の複数のターゲットを１方向
   から観察する撮像手段と、 前記撮像手段によって得られた画像を処理して前記測定
   対象物体表面上の複数のターゲット点の概略の３次元座
   標を演算するマクロ位置認識手段と、 前記マクロ位置認識手段によって認識されたターゲット
   点の１点が前記ミクロ自動視準手段の視準範囲内に入る
   ように、前記光波距離計の光軸を概略合わせ込むマクロ
   自動視準手段と、 前記マクロ自動視準手段によって前記測定対象物体上の
   ある１点のターゲット点の近傍に概略合わせ込まれた前
   記光波距離計の光軸を、前記ミクロ自動視準手段によっ
   て前記ターゲット点に合わせ込む視準制御手段と、 前記視準制御手段で合わせ込まれた前記ターゲット点に
   ついて、前記距離計測手段と前記光軸角度測定手段を用
   いて前記ターゲット点の３次元座標を測定し演算する３
   次元座標測定手段と、 を備えたことを特徴とする３次元座標計測装置。
6. 【請求項６】光波距離計を用いて測定対象物体表面上の
   ターゲット点までの直線距離を測定する距離計測手段
   と、 前記光波距離計の光軸の向きを水平方向及び鉛直方向に
   可変する光軸駆動手段と、 前記光波距離計の光軸の水平角度及び鉛直角度を測定す
   る光軸角度測定手段と、 前記光波距離計の光軸を、前記光軸駆動手段を用いて前
   記測定対象物体表面上の１点のターゲット点の近傍から
   ターゲット点に合わせ込むミクロ自動視準手段と、 前記測定対象物体表面全体の複数のターゲットを少なく
   とも２方向から観察する撮像手段と、 前記撮像手段によって得られた画像を処理して前記測定
   対象物体表面上の複数のターゲット点の概略の３次元座
   標を演算するマクロ位置認識手段と、 前記マクロ位置認識手段によって認識されたターゲット
   点の１点が前記ミクロ自動視準手段の視準範囲内に入る
   ように、前記光波距離計の光軸を概略合わせ込むマクロ
   自動視準手段と、 前記マクロ自動視準手段によって前記測定対象物体上の
   ある１点のターゲット点の近傍に概略合わせ込まれた前
   記光波距離計の光軸を、前記ミクロ自動視準手段によっ
   て前記ターゲット点に合わせ込む視準制御手段と、 前記視準制御手段で合わせ込まれた前記ターゲット点に
   ついて、前記距離計測手段と前記光軸角度測定手段を用
   いて前記ターゲット点の３次元座標を測定し演算する３
   次元座標測定手段と、 を備えたことを特徴とする３次元座標計測装置。
7. 【請求項７】前記測定対象物体表面上の複数のターゲッ
   ト点につき順次、前記視準制御手段により前記光波距離
   計の光軸を合わせ込み、前記３次元座標測定手段により
   前記ターゲット点の３次元座標を測定し演算することに
   より、前記測定対象物体の全体形状を自動的に計測する
   ことを特徴とする請求項５又は６記載の３次元座標計測
   装置。
8. 【請求項８】前記撮像手段は、前記光軸駆動手段の回転
   軸中心を基準にして垂直方向に同じ高さに固定して設置
   され、前記測定対象物体表面全体の複数のターゲットを
   １方向から観察することを特徴とする請求項５記載の３
   次元座標計測装置。
9. 【請求項９】前記マクロ位置認識手段は、ステレオ立体
   視の方法に基づいて概略の３次元座標を演算することを
   特徴とする請求項６記載の３次元座標計測装置。
10. 【請求項１０】前記マクロ視準手段は、前記マクロ位置
    認識手段でステレオ立体視の方法に基づいて計測された
    概略の前記ターゲットの３次元座標と、前記測定対象物
    体表面のターゲットを観察する前記撮像手段の光軸と前
    記光波距離計の光軸との位置関係とから、前記ターゲッ
    トの概略方向を前記光波距離計からの方向に変換して、
    前記光波距離計の光軸を前記ターゲットの方向に向ける
    ことを特徴とする請求項６記載の３次元座標計測装置。
11. 【請求項１１】前記撮像手段は、前記光軸駆動手段の回
    転軸中心を基準にして、水平方向に等しい距離離し、垂
    直方向には同じ高さに、１台ずつ固定して設置され、前
    記測定対象物体表面全体の複数のターゲットを２方向か
    ら観察することを特徴とする請求項６記載の３次元座標
    計測装置。
12. 【請求項１２】前記撮像手段は、前記光軸駆動手段に搭
    載されて、前記測定対象物体表面全体のターゲット点を
    観察することを特徴とする請求項５又は６記載の３次元
    座標計測装置。
13. 【請求項１３】前記座標認識ステップは、２つ以上の撮
    像手段を用いて、得られた２つ以上の画像を用いて、三
    角測量の方法に基づいて、前記測定対象物体表面上の複
    数のターゲット点に対する概略の３次元座標を認識する
    ことを特徴とする請求項１に記載の３次元座標計測方
    法。
14. 【請求項１４】前記座標認識ステップにおける、三角測
    量の方法はステレオ立体視を用いることを特徴とする請
    求項１３に記載の３次元座標計測方法。